JPH02232168A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業Ｌの利川分野］ この発明は，ｒ−Ｉ：いに相対的に回転する被加工物と
ラップとを加−ｒ′．液を介して接触させて，ラップ而
の形状を被加工物に転写するいわゆるフロートボリシン
グ法によるω１磨装置に関する。

？従来の技術〕 第３図は，たとえば昭和６０年度精機学会春季大会学術
講演会論文集第２９１頁に記載された従来のフロートボ
リシング法を用いた平面研磨装置の概略構成図である。

図において．（１）はラップで，錫板とステンレス鋼仮
を接着した合板で構成され、例えば直径約５００ｍｍ、
厚さ約５０ｍｍの大きさのものである．（２）はこのラ
ップ（１）を回転させるラップ回転軸，（３）は被加工
物，（４）はこの被加工物（３）に荷重を加えることな
く回転させる被加工物回転軸，（５）はラップ（１）と
被加工物（３）との間に供給される加工液で，例えばＳ
，０■の微粉末を精製水に３％懸濁したものである．（
６）はこの加工液（５）がラップ（１）の回転に伴って
飛散するのを防止する外枠、（７）は加工液（５）の温
度を一定に管理をする加工液恒温装置．（８）は平面研
磨装置全体が設置されている恒温室，（９）はこの恒温
室（８）内の温度を一定に維持する空調装置である。

従来の平面研磨装置は、上記のように構成され、高精度
に加工されたラップ（１）の表面に、加工液（５）を介
して被加工物（３）を接触させ、ラップ回転軸（２）お
よび被加工物回転軸（４）により、ラップ《１》および
被加工物（３》を回転させることにより、ラップ（＋１
の平面度を被加工物（３）に転写する。この研磨加工中
，ラップ（！）の平面度が劣下しないように，加工液（
５）の温度と恒温室（８）内の気温とが同温となるよう
に、それぞれ、加工液恒温装置（７）と空調装置（９）
により厳密に管理される． このとき、例えば加工液（５）の液温か，気温より！℃
低くなると，ラップ（１）を構成している錫板とステン
レス鋼板の熱膨張係数の差によってラツブ（１》が約１
０μｍ凹面となり，高荀度の平面研磨を行うことができ
なくなる．このため、加工液（５）の温度は，気化熱に
よる温度低下を考慮して気温より高目に、かつ±ｏ．ｉ
”ｃの範囲となるように加工液恒温装置によって管理維
持される．〔発明が解決しようとする課題１ 従来の研磨装置は、装置全体を恒温室（８）に設置し、
研磨装置の温度を一定に保つとともに、加工液（５）と
ラップ（１１　との温度差が生じないようにしているが
、恒温室（８）内の気温を均一に、かつ高精度で一定に
保つことは、室内空気の対流があるため極めて困難で、
研磨面の精度向上を図る上で大きな問題点となっていた
． この発明は，かかる問題点を解決するためになされたも
ので、平面研磨装置が設置された恒温室内の気温変動の
影響が少ない平面研磨装置を得ることを目的としている
。

【課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明の研磨装置は、研
磨中のラップ表面の複数箇所の基準線に対する変位を変
位センサによって計測し、この計測した複数の変位デー
タに基づいてラップ表面の基準面に対するずれ量を演算
し、この演算結果に基づいて当該ラップ面が基準面に近
づく方向に加工液の温度を調節することにより、ラップ
面を基準面に維持するようにした点を特徴とする。

