[发明专利]制造工件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造工件的方法，用于高精度地加工工件，典型的工件为光学元件例如透镜或反射镜、金属例如模具以及半导体元件衬底例如硅片。

背景技术

以光学元件例如透镜或反射镜、金属例如模具以及半导体元件衬底例如硅片为典型的工件要求高精度加工。

在加工步骤中，对工件的整个工件表面进行成形并去除周期为大约1mm到10mm的起伏（称为波纹）和频率范围等于或低于该周期的粗糙度。这样的研磨不是在一次研磨加工中完成，而是通过重复多个工序来执行，这些工序采用工具的不同运动、不同类型的工具和不同的研磨液。特别地，将要安装在光刻机中的光学元件（大工件）通常是利用这样的工具来加工，该工具的将要与光学元件接触的面积小于待加工部分的面积。例如，已知一种加工方法，其中，当围绕大体上与工件表面平行的轴旋转的轮胎型工具被压靠在工件表面上的同时，轮胎型工具和工件相对彼此移动，从而加工工件表面（下文中，该方法称为“轮胎法”）。另外，还已知采用磁流变研磨工具的方法，其中，把包含研磨材料的磁流变流体在磁流变流体磁性地硬化的状态下供应到工具和工件表面之间，并且通过使工具和工件相对彼此移动来加工工件。此外，还已知利用离子束的加工方法。

注意，在下面的描述中，通过固定工具和移动工件来执行加工，但是也可以通过移动工具和工件中的至少一个来执行加工。

有些情况下，在单位去除形状中产生各向异性，该单位去除形状是当工具停止在工件上的给定位置并且工件经过单位时间的加工时形成在工件中的。例如，图4示出了通过轮胎法获得的单位去除形状。这里，单位去除形状在X轴方向和Y轴方向具有不同的横截面形状。在工具与工件接触的旋转表面中，在旋转轴方向（在图4中的X轴方向）的接触压力分布不同于在垂直于旋转轴方向的方向（在图4中的Y轴方向）的接触压力分布，因此在单位去除形状中产生各向异性，并且去除敏感性具有各向异性。一般，与球形工具（球形工具接触工件的接触面是圆形的，以形成各向同性的接触压力分布）不同，非球形的轮胎型工具具有各向异性的接触压力分布和各向异性的单位去除形状。注意，即使在球形工具中，在施加研磨液方面或在工具的旋转方向上球形工具具有各向异性的情况下，在单位去除形状中也会产生各向异性。因此，在很多情况下，当在工具旋转轴的方位与工具运动方向（扫描方向）一致的情况下移动工具时和当在旋转轴方位与工具运动方向垂直的情况下移动工具时，这两者之间的加工敏感性存在差异；并且，在与作为加工目标的设计形状和加工后的形状之间的差值对应的加工残余量也存在差异。

因此，日本专利申请特开No.H09-267244描述了一种方法，其中，当用具有各向异性的工具研磨工件表面时，通过多次重复以下步骤来执行研磨，该步骤是：每次用工具研磨工件表面时，把工件相对于工具的扫描方向旋转给定的角度。

然而，在日本专利申请特开No.H09-267244中描述的加工方法中，需要多次研磨工件表面，这导致的问题是需要相当长的加工时间。此外，在日本专利申请特开No.H09-267244描述的加工方法中，当把工件相对于工具的扫描方向旋转给定的角度时，有些情况下，取决于工具运动方向和工件相对于工具的方位的结合，加工精度减小了。

因此，为了减少加工时间，设想的是在一次加工中加工工件表面。然而，在这种情况下，有时候取决于工具运动方向和工件相对于工具的方位的结合，加工精度也减小了。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造工件的方法，该方法能够通过调节工件相对于工具的相对运动方向而在一次加工中高精度加工工件。

根据本发明示意性的实施例，提供了一种制造工件的方法，用于通过使工件和在单位去除量中具有各向异性的工具进行相对扫描来加工工件，该方法包括：根据在工件各个位置的目标去除量和作为单位时间工具加工量的单位去除量，计算在各个位置的第一驻留时间，并且进一步根据第一驻留时间和单位去除量来计算第一计算去除量，从而确定第一差值，该第一差值作为第一计算去除量和目标去除量之间的差值；和改变工件和工具的相对方位，在改变后的相对方位，根据在工件各个位置的目标去除量和作为单位时间工具加工量的单位去除量来计算在各个位置的第二驻留时间，并且进一步根据第二驻留时间和单位去除量来计算第二计算去除量，从而确定第二差值，该第二差值作为第二计算去除量和目标去除量之间的差值，其中，当第二差值小于第一差值时，在工具和工件定位成具有改变后的相对方位的状态下加工工件。