JPH09183064A - System and method for polishing surface of soft metal using carbon dioxide snow - Google Patents

System and method for polishing surface of soft metal using carbon dioxide snow

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JPH09183064A
JPH09183064A JP8253502A JP25350296A JPH09183064A JP H09183064 A JPH09183064 A JP H09183064A JP 8253502 A JP8253502 A JP 8253502A JP 25350296 A JP25350296 A JP 25350296A JP H09183064 A JPH09183064 A JP H09183064A
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JP
Japan
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carbon dioxide
jet spray
gas
polishing
snow
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JP8253502A
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Japanese (ja)
Inventor
Charles W Bowers
チャールズ・ダブリュ・ボウアーズ
Herbert C Bitting
ハーバート・シー・ビッティング
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H II HOLDINGS Inc D B EE FUSE ELECTRON
Raytheon Co
Original Assignee
H II HOLDINGS Inc D B EE FUSE ELECTRON
Hughes Aircraft Co
HE Holdings Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • B24C9/003Removing abrasive powder out of the blasting machine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for polishing the surface of a soft metal such as gold into a sub-angstrom surface roughness. SOLUTION: This polishing system includes a processing chamber 12, having both a processing space 23 and a means for purging the processing space 23 by causing recirculation of gas, a tank 14 holding liquid carbon dioxide, a carbon dioxide jet spray system 11 having a nozzle-and-orifice device 17 generating solid carbon dioxide gas snow, and a robot arm 30 on which an element 32 placed within the processing space 23 and polished is installed and which moves and positions the nozzle-and-orifice device 17 with respect to the surface 20 of the element 32 in order to polish the surface 20. The nozzle-and-orifice device 17 is designed to polish metal surfaces by the mechanical action of the solid carbon dioxide gas snow generated by the controlled expansion of the liquid carbon dioxide passing through its nozzle and orifice.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一般に軟質金属表面
を研磨するシステムおよび方法に関し、特にサブオング
ストロームの表面粗さを実現するCO2 スノーを使用し
た金のミラー等の軟質金属表面の研磨システムおよび方
法に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to systems and methods for polishing soft metal surfaces, and more particularly to a system for polishing soft metal surfaces such as gold mirrors using CO 2 snow that achieves sub-angstrom surface roughness. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで、サブオングストロームの表面
粗さを実現する、例えば金ミラー面等の軟質金属表面を
研磨するシステムおよび方法はなかった。現在有効な技
術は、基板をオングストロームの粗さまたはそれより良
好な状態に処理するために湿式研磨を使用し、その後金
が薄膜付着プロセスを使用して供給される。結果的な金
の表面は非常にソフトなので、下に位置する基板と同じ
滑らかさに機械的にまたは化学的に研磨されることはで
きない。また、超清浄処理環境室内においてCO2 スノ
ーを使用する気体/固体ジェットスプレイ研磨システム
を使用した軟質金属表面用の研磨システムとして有効な
ものは現在存在しない。これまで、これら2つの別個の
技術が軟質金属表面の研磨システムを提供するために組
合わせられたことがなかった。実際には、通常のシステ
ムは、使用される通常の研磨プロセスの性質のために粉
塵汚染および研磨される金属表面の沈澱を生じさせる。
そのために、超清浄処理環境において通常の研磨システ
ムを使用することはできなかった。
Heretofore, there have been no systems and methods for polishing soft metal surfaces, such as gold mirror surfaces, to achieve sub-Angstrom surface roughness. Presently effective techniques use wet polishing to treat the substrate to Angstrom roughness or better, after which gold is provided using a thin film deposition process. The resulting gold surface is so soft that it cannot be mechanically or chemically polished to the same smoothness as the underlying substrate. Further, there is currently no effective polishing system for soft metal surfaces using a gas / solid jet spray polishing system using CO 2 snow in an ultra-clean treatment environment room. Heretofore, these two separate techniques have not been combined to provide a polishing system for soft metal surfaces. In practice, conventional systems cause dust contamination and precipitation of the metal surface being polished due to the nature of the conventional polishing process used.
As a result, conventional polishing systems could not be used in ultra-clean processing environments.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、サブオングストロームの表面粗さに軟質金属表
面を研磨するシステムおよび方法を提供することであ
る。本発明の別の目的は、CO2 スノーを使用する軟質
金属表面の研磨システムおよび方法を提供することであ
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a system and method for polishing soft metal surfaces to sub-Angstrom surface roughness. Another object of the present invention is to provide a system and method for polishing soft metal surfaces using CO 2 snow.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記およびその他の目的
を達成するために、本発明はCO2 スノーを使用して金
のミラー面等の金属表面を研磨するために使用されるこ
とができるシステムおよび方法を提供する。このシステ
ムおよび方法は、研磨された金属表面のサブオングスト
ローム程度の微小な表面粗さを実現する。一般にシステ
ムは、研磨されるべき金属表面を有する素子を保持する
処理室を含んでいる。CO2 ジェットスプレイシステム
は、固体のCO2 ガススノーを発生させるために設けら
れる。研磨されるべき金属表面を有する素子を位置する
ために、また素子の表面を研磨するためにそれに関して
CO2 ジェットスプレイシステムを移動および位置させ
るためにオペレータ制御可能なロボットアームが処理室
内に取付けられる。CO2 ジェットスプレイシステム
は、液体CO2 の制御された膨張により生成された固体
のCO2 ガススノーから得られた機械的な作用を使用し
て金属表面を研磨する。
To achieve the above and other objectives, the present invention is a system that can be used to polish metal surfaces, such as gold mirror surfaces, using CO 2 snow. And provide a method. The system and method achieves sub-angstrom order surface roughness of polished metal surfaces. Generally, the system includes a processing chamber holding an element having a metal surface to be polished. A CO 2 jet spray system is provided to generate solid CO 2 gas snow. An operator controllable robot arm is mounted in the process chamber for locating an element having a metal surface to be polished and for moving and locating a CO 2 jet spray system with respect thereto for polishing the surface of the element. . The CO 2 jet spray system polishes metal surfaces using the mechanical action obtained from solid CO 2 gas snow produced by the controlled expansion of liquid CO 2 .

