(57)【要約】【課題】イオンビーム加工において、加工面形状を精度良く創成できるようにする。【解決手段】イオンビームを用いて被加工物の加工を行なうイオンビーム加工方法において、被加工物の加工面におけるイオンビームのプロファイルをリアルタイムで測定するプロファイル測定工程と、プロファイル測定工程で得られたイオンビームのプロファイルに基づいて、イオンビームを加工面上の各座標に滞在させる時間の分布を所定時間毎に設定する滞在時間設定工程と、を備える。【選択図】      図３
2006263799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを用いて被加工物の加工を行なうイオンビーム加工方法において、
前記被加工物の加工面における前記イオンビームのプロファイルをリアルタイムで測定するプロファイル測定工程と、
前記プロファイル測定工程で得られた前記イオンビームのプロファイルに基づいて、前記イオンビームを前記加工面上の各座標に滞在させる時間の分布を所定時間毎に設定する滞在時間設定工程と、
を備えることを特徴とするイオンビーム加工方法。
【請求項２】
前記プロファイル測定工程では、前記イオンビームの照射により前記加工面から発生する励起蛍光の輝度プロファイルを測定することにより、前記イオンビームのプロファイルを測定することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム加工方法。
【請求項３】
前記プロファイル測定工程では、前記イオンビームの照射により前記加工面から発生するＸ線の輝度プロファイルを測定することにより、前記イオンビームのプロファイルを測定することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム加工方法。
【請求項４】
前記プロファイル測定工程では、イオン種が反応性イオン種である場合に、前記イオンビームの照射により前記被加工物と反応性ラジカルとの反応により生ずる発光の輝度プロファイルを測定することにより、前記イオンビームのプロファイルを測定することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム加工方法。
【請求項５】
前記プロファイル測定工程では、コイルを用いた非接触式のビーム電流計を用いて、前記ビームプロファイルの測定値の校正を行なうことを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム加工方法。
【請求項６】
前記滞在時間設定工程では、前記プロファイル測定工程でリアルタイムに測定された前記イオンビームのプロファイルを積分することにより得られる加工中の前記加工面の計算上の加工形状に基づいて、前記イオンビームを滞在させる時間の分布を設定することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム加工方法。
【請求項７】
イオンビームを用いて被加工物の加工を行なうイオンビーム加工装置において、
前記被加工物の加工面における前記イオンビームのプロファイルをリアルタイムで測定するプロファイル測定手段と、
前記プロファイル測定手段により得られた前記イオンビームのプロファイルに基づいて、前記イオンビームを前記加工面上の各座標に滞在させる時間の分布を所定時間毎に設定する滞在時間設定手段と、
を備えることを特徴とするイオンビーム加工装置。
【請求項８】
前記ビームプロファイルの測定値の校正を行なうための、非接触式のビーム電流測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のイオンビーム加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム又は中性粒子ビームを用いて高精度な加工を行なうイオンビーム加工方法及び加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特に高機能が要求される用途に用いられるレンズ、ミラー等に代表される高精度な光学素子を加工する上で必要となる高精度な自由曲面の研磨は、形状測定と修正研磨を繰り返すことで行われている。