(57)【要約】【課題】研磨効率を低下させずに、大きなうねりの発生を回避する研磨方法、研磨条件計算方法、研磨装置を提供する。【解決手段】研磨部材４２を回転させながら被研磨面１１に押圧させ、被研磨面１１の両端間を主走査方向に移動させ端部まで移動し終える毎にピッチ８２だけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させて被研磨面１１の研磨を行う場合、ピッチ８２の値と、被研磨面１１の凹凸を表すうねりについての許容値とを含む研磨条件を入力した後、研磨条件に基づいて研磨のシミュレーションを行い、うねりの最大凹凸差等、研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出し、うねりの最大凹凸差が許容値より大きいか否かを判定し、うねりの最大凹凸差が許容値以下の場合には研磨を許可し、うねりの最大凹凸差が許容値より大きい場合には、ピッチ８２の最適値を出力し入力したピッチ８２の修正を促す。【選択図】図４
2010023211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球形の研磨部材を回転させながら研磨対象物の被研磨面に押圧させるとともに、前記被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、前記所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら前記被研磨面の研磨を行う研磨方法において、
前記所定ピッチの値と、研磨を実行することにより形成される前記被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値とを含む研磨条件を入力する入力ステップと、
前記入力ステップで入力された研磨条件に基づいて前記うねりの最大凹凸差を算出する計算ステップと、
前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きいか否かを判定する判定ステップとを有し、
前記うねりの最大凹凸差が前記許容値以下である場合には研磨を許可し、前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きい場合には研磨を禁止することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記判定ステップで前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きいと判定された場合、前記所定ピッチの最適値を出力することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記判定ステップで前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きいと判定された場合、入力した前記所定ピッチの修正を促すことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記入力ステップにおいて入力する研磨条件は、前記所定ピッチの値と、前記研磨部材の物性値と、前記研磨部材の半径と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧する圧力と、前記うねりについての許容値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項５】
前記計算ステップでは、前記入力ステップで入力された研磨条件に基づいて前記研磨のシミュレーションを行うことにより、前記うねりの最大凹凸差と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径と、前記接触円の半径を前記所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数の計算を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項６】
球形の研磨部材を回転させながら研磨対象物の被研磨面に押圧させるとともに、前記被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、前記所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら前記被研磨面の研磨を行う研磨方法において、
前記研磨の結果から前記研磨部材を前記被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径の値を測定する測定ステップと、
前記接触円の半径を前記所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数を計算する計算ステップと、
前記うねり係数が許容範囲か否かを判別する判別ステップとを有し、
前記うねり係数が許容範囲である場合には研磨を許可し、許容範囲でない場合には前記うねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする研磨方法。
【請求項７】
前記研磨部材を被研磨面の一端部に押圧させるとともに前記被研磨面に沿って前記被研磨面の他端部まで移動させながら研磨を行う研磨ステップを更に有することを特徴とする請求項６に記載の研磨方法。
【請求項８】
前記うねり係数が許容範囲でない場合に前記うねり係数を所定の演算により補正した後、再度判別ステップでうねり係数が許容範囲か否かを判別することを特徴とする請求項６または７に記載の研磨方法。
【請求項９】