【0005】本発明は、超清浄処理室等の処理室内に配
置された気体/固体ジェットスプレイ装置を使用する。
処理室は、金のミラー被覆等を含む軟質金属被覆を検
査、試験および研磨するための精密処理ツールを収容し
ている。ジェットスプレイ研磨システムは最適にCO2
スノーを放出するために使用されるCO2 ガス供給シス
テムと、オリフィス・ノズルを組合わせた装置とを含ん
でいる。ジェットスプレイのオリフィス・ノズルを組合
わせた装置は、液体CO2 の制御された膨張によって生
成された固体のガススノーから得られた機械的な作用に
より金属表面を研磨するように構成される。
The present invention uses a gas / solid jet spray device located in a process chamber such as an ultraclean process chamber.
The processing chamber contains precision processing tools for inspecting, testing and polishing soft metal coatings, including gold mirror coatings and the like. Jet spray polishing system is optimal for CO 2
It includes a CO 2 gas supply system used to emit snow and a combined orifice nozzle device. The combined jet spray orifice and nozzle device is configured to polish metal surfaces by mechanical action derived from solid gas snow produced by the controlled expansion of liquid CO 2 .

【0006】研磨は超清浄室において行なわれる。周囲
の粉塵および沈澱は、軟質金属表面、特に金の表面を傷
付ける。超清浄室は、大型の密閉された室または処理空
間と、湿度を低下させるためのプレフィルタ、高容量送
風機、高流速で高効率の微粒子除去(HEPA)フィル
タ、帰路管システム、および乾性ガス浄化システムを含
んでいる。乾燥した清浄な環境は超清浄室内に供給さ
れ、それは研磨プロセスを妨害する沈澱を回避するため
に必要である。
Polishing is performed in an ultraclean room. Ambient dust and precipitates scratch soft metal surfaces, especially gold surfaces. Ultra clean room is a large enclosed room or treatment space with pre-filter to reduce humidity, high capacity blower, high flow rate and high efficiency particulate removal (HEPA) filter, return pipe system, and dry gas purification Includes system. A dry and clean environment is provided in the ultra-clean chamber, which is necessary to avoid deposits that interfere with the polishing process.

【0007】固体/気体ジェットスプレイ研磨システム
は、特に本発明の出願人により製造された光学系で使用
される超低散乱金ミラーを製造するために必要とされる
最終ステップとして使用されるために設計された。しか
しながら、本発明のシステムおよび方法は、オングスト
ローム程度の高品質表面が要求される計測学その他の分
野で使用される他の軟質金属表面を処理するために使用
されることもできる。
The solid / gas jet spray polishing system is intended to be used as the final step required to produce ultra-low scattering gold mirrors, especially for use in optics made by the applicant of the present invention. Designed However, the system and method of the present invention can also be used to treat other soft metal surfaces used in metrology and other fields where high quality surfaces, such as Angstroms, are required.

