JP2009274085A - Gas cluster ion beam machining method, gas cluster ion beam machining device, and machining program - Google Patents

Gas cluster ion beam machining method, gas cluster ion beam machining device, and machining program Download PDF

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真理 鈴木
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和明 内田
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友紀 今村
Takahiro Morii
高広 森井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely obtain an objective quality of a workpiece in gas cluster ion beam machining. <P>SOLUTION: A gas cluster ion beam machining device M performs machining by irradiating a workpiece 11 with a gas cluster ion beam 9. In the device, the following relations are previously measured and stored: a relation f1 between a relative scanning speed and an irradiation dosage, a relation f2 between the distance of the workpiece 11 from the rotational axis and an irradiation dosage, and relations f3, f4, f5, and f6 between parameters affecting qualities, such as surface roughness and shape accuracy, and an irradiation dosage. A relative scanning speed of the gas cluster ion beam 9 to the workpiece 11 is determined based on the qualities required for the workpiece 11 and on relations f1 to f6. The objective qualities of the workpiece 11 are obtained by machining the workpiece 11 while irradiating it with the gas cluster ion beam 9 at the determined relative scanning speed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスクラスターイオンビームを用いる加工技術に関し、たとえば、光学素子や金型の製造工程における精密加工技術に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a processing technique using a gas cluster ion beam, for example, a technique effective when applied to a precision processing technique in a manufacturing process of an optical element or a mold.

たとえば、光学素子においては、光学機能面の平坦度が光学性能に大きな影響を与える。このため、光学素子やその製造に用いられる金型においては、素子の光学機能面や金型の成形面に高度な平坦加工が必要となる。   For example, in the optical element, the flatness of the optical functional surface has a great influence on the optical performance. For this reason, in an optical element and a mold used for manufacturing the optical element, high level flat processing is required on the optical functional surface of the element and the molding surface of the mold.

そこで、従来から光学素子や金型の表面の平滑化には研磨剤と研磨工具を用いた接触研磨加工が用いられてきた。接触研磨加工以上に表面粗さを低減させる場合には、非接触研磨加工でガスクラスターイオンビームを用いる例がある。   Therefore, contact polishing using an abrasive and a polishing tool has been conventionally used for smoothing the surfaces of optical elements and molds. In the case of reducing the surface roughness more than the contact polishing process, there is an example using a gas cluster ion beam in the non-contact polishing process.

たとえば、特許文献１には、被加工物の各部におけるガスクラスターイオンビームの照射時間を制御することで、被加工物の表面に存在する突起のピッチＰ以下のスポット径に設定したガスクラスターイオンビームであっても、被加工物の表面の突起を除去して形状創成を可能にしようとする技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a gas cluster ion beam that is set to a spot diameter equal to or less than the pitch P of protrusions existing on the surface of the workpiece by controlling the irradiation time of the gas cluster ion beam at each part of the workpiece. Even so, there has been disclosed a technique for making it possible to create a shape by removing protrusions on the surface of a workpiece.

従来から用いられている接触研磨加工では、達成できる表面粗さは、算術平均粗さＲａで、３〜１０ｎｍ程度が限界であり、研磨工具や研磨砥粒のばらつきや塵等の混入により研磨面にキズが発生することもあり加工安定性は決して高いとは言えない。   In the conventional contact polishing process, the surface roughness that can be achieved is the arithmetic average roughness Ra, which is limited to about 3 to 10 nm. Scratches may occur and the processing stability is not high.

上述の特許文献１では、揺動手段を用いてガスクラスターイオンビームが被加工物に対して垂直になるように照射することが記載されているが、被加工物の各照射位置における具体的な揺動速度の制御については言及がないために、揺動速度の最適化ができず目標とする表面粗さや形状精度を得ることが困難である。   In the above-mentioned Patent Document 1, it is described that the gas cluster ion beam is irradiated so as to be perpendicular to the workpiece by using the swinging means, but a specific example at each irradiation position of the workpiece is described. Since there is no mention of swing speed control, the swing speed cannot be optimized, and it is difficult to obtain target surface roughness and shape accuracy.

また、ガスクラスターイオンビームは、被加工物とガスクラスターイオンビームのなす角度が垂直であるときの照射角度を９０°としたときに、この照射角度が６０°以下になると被加工物の表面が粗面化してしまうことがある。   Further, when the irradiation angle is 90 ° when the angle formed between the workpiece and the gas cluster ion beam is vertical, the surface of the workpiece is removed when the irradiation angle is 60 ° or less. Roughening may occur.

特許文献１では、単にガスクラスターイオンビームが被加工物に対して垂直になるように照射するのみであり、照射角度の変化に伴う被加工物の粗面化の制御も困難である。
すなわち、被加工物に、目標とする表面粗さや形状精度を確実に得る技術が求められている。
特開２００５−１２０３９３号公報 In Patent Document 1, the gas cluster ion beam is simply irradiated so as to be perpendicular to the workpiece, and it is difficult to control the roughening of the workpiece in accordance with the change in the irradiation angle.
That is, there is a need for a technique for reliably obtaining a target surface roughness and shape accuracy for a workpiece.
JP 2005-120393 A

本発明の目的は、ガスクラスターイオンビーム加工において、被加工物における目的の品質を確実に得ることが可能な技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of reliably obtaining a target quality in a workpiece in gas cluster ion beam processing.

本発明の第１の観点は、被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビーム加工方法であって、前記被加工物に対する前記ガスクラスターイオンビームの相対走査速度を制御して目標とする品質を得るガスクラスターイオンビーム加工方法を提供する。   A first aspect of the present invention is a gas cluster ion beam processing method for performing processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, the relative scanning speed of the gas cluster ion beam with respect to the workpiece. Provided is a gas cluster ion beam processing method for obtaining a target quality by controlling.

本発明の第２の観点は、被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビーム加工装置であって、
前記ガスクラスターイオンビームに対する前記被加工物の姿勢を制御する姿勢制御装置と、
前記被加工物に目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように前記ガスクラスターイオンビームの前記被加工物における各照射位置での相対走査速度を算出する算出手段と、
算出された前記相対走査速度となるように前記姿勢制御装置を動作させる制御手段と、
を含むガスクラスターイオンビーム加工装置を提供する。 A second aspect of the present invention is a gas cluster ion beam processing apparatus that performs processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating a workpiece,
An attitude control device for controlling the attitude of the workpiece with respect to the gas cluster ion beam;
A calculation means for calculating a relative scanning speed at each irradiation position in the workpiece of the gas cluster ion beam so as to be an irradiation dose for obtaining a target quality for the workpiece;
Control means for operating the attitude control device so as to achieve the calculated relative scanning speed;
A gas cluster ion beam processing apparatus is provided.

本発明の第３の観点は、被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビーム加工に用いられる数値制御プログラムを作成する加工プログラムであって、
被加工物における目標とする品質の入力を受け付ける第１ステップと、
前記品質が得られる照射ドーズ量となるように前記ガスクラスターイオンビームの前記被加工物における各照射位置での前記相対走査速度を算出する第２ステップと、
前記相対走査速度が実現されるように前記ガスクラスターイオンビームに対する前記被加工物の姿勢を変化させる前記数値制御プログラムを出力する第３ステップと、
をコンピュータに実行させる加工プログラムを提供する。 A third aspect of the present invention is a processing program for creating a numerical control program used for gas cluster ion beam processing for irradiating and processing a gas cluster ion beam while rotating a workpiece.
A first step for accepting a target quality input on the workpiece;
A second step of calculating the relative scanning speed at each irradiation position on the workpiece of the gas cluster ion beam so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining the quality;
A third step of outputting the numerical control program for changing a posture of the workpiece with respect to the gas cluster ion beam so that the relative scanning speed is realized;
A machining program for causing a computer to execute a program is provided.

本発明によれば、ガスクラスターイオンビーム加工において、被加工物における目的の品質を確実に得ることが可能な技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which can obtain the target quality in a workpiece reliably in gas cluster ion beam processing can be provided.

本実施の形態の第１態様では、被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工する方法であって、被加工物とガスクラスターイオンビームの相対速度を制御することによって目標とする品質を得る。   The first aspect of the present embodiment is a method of processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, and controlling the relative speed between the workpiece and the gas cluster ion beam. Get the quality you want.

また、第２態様では、被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工する加工方法であって、相対速度と照射ドーズ量の関係を求める第１工程と、被加工物の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量の関係を求める第２工程と、目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量との関係を求める第３工程と、前記第１工程、第２工程、第３工程で得られた関係を用いて目標の品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出する第４工程と、算出された相対速度に基づいて加工する第５工程からなることによって、目標とする品質を得る。   Further, in the second aspect, there is a processing method for processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, the first step for obtaining the relationship between the relative speed and the irradiation dose, and the rotation of the workpiece. A second step for determining the relationship between the radial distance from the axis and the irradiation dose, a third step for determining the relationship between the target quality and the parameter affecting the quality and the irradiation dose, the first step, Based on the calculated relative speed and the fourth process for calculating the relative speed at each irradiation position so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining the target quality using the relationship obtained in the second process and the third process. The target quality is obtained by comprising the fifth step.

また、第３態様では、上述の第１態様または第２態様において、目標とする品質が表面粗さである場合、前記品質に影響するパラメータが照射角度であることから、照射角度と照射ドーズ量の関係を求め、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出し、算出された相対速度に基づいて加工することによって、目標とする表面粗さを得る。   In the third aspect, in the first aspect or the second aspect described above, when the target quality is surface roughness, the parameter that affects the quality is the irradiation angle, so the irradiation angle and the irradiation dose amount. The target surface roughness is calculated by calculating the relative speed at each irradiation position so as to obtain the irradiation dose for obtaining the target quality, and processing based on the calculated relative speed. Get.

また、第４態様では、上述の第１態様または第２態様において、目標とする品質が形状精度の場合、前記品質に影響するパラメータが照射角度と除去量であることから、照射角度と照射ドーズ量、除去量と照射ドーズ量の関係を求め、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出し、算出された相対速度に基づいて加工することによって、目標とする形状精度を得る。   Further, in the fourth aspect, in the first aspect or the second aspect described above, when the target quality is shape accuracy, the parameters affecting the quality are the irradiation angle and the removal amount. Calculate the relative speed at each irradiation position so as to obtain the irradiation dose amount for obtaining the target quality, and process based on the calculated relative speed. Thus, the target shape accuracy is obtained.

また、第５態様では、上述の第２態様における前記第４工程において、被加工物におけるガスクラスターイオンビームの照射範囲の中で、加工中に加速電極から被加工物の表面までの距離（すなわち飛程）が異なる場合には、加速電極から被加工物の表面までの距離と除去量の関係をも加味して、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を補正して算出することで目標の品質を得る。   Further, in the fifth aspect, in the fourth step in the second aspect described above, within the irradiation range of the gas cluster ion beam on the workpiece, the distance from the acceleration electrode to the surface of the workpiece during processing (that is, the workpiece surface) When the range is different, the relationship between the distance from the acceleration electrode to the surface of the workpiece and the removal amount is also taken into account, and the irradiation dose amount for obtaining the target quality is obtained at each irradiation position. The target quality is obtained by calculating by correcting the relative speed of.

また、第６態様では、上述の第２態様における第４工程において、ガスクラスターイオンビームのビーム強度プロファイルとして検出イオン電流量を測定し、検出イオン電流量と除去量の関係と相対速度と照射ドーズ量の関係から、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を補正することで目標とする品質を得る。   In the sixth aspect, the detected ion current amount is measured as the beam intensity profile of the gas cluster ion beam in the fourth step in the second aspect described above, and the relationship between the detected ion current amount and the removal amount, the relative velocity, and the irradiation dose. From the quantity relationship, the target quality is obtained by correcting the relative speed at each irradiation position so as to obtain the irradiation dose for obtaining the target quality.