前記うねり係数がある数値になったときに、前記研磨を行うことにより形成されるうねりの最大凹凸差がピーク値をとる特徴を有するとき、前記うねり係数が前記ある数値である場合には前記うねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項１０】
前記うねり係数が０．５の整数倍になったときに、前記うねりの最大凹凸差がピーク値をとる特徴を有するとき、前記うねり係数が０．５の整数倍である場合には前記うねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項１１】
球形の研磨部材を回転させながら研磨対象物の被研磨面に押圧させるとともに、前記被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、前記所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら前記被研磨面の研磨を行う研磨条件計算方法において、
研磨を実行することにより形成される前記被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値を含む研磨条件を入力する入力ステップと、
前記入力ステップで入力された研磨条件に基づいて、研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出する計算ステップとを有し、
前記計算ステップで算出された情報に基づいて、前記所定ピッチの最適値を出力することを特徴とする研磨条件計算方法。
【請求項１２】
前記入力ステップで入力される研磨条件は、前記研磨部材の物性値と、前記研磨部材の半径と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧する圧力と、前記うねりについての許容値であることを特徴とする請求項１１に記載の研磨条件計算方法。
【請求項１３】
前記計算ステップでは、前記入力ステップで入力された研磨条件に基づいて、前記研磨のシミュレーションを行うことにより、前記うねりの最大凹凸差と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径と、前記接触円の半径を前記所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数の計算を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の研磨条件計算方法。
【請求項１４】
研磨対象物と対向するように設けられたヘッド部と、
前記研磨対象物を研磨するための球形の研磨部材を有し、前記ヘッド部に回転可能に保持された研磨工具と、
前記研磨工具を所定の回転速度で回転駆動する回転駆動機構と、
前記研磨部材を前記研磨対象物の被研磨面に所定の圧力で押圧させる押圧機構と、
前記押圧機構により前記被研磨面に押圧された前記研磨部材を前記被研磨面において所定の移動速度で移動させる移動機構と、
前記回転駆動機構、前記押圧機構、および前記移動機構の作動を制御することにより、前記研磨部材を回転させながら前記被研磨面に押圧させるとともに、前記被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、前記所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら前記被研磨面の研磨を行う制御部と、
前記制御部に指示を与え、前記制御部からの出力を得るための入出力装置を備えた研磨装置において、
前記入出力装置から、前記所定ピッチの値と研磨を実行することにより形成される前記被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値とを含む研磨条件が前記制御部に入力されたとき、
前記制御部が、前記研磨条件に基づいて前記うねりの最大凹凸差等研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出し、前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きいか否かを判定し、前記うねりの最大凹凸差が前記許容値以下である場合には研磨を許可し、前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きい場合には研磨を禁止することを特徴とする研磨装置。
【請求項１５】
前記判定ステップで前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きいと判定された場合、前記前記所定ピッチの最適値を出力することを特徴とする請求項１４に記載の研磨装置。
【請求項１６】
前記判定ステップで前記うねりの最大凹凸差が前記許容値より大きいと判定された場合、入力した前記所定ピッチの修正を促すことを特徴とする請求項１４または１５に記載の研磨方法。
【請求項１７】
前記入出力装置から入力される研磨条件が、前記所定ピッチと、前記研磨部材の物性値と、前記研磨部材の半径と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧する圧力と、前記うねりについての許容値であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項１８】
前記研磨を許可するか否かの判断に必要な情報は、前記うねりの最大凹凸差と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径と、前記接触円の半径を前記所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項１９】