【0008】本発明の方法は、研磨されるべき金属表面
を有する素子を室内に配置する。固体のCO2 ガススノ
ーは、CO2 ジェットスプレイシステムを使用して室内
で発生される。CO2 ジェットスプレイシステムは、素
子の表面に関して固体のCO2 ガススノーを移動して金
属表面を研磨するように移動される。固体のCO2 ガス
スノーは、液体CO2 の制御された膨張によって生じた
機械的な作用を使用して金属表面を研磨する。
The method of the present invention places an element having a metal surface to be polished in a chamber. Solid CO 2 gas snow is generated indoors using a CO 2 jet spray system. The CO 2 jet spray system is moved to move solid CO 2 gas snow with respect to the surface of the device to polish metal surfaces. Solid CO 2 gas snow polishes metal surfaces using the mechanical action produced by the controlled expansion of liquid CO 2 .

【0009】本発明の研磨システムおよび方法は、研磨
剤を使用した時に発生するすり傷または機械的な接触を
生ぜずに金等のデリケートな表面を研磨することができ
る。本発明の研磨システムおよび方法は清浄であり、液
体スラリーの形態の廃棄残留物または化学残滓を生成し
ない。研磨システムによって生成されたジェットスプレ
イは環境に優しく、生成されたスノーは昇華して大気中
に排気される。本発明のジェットスプレイ研磨システム
および方法は、表面に損傷を与えずに金その他の軟質金
属表面を研磨することができる現在唯一の有効な技術で
ある。しかしながら、金およびその他の軟質金属表面を
研磨するこのシステムおよび方法は、化学的または機械
的な研磨方法より比較的低速である。
The polishing system and method of the present invention can polish delicate surfaces such as gold without causing scratches or mechanical contact that occurs when an abrasive is used. The polishing system and method of the present invention are clean and do not produce waste residues or chemical debris in the form of liquid slurries. The jet spray produced by the polishing system is environmentally friendly and the snow produced sublimes and is exhausted to the atmosphere. The jet spray polishing system and method of the present invention is currently the only effective technique capable of polishing gold or other soft metal surfaces without damaging the surface. However, this system and method for polishing gold and other soft metal surfaces is relatively slower than chemical or mechanical polishing methods.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下の詳細な説明および添付図面
を参照することによって本発明の種々の特徴および利点
が容易に理解されるであろう。なお、同じ参照符号は同
じ素子を示すものである。図1を参照すると、サブオン
グストロームの表面粗さに軟質金属表面20を研磨するた
めに使用される、本発明による気体/固体ジェットスプ
レイ研磨システム10および方法40が示されている。気体
/固体ジェットスプレイ研磨システム10は、例えば本発
明の出願人によって製造されたジェットスプレイ装置、
商標名ECO−SNOWを含んでいてもよく、超清浄処
理室12内に取付けられたジェットスプレイシステム11か
ら構成されている。ジェットスプレイシステム11は、液
体CO2 を貯蔵するタンク14および管15を備えたガス供
給システム13、1以上のバルブ装置16、および固体のC
2 ガススノー18を生成するために使用される種々のノ
ズルおよびオリフィスの組合わせを含むノズル・オリフ
ィス装置17を含んでいる。ノズル・オリフィス装置17を
形成しているジェットスプレイノズル・オリフィスの組
合わせは、使用される選択されたノズル・オリフィスの
組合わせを通った液体CO2 21の制御された膨張により
生成された固体のガススノー18から得られる機械的な作
用により金属表面20を研磨するように構成されている。
典型的なオリフィス装置17は、1995年10月15日に出願さ
れた米国特許出願第08/356,606号明細書および1995年12
月14日に出願された米国特許出願第08/356,607号明細書
に記載されている。
Various features and advantages of the present invention will be readily understood by reference to the following detailed description and the accompanying drawings. Note that the same reference numerals indicate the same elements. Referring to FIG. 1, there is shown a gas / solid jet spray polishing system 10 and method 40 according to the present invention used to polish a soft metal surface 20 to a sub-Angstrom surface roughness. The gas / solid jet spray polishing system 10 may be, for example, a jet spray device manufactured by the applicant of the present invention,
It may include the trade name ECO-SNOW and is comprised of a jet spray system 11 mounted within an ultraclean process chamber 12. The jet spray system 11 comprises a gas supply system 13 having a tank 14 and a pipe 15 for storing liquid CO 2 , one or more valve devices 16, and a solid C 2
It includes a nozzle-orifice device 17 containing various nozzle and orifice combinations used to produce O 2 gas snow 18. The jet spray nozzle-orifice combination forming the nozzle-orifice device 17 comprises the solids produced by the controlled expansion of the liquid CO 2 21 through the selected nozzle-orifice combination used. It is configured to polish the metal surface 20 by mechanical action obtained from the gas snow 18.
A typical orifice device 17 is described in US patent application Ser. No. 08 / 356,606 filed October 15, 1995 and December 12, 1995.
No. 08 / 356,607, filed 14th March.