また、第７態様では、上述の第１態様から第６態様のいずれかにおいて、被加工物の形状は、平面および曲面を有する場合においても、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となる各照射位置での相対速度を算出し、算出された相対速度に基づいて加工することによって目標とする品質を得る。   In the seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects described above, the shape of the workpiece is an irradiation dose amount for obtaining the target quality even when the workpiece has a flat surface and a curved surface. A relative speed at each irradiation position is calculated, and a target quality is obtained by processing based on the calculated relative speed.

また、第８態様では、被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビームの加工装置であって、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出する算出手段と、算出された相対速度に基づいて被加工物とガスクラスターイオンビームを相対的に動かすための制御手段と、被加工物の姿勢を制御するための姿勢制御装置からなるガスクラスターイオンビーム加工装置を用いることによって目標とする品質を得る。   Further, in the eighth aspect, a gas cluster ion beam processing apparatus that performs processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating the workpiece so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining a target quality. Calculation means for calculating the relative velocity at each irradiation position, control means for moving the workpiece and the gas cluster ion beam relative to each other based on the calculated relative velocity, and for controlling the posture of the workpiece The target quality is obtained by using a gas cluster ion beam processing apparatus comprising the attitude control apparatus.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法を実施するガスクラスターイオンビーム加工装置の構成の一例を示す概念図であり、図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用の一例を示すフローチャートである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example of a configuration of a gas cluster ion beam processing apparatus that performs a gas cluster ion beam processing method according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of the present invention. It is a flowchart which shows an example of an effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are embodiments.

［構成］
図１に示すように、ガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍは、ソース部１と差動排気部２とイオン化部３の３つのチャンバーによって構成されている。差動排気部２にはガスクラスターイオンビーム９の出射経路の開閉を行うことで、ガスクラスターイオンビーム９の照射のＯＮ／ＯＦＦを制御するシャッター６が配置されている。 [Constitution]
As shown in FIG. 1, the gas cluster ion beam processing apparatus M is configured by three chambers of a source unit 1, a differential exhaust unit 2, and an ionization unit 3. A shutter 6 that controls ON / OFF of irradiation of the gas cluster ion beam 9 by opening and closing the emission path of the gas cluster ion beam 9 is disposed in the differential exhaust unit 2.

ソース部１、差動排気部２、イオン化部３の各チャンバー内は、照射前の準備として不純物ガス，水，酸素および窒素等をできるだけ排除するために不図示のポンプにて所望の真空度まで減圧されている。   In each chamber of the source unit 1, the differential exhaust unit 2, and the ionization unit 3, in order to eliminate impurity gas, water, oxygen, nitrogen and the like as much as possible as preparation before irradiation, a desired vacuum degree is obtained by a pump (not shown). The pressure is reduced.

ソース部１に設けられたノズル４には不図示のガスボンベより、０．３〜１．０ＭＰａ程度の高圧ガスを供給する。このガスは、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、化合物の炭酸ガスあるいは２種以上のガスを混合することも可能である。 A high pressure gas of about 0.3 to 1.0 MPa is supplied from a gas cylinder (not shown) to the nozzle 4 provided in the source unit 1. As this gas, for example, argon gas, oxygen gas, nitrogen gas, SF 6 gas, helium gas, compound carbon dioxide gas or two or more kinds of gases can be mixed.

このような高圧ガスが超音速でノズル４から噴出する瞬間に断熱膨張によってガスクラスターが生成され、このガスクラスターの流れは、ノズル４の後段に配置されたスキマー５を通過することでビーム径が整えられる。このときのガスクラスターイオンビーム９は中性ビームであるが、差動排気部２を経由してイオン化部３に入り、タングステン製のフィラメント７の熱電子の衝突によってイオン化される。   A gas cluster is generated by adiabatic expansion at the moment when such high-pressure gas is ejected from the nozzle 4 at supersonic speed, and the flow of this gas cluster passes through a skimmer 5 arranged at the rear stage of the nozzle 4 so that the beam diameter is increased. It is arranged. The gas cluster ion beam 9 at this time is a neutral beam, but enters the ionization section 3 via the differential exhaust section 2 and is ionized by the collision of the thermoelectrons of the tungsten filament 7.

次にガスクラスターイオンビーム９は加速電極８で加速される。このとき、ガスクラスターイオンビーム９の径は、たとえば数十ｍｍ程度であるが、加速電極８と被加工物１１の間にアパーチャー１０を配置することによって所望の口径（断面積）を有するガスクラスターイオンビーム９を得ることができる。   Next, the gas cluster ion beam 9 is accelerated by the acceleration electrode 8. At this time, the diameter of the gas cluster ion beam 9 is, for example, about several tens of millimeters, but a gas cluster having a desired aperture (cross-sectional area) by disposing the aperture 10 between the acceleration electrode 8 and the workpiece 11. An ion beam 9 can be obtained.

ガスクラスターイオンビーム９の出射方向の下流には、ガスクラスターイオンビーム９の照射方向と略対向する位置に被加工物１１を配設する。本実施の形態では、図１の上下方向をＹ方向と定義し、紙面に垂直な方向をＸ方向と定義する。また、ガスクラスターイオンビーム９が被加工物１１に向かう照射方向をＺ方向と定義する。   A workpiece 11 is disposed downstream of the emission direction of the gas cluster ion beam 9 at a position substantially opposite to the irradiation direction of the gas cluster ion beam 9. In the present embodiment, the vertical direction in FIG. 1 is defined as the Y direction, and the direction perpendicular to the paper surface is defined as the X direction. Further, the irradiation direction of the gas cluster ion beam 9 toward the workpiece 11 is defined as the Z direction.

被加工物１１は被加工物ホルダー１２を介して後述のような構成の姿勢制御装置２０に設置される。
すなわち、被加工物ホルダー１２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向が互いに直行する第１ＸＹＺステージ１３に設置され、さらにこれらは回転ステージ１４に設置されている。この構成によって、被加工物１１に対する回転ステージ１４の回転軸の位置を任意に変更することができる。 The workpiece 11 is installed in a posture control device 20 having a configuration as described later via a workpiece holder 12.
That is, the workpiece holder 12 is installed on the first XYZ stage 13 in which the X, Y, and Z directions are orthogonal to each other, and these are installed on the rotary stage 14. With this configuration, the position of the rotation axis of the rotary stage 14 with respect to the workpiece 11 can be arbitrarily changed.

回転ステージ１４は、部材１５を介して第２ＸＹＺステージ１６に支持され、さらに第２ＸＹＺステージ１６は、揺動ステージ１７に搭載されている。この第２ＸＹＺステージ１６は、被加工物１１と揺動ステージ１７の揺動の旋回中心との位置関係を調整する機構である。   The rotary stage 14 is supported by a second XYZ stage 16 via a member 15, and the second XYZ stage 16 is further mounted on a swing stage 17. The second XYZ stage 16 is a mechanism that adjusts the positional relationship between the workpiece 11 and the swing center of the swing stage 17.

被加工物１１に対して前出の揺動ステージ１７と第２ＸＹＺステージ１６と第１ＸＹＺステージ１３の構成を維持した状態で被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９の相対的な位置を変更できるように第３ＸＺステージ１８を設置している。この第３ＸＺステージ１８は、ベース１９に設置されている。そして、これらのステージ等の構成からなる姿勢制御装置２０を用いて、ガスクラスターイオンビーム９に対して被加工物１１を相対的に動かしながらガスクラスターイオンビーム９を被加工物１１に照射する。   The relative positions of the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 can be changed in a state in which the configuration of the swing stage 17, the second XYZ stage 16, and the first XYZ stage 13 is maintained with respect to the workpiece 11. The third XZ stage 18 is installed. The third XZ stage 18 is installed on the base 19. The workpiece cluster 11 is irradiated with the gas cluster ion beam 9 while relatively moving the workpiece 11 with respect to the gas cluster ion beam 9 by using the attitude control device 20 configured by these stages and the like.

姿勢制御装置２０を構成する回転ステージ１４は、ステッピングモータやサーボモータなどのモータを駆動源としてこれを回転動力とし、被加工物１１に伝達できるように複数の歯車を噛み合わせるなどして構成されている。揺動ステージ１７も回転ステージ１４と同様に、ステッピングモータやサーボモータなどを駆動源とし、これを回転動力として被加工物１１に伝達することで、揺動角度と揺動速度を設定することが可能になっている。また、回転ステージ１４の動力であるモータにエンコーダを具備させることで、回転ステージ１４における回転速度だけではなく、回転角度も制御することが可能になっている。   The rotary stage 14 constituting the attitude control device 20 is configured by using a motor such as a stepping motor or a servo motor as a driving source, which is used as a rotational power, and meshing a plurality of gears so that it can be transmitted to the workpiece 11. ing. Similarly to the rotary stage 14, the swing stage 17 also uses a stepping motor, a servo motor, or the like as a drive source, and transmits this as rotational power to the workpiece 11, thereby setting the swing angle and swing speed. It is possible. In addition, by providing an encoder for the motor that is the power of the rotary stage 14, not only the rotation speed of the rotary stage 14 but also the rotation angle can be controlled.

姿勢制御装置２０は、たとえばＮＣプログラム１０１ｃによって動作する数値制御装置等からなる制御部１００に接続されて制御される。
この制御部１００は、さらに、たとえばパーソナルコンピュータ等で構成される制御端末１０１に接続されて制御される。 The attitude control device 20 is connected to and controlled by a control unit 100 including, for example, a numerical control device operated by the NC program 101c.
The control unit 100 is further connected to and controlled by a control terminal 101 constituted by, for example, a personal computer.

本実施の形態の場合、制御端末１０１は、加工プログラム１０１ａ、記憶部１０１ｂを備えている。記憶部１０１ｂは、後述のようして得られた関係ｆ１（第１の関係）から関係ｆ６等の情報が、コンピュータによって利用可能なデータテーブルや関数等の情報形式で格納されている。   In the case of the present embodiment, the control terminal 101 includes a machining program 101a and a storage unit 101b. In the storage unit 101b, information such as a relation f1 (first relation) to a relation f6 obtained as described below is stored in an information format such as a data table or a function that can be used by a computer.

加工プログラム１０１ａは、制御端末１０１を構成する図示しないマイクロプロセッサ等のコンピュータで実行されることにより、記憶部１０１ｂに格納されている情報を参照して後述のような動作や処理を実現する。   The processing program 101a is executed by a computer such as a microprocessor (not shown) that constitutes the control terminal 101, thereby realizing operations and processes described below with reference to information stored in the storage unit 101b.

すなわち、制御端末１０１の加工プログラム１０１ａでは、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となる各照射位置での相対走査速度を算出し、算出結果に基づいて姿勢制御装置２０を動かすためのＮＣプログラム１０１ｃを作成する。   That is, the machining program 101a of the control terminal 101 calculates the relative scanning speed at each irradiation position that is the irradiation dose amount for obtaining the target quality, and moves the attitude control device 20 based on the calculation result. A program 101c is created.

この相対走査速度とは、被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９が相対的に動く（走査する）ときの速度であり、本実施の形態では、相対走査速度は揺動ステージ１７を用いた揺動速度を示す。   The relative scanning speed is a speed at which the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 move (scan) relative to each other. In the present embodiment, the relative scanning speed is a swing using the swing stage 17. Indicates dynamic speed.

姿勢制御装置２０の制御部１００は制御端末１０１に接続され、制御端末１０１で作成したＮＣプログラム１０１ｃに基づいて姿勢制御装置２０の揺動ステージ１７の相対走査速度、すなわち揺動速度を制御する。   The control unit 100 of the attitude control device 20 is connected to the control terminal 101 and controls the relative scanning speed of the swing stage 17 of the posture control apparatus 20, that is, the swing speed, based on the NC program 101 c created by the control terminal 101.

