JPWO2015060047A1 - Precision polishing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
曲面を有する被加工物に対しても精度良く効率的に研磨することができる精密研磨装置を提供することを目的とする。ガスクラスターイオンビームB2を照射する照射源SBと、被加工物WAを固定するステージ41aと、ステージ41aに直接的に固定され、被加工物WAの一部を覆うアパーチャー42と、を備え、アパーチャー42は、当該アパーチャー42の開口部内側面42eの照射源SB側の縁42gが被加工物WAの表面90sから所定距離だけ離れるように配置されており、ガスクラスターイオンビームB2は、ガスクラスターイオンビームB2の進行方向がアパーチャー42の縁42gを含む基準面STに垂直な軸に対するガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度を0°より大きくするように照射される。It is an object of the present invention to provide a precision polishing apparatus capable of accurately and efficiently polishing a workpiece having a curved surface. An aperture comprising: an irradiation source SB that irradiates the gas cluster ion beam B2, a stage 41a that fixes the workpiece WA, and an aperture 42 that is directly fixed to the stage 41a and covers a part of the workpiece WA. 42 is arranged such that the edge 42g on the irradiation source SB side of the opening inner side surface 42e of the aperture 42 is separated from the surface 90s of the workpiece WA by a predetermined distance, and the gas cluster ion beam B2 is a gas cluster ion beam. Irradiation is performed so that the traveling direction of B2 is such that the inclination angle of the gas cluster ion beam B2 with respect to an axis perpendicular to the reference plane ST including the edge 42g of the aperture 42 is greater than 0 °.
Description
本発明は、金型や光学素子を精密に研磨するための精密研磨装置及び当該精密研磨装置を用いた精密研磨方法に関する。 The present invention relates to a precision polishing apparatus for precisely polishing a mold or an optical element and a precision polishing method using the precision polishing apparatus.
レンズ等の光学素子として回転軸対称の球面レンズや非球面レンズ等が存在し、これらを大量生産するためには成形型を使用したプレス成形や射出成形等が有力な加工手段となっている。成形型の転写面が粗面の場合には、成形後のレンズの面粗さも大きくなり、光学機器にフレアーが発生する。また、成形型によって成形されたレンズの形状精度が悪いと、レンズが組み込まれたカメラ等の光学機器に収差が発生するため、光学機器としては機能が低下する。 As optical elements such as lenses, rotationally symmetric spherical lenses and aspherical lenses exist, and in order to mass-produce them, press molding using a molding die, injection molding or the like is an effective processing means. When the transfer surface of the molding die is rough, the surface roughness of the lens after molding also increases, and flare occurs in the optical device. In addition, when the shape accuracy of the lens molded by the molding die is poor, aberration occurs in an optical device such as a camera in which the lens is incorporated, so that the function of the optical device is degraded.
光学素子及びその成形型について面粗さを改善し形状誤差を修正するために、荷電粒子ビームの一種であるガスクラスターイオンビーム(GCIB)を用いる研磨方法がある(特許文献1及び2参照)。これらの技術を実現するためには、被加工物内の所望の範囲しかビームが当たらないようにする必要がある。
There is a polishing method using a gas cluster ion beam (GCIB), which is a kind of charged particle beam, for improving the surface roughness and correcting the shape error of the optical element and its mold (see
特許文献1の研磨方法では、金型加工時において、GCIBを照射することによって切削痕の微小な凹凸が平滑化されて、面粗さが改善する。ここで、特許文献1において、GCIBの照射角度が0°(垂直照射)の場合に面粗さが改善し、一方、ビームを傾けて照射角度を大きくすることによってある角度(照射限界入射角)を超えた場合に面粗さが照射前に比べて悪化することが開示されている。この特許文献1の研磨方法では、光学素子やその金型のような曲率を持った被加工物に対する研磨については同時に全域を垂直照射できないため、面粗さに影響が生じ得る。この特許文献1では、凸形状の金型を研磨する方法を示しているが、金型の中心付近の頂上面等に対してビームを垂直に照射すると、周辺では照射角度が照射限界入射角を超える。このため、照射位置に応じて照射角度が常に照射限界入射角を超えないように、被加工物に対するビームの角度を変えながら照射している。この際、照射源側に配置され照射範囲を限定する内部アパーチャー(aperture)によってビーム径を小さくする必要があり、例えば被加工対象の中央付近を垂直に近い角度で照射するときは被加工対象の周辺側にビームが当たらないようにし、被加工対象の周辺側を垂直に近い角度で照射するときは被加工対象の中心付近にビームが当たらないようにしている。なお、特許文献1では、内部アパーチャーは、所望の照射範囲と同形状の開口部を有する平板である。
In the polishing method disclosed in
特許文献2の研磨方法には、GCIBの照射ドーズ量(注入された物質の総量)と加工深さとが線形であることが開示されている。下式のように、照射ドーズ量は照射時間に比例するため、照射時間によってナノオーダーという非常に小さい量の加工深さを制御できる。
照射時間
=(照射ドーズ量×照射面積×電気素量)/(検出イオン電流量)
上記特許文献2では、被加工物の形状を測定し、その形状誤差から各位置における必要除去量を算出し、除去量を照射時間に変換する。その後、照射源側に配置され所望の加工位置のみに対応する部分が開口された内部アパーチャー越しにGCIBを計算した照射時間だけ照射する。このような工程を必要に応じて内部アパーチャーを交換しながら繰り返すことによって、形状誤差が修正され、被加工物の形状創成を行うことができる。また、特許文献2の研磨方法においても特許文献1と同様に、内部アパーチャーは、所望の照射範囲と同形状の開口部を有する平板である。The polishing method of Patent Document 2 discloses that the GCIB irradiation dose (total amount of injected material) and the processing depth are linear. Since the irradiation dose is proportional to the irradiation time as in the following formula, a very small processing depth of nano-order can be controlled by the irradiation time.