研磨対象物と対向するように設けられたヘッド部と、
前記研磨対象物を研磨するための球形の研磨部材を有し、前記ヘッド部に回転可能に保持された研磨工具と、
前記研磨工具を所定の回転速度で回転駆動する回転駆動機構と、
前記研磨部材を前記研磨対象物の被研磨面に所定の圧力で押圧させる押圧機構と、
前記押圧機構により前記被研磨面に押圧された前記研磨部材を前記被研磨面において所定の移動速度で移動させる移動機構と、
前記回転駆動機構、前記押圧機構、および前記移動機構の作動を制御することにより、前記研磨部材を回転させながら前記被研磨面に押圧させるとともに、前記被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、前記所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら前記被研磨面の研磨を行う制御部と、
前記制御部に指示を与え、前記制御部からの出力を得るための入出力装置を備えた研磨装置において、
前記入出力装置から、前記所定ピッチの値が入力されたとき、
前記制御部が、前記研磨の結果から前記研磨部材を前記被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径を測定し、前記接触円の半径を前記所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数を計算し、前記うねり係数が許容範囲か否かを判別し、前記うねり係数が許容範囲である場合には研磨を許可し、許容範囲でない場合には前記うねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする研磨装置。
【請求項２０】
前記制御部は、前記うねり係数が許容範囲でない場合に前記うねり係数を前記所定の演算により補正した後、再度うねり係数が許容範囲か否かを判別することを特徴とする請求項１９に記載の研磨装置。
【請求項２１】
前記うねり係数がある数値になったときに、前記研磨を行うことにより形成されるうねりの最大凹凸差がピーク値をとる特徴を有するとき、前記うねり係数が前記ある数値である場合には前記うねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする請求項１９または２０に記載の研磨装置。
【請求項２２】
前記うねり係数が０．５の整数倍になったときに、前記うねりの最大凹凸差がピーク値をとる特徴と有するとき、前記うねり係数が０．５の整数倍である場合には前記うねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項２３】
研磨対象物と対向するように設けられたヘッド部と、
前記研磨対象物を研磨するための球形の研磨部材を有し、前記ヘッド部に回転可能に保持された研磨工具と、
前記研磨工具を所定の回転速度で回転駆動する回転駆動機構と、
前記研磨部材を前記研磨対象物の被研磨面に所定の圧力で押圧させる押圧機構と、
前記押圧機構により前記被研磨面に押圧された前記研磨部材を前記被研磨面において所定の移動速度で移動させる移動機構と、
前記回転駆動機構、前記押圧機構、および前記移動機構の作動を制御することにより、前記研磨部材を回転させながら前記被研磨面に押圧させるとともに、前記被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、前記所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら前記被研磨面の研磨を行う制御部と、
前記制御部に指示を与え、前記制御部からの出力を得るための入出力装置を備えた研磨装置において、
前記入出力装置から、研磨を実行することにより形成される前記被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値を含む研磨条件が前記制御部に入力されたとき、
前記制御部が、前記研磨条件に基づいて、研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出し、前記算出した情報に基づいて、前記所定ピッチの最適値を出力することを特徴とする研磨装置。
【請求項２４】
前記入力される研磨条件は、前記研磨部材の物性値と、前記研磨部材の半径と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧する圧力と、前記うねりについての許容値であることを特徴とする請求項２３に記載の研磨装置。
【請求項２５】
前記入力された研磨条件に基づいて前記シミュレーションを行うことにより得られる、前記研磨を許可するか否かの判断に必要な情報は、前記うねりの最大凹凸差と、前記研磨部材を前記被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径と、前記接触円の半径を前記所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数であることを特徴とする請求項２３または２４に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨方法、研磨条件計算方法および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子等の研磨対象物の表面（被研磨面）を仕上げるための鏡面研磨等を行う際には、被研磨物の仕上げ面の表面粗さ、また研磨対象物の性能を著しく低下させるうねりやクラックの平滑化等を目的として、球状の研磨部材を有した研磨工具を用いて研磨をする研磨方法、および研磨装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上述した研磨を実行する際には、研磨部材を被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って被研磨面の両端間を主走査方向に直線移動させ、端部まで移動し終える毎に所定ピッチだけ、主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら、被研磨面に倣うようにして研磨を行い、被研磨面が所望の形状となるように研磨部材を押圧、走査させながら研磨を行う。
