(57)【要約】【課題】被保持物を変形させずに保持するのに有利な保持方法を提供する。【解決手段】ヤトイを用いて被保持物を保持する保持方法であって、前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第１工程と、前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第１面とは反対側の第２面に荷重をかける第２工程と、前記被保持物の前記第２面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第３工程と、を有することを特徴とする保持方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヤトイを用いて被保持物を保持する保持方法であって、
前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第１工程と、
前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第１面とは反対側の第２面に荷重をかける第２工程と、
前記被保持物の前記第２面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第３工程と、
を有することを特徴とする保持方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記第２面のうち、前記第１面と前記接着剤とが接触している領域が前記第２面に投影された領域に前記荷重をかけることを特徴とする請求項１に記載の保持方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記接着剤から前記被保持物に作用する浮力と、前記被保持物の重量とに基づいて、前記荷重の大きさを決定し、当該大きさで前記第２面に前記荷重をかけることを特徴とする請求項１又は２に記載の保持方法。
【請求項４】
前記第２工程では、前記荷重の大きさと前記被保持物の重量との和が前記浮力の大きさと等しくなるように、前記荷重の大きさを決定することを特徴とする請求項３に記載の保持方法。
【請求項５】
前記第２工程では、前記第２面上に液体を張ることで前記荷重をかけることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の保持方法。
【請求項６】
前記液体は、ポリタングステン酸ナトリウム水溶液を含むことを特徴とする請求項５に記載の保持方法。
【請求項７】
前記第２工程では、前記第２面上に金属粒又は樹脂粒を配置することで前記荷重をかけることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の保持方法。
【請求項８】
前記接着剤は、硫酸カルシウム、樹脂又は低融点金属を含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の保持方法。
【請求項９】
前記第１面は、凸面を含み、
前記第２面は、凹面を含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の保持方法。
【請求項１０】
前記保持面は、凹面を含み、
前記保持面の前記凹面は、前記第１面の前記凸面の曲率と等しい曲率を有することを特徴とする請求項９に記載の保持方法。
【請求項１１】
被加工物を加工する加工方法であって、
前記被加工物を保持するヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被加工物を配置する第１工程と、
前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被加工物の第１面とは反対側の第２面に荷重をかける第２工程と、
前記被加工物の前記第２面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被加工物を接着させる第３工程と、
前記接着剤を硬化させた後に、前記被加工物の前記第２面にかけている荷重を取り除く第４工程と、
前記ヤトイに保持された前記被加工物の前記第２面を加工する第５工程と、
を有することを特徴とする加工方法。
【請求項１２】
被保持物を保持する保持装置であって、
前記被保持物を保持するヤトイと、
前記被保持物を前記ヤトイに保持させる処理を行う処理部と、
を有し、
前記処理部は、
前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第１工程と、
前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第１面とは反対側の第２面に荷重をかける第２工程と、