Irradiation time = (irradiation dose x irradiation area x elementary charge) / (detection ion current)
In Patent Document 2, the shape of the workpiece is measured, the required removal amount at each position is calculated from the shape error, and the removal amount is converted into the irradiation time. Thereafter, irradiation is performed for the irradiation time calculated by GCIB through an internal aperture that is arranged on the irradiation source side and has an opening corresponding to only a desired processing position. By repeating such a process while replacing the internal aperture as necessary, the shape error is corrected and the shape of the workpiece can be created. In the polishing method of Patent Document 2, as in
被加工物において所望の位置のみにビームを照射するには、内部アパーチャーの開口部のビーム進行方向の先に被加工物の所望照射位置が来るように、両者の位置を精度良く配置する必要がある。しかしながら、GCIBはビームを直接観察できないため、通常はファラデーカップという検出器を用いてビームの中心がステージのどの座標に来ているかを算出し、ファラデーカップと被加工物との相対位置から被加工物上の所望照射位置の座標を算出する必要がある。しかし、ファラデーカップはビーム中心のずれに対する感度が低く、ビーム中心座標の算出精度が悪い。この算出誤差にファラデーカップ中心と被加工物との相対位置の測定誤差が加算されるため、目的の照射位置と実際の照射位置とにずれが発生しやすい。特に、マイクロレンズやマイクロレンズアレイのような小さな面を有する被加工物の場合、このずれの影響が顕著になり、所望の照射効果を得ることができないという問題がある。 In order to irradiate only a desired position on the workpiece, it is necessary to arrange both positions with high precision so that the desired irradiation position of the workpiece comes ahead of the beam traveling direction of the opening of the internal aperture. is there. However, since the GCIB cannot directly observe the beam, the Faraday cup detector is usually used to calculate the coordinates of the center of the beam at the stage, and the workpiece is processed from the relative position of the Faraday cup and the workpiece. It is necessary to calculate the coordinates of the desired irradiation position on the object. However, the Faraday cup has low sensitivity to beam center deviation, and the accuracy of calculating the beam center coordinates is poor. Since the measurement error of the relative position between the center of the Faraday cup and the workpiece is added to this calculation error, a deviation is likely to occur between the target irradiation position and the actual irradiation position. In particular, in the case of a workpiece having a small surface such as a microlens or a microlens array, there is a problem that the effect of this deviation becomes significant and a desired irradiation effect cannot be obtained.
また、特許文献1及び2の研磨方法では、照射スポットの形状は内部アパーチャーの開口部の形状で決まる。特許文献1のように被加工物を研磨する場合は、大きな照射スポットや小さな照射スポットを使い分けた方が被加工物を効率良く研磨できる。しかし、このような手法を採用する場合、大きな開口部を有する内部アパーチャーと、小さな開口部を有する内部アパーチャーとを交換しながら照射しなければならない。また、特許文献2のように形状修正加工を行う場合、被加工物ごとに加工深さの足りない場所が異なるため、被加工物の交換に合わせて内部アパーチャーを交換しなければならない。この際、内部アパーチャーは装置内にあるため、交換の作業性が悪いという問題がある。
In the polishing methods of
本発明は、曲面を有する被加工物に対しても精度良く効率的に研磨を行うことができる精密研磨装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a precision polishing apparatus that can accurately and efficiently polish a workpiece having a curved surface.
また、本発明は、上述の精密研磨装置を用いた精密研磨方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a precision polishing method using the above-described precision polishing apparatus.
上記課題を解決するため、本発明に係る精密研磨装置は、荷電粒子ビームを照射する照射源と、被加工物を固定するステージと、ステージに直接的に又は間接的に固定され、被加工物の一部を覆うアパーチャーと、を備え、アパーチャーは、当該アパーチャーの開口部内側面の照射源側の縁が被加工物の表面から離間して配置されており、荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームの進行方向がアパーチャーの縁によって規定される基準面に垂直な軸に対する荷電粒子ビームの傾斜角度を0°より大きくするように照射される。ここで、基準面は、例えばアパーチャーの縁を全体的に含む平面となる。 In order to solve the above-described problems, a precision polishing apparatus according to the present invention includes an irradiation source that irradiates a charged particle beam, a stage that fixes a workpiece, and a workpiece that is directly or indirectly fixed to the stage. An aperture that covers a part of the aperture, and the aperture is arranged such that the edge of the inner surface of the opening of the aperture on the irradiation source side is spaced apart from the surface of the workpiece, and the charged particle beam Irradiation is performed such that the traveling angle of the charged particle beam with respect to an axis perpendicular to the reference plane defined by the edge of the aperture is greater than 0 °. Here, the reference plane is, for example, a plane that entirely includes the edge of the aperture.
上記精密研磨装置によれば、アパーチャーと被加工物とを一体的に扱えるため、両者の位置関係を精度良く合わせることができる。また、両者は比較的近い位置にあるため、目的とする所望の位置からのずれが照射位置に与える影響が少ない。また、アパーチャーの位置におけるビームの照射位置又は照射中心がアパーチャーの中心から多少ずれていても加工位置に影響を与えない。また、ビームの傾斜角度を調整することで、アパーチャーを交換することなく大きさを調整できる照射スポットを形成することができる。また、アパーチャーが直接的に又は間接的にステージに固定されるため、実質的にアパーチャーが被加工物に固定されることになり、被加工物の交換と同時にアパーチャーを交換することができる。以上のことから曲面を有する被加工物に対しても精度良く効率的に研磨することができる。 According to the precision polishing apparatus, since the aperture and the workpiece can be handled integrally, the positional relationship between the two can be accurately matched. Further, since they are relatively close to each other, the influence of the deviation from the desired desired position on the irradiation position is small. Further, even if the irradiation position or irradiation center of the beam at the aperture position is slightly deviated from the center of the aperture, the processing position is not affected. Further, by adjusting the tilt angle of the beam, an irradiation spot whose size can be adjusted without exchanging the aperture can be formed. Further, since the aperture is fixed to the stage directly or indirectly, the aperture is substantially fixed to the workpiece, and the aperture can be replaced simultaneously with the replacement of the workpiece. From the above, even a workpiece having a curved surface can be polished with high accuracy and efficiency.
上記課題を解決するため、本発明に係る精密研磨方法は、被加工物をステージに固定する工程と、被加工物の一部を覆うようにアパーチャーをステージに直接的に又は間接的に固定する工程と、照射源を用いて荷電粒子ビームを照射する工程と、を備え、アパーチャーは、当該アパーチャーの開口部内側面の照射源側の縁が被加工物の表面から離間して配置されており、荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームの進行方向がアパーチャーの縁によって規定される基準面に垂直な軸に対する荷電粒子ビームの傾斜角度を0°より大きくするように照射する。 In order to solve the above problems, a precision polishing method according to the present invention includes a step of fixing a workpiece to the stage, and an aperture directly or indirectly fixed to the stage so as to cover a part of the workpiece. And the step of irradiating a charged particle beam using an irradiation source, and the aperture is arranged such that the edge on the irradiation source side of the inner surface of the opening of the aperture is spaced from the surface of the workpiece, The charged particle beam is irradiated so that the inclination angle of the charged particle beam with respect to an axis perpendicular to the reference plane defined by the edge of the aperture is greater than 0 °.