【０００４】
このような研磨方法および研磨装置においては、研磨部材の形状により、この研磨部材を被研磨面に押圧させて研磨を実行した時点で被研磨面上にうねりが発生する。このうねりを低減させる方法として、研磨部材の大きさ、または前述した所定ピッチの値を小さくし研磨する方法が周知となっている。
【特許文献１】特開２００７−１４４５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した研磨方法では所定ピッチの値を小さくすることによりうねりを低減させることはできるものの、研磨部材の走査距離が長くなることで、１枚の研磨対象物の研磨を行う際にかかる時間が長くなり、研磨効率が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、研磨効率を低下させずに、大きなうねりの発生を回避する研磨方法、研磨条件計算方法、研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的達成のため、第１の発明に係る研磨方法は、球形の研磨部材を回転させながら研磨対象物の被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら被研磨面の研磨を行う研磨方法において、所定ピッチの値と、研磨を実行することにより形成される前記被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値とを含む研磨条件を入力する入力ステップと、入力ステップで入力された研磨条件に基づいてうねりの最大凹凸差を算出する計算ステップと、うねりの最大凹凸差が許容値より大きいか否かを判定する判定ステップとを有し、うねりの最大凹凸差が許容値以下である場合には研磨を許可し、うねりの最大凹凸差が許容値より大きい場合には、研磨を禁止することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明に係る研磨方法は、球形の研磨部材を回転させながら研磨対象物の被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら被研磨面の研磨を行う研磨方法において、研磨の結果から研磨部材を被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径の値を測定する測定ステップと、接触円の半径を所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数を計算する計算ステップと、うねり係数が許容範囲か否かを判別する判別ステップとを有し、うねり係数が許容範囲である場合には研磨を許可し、許容範囲でない場合にはうねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る研磨条件算出方法は、球形の研磨部材を回転させながら研磨対象物の被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら被研磨面の研磨を行う研磨条件計算方法において、研磨を実行することにより形成される被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値を含む研磨条件を入力する入力ステップと、入力ステップで入力された研磨条件に基づいて、研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出する計算ステップとを有し、計算ステップで算出された情報に基づいて、所定ピッチの最適値を出力することを特徴とする。
【００１０】
そして、第１の発明に係る研磨装置は、研磨対象物と対向するように設けられたヘッド部と、研磨対象物を研磨するための球形の研磨部材を有し、ヘッド部に回転可能に保持された研磨工具と、研磨工具を所定の回転速度で回転駆動する回転駆動機構と、研磨部材を研磨対象物の被研磨面に所定の圧力で押圧させる押圧機構と、押圧機構により被研磨面に押圧された研磨部材を被研磨面において所定の移動速度で移動させる移動機構と、回転駆動機構、押圧機構、および移動機構の作動を制御することにより、研磨部材を回転させながら被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら被研磨面の研磨を行う制御部と、制御部に指示を与え、制御部からの出力を得るための入出力装置を備えた研磨装置において、入出力装置から、所定ピッチの値と研磨を実行することにより形成される被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値とを含む研磨条件が制御部に入力されたとき、制御部が、研磨条件に基づいてうねりの最大凹凸差等研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出し、うねりの最大凹凸差が許容値より大きいか否かを判定し、うねりの最大凹凸差が許容値以下である場合には研磨を許可し、うねりの最大凹凸差が許容値より大きい場合には研磨を禁止することを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