JPH04246184A - ラジカル反応による無歪精密数値制御加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラジカル反応を利用し
た無歪精密数値制御加工方法及びその装置に係わり、更
に詳しくはシリコン単結晶等の半導体若しくは導体又は
ガラスやセラミックス等の絶縁体に欠陥や熱的変質層を
導入することなく高精度に加工することが可能な無歪精
密数値制御加工方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高電圧を印加した電極によって発
生させた反応ガスに基づく中性ラジカルを被加工物の加
工面に供給し、この中性ラジカルと加工面の原子又は分
子とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気化
させて除去し、シリコン単結晶等の半導体若しくは導体
又はガラスやセラミックス等の絶縁体に欠陥や熱的変質
層を導入することなく高精度に加工することが可能な無
歪精密加工方法は、本出願人によって特開平１−１２５
８２９号公報として既に開示されている。

【０００３】一方、微細クラックによる従来の加工原理
による旋盤加工等において、目的加工面の座標が数値的
に入力され、それに基づいて被加工物に接近する方向の
バイトの送り量を制御する数値制御工作機は既に公知で
ある。

【０００４】しかし、ラジカル反応による無歪精密数値
制御加工方法、装置において、その加工原理が前記数値
制御工作機とは根本的に異なるので、従来の数値制御工
作機で使用されている制御機構をそのまま適用すること
はできない。例えば、従来の数値制御工作機では、被加
工物が目的形状に加工された後、バイトをその目的形状
に沿って移動させても、被加工物が更に加工されること
はないが、ラジカル反応を利用した本発明の方法では、
加工電極を同様に移動させた場合には、反応ガスに基づ
いて発生された中性ラジカルが加工面に供給されて、そ
れにより目的形状より更に加工が進行するのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述の状況に
鑑み、解決しようとするところは、反応ガスに基づく中
性ラジカルと被加工物の加工面の原子又は分子とのラジ
カル反応によって生成された揮発性物質を除去し、その
加工を進行させるにあたり、加工面のある点において加
工電極による加工時間と加工量に相関があることを利用
し、制御回路に入力された前加工面と目的加工面の座標
の偏差に相当する加工量に応じた加工時間に設定し、具
体的には加工量に応じて走査速度を数値制御又はステッ
プ状に走査する場合には加工量に応じて停止時間を数値
制御して、０．０１μｍ以上の形状精度での数値制御加
工が行えるラジカル反応による無歪精密数値制御加工方
法及びその装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、高電圧を印加した加工電極により発生させ
た反応ガスに基づく中性ラジカルを加工面に供給し、こ
の中性ラジカルと加工面の原子又は分子とのラジカル反
応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し、加
工するものであって、前加工面と目的加工面の座標デー
タに基づきその座標差に応じて加工時間を数値制御して
なるラジカル反応による無歪精密数値制御加工方法を確
立した。

【０００７】また、加工時間を制御するにあたり、加工
開始前に前加工面の形状を計測し、その前加工面と目的
加工面の座標データを制御回路に入力し、両加工面の座
標差に応じて制御回路によって数値制御された駆動機構
にて加工電極と被加工物の相対的走査速度を制御した。

【０００８】また、加工時間を制御するにあたり、加工
開始前に前加工面の形状を計測し、その前加工面と目的
加工面の座標データを制御回路に入力し、制御回路によ
って数値制御された駆動機構にて加工電極と被加工物を
相対的にステップ状に走査し且つ両加工面の座標差に応
じてその停止時間を制御することも可能である。

【０００９】更に、前加工面の形状を加工進行中に計測
し、その前加工面と目的加工面の座標データを制御回路
に入力し、両加工面の座標差に応じて制御回路によって
数値制御された駆動機構にて加工電極と被加工物の相対
的走査速度若しくは加工電極と被加工物を相対的にステ
ップ状に走査する場合には両加工面の座標差に応じてそ
の停止時間を制御することも可能である。