上記精密研磨方法によれば、アパーチャーと被加工物との位置関係を精度良く合わせることができる。また、ビームの傾斜角度を調整することで、アパーチャーを交換することなく大きさを調整できる照射スポットを形成することができる。また、アパーチャーが直接的に又は間接的にステージに固定されるため、実質的にアパーチャーが被加工物に固定されることになり、被加工物の交換と同時にアパーチャーを交換することができる。以上のことから曲面を有する被加工物に対しても精度良く効率的に研磨することができる。 According to the precision polishing method, the positional relationship between the aperture and the workpiece can be accurately matched. Further, by adjusting the tilt angle of the beam, an irradiation spot whose size can be adjusted without exchanging the aperture can be formed. Further, since the aperture is fixed to the stage directly or indirectly, the aperture is substantially fixed to the workpiece, and the aperture can be replaced simultaneously with the replacement of the workpiece. From the above, even a workpiece having a curved surface can be polished with high accuracy and efficiency.
〔第1実施形態〕
以下、図面を参照して、第1実施形態の精密研磨装置、これを用いた精密研磨方法について説明する。[First Embodiment]
The precision polishing apparatus of the first embodiment and the precision polishing method using the same will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態の精密研磨装置100は、装置本体10と、支持装置駆動部70と、制御装置80とを備える。
As shown in FIG. 1, the
精密研磨装置100の装置本体10は、真空技術を利用してエッチングによる研磨を行う装置であり、ソースチャンバー11とイオンチャンバー12とプロセスチャンバー13とを備える。各チャンバー11,12,13には、真空ポンプを含む排気装置4a,4b,4cが付随している。各チャンバー11,12,13内は、それぞれに適する真空度に維持されている。
The apparatus
ソースチャンバー11は、ガスを真空中に噴射する部分であり、上記排気装置4aの他に、ガス源21が付随し、ノズル22とスキマー23とを備える。ガス源21から供給されるガスは、例えばアルゴンガス、酸素ガス、窒素ガス、SF6ガス、ヘリウムガスの他、化合物の炭酸ガス等であり、2種以上のガスを混合することも可能である。ノズル22には、ガス源21から、0.1〜1.0MPa程度の高圧ガスが供給されており、高圧ガスを真空中に超音速で噴射する。これにより、高圧ガスが断熱膨張し、ガスクラスターが生成される。ソースチャンバー11とイオンチャンバー12とを仕切るスキマー23は、開口を有し、ノズル22から噴射された高圧ガスのうち中心側のガスクラスターを選択的に通過させてビーム化する。つまり、ソースチャンバー11からは、ガスクラスタービームB1が射出される。The
イオンチャンバー12は、ガスクラスタービームB1を研磨用のガスクラスターイオンビームB2にする部分である。イオンチャンバー12は、イオン化部31と加速部32とレンズ部33と内部アパーチャー34とを備える。イオン化部31は、フィラメントを有し、このフィラメントからの熱電子をガスクラスタービームB1に衝突させることでガスクラスタービームB1を荷電粒子ビームとする。加速部32は、ガスクラスタービームB1から得た荷電粒子ビームを所望のエネルギーに加速する。レンズ部33は、加速部32を経た荷電粒子ビームを照射軸AXに沿って略平行に進むビームとする。この結果、イオンチャンバー12の内部アパーチャー34からは、コリメートされ比較的大きな直径を有するガスクラスターイオンビームB2が射出される。内部アパーチャー34は、シャッター機能も有しており、ガスクラスターイオンビームB2を所望のタイミングでオン・オフすることができる。ガスクラスターイオンビームB2を構成する粒子は、後述する被加工物WAに照射されることによる被加工物WAとの衝突によって壊れ、その際に、クラスター構成原子又は分子と被加工物構成原子又は分子との多体衝突が生じ、被加工物WAの表面に対して水平方向への運動が顕著となる。これにより、被加工物WAの表面における突起が主に削られ、原子サイズでの平坦な超精密研磨が可能となる。
The
以上説明したガス源21、ノズル22、スキマー23、イオン化部31、加速部32、レンズ部33及び内部アパーチャー34は、荷電粒子ビームであるガスクラスターイオンビームB2の照射源SBとなっている。ガスクラスターイオンビームB2を用いるこで、超精密研磨やナノオーダーの形状創成が可能となる。
The
プロセスチャンバー13は、被加工物WAに対してクラスターイオンを衝突させてサブミクロン又はナノメートルのオーダーで精密研磨処理する部分であり、支持装置41とアパーチャー42とを備える。支持装置41は、ステージ41aを有し、被加工物WAをステージ41a上に支持してガスクラスターイオンビームB2に対する被加工物WAの姿勢を所望の状態に調整する。アパーチャー42は、被加工物WAとともに支持装置41のステージ41aに固定されており、被加工物WAを照射するガスクラスターイオンビームB2を部分的に遮蔽する。つまり、アパーチャー42は、マスクとして機能する。被加工物WAにはアパーチャー42の開口部42aを通過したガスクラスターイオンビームB2のみが入射する。ステージ41aは、支持装置41によって傾斜した回転軸RXのまわりに所望の回転速度で回転可能になっている。なお、支持装置41は、ステージ41aの回転軸RXの方向を自在に調整できるようになっており、例えば回転軸RXを照射軸AXを含む面内で所望の角度に傾斜させることができ、ステージ41aをプロセスチャンバー13内で3次元的に移動させることもできる。つまり、支持装置41は、ステージ41aを介して被加工物WAの3次元的な位置や姿勢を自在に制御でき、被加工物WAに対して相対的に固定されたアパーチャー42も、被加工物WAに伴って変位する。
The
支持装置駆動部70は、プロセスチャンバー13内の支持装置41を駆動して、ステージ41aの位置や姿勢を調節することができ、ステージ41aとともに被加工物WAやアパーチャー42を回転軸RXのまわりに回転させる。
The support
制御装置80は、装置本体10の動作を統括的に制御している。つまり、制御装置80は、支持装置駆動部70を適宜動作させてガスクラスターイオンビームB2による被加工物WA及びアパーチャー42の照射状態を制御する。その他、制御装置80は、ガス源21、イオン化部31、加速部32、レンズ部33、排気装置4a,4b,4c等の動作状態を直接的又は間接的に監視し制御している。
The
以下、図2A等を参照してステージ41a上のアパーチャー42の形状や配置関係について詳細に説明する。
Hereinafter, the shape and arrangement relationship of the
図2Aに示すように、アパーチャー42は、被加工物WAの表面90sを覆う筒状部分42cを有する。この筒状部分42cには、円柱状で肉厚の開口部42aが形成されている。アパーチャー42の筒状部分42cの上端は、平坦な輪帯状の端面42dとなっており、開口部42aの周囲は、円筒状の開口部内側面42eとなっている。端面42dと開口部内側面42eとの境界には、円形でエッジ状の縁42gが形成されている。詳細は後述するが、アパーチャー42において、開口部内側面42eの照射源SB側の縁42gは、被加工物WAの表面(具体的には、表面部分91b)から所定距離だけ離れるように離間して配置されている。縁42gや端面42dによって規定される平面(具体的には上側の縁42gを含み端面42dに沿って延びる平面)は、ステージ41aの回転軸RXに垂直に延びる基準面STである。つまり、縁42gや端面42dも、ステージ41aの回転軸RXと垂直になるように配置されている。ここで、縁42g又は開口部内側面42eの中心軸CXは、予めの調整によってステージ41aの回転軸RXと一致させることができる。被加工物WAのうち開口部内側面42e側の表面(具体的には、表面部分91b)とアパーチャー42とは全体的に接している。これにより、開口部内側面42eの下方の縁42hによって意図しないガスクラスターイオンビームB2又は荷電粒子ビームの侵入が妨げられるため、結果的にビームの照射範囲の外径が一定になる。