明に係る研磨装置は、研磨対象物と対向するように設けられたヘッド部と、研磨対象物を研磨するための球形の研磨部材を有し、ヘッド部に回転可能に保持された研磨工具と、研磨工具を所定の回転速度で回転駆動する回転駆動機構と、研磨部材を研磨対象物の被研磨面に所定の圧力で押圧させる押圧機構と、押圧機構により被研磨面に押圧された研磨部材を被研磨面において所定の移動速度で移動させる移動機構と、回転駆動機構、押圧機構、および移動機構の作動を制御することにより、研磨部材を回転させながら被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら被研磨面の研磨を行う制御部と、制御部に指示を与え、制御部からの出力を得るための入出力装置を備えた研磨装置において、入出力装置から、所定ピッチの値が入力されたとき、制御部が、研磨の結果から研磨部材を被研磨面に押圧させた際に形成される接触円の半径を測定し、接触円の半径を所定ピッチの値で除した値を表すうねり係数を計算し、うねり係数が許容範囲か否かを判別し、うねり係数が許容範囲である場合には研磨を許可し、許容範囲でない場合にはうねり係数を所定の演算により補正することを特徴とする。
【００１２】
そして、第３の発明に係る研磨装置は、研磨対象物と対向するように設けられたヘッド部と、研磨対象物を研磨するための球形の研磨部材を有し、ヘッド部に回転可能に保持された研磨工具と、研磨工具を所定の回転速度で回転駆動する回転駆動機構と、研磨部材を研磨対象物の被研磨面に所定の圧力で押圧させる押圧機構と、押圧機構により被研磨面に押圧された研磨部材を被研磨面において所定の移動速度で移動させる移動機構と、回転駆動機構、押圧機構、および移動機構の作動を制御することにより、研磨部材を回転させながら被研磨面に押圧させるとともに、被研磨面に沿って主走査方向に所定の距離を移動させ、所定の距離を移動し終える毎に所定ピッチだけ主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら被研磨面の研磨を行う制御部と、制御部に指示を与え、制御部からの出力を得るための入出力装置を備えた研磨装置において、入出力装置から、研磨を実行することにより形成される被研磨面の凹凸を表すうねりについての許容値を含む研磨条件が前記制御部に入力されたとき、制御部が、研磨条件に基づいて、研磨を許可するか否かの判断に必要な情報を算出し、算出した情報に基づいて、所定ピッチの最適値を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る研磨方法、研磨条件計算方法および研磨装置によれば、研磨効率を低下させることなく、大きなうねりの発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した研磨装置１の概略構成を図１に示す。研磨装置１は、研磨対象物であるワーク１０を支持するＸＹＺステージ２０と、ＸＹＺステージ２０と対向するように設けられたヘッド部３０と、ヘッド部３０に回転可能に保持された研磨工具４０と、研磨工具４０の先端部に設けられた研磨部材４２を平面になっているワーク１０の上面（被研磨面１１）に押圧させる押圧機構５０と、ＸＹＺステージ２０の移動速度、研磨工具４０の回転速度、押圧機構５０による研磨荷重等、研磨装置１の作動制御を行う制御部６０と、制御部６０との情報の入出力を行うインタフェース７０と、被研磨面１１の表面プロファイル測定を行う表面測定部８０等で構成される。
【００１５】
ＸＹＺステージ２０は、ワーク１０の下面を真空吸着する真空吸着機構（図示せず）を内部に有し、被研磨面１１が上側を向くようにワーク１０を略水平な状態で吸着保持する。なお、ここで被研磨面１１に対して垂直上方向をＺ軸正方向とし、図１に示すように、研磨工具４０の長手方向と平行な方向をＸ軸、また、被研磨面１１に対して平行かつＸ軸に対して垂直な方向をＹ軸とする（図１〜４参照）。また、ＸＹＺステージ２０は、図示しないサーボモータやボールネジ等を用いてＸ，Ｙ，Ｚ方向に平行移動可能に構成され、ＸＹＺステージ２０に吸着保持されたワーク１０を研磨工具４０に対して所望の位置にＸ，Ｙ，Ｚ方向に相対移動させることができるようになっている。
【００１６】
ヘッド部３０は、ヘッド本体３１と、ヘッド本体３１に回転可能に取り付けられたチャック３２とを有して構成される。ヘッド本体３１には、ベアリング機構（図示せず）等が内蔵され、チャック３２が回転可能に取り付けられる。チャック３２は、研磨工具４０を着脱可能に保持し、これにより研磨工具４０がヘッド部３０に回転可能に保持される。また、ヘッド本体３１にはサーボモータ３３が取り付けられており、このサーボモータ３３は、チャック３２とともにチャック３２に保持された研磨工具４０を回転駆動する。
【００１７】
研磨工具４０は、図２に示すように、棒状の支持部材４１と、球状の研磨部材４２とを有して構成される。支持部材４１は、棒状に延びるように形成され、先端部に研磨部材４２が取り付けられるとともに、基端部はチャック３２に連結保持される。そのため、研磨工具４０は、ヘッド部３０により、支持部材４１の長手方向に延びる中心軸Ａを中心にサーボモータ３３で回転させることが可能な状態に保持され、支持部材４１の先端側で回転する研磨部材４２により、被研磨面１１に対する研磨加工が行われる。研磨部材４２は、不織布ベースの連続発泡構造をもった硬質ウレタンを用いて球状に形成され、接着等により支持部材４１の先端側に取り付けられる。
【００１８】
