(57)【要約】【課題】  径の小さい修正プレートで済むと共に、修正プレートの自重による変形を小さくすることができる加工方法及び加工装置を提供する。【解決手段】  たとえば被加工物３の面が凸面になっているときには、チルト機構５をわずかに矢印Ｄ方向へ回転させラップ定盤１の面を傾斜させる。これによりラップ定盤１と修正プレート２の接触圧力分布がラップ定盤１の回転軸から離れた部分で大きくなるように変化するため、ラップ定盤１の面形状を凸面へと修正することができる。これとは逆に被加工物３の面が凹面になっているときには矢印Ｄと反対方向へ傾斜させることにより、ラップ定盤１と修正プレート２の接触圧力分布がラップ定盤１の回転軸に近い部分で大きくなるように変化するため、ラップ定盤１の面形状を凹面へと修正することができる。よって、凸面、凹面の被加工物３をそれぞれ平面に加工できることとなる。【選択図】  図２
2005111571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する加工定盤と回転する被加工物の被加工面とを互いに摺動させ、前記被加工物の表面（被加工面）の除去を進行させると共に、前記加工定盤と回転する修正プレートとを互いに摺動させ、前記加工定盤の表面形状を修正するラップ加工（研磨加工）において、前記加工定盤を水平面に対して傾斜させて加工を行う工程を有することを特徴とする加工方法。
【請求項２】
回転する加工定盤と、非加工物を保持して回転させる機構と、前記加工定盤と前記非加工物を接触させ両者の間に圧力を生じさせる機構と、修正プレートを保持して回転させる機構と、前記加工定盤と前記修正プレートを接触させ両者の間に圧力を生じさせる機構とを有し、更に、前記加工定盤の回転軸を鉛直方向から傾ける機構を有することを特徴とするラップ加工（研磨加工）を行う加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラップ加工（研磨加工）を行う方法及びそれに用いられる研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体関連の精密機器などに使用される光学部品および構造部材には、高い平面度が要求されることが少なくない。これらの高精度部品の加工にはラップ加工および研磨加工が適用される。これらの加工方法は、被加工物と加工定盤（ラップ定盤）の間に遊離砥粒を介在させて、被加工物と加工定盤を回転させながら摺動させることにより平滑な面を得る加工方法である。
【０００３】
被加工物の形状が平面であれば、平面のラップ定盤を回転させ、当該ラップ定盤上に被加工物を載せて回転させながら、ラップ定盤上を摺動させることにより研磨加工を進行させる方法が一般的である。砥粒を介したラップ定盤との摺動による、非加工物表面の除去の進行に伴い、ラップ定盤形状が被加工物に転写され平面形状を創成することができる。
【０００４】
たとえば、露光装置の走査部分などには高い走り精度が要求されるため、これらを構成する部材を高精度な平面度にしなければならない。このような部品の加工には、上述したラップ加工または研磨加工を行い、滑らかで、平坦な面を得ている。
【０００５】
このような方法の例を図６を用いて説明する。まず、ラップ定盤２１の表面の平坦化を行う。装置本体２６の上部で矢印Ｉ方向に回転するラップ定盤２１上に修正プレート２２を載せ、ローラ２５などで保持して矢印Ｊ方向に回転運動させながら、ラップ定盤２１に押し付けて摺動し、ラップ定盤２１の加工を進行させる。
【０００６】
その際、ラップ定盤２１と修正プレート２２との間には、砥粒を混入した研磨液を介在させ、当該砥粒によってラップ定盤２１の表面を微少量ずつ研磨し、これによりラップ定盤２１を所望の形状に創成する。
【０００７】
ラップ定盤２１を所望の形状にした後、このラップ定盤２１上に被加工物を載せ、修正プレート２２と同様に回転、摺動させながらラップ定盤２１に押し付けることにより、被加工物の表面を加工し、所望の平面度を得ている。
【０００８】
修正プレート２２により、ラップ定盤２１を所望の形状に加工することは、ローラ２５を取り付けたアーム２３を、リニアステージ２４などを用いて矢印Ｋ方向に移動させて、ラップ定盤２１と修正プレート２２の接触する位置を変更することにより行っていた。一般的にラップ定盤２１の回転軸と修正プレート２２の回転軸との距離を小さくするとラップ定盤２１の表面形状は凹面に、距離を大きくすると凸面になる。このようにラップ定盤２１の形状の修正加工は、修正プレート２２の水平方向の位置を調整することにより行っていた。
【０００９】
このラップ定盤２１の表面形状の加工方法の例を、図７を使用してさらに詳しく説明する。図７は、図６に示した加工装置の概要平面図と概要立面図である。
【００１０】
ラップ定盤２１上に修正プレート２２と被加工物２７が配してある。図７ではラップ定盤２１、修正プレート２２および被加工物２７がそれぞれ矢印Ｅ、Ｆ、Ｇの方向に回転し、加工を行っている。図はラップ定盤２１と修正プレート２２の中央部に、それぞれ凹部２８、２９からなる逃げを設けて輪帯部分を用いる方法を示しており、ラップ定盤２１の修正加工と被加工物２７の加工を同時に行っている。
【００１１】