［作用］
本実施の形態では、図１に示す姿勢制御装置２０を用いて、被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９を相対的に動かして、被加工物１１の表面が目標の品質となるように、ガスクラスターイオンビーム９を照射するための工程を説明する。 [Action]
In the present embodiment, by using the attitude control device 20 shown in FIG. 1, the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 are relatively moved so that the surface of the workpiece 11 has a target quality. A process for irradiating the gas cluster ion beam 9 will be described.

本実施の形態の場合、この工程は第１工程から第５工程に分けられ、これらをフローチャートに示すと図２Ａのようになる。
第１工程２１０では、被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９の相対走査速度の関係ｆ１を求める。 In the case of the present embodiment, this process is divided into a first process to a fifth process, and these are shown in a flowchart in FIG. 2A.
In the first step 210, a relationship f1 between the relative scanning speeds of the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 is obtained.

第２工程２２０では、被加工物１１の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量の関係ｆ２（第２の関係）を求める。
第３工程２３０では目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量との関係（関係ｆ３から関係ｆ６（第３の関係））を求める。 In the second step 220, a relationship f2 (second relationship) between the radial distance from the rotation axis of the workpiece 11 and the irradiation dose is obtained.
In the third step 230, the target quality and the relationship between the parameter affecting the quality and the irradiation dose (the relationship f3 to the relationship f6 (third relationship)) are obtained.

そして、第４工程２４０では上述の第１工程２１０〜第３工程２３０の各々で得られた関係ｆ１から関係ｆ６を用いて目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対走査速度を算出する。   In the fourth step 240, each irradiation position is set so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining a target quality using the relationship f1 to the relationship f6 obtained in each of the first step 210 to the third step 230 described above. The relative scanning speed at is calculated.

第５工程２５０では第４工程２４０で算出された相対走査速度に基づいてガスクラスターイオンビーム９の照射による被加工物１１の加工を実行する。
よって以下ではこれらの工程における詳細を順に述べていく。 In the fifth step 250, the workpiece 11 is processed by irradiation with the gas cluster ion beam 9 based on the relative scanning speed calculated in the fourth step 240.
Therefore, the details of these steps will be described in order below.

まず、第１工程２１０では、相対走査速度と照射ドーズ量の関係ｆ１を求める。図３には、回転速度ω（ｒａｄ／ｓ）で回転している被加工物１１に対して、ガスクラスターイオンビーム９を、当該被加工物１１の回転軸から径方向に移動ながら照射を行う場合の模式図を示している。   First, in the first step 210, a relationship f1 between the relative scanning speed and the irradiation dose is obtained. In FIG. 3, the workpiece 11 rotating at the rotational speed ω (rad / s) is irradiated with the gas cluster ion beam 9 while moving in the radial direction from the rotation axis of the workpiece 11. A schematic diagram of the case is shown.

被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９の位置関係は、図３に示すようにガスクラスターイオンビーム９のビーム軸９ａから被加工物１１の回転軸までの距離Ｒで示す。この場合、被加工物１１において、図４の斜線部で示すように輪帯状の領域にガスクラスターイオンビーム９が照射されることになる。   The positional relationship between the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 is indicated by a distance R from the beam axis 9a of the gas cluster ion beam 9 to the rotation axis of the workpiece 11 as shown in FIG. In this case, the gas cluster ion beam 9 is irradiated on the workpiece 11 as shown in the hatched portion of FIG.

図４は被加工物１１の回転軸から径方向の距離がＲＡ、ＲＢ（ＲＡ＜ＲＢ）である場合における、被加工物１１を回転速度ω（ｒａｄ／ｓ）で回転したときに得られるガスクラスターイオンビーム９の照射痕の軌跡からなる照射面積ＳＡ、ＳＢを示している。 FIG. 4 shows a case where the workpiece 11 is rotated at the rotational speed ω (rad / s) when the radial distance from the rotation axis of the workpiece 11 is R A , R B (R A <R B ). The irradiation areas S A and S B composed of the locus of the irradiation trace of the gas cluster ion beam 9 obtained are shown in FIG.

照射ドーズ量の単位は、ｉｏｎｓ／ｃｍ２であり、（１）式のように、表現できる。
照射ドーズ量＝（検出イオン電流量×照射時間）／（面積×電気素量ｅ）…（１）
ここで、検出イオン電流量と電気素量ｅが一定とすれば照射ドーズ量をＤ、照射時間をｔ、照射面積をＳとすると、ｋを比例定数として、以下の（２）式のようになる。 The unit of the irradiation dose is ions / cm 2 and can be expressed as in equation (1).
Irradiation dose = (detection ion current amount × irradiation time) / (area × elementary amount e) (1)
Here, if the detected ion current amount and the elementary electric charge e are constant, the irradiation dose amount is D, the irradiation time is t, and the irradiation area is S, and k is a proportional constant, as shown in the following equation (2). Become.

Ｄ＝ｋ×（ｔ／Ｓ） …（２）
したがって、照射ドーズ量Ｄは照射時間ｔに比例し、照射面積Ｓに反比例することがわかる。 D = k × (t / S) (2)
Therefore, it can be seen that the irradiation dose D is proportional to the irradiation time t and inversely proportional to the irradiation area S.

ここで、図５に例示されるように、被加工物１１の回転軸から半径Ｒの円周上をビーム軸９ａが移動しながらガスクラスターイオンビーム９が被加工物１１の表面を照射するときの当該ガスクラスターイオンビーム９のビーム径をｒとする。   Here, as illustrated in FIG. 5, when the gas cluster ion beam 9 irradiates the surface of the workpiece 11 while the beam axis 9 a moves on the circumference of the radius R from the rotation axis of the workpiece 11. The beam diameter of the gas cluster ion beam 9 is r.

また、ビーム径ｒのガスクラスターイオンビーム９が通過する領域の面積をＳとするとＳ＝２Ｒπ×ｒで示せるので半径ＲＡ、ＲＢとすると（ただし、ＲＡ＜ＲＢ）、以下のようになる。 Further, assuming that the area of the region through which the gas cluster ion beam 9 having the beam diameter r passes is S, it can be expressed by S = 2Rπ × r. Therefore, when the radii are R A and R B (where R A <R B ), become.

Ｓ＝２πＲ×ｒ…（３）
ＳＡ＝２πＲＡ×ｒ…（４）
ＳＢ＝２πＲＢ×ｒ…（５）
ＲＡ、ＲＢにおける円周の長さをそれぞれＬＡ、ＬＢとすると、ＬＡ、ＬＢはそれぞれ、以下の（６）式、（７）式になる。 S = 2πR × r (3)
S A = 2πR A × r (4)
S B = 2πR B × r (5)
Assuming that the lengths of the circumferences of R A and R B are L A and L B , respectively, L A and L B are expressed by the following equations (6) and (7), respectively.

ＬＡ＝２πＲＡ…（６）
ＬＢ＝２πＲＢ…（７）
図６のように、被加工物１１上のＰ点、Ｑ点に着目すると、それぞれが回転軸を中心にω（ｒａｄ）回転するまでに要する時間は等しい。ＲＡ、ＲＢにおける速度をＶＡ、ＶＢとすれば、距離＝速度×時間の関係より１回転する時間をｔとし、ＬＡ、ＬＢの関係を求めると以下のように表現できる。 L A = 2πR A (6)
L B = 2πR B (7)
As shown in FIG. 6, when attention is paid to the points P and Q on the workpiece 11, the time required for each to rotate ω (rad) about the rotation axis is equal. Assuming that the speeds at R A and R B are V A and V B , the time for one rotation is t from the relationship of distance = speed × time, and the relationship between L A and L B can be expressed as follows.

ＬＡ＝ＶＡ×ｔ…（８）
ＬＢ＝ＶＢ×ｔ…（９）
したがって、（３）〜（９）式より
ＳＡ＝ＶＡ×ｔ×ｒ…（１０）
ＳＢ＝ＶＢ×ｔ×ｒ…（１１）
（２）式よりＲＡ、ＲＢにおける照射ドーズ量をそれぞれＤＡ、ＤＢとすれば、
ＤＡ＝ｋ（ｔ／ＶＡｔΔｄ）＝（ｋ／ＶＡｒ）…（１２）
ＤＢ＝ｋ（ｔ／ＶＡｔΔｄ）＝（ｋ／ＶＡｒ）…（１３）
となる。速度ＶＡ、ＶＢはＶ＝Ｒωで求められるので、
ＲＡ＝ＶＡ／ω…（１４）
ＲＢ＝ＶＢ／ω…（１５）
となる。（１４）式および（１５）式において、ＲＡ＜ＲＢであるからＶＡ、ＶＢの間には以下の関係が成り立つ。 L A = V A × t (8)
L B = V B × t (9)
Therefore, from the equations (3) to (9), S A = V A × t × r (10)
S B = V B × t × r (11)
If the irradiation doses in R A and R B are D A and D B respectively from the equation (2),
D A = k (t / V A tΔd) = (k / V A r) (12)
D B = k (t / V A tΔd) = (k / V A r) (13)
It becomes. Since the speeds V A and V B are obtained by V = Rω,
R A = V A / ω (14)
R B = V B / ω (15)
It becomes. In the equations (14) and (15), since R A <R B , the following relationship is established between V A and V B.

ＶＡ＜ＶＢ…（１６）
したがって、（１２）〜（１６）式よりＤＡ＞ＤＢとなり、相対走査速度Ｖが小さいほど照射ドーズ量Ｄが多くなる。さらに（１２）式、（１３）式より、相対走査速度と照射ドーズ量の関係は反比例することがわかる。したがって、相対走査速度と照射ドーズ量には図７に示すような関係ｆ１にあるとわかる。 V A <V B (16)
Therefore, D A > D B from the equations (12) to (16), and the irradiation dose amount D increases as the relative scanning speed V decreases. Furthermore, from the equations (12) and (13), it can be seen that the relationship between the relative scanning speed and the irradiation dose is inversely proportional. Therefore, it can be seen that the relative scanning speed and the irradiation dose amount have a relationship f1 as shown in FIG.

このようにして第１工程２１０における相対走査速度と照射ドーズ量の関係ｆ１を求めることができた。
次に第２工程２２０における、被加工物１１の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量の関係ｆ２を求める。 In this way, the relationship f1 between the relative scanning speed and the irradiation dose in the first step 210 could be obtained.
Next, in the second step 220, the relationship f2 between the radial distance from the rotation axis of the workpiece 11 and the irradiation dose is obtained.

（２）式よりＲＡ＜ＲＢのとき、ＤＡ＞ＤＢとなる。また被加工物１１の径方向からの距離と照射ドーズ量の関係は反比例することがわかる。したがって、被加工物１１の径方向からの距離と照射ドーズ量には、図８に示すような関係ｆ２にあるとわかる。 From the formula (2), when R A <R B , D A > D B. Moreover, it turns out that the relationship between the distance from the radial direction of the to-be-processed object 11 and irradiation dose amount is in inverse proportion. Therefore, it can be seen that the distance from the radial direction of the workpiece 11 and the irradiation dose amount have a relationship f2 as shown in FIG.

このようにして第２工程２２０における被加工物１１の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量の関係ｆ２を求めることができた。
次に第３工程２３０において目標とする品質が表面粗さや形状精度である場合において、目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量の関係を求める。 In this way, the relationship f2 between the radial distance from the rotation axis of the workpiece 11 and the irradiation dose in the second step 220 could be obtained.
Next, in the third step 230, when the target quality is surface roughness or shape accuracy, the target quality and the relationship between the parameters affecting the quality and the irradiation dose are obtained.