前記被保持物の前記第２面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第３工程と、
を行うことを特徴とする保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持方法、加工方法及び保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型の光学素子を加工する際に、かかる光学素子、即ち、被保持物を、アロイなどの接着剤を用いてヤトイに接着して固定する技術が提案されている（特許文献１参照）。但し、特許文献１に開示された技術は、被保持物に対して高精度な加工が要求される場合、被保持物とヤトイとの接着面の形状精度や接着剤の厚さを厳重に管理しなければならないため、その実現が非常に困難である。
【０００３】
また、被保持物は、自身からは接着時の自重による変形や接着面や接着面の形状誤差の影響を、ヤトイからは接着面の形状誤差の影響を、接着剤からは厚さむらの影響を受けるため、歪んだ状態でヤトイに接着（固定）される。被保持物が歪んだ状態でヤトイに接着されると、被保持物に対して高精度な加工を行ったとしても、加工後に被保持物をヤトイから剥がす際に接着時の歪みが復元してしまう。
【０００４】
そこで、被保持物をヤトイに接着する際の歪みを低減するための技術も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示された技術では、ヤトイの表面に可撓性のチューブを配置し、かかるチューブの内部にエポキシ樹脂を満たした状態で被保持物を載置して、被保持物の形状に倣った形状でエポキシ樹脂を硬化させる。更に、特許文献２に開示された技術では、上述したチューブと並行して気体を通したチューブを配置し、かかるチューブの内部の気圧を適宜制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８７０５６号公報
【特許文献２】米国特許第５，２２８，２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示された技術では、チューブ間の保持がなされず、かかる部分で被保持物の形状が歪んでしまうため、被保持物の変形が十分に抑制されているとはいえない。更に、特許文献２に開示された技術では、チューブがヤトイに固定されていないため、被保持物の加工時に必要な保持力が不足することが容易に想定される。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、被保持物を変形させずに保持するのに有利な保持方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての保持方法は、ヤトイを用いて被保持物を保持する保持方法であって、前記被保持物を保持する前記ヤトイの保持面の上に、接着剤を介して、前記被保持物を配置する第１工程と、前記接着剤を硬化させる前に、前記ヤトイの保持面と対向する前記被保持物の第１面とは反対側の第２面に荷重をかける第２工程と、前記被保持物の前記第２面に荷重をかけた状態で前記接着剤を硬化させて前記保持面に前記被保持物を接着させる第３工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、被保持物を変形させずに保持するのに有利な保持方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一側面としての保持方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一側面としての保持方法及び加工方法を具体的に説明するための図である。
【図３】ミラーの第２面にかける荷重の大きさを決定する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一側面としての保持装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一側面としての保持方法を説明するための図である。かかる保持方法は、ヤトイ１を用いて被保持物（被加工物）を保持する方法であって、本実施形態では、被保持物や被加工物として薄型の光学素子、具体的には、ミラー３を保持する。
【００１４】
ヤトイ１は、被保持物（被加工物）に対して高精度な加工、例えば、研磨を行う際に、被保持物を保持するための治具であって、ミラー３を保持する保持面１ａを含む。ミラー３は、本実施形態では、第１面３ａと、第１面３ａとは反対側の第２面３ｂとを含み、第１面３ａは、凸面を含む裏面を形成し、第２面３ｂは、凹面形状を有する（凹面を含む）反射面を形成する。このように、第１面３ａ及び第２面３ｂは、所謂、メニスカス形状を形成する。ミラー３は、例えば、液晶露光装置に用いられるミラーや天体望遠鏡に用いされる主鏡などを含む。