【００１０】また、前記方法を実施するために、反応ガ
スを含む雰囲気気体を高圧力で密封若しくは流動させ得
る反応容器と、前記反応容器内に配した加工電極と、前
記加工電極に直流若しくは交流高電圧を印加して反応ガ
スに基づく中性ラジカルを発生させる電源と、前記加工
電極又は被加工物の一方を他方に対して相対的に変位さ
せ得るサーボモータを有する駆動機構と、加工開始前若
しくは加工進行中に被加工物の前加工面の形状を計測す
る計測手段と、前記加工電極による加工時間と、中性ラ
ジカルと加工面の原子又は分子とのラジカル反応によっ
て生成した揮発性物質を気化させて除去し得る加工量と
の相関データが入力され、被加工物の前加工面と目的加
工面の座標データを入力可能であり、それらの座標差に
応じて被加工物と加工電極の相対的走査に関する制御信
号を駆動機構に出力する制御回路とよりなるラジカル反
応による無歪精密数値制御加工装置を構成した。

【００１１】

【作用】以上の如き内容からなる本発明のラジカル反応
による無歪精密数値制御加工方法及びその装置は、加工
電極による加工時間と、中性ラジカルと加工面を構成す
る原子又は分子とのラシカル反応による揮発性物質を除
去して進行する加工量との間に相関があることを利用し
、予めこの相関データを入力した制御回路に、被加工物
の前加工面と目的加工面の座標が入力されると、その座
標差に相当する加工量に応じて前記相関データから加工
面のある点での最適な加工時間が計算され、それに基づ
いて制御信号が入力されたサーボモータを有する駆動機
構によって、加工電極と被加工物を相対的に移動させて
加工し、欠陥や熱的変質層を導入することなく目的加工
面を得るものである。

【００１２】また、加工面のある点で最適な加工時間で
加工するために、前加工面と目的加工面の座標差に相当
する加工量に応じて加工電極と被加工物の相対的走査速
度を数値制御若しくはステップ状に走査する場合にはそ
の停止時間を数値制御するのである。

【００１３】更に、前加工面の形状測定を加工開始前に
行ってその座標データを制御回路に入力する場合には、
予め加工電極と被加工物の相対的走査速度又は停止時間
が計算されるので、加工中の座標計算が少なくて済むの
である。

【００１４】そして、前加工面の形状測定を加工進行中
に行ってその座標データを制御回路に入力する場合には
、加工の進行とともにその最適な走査速度又は停止時間
が計算されるので、加工中の加工誤差を修正しながら進
めることが可能である。

【００１５】

【実施例】次に添付図面に示した実施例に基づき更に本
発明の詳細を説明する。

【００１６】図１は、本発明のラジカル反応による無歪
精密数値制御加装置の概念図を示し、図中１は反応容器
、２は加工電極、３は電源、４は駆動機構、５は制御回
路としてのコンピュータをそれぞれ示し、またＳは被加
工物を示している。

【００１７】本発明は、反応ガスを含む雰囲気気体を密
封若しくは流動させ得る反応容器１内に配した加工電極
２に電源３から直流若しくは交流高電圧を印加して、該
加工電極２と被加工物Ｓ間の加工ギャップに高電界を発
生し、この電界によって反応ガスに基づく中性ラジカル
を発生させ、この中性ラジカルと被加工物Ｓの加工面を
構成する原子又は分子とのラジカル反応によって生成し
た揮発性物質を気化、除去して加工を進行させるもので
ある。そして、駆動機構４に取付けられた前記加工電極
２は、コンピュータ５から予め入力された加工時間と加
工量の相関データに基づき計算された走査に関する制御
信号が前記駆動機構４に入力され、それにより駆動機構
４を構成するサーボモータの回転角若しくは回転数が数
値制御されて所定走査線に沿って走査され、目的形状に
加工するものである。また、図示しないが前加工面の形
状を測定する測定手段を設け、それを用いて加工開始前
に被加工物Ｓの形状を測定し、又は加工進行中に測定し
てコンピュータ５に座標データを入力することが可能で
ある。