その研磨工程においては、単位時間当たりの加工形状（以下、単位加工形状と称する）が得られる小径の研磨工具を、ワーク表面上で位置、速度を制御しながら走査させることで被加工物（以下、ワークと称する）の形状修正を行う。このように研磨工具をワーク表面上で位置、速度を変化させながら走査させることを滞留時間制御と呼ぶ。ここでは形状測定により得られるワーク形状と設計形状との差である誤差値の形状（以下、誤差形状と称する）を、目標とする加工値の形状（以下、目標加工形状と称する）とし、実際の滞留時間制御を行なった場合に加工されると予想される計算上の形状（以下、計算形状と称する）を目標加工形状から差し引いた値を残差形状とすると、滞留時間制御を行うためには、既知である単位加工形状と目標加工形状から残差形状を最小とする滞留時間分布を計算することが必要となる。
【０００３】
この滞留時間の計算法には、いくつかの方法がこれまで考えられている。
【０００４】
例えば目標加工形状を所定の厚さで層状に区切り、各階層に対して順に演算を行い、前回演算した階層の残差形状を、当該階層の目標加工形状に加えた値を当該階層の新たな目標加工形状として演算を行う方法（特許文献１）や、目標加工形状と計算形状の差分の２乗値の総和を小さくするように、滞留時間分布の近似関数を最適化していく方法（特許文献２）、目標加工形状を予め定めた厚さでスライスした際の断面内において、等速で研磨工具を走査することにより層状に自由曲面を研磨する方法（特許文献３）、フーリエ変換を用いることにより簡素化して滞留時間分布を計算する方法（非特許文献１）、除去シミュレーションによる計算方法（非特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開２００３−３１１５８７号公報
【特許文献２】特開平１０−３３７６３８号公報
【特許文献３】特開平９−２５３９７７号公報
【非特許文献１】精密工学会  第６２巻  第３号  １９９６  ｐ４０８−４１２
【非特許文献２】精密工学会  第６２巻  第３号  １９９６  ｐ４０８−４１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来技術においては、加工工具により単位時間当たりに除去される単位加工形状というものをあらかじめ計算やテストピース加工により決定しているといった共通点がある。この方法は、従来から広く使われてきた研磨工具においては、テストピース加工と実際の加工あるいは加工開始から加工終了までの時間において、単位加工形状の安定性が確認されているのでさほど問題とならなかった。しかし、イオンビーム加工においては、チャンバー内の雰囲気変動や引き出し電極およびアパーチャーのスパッタリング等の原因により、長時間の加工中に安定したビーム電流およびビームプロファイルを一定に保つ事が困難であるため、加工後の試料にはビームプロファイルの変動に伴う形状誤差が認められることが多い。そのため、ビームを安定化し単位加工形状を加工中一定に保つことが大きな課題であった。
【０００６】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、イオンビーム加工において、加工面形状を精度良く創成できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるイオンビーム加工方法は、イオンビームを用いて被加工物の加工を行なうイオンビーム加工方法において、前記被加工物の加工面における前記イオンビームのプロファイルをリアルタイムで測定するプロファイル測定工程と、前記プロファイル測定工程で得られた前記イオンビームのプロファイルに基づいて、前記イオンビームを前記加工面上の各座標に滞在させる時間の分布を所定時間毎に設定する滞在時間設定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係わるイオンビーム加工装置は、イオンビームを用いて被加工物の加工を行なうイオンビーム加工装置において、前記被加工物の加工面における前記イオンビームのプロファイルをリアルタイムで測定するプロファイル測定手段と、前記プロファイル測定手段により得られた前記イオンビームのプロファイルに基づいて、前記イオンビームを前記加工面上の各座標に滞在させる時間の分布を所定時間毎に設定する滞在時間設定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、イオンビーム加工において、加工面形状を精度良く創成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１１】