押圧機構５０は、ヘッド部３０を介して、空気圧シリンダ（図示せず）により研磨工具４０の研磨部材４２をワーク１０の被研磨面１１に押圧する。なお、空気圧シリンダは、電空レギュレータ（図示せず）を介してエアタンク等の空気圧源（図示せず）と接続されている。電空レギュレータは空気の圧力や流量を電子的に制御することが可能な機器であり、空気圧源からこの電空レギュレータにより圧力調整された空気が空気圧シリンダに供給されることにより、研磨部材４２を被研磨面１１に押圧する圧力を調整することができる。
【００１９】
制御部６０は、図１に示すように、ＸＹＺステージ２０（サーボモータ等）、ヘッド部３０のサーボモータ３３と電気的に接続されており、ＸＹＺステージ２０に駆動信号を出力してＸＹＺステージの、ヘッド部３０や研磨工具４０に対するＸ，Ｙ，Ｚ軸上における位置、及びＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動速度を制御したり、サーボモータ３３に回転駆動信号を出力してサーボモータ３３の回転速度を制御することで、ＸＹＺステージ２０に押圧されている研磨工具４０のＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動速度や回転速度を制御することができる。また、制御部６０は、押圧機構５０と電気的に接続されており、電空レギュレータに圧力制御信号を出力して空気圧シリンダに供給する空気圧力（ワーク１０に対する研磨荷重）を制御することで、研磨部材４２を被研磨面１１に押圧する圧力を調整することができる。
【００２０】
前述したように押圧機構５０により研磨部材４２に荷重が下方向（−Ｚ方向）に加えられた場合、図４に示すように、研磨部材４２は被研磨面１１に押し付けられた状態となる。そこで、研磨部材４２が被研磨面１１に下方向（−Ｚ方向）に押し付けられることにより、研磨部材４２が変形し、研磨部材４２の下面と被研磨面１１との間に接触円８１が形成される。ここで、この接触円８１の半径をｒ、研磨部材４２に−Ｚ方向に加えられる荷重をＰとする。
【００２１】
表面測定部８０は、制御部６０と電気的に接続されており、研磨加工前後に被研磨面１１の表面プロファイル測定を行い、上述した接触円８１の半径ｒ等、被研磨面１１の凹凸に関する情報が制御部６０に取り込まれるようになっている。
【００２２】
また、制御部６０がＸＹＺステージ２０を移動させることにより、回転する研磨部材４２を被研磨面１１に押圧し相対移動させることで被研磨面１１を研磨加工し、研磨部材４２は被研磨面１１上を、図３に示すように被研磨面１１の左下端である点９０から＋Ｙ方向に移動する。そして、研磨部材４２が被研磨面１１の上端まで達した後、後に詳述するピッチ８２の値だけ＋Ｘ方向に移動して、その後−Ｙ方向に移動する。研磨部材４２が被研磨面の下端にまで達した後は、ピッチ８２の値だけ＋Ｘ方向に移動して、その後再度＋Ｙ方向に移動していく。このように、回転する研磨部材４２が被研磨面１１上を移動することで研磨加工が行われる（後に詳述）。
【００２３】
インタフェース７０は、図示しない操作画面、オペレータがデータ入力を行うキーボード等の入出力機器で構成されており、制御部６０は、インタフェース７０から入力されたデータに基づき、研磨加工をする際に必要なパラメータの値等の計算処理を行う。そして、制御部６０により計算された計算結果、または研磨加工を実行した際の実行結果等が、インタフェース７０により画面表示される。
【００２４】
以上のように概略構成される研磨装置１において、上述した研磨部材４２を被研磨面１１に押圧する際に形成される接触円の半径ｒをピッチ８２で除した値をうねり係数ρとして定義すると、このうねり係数ρが０．５の整数倍のときにうねりの大きさがピーク値をとる虞がある。そこで、このうねり係数ρが０．５の整数倍にならないよう、ピッチ８２の値を調整してから研磨加工をする方法として、本発明に係る研磨方法が用いられる。以下で第１実施形態における研磨方法について説明する。第１実施形態では、インタフェース７０から入力したピッチ８２の値の妥当性を判定し、その結果に応じて研磨加工を行うか否かを判定する研磨方法であり詳細について図８を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、オペレータがピッチ８２の値をインタフェース７０から入力した後、研磨部材４２の材質を表すヤング率Ｅとポアソン比νの両方が既知である場合（ステップＳ１０１でＹｅｓの場合）は、オペレータは、そのヤング率Ｅとポアソン比νをインタフェース７０上から入力する。次に、インタフェース７０上から荷重Ｐ、パッド半径Ｒ、また後に説明するうねり許容値（単位％）の入力を行う（ステップＳ１０２）。そこで、荷重Ｐ、パッド半径Ｒ、うねり許容値の入力が完了すると、制御部６０は、前述した接触円８１の接触円半径ｒ、うねり係数ρ、うねりの大きさを表す指標となるうねりRangeＷ（単位％）の理論計算を、後述する式（１），（２），（３）を用いて行う（ステップＳ１０３）。
【００２６】
上述した接触円半径ｒ、うねり係数ρ、またうねりRangeＷは、ピッチ８２の値と、ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、１枚のワーク１０を研磨した際における研磨除去量の最大値、最小値、平均値を用いて、それぞれ式（１），（２），（３）のように表すことができる。なお、前述したうねり許容値は、うねりRangeＷの値の許容できる閾値をうねりRangeＷと同様にパーセンテージで表わしたものである。
【００２７】
【数１】
2010023211.tif 000003
ρ＝r  /(ピッチ８２の値)  （２）
Ｗ＝（(除去量の最大値−除去量の最小値)/（除去量の平均値））×１００  （３）
【００２８】
