(57)【要約】【課題】平面と曲面の組み合わせからなる表面形状を有するワークピースに鏡面仕上げを施すことができる研磨パッドを提供する。【解決手段】研磨パッド３は、回転可能な研磨テーブル４に取り付けられる。ワークピースＷは、キャリア１に保持され、研磨パッド３に押し付けられる。研磨パッド３は、ワークピースＷを研磨するための研磨面を有する弾性パッド３１と、弾性パッド３１を支持する変形自在なベース層３２と、弾性パッド３１とベース層３２とを接合する粘着層３３とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを研磨するための研磨パッドであって、
研磨面を有する弾性パッドと、
前記弾性パッドを支持する変形自在なベース層と、
前記弾性パッドと前記ベース層とを接合する粘着層とを備えたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ベース層は、前記弾性パッドよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記ベース層は、前記弾性パッドの厚さの少なくとも３倍の厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記ベース層は、前記弾性パッドよりも柔らかいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記粘着層は、前記弾性パッドよりも高い伸縮性を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記粘着層は、柔らかい状態を維持できる粘着剤から形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記弾性パッドは、発泡ポリエステルから形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記ベース層は、ポリウレタンスポンジから形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記粘着層は、アクリル系の粘着剤から形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
ワークピースを研磨するための化学機械研磨装置であって、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、
前記ワークピースを保持し、前記ワークピースを前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、
前記キャリアをその軸心まわりに回転させる回転機構と、
前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備えたことを特徴とする化学機械研磨装置。
【請求項１１】
前記キャリアは、前記ワークピースをその被研磨面の近傍を通る所定の回転軸線を中心に揺動させる揺動機構を有していることを特徴とする請求項１０に記載の化学機械研磨装置。
【請求項１２】
前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整するリフト機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の化学機械研磨装置。
【請求項１３】
ワークピースを研磨する化学機械研磨方法であって、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の研磨パッドを回転させ、
前記研磨パッド上に研磨液を供給し、
前記ワークピースを保持したキャリアをその軸心まわりに前記研磨パッド上で回転させることを特徴とする化学機械研磨方法。
【請求項１４】
前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記ワークピースをその被研磨面の近傍を通る所定の回転軸線を中心に揺動させることを特徴とする請求項１３に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１５】
前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記ワークピースの一部分を前記研磨パッドに沈み込ませることを特徴とする請求項１３または１４に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１６】
前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記ワークピースが前記研磨パッドに接触する部分の形状に前記研磨パッドを変形させることを特徴とする請求項１３または１４に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１７】
前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整することを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１８】
研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、
前記ワークピースを前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、
前記キャリアをその軸心まわりに回転させる回転機構と、
前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、
前記キャリアは、前記ワークピースを揺動させる揺動機構を備えており、
前記揺動機構は、
前記ワークピースを保持するワークピース保持部と、
前記ワークピースを前記研磨パッドに接触させた状態で前記ワークピース保持部を所定の旋回軸線まわりに所定の角度だけ揺動させるロータリアクチュエータとを備えたことを特徴とする化学機械研磨装置。
【請求項１９】
前記揺動機構は、前記ワークピース保持部と前記ロータリアクチュエータとを連結する少なくとも１つの回転連結機構とをさらに備え、
前記回転連結機構は、前記ロータリアクチュエータに対する前記ワークピース保持部の相対的な角度を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２０】
前記回転連結機構は、前記旋回軸線と平行な回転軸線まわりに回転自在に前記ワークピース保持部を支持していることを特徴とする請求項１９に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの回転連結機構は、第１の回転連結機構と第２の回転連結機構とから構成され、
前記第１の回転連結機構は、前記ワークピース保持部と前記第２の回転連結機構とを連結し、前記旋回軸線と平行な第１の回転軸線まわりに回転自在に前記ワークピース保持部を支持しており、
前記第２の回転連結機構は、前記第１の回転連結機構と前記ロータリアクチュエータとを連結し、前記旋回軸線および前記第１の回転軸線と平行な第２の回転軸線まわりに回転自在に前記第１の回転連結機構を支持していることを特徴とする請求項１９に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２２】
前記ワークピースは、研磨すべき第１の面、第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とを接続する湾曲面とを有しており、
前記所定の角度は、前記第１の面と前記第２の面とのなす角度であることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２３】
前記キャリアは、前記ワークピースの被研磨面の縁部に沿って該ワークピースを覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２４】
前記キャリアは、前記揺動機構の動作を制御するプログラマブル・コントローラと、外部の集中管理装置と通信を行う通信装置とをさらに備え、
前記プログラマブル・コントローラは前記通信装置を介して前記集中管理装置と情報の伝達を行うことを特徴とする請求項１８乃至２３のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２５】
前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整するリフト機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２６】
研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、
前記ワークピースを前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、
前記キャリアをその軸心まわりに回転させる回転機構と、
前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、
前記キャリアは、
前記ワークピースを保持するワークピース保持部と、
前記ワークピース保持部に保持された前記ワークピースをその中心軸線まわりに予め設定された速度で回転させるロータリアクチュエータと、
前記ワークピースの回転に同期して前記ワークピースを上下動させる上下動機構とを備えたことを特徴とする化学機械研磨装置。
【請求項２７】
前記ロータリアクチュエータはサーボモータであることを特徴とする請求項２６に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２８】
前記ロータリアクチュエータの回転軸線は、前記研磨パッドに垂直な方向に対して傾いていることを特徴とする請求項２６に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２９】
前記キャリアは、前記ワークピースの被研磨面の縁部に沿って該ワークピースを覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項３０】
前記キャリアは、前記ロータリアクチュエータおよび前記上下動機構の動作を制御するプログラマブル・コントローラと、外部の集中管理装置と通信を行う通信装置とをさらに備え、
前記プログラマブル・コントローラは前記通信装置を介して前記集中管理装置と情報の伝達を行うことを特徴とする請求項２６乃至２９のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項３１】
前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整するリフト機構をさらに備えたことを特徴とする請求項２６乃至３０のいずれか一項に記載の化学機械研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属筐体などのワークピースを研磨して鏡面仕上げするための研磨パッドおよび化学機械研磨（ＣＭＰ）装置に関する。また、本発明は、そのような化学機械研磨装置を用いてワークピースを研磨する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デザイン上の観点から、平面と曲面とを組み合わせた立体的な表面形状を有するワークピースに鏡面仕上げを施す要請がある。そのようなワークピースの例としては、アルミニウムやステンレス鋼などから形成される金属筐体、または樹脂筐体が挙げられる。筐体は、例えば、携帯電話、スマートフォン、多機能携帯端末、携帯ゲーム機、カメラ、時計、音楽メディアプレーヤー、パソコン、自動車部品、装飾品、医療機器などに用いられるものである。
【０００３】
従来のラップ技術やポリッシュ技術では、平面を研磨して鏡面仕上げすることはできるが、曲面の鏡面仕上げをラップ技術およびポリッシュ技術で行うことは非常に困難だった。手作業によるバフ加工では曲面と平面の研磨はできるが、特に平面に関しては、ラップ技術やポリッシュ技術ほどの平坦な鏡面を実現することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１６２８号公報
【特許文献２】特開平６−７１５５２号公報
【特許文献３】特開２００１−１３６４２２号公報
【特許文献４】特開２００２−１４４２００号公報
【特許文献５】特開平９−１０９０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、平面と曲面の組み合わせからなる表面形状を有するワークピースに鏡面仕上げを施すことができる研磨パッドを提供することを目的とする。