【００１８】ここで、加工時間は、走査速度を制御する
ことにより、またステップ状に走査する場合にはその停
止時間を制御することにより制御可能である。また、加
工電極２と被加工物Ｓを相対的に走査する場合、何れか
一方を固定し、他方を移動させる場合と、両者を移動さ
せる場合がある。本実施例では、加工開始前に前加工面
の形状を測定し、この前加工面と目的加工面の座標デー
タに基づき加工電極２を移動させるとともに、走査速度
を制御する実施例について述べる。

【００１９】前記加工電極２の形状及び構造は、目的加
工面の形状に応じて適宜採用されるるべきのものであり
、電界集中型と電界分散型に大別され、図１には電界集
中型の代表的な実施例を示し、先端を細くして、この先
端と被加工物Ｓの加工面との間に発生するプラズマを局
在させ、もって生成される中性ラジカルの存在領域を限
定し、複雑な加工面の点加工を行えるようになしたもの
である。電界分散型の電極としては、平面状のものが挙
げられ、この電極を用いてラッピングに代わる平滑化加
工が行える。

【００２０】また、前記電源３から加工電極２に印加す
る高電圧は、被加工物Ｓが導体、半導体又は絶縁体であ
るかによって、直流又は交流が選択され、この交流はＲ
Ｆ領域を使用し、更にその電圧は、反応ガス及び不活性
ガスを含む雰囲気気体から反応ガスに基づく中性ラジカ
ルが生成するのに必要最小限に設定し、過度に高エネル
ギーの荷電粒子が発生して、被加工物Ｓにダメージを与
えないようにしている。ここで、被加工物Ｓが導体又は
半導体である場合には、加工電極２に直流高電圧を印加
するとともに、被加工物Ｓを接地し、また被加工物Ｓが
半導体又は絶縁体である場合には、加工電極２に高周波
電圧を印加するとともに、反応容器１を接地する。

【００２１】加工速度は、反応ガスの種類と被加工物Ｓ
の材質に大きく依存するので、被加工物Ｓに応じて最適
な反応ガスを選択する必要がある。例えば、被加工物Ｓ
をシリコン単結晶又は石英ガラスとした場合には、反応
ガスはＳＦ６が適している。その他の反応ガスとしては
、フッ素系ではＣＦ４　等があり、塩素系ではＣｌ２　
，ＣＣｌ４，ＰＣｌ４等がある。尚、この反応ガスは高
電界によって直接励起されるのではなく、高電界によっ
て先ず電離又は励起が容易な不活性ガスのプラズマを発
生させ、それと反応ガスとの衝突によって中性ラジカル
を生成するのである。ここで、不活性ガスのプラズマと
反応ガスによる中性ラジカルを同一領域で生成しても、
また不活性ガスのプラズマを先ず発生させ、それを移送
して異なった領域で反応ガスと衝突させて中性ラジカル
を生成することも可能である。

【００２２】次に、前記駆動機構４は、前記加工電極２
を取付け、それを３次元に移動可能なステージ（Ｘ，Ｙ
，Ｚ）を備え、各ステージはそれぞれボールねじを介し
てサーボモータによって駆動されるものである。それぞ
れのステージの最小移動距離（モータ制御信号１パルス
当たりの移動距離）、最大移動速度は、それぞれＸ軸（
基準面に沿った方向）では、０．１６μｍ，８ｍｍ／ｓ
ｅｃ、またＹ軸（基準面に沿った方向）及びＺ軸（基準
面と垂直方向）では、０．５　μｍ，０．１　ｍｍ／ｓ
ｅｃ　のものを用いた。各サーボモータは、コンピュー
タ５からの指令パルスによって駆動されるが、そのシス
テム構成図を図２に示す。各ステージとも同様の駆動シ
ステムになっており、図に示すようにロータリーエンコ
ーダからのフィードバックパルスによって、常に正常な
駆動状態が保証される仕組みになっている。

【００２３】また、数値制御（ＮＣ）加工の際の走査は
、図３に示すように、高速駆動の可能なＸステージによ
って所定長さ送った後、Ｙステージによって１ステップ
送られ、再びＸステージによって逆方向へ送るといった
動作を繰り返す。このとき、加工面は、図中に円で示し
たスポット状の加工痕の集積として得られることになる
。