【００１５】
本実施形態における保持方法は、図１に示すように、ヤトイ１とミラー３との間、詳細には、ヤトイ１の保持面１ａとミラー３の第１面３ａとの間に接着剤２を充填する。次いで、接着剤２を硬化させる前に、ヤトイ１の保持面１ａと対向するミラー３の第１面３ａとは反対側の第２面３ｂに荷重４をかける（載荷する）。この際、接着剤２からミラー３に作用する浮力と、ミラー３の重量とに基づいて、荷重４の大きさを決定し、かかる大きさでミラー３の第２面３ｂに荷重４をかける。具体的には、荷重４の大きさとミラー３の重量との和が接着剤２からミラー３に作用する浮力と等しくなるように荷重４の大きさを調整（決定）する。そして、ミラー３の第２面３ｂに荷重４をかけた状態で接着剤２を硬化させて、ヤトイ１の保持面１ａにミラー３を接着させる。
【００１６】
本実施形態の保持方法によれば、ヤトイ１がミラー３を略無重力で保持した状態で接着剤２を硬化させることができる。これにより、ミラー３をヤトイ１に接着（固定）する際における、ミラー３の自重による変形の影響、ヤトイ１及びミラー３の形状誤差の影響、接着剤２の厚さむらの影響を抑制することができる。従って、本実施形態の保持方法は、ミラー３を変形させることなく、ヤトイ１で保持することができる。
【００１７】
ここで、接着剤２は、ヤトイ１とミラー３とを結合する機能を有していればよい。接着剤２としては、例えば、石膏（硫酸カルシウム）が好適である。石膏は、硬化膨張率が低いため、接着時の変形を抑える点で有利である。更に、石膏は、入手性やコストの点でも有利である。また、接着剤２として、樹脂又は低融点金属を用いてもよい。樹脂や低融点金属は、硬化時間が短い、或いは、剥離しやすいという特徴を有しているため、リードタイムの短縮の点で有利である。
【００１８】
荷重４は、接着剤２の領域にわたって、即ち、ミラー３の第２面３ｂのうち、ミラー３の第１面３ａと接着剤２とが接触している領域が第２面３ｂに投影された領域に均一にかけることが好ましい。本実施形態では、ミラー３の第２面上に液体を張ることで荷重４をかける。かかる液体としては、例えば、ポリタングステン酸ナトリウム水溶液が好適である。ポリタングステン酸ナトリウム水溶液は、溶解性が良好であるため、比重を高くすることが可能であり、且つ、濃度調整が容易である点で有利である。更に、ポリタングステン酸ナトリウム水溶液は、人体に無毒である点や再利用性が高い点でも有利である。
【００１９】
また、ミラー３の第２面上に、粉末、或いは、１０ｍｍ程度の小径の金属粒又は樹脂粒を配置することで荷重４をかけてもよい。金属粒又は樹脂粒は、荷重４を取り除く際に、回収が容易である点で有利である。
【００２０】
ヤトイ１の保持面１ａは、ミラー３の第１面３ａの凸面形状に対応して、凹面形状を有する（凹面を含む）。ヤトイ１の保持面１ａの凹面形状は、本実施形態では、ミラー３の第１面３ａの凸面の曲率と等しい曲率を有する。これにより、接着剤２の厚さを均一化し、接着剤２の硬化時の膨張や収縮によるミラー３の変形への影響を均一化することが可能となる。
【００２１】
本実施形態の保持方法は、例えば、被加工物（被保持物）であるミラー３を加工する加工方法に適用される。かかる加工方法では、接着剤２を硬化させた後に、ミラー３の第２面３ｂにかけている荷重４を取り除く（除荷する）。そして、ヤトイ１に保持されたミラー３の第２面３ｂに対して、研削加工や研磨加工などの加工を行う。ミラー３の第２面３ｂを加工した後、ヤトイ１からミラー３を剥離する。例えば、ミラー３の第２面３ｂを吸着（保持）しながら、接着剤２にくさびを入れることで、ヤトイ１からミラー３を容易に剥離することができる。このような加工方法によれば、ヤトイ１からミラー３を剥離する際に接着時の変形（歪み）が復元することがないため、ミラー３を高精度に加工することができる。
【００２２】
図２（ａ）乃至図２（ｅ）を参照して、本実施形態の保持方法及び加工方法、即ち、ヤトイ１にミラー３を接着（固定）してミラー３を加工する手順について具体的に説明する。
【００２３】
まず、図２（ａ）に示すように、作業定盤（不図示）の上にヤトイ１を配置する。次いで、図２（ｂ）に示すように、ヤトイ１の保持面１ａに接着剤２を供給（塗布）する。次に、図２（ｃ）に示すように、ヤトイ１の保持面１ａに供給された接着剤２の上に、ミラー運搬工具（不図示）を用いてミラー３を載置する。このように、ヤトイ１の保持面１の上に、接着剤２を介して、ミラー３を配置する（第１工程）。
【００２４】