また、本発明は、そのようなワークピースを鏡面研磨することができる化学機械研磨装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、化学機械研磨装置を用いてワークピースを研磨する方法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】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明の第１の態様は、ワークピースを研磨するための研磨パッドであって、研磨面を有する弾性パッドと、前記弾性パッドを支持する変形自在なベース層と、前記弾性パッドと前記ベース層とを接合する粘着層とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、前記ベース層は、前記弾性パッドよりも厚いことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ベース層は、前記弾性パッドの厚さの少なくとも３倍の厚さを有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ベース層は、前記弾性パッドよりも柔らかいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記粘着層は、前記弾性パッドよりも高い伸縮性を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記粘着層は、柔らかい状態を維持できる粘着剤から形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記弾性パッドは、発泡ポリエステルから形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ベース層は、ポリウレタンスポンジから形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記粘着層は、アクリル系の粘着剤から形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、ワークピースを研磨するための化学機械研磨装置であって、上記研磨パッドと、前記研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、前記ワークピースを保持し、前記ワークピースを前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、前記キャリアをその軸心まわりに回転させる回転機構と、前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアは、前記ワークピースをその被研磨面の近傍を通る所定の回転軸線を中心に揺動させる揺動機構を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整するリフト機構をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、ワークピースを研磨する化学機械研磨方法であって、上記研磨パッドを回転させ、前記研磨パッド上に研磨液を供給し、前記ワークピースを保持したキャリアをその軸心まわりに前記研磨パッド上で回転させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記ワークピースをその被研磨面の近傍を通る所定の回転軸線を中心に揺動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記ワークピースの一部分を前記研磨パッドに沈み込ませることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記ワークピースが前記研磨パッドに接触する部分の形状に前記研磨パッドを変形させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアをその軸心まわりに回転させながら、前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、前記ワークピースを前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、前記キャリアをその軸心まわりに回転させる回転機構と、前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、前記キャリアは、前記ワークピースを揺動させる揺動機構を備えており、前記揺動機構は、前記ワークピースを保持するワークピース保持部と、前記ワークピースを前記研磨パッドに接触させた状態で前記ワークピース保持部を所定の旋回軸線まわりに所定の角度だけ揺動させるロータリアクチュエータとを備えたことを特徴とする化学機械研磨装置である。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記揺動機構は、前記ワークピース保持部と前記ロータリアクチュエータとを連結する少なくとも１つの回転連結機構とをさらに備え、前記回転連結機構は、前記ロータリアクチュエータに対する前記ワークピース保持部の相対的な角度を変更可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転連結機構は、前記旋回軸線と平行な回転軸線まわりに回転自在に前記ワークピース保持部を支持していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの回転連結機構は、第１の回転連結機構と第２の回転連結機構とから構成され、前記第１の回転連結機構は、前記ワークピース保持部と前記第２の回転連結機構とを連結し、前記旋回軸線と平行な第１の回転軸線まわりに回転自在に前記ワークピース保持部を支持しており、前記第２の回転連結機構は、前記第１の回転連結機構と前記ロータリアクチュエータとを連結し、前記旋回軸線および前記第１の回転軸線と平行な第２の回転軸線まわりに回転自在に前記第１の回転連結機構を支持していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記ワークピースは、研磨すべき第１の面、第２の面、および前記第１の面と前記第２の面とを接続する湾曲面とを有しており、前記所定の角度は、前記第１の面と前記第２の面とのなす角度であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアは、前記ワークピースの被研磨面の縁部に沿って該ワークピースを覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアは、前記揺動機構の動作を制御するプログラマブル・コントローラと、外部の集中管理装置と通信を行う通信装置とをさらに備え、前記プログラマブル・コントローラは前記通信装置を介して前記集中管理装置と情報の伝達を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整するリフト機構をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５の態様は、研磨パッドを支持する回転可能な研磨テーブルと、前記ワークピースを前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、前記キャリアをその軸心まわりに回転させる回転機構と、前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、前記キャリアは、前記ワークピースを保持するワークピース保持部と、前記ワークピース保持部に保持された前記ワークピースをその中心軸線まわりに予め設定された速度で回転させるロータリアクチュエータと、前記ワークピースの回転に同期して前記ワークピースを上下動させる上下動機構とを備えたことを特徴とする化学機械研磨装置である。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記ロータリアクチュエータはサーボモータであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ロータリアクチュエータの回転軸線は、前記研磨パッドに垂直な方向に対して傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアは、前記ワークピースの被研磨面の縁部に沿って該ワークピースを覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアは、前記ロータリアクチュエータおよび前記上下動機構の動作を制御するプログラマブル・コントローラと、外部の集中管理装置と通信を行う通信装置とをさらに備え、前記プログラマブル・コントローラは前記通信装置を介して前記集中管理装置と情報の伝達を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャリアに上向きの力を与えることで前記ワークピースの研磨圧力を調整するリフト機構をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１乃至第３の態様によれば、ワークピースを研磨パッドに押し付けたときに、ワークピースが研磨パッドに沈み込み、弾性パッドがワークピースの曲面に沿って変形する。その結果、研磨パッドの研磨面はワークピースの曲面全体に均一に接触し、ワークピースの曲面を鏡面研磨することができる。
本発明の第４の態様によれば、ワークピースの研磨中にワークピースが所定の旋回軸線まわりに揺動する。したがって、旋回軸線の近傍に位置する湾曲した面の全体を研磨パッドに接触させることができ、この湾曲した面を鏡面に研磨することができる。
本発明の第５の態様によれば、ワークピースをその中心軸線まわりに連続的または間欠的に回転させながら、該ワークピースの外周面を研磨することができる。したがって、研磨縞を残すことなく、滑らかな鏡面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ワークピースを鏡面研磨するためのＣＭＰ（化学機械研磨）装置を示す平面図である。
【図２】複数組のキャリアおよび回転機構を備えたＣＭＰ装置を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）はキャリアの斜視図であり、図３（ｂ）はキャリアの縦断面図であり、図３（ｃ）はキャリアの下面図である。
【図４】ＣＭＰ装置の側面図である。
【図５】図５（ａ）はワークピースを示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すワークピースを矢印Ａ方向から見た図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）に示すワークピースを矢印Ｂ方向から見た図である。
【図６】研磨パッドの断面図である。
【図７】ワークピースの底面を研磨している様子を説明する図である。
【図８】ワークピースの第２の曲面を研磨している様子を説明する図である。
【図９】キャリアの上に置かれたウエイトを示す図である。
【図１０】図１０（ａ）はワークピースの第１の斜面を研磨するためのキャリアの斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すキャリアの縦断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示すキャリアの下面図である。
【図１１】図１１（ａ）はワークピースの角部斜面を研磨するためのキャリアの斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示すキャリアの縦断面図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）に示すキャリアの下面図である。
【図１２】ワークピースの他の例を示す斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は図１２に示すワークピースの底面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すワークピースを矢印Ｃで示す方向から見た図であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）に示すワークピースを矢印Ｄで示す方向から見た図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）はワークピースの縁だれを説明する図である。
【図１５】図１２および図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示すワークピースを研磨するのに適したキャリアを示す斜視図である。
【図１６】図１５に示すキャリアの平面図である。
【図１７】揺動機構の側面図である。
【図１８】第１の湾曲斜面を研磨しているときのワークピースをロータリアクチュエータの旋回軸線から見た図である。
【図１９】図１７のＧ−Ｇ線から見た第２の回転連結機構を示す模式図である。
【図２０】図１９に示す回転部材および第１の回転連結機構を９０°回転させた状態の第２の回転連結機構を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）乃至図２１（ｃ）はワークピースを研磨する工程を説明する図である。
【図２２】図２２（ａ）乃至図２２（ｄ）はワークピースを研磨する工程を説明する図である。
【図２３】図２３（ａ）乃至図２３（ｄ）はワークピースを研磨する工程を説明する図である。
【図２４】図２４（ａ）乃至図２４（ｄ）はワークピースを研磨する工程を説明する図である。
【図２５】ワークピースを覆うカバー部材の一例を示す分解斜視図である。
【図２６】組み付けられた第１のカバー部材、ワークピース、および第２のカバー部材を示す斜視図である。
【図２７】図２６に示す第１のカバー部材、ワークピース、および第２のカバー部材の断面図である。
【図２８】第１のカバー部材と第２のカバー部材とともにワークピースが研磨パッドに押し付けられている状態を示す図である。
【図２９】カバー部材の他の例を示す図である。
【図３０】組み付けられた第１のカバー部材、ワークピース、および第２のカバー部材を示す斜視図である。
【図３１】図３０に示す第１のカバー部材、ワークピース、および第２のカバー部材の断面図である。
【図３２】第１のカバー部材と第２のカバー部材とともにワークピースが研磨パッドに押し付けられている状態を示す図である。
【図３３】キャリアのさらに他の実施形態を示す斜視図である。
【図３４】図３３に示すキャリアの平面図である。
【図３５】図３５（ａ）および図３５（ｂ）は、ドレッサの構造を示す断面図である。
【図３６】キャリアのさらに他の実施形態を示す図である。
【図３７】図３６に示すコントロールボックスを示す図である。
【図３８】複数のキャリアが集中管理装置により遠隔操作されている様子を示す模式図である。
【図３９】キャリアのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図４０】ワークピースの底面の長辺に接続された第１の斜面を研磨しているときの図である。
【図４１】ワークピースの中心軸線が鉛直方向に対して９０°で傾いているキャリアを示す模式図である。
【図４２】キャリアのさらに他の実施形態を示す図である。
【図４３】図４２に示す中空サーボモータおよびシャフトモータを示す断面図である。
【図４４】ワークピースの底面の長辺に接続された第１の斜面を研磨しているときの図である。
【図４５】図４２のキャリアの動作の一例を示す図である。
【図４６】図４２に示すキャリアの変形例を示す図である。
【図４７】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図４８】図４２、図４６、および図４７に示すキャリアに設けられたコントロールボックスを示す模式図である。
【図４９】キャリアのさらに他の実施形態を示す図である。
【図５０】図５０（ａ）はワークピースの上面図であり、図５０（ｂ）はワークピースの断面図である。
【図５１】ワークピース保持部を示す上面図である。
【図５２】図５１に示すワークピース保持部の保持軸を示す側面図である。
【図５３】保持軸をその軸方向から見た図である。
【図５４】図５１に示すクランプを示す上面図である。