第１の場合として、目標とする品質が表面粗さである場合について述べる。この場合、目標とする品質に影響するパラメータは照射角度である。
まず、表面粗さと照射ドーズ量の関係ｆ３を求める。この関係を求める手法は、一例として以下のようになる。 As a first case, a case where the target quality is surface roughness will be described. In this case, the parameter that affects the target quality is the irradiation angle.
First, a relationship f3 between the surface roughness and the irradiation dose is obtained. An example of a method for obtaining this relationship is as follows.

すなわち、被加工物１１と同じ材料で表面粗さＲｙ（基準長さ毎の最低谷底から最大山頂までの高さ）の異なるサンプルに対して、サンプルとガスクラスターイオンビーム９のなす角度を垂直として、様々な照射ドーズ量でガスクラスターイオンビーム９を照射した場合の表面粗さの変化を測定した。   That is, with respect to a sample having the same material as the workpiece 11 and having a different surface roughness Ry (height from the lowest valley to the highest peak for each reference length), the angle formed by the sample and the gas cluster ion beam 9 is vertical. The change in surface roughness was measured when the gas cluster ion beam 9 was irradiated with various irradiation doses.

表面粗さＲｙの測定には、表面粗さ計を用いたが表面粗さが測定できれば他のものでも良い。この結果を図９に示す。照射ドーズ量を増加させるほど表面粗さＲｙは減少する、という関係ｆ３が得られた。したがって、照射ドーズ量を増加させることで表面粗さを小さくすることができることがわかる。   For the measurement of the surface roughness Ry, a surface roughness meter was used, but other materials may be used as long as the surface roughness can be measured. The result is shown in FIG. The relationship f3 that the surface roughness Ry decreases as the irradiation dose increases is obtained. Therefore, it can be seen that the surface roughness can be reduced by increasing the irradiation dose.

次に照射角度と表面粗さの関係ｆ４を求める。この関係を求める手法は、一例として以下のようになる。
すなわち、図１０に示すように被加工物１１と同じ材料の平面サンプル２１を傾斜台２２に設置し、傾斜台２２の傾斜角度αを変化させ、照射後の表面粗さを測定して照射角度が表面粗さに及ぼす影響を調査した。この照射角度とは図１０に示す角度βであり、平面サンプル２１の表面に対するガスクラスターイオンビーム９の入射する角度を示すものとする。なお照射ドーズ量は１．０１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２と一定の値にして行った。また表面粗さの測定器には表面粗さ測定計を用いた。 Next, a relationship f4 between the irradiation angle and the surface roughness is obtained. An example of a method for obtaining this relationship is as follows.
That is, as shown in FIG. 10, a plane sample 21 made of the same material as the workpiece 11 is placed on the tilt table 22, the tilt angle α of the tilt table 22 is changed, and the surface roughness after irradiation is measured to determine the irradiation angle. The effect of surface roughness on the surface roughness was investigated. This irradiation angle is an angle β shown in FIG. 10, and indicates an angle at which the gas cluster ion beam 9 is incident on the surface of the planar sample 21. The irradiation dose was set to a constant value of 1.0 17 ions / cm 2 . A surface roughness meter was used as the surface roughness measuring instrument.

この結果を図１１に示す。この図１１の関係ｆ４から判るように、図１０の角度βが６０°以下になると照射後の表面粗さは、照射前と比較して大きくなった。
したがって、この関係ｆ４から、表面粗さを低減する場合には、被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９の照射角度を表面粗さが大きくならない範囲、すなわち図１０に示す角度βが６０°〜９０°になるようにすれば良い。逆に、表面粗さを大きくする場合には、被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９の照射角度を目標とする表面粗さの大きな粗い面を得られる範囲、すなわち図１０に示す角度βが６０°以下になるようにすれば良い。 The result is shown in FIG. As can be seen from the relationship f4 in FIG. 11, when the angle β in FIG. 10 is 60 ° or less, the surface roughness after irradiation is larger than that before irradiation.
Therefore, from this relationship f4, when the surface roughness is reduced, the irradiation angle of the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 is within a range where the surface roughness does not increase, that is, the angle β shown in FIG. What is necessary is just to make it 90 degrees. On the contrary, when the surface roughness is increased, the range in which a rough surface having a large surface roughness targeted for the irradiation angle of the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 can be obtained, that is, the angle β shown in FIG. What is necessary is just to make it become 60 degrees or less.

第２の場合として、目標とする品質が形状精度である場合において述べる。この場合、目標とする品質に影響するパラメータは被加工物１１の除去量と照射角度である。
そこでまず除去量と照射ドーズ量の関係ｆ５を求める。この関係を求める手法として、様々なドーズ量で図１２に示すようにガスクラスターイオンビーム９を、マスク２４を部分的に被着させた平面サンプル２３の表面に垂直に照射したときの段差Δｈを測定した。 The second case will be described when the target quality is shape accuracy. In this case, parameters affecting the target quality are the removal amount of the workpiece 11 and the irradiation angle.
Therefore, a relationship f5 between the removal amount and the irradiation dose amount is first obtained. As a method for obtaining this relationship, the step Δh when the gas cluster ion beam 9 is vertically irradiated on the surface of the planar sample 23 on which the mask 24 is partially applied as shown in FIG. It was measured.

本実施の形態における除去量は、この段差Δｈによって評価する。
段差Δｈの測定には、段差測定器を用いたが、段差Δｈが測定できれば他のものでも良い。また、被加工物１１である平面サンプル２３の材料としては、被加工物１１と同じ材料を用いるが、今回の実験においては異種材料を用いて照射ドーズ量と除去量の傾向を取得し、この傾向を被加工物１１への照射に反映させた。この関係ｆ５の測定結果を図１３に示す。図１３の点線は照射ドーズ量と除去量の実験結果の近似直線であり、照射ドーズ量が増えるほど段差Δｈ、すなわち除去量は多くなる比例関係であった。 The removal amount in the present embodiment is evaluated by this step Δh.
A step measuring device was used for measuring the step Δh, but other devices may be used as long as the step Δh can be measured. Further, as the material of the planar sample 23 that is the workpiece 11, the same material as that of the workpiece 11 is used, but in this experiment, the tendency of the irradiation dose amount and the removal amount is obtained using different materials. The tendency was reflected in the irradiation of the workpiece 11. The measurement result of this relationship f5 is shown in FIG. The dotted line in FIG. 13 is an approximate straight line of the experimental results of the irradiation dose and the removal amount, and has a proportional relationship in which the step Δh, that is, the removal amount increases as the irradiation dose amount increases.

照射角度と照射ドーズ量の関係ｆ６は、一般に被加工物１１に対してガスクラスターイオンビーム９が垂直に照射される場合が最も除去量が多くなると言われている。
このようにして、第３工程２３０において目標とする品質が表面粗さや形状精度である場合において、目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量の関係（関係ｆ３、関係ｆ４、関係ｆ５、関係ｆ６）を求めることができた。 Regarding the relationship f6 between the irradiation angle and the irradiation dose amount, it is generally said that the removal amount is maximized when the gas cluster ion beam 9 is irradiated perpendicularly to the workpiece 11.
Thus, in the case where the target quality in the third step 230 is surface roughness or shape accuracy, the target quality and the relationship between the parameters affecting the quality and the irradiation dose (relationship f3, relationship f4, relationship) f5, relation f6) could be obtained.

なお、本実施の形態の場合、上述のようにして得られた関係ｆ１から関係ｆ６は、加工プログラム１０１ａから参照可能なように、制御端末１０１の記憶部１０１ｂに、データテーブルや関数の形式で格納される。   In the case of the present embodiment, the relationships f1 to f6 obtained as described above are stored in the storage unit 101b of the control terminal 101 in the form of a data table or function so that the processing program 101a can refer to them. Stored.

次に第４工程２４０において、上述の第１工程２１０から第３工程２３０で得られた関係ｆ１からｆ６を用いて目標の品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対走査速度を算出する手法（アルゴリズム）の一例を示す。   Next, in the fourth step 240, the relative dose at each irradiation position is set so that the irradiation dose amount for obtaining the target quality is obtained using the relations f1 to f6 obtained in the first step 210 to the third step 230. An example of a method (algorithm) for calculating a scanning speed is shown.

本実施の形態では被加工物１１をガスクラスターイオンビーム９に対して揺動および回転させ、被加工物１１の表面において照射ドーズ量の分布を均一にして形状精度を維持したまま表面粗さを低減する場合について述べる。   In the present embodiment, the workpiece 11 is swung and rotated with respect to the gas cluster ion beam 9, and the distribution of the irradiation dose amount is made uniform on the surface of the workpiece 11 to maintain the surface roughness while maintaining the shape accuracy. The case of reduction will be described.

また、被加工物１１が１つの球面を有しているとする。照射ドーズ量の分布は、図３に示すようにガスクラスターイオンビーム９のビーム軸９ａの移動軌跡を導出することで求められる。   Further, it is assumed that the workpiece 11 has one spherical surface. The distribution of the irradiation dose is obtained by deriving the movement locus of the beam axis 9a of the gas cluster ion beam 9 as shown in FIG.

図１４の実験例Ｅｘ１の上段図は被加工物１１を速度一定で揺動および回転させた場合における、被加工物１１の表面に対する図３に示すようなガスクラスターイオンビーム９のビーム軸９ａの移動軌跡を示している。   FIG. 14 shows an upper diagram of the experimental example Ex1 of the beam axis 9a of the gas cluster ion beam 9 as shown in FIG. 3 with respect to the surface of the workpiece 11 when the workpiece 11 is swung and rotated at a constant speed. The movement trajectory is shown.

これは、被加工物１１を回転させながら被加工物１１の径方向にガスクラスターイオンビーム９のビーム軸９ａを一定の速度で揺動させたときのビーム軸９ａの照射痕の軌跡を示している。   This shows the locus of the irradiation mark on the beam axis 9a when the beam axis 9a of the gas cluster ion beam 9 is swung at a constant speed in the radial direction of the workpiece 11 while rotating the workpiece 11. Yes.

この移動軌跡から被加工物１１に対する照射ドーズ量分布を求めると図１４の実験例Ｅｘ１の下段図のように中央付近のドーズ量が多い山なりの分布となり、照射ドーズ量の最大値と最小値の差ΔＤが大きくなった。したがって均一性は良くないと言え、均一性向上のためには照射ドーズ量を中央付近では減少するように、そして外周部では増加するようにすれば良い。そこで、被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９の揺動速度を制御することで、均一性の向上を図る。   When the irradiation dose distribution for the workpiece 11 is obtained from this movement locus, it becomes a mountain-like distribution with a large amount of dose near the center as shown in the lower diagram of Experimental Example Ex1 in FIG. 14, and the maximum and minimum values of the irradiation dose. The difference ΔD increased. Therefore, it can be said that the uniformity is not good, and in order to improve the uniformity, the irradiation dose may be decreased near the center and increased at the outer peripheral portion. Therefore, the uniformity is improved by controlling the rocking speed of the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9.

図７の関係ｆ１に示したように、相対走査速度と照射ドーズ量は反比例の関係にある。したがって照射ドーズ量を減少させるためには揺動速度を速くする、逆に照射ドーズ量を増加させるためには、揺動速度を遅くすればよい。   As shown by the relationship f1 in FIG. 7, the relative scanning speed and the irradiation dose amount are in an inversely proportional relationship. Therefore, to decrease the irradiation dose, the swing speed is increased. Conversely, to increase the irradiation dose, the swing speed may be decreased.