まず、実施形態の概要について説明する。
【００１２】
本発明の実施形態では、イオンビーム加工において、加工中に照射粒子とワークを構成する原子あるいは分子との相互作用により発生する２次光を測定することによりビームプロファイルをリアルタイムで観測する。そしてこれをもとに、単位加工形状をリアルタイムに算出し加工制御を行う。
【００１３】
加工制御の方法としては、まず加工前にあらかじめ計測されたワーク形状と設計形状の差である誤差値の形状である目標加工形状と、ビームプロファイルからリアルタイムで算出される単位時間当たりの加工形状である単位加工形状により、目標加工形状から計算形状（実際の滞留時間制御を行なった場合に加工されると予想される計算上の形状）を差し引いた値である残差形状が最小となるようなビームの滞留時間分布を算出する。そして、この滞留時間分布をもとにビームが安定とみなせる程度の短い時間Ｔsの間加工を行う。その後は改めてその時点で測定されているビームプロファイルとそれまでのビームプロファイルを積分計算することで得られるリアルタイムのワーク形状（以下、計算ワーク形状と称する）をもとに、再度滞留時間分布を計算し直し、再びＴsの間加工を行う。これらの作業を計算ワーク形状が目標形状誤差内になるまで続ける。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるイオンビーム加工装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
イオンガン１０１は真空室内に固定されており、そのビームライン上にコイルを用いた非接触式ビーム電流測定器１０２が配置されている。また、ワーク１０３の近傍にミラー１０４を有し、ミラー１０４を介して加工面が真空室外から観察出来るように、真空室壁にビューポート１０５と真空室外にＣＣＤカメラ１０６を備えている。
【００１７】
ベッド１０７上には、ベッド１０７に対して相対的にＹ方向に往復移動可能なＹテーブル１０８が取付けられ、Ｙテーブル１０８の移動はＹモーター１０９により駆動される。Ｙモーター１０９にはエンコーダー１１０が付設されており、エンコーダー１１０によりＹテーブル１０８のＹ方向移動値が検出される。また、Ｙテーブル１０８の上には、Ｙテーブル１０８に対して直交するＸ方向に相対的に往復移動可能なＸテーブル１１１が取付けられ、Ｘテーブル１１１の移動はＸモーター１１２により駆動される。Ｘモーター１１２にはエンコーダー１１３が付設されており、Ｘテーブル１１１のＸ方向移動値はエンコーダー１１３により検出される。
【００１８】
Ｘテーブル１１１の上にはワーク１０３を保持する側断面視略Ｌ字状の保持体１１４と、保持体１１４を水平軸回りに回動自在に支持する支持体１１５が固定されている。支持体１１５に取付けられたモーター１１６の駆動回転軸１１７は保持体１１４に結合され、保持体１１４はモーター１１６の駆動により駆動回転軸１１７の回りに傾斜可能に支持されている。モーター１１６にはエンコーダー１１８が付設されており、エンコーダー１１８により保持体１１４の回動位置が検出される。
【００１９】
また、保持体１１４の上にはワークを保持する回転テーブル１１９が設置され、回転テーブル１１９は図示しないモーターおよびエンコーダーによりその回転駆動および回転位置の検出がなされる。制御装置１２０は、加工装置の作動を制御するためのものであり、あらかじめワークの加工前形状と設計形状の情報をメモリ領域に記憶し、ビームプロファイルおよびビーム電流の情報をリアルタイムで取り込み、それらの情報から滞留時間分布の演算を行なう。そして、その滞留時間分布に従ってモーター１０９，１１２，１１６、及び回転テーブル１１９の駆動モーター（不図示）に指令を出して駆動する。さらに各エンコーダー１１０，１１３，１１８等からＹテーブル１０８、Ｘテーブル１１１、保持体１１４、回転テーブル１１９の移動値あるいは回転位置を取り込み、それらをメモリ領域に記憶することができる。