【００２４】この種の加工方法において、数値制御加工
を行う場合、加工速度の安定性が加工精度に非常に重要
であると同時に、制御変数として何を選ぶかが重要な問
題となる。本発明の反応ガスに基づく中性ラジカルと被
加工物Ｓの加工面を構成する原子又は分子とのラシカル
反応によって生成する揮発性物質を気化、除去させて加
工を進行させる際の加工量と、走査速度に相関があるた
め、この走査速度を制御変数としている。加工量は各点
の走査速度によって制御できるのである。この加工量と
走査速度との相関データは予めコンピュータ５に入力さ
れている。

【００２５】本発明に係る数値制御加工システムにおけ
る座標を図４の如く設定し、加工の概念的な手順を図５
に示す。被加工物Ｓに想定した基準面をＸＹ面にとり、
この面と直交する方向にＺ軸をとる。本発明によって目
的形状を得る場合、前加工面形状との偏差分のみを加工
するという手順をとる。図に示すように、恒温室で前加
工面を所定の精度で計測し、各座標点での形状データ（
ｘ，ｙ，Ｚ１）をコンピュータ５に入力する。また、目
的加工面の形状の数値データ（ｘ，ｙ，Ｚ２）も同時に
コンピュータに入力され、各点での必要加工量Ｚ１−Ｚ
２が計算される。コンピュータには、既にそのときの被
加工物Ｓに対する加工量と走査速度の相関データが入力
されており、この値に基づいて、制御変数である各点で
の走査速度が計算され、数値制御ＣＶＭ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ
）加工が行われる。

【００２６】次に、前加工面の計測結果と加工したい形
状との座標差から計算されるＮＣデータを用いてＮＣ加
工を行うソフトウェアについて簡単に述べる。

【００２７】このソフトウェア（ＮＣソフト）のフロー
チャートを図６に示し、そのサブルーチンを図７及び図
８（図７と図８は■で連続している）に示している。Ｎ
Ｃソフトは、ＮＣデータを読み込み、次にその中のデー
タに従って各軸の制御を行う。既に述べたようなＸ軸方
向に加工電極を往復させながらターンのたび毎にＹ軸方
向に少しずつ移動していく走査方法は、このＮＣデータ
の中に記述されている。ＮＣ加工のために必要な各点で
の加工時間の制御はＸ軸走査中における加工電極の走査
速度の制御によって行うのである。

【００２８】ＮＣデータ上では分割された各制御区間に
おける平均の加工量に相当する走査速度がＮＣデータと
して与えられており、このＮＣソフトにより制御区間の
あいだの走査速度の変化ができるだけ穏やかになるよう
な加速度で走査速度を制御するようになっている。この
制御方法により各制御区間のあいだの加工量を直線補間
できることになる。また、このような制御をしないで走
査速度を急激に変更すると、その瞬間に大きな加速度が
働き、このときステージに発生する振動のために、加工
電極と被加工物との間隔が変化し、その点で加工量が異
常な値を示すのである。このため、走査速度が連続的に
なるように制御することは重要である。その他、ＮＣ加
工を行うにあたって注意すべき点は、加工電極の走査速
度の最小値である。全加工量が多い場合、加工電極の走
査速度を小さくすると加工量は大きくできるが、このと
き、一回のＸ軸方向への走査によって生じる加工部と非
加工部の間の段差が大きくなり、中性ラジカルの分布状
態が変化する可能性がある。従って、走査速度の最小値
は固定とし、大きな加工量が必要な場合には、加工領域
を繰り返し走査することで対応している。

【００２９】次に、ＮＣソフトの具体的な働きについて
述べる。先ず、フロッピーディスク等の外部記憶媒体に
格納されたＮＣデータをコンピュータのメモリーに格納
する。ＮＣデータはヘッダー部と指令データ部からなっ
ており、ヘッダー部には表題、加工量、作成日時、バー
ジョン番号等の情報をもち、続く実際にＮＣ加工を実行
するためのデータである指令データ部にはループ指令や
各軸制御指令が含まれている。