【図５５】クランプがワークピースの凹部内に配置されている状態を示す上面図である。
【図５６】図５１のＨ−Ｈ線断面図である。
【図５７】図４９に示すキャリアの一部を示す上面図である。
【図５８】図５７のＩ−Ｉ線断面図である。
【図５９】図５７のＪ−Ｊ線断面図である。
【図６０】図５７のＫ−Ｋ線断面図である。
【図６１】研磨パッドに対するワークピースの角度を変えた状態を示す断面図である。
【図６２】トグル機構の操作によって保持軸が位置決め部材から開放された状態を示す断面図である。
【図６３】ワークピースとともにワークピース保持部をキャリアから取り外している状態を示す図である。
【図６４】ワークピースの他の例を示す上面図である。
【図６５】図６４のＬ−Ｌ線断面図である。
【図６６】図６４のＭ−Ｍ線断面図である。
【図６７】図６４に示すワークピースを保持するのに適合したワークピース保持部を示す斜視図である。
【図６８】ねじ棒を示す斜視図である。
【図６９】図６４に示すワークピース保持部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ワークピースを鏡面研磨するためのＣＭＰ（化学機械研磨）装置を示す平面図である。図１に示すように、ＣＭＰ装置は、研磨すべきワークピースＷを保持するキャリア１と、キャリア１を回転させる回転機構２と、ワークピースＷを研磨する研磨パッド３と、研磨パッド３を支持する回転可能な研磨テーブル４と、研磨パッド３に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給機構５とを備えている。
【００１９】
研磨パッド３は円板形状を有しており、研磨テーブル４の平坦な上面に接着剤または両面テープにより貼り付けられている。研磨テーブル４の下方にはモータ（図１には図示せず）が配置されており、このモータにより研磨テーブル４と研磨パッド３が一体に回転されるようになっている。研磨パッド３の上面は、ワークピースＷを研磨する研磨面を構成する。
【００２０】
回転機構２は、キャリア１の外周面に転がり接触する２つのローラー２０，２０と、これらローラー２０，２０を回転させる共通のモータ２１とを備えている。２つのローラー２０，２０とモータ２１は、ベルトおよびプーリなどから構成される動力伝達機構２２，２２によって互いに接続されており、モータ２１によって２つのローラー２０，２０が同じ速度で同じ方向に回転するようになっている。モータ２１およびローラー２０，２０は研磨パッド３の上方に（すなわち、研磨パッド３とは非接触に）配置されている。
【００２１】
キャリア１は、単に研磨パッド３の上に置かれているだけであり、研磨テーブル４の回転方向においてキャリア１の下流側に配置されるローラー２０，２０によって支持されている。すなわち、研磨テーブル４の回転中、キャリア１はローラー２０，２０によってその研磨パッド３上の位置が固定され、回転するローラー２０，２０によってキャリア１はその軸心まわりに回転する。図２に示すように、複数組のキャリア１および回転機構２を設置することも可能である。さらに、直径のより大きな研磨テーブルを使用することにより、より多くのキャリア１を研磨パッド３上に配置することができる。
【００２２】
図３（ａ）はキャリア１の斜視図であり、図３（ｂ）はキャリア１の縦断面図であり、図３（ｃ）はキャリア１の下面図である。キャリア１は、複数の（図では３つの）ワークピースＷを囲むリング１１と、ワークピースＷを保持するワークピース保持部９とを備えている。ワークピース保持部９は、取り付け台１２および取り付け具１３とを備えている。取り付け台１２はリング１１の上面に固定されており、各ワークピースＷは、取り付け具１３により取り付け台１２に着脱可能に取り付けられている。回転機構２のローラー２０，２０（図１参照）は、リング１１の外周面に接触する。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、ワークピースＷは、その研磨すべき部位がキャリア１の底面から下方に突出するようにワークピース保持部９に保持される。キャリア１は、複数のワークピースＷを保持できるように構成されている。図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示す例では、３つのワークピースＷがキャリア１により保持されているが、２つ以下または４つ以上のワークピースＷを保持するキャリアを用いることも可能である。
【００２４】
図４は、ＣＭＰ装置の側面図である。なお、図４では、キャリア１の構造を説明するために、回転機構２は描かれていない。図４に示すように、研磨テーブル４および研磨パッド３は、研磨テーブル４に連結されたモータ６によって回転される。キャリア１と研磨テーブル４は同じ方向に回転する。キャリア１から下方に突出したワークピースＷの部位は、キャリア１およびワークピースＷの自重により研磨パッド３の研磨面に押し付けられる。
【００２５】
ワークピースＷの研磨中は、研磨テーブル４およびキャリア１がそれぞれ回転し、研磨液供給機構５から研磨パッド３上に研磨液が供給される。ワークピースＷは、研磨液の存在下で研磨パッド３によって研磨される。研磨液は、ワークピースＷを研磨する砥粒と、ワークピースＷの表面を酸化させる酸化剤とを含んでいる。ワークピースＷは研磨液の存在下で研磨パッド３に摺接され、酸化剤の化学的作用と砥粒の機械的作用とによりワークピースＷの表面が鏡面に研磨される。
【００２６】
図５（ａ）はワークピースＷを示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すワークピースＷを矢印Ａ方向から見た図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）に示すワークピースＷを矢印Ｂ方向から見た図である。図５（ａ）乃至図５（ｃ）から分かるように、研磨対象物であるワークピースＷは、平面と曲面とからなる立体的な表面形状を有している。具体的には、ワークピースＷの表面は、平坦な底面Ｆ、底面Ｆの長辺および短辺にそれぞれ接続される第１の曲面Ｒ１および第２の曲面Ｒ２、第１の曲面Ｒ１と第２の曲面Ｒ２との間にある角部曲面Ｒ３、第１の曲面Ｒ１に接続される第１の斜面Ｓ１、第２の曲面Ｒ２に接続される第２の斜面Ｓ２、および第１の斜面Ｓ１と第２の斜面Ｓ２との間にある角部斜面Ｓ３とから構成されている。このようにワークピースＷは立体的な表面形状を有しているので、立体的なワークピースＷを研磨するために、研磨パッド３はワークピースＷが研磨パッド３内に大きく沈み込むことを許容する構造を有している。
【００２７】
図６は、研磨パッド３の断面図である。研磨パッド３は、研磨面を有する弾性パッド３１と、弾性パッド３１を支持する変形自在なベース層３２と、ベース層３２と弾性パッド３１とを互いに接合する粘着層３３とを有する多層研磨パッドである。粘着層３３は弾性パッド３１よりも薄く、ベース層３２は弾性パッド３１よりも厚く形成されている。例えば、弾性パッド３１の厚さは０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであり、粘着層３３の厚さは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、ベース層３２の厚さは約１０ｍｍである。ベース層３２の厚さは、好ましくは弾性パッド３１の厚さの３倍以上であり、より好ましくは１０倍以上である。
【００２８】
弾性パッド３１は研磨液を保持するためのパッドであり、研磨液を透過させないような材料から構成されている。具体的には、弾性パッド３１は、発泡ポリエステルから形成されている。弾性パッド３１の上面は平坦な研磨面を構成し、この研磨面によりワークピースＷの表面が研磨される。ワークピースＷが研磨パッド３に押し付けられたときにワークピースＷが研磨パッド３内に十分に沈み込むように、弾性パッド３１は高い伸縮性を有している。具体的には、ワークピースＷを研磨パッド３に押し付けたときに、弾性パッド３１はその元のサイズに比べて１０％以上伸びるように構成されている。
【００２９】
弾性パッド３１がワークピースＷの表面形状に沿って自由に変形できるように、ベース層３２はポリウレタンスポンジなどの軟質の材料から構成されている。ベース層３２は、弾性パッド３１よりも柔らかく形成されている。ベース層３２は伸縮性を有しているが、弾性パッド３１よりも高い伸縮性を持たなくてもよい。粘着層３３は、弾性パッド３１およびベース層３２の変形を妨げないように、柔らかい状態を維持でき、かつ高い伸縮性を有するものが使用されている。特に、粘着層３３は、弾性パッド３１よりも高い伸縮性を有するがことが好ましい。例えば、粘着層３３はアクリル系の粘着剤から形成される。
【００３０】
弾性パッド３１、粘着層３３、およびベース層３２は、いずれも弾性変形が可能な材料から形成されており、したがって、研磨パッド３も全体として弾性変形する性質を有し、高い復元力を有している。すなわち、ワークピースＷを研磨パッド３に対して押し付けると、研磨パッド３の研磨面（上面）がワークピースＷの表面形状に沿って変形し、ワークピースＷが研磨パッド３から離れると、研磨パッド３の研磨面の形状は元の状態に、すなわち平坦に戻る。これにより、回転している研磨パッド３にワークピースＷを押し当てながら研磨すると、研磨パッド３がワークピースＷの被研磨部の形状に沿って変形しながら回転し、ワークピースＷの研磨が行われるので、ワークピースＷのパッド接触部を移動させながら、且つ、研磨パッド３をワークピースＷの被研磨部の曲面形状に沿わせながら研磨をすることが可能となる。また、ワークピースＷによって変形したパッド部分に研磨液が残留することも防止でき、常に新鮮な研磨液を研磨パッド３（すなわち、ワークピースＷと研磨パッド３との接触部）に供給することができる。
【００３１】
キャリア１は、研磨される面に対応して複数のタイプが用意される。図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示すキャリア１は、主としてワークピースＷの第２の曲面Ｒ２を研磨するためのものである。すなわち、キャリア１の取り付け台１２は、ワークピースＷの第２の曲面Ｒ２が研磨パッド３に接触するように斜めに配置されている。このような斜めの取り付け台１２に取り付けられたワークピースＷは研磨面に対して斜めに傾き、第２の曲面Ｒ２が研磨面に接触する。
【００３２】
図７は、ワークピースＷの底面Ｆを研磨している様子を説明する図である。図７に示すように、ワークピースＷの底面Ｆは研磨パッド３内に沈み込み、研磨パッド３の研磨面はワークピースＷの底面Ｆ、第１および第２の曲面Ｒ１，Ｒ２、および角部曲面Ｒ３に沿って変形する。その結果、研磨面は、ワークピースＷの底面Ｆの全体と、曲面Ｒ１，Ｒ２および角部曲面Ｒ３の大部分に接触し、これら接触部分を鏡面に研磨する。
【００３３】
図８は、ワークピースＷの第２の曲面Ｒ２を研磨している様子を説明する図である。図８に示すように、ワークピースＷの第２の曲面Ｒ２は研磨パッド３内に沈み込み、研磨パッド３の研磨面はワークピースＷの第２の曲面Ｒ２および角部曲面Ｒ３に沿って変形する。その結果、研磨面は、ワークピースＷの第２の曲面Ｒ２の全体と、角部曲面Ｒ３の大部分と、底面Ｆの一部に接触し、これら接触部分を鏡面に研磨する。
【００３４】
図８に示すように、第２の曲面Ｒ２は横方向から見たときに凸形状を有している。このような凸形状を有する第２の曲面Ｒ２の全体が研磨パッド３の研磨面に接触している。研磨パッド３は、ワークピースＷが研磨パッド３に押し付けられたときに、研磨すべき曲面の全体が研磨パッド３の研磨面に接触する程度の硬度を有している。具体的には、研磨時のワークピースＷの研磨パッド３内への沈み込み量は、凸形状の曲面の高さの３倍以上であることが好ましい。例えば、高さが１．３ｍｍの曲面を３８０ｇｆ／ｃｍ２の研磨圧力で研磨パッド３に押し付けたとき、ワークピースＷが５ｍｍ以上研磨パッド３に沈み込むことが好ましい。このような柔らかくて変形自在な研磨パッド３を使用することにより、立体的な表面形状を有するワークピースＷを鏡面仕上げすることができる。
【００３５】
図示しないが、ワークピースＷの第１の曲面Ｒ１も図８と同様に研磨される。図７および図８から分かるように、軟質の研磨パッド３は、底面Ｆ、第１の曲面Ｒ１、および第２の曲面Ｒ２を研磨しているときに角部曲面Ｒ３にも接触する。したがって、角部曲面Ｒ３は、底面Ｆ、第１の曲面Ｒ１、および第２の曲面Ｒ２と同時に研磨され、角部曲面Ｒ３のみを研磨パッド３に押し付けて研磨する必要はない。
【００３６】
ワークピースＷは、研磨パッド３との摺接により熱を発する。研磨パッド３上を流れる研磨液は、ワークピースＷから熱を奪い、ワークピースＷの熱膨張を防止する。したがって、ＣＭＰ装置は、ワークピースＷの底面Ｆを平坦かつ鏡面に仕上げることができる。
【００３７】
研磨パッド３に作用する研磨圧力は、ワークピースＷおよびキャリア１の自重によって決定される。この研磨圧力を調整するために、キャリア１のリング１１の上に図９に示すようなウエイト４０を取り付けてもよい。異なる研磨圧力に対応して大きさの異なる複数のウエイトを用意してもよい。
【００３８】
図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、ワークピースＷの第１の斜面Ｓ１を研磨するためのキャリア１を示す図である。このキャリア１では、ワークピースＷの第１の斜面Ｓ１がキャリア１の底面から突き出るようにワークピース保持部９の取り付け台１２が配置されている。その他の構成は、図３（ａ）乃至図３（ｂ）に示すキャリア１の構成と同様である。
【００３９】
図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は、ワークピースＷの角部斜面Ｓ３を研磨するためのキャリア１を示す図である。このタイプのキャリア１は、被研磨面である角部斜面Ｓ３を中心としてワークピースＷを揺動させる揺動機構１４を備えている。この揺動機構１４は、斜めに配置された取り付け台１２を有するワークピース保持部９と、ワークピース保持部９を時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ交互に回転させる（すなわち揺動させる）ロータリアクチュエータ１５とを備えている。図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）に示す例では、３つの揺動機構１４が設けられており、これら揺動機構１４はリング１１の上面に固定されている。ただし、揺動機構１４の数はこの例に限定されない。例えば、キャリア１は、１つの揺動機構１４、または３つよりも多い揺動機構１４を備えてもよい。