【0011】超清浄処理室12は、室12の層流内部処理空
間23中に素子を配置することを可能にする前方入口ドア
22aおよび後方出口ドア22bを有するロードロック通路
22を備えている。高効率の微粒子除去(HEPA)フィ
ルタ24は、窒素または乾燥空気タンク26から供給された
窒素ガス25または乾燥空気25を濾過するために設けられ
ている。濾過された窒素ガス25または乾燥空気25が通過
して再循環することを可能にするステンレス鋼メッシュ
のフロア31が超清浄処理室12内に設けられている。窒素
ガス25または乾燥空気25は、入口フィルタ35および第2
のフィルタ27またはプレフィルタ27によって予め濾過さ
れ、予め濾過された窒素ガス25または乾燥空気25は、高
いscfm(標準立法フィート/分)容量の再循環送風
機28を使用して内部処理空間23を通って再循環される。
温度制御装置29によって制御されているヒータ33が第2
のフィルタ27を取囲んでいる。HEPAフィルタ24、送
風機28、ステンレス鋼メッシュフロア31および内部処理
空間23が窒素ガス25または乾燥空気25の浄化システムを
形成する。ノズル・オリフィス装置17を移動および位置
設定し、かつ研磨されるべき位置に素子32を移動および
位置するために使用されるオペレータ制御可能なXYZ
ロボットアームが内部処理空間23内に取付けられてい
る。
The ultra-clean treatment chamber 12 is a front entrance door that allows the elements to be placed in the laminar internal treatment space 23 of the chamber 12.
Load lock passage with 22a and rear exit door 22b
It has 22. A high efficiency particulate removal (HEPA) filter 24 is provided to filter nitrogen gas 25 or dry air 25 supplied from a nitrogen or dry air tank 26. A floor 31 of stainless steel mesh is provided within the ultraclean treatment chamber 12 that allows filtered nitrogen gas 25 or dry air 25 to pass therethrough and be recirculated. The nitrogen gas 25 or the dry air 25 is fed to the inlet filter 35 and the second
Filter 27 or pre-filter 27 and the pre-filtered nitrogen gas 25 or dry air 25 is passed through the internal treatment space 23 using a high scfm (standard cubic feet per minute) capacity recirculation blower 28. Be recycled.
The heater 33 controlled by the temperature controller 29 is the second
Surrounding the filter 27. The HEPA filter 24, the blower 28, the stainless steel mesh floor 31 and the internal processing space 23 form a nitrogen gas 25 or dry air 25 purification system. Operator controllable XYZ used to move and position nozzle and orifice device 17 and move and position element 32 to the position to be polished.
A robot arm is mounted in the internal processing space 23.

【0012】超清浄処理室12はまた、温度制御装置29の
一部分である温度制御装置(示されていない)を含んで
いる。超清浄処理室12には、本発明のジェットスプレイ
システム11に加えて、精密処理検査および試験ツール
(示されていない)が設けられている。この検査および
試験ツール並びにジェットスプレイシステム11は、金の
ミラー面および被覆等を含む軟質金属表面20および被覆
を研磨する完璧なシステム10を提供する。
The ultraclean process chamber 12 also includes a temperature controller (not shown) that is part of the temperature controller 29. In addition to the jet spray system 11 of the present invention, the ultra-clean treatment chamber 12 is equipped with precision process inspection and test tools (not shown). The inspection and test tool and jet spray system 11 provide a complete system 10 for polishing soft metal surfaces 20 and coatings, including gold mirror surfaces and coatings and the like.

【0013】動作において、システム10のオペレータ
は、研磨されるべき金属表面20または被覆を有する素子
32をロードロック通路22を通して内部処理室23中に配置
する。最初にロードロック通路22中に素子を配置するた
めに、前方入口ドア22aを開くことによって行われても
よい。素子32が通路22中へ配置された時に後方ドア22b
が開かれ、ロボットアーム30が素子32をピックアップす
るようにオペレータによって操作される。ロボットアー
ム30は、処理空間23中に素子32を移動して洗浄化、試験
および研磨を行うために使用される。
In operation, the operator of system 10 operates on an element having a metal surface 20 or coating to be polished.
32 is disposed in the internal processing chamber 23 through the load lock passage 22. This may be done by opening the front entrance door 22a to initially place the element in the load lock passage 22. Rear door 22b when element 32 is placed in passage 22
Is opened and the robot arm 30 is operated by the operator to pick up the element 32. The robot arm 30 is used to move the element 32 into the processing space 23 for cleaning, testing and polishing.