【００３０】以上のデータをもとに、図６〜図８のフロ
ーチャートに示したようにコンピュータは指令データ並
びを前から順に読み出し実行する。（１）　指令データ
が終了指示ならそこでＮＣ加工を終了する。（２）　指
令データがＹ軸又はＺ軸の移動指示データなら、コンピ
ュータの拡張Ｉ／Ｏスロットに装着されたモータのコン
トロールボードのステータスを読み出すことによってＹ
Ｚ軸のステージが停止していることを確認してモータの
コントロールボードに全パルス及び移動速度をセットし
て移動を指示する。（３）　Ｘ軸の移動指示データなら
、最初に（ＮＣ加工のための速度制御データがあるなら
ば）加速度と速度変更位置の計算を行って、Ｘ軸ステー
ジが停止していることを確認した後、コントロールボー
ドに初速度、加速度、到達速度、減速開始ポイント、減
速度等のパラメータを与えてモータを起動する。モータ
が動き出すとコンピュータは、Ｘ軸のモータのコントロ
ールボード上にあるパルスカウンタによりＸ軸ステージ
の位置を監視し、先に計算しておいた速度変更点にきた
ら、変更する速度と加速度をコントロールボードにセッ
トし速度変更の指示を行う。この速度変更を速度制御デ
ータがなくなるまで繰り返し行う。尚、（４）　ループ
開始指示データなら、次の指令データからループ終了指
示データの直前の指令データまでのデータを指定回数実
行する。

【００３１】続いてＮＣ加工のためのＸ軸の速度制御の
詳細について述べる。モータ及びコントローラの機能に
は、加速開始、等速回転、減速停止の一連の動作を自動
的に行う機能があり、更に等速回転中に速度変更の指示
を行うと与えられた加速度で速度変更を行う機能もある
。この機能を利用してＮＣ加工のための速度制御を行う
のである。ＮＣソフトにより、図９のように各制御区間
のあいだに加速期間ｗ（モータの回転パルス数）を設け
、走査速度が連続的に変化するように加速度制御を行う
ようにした。加速を開始してｗ／２回転したところがＮ
Ｃデータに与えられた速度変更点と一致するようにする
ため、ＮＣデータに与えられた速度変更点よりｗ／２だ
け前の点を実際の速度変更点とする。なるべく加速度が
小さくて済むようにするためにはｗをできるだけ大きく
することが必要であるが、ＮＣデータに与えられた速度
変更点の前後ｗ／２の範囲で加速が行われるため、次の
速度変更点のための加速区間と重ならないようにし且つ
ｗを最も大きくとろうとすると、速度変更点の前と後の
制御区間の長さのうち短い方と同じにしなければならな
い。速度変更位置と加速度は各制御区間の長さとそこで
の速度データから、前に述べたようにＮＣソフト中でＸ
軸を走査するたび毎に計算される。

【００３２】以上のように電界集中型の加工電極２を走
査し、スポット状の加工痕を集積して任意の目的形状に
加工する例を述べたが、被加工物Ｓを平滑化加工する場
合には、図１０に示すように平板状の電界分散型の加工
電極２を用いて行うことができる。この場合の加工電極
２の走査制御は前記同様であるが、Ｙ軸方向の送りステ
ップを大きく設定する。

【００３３】また、図１１に示したように電界集中型で
はあるが、Ｙ軸方向に延びた形状の加工電極２を用いる
場合には、Ｙ軸方向の走査が不要となり、Ｘ軸方向にの
み走査することによって図示したような波形の加工面が
得られる。

【００３４】以上に示した加工電極２は、何れもこの加
工電極２の先端と被加工物Ｓの加工面との加工ギャップ
間にプラズマを発生し、それによってその領域に中性ラ
ジカルを生成する外部発生型のものである。しかし、加
工ギャプが変化するとプラズマの発生状態が異なるので
、電極内部で常に同一条件でプラズマを発生するととも
に、中性ラジカルを生成し、その中性ラジカルを加工面
に供給して加工を進行させる内部発生型が好ましい場合
がある。また、プラズマの発生に高周波を用いる場合、
被加工物Ｓの材質によってはこの高周波が吸収され、加
熱される場合があるので、内部発生型が適している。以
下に内部発生型の二例を示す。

