(57)【要約】【課題】  被加工物表面を所望の平面度に仕上げるのに、加工工数がかからないラップ加工（研磨加工）方法及びそれに用いる加工装置を提供する。【解決手段】  被加工物１の被加工面に押し付けながら、移動部３を移動させることにより、被加工物１を加工する。移動部３にはエアシリンダ５ａ、５ｂそれぞれの近傍に変位計４ａ、４ｂが取り付けられており、変位計４ａ、４ｂはエアシリンダ５ａ、５ｂと同じ方向の変位を検出する配置となる。これにより、固定砥粒７により被加工物１の被加工面が除去されると、除去量を変位計４ａ、４ｂにより検出することができる。変位計４ａ、４ｂおよびエアシリンダ５ａ、５ｂを上下に配してあるので、前述のねじれの修正にも対応できる。被加工物１の被加工面の上方が高くなるようにねじれている場合にはエアシリンダ５ａの圧力を５ｂに比べて高くすることにより、高い部分の除去量が大きくなりねじれを除去することができる。【選択図】  図１
2005111572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の被加工面と加工工具とを摺動させ、前記被加工物の表面の除去を進行させるラップ加工（研磨加工）方法であって、前記被加工物の表面の除去量を検出する変位センサにより、加工中の前記被加工物の表面の除去量を検出し、それに応じて加工条件を変更しながら加工を行うことを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記加工条件が、前記加工工具を前記被加工物に押し付ける押し付け力又は当該押し付け力の分布であることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
被加工物の被加工面と加工工具とを摺動させ、前記被加工物の表面の除去を行うラップ加工（研磨加工）装置であって、前記被加工物の表面の除去量を加工中に検出する検出装置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４】
前記検出装置で検出された前記被加工物の表面の除去量に応じて、加工条件を変更する制御装置を有することを特徴とする請求項３に記載の加工装置。
【請求項５】
前記加工条件が、前記加工工具を前記被加工物に押し付ける押し付け力又は当該押し付け力の分布であることを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
【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）において高精度平面を加工する加工方法、及びそれに用いる加工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、被加工物とラップ定盤の間に遊離砥粒を介在させて、被加工物とラップ定盤それぞれを回転させながら、互いを摺動させることにより平滑な面を得る加工方法である。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。
【０００３】
砥粒を介したラップ定盤との摺動による、被加工物の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。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。
【０００４】
図２に示すように、四角柱の被加工物１１の長い面の平面加工を行う場合には矢印１４のように回転するラップ定盤１２上にキャリア１３を配置し、ラップ定盤１２と、とも擦り運動をさせる。キャリア１３には被加工物１１が保持されるような穴加工が施してあり、被加工物１１をキャリア１３の穴部に入れて保持しつつ、ラップ定盤１２に載せることができる。ラップ定盤１２をあらかじめ精度出ししておけば、供給した砥粒を介して当該ラップ定盤１２と被加工物１１の相対する面においてラップ加工が進行する。
【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、上述のようなラップ加工および研磨加工においては、被加工物の平面度測定を繰り返しながら、所望の平面度が得られるように、ラップ定盤の表面形状の修正をおこなう必要があった。加工の仕上げ段階で、わずかな除去量で修正する際にも測定、修正を行わなければならないので、加工工数がかかってしまうという問題があった。また、角柱状の被加工物を上記方法で加工すると被加工物の回転により面のねじれが生じることがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被加工物表面を所望の平面度に仕上げるのに、加工工数がかからないラップ加工（研磨加工）方法及びそれに用いる加工装置を提供することを課題とし、併せて、被加工物面のねじれが発生しにくいラップ加工（研磨加工）方法及びそれに用いる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】
【０００７】
前記課題を解決するための第１の手段は、被加工物の被加工面と加工工具とを摺動させ、前記被加工物の表面の除去を進行させるラップ加工（研磨加工）方法であって、前記被加工物の表面の除去量を検出する変位センサにより、加工中の前記被加工物の表面の除去量を検出し、それに応じて加工条件を変更しながら加工を行うことを特徴とする加工方法（請求項１）である。
【０００８】
本手段においては、一旦加工を終了して、被加工物の除去量を検出し、それに応じて加工条件を変更する従来の方法と異なり、被加工物の表面の除去量を検出する変位センサにより、加工中の被加工物の表面の除去量を検出し、それに応じて加工条件を変更しながら加工を行うようにしているので、加工を継続したまま適当に加工条件を変更して加工を行うことができる。そのため、従来の加工方法に比して、加工工数を削減することができる。又、被加工物面のねじれを修正するように調整することも可能である。
【０００９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記加工条件が、前記加工工具を前記被加工物に押し付ける押し付け力又は当該押し付け力の分布であることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１０】
本手段においては、加工工具を前記被加工物に押し付ける押し付け力又は当該押し付け力の分布を変えることにより、加工条件を変更しているので、被加工物の被加工面の形状を所望のものにすることができる。
【００１１】
前記課題を解決するための第３の手段は、被加工物の被加工面と加工工具とを摺動させ、前記被加工物の表面の除去を行うラップ加工（研磨加工）装置であって、前記被加工物の表面の除去量を加工中に検出する検出装置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３）である。
【００１２】