As shown in FIG. 2A, the
ステージ41a上に固定された被加工物WAは、例えばレンズ成形用の金型部材であり、中央側に転写部90aと、周辺側に非転写部90bとを有する。転写部90aの表面部分91aは光学転写面OSを有している。本実施形態において、表面部分91aは被加工対象となっており、曲面を有する。具体的には、表面部分91aは、平面視で円形輪郭を有する軸対称非球面であり、周辺に行くほど面角度が大きくなる(例えば最大50°)凹面形状となっている。非転写部90bの表面部分91bは型合わせに際してのパーティング面に相当する平坦面を有している。ここで、表面部分91a又は光学転写面OSの光軸OX(対称軸)は、予めの調整によってステージ41aの回転軸RXと一致させてある。つまり、被加工物WAの光軸OXは、ステージ41aの回転軸RX、及びアパーチャー42の中心軸CXと一致している。よって、ステージ41aを回転駆動した場合、被加工物WAは、光軸OXのまわりに回転し、アパーチャー42の縁42g又は開口部内側面42eも、光軸OXのまわりに回転する。この際、ガスクラスターイオンビームB2は、ビームの進行方向がアパーチャー42の縁42gを含む基準面STに対して傾くように表面部分91aに照射する。これにより、被加工物WAの表面90s上には、筒状部分42cの上側の陰ができる。この結果、被加工物WAの表面90sのうち、表面部分91a又は光学転写面OSの外縁部分と、その外側の表面部分91bに含まれる周辺領域とに対応する外側領域A1がガスクラスターイオンビームB2の断続的な照射を受け、内側領域A0は、ガスクラスターイオンビームB2の照射を受けない。これにより、外側領域A1のみに選択的にガスクラスターイオンビームB2を照射することができ、外側領域A1のみをサブミクロン又はナノメートルのオーダーで選択的に精密研磨処理することができる。
The workpiece WA fixed on the
図2Bは、ステージ41aの傾斜角を調整してガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θを減少させた例を示している。このように、ガスクラスターイオンビームB2の照射軸AXの傾斜角度θが減少すると、被加工物WAのうち、精密研磨の対象の領域が増加してより広い偏芯領域A2に対して精密研磨処理することができる。この場合、被加工物WAの内側領域A21では、継続的にガスクラスターイオンビームB2の照射が行われ、被加工物WAの外側領域A22では、断続的にガスクラスターイオンビームB2の照射が行われる。つまり、ガスクラスターイオンビームB2による精密研磨は、被加工物WAの内側領域A21で重点的に行われるが、光学転写面OS全体に対して行われることになる。
FIG. 2B shows an example in which the tilt angle θ of the gas cluster ion beam B2 is decreased by adjusting the tilt angle of the
以上のように、ステージ41aによってガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θを調節するだけで、被加工物WAの光学転写面OSのうち外側領域A1(図2A参照)を選択的に研磨するこができ、かつ外側領域A1の横幅を調整することもできる。
As described above, the outer region A1 (see FIG. 2A) of the optical transfer surface OS of the workpiece WA can be selectively polished only by adjusting the inclination angle θ of the gas cluster ion beam B2 by the
また、ステージ41aによってガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θを調節することにより、被加工物WAの光学転写面OSのうち内側領域A21を深く研磨しつつ外側領域A22も研磨するこができ(図2B参照)、かつ内側領域A21の径や外側領域A22の横幅を調整することもできる。
Further, by adjusting the inclination angle θ of the gas cluster ion beam B2 by the
なお、図2Bに示す外側領域A22は、図2Aに示す外側領域A1と一致させても良いが一致させなくてもよい。また、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θは、ガスクラスターイオンビームB2の照射中に変化させることができる。あるいは、複数段階に分けてガスクラスターイオンビームB2を照射する場合、各段階でガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θを切り替えることもできる。 Note that the outer region A22 shown in FIG. 2B may or may not coincide with the outer region A1 shown in FIG. 2A. Further, the inclination angle θ of the gas cluster ion beam B2 can be changed during the irradiation of the gas cluster ion beam B2. Alternatively, when the gas cluster ion beam B2 is irradiated in a plurality of stages, the inclination angle θ of the gas cluster ion beam B2 can be switched at each stage.
以下、アパーチャー42及び被加工物WAの寸法関係について説明する。
図3A及び3Bに示すように、被加工物WAの光学転写面OSに相当する表面部分91a(被加工対象)のうち着目する位置Kと表面部分91aの中心である光軸OXとの間の距離をrとし、ガスクラスターイオンビームB2の進行方向と基準面STに垂直な軸(例えば光軸OX)とのなす角度である傾斜角度をθとし、表面部分91aの光軸OXからの距離がrのときの面角度をβとすると、ガスクラスターイオンビームB2又はビームBCのうち位置KでのビームBCの入射角iは、これら角度の差の絶対値|β(r)−θ|になる。なお、ガスクラスターイオンビームB2が光軸OXに沿って正面照射される場合、つまりガスクラスターイオンビームB2が基準面STに対して垂直に入射する場合、入射角i=面角度βとなる。
ビームBCの光軸OXに沿った正面照射を基準として、例えば図3Aに示すように表面部分91aの周辺の面角度β、すなわち最大面角度βmaxの位置での入射角iが面粗さが悪化し始める入射角(照射限界入射角α)より大きくなる場合、例えば図3Bに示すように正面照射に比較して傾けたビームBCの傾斜角度θがβmax−αよりも大きい角度となるようにビームBCを照射すると、表面部分91aの周辺での研磨粗さの悪化を防ぐことができる。この際、表面部分91aのうち光軸OX寄りの領域では、面角度βが小さいため(βmin)、中央寄りでの入射角i'が照射限界入射角αを超えてしまい、却って面粗さが悪化することがある。例えば、α=30°、βmax=60°、βmin=0°、θ=50°とすると、周辺の転写面部分への入射角iは|60−50|=10°となる。つまり、ビームBCの傾斜角度θが照射限界入射角αよりも小さいため、面粗さが悪化しない。しかし、光軸OX付近のビームBCの傾斜角度θは|0−50|=50°となり、中央寄りでの入射角i'が照射限界入射角αを超えるため、面粗さが悪化してしまう。この面粗さを悪化させるビームBCをアパーチャー42で遮蔽するように設計すると、面粗さが悪化することを防ぐことができる。Hereinafter, the dimensional relationship between the