【００３５】図１２は内部発生型で且つ電界集中型の加
工電極２を示している。この加工電極２は、中心部の高
電圧を印加する電極６とその周囲の接地した対向電極７
からなり、電極６は中空の対向電極７の内部にガイシ等
の絶縁体８を介して挿入されている。対向電極７は、先
端部にテーパー状に形成したノズル部９とその中心に噴
出口１０を設けたものであり、前記電極６の先端を噴出
口１０に臨むノズル部９に近接させて配している。また
、対向電極７の内部に反応ガスを含む雰囲気気体を供給
すべく、該対向電極７の側面又は絶縁体８に開口したガ
ス供給孔１１に伸縮自在且つ屈曲自在な供給パイプ１２
を接続している。該供給パイプ１２から雰囲気気体が対
向電極７内部に供給されると、電極６の先端と対向電極
７のノズル部９の内面間でプラズマが発生し、中性ラジ
カルが生成される。雰囲気気体の連続的な供給により前
記噴出口１０から中性ラジカルを含む雰囲気気体が被加
工物Ｓの加工面に供給されて前述の如く加工が進行する
。加工に供された後の雰囲気気体及び加工によって発生
した揮発性物質を加工面から速やかに除去するために、
前記対向電極７のノズル部９の周囲に先端側を開口した
ガス回収部１３を設け、このガス回収部１３に形成した
ガス回収孔１４に前記供給パイプ１２と同様な回収パイ
プ１５が接続されている。尚、この加工電極２は、スポ
ット状の加工をする場合には円柱状に形成し、広い面積
を同時に加工する場合には、図示した断面形状で長尺に
形成するのであり、その形状は特に限定されるものでは
ない。

【００３６】図１３は内部発生型で且つ電界分散型の加
工電極２を示している。この加工電極２は、平板状の電
極６を偏平中空の対向電極７の内部に配し、対向電極７
の一側面に該電極６から延びた支持棒１６を絶縁体８を
介して固定するとともに、被加工物Ｓの加工面と対面す
る他側面の平坦面１７には多数の噴出口１０，…を形成
している。平板状の前記電極６は、平坦面１７の内面に
近接させて配してあり、対向電極７に接続した供給パイ
プ１２とガス供給孔１１を通して反応ガスを含む雰囲気
気体を供給し、電極６と平坦面１７との間でプラズマが
発生し、そして中性ラジカルが生成され、噴出口１０か
ら被加工物Ｓの加工面に供給される。尚、図示しないが
前述したガス回収部１３と同様な回収部を適宜設けてい
る。

【００３７】また、図１４は外部発生型で且つ電界集中
型の加工電極２の例であるが、単一先細電極の先端中央
に雰囲気気体の噴出口１０を形成し、該噴出口１０に連
通したガス供給孔１１を形成し、該ガス供給孔１１に供
給パイプ１２を接続し、更に前記同様にガス回収部１３
を設け、それにガス回収孔１４を形成し、該ガス回収孔
１４に回収パイプ１５を接続したものである。

【００３８】前記加工電極２と被加工物Ｓの加工面との
加工ギャップの調節は、Ｚ軸ステージの移動によってリ
ジッドに行えるが、図１２〜図１４に示したように噴出
口１０から雰囲気気体を加工面に供給する構造のものに
あっては、この噴出する雰囲気気体の動圧による加工電
極２の浮上で行うことも可能である。即ち、供給パイプ
１２によって供給するガス圧を調節し、噴出口１０から
の雰囲気気体の噴出圧力で気体軸受的に加工ギャップの
調節を行うことができる。

【００３９】また、図１５及び図１６は主に被加工物Ｓ
を切断する場合に用いる偏平なブレード型の加工電極２
の実施例を示している。これは切断の進行につれて加工
溝が深くなり、通常のガス供給手段では反応ガスを含む
雰囲気気体の供給が十分に行えなくなるので、偏平な加
工電極２の内部にガス供給路１８とガス回収路１９を設
けたものである。