【００４０】
ワークピースＷは取り付け具１３により取り付け台１２に着脱可能に取り付けられる。図１１（ｂ）に示すように、ロータリアクチュエータ１５の旋回軸線（符号Ｅで示す）は被研磨面である角部斜面Ｓ３の近傍を通る。したがって、ワークピースＷは角部斜面Ｓ３の近傍を延びる旋回軸線Ｅを中心として回転（揺動）する。旋回軸線Ｅは角部斜面Ｓ３を通って延びてもよい。ロータリアクチュエータ１５は、気体（例えば空気）により動作するエアシリンダである。ロータリアクチュエータ１５は、ロータリジョイント１６を経由して気体供給機構（図示せず）に接続されている。ロータリジョイント１６の回転側は、支柱１７に支持された設置プレート１８の上に固定されており、ロータリジョイント１６の固定側は、研磨パッド３の上方に配置された固定アーム１９に固定されている。
【００４１】
角部斜面Ｓ３の研磨中、ワークピースＷは、ローラー２０，２０（図１参照）によってキャリア１と一体に回転させられながら、角部斜面Ｓ３の近傍を延びる旋回軸線Ｅを中心として揺動する。図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）に示すタイプのキャリア１は、図６に示す研磨パッド３以外にも、ウェハを化学機械研磨する一般的な研磨パッドと組み合わせて使用することもできる。
【００４２】
ワークピースＷの表面全体を研磨するために、図示しないが、上述したタイプのキャリア以外にも、ワークピースＷの底面Ｆ、第２の斜面Ｓ２、第１の曲面Ｒ１を研磨するための複数のキャリアが用意される。このように、研磨される面の形状に従って、複数タイプのキャリアが用意され、使用される。
【００４３】
ワークピースＷの研磨は、粗研磨と仕上げ研磨に大きく分けることができる。粗研磨と仕上げ研磨では、使用されるキャリア１は同じであるが、研磨パッドが異なる。具体的には、粗研磨では、硬めで表面粗さの大きい弾性パッドを有する研磨パッドが使用され、仕上げ研磨では、柔らかめで表面粗さの小さい弾性パッドを有する研磨パッドが使用される。
【００４４】
図１２はワークピースＷの他の例を示す斜視図であり、図１３（ａ）は図１２に示すワークピースＷの底面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すワークピースＷを矢印Ｃで示す方向から見た図であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）に示すワークピースＷを矢印Ｄで示す方向から見た図である。
【００４５】
図１２および図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示すワークピースＷは、底面Ｆ、第１の側面ＶＳ１、第２の側面ＶＳ２、第３の側面ＶＳ３、第４の側面ＶＳ４、第１の側面ＶＳ１と第２の側面ＶＳ２とを接続する第１の湾曲角面ＵＳ１、第３の側面ＶＳ３と第４の側面ＶＳ４とを接続する第２の湾曲角面ＵＳ２、第１の側面ＶＳ１と第４の側面ＶＳ４とを接続する第３の湾曲角面ＵＳ３、第２の側面ＶＳ２と第３の側面ＶＳ３とを接続する第４の湾曲角面ＵＳ４、第１の斜面ＳＳ１、第２の斜面ＳＳ２、第３の斜面ＳＳ３、第４の斜面ＳＳ４、第１の斜面ＳＳ１と第２の斜面ＳＳ２とを接続する第１の湾曲斜面ＣＳ１、第３の斜面ＳＳ３と第４の斜面ＳＳ４とを接続する第２の湾曲斜面ＣＳ２、第１の斜面ＳＳ１と第４の斜面ＳＳ４とを接続する第３の湾曲斜面ＣＳ３、および第２の斜面ＳＳ２と第３の斜面ＳＳ３とを接続する第４の湾曲斜面ＣＳ４を有する。
【００４６】
第１の斜面ＳＳ１は第１の側面ＶＳ１と底面Ｆの長辺とを接続する斜面であり、第２の斜面ＳＳ２は第２の側面ＶＳ２と底面Ｆの短辺とを接続する斜面であり、第３の斜面ＳＳ３は第３の側面ＶＳ３と底面Ｆの長辺とを接続する斜面であり、第４の斜面ＳＳ４は第４の側面ＶＳ４と底面Ｆの短辺とを接続する斜面である。それぞれの斜面の傾き角度は４５°となっている。第１乃至第４の斜面ＳＳ１〜ＳＳ４および第１乃至第４の湾曲斜面ＣＳ１〜ＣＳ４は、ワークピースＷの周方向に延びる面取り面（chamfer）である。
【００４７】
ワークピースの種類によっては、そのデザイン上の観点から、いわゆる縁だれが起きないように研磨することが要求されることがある。縁だれとは、研磨された面の縁部が丸みを帯びてしまうことである。この縁だれについて図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。ワークピースＷは研磨パッド３に押し付けながら、ワークピースＷと研磨パッド３とを相対移動させることで研磨される。しかしながら、研磨パッド３は柔らかいため、図１４（ａ）に示すように、ワークピースＷの被研磨面が研磨パッド３に沈み込み、その結果として図１４（ｂ）に示すように縁だれが起こる。
【００４８】
図７および図８に示すように、丸みを有する面を研磨する場合は、図６に示す柔らかい研磨パッド３を用いることがむしろ好ましい。しかしながら、図１２に示すようなワークピースＷの研磨では縁だれの発生は好ましくない。そこで、図１２に示すワークピースＷの研磨では、図１４（ｃ）に示す硬い研磨パッド４１が使用される。
【００４９】
図１５は、図１２および図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示すワークピースＷを研磨するのに適したキャリア１を示す斜視図であり、図１６は、図１５に示すキャリア１の平面図である。特に説明しないキャリア１の構成は、上述したキャリアと同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。研磨パッドおよびキャリア以外のＣＭＰ装置の構成は、図１または図２に示す構成と同じである。
【００５０】
リング１１には三角形の底面プレート４５が接続されている。この底面プレート４５はリング１１の半径方向内側に配置され、リング１１と一体に形成されている。リング１１の底面と底面プレート４５の底面とは同一水平面内に位置している。底面プレート４５の上面には複数の（本例では３本の）支柱１７が固定されており、これら支柱１７によって設置プレート１８が水平に支持されている。キャリア１は、ワークピースＷを時計回りおよび反時計回りに交互に回転させる（すなわち揺動させる）複数の揺動機構５０を備えている。図示の例では３つの揺動機構５０がキャリア１に設けられているが、揺動機構５０は１つであってもよく、または４つ以上の揺動機構５０を設けてもよい。
【００５１】
図１７は、揺動機構５０の側面図である。図１７に示すように、揺動機構５０は、ワークピースＷを保持するワークピース保持部９と、ワークピースＷを研磨パッド４１に接触させた状態でワークピース保持部９を所定の旋回軸線まわりに所定の角度だけ揺動させるロータリアクチュエータ５１と、ワークピース保持部９とロータリアクチュエータ５１とを連結する第１の回転連結機構６１および第２の回転連結機構７１とを備えている。揺動機構５０は、設置プレート１８の下面に固定されたアタッチメント４７に着脱可能に固定されている。
【００５２】
揺動機構５０は、横から見たときにその全体が鉛直方向（研磨パッド４１の研磨面に垂直な方向）に対して所定の角度で傾いている。この傾き角度は、ワークピースＷの被研磨面の傾き角度に合わせて設定される。例えば、ワークピースＷの被研磨面が斜面ＳＳ１〜ＳＳ４および湾曲斜面ＣＳ１〜ＣＳ４である場合は、揺動機構５０の傾き角度は４５°に設定される。研磨される斜面ＳＳ１〜ＳＳ４および湾曲斜面ＣＳ１〜ＣＳ４の傾き角度が３０°である場合は、揺動機構５０の傾き角度は３０°に設定される。さらに、側面ＶＳ１〜ＶＳ４および湾曲角面ＵＳ１〜ＵＳ４を研磨するときは、揺動機構５０の傾き角度は９０°に設定される。揺動機構５０の傾き角度は、アタッチメント４７の設置面４７ａの角度に依存して決定される。したがって、異なる角度で傾斜した設置面を有する別のアタッチメントに交換することによって、揺動機構５０の全体の傾き角度を変えることが可能である。
【００５３】
ロータリアクチュエータ５１、第２の回転連結機構７１、第１の回転連結機構６１、およびワークピース保持部９は、この順に直列に連結されている。ワークピース保持部９は、ワークピースＷに固定された複数のねじ４８（図１６参照）を保持するクランプ１０を有している。このクランプ１０はねじ４８を介してワークピースＷを保持し、かつワークピースＷをリリースすることができるように構成されている。
【００５４】
ロータリアクチュエータ５１は、設置プレート１８の下面に固定されたアタッチメント４７にねじなどの締結具（図示せず）によって着脱可能に固定されている。ロータリアクチュエータ５１は、気体（例えば空気）により動作するエアシリンダである。ロータリアクチュエータ５１は、ロータリジョイント１６を経由して気体供給機構（図示せず）に接続されている。ロータリアクチュエータ５１は、第２の回転連結機構７１、第１の回転連結機構６１、ワークピース保持部９、およびワークピースＷを一体に旋回軸線Ｅを中心として時計回りおよび反時計回りに交互に所定の角度だけ旋回（すなわち揺動）させる。旋回軸線Ｅは、ワークピースＷの第１の湾曲斜面ＣＳ１の曲率中心を通る仮想的な回転軸である。旋回軸線Ｅは、必ずしも第１の湾曲斜面ＣＳ１の曲率中心を通る必要はなく、曲率中心の近傍を通って延びてもよい。
【００５５】
第１の湾曲斜面ＣＳ１を研磨するときは、この第１の湾曲斜面ＣＳ１を研磨パッド４１に接触させた状態で、ロータリアクチュエータ５１によりワークピースＷを所定の角度だけ揺動させる。この揺動動作により第１の湾曲斜面ＣＳ１の全体を研磨パッド４１の表面（研磨面）に摺接させることができる。ワークピースＷの揺動角度（回転角度）は、ワークピースの第１の斜面ＳＳ１と第２の斜面ＳＳ２とのなす角度である９０°である。この揺動角度はワークピースＷの形状に従って定められる。
【００５６】
図１８は、第１の湾曲斜面ＣＳ１を研磨しているときのワークピースＷをロータリアクチュエータ５１の旋回軸線から見た図である。図１８に示すように、ワークピースＷは、旋回軸線Ｅを中心として９０°だけ揺動する。ワークピースＷが揺動している間、図１に示すように、キャリア１および研磨パッド４１（図１に示す軟質の研磨パッド３は硬質の研磨パッド４１に置き換えられる）が回転し、これにより第１の湾曲斜面ＣＳ１が研磨液の存在下で研磨パッド４１との摺接により研磨される。
【００５７】
次に、第１の回転連結機構６１について説明する。この第１の回転連結機構６１は、ロータリアクチュエータ５１に対するワークピース保持部９の相対的な角度を変える（切り替える）ための装置であり、その目的はワークピースＷの研磨しようとする面を別の面に切り替えることである。第１の回転連結機構６１は、ワークピース保持部９をワークピースＷの中心まわりに１８０°回転させるように構成されている。より具体的には、第１の回転連結機構６１は、ワークピース保持部９をワークピースＷとともにワークピースＷの中心まわりに１８０°回転させ、その回転させたワークピース保持部９の第１の回転連結機構６１に対する相対的な角度を保持することができるように構成されている。したがって、第１の回転連結機構６１は、ロータリアクチュエータ５１および第２の回転連結機構７１に対するワークピース保持部９の相対角度を切り替えることができる。
【００５８】
第１の回転連結機構６１は、気体（例えば空気）により動作するエアシリンダからなるロータリアクチュエータから構成される。第１の回転連結機構６１は、ロータリジョイント１６を経由して気体供給機構（図示せず）に接続されている。第１の回転連結機構６１の回転軸線Ｐ１（以下、第１の回転軸線Ｐ１という）は、旋回軸線Ｅと平行であり、かつワークピース保持部９に保持されたワークピースＷの中心を通る。ワークピースＷの第１の湾曲斜面ＣＳ１を研磨した後、第１の回転連結機構６１によりワークピースＷをその中心まわりに１８０°回転させることにより、第１の湾曲斜面ＣＳ１と対称位置にある第２の湾曲斜面ＣＳ２を研磨パッド４１で研磨することができる。
【００５９】
第２の回転連結機構７１も、ロータリアクチュエータ５１に対するワークピース保持部９の相対的な角度を変える（切り替える）ための装置であり、その目的はワークピースＷの研磨しようとする面を別の面に切り替えることである。図１８から分かるように、ロータリアクチュエータ５１の旋回軸線Ｅは、ワークピースＷの第１の湾曲斜面ＣＳ１に近接した位置を延びているため、第１の湾曲斜面ＣＳ１の隣の第４の湾曲斜面ＣＳ４を研磨することができない。そこで、第２の回転連結機構７１により、ロータリアクチュエータ５１に対するワークピース保持部９の相対的な角度が変えられ、これにより第４の湾曲斜面ＣＳ４は研磨パッド４１に接触することができる。
【００６０】
図１９は、図１７のＧ−Ｇ線から見た第２の回転連結機構７１を示す模式図である。第２の回転連結機構７１は、ロータリアクチュエータ５１に固定された静止台７２と、第１の回転連結機構６１が固定された回転部材７３と、静止台７２に固定され、回転部材７３を回転可能に支持する支持軸７４とを備えている。回転部材７３と第１の回転連結機構６１は、支持軸７４のまわりを一体に回転可能となっている。
【００６１】
静止台７２には２つのストッパ７６Ａ，７６Ｂが固定されている。２つのストッパ７６Ａ，７６Ｂのうちの一方と支持軸７４の中心と結ぶ線と、ストッパ７６Ａ，７６Ｂのうちの他方と支持軸７４の中心とを結ぶ線のなす角度は９０°である。回転部材７３にはストッパ７６Ａ，７６Ｂに係合する係合部材としてのレバー７７が取り付けられている。このレバー７７は、２つのストッパ７６Ａ，７６Ｂのうちのいずれか一方と係合することで回転部材７３の静止台７２に対する相対角度（または相対位置）が固定される。
【００６２】
図２０は、図１９に示す回転部材７３および第１の回転連結機構６１を９０°回転させた状態の第２の回転連結機構７１を示す図である。レバー７７をストッパ７６Ａから外すと、回転部材７３は支持軸７４を中心として自由に回転可能な状態となる。この状態で回転部材７３を回転させ、図２０に示すように、レバー７７を他方のストッパ７６Ｂに係合させることで、回転部材７３の静止台７２に対する相対角度が固定される。第１の回転連結機構６１は回転部材７３に固定されており、さらにワークピース保持部９は第１の回転連結機構６１に連結されているので、回転部材７３とともにこれら第１の回転連結機構６１およびワークピース保持部９が回転する。このように、第２の回転連結機構７１は、ロータリアクチュエータ５１に対する第１の回転連結機構６１およびワークピース保持部９の相対角度を切り替えることができる。この第２の回転連結機構７１の操作は手動で行われるが、第２の回転連結機構７１として、第１の回転連結機構６１と同じようなエアシリンダを用いて自動で相対角度の変更を行うようにしてもよい。