たとえば被加工物２７の表面が凸面形状のときにはラップ定盤２１の表面形状も凸面傾向に修正し、被加工物２７表面の凸部分を除去しなければならない。このようなときには図７に矢印Ｈで示すように、修正プレート２２を、その回転軸とラップ定盤２１の回転軸が遠くなるように移動する。それにより、ラップ定盤２１の表面が凸面となる。
【００１２】
逆に、被加工物２７の表面が凹面形状のときにはラップ定盤２１の表面形状も凹面傾向に修正し、被加工物２７表面の凹部分を除去しなければならない。このようなときには図７に矢印Ｈで示す方向と反対向きに、修正プレート２２を、その回転軸とラップ定盤２１の回転軸が近くなるように移動する。それにより、ラップ定盤２１の表面が凹面となる。
【００１３】
以上のような方法を用いることによりラップおよび研磨加工を行い被加工物の精度を得ていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述のような修正プレートの位置変更によるラップ定盤表面形状の修正方法では、修正に伴って移動するどの位置においても、ラップ定盤の輪帯部分と接触できるような径の大きい修正プレートが必要であった。また、修正プレートがラップ定盤の輪帯部分と接触しない部分が大きくなると修正プレートの自重変形が起こり、修正しようとするラップ定盤の精度が得にくいという問題があった。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、径の小さい修正プレートで済むと共に、修正プレートの自重による変形を小さくすることができる加工方法及び加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するための第１の手段は、回転する加工定盤と回転する被加工物の被加工面とを互いに摺動させ、前記被加工物の表面（被加工面）の除去を進行させると共に、前記加工定盤と回転する修正プレートとを互いに摺動させ、前記加工定盤の表面形状を修正するラップ加工（研磨加工）において、前記加工定盤を水平面に対して傾斜させて加工を行う工程を有することを特徴とする加工方法（請求項１）である。
【００１７】
本手段においては、ラップ定盤を水平面に対して傾斜させて加工を行うようにしている。これにより、後に「発明を実施するための最良の形態」の欄で詳しく説明するように、修正プレートとラップ定盤の接触圧力分布を変化させることができ、接触圧力分布により、加工定盤の形状を制御することができる。よって、従来技術のように修正プレートを移動させる必要がないので、その分、修正プレートを小さくすることができ、ラップ定盤と接触しない部分が少なくなるので、修正プレートの自重変形が発生しにくい。よって、ラップ定盤の表面加工精度を向上させることができる。
【００１８】
前記課題を解決する他面第２の手段は、回転する加工定盤と、非加工物を保持して回転させる機構と、前記加工定盤と前記非加工物を接触させ両者の間に圧力を生じさせる機構と、修正プレートを保持して回転させる機構と、前記加工定盤と前記修正プレートを接触させ両者の間に圧力を生じさせる機構とを有し、更に、前記加工定盤の回転軸を鉛直方向から傾ける機構を有することを特徴とするラップ加工（研磨加工）を行う加工装置（請求項２）である。
【００１９】
本手段によれば、加工定盤の回転軸を鉛直方向から傾ける機構を有するので、加工定盤を水平面に対して傾斜させて加工を行うことができ、前記第１の手段である加工方法を実施することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、ラップ加工（研磨加工）において、径の小さい修正プレートで済むと共に、修正プレートの自重による変形を小さくすることができる加工方法及び加工装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。
図１、２は本発明の実施の形態の第１の例である加工装置の概要を示す概要平面図と概要立面図である。ラップ定盤１の上面の一方に修正プレート２、他方に被加工物３が配されており、ラップ定盤１、修正プレート２および被加工物３はそれぞれ矢印Ａ、Ｂ、Ｃの方向に回転する。修正プレート２、被加工物３は、ラップ定盤１に押さえつけられている。ラップ定盤１の上には研磨液が供給されており、これにより、修正プレート２、被加工物３は、研磨液を介して互いに摺動する。ラップ定盤１の中央部には、凹部７からなる逃げが、修正プレート２の中央部には凹部８からなる逃げが、それぞれ設けられている。
【００２２】
ラップ定盤１とともに矢印Ａ方向に回転する回転軸４は水平面に対してラップ定盤１を傾斜させることができるチルト機構５に固定されており、当該チルト機構５は装置本体６に取り付けられている。通常は図１のようにラップ定盤１の上面を水平にして加工を行う。
【００２３】
たとえば被加工物３の面が凸面になっているときには、図２に示すようにチルト機構５をわずかに矢印Ｄ方向へ回転させラップ定盤１の面を傾斜させる。これによりラップ定盤１と修正プレート２の接触圧力分布がラップ定盤１の回転軸から離れた部分で大きくなるように変化するため、ラップ定盤１の面形状を凸面へと修正することができる。
【００２４】