【００４０】更に詳しくは、図１５の加工電極２は、中
央に偏平な電極６を配し、その両側からスペーサー２０
，…を介在させて偏平な表面板２１，２１を固定し、前
記電極６と一方の表面板２１との間隙をガス供給路１８
となし、他方の表面板２１との間隙をガス回収路１９と
なした構造のものである。この場合、電極６の先端は両
表面板２１，２１より突出させている。

【００４１】また、図１６の加工電極２は、偏平な中間
板２２の両側に基端から先端方向へ向けて多数の凹溝２
３，…を形成し、その両側から表面板２１，２１を接合
し、凹溝２３と表面板２１で区画されたガス供給路１８
とガス回収路１９を形成し、そして中間板２２の先端に
沿って反応ガス及び中性ラジカルに対して耐食性を有す
る材料をコーティングした棒状の電極６を固定したもの
であり、該電極の両側には前記ガス供給路１８及びガス
回収路１９が開口した構造のものである。ここで、前記
中間板２２と表面板２１はセラミックス製としている。

【００４２】以上示した加工電極の構造は、反応ガスと
不活性ガスを同時に供給し、同一領域で不活性ガスによ
るプラズマと反応ガスに基づく中性ラジカルを生成する
ものであるが、図１７に示すように先ず不活性ガスによ
るプラズマを発生させ、それを被加工物Ｓの加工面方向
へ移送し、プラズマの発生領域とは異なった領域で反応
ガスと衝突させて中性ラジカルを生成するものである。 更に詳しくは、図１２で示した加工電極２と略同様な構
造に加え、噴出口１０より所定距離だけ内方位置で、不
活性ガス供給パイプ１２から供給した不活性ガスをノズ
ル部９の内面と電極６の先端間でプラズマ化して電離及
び励起し、それを噴出口１０側へそのガス圧によって移
送し、該噴出口１０の直前に設けた反応空間２４にフレ
キシブルな反応ガス供給パイプ２５及びガス導入管２６
を通して供給した反応ガスと衝突させ、中性ラジカルを
発生させて被加工物Ｓの加工面に供給するようになした
構造のものである。このようにすれば、発生したプラズ
マが加工面に接触する恐れがなく、加工面の温度上昇が
殆ど生じないので、より低温での加工が可能となる。ま
た、プラズマ中の電子を捕獲し、プラズマ状態に対して
悪影響を及ぼす反応ガスを用いる場合、例えばハロゲン
ガスを用いる場合には効果的である。

【００４３】

【発明の効果】以上にしてなる本発明のラジカル反応に
よる無歪精密数値制御加工方法及びその装置によれば、
被加工物の加工面上のある点での加工電極による加工時
間と、中性ラジカルと加工面を構成する原子又は分子と
のラジカル反応による揮発性物質を除去して進行する加
工量との間に相関があることを利用し、欠陥や熱的変質
層を導入することなく、０．０１μｍ以上の形状精度で
自動的に目的加工面を得ることができるのである。

【００４４】また、制御変数として正確で且つ反復性の
高い制御が可能な走査速度又はステップ状に走査する場
合にはその停止時間を用いたので、加工面のある点での
最適な加工時間を正確且つ容易に設定することが可能で
あり、数値制御が容易になるのである。

【００４５】更に、前加工面の形状測定を加工開始前に
行ってその座標データを制御回路に入力する場合には、
予め加工電極と被加工物の相対的走査速度又は停止時間
が計算されるので、加工中の座標計算が少なくて済むの
で高速加工が可能となる。

【００４６】そして、前加工面の形状測定を加工進行中
に行ってその座標データを制御回路に入力する場合には
、加工の進行とともにその最適な走査速度又は停止時間
が計算されるので、加工中の加工誤差を修正しながら進
めることが可能であるので、より精度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の概念図