【００６３】
第２の回転連結機構７１は、第１の回転連結機構６１およびワークピース保持部９が支持軸７４を中心として９０°だけ回転することを許容し、かつ回転された第１の回転連結機構６１およびワークピース保持部９のロータリアクチュエータ５１に対する相対角度を保持することができる。支持軸７４の中心を延びる軸線（以下、第２の回転軸線Ｐ２という）は、旋回軸線Ｅおよび第１の回転軸線Ｐ１と平行であり、かつワークピースＷの内部を通る。ワークピースＷ内の第２の回転軸線Ｐ２の位置は、ワークピースＷの第１の側面ＶＳ１、第２の側面ＶＳ２、および第３の側面ＶＳ３から等しい距離にある。したがって、第２の回転軸線Ｐ２を中心としてワークピースＷを９０°だけ回転させることにより、図２０に示すように、第４の湾曲斜面ＣＳ４が研磨パッド４１に対向し、この第４の湾曲斜面ＣＳ４を研磨パッド４１で研磨することができる。
【００６４】
次に、図１２および図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示すワークピースＷを研磨する工程について図２１（ａ）乃至図２４（ｄ）を参照して説明する。図２１（ａ）乃至図２４（ｄ）はロータリアクチュエータ５１の旋回軸線Ｅから見たワークピースＷを模式的に示している。ステップ１では、図２１（ａ）に示すように、第１の湾曲斜面ＣＳ１を研磨パッド４１に接触させた状態で、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により揺動させることで、第１の湾曲斜面ＣＳ１の全体が研磨パッド４１に接触する。このワークピースＷの揺動は、ワークピースＷを旋回軸線Ｅまわりに時計方向および反時計方向に交互に９０°だけ旋回させる動作である。このようなワークピースＷの揺動動作により第１の湾曲斜面ＣＳ１の全体を鏡面研磨することができる。ステップ２では、図２１（ｂ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第１の斜面ＳＳ１を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第１の斜面ＳＳ１を研磨パッド４１で研磨する。ステップ３では、図２１（ｃ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第２の斜面ＳＳ２を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第２の斜面ＳＳ２を研磨パッド４１で研磨する。
【００６５】
ステップ４では、図２２（ａ）に示すように、第１の回転連結機構６１によりワークピースＷを第１の回転軸線Ｐ１まわりに１８０°回転させて、第２の湾曲斜面ＣＳ２を研磨パッド４１に接触させる。ステップ５では、図２２（ｂ）に示すように、第２の湾曲斜面ＣＳ２を研磨パッド４１に接触させた状態で、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により揺動させることで、第２の湾曲斜面ＣＳ２を研磨する。ステップ６では、図２２（ｃ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第４の斜面ＳＳ４を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第４の斜面ＳＳ４を研磨パッド４１で研磨する。ステップ７では、図２２（ｄ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第３の斜面ＳＳ３を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第３の斜面ＳＳ３を研磨パッド４１で研磨する。
【００６６】
ステップ８では、図２３（ａ）に示すように、第２の回転連結機構７１によりワークピースＷを第２の回転軸線Ｐ２まわりに９０°回転させ、第３の湾曲斜面ＣＳ３を研磨パッド４１に接触させる。ステップ９では、図２３（ｂ）に示すように、第３の湾曲斜面ＣＳ３を研磨パッド４１に接触させた状態で、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により揺動させることで、第３の湾曲斜面ＣＳ３を研磨する。ステップ１０では、図２３（ｃ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第１の斜面ＳＳ１を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第１の斜面ＳＳ１を研磨パッド４１で研磨する。ステップ１１では、図２３（ｄ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第４の斜面ＳＳ４を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第４の斜面ＳＳ４を研磨パッド４１で研磨する。
【００６７】
ステップ１２では、図２４（ａ）に示すように、第１の回転連結機構６１によりワークピースＷを第１の回転軸線Ｐ１まわりに１８０°回転させて、第４の湾曲斜面ＣＳ４を研磨パッド４１に接触させる。ステップ１３では、図２４（ｂ）に示すように、第４の湾曲斜面ＣＳ４を研磨パッド４１に接触させた状態で、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により揺動させることで、第４の湾曲斜面ＣＳ４を研磨する。ステップ１４では、図２４（ｃ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第３の斜面ＳＳ３を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第３の斜面ＳＳ３を研磨パッド４１で研磨する。ステップ１５では、図２４（ｄ）に示すように、ワークピースＷをロータリアクチュエータ５１により回転させて第２の斜面ＳＳ２を研磨パッド４１に接触させ、この状態で第２の斜面ＳＳ２を研磨パッド４１で研磨する。このようにして、第１の斜面ＳＳ１乃至第４の斜面ＳＳ４および第１の湾曲斜面ＣＳ１乃至第４の湾曲斜面ＣＳ４のすべてが連続的に鏡面研磨される。
【００６８】
図１５に示すキャリア１は、３つの揺動機構５０を備えているので、同時に３つのワークピースＷを研磨することができる。３つの揺動機構５０は、図２１（ａ）から図２４（ｄ）までを参照して説明した動作シーケンスを同期して実行することが好ましい。これは、３つのワークピースＷを均等に研磨するためである。
【００６９】
図１２および図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示すワークピースＷは長方形を有しているため、４つの湾曲斜面をすべて研磨するためには２つの回転連結機構６１，７１が必要となる。研磨されるワークピースが正方形であれば、２つの回転連結機構６１，７１のうちのいずれか一方を省略することができる。例えば、第１の回転連結機構６１が９０°間隔でワークピース保持部９を回転させ、かつ回転後のワークピース保持部９の第１の回転連結機構６１に対する相対角度を保持できるように構成されていれば、第２の回転連結機構７１を省略してもよい。
【００７０】
ワークピースＷの被研磨面の縁だれを回避するために、被研磨面の縁部に沿ってカバー部材でワークピースＷを覆うことが好ましい。カバー部材はワークピースＷの被研磨面に隣接して配置され、ワークピースＷの被研磨面とともに研磨パッド４１に摺接される。
【００７１】
図２５は、カバー部材の一例を示す分解斜視図である。この例のカバー部材は、ワークピースＷをその両側から挟み込む第１のカバー部材８１および第２のカバー部材８２とから構成されている。図２５に示すワークピースＷの基本的な形状は図１２に示すワークピースと同じであるが、第２の斜面ＳＳ２および第４の斜面ＳＳ４（図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）参照）に沿って延びる貫通孔８６が形成されている点で異なっている。第１のカバー部材８１は、これらの貫通孔８６に挿入されるフック８３を備えており、第２のカバー部材８２には、フック８３が係止される係止口８４が形成されている。
【００７２】
フック８３をワークピースＷの貫通孔８６に挿入し、さらに第２のカバー部材８２の係止口８４に係止させることにより、第１のカバー部材８１、ワークピースＷ、および第２のカバー部材８２が一体に組み立てられる。図２６は、組み付けられた第１のカバー部材８１、ワークピースＷ、および第２のカバー部材８２を示す斜視図であり、図２７は図２６に示す第１のカバー部材８１、ワークピースＷ、および第２のカバー部材８２の断面図である。図２６および図２７から分かるように、ワークピースＷはそのほぼ全面が第１のカバー部材８１および第２のカバー部材８２によって覆われ、被研磨面のみが第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２との間の隙間から露出する。
【００７３】
図２７に示すように、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２の外周面８１ａ，８２ａは、ワークピースＷの露出面（被研磨面）と平行であり、かつほぼ同一平面上にある。ワークピースＷの露出面は、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２の外周面８１ａ，８２ａからわずかに（数μｍ程度）飛び出していることが好ましい。ワークピースＷを囲むカバー部材８１，８２は、上述したワークピース保持部９に着脱可能に保持される。ワークピースＷの露出面は、先に説明したように研磨パッド４１との摺接により鏡面研磨される。
【００７４】
図２８は、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２とともにワークピースＷが研磨パッド４１に押し付けられている状態を示す図である。図２８から分かるように、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２は、ワークピースＷの被研磨面に隣接する研磨パッド４１の領域を押し付けることによって、研磨パッド４１の研磨面を平坦にすることができる。したがって、ワークピースＷの被研磨面の縁だれを防止することができる。
【００７５】
図２９は、カバー部材の他の例を示す図である。より具体的には、図２９は、ワークピースＷの側面ＶＳ１〜ＶＳ４および湾曲角面ＵＳ１〜ＵＳ４（図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）参照）を研磨するときに使用されるカバー部材を示す分解斜視図である。この例におけるカバー部材も、ワークピースＷを挟み込む第１のカバー部材８１および第２のカバー部材８２から構成されるが、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２との間からワークピースＷの側面ＶＳ１〜ＶＳ４および湾曲角面ＵＳ１〜ＵＳ４が露出する点で、図２５に示す例と異なっている。
【００７６】
図３０は、組み付けられた第１のカバー部材８１、ワークピースＷ、および第２のカバー部材８２を示す斜視図であり、図３１は図３０に示す第１のカバー部材８１、ワークピースＷ、および第２のカバー部材８２の断面図である。図３０および図３１から分かるように、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２との間からワークピースＷの側面ＶＳ１〜ＶＳ４および湾曲角面ＵＳ１〜ＵＳ４が露出している。この場合も、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２の外周面８１ａ，８２ａは、ワークピースＷの露出面（側面および湾曲角面）と平行であり、かつほぼ同一平面上にある。ワークピースＷの露出面は、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２の外周面８１ａ，８２ａからわずかに（数μｍ程度）飛び出していることが好ましい。
【００７７】
図３２は図３１に示す第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２とともにワークピースＷが研磨パッド４１に押し付けられている状態を示す図である。図３２に示すように、ワークピースＷの側面（および湾曲角面）は、第１のカバー部材８１と第２のカバー部材８２の外周面８１ａ，８２ａとともに研磨パッド４１に押し付けられる。このように、ワークピースＷの被研磨面の両側にある研磨パッド４１の領域がカバー部材８１，８２によって押されるので、研磨パッド４１の上面（研磨面）が平らになる。したがって、被研磨面の縁だれが防止される。
【００７８】
図示の例では、ワークピースＷの両側を挟むように構成されたカバー部材８１，８２が用いられているが、ワークピースＷの形状によっては異なる構成のカバー部材が用いられてもよい。例えば、ワークピースＷの被研磨面を囲む形状の開口部を有するカバー部材を用いてもよい。
【００７９】
図３３および図３４は、キャリア１のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態に係るキャリア１は、研磨パッド４１をドレッシング（コンディショニング）するための複数のドレッサ９０を備えている。ドレッサ９０は、リング１１に取り付けられており、リング１１の周方向に沿って等間隔に配列されている。図３５（ａ）および図３５（ｂ）は、ドレッサ９０の構造を示す断面図である。より具体的には、図３５（ａ）はワークピースの研磨時のドレッサ９０を示す図であり、図３５（ｂ）は研磨パッド４１をドレッシングしているときのドレッサ９０を示す図である。
【００８０】
図３５（ａ）および図３５（ｂ）に示すように、ドレッサ９０は、円形のドレッシングディスク９１と、ドレッシングディスク９１を研磨パッド４１に押し付けるアクチュエータとしてのエアシリンダ９２とを備えている。エアシリンダ９２は、リング１１の上面に固定されたブリッジ９３に固定されている。ドレッシングディスク９１の下面にはダイヤモンド粒子などの砥粒が固定されており、このドレッシングディスク９１の下面が研磨パッド４１をドレッシングするドレッシング面を構成する。
【００８１】