これとは逆に被加工物３の面が凹面になっているときには矢印Ｄと反対方向へ傾斜させることにより、ラップ定盤１と修正プレート２の接触圧力分布がラップ定盤１の回転軸に近い部分で大きくなるように変化するため、ラップ定盤１の面形状を凹面へと修正することができる。よって、凸面、凹面の被加工物３をそれぞれ平面に加工できることとなる。
【００２５】
ラップ定盤１を傾斜させることにより圧力分布を変化させることができるので、修正プレート２を移動させる必要が無く、従来に比べて小さい径の修正プレート２で修正が可能となる。また、修正プレート２の径を小さくすることにより修正プレート２とラップ定盤１が接触しない面積が小さくなる。これにより、修正プレート２の自重による変形を小さくすることができ、ラップ定盤１の面を高精度に修正することが可能となる。
【００２６】
修正プレートの径を従来に比べて小さくできる効果は、大型の装置において特に効果的である。しかし、大型の装置では図１、図２のような構造では実現が難しい。これに対応する本発明の第２の実施の形態である加工装置の例を図３、図４、図５に示す。なお、これらの図において、図１、図２に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００２７】
図３〜図５に示す装置においては、油圧ジャッキ１１、１２を用いてラップ定盤１を傾斜させるようにしている。上述のようにラップ定盤１上に修正プレート２が載せられており強制回転が可能なジョイント１３により回転運動（矢印Ｍ）を与えることができる。ジョイント１３は回転Ｍのみを与え、修正プレート２は、水平方向には、ラップ定盤１に倣って自由に動くことができる。また、修正プレート２は、ローラ等で支持し、ラップ定盤１との摩擦力で回転させてもよい。
【００２８】
ラップ定盤１の下方の回転軸１４をモータ１５で回転させることによりラップ定盤１は矢印Ｌの方向に回転する。ラップ定盤１はベアリング１６で回転可能に支持されておりこのベアリングのベースを油圧ジャッキ１１、１２で昇降させることによりラップ定盤１を傾斜させる。
【００２９】
図４に示すように油圧ジャッキ１１をＮ方向に上昇させ、油圧ジャッキ１２をＯ方向に下降させればラップ定盤１は凸面へ修正され、図５に示すように油圧ジャッキ１１をＰ方向に降下させ、油圧ジャッキ１２をＱ方向に上昇させればラップ定盤１が凹面へ修正されることとなる。断面図では２つのジャッキを示しているが、実際には複数個のジャッキを設けラップ定盤１の傾きを調整すればよい。
【００３０】
以上のような方法によってラップ定盤を修正加工することにより、当該ラップ定盤の精度を安定的かつ容易に維持、修正することができ、被加工物を高精度にラップおよび研磨加工することができる。
【実施例】
【００３１】
図３〜図５に示す装置を使用して、実際に本発明の方法を用いて加工を行った。
ラップ定盤１、修正プレート２の材料としては鋳鉄を用い、被加工物はセラミックスとした。直径３００ｍｍ、輪帯の幅が１００ｍｍ（すなわち中央部の凹部７の直径が１００ｍｍ）のラップ定盤１を用いて、８０×３０ｍｍの被加工物３を加工した。修正プレート２の直径を１２０ｍｍとし、ラップ液にはＧＣ砥粒の微粉を水に混入したものを使用した。ラップ液を供給しながら２０ｒｐｍで回転するラップ定盤１と、被加工物３を摺動させラップ加工を行った。ラップ定盤２の表面形状の修正はラップ定盤１を±３度傾斜させることにより行った。結果、修正プレート２の径および厚さを、従来品の１５〜２０％小さくしても所望の精度を短時間で得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例である加工装置の概要を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１の例である加工装置の概要を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の例である加工装置の概要を示す概要図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例である加工装置の概要を示す概要図である。
【図５】本発明の実施の形態の第２の例である加工装置の概要を示す概要図である。
【図６】従来のラップ（研磨）加工装置の概要を示す図である。
【図７】図６に示した加工装置の概要平面図、立面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ラップ定盤、２…修正プレート、３…被加工物、４…回転軸、５…チルト機構、６…装置本体、７…凹部、８…凹部、１１…油圧ジャッキ、１２…油圧ジャッキ、１３…ジョイント、１４…回転軸、１５…モータ、１６…ベアリング
【図１】
2005111571.tif 000003
【図２】
2005111571.tif 000004
【図３】
2005111571.tif 000005
【図４】
2005111571.tif 000006
【図５】
2005111571.tif 000007
【図６】
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【図７】
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