【0014】内部処理空間23の温度は周辺温度より上に
維持され、第2のフィルタ27を取囲むヒータ33上のフィ
ードバック制御装置(示されていない)によって調整さ
れる。内部処理空間23中に流入した窒素ガス25または空
気25は、入口フィルタ35と、第2のフィルタ27と、高流
速のHEPAフィルタ24によって3度濾過される。窒素
ガス25または空気25は、高容量の送風機28で吸引され、
HEPAフィルタ24によって内部処理空間23中に押込ま
れる。研磨プロセス中のガス流は帰路管34によって集め
られ、内部処理空間23を通って再循環される。
The temperature of the internal processing space 23 is maintained above ambient temperature and is regulated by a feedback controller (not shown) on the heater 33 surrounding the second filter 27. The nitrogen gas 25 or the air 25 flowing into the internal processing space 23 is filtered three times by the inlet filter 35, the second filter 27, and the high-velocity HEPA filter 24. Nitrogen gas 25 or air 25 is sucked by a high capacity blower 28,
It is pushed into the internal processing space 23 by the HEPA filter 24. The gas flow during the polishing process is collected by the return pipe 34 and recirculated through the internal processing space 23.

【0015】固体ガススノー18を形成する固体ガス粒子
の高速スプレイは、研磨されるべき素子32の表面20上に
向けられる。固体ガス粒子は、表面20と接触して突出し
た表面の部分を一度に1原子づつ除去する。この除去
は、非常に微細なサブオングストロームの研磨された表
面20を生成する。
The high velocity spray of solid gas particles forming the solid gas snow 18 is directed onto the surface 20 of the element 32 to be polished. The solid gas particles contact the surface 20 and remove the protruding portions of the surface, one atom at a time. This removal produces a very fine sub-Angstrom polished surface 20.

【0016】原子力顕微鏡によって、CO2 ガスジェッ
トスプレイによる金のミラー面20の研磨が確認される。
図2は、本発明のシステム10および方法40の使用前に測
定された金の表面20の表面粗さを示したグラフであり、
一方図3は本発明のシステム10および方法40の使用後に
測定された金の表面20の表面粗さを示したグラフであ
る。
Atomic force microscopy confirms the polishing of the gold mirror surface 20 by CO 2 gas jet spraying.
FIG. 2 is a graph showing the surface roughness of the gold surface 20 measured prior to use of the system 10 and method 40 of the present invention,
3 is a graph showing the surface roughness of the gold surface 20 measured after using the system 10 and method 40 of the present invention.

【0017】研磨され試験された素子32の原子力顕微鏡
データをサポートするWYCO表面型彫機が研磨された
素子32の表面粗さを測定するために使用された。金の表
面20は、研磨前に9.83オングストロームの二乗平均(R
MS)粗さを有し、スノー18等の固体CO2 による研磨
後、RMS粗さは6.13オングストロームであった。山か
ら谷までの値は、研磨前の4.48オングストロームから研
磨後の2.65オングストロームになり、さらにCO2 の気
体/固体ジェットスプレイシステム10を使用した素子32
の表面20のサブオングストローム研磨の効果を示した。
A WYCO surface engraver supporting atomic force microscopy data for the polished and tested element 32 was used to measure the surface roughness of the polished element 32. The gold surface 20 has a root mean square (R) of 9.83 angstroms before polishing.
MS) roughness and after polishing with solid CO 2 such as Snow 18 the RMS roughness was 6.13 Å. The peak-to-valley value was 4.48 angstroms before polishing to 2.65 angstroms after polishing, and a device using CO 2 gas / solid jet spray system 10 32
The effect of sub-Angstrom polishing on surface 20 was shown.

【0018】本発明のシステム10および方法40を使用し
た研磨プロセスは、超清浄室12において実行される。周
囲環境の粉塵および沈澱は、金属表面20、特に金の表面
を傷付ける。第2のフィルタ27、高容量の送風機28、H
EPAフィルタ24、帰路管34および乾性ガス浄化システ
ムが湿度を低下させる。超清浄室12内に設けられた乾燥
した清浄な環境は、研磨プロセスを妨害する沈澱を回避
する。
The polishing process using system 10 and method 40 of the present invention is performed in ultraclean room 12. The dust and precipitation of the surrounding environment damages the metal surface 20, especially the gold surface. Second filter 27, high capacity blower 28, H
The EPA filter 24, the return pipe 34 and the dry gas cleaning system reduce humidity. The dry and clean environment provided within the ultraclean chamber 12 avoids sedimentation that interferes with the polishing process.