図３５（ａ）に示すように、ワークピースＷの研磨圧力に影響を与えないように、ワークピースＷの研磨時にはドレッシングディスク９１は研磨パッド４１から離間していることが好ましい。したがって、好ましくは、研磨パッド４１のドレッシングは、ワークピースＷの研磨の前および／または後に行われる。キャリア１の全体をローラー２０，２０（図１参照）で回転させながら、図３５（ｂ）に示すように、ドレッシングディスク９１の下面（ドレッシング面）を研磨パッド４１に押し付けることにより、研磨パッド４１の表面（研磨面）がドレッシングされる。ドレッサ９０の位置は、図３３および図３４に示す例に限られず、キャリア１の半径方向においてワークピースＷと研磨パッド４１との接触位置よりも外側であればよい。例えば、リング１１と底面プレート４５との連結部にドレッサ９０を配置してもよい。
【００８２】
上述した実施形態では、ロータリアクチュエータ５１および第１の回転連結機構６１としてエアシリンダが使用されている。さらに、ドレッサ９０のアクチェータとしてもエアシリンダが使用されている。エアシリンダの動作には気体（通常は空気）が必要であるため、ロータリジョイント１６には多数のチューブ（図示せず）が接続されている。さらに、図示しないが、それぞれの揺動機構５０には、ロータリアクチュエータ５１の揺動動作のストローク端を検出するセンサ、レバー７７の回転端位置を検出するセンサ、第１の回転連結機構６１の回転端位置を検出するセンサなどのさまざまなセンサが配置されている。これらのセンサの配線はロータリコネクタ（図示せず）を介して外部に延びている。
【００８３】
揺動機構５０およびドレッサ９０の数が増えるに従ってチューブの数も増え、これに伴いより大きなロータリジョイントを使用する必要がある。同様に、センサの数が増えるに従って、より大きなロータリコネクタが必要となる。また、多くのキャリア１を動作させて大量のワークピースを同時に研磨する場合、これらのキャリア１の動作の管理を同時に作業員が行うことは難しい。
【００８４】
そこで、次に説明する実施形態では、そのような多重経路のロータリジョイントおよび多重経路のロータリコネクタを不要とすることができ、さらに別の場所に設けられた集中管理装置により動作制御することができるキャリアが提供される。図３６は、キャリア１のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態に係るキャリア１は、揺動機構５０の動作を制御するコントロールボックス１００を備えている。このコントロールボックス１００は設置プレート１８上に固定されている。
【００８５】
図３７は、図３６に示すコントロールボックス１００を示す図である。コントロールボックス１００は、気体供給源（図示せず）に連結された単経路のロータリジョイント１０１と、電源（図示せず）に連結された単経路のロータリコネクタ１０２と、ロータリコネクタ１０２に接続されたプログラマブル・コントローラ（ＰＬＣ）１０３と、ロータリジョイント１０１に接続された複数の電磁弁１０６と、複数のセンサ１０７と、通信装置１１０とを備えている。図３７では、複数の電磁弁１０６および複数のセンサ１０７は模式的に描かれている。
【００８６】
プログラマブル・コントローラ１０３はロータリコネクタ１０２を経由して上記電源から電力が供給されることで動作するようになっている。さらに、プログラマブル・コントローラ１０３は、電磁弁１０６に接続されている。揺動機構５０は電磁弁１０６を経由してロータリジョイント１０１に連結されている。上記気体供給源からの気体は、ロータリジョイント１０１および電磁弁１０６を介してそれぞれの揺動機構５０のエアシリンダ（ロータリアクチュエータ５１および第１の回転連結機構６１）、およびドレッサ９０のエアシリンダ９２に供給されるようになっている。上記センサ１０７は、ワークピースＷを感知するワークピースセンサ、ロータリアクチュエータ５１の揺動動作を検出するための検出センサなどを含んでいる。それぞれのセンサ１０７は、プログラマブル・コントローラ１０３に接続されており、このプログラマブル・コントローラ１０３から電力の供給を受けて動作する。
【００８７】
電磁弁１０６は、キャリア１に搭載されているエアシリンダの数だけ設けられる。本実施形態によれば、電磁弁１０６によって気体の流通の制御をキャリア１内で行うことができる。したがって、多重経路のロータリジョイントが不要となる。同様に、電力はプログラマブル・コントローラ１０３によってそれぞれのセンサ１０７に分配されるので、多重経路のロータリコネクタが不要となる。
【００８８】
プログラマブル・コントローラ１０３は、電磁弁１０６の動作を制御することにより、揺動機構５０の動作（例えば、ロータリアクチュエータ５１の動作開始および動作停止）およびドレッサ９０の動作（例えば、研磨パッド４１のドレッシング開始および停止）を制御するように構成されている。プログラマブル・コントローラ１０３は通信装置１１０に接続されており、この通信装置１１０は外部の集中管理装置と無線通信を行うことができるようになっている。
【００８９】
図３８は、複数のキャリア１が集中管理装置により遠隔操作されている様子を示す模式図である。集中管理装置１２０と各キャリア１のプログラマブル・コントローラ１０３とは、通信装置１１０を通じて相互に情報の伝達を行う。集中管理装置１２０は、複数のキャリア１の運転状況を監視し、キャリア１の動作異常を検出し、それぞれのキャリア１でのワークピースの研磨開始および研磨停止を制御するようになっている。さらに集中管理装置１２０は、通信により複数のキャリア１のプログラマブル・コントローラ１０３に更新プログラムを送信し、プログラマブル・コントローラ１０３のプログラムを書き換えることによって、複数のキャリア１での研磨条件（ワークピースの研磨レシピ）を一斉に修正または変更することが可能となっている。例えば、集中管理装置１２０は、図２１（ａ）から図２４（ｄ）までを参照して説明したキャリア１の動作シーケンスを変更することが可能である。集中管理装置１２０は、さらに、各キャリア１での研磨条件などの情報からワークピースの生産量を予測することも可能である。
【００９０】
図３９は、キャリア１のさらに他の実施形態を示す模式図である。この実施形態に係るキャリア１は、ワークピースＷを保持するワークピース保持部９と、このワークピース保持部９に連結されたロータリアクチュエータ（回転駆動装置）としてのサーボモータ１３０と、ワークピース保持部９およびサーボモータ１３０を上下動させる上下動機構としてのシャフトモータ１３５とを備えている。ワークピース保持部９はワークピースＷを着脱可能に保持する機能を有しており、その構成は上述した実施形態で説明した構成と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００９１】
サーボモータ１３０は、支持部材１４０に固定されている。ワークピース保持部９は連結軸１３２を介してサーボモータ１３０に連結されており、サーボモータ１３０によってワークピース保持部９およびこれに保持されたワークピースＷが回転する。サーボモータ１３０は、予め設定された速度でワークピースＷを時計回りまたは反時計回りに回転させるようになっている。サーボモータ１３０の回転軸線ＣＰはワークピース保持部９に保持されたワークピースＷの中心を通る。したがって、ワークピースＷはその中心軸線まわりにサーボモータ１３０によって回転される。ワークピースＷの中心軸線はサーボモータ１３０の回転軸線ＣＰに一致する。
【００９２】
ワークピースＷが回転している間、図１に示すように、キャリア１および研磨パッド４１（図１に示す軟質の研磨パッド３は硬質の研磨パッド４１に置き換えられる）が回転し、これによりワークピースＷが研磨液の存在下で研磨パッド４１との摺接により研磨される。ワークピースＷの研磨中、ワークピースＷを連続的に回転させてもよいし、または間欠的に回転させてもよい。例えば、ワークピースＷを回転させながら湾曲斜面ＣＳ１〜ＣＳ４（図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）参照）を研磨し、ワークピースＷの回転を一旦止めて斜面ＳＳ１〜ＳＳ４を研磨してもよい。
【００９３】
サーボモータ１３０の回転軸線ＣＰは、鉛直方向に対して所定の角度で傾いている。したがって、ワークピースＷの底面Ｆ（図１３（ａ）参照）は研磨パッド４１には接触せず、ワークピースＷの外周面が研磨パッド４１に接触する。図３９に示す例では、ワークピースＷの回転軸線ＣＰは４５°で傾いている。したがって、図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示す斜面ＳＳ１〜ＳＳ４および湾曲斜面ＣＳ１〜ＣＳ４が研磨パッド４１に接触する。
【００９４】
図１３（ａ）に示すようにワークピースＷは矩形状を有しているため、ワークピースＷがその中心軸線まわりに１回転する間に、ワークピースＷの中心から被研磨面までの距離が変化する。このため、回転軸線ＣＰの上下方向の位置が固定されていると、ある回転角度ではワークピースＷの被研磨面がリング１１の下面から突出せず、ワークピースＷが研磨パッド４１から離間してしまう。そこで、ワークピースＷの回転角度にかかわらず、常にワークピースＷの被研磨面（外周面）がリング１１の下面から突出するように（すなわち、ワークピースＷの回転中にワークピースＷの外周面が常に研磨パッド４１に接触した状態に保たれるように）、シャフトモータ１３５は、ワークピースＷの回転に同期して、サーボモータ１３０、ワークピース保持部９、およびワークピースＷを一体に上下動させる。ワークピースＷの回転に同期したワークピースＷの上下移動の量および速度は、ワークピースＷの形状に基づいて予め決定される。
【００９５】
シャフトモータ１３５は設置プレート１８に固定されている。支持部材１４０はシャフトモータ１３５の上下動軸１３６に連結されており、シャフトモータ１３５によって鉛直方向（研磨パッド４１の研磨面に垂直な方向）に上昇及び下降する。したがって、支持部材１４０上のサーボモータ１３０はシャフトモータ１３５によって上下方向に移動する。本実施形態では、３組またはそれ以上のサーボモータ１３０およびワークピース保持部９が設けられているが、図３９では説明簡略化のために２組みのサーボモータ１３０およびワークピース保持部９のみが描かれている。
【００９６】
上述した図３９はワークピースＷの底面Ｆの短辺に接続された第２の斜面ＳＳ２（図１３（ａ）参照）を研磨しているときの図であり、図４０はワークピースＷの底面Ｆの長辺に接続された第１の斜面ＳＳ１を研磨しているときの図である。ワークピースＷがその中心軸線まわりに回転している間、ワークピースＷおよびサーボモータ１３０はシャフトモータ１３５により上下方向に移動される。ワークピースＷの中心から第１の斜面ＳＳ１までの距離と、ワークピースＷの中心から第２の斜面ＳＳ２までの距離は異なるが、図３９および図４０から分かるように、ワークピースＷの輪郭形状に従ってワークピースＷの回転に同期してシャフトモータ１３５がワークピースＷを上下動させることにより、ワークピースＷの被研磨面は常にリング１１の下面から下方に突出する。したがって、ワークピースＷの被研磨面は研磨パッド４１に接触した状態に維持される。
【００９７】
ワークピースＷが上下動しているときのワークピースＷの研磨パッド４１に対する研磨圧力を一定に保つために、ワークピースＷとワークピース保持部９との間に弾性体（例えば、エアバックまたはスプリング）を配置することが好ましい。さらに、ワークピースＷの上下動にともなってワークピースＷの研磨圧力が変動することがありうるので、このような研磨圧力の変動を除去するためにも、上記弾性体を設けることが好ましい。弾性体は、ワークピースＷの全体を支持してもよく、またはワークピースＷの四隅のみを支持してもよい。
【００９８】
ワークピースＷの回転角度によって研磨パッド４１との接触面積が変化するので、サーボモータ１３０はワークピースＷと研磨パッド４１との接触面積（すなわちワークピースＷの回転角度）に従ってワークピースＷの回転速度を変化させることが好ましい。例えば、ワークピースＷの斜面ＳＳ１，ＳＳ３を研磨しているときはワークピースＷの回転速度を遅くし、ワークピースＷの湾曲斜面ＣＳ１〜ＣＳ４を研磨しているときはワークピースＷの回転速度を早くすることが好ましい。さらに、一時的にワークピースＷの回転を止めてもよい。
【００９９】
図３９および図４０から分かるように、ワークピースＷが上下動するに従って、研磨パッド４１上のワークピースＷとの接触箇所は、研磨パッド４１の半径方向に沿って変化する。従って、研磨パッド４１のより広い領域がワークピースＷの研磨に使用される。このことから、研磨パッド４１の寿命が延びることが期待される。
【０１００】
研磨パッド４１の同じ箇所のみでワークピースＷを研磨すると、研磨パッド４１上に削り屑が蓄積し、これがワークピースＷの傷の原因となることがある。本実施形態では、ワークピースＷの上下動にともなってワークピースＷと研磨パッド４１との接触箇所は研磨パッド４１の半径方向に移動するので、削り屑の局所的な蓄積量を減らすことができる。したがって、ワークピースＷの傷を減らすことができる。また、研磨パッド４１上の広い領域をワークピースＷの研磨に使用することができるので、研磨パッド４１上に保持されている研磨液（スラリ）を有効に使用することができる。
【０１０１】
図３９に示すサーボモータ１３０およびシャフトモータ１３５は、図１７に示す揺動機構５０に相当する。揺動機構５０が主として３つの要素、すなわちロータリアクチュエータ５１、第１の回転連結機構６１、および第２の回転連結機構７１から構成されているのに対して、図３９のキャリア１は、サーボモータ１３０およびシャフトモータ１３５の２つの要素のみから構成される。したがって、シャフトモータ１３５からワークピースＷまでの距離が、図１７のキャリア１に比べて短くなる。その結果として、より安定したワークピースＷの研磨が可能になる。
【０１０２】
さらに、シャフトモータ１３５によりワークピースＷをリング１１よりも上方の位置まで上昇させることにより、ワークピースＷの全体を研磨パッド４１から離間させることが可能である。したがって、ワークピースＷの研磨開始点および研磨終点をシャフトモータ１３５により制御することができる。ワークピースＷを研磨パッド４１から離間させたときに、ワークピースＷに洗浄液（リンス液）を供給することにより、研磨されたワークピースＷを洗浄することも可能である。さらには、研磨中のワークピースＷとリング１１との上下方向の相対位置を調整することにより、ワークピースＷの研磨圧力を調整することができる。被研磨面の面積に基づいて、研磨圧力を変更することが好ましい。
【０１０３】