As shown in FIGS. 3A and 3B, between a focused position K of the
With reference to front irradiation along the optical axis OX of the beam BC, for example, as shown in FIG. 3A, the surface angle β around the
図4A及び4Bを参照して、アパーチャー42の形状とビームBCの角度とについて考察する。アパーチャー42の開口部内側面42eの半径をRとし、表面部分91aの位置Kと被加工物WAの上端面(具体的には、表面部分91b)との間の距離をs(r)とする。ここで、表面部分91aの光軸OXからの距離がrの位置Kに当たる光線がアパーチャー42の開口部42aの縁42gを通って基準面STに垂直な方向に延びる線又は面を横切る被加工物WAの表面部分91bからの高さZは、次式
Z=(R+r)/tanθ−s(r)
で表すことができる。なお、s(r)は、被加工物WAの表面部分91aの位置Kと表面部分91aの中心との間の距離rの関数である。また、基準面STに垂直な軸に対するガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θは、0°より大きくなっている。With reference to FIGS. 4A and 4B, the shape of the
Can be expressed as Note that s (r) is a function of the distance r between the position K of the
照射限界入射角αが既知の表面部分91aの周辺の最大面角度βmaxに対して|βmax−θ|<αとなるようにθを定めたとき、rを周辺から中心に向かって変化させながら面角度β等を計算していくと、ある所定の位置(すなわち臨界位置K0)で上記差の絶対値|β(r)−θ|=αとなる。つまり、被加工物WAの表面部分91aの最大面角度と、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θとの差の絶対値が面粗さが悪化し始める入射角(照射限界入射角α)と等しくなる。このときの中心(光軸OX)からの距離をr0としたときに、アパーチャー42の半径Rと高さHとが下式
(R+r0)/tanθ−s(r0)<H
を満たすように設計すると、入射角が照射限界入射角αを超える光線(図3Bに示す入射角i'の光線)がアパーチャー42に遮蔽され被加工物WAの半径r0内の中央領域に当たることがなく、面粗さが悪化しない。When θ is determined such that the irradiation limit incident angle α is | βmax−θ | <α with respect to the maximum surface angle βmax around the known
If it is designed to satisfy the above condition, a light beam having an incident angle exceeding the irradiation limit incident angle α (light beam having an incident angle i ′ shown in FIG. 3B) may be shielded by the
本実施形態において、ガスクラスターイオンビームB2は、基準面STに対して異なる2つ以上の傾斜角度θで照射される。具体的には、被加工物WAの表面部分91aの光軸OXと開口部内側面42e上端の縁42gとを結ぶ線分L1と、表面部分91aの光軸OXとのなす角をγとしたときに、荷電粒子ビームを開口部内側面42eに対してθ<γを満足する比較的小さな傾斜角度と、θ>γを満足する比較的大きな傾斜角度とで照射する。ビームをθ<γの傾斜角度で照射すると、被加工対象の中心付近は常にビームが当たるのに対し、周辺は回転中に照射とアパーチャーによる遮蔽とを繰り返すため、中心付近に比べて相対的にドーズ量が少なくなる。一方、ビームをθ>γの傾斜角度で照射すると、先の照射で周辺の面粗さが悪化していても、この照射によって周辺が精密に研磨される。この際、中心付近にはビームが当たらないため、中心付近は先の照射で精密に研磨されたままである。以上により、被加工対象である表面部分91aの全域が精密に研磨される。また、この照射では、周辺にしかビームが当たらないため、中心付近に比べて周辺のドーズ量が多くなる。
In the present embodiment, the gas cluster ion beam B2 is irradiated with two or more different inclination angles θ with respect to the reference plane ST. Specifically, when the angle formed by the line segment L1 connecting the optical axis OX of the
ガスクラスターイオンビームB2は、予め測定された被加工物WAの形状に基づいた形状誤差に応じて照射ドーズ量を調整することができる。照射のドーズ量の合計が全域で均一になるように、各照射のドーズ量を調整すると、照射前後で被加工物WAの形状が変化することを防ぐことができる。具体的には、例えば図2Bに示す外側領域A22と図2Aに示す外側領域A1とが略一致又は若干重複する場合、ドーズ量を内側と外側とで概ね一致するようにバランスさせれば、被加工対象である表面部分91aの全域が形状を大きく崩すことなく全体に亘って精密に研磨される。被加工物WAの表面部分91aの光軸OX付近の加工深さが足りない場合、一定のドーズ量でなく、θ<γのドーズ量を増やすことで、周辺に比べて中心付近のドーズ量が多くなり、中心付近を選択的に深くすることができる。また、表面部分91aの周辺の加工深さが足りない場合、一定のドーズ量でなく、θ>γのドーズ量を増やすことで、中心付近に比べて周辺のドーズ量が多くなり、周辺を選択的に深くすることができる。
The gas cluster ion beam B2 can adjust the irradiation dose according to the shape error based on the shape of the workpiece WA measured in advance. If the dose amount of each irradiation is adjusted so that the total dose amount of irradiation is uniform over the entire region, the shape of the workpiece WA can be prevented from changing before and after the irradiation. Specifically, for example, when the outer region A22 shown in FIG. 2B and the outer region A1 shown in FIG. 2A are substantially coincident or slightly overlapped, if the dose is balanced so as to substantially coincide between the inner side and the outer side, The entire area of the
以下、被加工物WAに対する精密加工方法について説明する。
まず、ガスクラスターイオンビームB2がステージ41a上に固定された被加工物WAを覆うアパーチャー42の略全体を照射するようにする。ガスクラスターイオンビームB2はビームを直接観察できないため、例えばファラデーカップ(不図示)を用いてビームの中心(照射中心)がステージ41aのどの座標に来ているかを算出し、ファラデーカップとアパーチャー42との相対位置関係から、アパーチャー42の開口部42aを通るようにガスクラスターイオンビームB2の照射軸AXをアライメントする。Hereinafter, a precision machining method for the workpiece WA will be described.