次いで、図２（ｄ）に示すように、接着剤２を硬化させる前に、荷重投入工具（不図示）を用いて、ヤトイ１の保持面１ａと対向するミラー３の第１面３ａとは反対側の第２面３ｂに荷重４をかける（第２工程）。そして、ミラー３の第２面３ｂに荷重４をかけた状態を維持しながら接着剤２が硬化するまで待機する。このように、ミラー３の第２面３ｂに荷重４をかけた状態で接着剤２を硬化させてヤトイ１の保持面１ａにミラー３を接着させる（第３工程）。
【００２５】
次に、図２（ｅ）に示すように、接着剤２を硬化させた後に、荷重排出工具（不図示）を用いて、ミラー３の第２面３ｂにかけている荷重４を取り除く（第４工程）。そして、ヤトイ１に保持（固定）されたミラー３の第２面３ｂを加工（切削加工や研磨加工など）する（第５工程）。
【００２６】
このような手順でミラー３を保持及び加工することで、上述したように、ミラー３を変形させることなく保持することができ、且つ、ミラー３を高精度に加工することができる。
【００２７】
図３を参照して、接着剤２を硬化させる前にミラー３の第２面３ｂにかける荷重４の大きさを決定する方法について説明する。ミラー３の第１面３ａの側のある点３０において、接着剤２からミラー３にかかる圧力（静水圧）Ｐは、接着剤２の密度ρ２、重力加速度ｇ、点３０から接着剤２の液面までの距離ｈ２を用いて、以下の式（１）で表すことができる。
【００２８】
Ｐ＝ρ２×ｇ×ｈ２      ・・・（１）
更に、ミラー３の第１面３ａの全面が接着剤２から受ける浮力Ｆは、ミラー３の第１面３ａの各点の圧力（静水圧）Ｐの総和であるため、以下の式（２）で表すことができる。
【００２９】
Ｆ＝ΣＰ      ・・・（２）
式（２）に示す浮力Ｆが、ミラー３の重量Ｍ３ｇと、荷重４の大きさＭ４ｇとの和と等しくなるように、具体的には、以下の式（３）を満たすように、荷重４の大きさＭ４ｇを決定する。
【００３０】
Ｆ＝Ｍ３ｇ＋Ｍ４ｇ      ・・・（３）
更に、ミラー３の第１面３ａの側の微小面積をｄｓとすると、微小面積ｄｓが接着剤２から受ける圧力（静水圧）は、微小面積ｄｓを鉛直方向に延ばすことで形成される円筒５０に含まれるミラー３と荷重４の重量との和との間に釣り合いの式が成り立つ。ミラー３の密度をρ３、円筒５０に含まれるミラー３の鉛直方向の長さをｈ３とし、荷重４の密度をρ４、円筒に含まれる荷重４の鉛直方向の長さをｈ４とすると、釣り合いの式は、以下の式（４）で表される。
【００３１】
Ｐ×ｄｓ＝｛（ρ３×ｇ×ｈ３）＋（ρ４×ｇ×ｈ４）｝×ｄｓ      ・・・（４）
式（４）がミラー３の第１面３ａの側の全面で成り立てば、無重力状態で変形を抑えたミラー３の保持を実現することができる。式（４）の両辺をｄｓで除し、式（１）を代入すると、以下の式（５）が得られ、これが無重力状態で変形を抑えたミラー３の保持を実現する条件となる。
【００３２】
ρ２×ｇ×ｈ２＝（ρ３×ｇ×ｈ３）＋（ρ４×ｇ×ｈ４）      ・・・（５）
なお、図４に示すように、上述した保持方法を行う保持装置ＨＡも本発明の一側面を構成する。保持装置ＨＡは、ヤトイ１と、ヤトイ１の保持面１ａに接着剤２を供給する供給部ＳＵと、ヤトイ１の保持面１ａに供給された接着剤２の上にミラー３を載置するミラー運搬工具ＣＴと、ミラー３の第２面３ｂに荷重４をかける荷重投入工具ＬＩＴとを有する。また、保持装置ＨＡは、ミラー３の第２面３ｂにかけている荷重４を取り除く荷重排出工具ＬＥＴと、保持装置ＨＡの各部を統括的に制御してミラー３をヤトイ１に保持させる処理、即ち、上述した保持方法の各工程を行う処理部ＰＵとを有する。
【００３３】
処理部ＰＵは、供給部ＳＵ及びミラー運搬工具ＣＴを制御して、ヤトイ１の保持面１ａの上に、接着剤２を介して、ミラー３を配置する工程を行う第１処理部ＰＵ１を含む。また、処理部ＰＵは、荷重投入工具ＬＩＴを制御して、接着剤２を硬化させる前に、ミラー３の第２面３ｂに荷重４をかける工程を行う第２処理部ＰＵ２を含む。更に、処理部ＰＵは、荷重投入工具ＬＩＴを制御して、ミラー３の第２面３ｂに荷重４をかけた状態で接着剤２を硬化させてヤトイ１の保持面１ａにミラー３を接着させる処理を行う第３処理部ＰＵ３を含む。更に、処理部ＰＵは、荷重排出工具ＬＥＴを制御して、接着剤２を硬化させた後に、ミラー３の第２面３ｂにかけている荷重４を取り除く工程を行う第４処理部ＰＵ４を含む。
【００３４】
本実施形態の保持装置ＨＡによれば、ミラー３を変形させることなく、ヤトイ１で保持することができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１：ヤトイ    ２：接着剤    ３：ミラー    ４：荷重
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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