ワークピースＷの研磨中、サーボモータ１３０は、ワークピースＷを時計回りおよび反時計回りに交互に揺動させてもよいが、この場合はワークピースＷの回転方向が切り替わるときに、被研磨面上に研磨縞が残ることがある。これを避けるために、本実施形態のサーボモータ１３０は予め定められた方向にのみ、すなわち時計回りまたは反時計回りのいずれか一方にワークピースＷを回転させることが好ましい。このように一定の方向に回転させながらワークピースＷを研磨することにより、滑らかな鏡面を形成することができる。
【０１０４】
ワークピースＷの研磨中、ワークピースＷを一方向に連続的に回転させてもよく、または一方向に間欠的に回転させてもよい。研磨縞を残さずに滑らかな鏡面を形成するためには、ワークピースＷを一方向に連続的に回転させることが好ましい。さらに、ワークピースＷの被研磨面を左右均等に研磨するために、ワークピースＷを一方向に所定の回数だけ回転させた後、ワークピースＷを反対方向に所定の回数だけさらに回転させてもよい。
【０１０５】
サーボモータ１３０の回転軸線ＣＰの傾き角度は、サーボモータ１３０の支持部材１４０への取り付け角度を変えることによって変えることができる。図４１に示す例では、サーボモータ１３０の回転軸線ＣＰは鉛直方向に対して９０°で傾いている。したがって、図４１に示すキャリア１は、ワークピースＷの側面ＶＳ１〜ＶＳ４および湾曲角面ＵＳ１〜ＵＳ４を研磨することができる。
【０１０６】
図４２は、キャリア１のさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない構成および動作は、図３９に示す構成および動作と同じであるので、その重複する説明を省略する。図４２に示すキャリア１は、中空サーボモータ１４１と、この中空サーボモータ１４１に連結されたシャフトモータ１３５と、シャフトモータ１３５に支持された連結軸１３２とを備えている。連結軸１３２には、ワークピース保持部９が固定されている。中空サーボモータ１４１はアタッチメント４７に固定されており、このアタッチメント４７は設置プレート１８に固定されている。中空サーボモータ１４１、シャフトモータ１３５、連結軸１３２、ワークピース保持部９、およびワークピース保持部９に保持されたワークピースＷは、この順に同一軸線上に配列されている。
【０１０７】
図４３は、図４２に示す中空サーボモータ１４１およびシャフトモータ１３５を示す断面図である。図４３に示すように、中空サーボモータ１４１のステータ１４１Ｂは、アタッチメント４７に固定されている。シャフトモータ１３５は、中空サーボモータ１４１のロータ１４１Ａに固定されており、中空サーボモータ１４１によって回転させられるようになっている。シャフトモータ１３５は連結軸１３２をその長手方向に移動させるように構成されているが、連結軸１３２がシャフトモータ１３５に対して相対的に回転することを許容しない構成を有している。連結軸１３２の端部は中空サーボモータ１４１の中央部に形成された中空部内に位置しており、連結軸１３２の他端はワークピース保持部９に接続されている。連結軸１３２は、中空サーボモータ１４１を貫通して延びていてもよい。中空サーボモータ１４１により、シャフトモータ１３５、連結軸１３２、ワークピース保持部９、およびワークピースＷが一体に回転する。
【０１０８】
中空サーボモータ１４１の回転軸線ＣＰは、ワークピース保持部９に保持されたワークピースＷの中心を通る。したがって、ワークピースＷは、その中心軸線まわりに回転する。シャフトモータ１３５は、連結軸１３２をその軸方向に（すなわち回転軸線ＣＰに沿って）移動させるように構成されている。したがって、ワークピースＷは、その中心軸線まわりに中空サーボモータ１４１によって回転させられ、さらにシャフトモータ１３５によってワークピースＷの中心軸線に沿って移動させられる。回転軸線ＣＰ（ワークピースＷの中心軸線）は水平方向に対して傾いているので、ワークピースＷを回転軸線ＣＰに沿って移動させると、ワークピースＷの全体が上下動する。したがって、シャフトモータ１３５は、ワークピースＷを上下動させる上下動機構を構成する。
【０１０９】
図４２に示すワークピースＷの研磨中の動きは、図３９に示すワークピースＷと同様である。すなわち、ワークピースＷの外周面が研磨パッド４１に接触した状態で、中空サーボモータ１４１によってワークピースＷが回転させられ、このワークピースＷの回転に同期してシャフトモータ１３５によりワークピースＷが上下動させられる。上述した図４２はワークピースＷの底面Ｆの短辺に接続された第２の斜面ＳＳ２（図１３（ａ）参照）を研磨しているときの図であり、図４４はワークピースＷの底面Ｆの長辺に接続された第１の斜面ＳＳ１を研磨しているときの図である。図４２および図４４に示すように、シャフトモータ１３５はワークピースＷの回転に同期してワークピースＷを上下動させることにより、ワークピースＷの外周面が常にリング１１から下方に突出する。これにより、ワークピースＷの回転角度にかかわらず、ワークピースＷは常に研磨パッド４１に接触することができる。
【０１１０】
本実施形態のキャリア１は、複数のワークピースＷを独立に回転かつ上下動させることもできる。図４５に示すように、研磨中に、複数のワークピースＷのうちの一つをある速度で回転させながら、他のワークピースＷを異なる速度で回転させてもよい。このような動作によれば、ワークピースＷの部位ごとの研磨量を調整することができる。この場合も、ワークピースＷの外周面が常にリング１１から下方に突出するようにワークピースＷが上下動される。
【０１１１】
図４６は、図４２に示すキャリアの変形例を示す図である。特に説明しない構成および動作は、図４２に示す構成および動作と同様であるので、その重複する説明を省略する。図４６に示す例では、アタッチメント４７にシャフトモータ１３５が固定されている。中空サーボモータ１４１のステータ１４１Ｂはワークピース保持部９に固定されており、中空サーボモータ１４１のロータ１４１Ａは連結軸１３２に固定されている。連結軸１３２は、シャフトモータ１３５に支持されている。この例では、シャフトモータ１３５、連結軸１３２、中空サーボモータ１４１、ワークピース保持部９、およびワークピース保持部９に保持されたワークピースＷは、この順に同一軸線上に配列されている。
【０１１２】
ワークピース保持部９およびこれに保持されたワークピースＷは、中空サーボモータ１４１によって回転させられる。さらに、ワークピースＷ、ワークピース保持部９、および中空サーボモータ１４１は、シャフトモータ１３５によって中心軸線ＣＰ（ワークピースの中心軸線）に沿って移動させられる。研磨中のワークピースＷの動きは、図４２に示す実施形態と同じであり、同様にしてワークピースＷの外周面を鏡面研磨することができる。図４６に示す例では、中空サーボモータ１４１に代えて、通常のタイプのサーボモータを用いてもよい。
【０１１３】
図４７は、本発明のさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない構成および動作は、図４２に示す構成および動作と同様であるので、その重複する説明を省略する。キャリア１は、ワークピース保持部９に連結された第１サーボモータ（第１回転駆動機構）１５１と、第１サーボモータ１５１が固定されるスイングアーム１５３と、スイングアーム１５３を介して第１サーボモータ１５１に連結された第２サーボモータ（第２回転駆動機構）１５２とを備えている。第１サーボモータ１５１の回転軸線ＣＰ１はワークピース保持部９に保持されたワークピースＷの中心を通る。したがって、ワークピースＷはその中心軸線まわりに第１サーボモータ１５１によって所定の速度で回転される。
【０１１４】
第２サーボモータ１５２はアタッチメント４７に固定されており、このアタッチメント４７は設置プレート１８に固定されている。第１サーボモータ１５１はスイングアーム１５３の一方の端部に固定され、第２サーボモータ１５２はスイングアーム１５３の他方の端部に連結されている。第２サーボモータ１５２がスイングアーム１５３を回転させると、第１サーボモータ１５１およびワークピース保持部９が第２サーボモータ１５２の回転軸線ＣＰ２まわりに回転する。この回転軸線ＣＰ２は研磨パッド４１に垂直な方向に対して傾いているので（図４７では４５度）、第２サーボモータ１５２によってワークピース保持部９およびワークピースＷが上下に移動する。したがって、第２サーボモータ１５２およびスイングアーム１５３は、ワークピースＷを上下動させる上下動機構を構成する。
【０１１５】
ワークピースＷの回転角度にかかわらず、常にワークピースＷの被研磨面（外周面）がリング１１の下面から突出するように（すなわち、ワークピースＷの回転中にワークピースＷの外周面が常に研磨パッド４１に接触した状態に保たれるように）、第２サーボモータ１５２は、ワークピースＷのその軸心まわりの回転に同期して、ワークピース保持部９およびワークピースＷを一体に上下動させる。ワークピースＷの回転に同期したワークピースＷの上下移動の量および速度は、ワークピースＷの形状に基づいて予め決定される。
【０１１６】
本実施形態では、３組またはそれ以上のサーボモータ１５１，１５２およびワークピース保持部９が設けられているが、図４７では、先に説明した実施形態と同様に、説明簡略化のために２組のサーボモータ１５１，１５２およびワークピース保持部９のみが描かれている。
【０１１７】
この実施形態では、キャリア１に上向きの力を与えるリフト機構１５５がキャリア１に連結されている。より詳しくは、キャリア１の上部にはロータリジョイント１５７が固定されており、このロータリジョイント１５７はリフト機構１５５に連結されている。リフト機構１５５は、研磨パッド４１の上方に配置された固定アーム１９に固定されている。ロータリジョイント１５７は、キャリア１の回転を許容しつつ、リフト機構１５５からの上向きの力をキャリア１に伝えるように構成されている。
【０１１８】
リフト機構１５５は、ロータリジョイント１５７を介して上向きの力をキャリア１の中心部に与え、これにより研磨パッド４１に作用するワークピースＷの圧力（すなわち研磨圧力）を調整する。研磨圧力は、キャリア１およびワークピースＷの自重とリフト機構１５５が発生する上向きの力によって決定される。
【０１１９】
リフト機構１５５は、ワークピースＷの研磨中に上向きの力を変化させてもよい。より具体的には、リフト機構１５５は、ワークピースＷの回転に同期して上向きの力を変化させることが好ましい。例えば、面積の大きい面を研磨するときには、上向きの力を小さくすることにより研磨圧力を上げ、面積の小さい面を研磨するときには、上向きの力を大きくすることにより研磨圧力を小さくする。このように動作するリフト機構１５５を備えることにより、ワークピースＷの回転に同期して研磨圧力を最適な値に調整することができる。したがって、ワークピースＷのすべての被研磨面を最適な研磨圧力で研磨することが可能となる。
【０１２０】
リフト機構１５５の例としては、エアシリンダ、またはサーボモータとボールねじとの組み合わせなどが挙げられる。エアリリンダを用いる場合は、エアシリンダに供給される気体の圧力をレギュレータで制御することによって研磨圧力を制御することができる。なお、図４７の例では、ロータリジョイント１５７は設置プレート１８上に固定されているが、ロータリジョイント１５７の設置箇所はこの例に限定されない。
【０１２１】
リフト機構１５５は、上述した他の実施形態にも適用可能である。例えば、図３（ａ）、図１１（ａ）、図１５、図３３、図３９、図４２、図４６に示すキャリア１にリフト機構１５５を連結してもよい。
【０１２２】
図３７に示すコントロールボックス１００を、図４２、図４６、および図４７に示すキャリア１に設けてもよい。図４８は、図４２、図４６、および図４７に示すキャリア１に設けられたコントロールボックス１００を示す模式図である。この例に係るコントロールボックス１００は、図３７に示すコントロールボックスと基本的には同じであるが、ロータリジョイントおよび電磁弁を備えていない点で相違する。すなわち、コントロールボックス１００は、電源（図示せず）に連結された単経路のロータリコネクタ１０２と、ロータリコネクタ１０２に接続されたプログラマブル・コントローラ（ＰＬＣ）１０３と、複数のセンサ１０７と、通信装置１１０とを備えている。サーボモータ１３０，１４１，１５１，１５２およびシャフトモータ１３５は、プログラマブル・コントローラ１０３から電力の供給を受けて動作し、さらにプログラマブル・コントローラ１０３によってサーボモータ１３０，１４１，１５１，１５２およびシャフトモータ１３５の動作が制御される。
【０１２３】
図４９は、キャリア１のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態に係るキャリア１は、図５０（ａ）および図５０（ｂ）に示すワークピースＷの４つの傾斜面ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４を研磨するのに好適に使用される。図５０（ａ）はワークピースＷの上面図であり、図５０（ｂ）はワークピースＷの断面図である。この矩形状のワークピースＷは、下面の両端に傾斜面ＴＳ１，ＴＳ２を有し、上面の両端に傾斜面ＴＳ３，ＴＳ４を有している。これらの傾斜面ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４が研磨すべき面である。ワークピースＷの上面には、矩形状の凹部（または空間）１６０が形成されている。特に説明しないキャリア１の構成は、上述したキャリア１と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。研磨パッド３およびキャリア１以外のＣＭＰ装置の構成は、図１または図２に示す構成と同じである。
【０１２４】
図４９に示すように、リング１１には円形の底面プレート４５が接続されている。この底面プレート４５はリング１１の半径方向内側に配置され、リング１１と一体に形成されている。リング１１の底面と底面プレート４５の底面とは同一水平面内に位置している。
キャリア１は、複数の（図示の例では３つの）ワークピースＷを保持する３つのワークピース保持部９と、ワークピース保持部９の位置を固定するためのトグル機構１６３とを備えている。
【０１２５】
図５１は、ワークピース保持部９を示す上面図である。図５１に示すように、ワークピース保持部９は、ワークピースＷを保持するクランプ１６５と、クランプ１６５が固定される保持軸１６７とを備えている。クランプ１６５は、ねじ１６９によって保持軸１６７に着脱可能に固定されている。クランプ１６５はワークピースＷの凹部１６０内に収容されており、この凹部１６０を形成する内面を外方向に押圧することによって、ワークピースＷを保持している。
【０１２６】