First, the gas cluster ion beam B2 irradiates substantially the
次に、被加工物WAの表面部分91a(特に光学転写面OS)の形状測定によって、加工深さが足りない部分を算出する。予め準備しておいたドーズ量と加工量との関係から、必要な加工量をドーズ量に変換する。加工深さが足りない部分のドーズ量が必要加工量分だけ他の部分に比べて相対的に多くなるように傾斜角度θと当該傾斜角度θの照射時間の組み合わせを算出する。この際、傾斜角度θが小さい方から第1の照射の条件、第2の照射の条件とする。つまり、被加工物WAの光学転写面OSのうち、光軸OXのまわりの中央側を先に研磨し、光学転写面OSの周辺側を後から研磨することを想定している。これにより、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度や入射角が大きくなって研磨の荒れが発生することを防止できる。
Next, a portion where the processing depth is insufficient is calculated by measuring the shape of the
次に、図5Aに示すように、被加工物WA及びアパーチャー42をステージ41aに固定する。被加工物WA及びアパーチャー42は、ステージ41aに付随する治具46を利用して相互に固定される。アパーチャー42は、遮蔽に寄与する本体部分48aと、本体部分48aを支持する基部48bとを有し、基部48bを締結具46sを利用して治具46に固定することで、被加工物WAがアパーチャー42の本体部分48aと治具46との間に挟み込まれるように支持される。この際、アパーチャー42の基部48bに設けた1つ以上の付勢部材48eによって被加工物WAを側方から押すことで、被加工物WAの側面91sと、アパーチャー42の基部48bの内面48sとが密着して、被加工物WAのアパーチャー42に対する横方向(回転軸RXに垂直な方向)のアライメントが達成される。被加工物WA等を固定した治具46は、ステージ41aの回転駆動部47に固定される。治具46をステージ41aの回転駆動部47に固定すると、被加工物WAの表面部分91aの光軸OXがアパーチャー42の開口部内側面42eの中心軸CXと一致する。これにより、被加工物WAとアパーチャー42とを一体的に扱うことができる。
Next, as shown in FIG. 5A, the workpiece WA and the
次に、図5Bに示すように、支持装置駆動部70(図1参照)によって支持装置41を駆動して、被加工物WA及びアパーチャー42を支持する回転駆動部47の傾斜角度θを調整するとともに、被加工物WAが所定の位置になるように移動する、この際、支持装置41は、回転駆動部47をアパーチャー42の開口部42aの中央を通る傾斜軸TXのまわりに回動させる。これにより、被加工物WAやアパーチャー42の傾斜角度θにかかわらずアパーチャー42の開口部42aの位置を略一定に保つことができる。以上により、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θが所望の角度になるように、ステージ41aを傾けることができる。
Next, as shown in FIG. 5B, the
次に、図2Bに示すように、被加工物WAに対して第1の照射を行う。具体的には、上述の第1の照射の条件(比較的傾斜角度小、具体的にはθ<γ)でステージ41aを介して被加工物WAを回転軸RXを中心に回転させながらガスクラスターイオンビームB2を照射する。第1の照射では、被加工物WAの表面部分91aの中心付近の傾斜角度θが照射限界入射角α(例えば、30°)を超えない入射角を実現するように設定されているため、中心付近が超精密研磨される。一方、表面部分91aの周辺では傾斜角が照射限界入射角αを超えるため、面粗さが悪化し得る。また、周辺に比べて中心付近のドーズ量が多くなるため、多くなった分だけ中心付近の加工量が多くなる。
Next, as shown in FIG. 2B, the first irradiation is performed on the workpiece WA. Specifically, the gas cluster is rotated while rotating the workpiece WA around the rotation axis RX through the
次に、図2Aに示すように、被加工物WAに対して第2の照射を行う。具体的には、上述の第2の照射の条件(比較的傾斜角度大、具体的にはθ>γ)でステージ41aを介して被加工物WAを回転軸RXを中心に回転させながらガスクラスターイオンビームB2を照射する。ここで、第1の照射及び第2の照射において、アパーチャー42の傾斜角度θを調節するのみで照射スポットの範囲を変更できるため、アパーチャー42を交換する必要はない。第2の照射では、被加工物WAの表面部分91aの周辺の傾斜角度θが照射限界入射角αを超えない入射角を実現するように設定されているため、周辺が超精密加工される。一方、この傾斜角度θを前提とした場合、表面部分91aの中心付近では入射角が照射限界入射角αを超え得る。しかし、傾斜角度θが照射限界入射角αを超える光線経路が全てアパーチャー42で遮蔽されるように設計されているため、第2の照射において、中心付近にはビームが当たらない。よって、中心付近では、第1の照射で超精密研磨された状態を維持する。換言すれば、表面部分91aの周辺にのみビームが当たるため、そのドーズ量分だけ周辺が選択的に加工される。以上において、被加工物WAの表面部分91aの全域において超精密研磨が完成する。第1及び第2の照射における総加工量が上記で測定した形状誤差を修正するように各ドーズ量が計算されているため、照射前に存在した形状誤差を修正することができる。
Next, as shown in FIG. 2A, a second irradiation is performed on the workpiece WA. Specifically, the gas cluster is rotated while rotating the workpiece WA around the rotation axis RX via the
以上説明した精密研磨装置によれば、アパーチャー42と被加工物WAとを一体的に扱えるため、両者の位置関係を精度良く合わせることができる。また、両者は比較的近い位置にあるため、所望の位置からのずれが照射位置に与える影響が少ない。また、アパーチャー42の位置におけるビームの照射位置又は照射中心が開口部42aの中央から多少ずれていても加工位置に影響を与えない。また、ビームの傾斜角度θを調整することで、アパーチャー42を交換することなく大きさを増減調整できる照射スポットを形成することができる。例えば、ビームの傾斜角度θを小さくすると広い範囲を一度に照射でき、傾斜角度θを大きくすると狭い範囲のみの照射できる。このように、大きなスポットと小さなスポットとを使い分けることができるため、ビームを効率良く照射することができる。また、アパーチャー42がステージ41aに固定されるため、実質的にアパーチャー42が被加工物WAに固定されることになり、被加工物WAの交換と同時にアパーチャー42を交換することができる。以上のことから曲面を有する被加工物WAに対しても精度良く効率的に研磨することができる。特に上記の例では、被加工物WAの表面部分91aの曲面に応じてガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θを適宜調整することができる。
According to the precision polishing apparatus described above, the
なお、従来技術では、照射スポットの径を調整するアパーチャーが装置内にあるため、アパーチャーと被加工物WAとを一体的に扱うことや測定することができない。また、アパーチャーと被加工物WAとの距離が離れているため、両者が所望の位置から少しでもずれると、照射位置に大きく影響を与える。また、照射スポットがアパーチャーの開口部の形状で決まるため、アパーチャーを交換せずにスポットの大きさを変更することができない。また、被加工物WAの形状に応じてアパーチャーを交換する場合、アパーチャーが装置内にあるため、交換の作業性が悪くなる。 In the prior art, since the aperture for adjusting the diameter of the irradiation spot is provided in the apparatus, the aperture and the workpiece WA cannot be handled integrally or measured. In addition, since the distance between the aperture and the workpiece WA is large, if the two are slightly deviated from the desired position, the irradiation position is greatly affected. Further, since the irradiation spot is determined by the shape of the aperture opening, the size of the spot cannot be changed without exchanging the aperture. In addition, when the aperture is exchanged according to the shape of the workpiece WA, the workability of the exchange is deteriorated because the aperture is in the apparatus.