【００２０】
次に本実施形態における加工面のビームプロファイルをリアルタイムで観測する方法を、図１を用いて説明する。
【００２１】
イオンガン１０１から射出されたイオンビーム１２１をワーク１０３に照射する際に、ワーク１０３が例えばガラスなどの特定の絶縁体材料である場合には、高エネルギーのビーム照射により材料が励起されて蛍光が発光される。その光をＣＣＤカメラ１０６等の光電変換装置を用いて電気信号に変換して、制御装置１２０の演算領域にリアルタイムで読み込むことにより、加工面におけるビームプロファイルがリアルタイムで観測可能となる。
【００２２】
このような方法によるビームプロファイルの観測は、ビームライン（ビームの光軸）に対して斜め方向からの観測しか出来ないので、実際に使用するカメラを用いて、あらかじめ寸法が既知の物体を撮影するなどして、画像データの寸法と座標をキャリブレーションする必要がある。また、ワークが絶縁体でも可視領域での発光量が少ない材料の場合や、ワークが金属や半導体のような蛍光を殆ど発しない材料の場合には、ビーム照射により材料から発生する特性Ｘ線をＸ線ＣＣＤカメラ等により観測してもよい。さらに、イオン種が反応性イオン種である場合においては、イオンビームの照射により材料と反応性ラジカルとの反応により生ずる発光の輝度プロファイルを測定する方法もある。
【００２３】
以上のようにして得られるビームプロファイルのデータを、ｐ（Ｘp，Ｙp）とする。ここで、（Ｘp，Ｙp）はビームの中心軸を基準とした、ビームに対して水平方向の座標系（以下、ビームプロファイル座標系と称する）である。
【００２４】
次に、上述の方法を用いて測定されたビームプロファイルを単位加工形状として換算する方法を、図２を用いて説明する。
【００２５】
ビームプロファイルと加工面の形状変化は基本的に線形の関係にある。そこで、事前にワークと同じ材質のテストピース上で、実際に加工に用いるのと同じ粒子種、エネルギーのビームにより既知の時間だけビームを走査させずに加工を行う。この加工中に、ビームプロファイルをモニターしておき、制御装置によりそのビームプロファイルの時間積分演算を行う。時刻ｔにおけるビームプロファイルをｐt（Ｘp，Ｙp）２０１とすると、ビームプロファイルの時間積分２０２は、
【００２６】
【数１】
2006263799.tif 000003
【００２７】
…式（１）
となる。
【００２８】
ここで、ｔ0は加工開始時刻、ｔeは加工終了時刻である。一方、加工物の加工前後の形状をそれぞれ測定し、加工前の形状２０３から加工後の形状２０４を差し引いた差分形状２０５を算出する。ここでは差分形状データの座標系にはワークを加工位置にセットした際のビームプロファイル座標系を用いることにする。差分形状２０５をｄ（Ｘｐ，Ｙｐ）とすると、ｄ（Ｘp，Ｙp） とビームプロファイルの時間積分２０２とは基本的に線形の関係にあるので、
【００２９】
【数２】
2006263799.tif 000004
【００３０】
…式（２）
なる関係式を用いて比例定数ｋを計算する。すると、任意のビームプロファイルｐt（Ｘp，Ｙp）２０１により単位時間当たりに加工する際の加工面形状変化、つまり単位加工形状ｆt（Ｘp，Ｙp）２０７は、
ｆt（Ｘp，Ｙp）＝ｋ・ｐt（Ｘp，Ｙp）          …式（３）
となる。
【００３１】
また、ある程度の時間内に安定であるビームが得られる場合には、より簡易にこのft（Ｘp，Ｙp）を算出する方法もある。例えば、同じようにビームプロファイルが安定である既知の時間ｔ0〜ｔeに、一定であるビームプロファイルｐ（Ｘp，Ｙp）のビームで加工を行い、ビームプロファイルｐ（Ｘp，Ｙp）と加工物の差分形状ｄ（Ｘp，Ｙp）の関係式を      ｄ（Ｘp，Ｙp）＝ｋ’（ｔe−ｔ0）・ ｐ（Ｘp，Ｙp）    …式（４）
として比例定数ｋ’を計算すれば、任意のビームプロファイルｐt（Ｘp，Ｙp）に対する単位加工形状ｆt（Ｘp，Ｙp）は
ｆt（Ｘp，Ｙp）＝ｋ’・ｐt（Ｘp，Ｙp）        …式（５）