本手段においては、被加工物の表面の除去量を加工中に検出する検出装置を有するので、この検出装置の検出量を知ることにより、前記第１の手段を実施することができる。
【００１３】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記検出装置で検出された前記被加工物の表面の除去量に応じて、加工条件を変更する制御装置を有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１４】
本手段においては、検出装置で検出された被加工物の表面の除去量に応じて、加工条件を変更する制御装置を有するので、自動的に被加工物の被加工面を所望の形状に加工することができる。
【００１５】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、前記加工条件が、前記加工工具を前記被加工物に押し付ける押し付け力又は当該押し付け力の分布であることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１６】
本手段においては、加工工具を前記被加工物に押し付ける押し付け力又は当該押し付け力の分布を変えることにより、加工条件を変更しているので、被加工物の被加工面の形状を所望のものにすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、被加工物表面を所望の平面度に仕上げるのに、加工工数がかからないラップ加工（研磨加工）方法及びそれに用いる加工装置を提供すること、被加工物面のねじれが発生しにくいラップ加工（研磨加工）方法及びそれに用いる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】
【００１８】
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は、本発明の実施の形態であるラップ加工装置の例を示す斜視図である。但し、説明の都合上、図１においては、全ての構成要素を透明体として描き、又、一部の隠れている線を省略している。又、構成部品の一部を破線で描いているが、これは、構成部品を区別するためであって、通常の製図法に従ったものではない。
【００１９】
図は、四角柱形状を有する被加工物１の側面をラップ加工している説明図である。ラップ加工される面は、被加工物１の手前側の面である。一方、加工装置のベースにはガイドバー２が固定されており、このガイドバー２に沿って滑らかに移動できる移動部３が取り付けられている。ガイドバー２には高精度の真直度を有するものを使用し、移動部３にはエアパッドを配したエアスライドを使用することが好ましい。走りの再現性が確保できれば、一般的なコロを用いたリニアガイドでも問題ない。
【００２０】
移動部３の側面にはエアシリンダ５ａ、５ｂが上下に配置されており、ともに水平方向に押し引きできる構成となっている。エアシリンダ５ａ、５ｂの先端にはプレート６がフレキシブルに取り付けられており、当該プレート６の表面には固定砥粒７が接着されている。固定砥粒とはいわゆる砥石であり、被加工物に適した砥粒や結合材のものを用いればよい。
【００２１】
当該固定砥粒７の面と上述の被加工物１の面とが相対するように、被加工物１をワーク台等に載せてセッティングする。移動部３は図１の矢印Ａの方向に移動可能なので、被加工物１の被加工面と固定砥粒７との間に、ラップ液をノズルから供給し、固定砥粒７をエアシリンダ５ａ、５ｂで加圧して、被加工物１の被加工面に押し付けながら、移動部３を移動させることにより、被加工物１の被加工面の除去加工を進行することができる。
【００２２】
移動部３にはエアシリンダ５ａ、５ｂそれぞれの近傍に変位計４ａ、４ｂが取り付けられており、プレート６の固定砥粒７の反対側に固定されたチップ８ａ、８ｂにプローブが接触するようになっている。変位計４ａ、４ｂはエアシリンダ５ａ、５ｂと同じ方向の変位を検出する配置となる。これにより、固定砥粒７により被加工物１の被加工面が除去されると、除去量を変位計４ａ、４ｂにより検出することができる。
【００２３】
変位計４ａ、４ｂは電気マイクロや静電容量センサなど必要な精度を有するものを用いればよい。遊離砥粒による加工では砥粒の挙動によって検出値が不安定となるが、本発明では加工工具に固定砥粒７を用いているので、除去量を精度よく検出することができる。
【００２４】
また、変位計４ａ、４ｂおよびエアシリンダ５ａ、５ｂを上下に配してあるので、前述のねじれの修正にも対応できる。被加工物１の被加工面の上方が高くなるようにねじれている場合にはエアシリンダ５ａの圧力を５ｂに比べて高くすることにより、高い部分の除去量が大きくなりねじれを除去することができる。エアスライドの走り方向については、移動部３の通過回数を制御することにより、高い部分を積極的に除去することができる。
【００２５】
以上のような方法によって、除去量を検出しながら加工を行うことにより、被加工面をあらかじめ測定した形状から所望の形状に仕上げることができる。
【００２６】
調整の方法は、変位計４ａ、４ｂの出力を見ながら、それに応じて人間がエアシリンダ５ａ、５ｂの圧力を調整してもよいし、制御装置を取り付け、自動的にエアシリンダ５ａ、５ｂの圧力が調整されるようにしてもよい。
【００２７】
自動調整の方法としては、例えば変位計４ａの出力をｄａ、変位計４ｂの出力をｄｂとする（被加工面が削られるに従って出力が大きくなるものとする）とき、エアシリンダ５ａの圧力Ｐａ、エアシリンダ５ｂの圧力Ｐｂを以下のように調整する方法が採用できる。但し、ｋは定数、Ｐはエアシリンダ５ａ、５ｂにかける基準圧力である。
Ｐａ＝Ｐ−ｋ（ｄａ−ｄｂ）
Ｐｂ＝Ｐ＋ｋ（ｄａ−ｄｂ）
【実施例】
【００２８】
図１に示すような加工装置により、実際に本発明の方法を用いて加工を行った。その内容を、以下に簡単に示す。
【００２９】
固定砥粒にはダイヤモンドペレット、被加工物にはセラミックスを用いた。５００ｍｍ×８０ｍｍの大きさを有する面を加工した。ラップ液を供給しながら１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で工具を移動した。ねじれに対しては上下のエアシリンダの荷重差を１０００ｇ程度に設定した。これによって、加工前後の測定のみで平面度２μｍから１μｍに修正加工することができた。加工時間も約１／２となった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態であるラップ加工装置の例を示す斜視図である。
【図２】最も基本的なラップ加工方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…被加工物、２…ガイドバー、３…移動部、４ａ…変位計、４ｂ…変位計、５ａ…エアシリンダ、５ｂ…エアシリンダ、６…プレート、７…固定砥粒、８ａ…チップ、８ｂ…チップ
【図１】
2005111572.tif 000003
【図２】
2005111572.tif 000004