図５２は、図５１に示すワークピース保持部９の保持軸１６７を示す側面図であり、図５３は保持軸１６７をその軸方向から見た図である。保持軸１６７は、大径の主軸部１６７ａと、この主軸部１６７ａの両端から軸方向外側に延びる小径の支持軸部１６７ｂとを有している。主軸部１６７ａには、クランプ１６５が固定される平坦面１６７ｃが形成されている。クランプ１６５は、上述したねじ１６９によって主軸部１６７ａの平坦面１６７ｃに着脱可能に取り付けられている。
【０１２７】
図５２および図５３に示すように、主軸部１６７ａの両端には、保持軸１６７の周方向に沿って６つのテーパー形成面１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆ（以下、単に１７０ともいう）が形成されている。各テーパー形成面１７０は、主軸部１６７ａの外周面から保持軸１６７の軸心に向かって傾斜している。隣接するテーパー形成面１７０同士は所定の角度で交わっている。これらのテーパー形成面１７０は、後述するように、研磨パッド３（図１参照）の研磨面に対するワークピースＷの角度を固定するために使用される。
【０１２８】
図５４は、図５１に示すクランプ１６５を示す上面図である。このクランプ１６５は、空間または凹部を内部に有する、図５０（ａ）および図５０（ｂ）に示すようなワークピースＷの保持に好適に使用される。図５４に示すように、クランプ１６５は、直列に配置された２つの保持ブロック１７４，１７５と、これら保持ブロック１７４，１７５を互いに連結する２つの連結ピン１７７を備えている。各連結ピン１７７は、略Ｃ字型の形状を有したリングピンである。各保持ブロック１７４，１７５の上面には、これら連結ピン１７７が収容される溝１７４ａ，１７５ａが形成されており、連結ピン１７７がこれら溝１７４ａ，１７５ａに配置されることによって２つの保持ブロック１７４，１７５が連結される。保持ブロック１７４，１７５の外周面には、ワークピースＷの凹部１６０を形成する内面に接触する突起部１７４ｂ，１７５ｂが形成されている。
【０１２９】
図５５は、クランプ１６５がワークピースＷの凹部１６０内に配置されている状態を示す上面図であり、図５６は、図５１のＨ−Ｈ線断面図である。図５５に示すように、クランプ１６５は、ワークピースＷの凹部１６０内に収容された状態で、ワークピースＷを保持するように構成されている。クランプ１６５の中央部には、円形の通孔１８０が形成されている。この通孔１８０の下部は、径が徐々に広がる円錐台面１８０ａから形成されている。通孔１８０には、円錐台形の外周面１８１ａを有する留め具１８１が挿入されており、留め具１８１の外周面１８１ａが通孔１８０の円錐台面１８０ａに接触している。
【０１３０】
保持軸１６７の主軸部１６７ａは、ねじ１６９が挿入される通孔１８３を有している。ねじ１６９は、この通孔１８３を通って延び、留め具１８１に形成されたねじ穴に螺合されている。ねじ１６９を締め付けると、留め具１８１の外周面１８１ａが円錐台面１８０ａに押し付けられ、これにより２つの保持ブロック１７４，１７５が互い離間する方向（図５６に矢印で示す）に移動して、突起部１７４ｂ，１７５ｂを凹部１６０の内面に押し付ける。このようにして、ワークピースＷは、クランプ１６５の複数の突起部１７４ｂ，１７５ｂによって保持される。
【０１３１】
図５７は、図４９に示すキャリア１の一部を示す上面図である。図５８は、図５７のＩ−Ｉ線断面図であり、図５９は、図５７のＪ−Ｊ線断面図であり、図６０は、図５７のＫ−Ｋ線断面図である。底面プレート４５には、断面Ｖ字型の支持面を有する２つの軸支持台１８４が固定されている。これらの軸支持台１８４は、それぞれ保持軸１６７の２つの支持軸部１６７ｂを回転可能に支持している。２つの軸支持台１８４のうちの一方の上方には、下を向いた２つの受け面１８６ａ，１８６ｂを有した位置決め部材１８６が配置されている。これらの受け面１８６ａ，１８６ｂは、支持軸１６７の６つのテーパー形成面１７０ａ〜１７０ｆのうちの隣接する２つに平行に形成されている。軸支持台１８４は底面プレート４５の下面に固定され、位置決め部材１８６は底面プレート４５の上面に固定されている。
【０１３２】
トグル機構１６３は、そのレバーを回転させることにより、保持軸１６７の６つのテーパー形成面１７０ａ〜１７０ｆのうちの隣接する２つを位置決め部材１８６の受け面１８６ａ，１８６ｂに押し付け、レバーを反対方向に回転させることにより、テーパー形成面１７０を受け面１８６ａ，１８６ｂから解放するように構成される。図５７，図５９，および図６０は、保持軸１６７のテーパー形成面１７０ａ，１７０ｂが位置決め部材１８６の受け面１８６ａ，１８６ｂにそれぞれ押し付けられている状態を示している。この状態では、受け面１８６ａ，１８６ｂが保持軸１６７の位置および角度を拘束し、これにより研磨パッド３の研磨面に対するワークピースＷの被研磨面の位置およびワークピースＷの角度が固定される。レバーを図５７に示す矢印の方向に回転させると、保持軸１６７のテーパー形成面１７０ａ，１７０ｂは位置決め部材１８６の受け面１８６ａ，１８６ｂから離れることが許容される。したがって、ワークピースＷを回転させることができ、さらにはワークピースＷを含むワークピース保持部９の全体をキャリア１から取り出すことができる。
【０１３３】
図５９に示すように、２つの受け面１８６ａ，１８６ｂは、所定の角度で互いに傾斜している。この受け面１８６ａ，１８６ｂ同士のなす角度は、保持軸１６７の隣接する２つのテーパー形成面１７０同士のなす角度に等しい。そして、図５９に示すように、保持軸１６７の６つのテーパー形成面１７０のうちの２つが２つの受け面１８６ａ，１８６ｂにそれぞれ押し付けられることにより、ワークピースＷの研磨パッド３に対する角度が固定される。図５９は、ワークピースＷの傾斜面ＴＳ１が研磨パッド３に接触している状態を示している。図６１に示すように、保持軸１６７の６つのテーパー形成面１７０ａ〜１７０ｆのうちの他の２つが２つの受け面１８６ａ，１８６ｂに押し付けられると、研磨パッド３に対するワークピースＷの角度を変えることができる。図６１は２つのテーパー形成面１７０ｂ，１７０ｃが位置決め部材１８６の受け面１８６ａ，１８６ｂにそれぞれ押し付けられている状態を示している。このようにして、ワークピースＷの上下面の端部に形成された４つの傾斜面ＴＳ１〜ＴＳ４のすべてを研磨することができる。
【０１３４】
図６２は、トグル機構１６３の操作によって保持軸１６７が位置決め部材１８６から開放された状態を示す断面図である。この状態では、保持軸１６７の２つの支持軸部１６７ｂは、単に２つの軸支持台１８４により回転自由に支持されているだけである。したがって、保持軸１６７を中心としてワークピースＷ全体を回転させることができ、ワークピースＷの他の傾斜面を研磨することができる。図６３は、ワークピースＷとともにワークピース保持部９をキャリア１から取り外している状態を示す図である。このようにワークピース保持部９のみがキャリア１から取り外せるので、キャリア１全体を研磨パッド３から取り出すことなく、ワークピースＷを交換することができる。
【０１３５】
図６４は、ワークピースＷの他の例を示す上面図である。このワークピースＷは、矩形状を有し、その内部に凹部１６０を有している点で、図５０（ａ）および図５０（ｂ）に示すワークピースＷと同じであるが、その凹部１６０に２つの第１位置決め部材１９１および３つの第２位置決め部材１９２を有している点で相違している。
【０１３６】
図６５は、図６４のＬ−Ｌ線断面図である。第１位置決め部材１９１は、ワークピースＷの底面１９５に平行な方向（以下、ＸＹ方向という）におけるワークピースＷの位置決めに使用される。各第１位置決め部材１９１は、ワークピースＷの底面１９５と垂直に延びる縦穴１９１ａを有している。これら第１位置決め部材１９１は、矩形状のワークピースＷの対角線上に位置している。図６６は、図６４のＭ−Ｍ線断面図である。第２位置決め部材１９２は、ワークピースＷの底面１９５と垂直な方向（以下、Ｚ方向という）におけるワークピースＷの位置決めに使用される。各第２位置決め部材１９２は、ワークピースＷの内側に向かって上方に延びる係合傾斜面１９２ａを有している。第１位置決め部材１９１および第２位置決め部材１９２は、ワークピースＷの凹部１６０を形成する内面に沿って配置されている。
【０１３７】
図６７は、図６４に示すワークピースＷを保持するのに適合したワークピース保持部９を示す斜視図である。このワークピース保持部９は、ワークピースＷを保持する一対のクランプ２０１と、これらクランプ２０１を互いに近接および離間させる方向に移動させるねじ棒２０３と、ワークピースＷの移動を案内するガイド部材２０４と、ねじ棒２０３およびガイド部材２０４を支持するクランプ台２０５と、クランプ台２０５に固定された２つの位置決めピン２０８とを備えている。ねじ棒２０３は、それぞれのクランプ２０１を貫通して延びており、クランプ台２０５に回転可能に保持されている。ねじ棒２０３とガイド部材２０４は、互いに平行に延びている。
【０１３８】
図６８はねじ棒２０３を示す斜視図である。このねじ棒２０３は、その外周面に形成された右ねじ部２０３Ａと左ねじ部２０３Ｂを有している。これらの右ねじ部２０３Ａおよび左ねじ部２０３Ｂは、各クランプ２０１に形成されたねじ孔（図示せず）にそれぞれ螺合されている。ねじ棒２０３を一方向に回転させると、一対のクランプ２０１が互いに離間する方向に移動し、ねじ棒２０３を反対方向に回転させると、一対のクランプ２０１が互いに近接する方向に移動する。これらクランプ２０１の移動は、ねじ棒２０３と平行に延びるガイド部材２０４によってガイドされる。位置決めピン２０８は、ワークピースＷの第１位置決め部材１９１の縦穴１９１ａの位置に対応した位置に配置されている。２つの位置決めピン２０８が２つの縦穴１９１ａにそれぞれ挿入された状態で、ワークピースＷがワークピース保持部９に装着される。
【０１３９】
図６９は、図６４に示すワークピース保持部９の断面図である。ワークピースＷがワークピース保持部９に装着されると、クランプ２０１は、第２位置決め部材１９２の内側に位置する。各クランプ２０１は、第２位置決め部材１９２の係合傾斜面１９２ａに沿って傾斜する上面２０２ａを有した爪２０２を備えている。ねじ棒２０３を一方向に回すと、クランプ２０１が互いに離れる方向に移動し、爪２０２の上面２０２ａが係合傾斜面１９２ａに押し付けられる。爪２０２がワークピースＷの外側に向かって移動するに従って、爪２０２の上面２０２ａと係合傾斜面１９２ａとの係合によりワークピースＷが上方に（すなわちクランプ台２０５に向かって）移動され、やがて第１位置決め部材１９１の上面がクランプ台２０５の下面に接触する。ワークピースＷは、位置決めピン２０８が第１位置決め部材１９１の縦穴１９１ａに挿入された状態で、爪２０２とクランプ台２０５との間に挟まれる。ワークピースＷのＸＹ方向の位置は、第１位置決め部材１９１と位置決めピン２０８によって固定され、ワークピースＷのＺ方向の位置は、第２位置決め部材１９２とクランプ２０１の爪２０２によって固定される。
【０１４０】
上述した各実施形態において、ワークピースＷの研磨終了は、研磨時間から決定することができる。より具体的には、研磨時間が所定の目標時間に達したときに、ワークピースＷの研磨を終了させることができる。
【０１４１】
ワークピースＷの例としては、アルミニウムやステンレス鋼などから形成される金属筐体、または樹脂筐体が挙げられる。筐体は、例えば、携帯電話、スマートフォン、多機能携帯端末、携帯ゲーム機、カメラ、時計、音楽メディアプレーヤー、パソコン、自動車部品、装飾品、医療機器などに用いられるものである。本発明によれば、このようなワークピースに鏡面仕上げを施すことができる。
【０１４２】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１      キャリア
２      回転機構
３      研磨パッド
４      研磨テーブル
５      研磨液供給機構
６      モータ
９      ワークピース保持部
１０      クランプ
１１      リング
１２      取り付け台
１３      取り付け具
１４      揺動機構
１５      ロータリアクチュエータ
１６      ロータリジョイント
１７      支柱
１８      設置プレート
１９      固定アーム
２０      ローラー
２１      モータ
２２      動力伝達機構
３１      弾性パッド
３２      ベース層
３３      粘着層
４０      ウエイト
４１      研磨パッド
４５      底面プレート
４７      アタッチメント
４８      ねじ
５０      揺動機構
５１      ロータリアクチュエータ
６１      第１の回転連結機構
７１      第２の回転連結機構
７２      静止台
７３      回転部材
７４      支持軸
７６Ａ，７６Ｂ    ストッパ
７７      レバー
８１      第１のカバー部材
８２      第２のカバー部材
８３      フック
８４      係止口
８６      貫通孔
９０      ドレッサ
９１      ドレッシングディスク
９２      エアシリンダ
９３      ブリッジ
１００    コントロールボックス
１０１    ロータリジョイント
１０２    ロータリコネクタ
１０３    プログラマブル・コントローラ
１０６    電磁弁
１０７    センサ
１１０    通信装置
１２０    集中管理装置
１３０    サーボモータ
１３２    連結軸
１３５    シャフトモータ
１３６    上下動軸
１４０    支持部材
１４１    中空サーボモータ
１５１    第１サーボモータ
１５２    第２サーボモータ
１５３    スイングアーム
１５５    リフト機構
１５７    ロータリジョイント
１６０    凹部または空間
１６３    トグル機構
１６５    クランプ
１６７    保持軸
１６７ａ    主軸部
１６７ｂ    支持軸部
１６９    ねじ
１７０ａ〜１７０ｆ    テーパー形成面
１７４，１７５    保持ブロック
１７７    連結ピン
１８０    通孔
１８１    留め具
１８３    通孔
１８４    軸支持台
１８６    位置決め部材
１９１    第１位置決め部材
１９２    第２位置決め部材
２０１    クランプ
２０２    爪
２０３    ねじ棒
２０４    ガイド部材
２０５    クランプ台
２０８    位置決めピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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