【作用〕

この発明によれば、恒温室内の気温の不均一によってラ
ップ面のずれが生じても、計測したラップ面のずれを修
正する方向に加工液の温度を調節するので，気温の変動
にともなうラップ面のずれを修正して基準面に維持する
ことができる．〔発明の実施例Ｊ 第ｌ図はこの発明の一実施例の概略構成を示す図で、第
３図の従来例と同一構成部分，または相当する構成部分
には，それぞれ同一符号を付している， 図において、《【０）はストレート）Ｉｓ準部材で，例
えばガラスのような温度変化による変形の少ない材料で
形成されている．　（ｌｌａ）〜（ｌｌｄ）は変位セン
サで、ストレート基準部材（ｌＯ）に対するラップ（１
）の表面の変位量を検出するもので，例えば静電容遣型
の非接触変位計が用いられ、ラップ（１）の直径方向の
両端部および中心に近い２個所の変位量を研磨作業中に
連続的に、または適当な時間隔でもって計測し，それぞ
れストレート基準線に対する変位データＳ，〜Ｓ４を出
力する．（２）は制御装置で，変位データＳ．〜Ｓ４に
もとづいてラップ（１）の十面度を計算し，このラップ
（１）の平面度が修正される方向に加工液（５）の温度
を修正する信号を出力する．加工液恒温装置（７）はこ
の温度修正信号にもとづいて加工液（５）の温度を修正
し、その温度を維持するように動作する。

なお、この実施例の平面研磨装置は、第３図の従来装置
と同様に、恒温室内に設置されているが、第１図では恒
温室の図示は省略している．つぎに、この実施例の制御
装置（ｌ２）における演算動作を説明する． 第２図は演算内容を説明するためのラップ（１）と変位
センサ（Ｉｌａ）〜（ｌｌｄ）の関係を示す断面図で、
ラップ（１）の平面度をｆ、ラップ回転軸（２）の傾き
角をθ、ラップ回転軸｛２）の軸方向の変動川をｄとす
ると，変位センサ（Ｉ　ｌａ）〜（目ｄ》によって測定
された変位データＳ　ｔ　”−　Ｓ　ａには、ｆ，θお
よびｄによる誤差を含んだものとなる。このうち、被加
工物（３）の平面度に影響するのは、ラップ（＋１の平
面度ｆである。制御装ｉ１！　（＋２）は、ラツブ（１
）の平面形状は大曲率の球面に近似でき、かつ，ラップ
回転軸（２）に対して回転対称形であり、ラップ回転軸
（２）の傾き角θは極めて小さく、θ《１であるとして
４つの変位データＳ，〜Ｓ４から，以下の演算を行って
ラップの平面度ｆを算出する。

平面度ｆは，ラップの直径なφ，ラップ表面の近似曲率
をＲとすると， 『＝φ”／８Ｒ−・・・・・（１） で表わされる。

４つの変位センサ（ｌｌａｌ〜＋Ｉ　ｌｄ）の配設位置
を，ラップ（１）の中心軸Ｚから近い２の変位センサ（
Ｉ　Ｉｂ）　，　（ｌｌｃ）までの距離を２，、遠い２
つの変位センサ（ｌ　Ｉａ）　．　（Ｉ　Ｉｄ）までの
距離を尼，とすると，（β２一β＋”）　／　２　Ｒ ＝（Ｓ＋　一ｉｘθ）　−　（Ｓｓ　−１１　Ｘθ｝−
（２）＝　（Ｓ４　＋　Ａ　２　ｘθ）　−　（Ｓ．＋
２，×θ）−（３）で表わされる。また，傾き角θは、 θ＝　ｊａｎ−’　｛（Ｓｒ−Ｓ４）／２　Ｘ　ｆｉ　
ｘ）＝　ｔａｎ−’　｛（Ｓｓ−Ｓｓｌ／２　Ｘ　Ａ　
＋）＝　（　Ｓ　．−　Ｓ　ａ　ｌ　／　２　　ｘ氾ｍ
　　＝　（ｓｉ−ｓ，）／ｚ　　ｘ　Ｉ２＋−（４）で
表わされる。したがって、平面度ｆは、（１）〜（４）
式から，下式で求まる。