と計算できるので、プロファイルの時間積分計算が不要になる。
【００３２】
次に、上述の方法によりリアルタイムで得られる単位加工形状を用いた滞留時間の制御方法を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
まず、ワークに対し形状測定を行う（ステップＳ１）。その結果得られたワーク形状データ（データＤ１）とワークの設計形状（データＤ２）から、ワーク形状データ（データＤ１）の設計形状（データＤ２）との差、つまり目標加工形状（データＤ３）を求め、制御装置の演算領域に読み込む（ステップＳ３）。これらの形状データは、ポイント当たり（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の三次元データで構成されており、Ｘ軸、Ｙ軸はそれぞれビームプロファイル座標系のＸp軸、 Ｙp軸に等しい方向の、ワークを基準とした座標系（以下、ワーク座標系と称する）とする。
【００３４】
次に、その時点で測定されているビームプロファイル（データＤ４）から算出した単位加工形状（データＤ５）と目標加工形状（データＤ３）とを用いて、従来の方法により滞留時間を求める計算操作（ステップＳ４）を行い、滞留時間分布ｇ（Ｘ，Ｙ）（データＤ６）を得る。このｇ（Ｘ，Ｙ）はイオンビームの中心軸がワーク上に滞留する時間である。この滞留時間分布を用いてビームが安定とみなせる程度の短い時間Ｔsだけ加工を行う（ステップＳ５）。
【００３５】
一方、加工中は制御装置１２０においてビームプロファイルから得られる単位加工形状の積分計算を行うことによりリアルタイムで計算ワーク形状（データＤ７）を算出する。その計算方法を図４を用いて説明する。
【００３６】
ビームの中心軸のワーク座標系における座標を（Ｘi，Ｙj）４０１とし、そこでのビームプロファイルから算出された単位加工形状をｆij（Ｘp，Ｙp）４０２、その座標にビームを滞留させた時間をｇ（Ｘi，Ｙj）４０３とする。ワーク上のあるポイント（Ｘi，Ｙi）にイオンビームの中心軸がある場合、ワーク座標系での単位加工形状はｆij（Ｘp−Ｘi，Ｙp−Ｙj）となるので、それをｇの時間滞留させた際に除去される形状はｆij（Ｘp−Ｘi，Ｙp−Ｙj）・ｇとなる。このことから、イオンビームの中心軸を時刻ｔまでの間にgt（Ｘi，Ｙj）４０４の滞留時間分布で走査した後の計算ワーク形状Ｓt（Ｘ，Ｙ）４０５は目標加工形状ｄ（Ｘ，Ｙ）４０６から除去された形状４０７すなわち、
【００３７】
【数３】
2006263799.tif 000005
【００３８】
式（６）
を差し引いた値、すなわち、
【００３９】
【数４】
2006263799.tif 000006
【００４０】
式（７）
となる。ここでＸ0〜Ｘn、Ｙ0〜Ｙnはワークの加工した面内の座標である。
【００４１】
この演算を制御装置１２０によりリアルタイムで行う。
【００４２】
時間Ｔs経過後に、その時点での計算ワーク形状Ｓt（Ｘ，Ｙ）が、計算上で目標精度に達しているかを判断し（ステップＳ６）、目標精度に達している場合には終了し（ステップＳ７）、達していない場合にはその時点で観測されているビームプロファイルから算出される単位加工形状ｆt（Ｘp，Ｙp）と、その時点での計算ワーク形状Ｓt（Ｘ，Ｙ）を用いて再び滞留時間分布（データＤ６）を計算する（ステップＳ４に戻る）。以上を計算ワーク形状が目標精度を達成するまで行う。
【００４３】
本実施形態では口径１８０ｍｍ、最大深さ３２０ｎｍの凹面である非球面レンズに対し、形状修正を本実施形態のイオンビーム加工により行った。なお、加工前の非球面レンズの形状精度は１．２６ｎｍ（ＲＭＳ）であった。加工に用いたイオンビームはビームエネルギーが５ｋｅＶのＡｒイオンビームであり、初期ビーム電流が１０．０μＡ、初期ビーム径が半値幅で１．８９ｍｍであった。加工時間は８７．３時間であり、加工終了時のビーム電流は１１．３μＡでビーム径は半値幅で１．９４ｍｍとなっていた。滞留時間分布の算出方法としては、従来の方法（特開２００３−３１１５８７号公報に開示されている方法）を適用し、再計算するまでの時間であるＴsを１分として所望の加工を行った。
【００４４】