【0019】固体/気体ジェットスプレイ研磨システム
10は、特に本発明の出願人により製造された光学系で使
用される超低散乱金ミラーを生成するために必要とされ
る最終ステップとして使用されるめに設計された。しか
しながら、本発明のシステム10および方法40は、オング
ストローム程度の高品質表面20が要求される計測学その
他の分野の他の金属または軟質金属表面20を処理するた
めに使用されることもできる。
Solid / Gas Jet Spray Polishing System
10 was specifically designed to be used as the final step needed to produce an ultra-low scattering gold mirror used in an optical system manufactured by the applicant of the present invention. However, the system 10 and method 40 of the present invention can also be used to treat other metal or soft metal surfaces 20 in metrology and other fields where high quality surfaces 20 on the order of Angstroms are required.

【0020】本発明の研磨システム10および方法40は、
研磨剤を使用した時に発生するすり傷または機械的な接
触を生ぜずに金等のデリケートな表面20を研磨すること
ができる。このプロセスは清浄であり、液体スラリーの
形態の廃棄残留物または化学残留物を生成しない。気体
/固体ジェットスプレイ18は環境に優しく、生成された
スノーは昇華して大気中に排気される。本発明の気体/
固体ジェットスプレイ研磨システム10および方法40は、
表面20に損傷を与えずに金の表面20を研磨することがで
きる唯一の有効な技術である。本発明のシステム10およ
び方法40は金およびその他の軟質金属表面20をサブオン
グストローム表面粗さに研磨するが、通常の化学的また
は機械的な研磨方法と比較して比較的低速である。
The polishing system 10 and method 40 of the present invention comprises:
The delicate surface 20 of gold or the like can be polished without causing scratches or mechanical contact that occurs when an abrasive is used. The process is clean and does not produce waste or chemical residues in the form of liquid slurries. The gas / solid jet spray 18 is environmentally friendly and the snow produced sublimes and is exhausted to the atmosphere. Gas of the invention /
The solid jet spray polishing system 10 and method 40
It is the only effective technique that can polish the gold surface 20 without damaging the surface 20. The system 10 and method 40 of the present invention polishes gold and other soft metal surfaces 20 to sub-angstrom surface roughness, but at a relatively slow rate compared to conventional chemical or mechanical polishing methods.

【0021】完璧にするために、以下図4を参照して本
発明の研磨方法40を説明する。図4は、本発明の方法の
1実施形態を示したフロー図である。その最も一般的な
形態において、本発明の方法40は、研磨されるべき金属
表面を有する素子を室中12に配置するステップ41を含
む。ステップ42において、固体CO2 ガススノー18がC
2 ジェットスプレイシステム11を使用して室12内で生
成される。ステップ43において、素子32の表面20に関し
て固体CO2 ガススノー18を移動して金属表面20を研磨
するためにCO2 ジェットスプレイシステム11が移動さ
れる。固体CO2ガススノー18は、液体CO2 21の制御
された膨張により生成された機械的な作用を使用して金
属表面20を研磨する。
For completeness, the polishing method 40 of the present invention will now be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flow diagram illustrating one embodiment of the method of the present invention. In its most general form, the method 40 of the present invention includes the step 41 of placing in the chamber 12 an element having a metal surface to be polished. In step 42, the solid CO 2 gas snow 18 becomes C
Produced in chamber 12 using O 2 jet spray system 11. In step 43, the CO 2 jet spray system 11 is moved to move the solid CO 2 gas snow 18 with respect to the surface 20 of the element 32 to polish the metal surface 20. Solid CO 2 gas snow 18 polishes the metal surface 20 using the mechanical action produced by the controlled expansion of liquid CO 2 21.

【0022】以上、サブオングストロームの表面粗さを
実現するCO2 スノーを使用して軟質金属表面を研磨す
るシステムおよび方法を説明してきた。説明された実施
形態は、本発明の原理の適用を表した多数の特定の実施
形態のいくつかの例示に過ぎないことを理解すべきであ
る。明らかに、当業者は、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなくその他種々の構造を容易に認識することが可
能である。
The foregoing has described a system and method for polishing soft metal surfaces using CO 2 snow that achieves sub-Angstrom surface roughness. It should be understood that the described embodiments are merely some examples of numerous specific embodiments that represent applications of the principles of the invention. Obviously, those skilled in the art can easily recognize various other structures without departing from the technical scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による気体/固体ジェットスプレイ研磨
システムの概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a gas / solid jet spray polishing system according to the present invention.