図１４の右側の実験例Ｅｘ２は、図１４の左側の実験例Ｅｘ１における一定の揺動速度と比較して、被加工物１１の中央付近では揺動速度を速くして、外周部では揺動速度を遅くした場合の被加工物１１の表面におけるガスクラスターイオンビーム９のビーム軸９ａの移動軌跡と照射ドーズ量の分布を示している。照射ドーズ量分布における最大値と最小値の差ΔＤが図１４の実験例Ｅｘ１の場合と比較して、１／３程度となった。この結果から揺動速度を制御することで被加工物１１の表面に対するガスクラスターイオンビーム９の照射ドーズ量を制御できることがわかる。   The experimental example Ex2 on the right side of FIG. 14 has a higher swing speed near the center of the workpiece 11 and swings on the outer periphery than the constant swing speed of the experimental example Ex1 on the left side of FIG. The movement trajectory of the beam axis 9a of the gas cluster ion beam 9 on the surface of the workpiece 11 when the speed is reduced and the distribution of the irradiation dose are shown. The difference ΔD between the maximum value and the minimum value in the irradiation dose distribution is about 1/3 compared to the case of Experimental Example Ex1 in FIG. From this result, it is understood that the irradiation dose of the gas cluster ion beam 9 on the surface of the workpiece 11 can be controlled by controlling the rocking speed.

また、第３工程２３０では目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量の関係（関係ｆ３からｆ６）を述べた。したがって揺動速度によって照射ドーズ量を制御することで、目標とする品質および前記品質に影響するパラメータを制御できる。   In the third step 230, the target quality and the relationship between the parameters affecting the quality and the irradiation dose (relationships f3 to f6) are described. Therefore, by controlling the irradiation dose amount by the swing speed, the target quality and the parameters affecting the quality can be controlled.

このようにして第４工程２４０では、第１工程２１０から第３工程２３０において求めた関係（関係ｆ１から関係ｆ６）を用いて、被加工物１１の表面における照射ドーズ量分布をガスクラスターイオンビーム９のビーム軸９ａの移動軌跡から求め、被加工物１１の目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対走査速度の最適値を算出することができる。   In this way, in the fourth step 240, the irradiation dose distribution on the surface of the workpiece 11 is converted into a gas cluster ion beam using the relationship (relationship f1 to relationship f6) obtained in the first step 210 to the third step 230. It is possible to calculate an optimum value of the relative scanning speed at each irradiation position so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining the target quality of the workpiece 11 by obtaining from the movement locus of the nine beam axes 9a.

図２Ｂのフローチャートを参照して、本実施の形態の制御端末１０１における加工プログラム１０１ａによって実現される、上述の第４工程２４０の詳細例を説明する。
すなわち、加工プログラム１０１ａ（制御端末１０１）は、被加工物１１において実現されるべき目的の品質（この場合、表面粗さ、および加工精度の少なくとも一方）の情報の入力をユーザ等から受け付ける（ステップ２４１）。 With reference to the flowchart of FIG. 2B, the detailed example of the above-mentioned 4th process 240 implement | achieved by the process program 101a in the control terminal 101 of this Embodiment is demonstrated.
In other words, the machining program 101a (control terminal 101) accepts input of information on the target quality to be realized in the workpiece 11 (in this case, at least one of surface roughness and machining accuracy) from a user or the like (step 241).

次に、記憶部１０１ｂから既知の上述の関係ｆ１から関係ｆ６の情報を読み込む（ステップ２４２）。
次に、入力された上述の品質の情報と、記憶部１０１ｂから読み込んだ既知の関係ｆ１から関係ｆ６とに基づいて、上述の第４工程２４０に例示したアルゴリズムに基づいて、当該品質を達成するガスクラスターイオンビーム９の照射デーズ量を実現する相対走査速度を算出する（ステップ２４３）。 Next, information on the relation f6 from the known relation f1 is read from the storage unit 101b (step 242).
Next, the quality is achieved based on the algorithm exemplified in the fourth step 240 based on the input quality information and the known relationships f1 to f6 read from the storage unit 101b. The relative scanning speed for realizing the irradiation date amount of the gas cluster ion beam 9 is calculated (step 243).

次に、加工プログラム１０１ａは、ステップ２４３で算出された相対走査速度で被加工物１１の姿勢がガスクラスターイオンビーム９に対して変化するように、姿勢制御装置２０を制御部１００が制御するためのＮＣプログラム１０１ｃを生成して、制御部１００に出力する（ステップ２４４）。   Next, the machining program 101 a causes the control unit 100 to control the attitude control device 20 so that the attitude of the workpiece 11 changes with respect to the gas cluster ion beam 9 at the relative scanning speed calculated in step 243. The NC program 101c is generated and output to the control unit 100 (step 244).

最後に第５工程２５０では、第４工程２４０で算出された相対走査速度に基づいて加工を行う。
まず、被加工物１１を姿勢制御装置２０の被加工物ホルダー１２に設置する。この被加工物ホルダー１２は第１ＸＹＺステージ１３に設置されており、被加工物１１の表面に複数の球面や非球面を有する場合においても被加工物１１の回転軸を所望の位置に変更させることができる。 Finally, in the fifth step 250, processing is performed based on the relative scanning speed calculated in the fourth step 240.
First, the workpiece 11 is placed on the workpiece holder 12 of the attitude control device 20. The workpiece holder 12 is installed on the first XYZ stage 13, and the rotation axis of the workpiece 11 is changed to a desired position even when the surface of the workpiece 11 has a plurality of spherical surfaces and aspheric surfaces. Can do.

次に、部材１５を介して設置された第２ＸＹＺステージ１６を用いて、被加工物１１と揺動ステージ１７の揺動の旋回中心の位置を調整する。本実施の形態では、被加工物１１が球面を有しているため、球面の曲率中心と揺動ステージ１７の旋回中心が一致するように調整させた。また第３ＸＺステージを１８用いることで、被加工物１１と揺動ステージ１７の旋回中心が一致した状態で被加工物１１のＸ、Ｚ方向を所望の位置まで移動させることができる。   Next, using the second XYZ stage 16 installed via the member 15, the position of the turning center of the swing of the workpiece 11 and the swing stage 17 is adjusted. In this embodiment, since the workpiece 11 has a spherical surface, the center of curvature of the spherical surface and the turning center of the swing stage 17 are adjusted to coincide. Further, by using the third XZ stage 18, the X and Z directions of the workpiece 11 can be moved to a desired position in a state where the turning centers of the workpiece 11 and the swing stage 17 coincide.

第４工程２４０で算出された相対走査速度に基づいて、制御端末１０１を用いて生成され、姿勢制御装置２０を制御するためのＮＣプログラム１０１ｃを制御端末１０１から入力する。   Based on the relative scanning speed calculated in the fourth step 240, an NC program 101 c that is generated using the control terminal 101 and controls the attitude control device 20 is input from the control terminal 101.

そして姿勢制御装置２０に接続された制御部１００において、制御端末１０１で作成したＮＣプログラム１０１ｃを実行して姿勢制御装置２０を動作させることにより、ガスクラスターイオンビーム９に対して被加工物１１の姿勢を制御しながらガスクラスターイオンビーム９の照射を行うことでガスクラスターイオンビーム加工を実行する。なお、この加工時の回転ステージ１４の回転速度は一定とした。   Then, in the control unit 100 connected to the attitude control device 20, the NC program 101 c created by the control terminal 101 is executed to operate the attitude control device 20, so that the workpiece 11 is in contact with the gas cluster ion beam 9. Gas cluster ion beam processing is executed by irradiating the gas cluster ion beam 9 while controlling the posture. Note that the rotational speed of the rotary stage 14 during this processing was constant.

この結果を図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ、図１６Ｂに示す。図１５Ａおよび図１５Ｂは、照射前後の表面粗さＲｙを示しており、それぞれ、照射前の図１５Ａでは、Ｒｙ＝７．５ｎｍ、照射後の図１５Ｂでは、Ｒｙ＝６．０ｎｍであることから照射後に表面粗さＲｙを低減できたと言える。   The results are shown in FIGS. 15A, 15B, 16A, and 16B. FIG. 15A and FIG. 15B show the surface roughness Ry before and after irradiation. In FIG. 15A before irradiation, Ry = 7.5 nm, and in FIG. 15B after irradiation, Ry = 6.0 nm. It can be said that the surface roughness Ry could be reduced after irradiation.

また、図１６Ａおよび図１６Ｂは照射前後の形状精度Ｐ−Ｖ（Peak to valley）を示しており、それぞれ、照射前の図１６Ａでは、Ｐ−Ｖ＝０．１０９μｍ、照射後の図１６Ｂでは、Ｐ−Ｖ＝０．０９９μｍ、であることから形状精度を維持しているといえる。   16A and 16B show the shape accuracy PV (Peak to valley) before and after irradiation. In FIG. 16A before irradiation, P−V = 0.09 μm, and in FIG. 16B after irradiation, Since P−V = 0.099 μm, it can be said that the shape accuracy is maintained.

このようにして、第５工程２５０において第４工程２４０で算出された相対走査速度に基づいて加工を行うことで目標とする品質を得ることができる。
［効果］
本実施の形態１によれば、目標の品質を得るための照射ドーズ量となるように被加工物１１の各照射位置における相対走査速度を算出し、算出された相対走査速度に基づいてガスクラスターイオンビーム加工が行われるように姿勢制御装置２０を制御して被加工物１１の姿勢を変化させながらガスクラスターイオンビーム９を照射することによって、被加工物１１に目標の表面粗さや形状精度等の品質を得ることができる。 Thus, the target quality can be obtained by performing processing in the fifth step 250 based on the relative scanning speed calculated in the fourth step 240.
[effect]
According to the first embodiment, the relative scanning speed at each irradiation position of the workpiece 11 is calculated so as to obtain the irradiation dose amount for obtaining the target quality, and the gas cluster is calculated based on the calculated relative scanning speed. By irradiating the gas cluster ion beam 9 while changing the posture of the workpiece 11 by controlling the posture control device 20 so that ion beam machining is performed, the target surface roughness, shape accuracy, etc. Can get the quality.

（実施の形態２）
図１７は、本発明の他の実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法および加工プログラムが実施されるガスクラスターイオンビーム加工装置の作用を示す概念図である。 (Embodiment 2)
FIG. 17 is a conceptual diagram showing the operation of the gas cluster ion beam processing apparatus in which the gas cluster ion beam processing method and the processing program according to another embodiment of the present invention are implemented.

図１８は、本発明の他の実施の形態における加速電極から被加工物と同じ材料のサンプルまでの距離と除去量の関係ｆ７を示す線図である。
この実施の形態２では、上述の実施の形態１の構成と同様のガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍを用いるが、被加工物１１が段差形状１１ａを持つために図１７に示すように、ガスクラスターイオンビーム９の照射範囲の中で加速電極８から被加工物１１の表面までの距離（ガスクラスターイオンビーム９の飛程）が異なる。 FIG. 18 is a diagram showing a relationship f7 between the distance from the acceleration electrode to a sample of the same material as the workpiece and the removal amount in another embodiment of the present invention.
In the second embodiment, a gas cluster ion beam processing apparatus M similar to the configuration of the first embodiment described above is used. However, since the workpiece 11 has a stepped shape 11a, as shown in FIG. Within the irradiation range of the ion beam 9, the distance from the acceleration electrode 8 to the surface of the workpiece 11 (range of the gas cluster ion beam 9) is different.

図１７に示すように被加工物１１が段差形状１１ａを持つ場合には、ガスクラスターイオンビーム９の照射範囲において加速電極８から被加工物１１の表面までの距離がＬ１、Ｌ２と変化する。 As shown in FIG. 17, when the workpiece 11 has a stepped shape 11 a, the distance from the acceleration electrode 8 to the surface of the workpiece 11 changes as L 1 and L 2 in the irradiation range of the gas cluster ion beam 9. To do.