その結果、従来の加工中にイオンビームをモニタリングしない方法で加工した非球面レンズの形状精度は０．６６ｎｍ（ＲＭＳ）だったのに対し、本実施形態のイオンビーム加工により形状修正した非球面レンズの形状精度は０．３４ｎｍ（ＲＭＳ）となった。また、制御装置１２０により計算されていた加工終了時の計算ワーク形状と、加工後に測定された実際のワーク形状との誤差は０．０９ｎｍ（ＲＭＳ）であった。
【００４５】
（第２の実施形態）
ここでは第１の実施形態に示した構成を用いてビームプロファイルから単位加工形状を算出する別の方法を説明する。
【００４６】
第１の実施形態で述べたビームプロファイルの強度は加工面がビーム照射により発光する輝度であるが、この輝度は事前の加工実験と実際の加工中、あるいは加工開始から加工終了までの間に、装置内雰囲気の変動やビューイングポートの汚染、ＣＣＤの感光素子の特性変化等により、その絶対値が保証されない場合がある。例えば実際にはビームが一定であるにも拘わらず輝度が変動した際に、ビームが変動していると誤認識してしまう可能性がある。この問題を解決するためには、非接触式のビーム電流計を用いてビーム電流をリアルタイムで計測し、その値によりビームプロファイルの絶対値を校正すれば良い。例えばコイルによる非接触式ビーム電流測定器１０２を用いてビーム電流Ｉ（ｔ）を加工中にリアルタイムで測定する。また一方でビームプロファイルｐ（Ｘ，Ｙ，t）を加工面内Ｘp0〜Ｘpn、Ｙp0〜Ｙpnで積分した値をＴ（ｔ）として、
【００４７】
【数５】
2006263799.tif 000007
【００４８】
式（８）
により制御装置１２０でリアルタイムで算出する。ここで、Ｔ（ｔ）の絶対値をＩ（ｔ）により校正するために、
Ｉ（ｔ）＝Ｒt・Ｔ（ｔ）                      式（９）
となるＲtをリアルタイムで算出する。そしてビームプロファイルｐt（Ｘp，Ｙp）と単位加工形状ｆt（Ｘp，Ｙp）の関係式を、このＲtと比例定数ｋ”とを用いて、
ｆt（Ｘp，Ｙp）＝ｋ”・Ｒt・ｐt（Ｘp，Ｙp）  式（１０）
とすることにより、単位加工形状の絶対値がビーム電流によりリアルタイムで校正されるのでその信頼性が高まる。また、中性ビーム加工においては、非接触式ビーム電流計を中性化セルより上流側に配置すればよい。
【００４９】
このような方法で算出される単位加工形状を用いて滞留時間分布を計算し、所望の加工を行う。
【００５０】
この加工方法により、加工室内の雰囲気変動やビューポートの汚染等に影響されないより高精度で長時間の加工が可能となる。
【００５１】
この方法を用いて第１の実施形態と同じく、口径１８０ｍｍ、最大深さ３２０ｎｍの凹面である非球面レンズに対し、形状修正を本実施形態のイオンビーム加工により行った。
【００５２】
なお、加工前の非球面レンズの形状精度は１．２４ｎｍ（ＲＭＳ）であった。加工に用いたイオンビームはビームエネルギーが５ｋｅＶのＡｒイオンビームであり、初期ビーム電流が１０．０μＡ、初期ビーム径が半値幅で１．８７ｍｍであった。加工時間は８２．３時間であり、加工終了時のビーム電流は１１．８μＡでビーム径は半値幅で２．０２ｍｍとなっていた。滞留時間分布の算出方法としては、従来の方法（特開２００３−３１１５８７号公報に開示されている方法）を適用し、再計算するまでの時間であるＴsを１分として所望の加工を行った。
【００５３】
その結果、この方法により形状修正した非球面レンズの形状精度は０．２７ｎｍ（ＲＭＳ）となった。また、制御装置１２０により計算されていた加工終了時の計算ワーク形状と、加工後に測定された実際のワーク形状との誤差は０．０７ｎｍ（ＲＭＳ）であった。
【００５４】
（第３の実施形態）
ここでは第１の実施形態に示した構成を用いてビームプロファイルから得られる単位加工形状の積分計算を行うことによりリアルタイムで計算ワーク形状を算出する他の方法を説明する。
【００５５】
第１の実施形態で示した計算ワーク形状の算出方法は、ワーク上のある座標にビームを滞在させている間は、ビームプロファイルが一定であると仮定して計算している。しかし、ワーク上のある座標にビームを滞留させている最中にビームが頻繁に変動してしまうような場合には、時刻ｔnに対しイオンビームの中心軸が滞在した座標｛Ｘ（ｔn），Ｙ（ｔn）｝のデータを用いて、Ｓt（Ｘ，Ｙ）を