『・φ”（ｓ＋◆Ｓ．−Ｓ．−Ｓ３）／　ａ（Ｉ２２″
一β，′）・・・（５）１ｒ１述したように，ラップ（
１）の平面度ｆは、室温、すなわち研磨装置の温度より
，加工液（５）の温度，すなわちラップ（１）の表面の
温度が低いと正（凹面）となり、逆に加工液（５）の温
度が高いと負（凸面）となる．制御装置（１２）は，こ
のラップ＋１１の温度特性を利用して（５）式で求めた
平面度『が正のときには加工液（５）の維持温度を上昇
させる修正信号を出力し，求めた平面度ｆが負のときに
は下降させる修正信号を出力する。この場合、加工液恒
温装置（７）から送出される液温の変化に対して、ラッ
プ（１）の平面度ｆの変化は遅れるので、制御装置（ｌ
２）は、これらの要件を考慮した加工液の温度制御を行
う． 以」二のように，この実施例は、研磨中のラップ面の平
面度を測定し、ラップの支持基体（ステンレス板）の温
度と、ラップの表面材（錫板）との熱膨張率の差によっ
て生じる平面度の変化特性を利用し，加工液の温度を調
節することによってラップの平面度を維持するようにし
たもので、研磨装置が配設されている恒温室内の温度分
布を高精度に均一に保持しなくても高精度の平面研磨を
行うことができる。

なお，上記実施例は，平面研磨装置について説明したが
、球面研磨装置にも同様に適用することができる。

また、上記実施例では、ラップ（１）を，錫板とステン
レス鋼板とを接着した合板で構成したが，このラップの
構成は、被加工物（３）の材質、大きさ，要求される研
磨而の精度、その他もろもろの要件を考慮して選定され
るものであって、上記実施例の構成に限られるものでは
ない．したがって、ラップ（１）の構成によってラップ
（＋）の面精度ｆと、加工液の温度との関係は，上記実
施例とは逆に、加工液の温度が低いときに凸方向に基準
面からずれる場合もあり、この場合にもこの発明は同様
に適用である。

また，上記実施例は４つの変位センサを第２図のように
配置し、第５式で平面度ｆを算出したが、変位センサの
数および配設位置はこの実施例の配置に限られるもので
はなく、算式も変位センサの配置によって定まる算式を
用いればよい．〔発明の効果〕 この発明は，ラップ面の形状をフロートボリシング法に
よって被加工物に転写する研磨装置において、研磨中の
ラップ面の基準線からの変位量を計測し、この計測値か
ら当該ラップの基準面からのずれ唾を算出し，加工液の
温度と当該研磨装置の温度差に対する当該ラップの面精
度の特性に応じて上記算出されたずれ量が零となる方向
に上記加工液の温度を上昇または下降させるようにした
ので、研磨装置が設置されている恒温室の温度条件を緩
和して高精度の研磨を行うことのできる研磨装置が得ら
れる効果がある．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図はこの発明の一実施例の概略構成を示す図，第２
図はこの実施例におけるラップの平面度の測定および演
算動作を説明するための図、第３図は従来のフロートボ
リシング法による研磨装置の概略構成を示す図である。 ＋１１・・・ラップ、（２）・・・ラップ回転軸、（３
）・・・被加工物、（４）・・・被加工物回転軸、（５
）・・・加工液、（６１−・・外枠、（７）・・・加工
液恒温装置、（ｌロ）・・・ストレート基準部材、ｌＩ
　Ｉａ）　〜（ｌｉｄ）　−変位センサ、（ｌ２）・・
・制御装置。 なお、各図中，同一符号は同一　または相当部分を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転するラップ面に被加工物を載置し、温度が一
   定に保たれた加工液を上記ラップと被加工物の間に供給
   しながら上記被加工物を回転させて、上記ラップ面の形
   状を被加工物に転写する研磨装置において、研磨中の上
   記ラップ面の複数箇所の変位量を計測する変位センサと
   、この計測した変位量に基づいて上記ラップ面の基準面
   に対するずれ量を算出する演算手段と、この演算したず
   れ量が零となる方向に上記加工液の温度を制御する手段
   とを備えたことを特徴とする研磨装置。