このように、ガスクラスターイオンビーム９の飛程がＬ１とＬ２のように異なる場合において均一な除去量を得るための手段の一例を述べる。
そこで、被加工物１１と同じ材料のサンプルを用いて、加速電極８から当該サンプルまでの距離（ガスクラスターイオンビーム９の飛程）を変化させたときの段差を求めた。 As described above, an example of a means for obtaining a uniform removal amount when the range of the gas cluster ion beam 9 is different as in L 1 and L 2 will be described.
Therefore, using a sample of the same material as that of the workpiece 11, the step difference was obtained when the distance from the acceleration electrode 8 to the sample (range of the gas cluster ion beam 9) was changed.

ここで用いた被加工物１１の材料はシリコンであったので、サンプルにもシリコンを用いた。
この結果、図１８に示すように加速電極８から被加工物１１と同じ材料のサンプルの表面までの距離が離れるほど除去量が少なくなる、関係ｆ７（第４の関係）が得られた。 Since the material of the workpiece 11 used here was silicon, silicon was also used for the sample.
As a result, as shown in FIG. 18, the relationship f7 (fourth relationship) was obtained in which the removal amount decreased as the distance from the acceleration electrode 8 to the surface of the sample of the same material as the workpiece 11 increased.

この関係ｆ７のように加速電極８から被加工物１１表面までの距離が遠くなるほど除去量が少なくなるのは、ガスクラスターイオンビーム９が真空中の残留ガスと衝突してエネルギーを失うことなどが原因である。   The amount of removal decreases as the distance from the acceleration electrode 8 to the surface of the workpiece 11 increases as in this relation f7, because the gas cluster ion beam 9 collides with the residual gas in the vacuum and loses energy. Responsible.

そこで、距離が離れることで除去量が少なくなる距離Ｌ２の部位においても、距離Ｌ１の部位と同じ除去量２５が得られるような照射ドーズ量となるように各照射位置での相対走査速度を補正する。 Therefore, even at the site of the distance L 2 distance removal amount by leaves is reduced, the relative scanning speed of the same removal amount 25 each irradiation position so that the irradiation dose, as obtained is the site of the distance L 1 Correct.

図７において相対走査速度と照射ドーズ量は反比例の関係ｆ１にあることから、除去量が少なくなるＬ２がＬ１と同じ除去量となるように、相対走査速度が遅くなるように補正することで照射ドーズ量を増やせばよい。 In FIG. 7, since the relative scanning speed and the irradiation dose amount are in an inversely proportional relationship f1, correction is performed so that the relative scanning speed becomes slow so that L 2 where the removal amount decreases becomes the same removal amount as L 1. The irradiation dose can be increased with.

具体的には、図１７における被加工物１１の段差形状１１ａの凹凸に応じて変化する相対走査速度制御プロファイルＶｐとなるように相対走査速度を制御する。
このように相対走査速度を制御することで、照射範囲において加速電極８から被加工物１１の表面までの距離が異なる場合においても同じ除去量が得られるようにする。 Specifically, the relative scanning speed is controlled so that the relative scanning speed control profile Vp changes according to the unevenness of the stepped shape 11a of the workpiece 11 in FIG.
By controlling the relative scanning speed in this way, the same removal amount can be obtained even when the distance from the acceleration electrode 8 to the surface of the workpiece 11 is different in the irradiation range.

このようにして算出された相対走査速度に基づいて被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９を相対的に動かすように、姿勢制御装置２０を制御するＮＣプログラム１０１ｃを制御端末１０１で作成する。このＮＣプログラム１０１ｃを用いて姿勢制御装置２０に接続された制御部１００において、姿勢制御装置２０の揺動ステージ１７の揺動速度を制御してガスクラスターイオンビーム９を照射することで加工を実行する。   An NC program 101c for controlling the attitude control device 20 is created by the control terminal 101 so as to move the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 relative to each other based on the relative scanning speed thus calculated. Using the NC program 101c, the control unit 100 connected to the attitude control device 20 executes processing by controlling the oscillation speed of the oscillation stage 17 of the attitude control device 20 and irradiating the gas cluster ion beam 9. To do.

この結果、照射範囲において加速電極８から被加工物１１までの距離が図１７のＬ１、Ｌ２のように異なる場合おいても、目標とする均一な除去量２５を除去することができる。
［効果］
本実施の形態２によれば、被加工物１１の加工範囲に段差形状１１ａ等の凹凸が存在し、加工中に、加速電極８から被加工物１１の表面までの距離が変動する場合にも、すなわちガスクラスターイオンビーム９の飛程が変動する場合でも、この飛程の変動の影響を打ち消すような相対走査速度制御プロファイルＶｐで加工を行うことで、ガスクラスターイオンビーム９の各照射位置での相対走査速度を補正して照射することで目標とする品質を得ることができる。 As a result, even when the distance from the acceleration electrode 8 to the workpiece 11 in the irradiation range is different, such as L 1 and L 2 in FIG. 17, the target uniform removal amount 25 can be removed.
[effect]
According to the second embodiment, even when unevenness such as a stepped shape 11a exists in the processing range of the workpiece 11, and the distance from the acceleration electrode 8 to the surface of the workpiece 11 varies during processing. That is, even when the range of the gas cluster ion beam 9 varies, by processing with the relative scanning speed control profile Vp that cancels the influence of the variation of the range, each irradiation position of the gas cluster ion beam 9 is achieved. The target quality can be obtained by correcting the relative scanning speed and performing irradiation.

（実施の形態３）
図１９Ａは、本発明のさらに他の実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法および加工プログラムを実施するガスクラスターイオンビーム加工装置の構成例を示す概念図、図１９Ｂは、その一部を取り出して例示した拡大斜視図、図２０は、その作用の一例を示す線図である。
［構成］
本実施の形態のガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍでは、ガスクラスターイオンビーム９のビーム強度プロファイルを作成するために図１９Ａに示すようにガスクラスターイオンビーム９を照射して検出イオン電流量を測定できる検出イオン電流量測定器２６を具備した点が、上述の実施の形態１の場合と異なっており、その他の構成は、同様である。従って、ガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍの上述の実施の形態１との相違点説明し、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して重複した説明は省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 19A is a conceptual diagram showing a configuration example of a gas cluster ion beam processing apparatus that implements a gas cluster ion beam processing method and a processing program according to still another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 20 is a diagram showing an example of the operation.
[Constitution]
In the gas cluster ion beam processing apparatus M according to the present embodiment, in order to create a beam intensity profile of the gas cluster ion beam 9, it is possible to measure the detected ion current amount by irradiating the gas cluster ion beam 9 as shown in FIG. 19A. The point that the detection ion current amount measuring device 26 is provided is different from that of the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, differences from the above-described first embodiment of the gas cluster ion beam processing apparatus M will be described, and portions common to the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、本実施の形態のガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍの場合、ガスクラスターイオンビーム９の通過経路上に検出イオン電流量測定器２６が配置され、この検出イオン電流量測定器２６は、外部に設けられた出力部１０２に接続されている。   As shown in FIGS. 19A and 19B, in the case of the gas cluster ion beam processing apparatus M of the present embodiment, a detection ion current amount measuring device 26 is disposed on the passage path of the gas cluster ion beam 9, and this detection ion current is detected. The quantity measuring device 26 is connected to an output unit 102 provided outside.

図１９Ｂに示すように、検出イオン電流量測定器２６のガスクラスターイオンビーム９に対向する表面には、複数の検出イオン電流量測定素子２７が配置されており、個々の検出イオン電流量測定素子２７の測定結果は出力部１０２によって検出される構成となっている。   As shown in FIG. 19B, a plurality of detected ion current amount measuring elements 27 are arranged on the surface of the detected ion current amount measuring device 26 facing the gas cluster ion beam 9, and each detected ion current amount measuring element is arranged. 27 measurement results are detected by the output unit 102.

検出イオン電流量測定器２６の表面に配置された複数の検出イオン電流量測定素子２７の数が多いほど、高い分解能でガスクラスターイオンビーム９の断面内における検出イオン電流量のプロファイルを取得できる。検出イオン電流量測定素子２７で測定された結果は、出力部１０２から出力される。   As the number of the plurality of detected ion current amount measuring elements 27 arranged on the surface of the detected ion current amount measuring device 26 increases, a profile of the detected ion current amount in the cross section of the gas cluster ion beam 9 can be obtained with higher resolution. The result measured by the detected ion current amount measuring element 27 is output from the output unit 102.

［作用］
ガスクラスターイオンビーム９の断面内におけるイオン電流量のプロファイルを取得する場合、ガスクラスターイオンビーム９を図１９Ｂの検出イオン電流量測定器２６の表面にある検出イオン電流量測定素子２７に向かって照射する。 [Action]
When obtaining a profile of the ion current amount in the cross section of the gas cluster ion beam 9, the gas cluster ion beam 9 is irradiated toward the detection ion current amount measuring element 27 on the surface of the detection ion current amount measuring device 26 of FIG. 19B. To do.

図２０は、図１９Ｂのガスクラスターイオンビーム９の線Ａ−Ａ´断面におけるガスクラスターイオンビーム９の検出イオン電流量の測定結果を測定した結果を示している。
図２０のａ，ｂ，ｃの各測定点は図１９ＢのＡ−Ａ´断面に位置する個々の検出イオン電流量測定素子２７と対応している。この結果、検出イオン電流量の測定結果は均一ではなかった。 FIG. 20 shows the result of measuring the measurement result of the detected ion current amount of the gas cluster ion beam 9 in the cross section along line AA ′ of the gas cluster ion beam 9 of FIG. 19B.
Each of the measurement points a, b, and c in FIG. 20 corresponds to each detected ion current amount measuring element 27 located in the section AA ′ in FIG. 19B. As a result, the measurement result of the detected ion current amount was not uniform.

ここで、検出イオン電流量と照射ドーズ量の関係は上述の（１）式で定義され、
照射時間、面積、電気素量ｅが一定のとき照射ドーズ量Ｄは、検出イオン電流量Ａと比例関係にあり、ｋを比例係数とすると、（１７）式のようになる。 Here, the relationship between the detected ion current amount and the irradiation dose amount is defined by the above equation (1),
When the irradiation time, the area, and the elementary electric quantity e are constant, the irradiation dose D is in a proportional relationship with the detected ion current amount A. When k is a proportional coefficient, the equation (17) is obtained.

Ｄ＝ｋ・Ａ …（１７）
照射ドーズ量と除去量の関係は、図１２に示すように比例している。したがって（１７）式の関係から、検出イオン電流量Ａが少なくなると、照射ドーズ量Ｄも低下する。 D = k · A (17)
The relationship between the irradiation dose and the removal amount is proportional as shown in FIG. Therefore, from the relationship of equation (17), when the detected ion current amount A decreases, the irradiation dose amount D also decreases.

また、照射ドーズ量Ｄが少ない場合には、図１３に示すように除去量も少なくなる。つまり、図２０に示すような検出イオン電流量が少ないａ点とｃ点はｂ点よりも除去量が少なくなる、という関係ｆ８（第５の関係）が得られる。   Further, when the irradiation dose amount D is small, the removal amount is also small as shown in FIG. That is, a relationship f8 (fifth relationship) is obtained in which the removal amount is smaller at the points a and c where the detected ion current amount is smaller than the point b as shown in FIG.

そこで、図２０にように得られたガスクラスターイオンビーム９の断面内の径方向位置（ａ点，ｂ点，ｃ点）の除去量と検出イオン電流量との関係ｆ８に基づいて、検出イオン電流量が低いために除去量の少ないａ点とｃ点においても、ｂ点と同じ除去量になるように相対走査速度を補正することを考える。   Therefore, based on the relationship f8 between the removal amount of the radial position (point a, b, c) in the cross section of the gas cluster ion beam 9 obtained as shown in FIG. Consider that the relative scanning speed is corrected so that the removal amount is the same as that of point b even at points a and c where the removal amount is small because the amount of current is low.