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る精密研磨装置等について説明する。なお、第2実施形態の精密研磨装置等は第1実施形態の精密研磨装置等を変形したものであり、特に説明しない事項は第1実施形態と同様である。[Second Embodiment]
Hereinafter, a precision polishing apparatus and the like according to the second embodiment will be described. The precision polishing apparatus and the like of the second embodiment is a modification of the precision polishing apparatus and the like of the first embodiment, and matters that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
図6に示すように、被加工物WAの表面90sのうち開口部内側面42e側の少なくとも一部とアパーチャー42との間には隙間42kが設けられている。開口部42aの下側すなわち隙間42kはガスクラスターイオンビームB2を遮蔽しないため、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θが大きくなるほど被加工物WAの表面部分91bのうち表面部分91aよりも離れた外側の領域まで研磨が行われる。つまり、ガスクラスターイオンビームB2の照射範囲の外径はガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θに依存する。被加工物WAの外側の表面部分91bにおけるガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θは照射限界入射角αより大きくなる。しかし、表面部分91bは成形品の光学面の転写には直接影響せず、表面部分91aほどの面精度は要求されないため、問題は生じない。
As shown in FIG. 6, a
本実施形態の研磨装置等によれば、被加工物WAとアパーチャー42との間に隙間42kを設けることにより、被加工物WAやアパーチャー42等を精密研磨装置100にセットする際に被加工物WAの表面にごみ等の異物が付着しても、異物が当該隙間42kに逃げ込むように入り込んで被加工物WAの被加工対象である表面部分91aに異物が溜まることを防ぐことができる。
According to the polishing apparatus or the like of the present embodiment, the
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係る精密研磨装置等について説明する。なお、第3実施形態の精密研磨装置等は第1実施形態の精密研磨装置等を変形したものであり、特に説明しない事項は第1実施形態と同様である。[Third Embodiment]
Hereinafter, a precision polishing apparatus and the like according to the third embodiment will be described. Note that the precision polishing apparatus and the like of the third embodiment are modifications of the precision polishing apparatus and the like of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
図7に示すように、アパーチャー42は、被加工物WAに直接固定されている。被加工物WA及びアパーチャー42は、被加工物WAの側面91pとアパーチャー42の側面42pとをブロック81の平面81pに突き当てることで位置合わせされる。ブロック81は、ステージ41aに固定される。つまり、アパーチャー42は、ステージ41aに間接的に固定される。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態の研磨装置等によれば、被加工物WAとアパーチャー42とを位置合わせした状態でアパーチャー42を被加工物WAに固定することができる。これにより、精度良く両者の位置関係を合わせることができる。
According to the polishing apparatus or the like of the present embodiment, the
なお、本実施形態において、アパーチャー42は、第2実施形態のように被加工物WAとアパーチャー42との間に隙間42kを有していてもよい。
In the present embodiment, the
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係る精密研磨装置等について説明する。なお、第4実施形態の精密研磨装置等は第1実施形態の精密研磨装置等を変形したものであり、特に説明しない事項は第1実施形態と同様である。[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a precision polishing apparatus and the like according to the fourth embodiment will be described. Note that the precision polishing apparatus and the like of the fourth embodiment are modifications of the precision polishing apparatus and the like of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
図8Aに示すように、アパーチャー42のうち照射源SB側の開口部内側面42eの縁42gが径方向内側に突出している。縁42g以外の開口部内側面42eは、径方向外側に窪んでいる。アパーチャー42は、例えば、筒状部分42cの上端面に縁42gに対応する孔を有する薄い板状部材42mを設けることで形成される。異なる大きさの孔を有する板状部材42mを複数用意しておけば、板状部材42mを取り替えるだけで、傾斜角度θの条件と併せてガスクラスターイオンビームB2の照射範囲を調節することができる。本実施形態においても第2実施形態と同様にガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θが大きくなるほど、被加工物WAの表面部分91bのうち表面部分91aよりも離れた外側の領域まで研磨が行われる。なお、アパーチャー42における縁42gは、板状部材42mを用いずに、開口部内側面42eを逆テーパー状に傾斜させることで突出させてもよい。
As shown in FIG. 8A, the
なお、本実施形態において、図8Bに示すように、アパーチャー42の板状部材42mに円環状の孔を形成してもよい。アパーチャー42において、外側の縁42gと内側の縁42nとは図示を省略するが複数の細い部材を介して繋がっている。この場合、被加工物WAの表面部分91bのうち表面部分91aから離れた部分でも超精密研磨することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8B, an annular hole may be formed in the plate-
また、本実施形態において、図8Cに示すように、アパーチャー42の縁42gの中心が、アパーチャー42の中心からずれていてもよい。この場合、比較的小さい径の照射スポットを形成し、かつ表面部分91aの全域を超精密研磨することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8C, the center of the
以上、本実施形態に係る精密研磨装置等について説明したが、本発明に係る精密研磨装置等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、被加工物WAの転写部90aの形状、大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。例えば、転写部90aは、凹形状に限らず、凸形状を有していてもよい。また、アパーチャー42の開口部42aの形状は、転写部90aの形状に応じて適宜変更することができる。なお、アパーチャー42の開口部42aは、全てが基準面ST上に配置されている必要はなく、縁42gの一部が基準面ST上に配置され、残りが回転軸RXの方向に関して異なる位置に配置されていてもよい。
Although the precision polishing apparatus and the like according to the present embodiment have been described above, the precision polishing apparatus and the like according to the present invention are not limited to the above. For example, in the above-described embodiment, the shape and size of the
上記実施形態において、被加工物WAは、成形用の金型に限らず、レンズ等の光学素子でもよい。 In the above embodiment, the workpiece WA is not limited to a molding die, and may be an optical element such as a lens.
上記実施形態において、荷電粒子ビームはガスクラスターイオンビームに限らず、イオンビーム(IB)や集束イオンビーム(FIB)でもよい。 In the above embodiment, the charged particle beam is not limited to the gas cluster ion beam, but may be an ion beam (IB) or a focused ion beam (FIB).
上記実施形態において、ステージ41aを回転させたが、回転させなくてもよい。例えば、被加工物WAの転写部90aが線分に沿って延びる細長い転写面を有する場合、ステージ41aを回転させず、傾斜角度θを変更するだけでよい。また、被加工物WAを回転させずに、例えばビーム側に駆動機構を設ける等して荷電粒子ビームを回転させてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θは、2段階分けて変化させる場合に限らず、3段階以上に分けて変化させてもよい。また、例えば被加工物WAの形状誤差の修正を行う場合、ガスクラスターイオンビームB2の傾斜角度θは、1段階であってもよい。 In the above embodiment, the inclination angle θ of the gas cluster ion beam B2 is not limited to being changed in two steps, and may be changed in three or more steps. For example, when correcting the shape error of the workpiece WA, the inclination angle θ of the gas cluster ion beam B2 may be one step.