上記のように、接触円半径ｒ、うねり係数ρ、うねりRangeＷを算出した後、制御部６０は、うねりRangeＷが入力されたうねり許容値より大きい値か否かを判定する（ステップＳ１０４）。そして制御部６０が、うねりRangeＷがうねり許容値より大きい値であると判定した場合は、制御部６０は、入力したピッチ８２を修正すべき旨の警報と、最適化したピッチ８２の値をインタフェース７０に画面出力させる（ステップＳ１０５）。なお、このときはピッチ８２の最適値がインタフェース７０に画面表示されるのみで研磨加工は開始されない。また制御部６０が、うねりRangeＷがうねり許容値以下であると判定した場合は、制御部６０は、ピッチ８２の最適値をインタフェース７０上に画面表示させず、ワーク１０に対して研磨加工を開始する（ステップＳ１０６）。
【００２９】
上記のような過程を経て研磨加工が開始された時点（ステップＳ１０６）で、図示しない搬送装置がワーク１０をＸＹＺステージ２０上に搬送し、ＸＹＺステージ２０はワーク１０を吸着保持する。その後、制御部６０はＸＹＺステージ２０を移動させてワーク１０を所定の研磨開始位置に位置させる。ワーク１０が研磨開始位置に位置されると、制御部６０の作動制御によって、サーボモータ３３が研磨部材４２を回転させながら、被研磨面１１の左下端である点９０に押圧させる（図３参照）。
【００３０】
上記のように、制御部６０が回転する研磨部材４２を被研磨面１１上の点９０に押圧させた後、制御部６０は、ＸＹＺステージ２０を下方向（−Ｙ方向）へ移動させる。これにより、ワーク１０の研磨が開始され、例えば図３の場合、研磨部材４２は被研磨面１１の左下端である点９０から上方向（＋Ｙ方向）に相対移動する。その後、研磨部材４２が被研磨面１１の上端に位置すると、制御部６０は、ＸＹＺステージ２０を左方向（−Ｘ方向）へ、ピッチ８２の値だけ移動させ、このとき研磨部材４２は、被研磨面１１の上端をピッチ８２の値だけ＋Ｘ方向に相対移動する。その後、研磨部材４２は−Ｙ方向に相対移動し、研磨部材４２が被研磨面１１の下端まで達した後、ピッチ８２の値だけ＋Ｘ方向に相対移動して、その後＋Ｙ方向に相対移動していく。このように、研磨部材４２が相対移動を繰り返すことで被研磨面１１の全面を研磨加工していく。
【００３１】
また、研磨加工を開始する時点でオペレータがピッチ８２の値をインタフェース７０から入力した後、研磨部材４２のヤング率Ｅとポアソン比νの値が不明である場合（ステップＳ１０１でＮｏの場合）は、制御部６０は、研磨部材４２を被研磨面１１の左下端である点９０に押圧させＸＹＺステージ２０を下方向（−Ｙ方向）に移動させる。このとき研磨部材４２は、被研磨面１１の左下端である点９０から上方向（＋Ｙ方向）に相対移動し、研磨部材４２が被研磨面１１の上端に達するまで研磨加工を行う。このとき、表面測定部８０が表面プロファイル測定をし、その結果、制御部６０は、接触円半径ｒの値を取得し（ステップＳ１０７）、その後、ピッチ８２の値と半径ｒの値から式（２）を用いてうねり係数ρの値を算出する（ステップＳ１０８）。
【００３２】
制御部６０は、うねり係数ρの値を算出した後、このρの値が０．５の整数倍プラスマイナス０．０５の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、うねり係数ρが０．５の整数倍プラスマイナス０．０５の範囲内であると制御部６０が判定した場合（ステップＳ１０９でＹｅｓの場合）は、制御部６０は、うねり係数ρの補正を行い、補正後のうねり係数ρ´は、ρに０．２を加算した値とする。またこのとき、補正後のうねり係数ρ´を用いて、ピッチ８２の値も式（２）により補正する。この後補正後のうねり係数ρ´とピッチ８２の値をパラメータとして、研磨加工を開始する（ステップＳ１０６）。また、制御部６０が、うねり係数ρの値が０．５の整数倍プラスマイナス０．０５の範囲内でないと判定した場合（ステップＳ１０９でＮｏの場合）は、制御部６０は、上述したうねり係数等の補正を行うことなく、補正前のうねり係数ρと入力したピッチ８２の値をパラメータとして、研磨加工を開始する（ステップＳ１０６）。
【００３３】
また、本発明の第２の実施形態における研磨条件計算方法について、図９を参照しながら以下で説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態で使用した研磨装置と同様の研磨装置を用いるため、研磨装置の構成については、同一の番号を付して説明を省略する。なお、以下で説明する第２実施形態の研磨条件計算方法は、研磨装置を利用してピッチ８２の最適値を算出する方法を示している。
【００３４】
まず、研磨部材４２のヤング率Ｅとポアソン比νの値が不明である場合（ステップＳ２０１でＮｏの場合）には、制御部６０は、インタフェース７０上にピッチ８２の値を算出できない旨のメッセージを画面表示させて、ピッチ８２の最適値の計算を中止する（ステップＳ２０２）。また、研磨部材４２のヤング率Ｅとポアソン比νの値が既知である場合（ステップＳ２０１でＹｅｓの場合）には、オペレータは、そのヤング率Ｅとポアソン比νをインタフェース７０から入力し、その後、荷重Ｐ、パッド半径Ｒ、うねり許容値（単位％）の入力を行う（ステップＳ２０３）。荷重Ｐ、パッド半径Ｒ、うねり許容値の入力が完了すると、制御部６０は、接触円半径ｒ、うねり係数ρ、うねりRangeＷ（単位％）を、前述した式（１），（２），（３）を用いて算出する（ステップＳ２０４）。こうしてステップＳ２０４で算出した接触円半径ｒ、うねり係数ρ、うねりRangeＷを用いて、制御部６０はピッチ８２の最適値を計算し、このピッチ８２の最適値をインタフェース７０上に画面表示させる（ステップＳ２０５）。
【００３５】