【００５６】
【数６】
2006263799.tif 000008
【００５７】
式（１１）
として計算するほうが好ましい。ここで、ｔ0は加工開始時刻である。
【００５８】
この方法を用いて第１の実施形態と同じく、口径１８０ｍｍ、最大深さ３２０ｎｍの凹面である非球面レンズに対し、形状修正を本実施形態のイオンビーム加工により行った。
【００５９】
なお、加工前の非球面レンズの形状精度は１．３１ｎｍ（ＲＭＳ）であった。加工に用いたイオンビームはビームエネルギーが５ｋｅＶのＡｒイオンビームであり、初期ビーム電流が１０．０μＡ、初期ビーム径が半値幅で１．７９ｍｍであった。加工時間は８３．３時間であり、加工終了時のビーム電流は１２．１μＡでビーム径は半値幅で２．１２ｍｍとなっていた。滞留時間分布の算出方法としては、従来の方法（特開２００３−３１１５８７号公報に開示されている方法）を適用し、再計算するまでの時間であるＴsを１分として所望の加工を行った。
【００６０】
その結果、この方法により形状修正した非球面レンズの形状精度は０．１９ｎｍ（ＲＭＳ）となった。また、制御装置１２０により計算されていた加工終了時の計算ワーク形状と、加工後に測定された実際のワーク形状との誤差は０．０４ｎｍ（ＲＭＳ）であった。
【００６１】
以上の滞留時間の制御方法はある時間ごとに加工を行い、その都度滞留時間を計算する方法であるが、その他の方法としては、成り得るビームプロファイルに対する滞留時間分布をあらかじめ複数通り用意しておき、ビームプロファイルの変化に応じてそれらを切り替える方法や、制御装置により滞留時間を算出するのではなく、リアルタイムの計算ワーク形状をモニター上に表示することにより、オペレーターがそれを目で確認しながら残差形状が小さくなるようにビームを制御する方法などがある。
【００６２】
以上説明したように、上記の第１の実施形態によれば、ビームの不安定性に起因する形状誤差の発生を無くすことができ、その結果としてイオンビーム加工における高精度な形状創成が可能となる。
【００６３】
また、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、発光輝度の測定誤差を低減でき、さらなる高精度な形状創成が可能となる。
【００６４】
また、第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、加工後のワーク形状が精度良く予測できるために、被加工物をチャンバーから取り出し、形状測定を行い再度加工するといった手間が省け、結果的に加工時間を短縮することができる。
【００６５】
また、本発明は、イオンビーム加工だけでなく、プラズマＣＶＤ加工、電子ビーム加工、レーザー加工等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態のイオンビーム加工装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態における単位加工形状の算出方法を示した図である。
【図３】第１の実施形態における加工手順を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態におけるリアルタイムの計算ワーク形状の算出方法を示した図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０１  イオンガン
１０２  非接触ビーム測定器
１０３  ワーク
１０４  ミラー
１０５  ビューポート
１０６  ＣＣＤカメラ
１０７  ベッド
１０８  Ｙステージ
１０９  Ｙモーター
１１０  エンコーダー
１１１  Ｘステージ
１１２  Ｘモーター
１１３  エンコーダー
１１４  保持体
１１５  支持体
１１６  モーター
１１７  駆動回転軸
１１８  エンコーダー
１１９  回転テーブル
１２０  制御装置
１２１  ビーム
【図１】
2006263799.tif 000009
【図２】
2006263799.tif 000010
【図３】
2006263799.tif 000011
【図４】
2006263799.tif 000012