【図２】駆動用サーボモータの制御ブロック図

【図３】
スポット走査による広領域加工の概念図

【図４】前加工
面と目的加工面の関係を示す概念図

【図５】数値制御加
工の手順を示すブロック図

【図６】数値制御用ソフトウ
ェアのフローチャート

【図７】数値制御用ソフトウェア
のサブルーチンの前半を示したフローチャート

【図８】数値制御用ソフトウェアのサブルーチンの後半
を示したフローチャート

【図９】走査における加減速制御の概念図

【図１０】電
界分散型の加工電極の例を示す簡略斜視図

【図１１】電
界集中型の加工電極の他の例を示す簡略斜視図

【図１２】内部発生型の加工電極の例を示す簡略断面図

【図１３】内部発生型の加工電極の他の例を示す簡略断
面図

【図１４】外部発生型の加工電極の他の例を示す簡略断
面図

【図１５】ブレード型加工電極の例を示す部分簡略斜視
図

【図１６】ブレード型加工電極の他の例を示す部分簡
略斜視図

【図１７】プラズマ発生領域と中性ラジカルの生成領域
が異なる内部発生型の加工電極の例を示す簡略断面図

【符号の説明】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高電圧を印加した加工電極により発生
   させた反応ガスに基づく中性ラジカルを加工面に供給し
   、この中性ラジカルと加工面の原子又は分子とのラジカ
   ル反応によって生成した揮発性物質を気化させて除去し
   、加工するものであって、前加工面と目的加工面の座標
   データに基づきその座標差に応じて加工時間を数値制御
   してなるラジカル反応による無歪精密数値制御加工方法
   。
2. 【請求項２】　　加工開始前に前加工面の形状を計測し
   、その前加工面と目的加工面の座標データを制御回路に
   入力し、両加工面の座標差に応じて制御回路によって数
   値制御された駆動機構にて加工電極と被加工物の相対的
   走査速度を制御してなる請求項１記載のラジカル反応に
   よる無歪精密数値制御加工方法。
3. 【請求項３】　　加工開始前に前加工面の形状を計測し
   、その前加工面と目的加工面の座標データを制御回路に
   入力し、制御回路によって数値制御された駆動機構にて
   加工電極と被加工物を相対的にステップ状に走査し且つ
   両加工面の座標差に応じてその停止時間を制御してなる
   請求項１記載のラジカル反応による無歪精密数値制御加
   工方法。
4. 【請求項４】　　加工進行中に前加工面の形状を計測し
   、その前加工面と目的加工面の座標データを制御回路に
   入力し、両加工面の座標差に応じて制御回路によって数
   値制御された駆動機構にて加工電極と被加工物の相対的
   走査速度を制御してなる請求項１記載のラジカル反応に
   よる無歪精密数値制御加工方法。
5. 【請求項５】　　加工進行中に前加工面の形状を計測し
   、その前加工面と目的加工面の座標データを制御回路に
   入力し、制御回路によって数値制御された駆動機構にて
   加工電極と被加工物を相対的にステップ状に走査し且つ
   両加工面の座標差に応じてその停止時間を制御してなる
   請求項１記載のラジカル反応による無歪精密数値制御加
   工方法。
6. 【請求項６】　　反応ガスを含む雰囲気気体を高圧力で
   密封若しくは流動させ得る反応容器と、前記反応容器内
   に配した加工電極と、前記加工電極に直流若しくは交流
   高電圧を印加して反応ガスに基づく中性ラジカルを発生
   させる電源と、前記加工電極又は被加工物の一方を他方
   に対して相対的に変位させ得るサーボモータを有する駆
   動機構と、加工開始前若しくは加工進行中に被加工物の
   前加工面の形状を計測する計測手段と、前記加工電極に
   よる加工時間と、中性ラジカルと加工面の原子又は分子
   とのラジカル反応によって生成した揮発性物質を気化さ
   せて除去し得る加工量との相関データが入力され、被加
   工物の前加工面と目的加工面の座標データを入力可能で
   あり、それらの座標差に応じて被加工物と加工電極の相
   対的走査に関する制御信号を駆動機構に出力する制御回
   路と、よりなることを特徴とするラジカル反応による無
   歪精密数値制御加工装置。