なお、本発明の発明者は、上述した各実施形態の研磨方法、研磨条件計算方法および研磨装置を用いて、うねりRangeＷを算出するシミュレーションを行っている。以下でこのシミュレーションの内容について説明する。なお、このときのヤング率Ｅ、ポアソン比ν、荷重Ｐ、研磨部材４２の半径Ｒ、うねり許容値を以下に示す（研磨条件Ａとする）。
【００３６】
研磨部材４２のヤング率Ｅ        ：３．００ＭＰａ
研磨部材４２のポアソン比ν      ：０．３５
研磨部材４２の半径Ｒ            ：５０．０ｍｍ
研磨荷重Ｐ                      ：２．００ｋｇ
うねり許容値                    ：５．００％
【００３７】
上記の研磨条件Ａでシミュレーションを実行した結果、うねりRangeＷとうねり係数ρの関係について図５に示すグラフが得られた。この結果より、ピッチ８２の値が減少しうねり係数ρの値が大きくなるほどうねりRangeＷは小さくなっていることがわかるが、そのことに加えて、うねり係数ρが０．５の整数倍のときにうねりRangeＷがピーク値をとっていることもわかる。この結果より、上述した各実施形態の研磨方法、研磨条件計算方法および研磨装置により、うねり係数ρが０．５の整数倍にならないようピッチ８２の値を調整した後に研磨加工をすれば、ピッチ８２の値を必要以上に小さくして研磨効率を下げなくてもうねりRangeＷの値を低減させることができる。
【００３８】
また、図６、図７は前述した研磨条件Ａにおいて、ピッチ８２の値をそれぞれ２．０ｍｍ，２．３ｍｍとしたときの研磨除去量を示したグラフである。これらのグラフにおいて横軸は被研磨面１１の左端からの距離、縦軸は研磨除去量を標準化した値を示している。図６のグラフよりピッチ８２の値が２．０ｍｍ（うねり係数ρの値が３．０）のときはうねりRangeＷが９．２％となっているのに対し、図７のグラフよりピッチ８２の値が２．３ｍｍ（うねり係数ρの値が２．６１）のときはうねりRangeＷが４．２％となっていることがわかる。このようにピッチ８２の値を２．０ｍｍから２．３ｍｍに大きくした場合でもうねりRangeＷが９．２％から４．２％に減少しているように、ピッチ８２の値を大きくし研磨効率を上げた場合でもうねりRangeＷの値を低減させることができる。
【００３９】
以上、うねり係数ρが０．５の整数倍のときにうねりRangeＷがピーク値をとる例を示したが、うねり係数ρが０．５の整数倍でないときにピーク値をとる場合についても、本発明に係る研磨方法、研磨条件計算方法および研磨装置を用いてピッチ８２の値を調整することにより、うねりRangeＷの値を低減させることができる。
【００４０】
上述の各実施形態において、研磨工具４０を被研磨面１１と平行に配設した場合の例について示したが、これに限られることなく、ヘッド部３０を被研磨面１１に対して上方向（Ｚ軸正方向）に持ち上げて、研磨工具４０の中心軸をワーク１０の被研磨面１１に対して斜めに配設してもよい。
【００４１】
また、上述の各実施形態において、ＸＹＺステージ２０およびワーク１０を移動させることで研磨部材４２を被研磨面１１上で移動させるようにしているが、これに限られるものではなく、ワーク１０を固定として、ヘッド部３０および研磨工具４０を移動させるようにしてもよい。
【００４２】
そして、上述の各実施形態において、被研磨面１１が平面になっているワーク１０を研磨対象物として説明をしたが、これに限られることなく、被研磨面１１が曲面である研磨対象物に対しても、本発明に係る研磨方法を用いて研磨加工をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る研磨装置の概略図である。
【図２】研磨工具の近傍を示す研磨工具横方向から見た拡大図である。
【図３】研磨工具の近傍を示す研磨工具上方向から見た拡大図である。
【図４】研磨を行う際の被研磨面１１上の研磨部材４２付近における拡大図である。
【図５】研磨条件Ａでシミュレーションを行った際における、うねり係数ρとうねりRangeＷの関係を示すグラフである。
【図６】ピッチ８２の値を２．００ｍｍ、うねり係数ρを３．００とした場合におけるワーク１０の研磨除去量を示すグラフである。
【図７】ピッチ８２の値を２．３０ｍｍ、うねり係数ρを２．６１とした場合におけるワーク１０の研磨除去量を示すグラフである。
【図８】入力したピッチ８２の値の妥当性をチェックする処理を示すフローチャートである。
【図９】ピッチ８２の最適値を計算する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１  研磨装置                        １０  ワーク（研磨対象物）
１１  被研磨面                        ２０  ＸＹＺステージ（移動機構）
３０  ヘッド部                        ３３  サーボモータ（回転駆動機構）
４０  研磨工具                        ４１  支持部材
４２  研磨部材                        ５０  押圧機構
６０  制御部                          ７０  インタフェース（入出力装置）
８０  表面測定部
【図１】
2010023211.tif 000004
【図２】
2010023211.tif 000005
【図３】
2010023211.tif 000006
【図４】
2010023211.tif 000007
【図５】
2010023211.tif 000008
【図６】
2010023211.tif 000009
【図７】
2010023211.tif 000010
【図８】
2010023211.tif 000011
【図９】
2010023211.tif 000012