これには、実施の形態１の図７に示したように相対走査速度と照射ドーズ量が反比例の関係ｆ１にあることを用いる。例えば、ガスクラスターイオンビーム９の断面内において検出イオン電流量が少ない両端のａ点とｃ点が、中央のｂ点と同じ除去量となるように、実施の形態１における第４工程２４０の手法（アルゴリズム）を用いて、ａ点とｃ点における相対走査速度がｂ点よりも遅くなるように補正することによって照射ドーズ量を増やせば良い。このように相対走査速度を制御することで、検出イオン電流量が少ない断面内の両端のａ点とｃ点においても、断面中央のｂ点と同じ除去量が得られるようにする。   For this purpose, it is used that the relative scanning speed and the irradiation dose amount are in an inversely proportional relationship f1 as shown in FIG. 7 of the first embodiment. For example, the method of the fourth step 240 in the first embodiment is performed so that the points a and c at both ends where the detected ion current amount is small in the cross section of the gas cluster ion beam 9 have the same removal amount as the center b point. By using (algorithm), the irradiation dose may be increased by correcting the relative scanning speed at point a and point c to be slower than point b. By controlling the relative scanning speed in this way, the same removal amount as the point b at the center of the cross section can be obtained also at points a and c at both ends in the cross section where the detected ion current amount is small.

このようにして算出された相対走査速度に基づいて被加工物１１とガスクラスターイオンビーム９を相対的に動かす（走査する）ように、姿勢制御装置２０を制御するＮＣプログラム１０１ｃを制御端末１０１の加工プログラム１０１ａによって作成する。そして、このＮＣプログラム１０１ｃを制御部１００が実行することで、制御部１００が姿勢制御装置２０の揺動ステージ１７の揺動速度を制御してガスクラスターイオンビーム９の照射を実行する。   An NC program 101c for controlling the attitude control device 20 is controlled by the control terminal 101 so that the workpiece 11 and the gas cluster ion beam 9 are relatively moved (scanned) based on the relative scanning speed thus calculated. Created by the machining program 101a. Then, the control unit 100 executes the NC program 101c, so that the control unit 100 controls the swing speed of the swing stage 17 of the attitude control device 20 to execute irradiation of the gas cluster ion beam 9.

この結果、検出イオン化電流量の測定結果がガスクラスターイオンビーム９の断面内で不均一である場合にも被加工物１１における均一な除去量を得ることができる。
［効果］
この実施の形態３によれば、上述の実施の形態１および実施の形態２に例示の加工方法においてガスクラスターイオンビーム９の断面内における検出イオン電流量が不均一な場合であっても、上述の関係ｆ１から関係ｆ６に、さらに検出イオン化電流量の分布と除去量との関係ｆ８を加味した情報に基づいて目標の品質を得るための照射ドーズ量となる各照射位置での相対走査速度を補正し、この補正された相対走査速度にてガスクラスターイオンビーム９を被加工物１１に照射することにより、より高精度に目標とする品質を得ることができる。 As a result, even when the measurement result of the detected ionization current amount is not uniform in the cross section of the gas cluster ion beam 9, a uniform removal amount in the workpiece 11 can be obtained.
[effect]
According to the third embodiment, even if the detected ion current amount in the cross section of the gas cluster ion beam 9 is non-uniform in the processing methods exemplified in the first and second embodiments, the above-described embodiment is performed. The relative scanning speed at each irradiation position that is the irradiation dose amount for obtaining the target quality based on the information f1 to the relationship f6 and the relationship f8 between the distribution of the detected ionization current amount and the removal amount f8. By correcting and irradiating the workpiece 11 with the gas cluster ion beam 9 at the corrected relative scanning speed, the target quality can be obtained with higher accuracy.

以上詳細に説明した本発明に係わる上述の実施の形態のガスクラスターイオンビーム加工技術によれば、目標とする品質を達成するための照射ドーズ量となるように各照射位置でのガスクラスターイオンビーム９と被加工物１１の相対走査速度を算出でき、被加工物１１における目標とする形状精度や表面粗さ等の品質を確実に得ることができる、という効果が得られる。   According to the gas cluster ion beam processing technique of the above-described embodiment according to the present invention described in detail above, the gas cluster ion beam at each irradiation position so as to obtain an irradiation dose amount for achieving the target quality. 9 and the workpiece 11 can be calculated, and the target shape accuracy and surface quality of the workpiece 11 can be obtained with certainty.

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、上述の各実施の形態では、ガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍを制御する制御部１００と制御端末１０１を別個に設けているが、制御端末１０１からガスクラスターイオンビーム加工装置Ｍを直接的に制御する構成としてもよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the embodiments described above, the control unit 100 and the control terminal 101 that control the gas cluster ion beam processing apparatus M are provided separately, but the gas cluster ion beam processing apparatus M is directly connected from the control terminal 101. It is good also as a structure to control.

［付記１］
被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工する方法であって、被加工物とガスクラスターイオンビームの相対速度を制御して目標とする品質を得ることを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 1]
A method for processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, wherein the target cluster is obtained by controlling the relative speed between the workpiece and the gas cluster ion beam. Ion beam processing method.

［付記２］
被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工する加工方法であって、相対速度と照射ドーズ量の関係を求める第１工程と、被加工物の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量の関係を求める第２工程と、目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量との関係を求める第３工程と、前記記載の第１、第２、第３工程を用いて目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出する第４工程と、算出された相対速度に基づいて加工する第５工程からなることを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 2]
A processing method for irradiating a workpiece with a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, the first step for determining the relationship between the relative speed and the irradiation dose, and the radial distance from the rotation axis of the workpiece. A second step for determining the relationship between the irradiation dose amount, a third step for determining the relationship between the target quality and the parameter affecting the quality and the irradiation dose amount, and the first, second and third steps described above. It comprises a fourth step of calculating a relative speed at each irradiation position so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining a target quality, and a fifth step of processing based on the calculated relative speed. Gas cluster ion beam processing method.

［付記３］
前記付記１、付記２に記載の目標とする品質が表面粗さであり、前記品質に影響するパラメータが照射角度であることを特徴とする付記１、付記２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 3]
The gas cluster ion beam processing method according to appendix 1 or appendix 2, wherein the target quality described in appendix 1 and appendix 2 is surface roughness, and the parameter affecting the quality is an irradiation angle. .

［付記４］
前記付記１、付記２に記載の目標とする品質が形状精度であり、前記品質に影響するパラメータが照射角度と除去量であることを特徴とする付記１、付記２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 4]
The gas cluster ion beam according to appendix 1 or appendix 2, wherein the target quality described in appendix 1 and appendix 2 is shape accuracy, and the parameters affecting the quality are irradiation angle and removal amount Processing method.

［付記５］
前記記載の被加工物において、ガスクラスターイオンビームを照射した被加工物の照射範囲の中で、加速電極から被加工物の表面までの距離が照射中の被加工物の表面の照射範囲で異なる場合には、加速電極から被加工物の表面の任意の点までの距離と除去量の関係を付加して、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出する工程と、算出された相対速度に基づいて加工する工程からなることを特徴とする付記１、付記２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 5]
In the workpiece described above, within the irradiation range of the workpiece irradiated with the gas cluster ion beam, the distance from the acceleration electrode to the surface of the workpiece varies depending on the irradiation range of the surface of the workpiece being irradiated. In this case, the relationship between the distance from the acceleration electrode to an arbitrary point on the surface of the workpiece and the removal amount is added, and the relative dose at each irradiation position is set so as to obtain the irradiation dose amount for obtaining the target quality. The gas cluster ion beam processing method according to appendix 1 or appendix 2, characterized by comprising a step of calculating a speed and a step of processing based on the calculated relative speed.

［付記６］
前記付記１、付記２に記載の目標の品質とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出する第４工程において、ガスクラスターイオンビームのビーム強度プロファイルと除去量の関係から目標の品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を補正して算出することを特徴とする付記２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 6]
In the fourth step of calculating the relative velocity at each irradiation position so as to obtain the irradiation dose amount for obtaining the target quality described in the supplementary notes 1 and 2, the beam intensity profile of the gas cluster ion beam, The gas cluster ion beam processing method according to appendix 2, wherein the calculation is performed by correcting the relative speed at each irradiation position so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining a target quality from the relationship of the removal amount.

［付記７］
付記１から付記７に記載の被加工物の形状は、平面および曲面を有することを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 [Appendix 7]
The gas cluster ion beam processing method according to any one of appendix 1 to appendix 7, wherein the workpiece has a flat surface and a curved surface.

［付記８］
被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビームの加工装置であって、目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように各照射位置での相対速度を算出する算出手段と、算出された相対速度に基づいて被加工物とガスクラスターイオンビームを相対的に動かすための制御手段と、被加工物の姿勢を制御するための姿勢制御装置からなるガスクラスターイオンビーム加工装置。 [Appendix 8]
This is a gas cluster ion beam processing device that irradiates and processes a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, and the relative speed at each irradiation position is set so as to obtain an irradiation dose for obtaining the target quality. A gas comprising: a calculating means for calculating the position of the workpiece; a control means for relatively moving the workpiece and the gas cluster ion beam based on the calculated relative velocity; and a posture control device for controlling the posture of the workpiece. Cluster ion beam processing equipment.

本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法を実施するガスクラスターイオンビーム加工装置の構成の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of a structure of the gas cluster ion beam processing apparatus which enforces the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法およびガスクラスターイオンビーム加工装置ならびに加工プログラムの作用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the effect | action of the gas cluster ion beam processing method, gas cluster ion beam processing apparatus, and processing program which are one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法における相対走査速度と照射ドーズ量が反比例の関係ｆ１を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship f1 in which the relative scanning speed and the irradiation dose amount are in inverse proportion in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法における被加工物の回転軸からの距離と照射ドーズ量との関係ｆ２を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship f2 of the distance from the rotating shaft of the to-be-processed object in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention, and irradiation dose amount. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法における表面粗さＲｙと照射ドーズ量との関係ｆ３を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship f3 of the surface roughness Ry and the irradiation dose in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの照射角度の定義を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the definition of the irradiation angle of the gas cluster ion beam in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法における表面粗さＲｙと照射角度との関係ｆ４を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship f4 of surface roughness Ry and irradiation angle in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの加工量の測定方法の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the measuring method of the processing amount of the gas cluster ion beam in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法における被加工物の除去量と照射ドーズ量との関係ｆ５を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship f5 of the removal amount of a to-be-processed object in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention, and irradiation dose amount. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの相対走査速度と照射ドーズ量の分布の測定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result of distribution of the relative scanning speed of a gas cluster ion beam, and irradiation dose amount in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの照射前の被加工物の表面粗さの測定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the measurement result of the surface roughness of the to-be-processed object before the irradiation of a gas cluster ion beam in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの照射後の被加工物の表面粗さの測定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the measurement result of the surface roughness of the to-be-processed object after irradiation of the gas cluster ion beam in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの照射前の被加工物の形状精度の測定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the measurement result of the shape accuracy of the to-be-processed object before irradiation of the gas cluster ion beam in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法におけるガスクラスターイオンビームの照射後の被加工物の形状精度の測定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the measurement result of the shape accuracy of the to-be-processed object after irradiation of the gas cluster ion beam in the gas cluster ion beam processing method which is one embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法および加工プログラムが実施されるガスクラスターイオンビーム加工装置の作用を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the effect | action of the gas cluster ion beam processing apparatus by which the gas cluster ion beam processing method and processing program which are other embodiment of this invention are implemented. 本発明の他の実施の形態における加速電極から被加工物と同じ材料のサンプルまでの距離と除去量の関係ｆ７を示す線図である。It is a diagram which shows the distance from the acceleration electrode in other embodiment of this invention to the sample of the same material as a workpiece, and the relationship f7 of removal amount. 本発明のさらに他の実施の形態であるガスクラスターイオンビーム加工方法および加工プログラムを実施するガスクラスターイオンビーム加工装置の構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the gas cluster ion beam processing apparatus which implements the gas cluster ion beam processing method and processing program which are further another embodiment of this invention. その一部を取り出して例示した拡大斜視図である。It is the expansion perspective view which took out the part and illustrated. その作用の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the effect | action.