【図2】図1のシステムの使用前に測定された金の表面
粗さを示したグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the surface roughness of gold measured before using the system of FIG.

【図3】図1のシステムの使用後に測定された金の表面
粗さを示したグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the surface roughness of gold measured after using the system of FIG.

【図4】本発明の方法の1実施形態を示したフロー図。FIG. 4 is a flow diagram showing one embodiment of the method of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーバート・シー・ビッティング アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90274、ローリング・ヒルズ・エステイツ、 シルバー・スプリング・ドライブ 25 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Herbert Sea Bitting Rolling Hills Estates, 90274, California, USA Silver Spring Drive 25

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理空間と、研磨されるべき金属表面を
有する素子を前記処理空間中に移動させる手段と、処理
空間を通って気体を再循環させて前記処理空間を浄化す
る手段とを有する処理室と、 液体二酸化炭素を含むタンクと、ノズルおよびオリフィ
スを備え、固体の二酸化炭素ガススノーを生成するノズ
ルおよびオリフィス装置と、タンクとノズルおよびオリ
フィス装置との間に結合されており、ノズルおよびオリ
フィス装置に液体二酸化炭素を移送する管とを具備して
いる、前記処理室に結合された二酸化炭素ジェットスプ
レイシステムと、 処理空間内に配置され、研磨されるべき素子を設置し、
素子の表面を研磨するためにノズルおよびオリフィス装
置を前記表面に関して移動および位置させるオペレータ
制御可能なロボットアームとを具備し、 前記ノズルおよびオリフィス装置が、ノズルおよびオリ
フィスを通った液体二酸化炭素の制御された膨張によっ
て生成された固体の二酸化炭素ガススノーから得られた
機械的な作用により金属表面を研磨するように構成され
ていることを特徴とする金属表面の研磨システム。
1. A treatment space, means for moving an element having a metal surface to be polished into the treatment space, and means for recirculating gas through the treatment space to purify the treatment space. A processing chamber, a tank containing liquid carbon dioxide, a nozzle and an orifice device for producing solid carbon dioxide gas snow, and a nozzle and orifice device for producing solid carbon dioxide gas snow, and the nozzle and orifice device. A carbon dioxide jet spray system coupled to the processing chamber, comprising a pipe for transferring liquid carbon dioxide to the device, and arranged in the processing space, installing an element to be polished,
An operator-controllable robot arm that moves and positions a nozzle and orifice device with respect to the surface to polish the surface of the element, the nozzle and orifice device controlling controlled flow of liquid carbon dioxide through the nozzle and orifice. A polishing system for a metal surface, which is configured to polish a metal surface by a mechanical action obtained from solid carbon dioxide gas snow generated by the expansion.
【請求項2】 さらに、二酸化炭素ジェットスプレイシ
ステムはバルブ装置を具備している請求項1記載のシス
テム。
2. The system of claim 1, wherein the carbon dioxide jet spray system further comprises a valve device.
【請求項3】 前記処理室は超清浄処理室を構成してい
る請求項1記載のシステム。
3. The system according to claim 1, wherein the processing chamber constitutes an ultra-clean processing chamber.
【請求項4】 前記処理室は、その内部処理空間への素
子の配置を可能にする、前方入口ドアおよび後方出口ド
アを有するロードロック通路を具備している請求項1記
載のシステム。
4. The system of claim 1, wherein the processing chamber comprises a load lock passage having a front entrance door and a rear exit door that allows placement of elements within its interior processing space.
【請求項5】 前記処理室は、ヒータに結合されて処理
空間の温度を制御する温度制御装置を具備している請求
項1記載のシステム。
5. The system according to claim 1, wherein the processing chamber comprises a temperature controller connected to a heater to control the temperature of the processing space.
【請求項6】 前記処理空間を通ってガスを再循環させ
る手段は、 送風機と、 ガスを濾過する高効率微粒子除去フィルタと、 濾過されたガスが通過して、その再循環を可能にするス
テンレス鋼メッシュ表面とを具備している請求項1記載
のシステム。
6. The means for recirculating gas through the processing space comprises a blower, a high-efficiency particulate removal filter for filtering the gas, and a stainless steel which allows the filtered gas to pass therethrough for recirculation. The system of claim 1, comprising a steel mesh surface.
【請求項7】 研磨されるべき金属表面を有する素子を
保持する処理室と、 固体の二酸化炭素ガススノーを生成する二酸化炭素ジェ
ットスプレイシステムと、 前記処理室内に配置され、研磨されるべき金属表面を有
する素子を位置し、素子の表面を研磨するために二酸化
炭素ジェットスプレイシステムを前記表面に関して移動
および位置するオペレータ制御可能なロボットアームと
を具備し、 前記二酸化炭素ジェットスプレイシステムが、液体二酸
化炭素の制御された膨張によって生成された固体の二酸
化炭素ガススノーから得られた機械的な作用を使用して
金属表面を研磨することを特徴とする金属表面の研磨シ
ステム。
7. A processing chamber for holding an element having a metal surface to be polished, a carbon dioxide jet spray system for producing solid carbon dioxide gas snow, and a metal surface to be polished placed in the processing chamber. A carbon dioxide jet spray system for locating the element and for moving and positioning the carbon dioxide jet spray system with respect to the surface to polish the surface of the element, the carbon dioxide jet spray system comprising liquid carbon dioxide A polishing system for metal surfaces, which uses a mechanical action obtained from solid carbon dioxide gas snow produced by controlled expansion to polish metal surfaces.
【請求項8】 研磨されるべき金属表面を有する素子を
処理室内に配置し、 二酸化炭素ジェットスプレイシステムを使用して前記処
理室内で固体の二酸化炭素ガススノーを生成し、 素子の表面に関して前記固体の二酸化炭素ガススノーを
移動させて金属表面を研磨するために前記二酸化炭素ジ
ェットスプレイシステムを移動するステップを含み、 前記固体の二酸化炭素ガススノーが、液体二酸化炭素の
制御された膨張によって生成された機械的な作用を使用
して前記金属表面を研磨することを特徴とする金属表面
の研磨方法。
8. A device having a metal surface to be polished is placed in a process chamber, and a carbon dioxide jet spray system is used to generate solid carbon dioxide gas snow in the process chamber. Moving the carbon dioxide jet spray system to move the carbon dioxide gas snow to polish the metal surface, wherein the solid carbon dioxide gas snow is mechanically produced by the controlled expansion of liquid carbon dioxide. A method for polishing a metal surface, which comprises polishing the metal surface using an action.
【請求項9】 さらに、処理室を通ってガスを再循環さ
せて、前記処理室を浄化するステップを含んでいる請求
項8記載の方法。
9. The method of claim 8, further comprising the step of recirculating gas through the process chamber to clean the process chamber.
【請求項10】 前記二酸化炭素ジェットスプレイシス
テムを移動するステップは、素子の表面に関して前記固
体の二酸化炭素ガススノーを移動するために処理室内に
配置されたオペレータ制御可能なロボットアームを使用
する請求項8記載の方法。
10. The step of moving the carbon dioxide jet spray system uses an operator-controllable robot arm located within the process chamber to move the solid carbon dioxide gas snow with respect to the surface of the device. The method described.
JP8253502A 1995-09-25 1996-09-25 System and method for polishing surface of soft metal using carbon dioxide snow Pending JPH09183064A (en)