上記実施形態において、被加工物WAが複数の表面部分91a(被加工対象)を有する場合、各表面部分91aに対応する複数の開口部42aをアパーチャー42に設けてもよい。
なお、以上の説明では被加工物WAが例えばレンズ用の転写型であるとしたが、ここでいうレンズには、複数のレンズを一体的に成形することで得られるレンズアレイも含まれる。このようなレンズアレイの成形用の型部分を精密研磨する場合、レンズアレイを構成する各レンズ要素の転写部に対応させて複数の開口部42aを設けたアパーチャー42を被加工物WAに対して固定することができる。In the above embodiment, when the workpiece WA has a plurality of
In the above description, the workpiece WA is, for example, a transfer mold for a lens. However, the lens here includes a lens array obtained by integrally molding a plurality of lenses. When such a mold part for molding a lens array is precisely polished, an
上記実施形態において、装置本体10は、レンズ部33、内部アパーチャー34等を有していなくてもよい。
In the above embodiment, the apparatus
上記第1実施形態において、アパーチャー42の縁42gと、被加工物WAの表面部分91aの外縁とは、円形で同芯に配置されているが、縁42gや表面部分91aの外縁は、円形に限らず様々な形状とできる。この場合も、縁42gの形状によって、表面部分91aに適正な研磨を行いうる領域を規定することができる。
In the first embodiment, the
Claims (16)
被加工物を固定するステージと、
前記ステージに直接的に又は間接的に固定され、前記被加工物の一部を覆うアパーチャーと、
を備え、
前記アパーチャーは、当該アパーチャーの開口部内側面の前記照射源側の縁が前記被加工物の表面から離間して配置されており、
前記荷電粒子ビームは、前記荷電粒子ビームの進行方向が前記アパーチャーの前記縁によって規定される基準面に垂直な軸に対する前記荷電粒子ビームの傾斜角度を0°より大きくするように照射されることを特徴とする精密研磨装置。An irradiation source for irradiating a charged particle beam;
A stage for fixing the workpiece;
An aperture fixed directly or indirectly to the stage and covering a part of the workpiece;
With
The aperture is arranged such that an edge of the aperture inner surface of the aperture on the irradiation source side is spaced from the surface of the workpiece.
The charged particle beam is irradiated so that a traveling direction of the charged particle beam is greater than 0 ° with respect to an axis perpendicular to a reference plane defined by the edge of the aperture. A precision polishing device that is characterized.
(R+r0)/tanθ−s(r0)<H
を満足し、
前記被加工物を前記荷電粒子ビームに対して前記被加工対象の中心軸を回転軸として相対的に回転させた状態で前記荷電粒子ビームを照射することを特徴とする請求項1から5までのいずれか一項に記載の精密研磨装置。An inclination angle, which is an angle formed between the traveling direction of the charged particle beam and an axis perpendicular to the reference plane, is θ, and the absolute value of the difference between the maximum surface angle of the workpiece and the inclination angle θ of the workpiece is The distance between the predetermined position where the surface roughness starts to deteriorate and the center of the workpiece is r0, and the distance between the predetermined position of the workpiece and the surface of the workpiece is r0. S (r0), where R is the radius of the inner surface of the opening of the aperture, and H is the height of the aperture, the following conditional expression (R + r0) / tan θ−s (r0) <H
Satisfied,
6. The charged particle beam is irradiated in a state in which the workpiece is rotated relative to the charged particle beam with a central axis of the workpiece as a rotation axis. The precision polishing apparatus as described in any one of Claims.
前記支持装置駆動部は、前記支持装置を駆動して、前記ステージの位置及び姿勢を調節し、前記荷電粒子ビームの進行方向が前記アパーチャーの前記縁によって規定される前記基準面に対して傾くように荷電粒子ビームを照射することを特徴とする請求項1から8までのいずれか一項に記載の精密研磨装置。A support device having the stage; and a support device driving unit that drives the support device.
The support device driving unit drives the support device to adjust the position and posture of the stage so that the traveling direction of the charged particle beam is inclined with respect to the reference plane defined by the edge of the aperture. The precision polishing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the charged particle beam is irradiated to the surface.
前記被加工物の一部を覆うようにアパーチャーを前記ステージに直接的に又は間接的に固定する工程と、
照射源を用いて荷電粒子ビームを照射する工程と、
を備え、
前記アパーチャーは、当該アパーチャーの開口部内側面の前記照射源側の縁が前記被加工物の表面から離間して配置されており、
前記荷電粒子ビームは、前記荷電粒子ビームの進行方向が前記アパーチャーの前記縁によって規定される基準面に垂直な軸に対する前記荷電粒子ビームの傾斜角度を0°より大きくするように照射することを特徴とする精密研磨方法。Fixing the work piece on the stage;
Fixing the aperture directly or indirectly to the stage so as to cover a part of the workpiece;
Irradiating a charged particle beam with an irradiation source;
With
The aperture is arranged such that an edge of the aperture inner surface of the aperture on the irradiation source side is spaced from the surface of the workpiece.
The charged particle beam is irradiated such that a traveling direction of the charged particle beam is greater than an angle of inclination of the charged particle beam with respect to an axis perpendicular to a reference plane defined by the edge of the aperture. Precision polishing method.
(R+r0)/tanθ−s(r0)<H
を満足し、
前記被加工物を前記荷電粒子ビームに対して前記被加工対象の中心軸を回転軸として相対的に回転させた状態で前記荷電粒子ビームを照射することを特徴とする請求項10から12までのいずれか一項に記載の精密研磨方法。An inclination angle, which is an angle formed between the traveling direction of the charged particle beam and an axis perpendicular to the reference plane, is θ, and the absolute value of the difference between the maximum surface angle of the workpiece and the inclination angle θ of the workpiece is The distance between the predetermined position where the surface roughness starts to deteriorate and the center of the workpiece is r0, and the distance between the predetermined position of the workpiece and the surface of the workpiece is r0. S (r0), where R is the radius of the inner surface of the opening of the aperture, and H is the height of the aperture, the following conditional expression (R + r0) / tan θ−s (r0) <H
Satisfied,
The charged particle beam is irradiated in a state where the workpiece is rotated relative to the charged particle beam with a center axis of the workpiece as a rotation axis. The precision polishing method as described in any one of Claims.
前記荷電粒子ビームは、予め測定された前記被加工物の形状に基づいた形状誤差に応じて照射ドーズ量を調整することを特徴とする請求項14及び15のいずれか一項に記載の精密研磨方法。Further measuring the shape of the workpiece in advance and calculating a shape error;
The precision polishing according to any one of claims 14 and 15, wherein the charged particle beam adjusts an irradiation dose according to a shape error based on a shape of the workpiece measured in advance. Method.
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