符号の説明Explanation of symbols

１ ソース部
２ 差動排気部
３ イオン化部
４ ノズル
５ スキマー
６ シャッター
７ フィラメント
８ 加速電極
９ ガスクラスターイオンビーム
９ａ ビーム軸
１０ アパーチャー
１１ 被加工物
１１ａ 段差形状
１２ 被加工物ホルダー
１３ 第１ＸＹＺステージ
１４ 回転ステージ
１５ 部材
１６ 第２ＸＹＺステージ
１７ 揺動ステージ
１８ 第３ＸＺステージ
１９ ベース
２０ 姿勢制御装置
２１ 平面サンプル
２２ 傾斜台
２３ 平面サンプル
２４ マスク
２５ 除去量
２６ 検出イオン電流量測定器
２７ 検出イオン電流量測定素子
１００ 制御部
１０１ 制御端末
１０１ａ 加工プログラム
１０１ｂ 記憶部
１０１ｃ ＮＣプログラム
１０２ 出力部
Ｍ ガスクラスターイオンビーム加工装置
Ｖｐ 相対走査速度制御プロファイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Source part 2 Differential exhaust part 3 Ionization part 4 Nozzle 5 Skimmer 6 Shutter 7 Filament 8 Accelerating electrode 9 Gas cluster ion beam 9a Beam axis 10 Aperture 11 Work piece 11a Step shape 12 Work piece holder 13 1st XYZ stage 14 Rotation Stage 15 Member 16 2nd XYZ stage 17 Oscillating stage 18 3rd XZ stage 19 Base 20 Attitude control device 21 Planar sample 22 Inclining table 23 Planar sample 24 Mask 25 Removal amount 26 Detected ion current amount measuring device 27 Detected ion current amount measuring element 100 Control unit 101 Control terminal 101a Processing program 101b Storage unit 101c NC program 102 Output unit M Gas cluster ion beam processing apparatus Vp Relative scanning speed control profile

Claims (11)

被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビーム加工方法であって、前記被加工物に対する前記ガスクラスターイオンビームの相対走査速度を制御して目標とする品質を得ることを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。   A gas cluster ion beam processing method for performing processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating the workpiece, and controlling a relative scanning speed of the gas cluster ion beam with respect to the workpiece to achieve a target quality. A gas cluster ion beam processing method. 請求項１記載のガスクラスターイオンビーム加工方法において、
前記相対走査速度と照射ドーズ量との第１の関係を求める第１工程と、
前記被加工物の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量との第２の関係を求める第２工程と、
前記被加工物における目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量との第３の関係を求める第３工程と、
前記第１の関係、前記第２の関係および前記第３の関係の少なくとも一つを用いて目標とする前記品質が得られる照射ドーズ量となるように前記ガスクラスターイオンビームの前記被加工物における各照射位置での前記相対走査速度を算出する第４工程と、
算出された前記相対走査速度に基づいて前記被加工物を加工する第５工程と、
を含むことを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 In the gas cluster ion beam processing method according to claim 1,
A first step for obtaining a first relationship between the relative scanning speed and the irradiation dose;
A second step of obtaining a second relationship between the radial distance from the rotation axis of the workpiece and the irradiation dose;
A third step of determining a target quality of the workpiece and a third relationship between the irradiation dose and a parameter affecting the quality;
In the workpiece of the gas cluster ion beam, the irradiation dose is obtained so that the target quality is obtained using at least one of the first relationship, the second relationship, and the third relationship. A fourth step of calculating the relative scanning speed at each irradiation position;
A fifth step of processing the workpiece based on the calculated relative scanning speed;
A gas cluster ion beam processing method comprising: 請求項１または請求項２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法において、
目標とする前記品質が前記被加工物の表面粗さであり、前記品質に影響する前記パラメータが、前記被加工物に対する前記ガスクラスターイオンビームの照射角度であることを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 In the gas cluster ion beam processing method according to claim 1 or 2,
The target quality is the surface roughness of the workpiece, and the parameter affecting the quality is an irradiation angle of the gas cluster ion beam to the workpiece. Processing method. 請求項１または請求項２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法において、
目標とする前記品質が前記被加工物の形状精度であり、前記品質に影響する前記パラメータが、前記被加工物に対する前記ガスクラスターイオンビームの照射角度および前記ガスクラスターイオンビームに照射に伴って発生する前記被加工物の表面の除去量であることを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 In the gas cluster ion beam processing method according to claim 1 or 2,
The target quality is the shape accuracy of the workpiece, and the parameter affecting the quality is generated when the gas cluster ion beam is irradiated on the workpiece and the gas cluster ion beam is irradiated. A gas cluster ion beam processing method, characterized in that the removal amount is a surface removal amount of the workpiece. 請求項１または請求項２に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法において、
前記被加工物における前記ガスクラスターイオンビームの照射範囲における凹凸によって前記ガスクラスターイオンビームの飛程が異なる場合には、前記飛程と前記被加工物の表面の除去量との第４の関係を加味して、目標とする前記品質を得るための前記照射ドーズ量となるように各照射位置での相対走査速度を算出することを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 In the gas cluster ion beam processing method according to claim 1 or 2,
When the range of the gas cluster ion beam varies depending on the unevenness in the irradiation range of the gas cluster ion beam on the workpiece, a fourth relationship between the range and the removal amount of the surface of the workpiece is obtained. In addition, the gas cluster ion beam processing method is characterized in that a relative scanning speed at each irradiation position is calculated so as to be the irradiation dose for obtaining the target quality. 請求項２記載のガスクラスターイオンビーム加工方法において、
前記第４工程においては、前記ガスクラスターイオンビームのビーム強度プロファイルと前記被加工物の除去量との第５の関係から目標の前記品質を得るための前記照射ドーズ量となるように前記被加工物の各照射位置での相対走査速度を補正することを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 In the gas cluster ion beam processing method according to claim 2,
In the fourth step, the processing is performed so that the irradiation dose amount for obtaining the target quality is obtained from a fifth relationship between the beam intensity profile of the gas cluster ion beam and the removal amount of the workpiece. A gas cluster ion beam processing method comprising correcting a relative scanning speed at each irradiation position of an object. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のガスクラスターイオンビーム加工方法において、
前記被加工物の形状は、平面および曲面を含むことを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工方法。 In the gas cluster ion beam processing method according to any one of claims 1 to 7,
The gas cluster ion beam processing method, wherein the shape of the workpiece includes a flat surface and a curved surface. 被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビーム加工装置であって、
前記ガスクラスターイオンビームに対する前記被加工物の姿勢を制御する姿勢制御装置と、
前記被加工物に目標とする品質を得るための照射ドーズ量となるように前記ガスクラスターイオンビームの前記被加工物における各照射位置での相対走査速度を算出する算出手段と、
算出された前記相対走査速度となるように前記姿勢制御装置を動作させる制御手段と、
を含むことを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工装置。 A gas cluster ion beam processing apparatus for processing by irradiating a gas cluster ion beam while rotating a workpiece,
An attitude control device for controlling the attitude of the workpiece with respect to the gas cluster ion beam;
A calculation means for calculating a relative scanning speed at each irradiation position in the workpiece of the gas cluster ion beam so as to be an irradiation dose for obtaining a target quality for the workpiece;
Control means for operating the attitude control device so as to achieve the calculated relative scanning speed;
A gas cluster ion beam processing apparatus comprising: 請求項８記載のガスクラスターイオンビーム加工装置において、
前記相対走査速度と照射ドーズ量との第１の関係、
前記被加工物の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量との第２の関係、
前記被加工物における目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量との第３の関係、
前記ガスクラスターイオンビームの飛程と前記被加工物の表面の除去量との第４の関係、
前記ガスクラスターイオンビームのビーム強度プロファイルと前記被加工物の除去量との第５の関係、
の少なくとも一つが設定される記憶手段をさらに備え、
前記算出手段は、前記記憶手段に設定された前記第１から第５の関係の少なくとも一つに基づいて、前記相対走査速度を算出することを特徴とするガスクラスターイオンビーム加工装置。 In the gas cluster ion beam processing apparatus according to claim 8,
A first relationship between the relative scanning speed and the irradiation dose;
A second relationship between the radial distance from the rotation axis of the workpiece and the irradiation dose;
A target quality of the workpiece and a third relationship between a parameter affecting the quality and an irradiation dose;
A fourth relationship between the range of the gas cluster ion beam and the removal amount of the surface of the workpiece;
A fifth relationship between the beam intensity profile of the gas cluster ion beam and the removal amount of the workpiece;
Further comprising storage means for setting at least one of
The gas cluster ion beam processing apparatus characterized in that the calculation means calculates the relative scanning speed based on at least one of the first to fifth relationships set in the storage means. 被加工物を回転させながらガスクラスターイオンビームを照射して加工するガスクラスターイオンビーム加工に用いられる数値制御プログラムを作成する加工プログラムであって、
被加工物における目標とする品質の入力を受け付ける第１ステップと、
前記品質が得られる照射ドーズ量となるように前記ガスクラスターイオンビームの前記被加工物における各照射位置での前記相対走査速度を算出する第２ステップと、
前記相対走査速度が実現されるように前記ガスクラスターイオンビームに対する前記被加工物の姿勢を変化させる前記数値制御プログラムを出力する第３ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする加工プログラム。 A machining program for creating a numerical control program used for gas cluster ion beam machining by irradiating a gas cluster ion beam while rotating a workpiece,
A first step for accepting a target quality input on the workpiece;
A second step of calculating the relative scanning speed at each irradiation position on the workpiece of the gas cluster ion beam so as to obtain an irradiation dose amount for obtaining the quality;
A third step of outputting the numerical control program for changing a posture of the workpiece with respect to the gas cluster ion beam so that the relative scanning speed is realized;
A machining program characterized by causing a computer to execute. 請求項１０記載の加工プログラムにおいて、
前記第２ステップでは、
前記相対走査速度と照射ドーズ量との第１の関係、
前記被加工物の回転軸から径方向の距離と照射ドーズ量との第２の関係、
前記被加工物における目標とする品質および前記品質に影響するパラメータと照射ドーズ量との第３の関係、
前記ガスクラスターイオンビームの飛程と前記被加工物の表面の除去量との第４の関係、
前記ガスクラスターイオンビームのビーム強度プロファイルと前記被加工物の除去量との第５の関係、
の少なくとも一つに基づいて前記相対走査速度を算出することを特徴とする加工プログラム。 The machining program according to claim 10, wherein
In the second step,
A first relationship between the relative scanning speed and the irradiation dose;
A second relationship between the radial distance from the rotation axis of the workpiece and the irradiation dose;
A target quality of the workpiece and a third relationship between a parameter affecting the quality and an irradiation dose;
A fourth relationship between the range of the gas cluster ion beam and the removal amount of the surface of the workpiece;
A fifth relationship between the beam intensity profile of the gas cluster ion beam and the removal amount of the workpiece;
A processing program for calculating the relative scanning speed based on at least one of the following.
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