Applications Claiming Priority (2)

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US53341195A 1995-09-25 1995-09-25
US533411 1995-09-25

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7538035B2 (en) * 2005-03-18 2009-05-26 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Lapping of gold pads in a liquid medium for work hardening the surface of the pads
US7784477B2 (en) * 2006-02-14 2010-08-31 Raytheon Company Automated non-contact cleaning
DE102008027217B4 (en) * 2008-06-06 2010-05-20 Schwarz Gmbh cleaning device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55106538A (en) * 1979-02-13 1980-08-15 Shimadzu Corp Removing method of surface from substance
JPH04210279A (en) * 1989-12-20 1992-07-31 Sochata:Soc Method for removing coating film of part by high pressure jet water

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3702519A (en) * 1971-07-12 1972-11-14 Chemotronics International Inc Method for the removal of unwanted portions of an article by spraying with high velocity dry ice particles
US4475794A (en) * 1982-02-03 1984-10-09 Martin Marietta Corporation Aluminum, aluminum oxide, cromium, gold mirror
US4806171A (en) * 1987-04-22 1989-02-21 The Boc Group, Inc. Apparatus and method for removing minute particles from a substrate
US5315793A (en) * 1991-10-01 1994-05-31 Hughes Aircraft Company System for precision cleaning by jet spray
US5364472A (en) * 1993-07-21 1994-11-15 At&T Bell Laboratories Probemat cleaning system using CO2 pellets

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55106538A (en) * 1979-02-13 1980-08-15 Shimadzu Corp Removing method of surface from substance
JPH04210279A (en) * 1989-12-20 1992-07-31 Sochata:Soc Method for removing coating film of part by high pressure jet water

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EP0764500A1 (en) 1997-03-26
DE69614627D1 (en) 2001-09-27
EP0764500B1 (en) 2001-08-22
DE69614627T2 (en) 2001-12-06

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