JP3896265B2 - 位置出し治具及び位置出し治具を用いた吹き付け研磨装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体や研磨剤を懸濁した研磨液を吹き付けることによって光学部材や基板の表面研磨を行う装置に使用する位置出し治具及び位置出し治具を用いた吹き付け研磨装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、この種の技術として、ＵＳＰ５，９７１，８３５に開示されたものが知られている。つまり、ＵＳＰ５，９７１，８３５には、回転するワークピースに磁性研磨粒子を懸濁した流体を吹き付けながら、その吹き付け方向をソレノイドで制御して研磨位置を調整する研磨方法およびシステムが開示されている。
【０００３】
一方、他の技術として、流体の吹き付けノズルと被研磨材の距離を測定、確認したり、吹き付け方向と垂直な面内でのノズルと被研磨材の位置関係を測定して吹き付けの制御のデータとするものも知られており、上述の技術と組み合わせることで、ノズルと被研磨材との距離、位置関係を測定でき、この測定結果によりノズルを旋回させる場合の旋回中心と球面研磨面の中心とが一致しているかを知ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術は、ここまでで、吹き付け研磨においてノズルの位置と向き、つまり、吹き付け位置や向きが目的に合っているかを確認や、ノズル旋回する場合において、その旋回中心が目標に位置に合っているかを確認するような高度なことまで考えられていないのが現状であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、吹き付け研磨においてノズルの位置と向き、つまり、吹き付け位置や向きが目的に合っているかを確認でき、また、ノズル旋回する場合において、その旋回中心が目標に位置に合っているかを確認できる位置出し治具、位置出し治具を用いた吹き付け研磨装置および吹き付け研磨方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、被研磨材と同じ場所に同じ方法で取り付けることができる治具を用いる。この治具は被研磨材と、また、別の治具と交換可能である。治具には研磨液が吹き付けられた位置を知るための機構が設けられている。この機構は目視確認するためであったり、吹き付け位置や圧力を測定する機能を備えることもある。また、別の治具は球面の一部を有する形状を持っている。この治具は、ノズルを旋回させた、それぞれのノズル位置で被研磨材との距離や位置関係を測定する基準となる。非球面の一部を有する形状を持っている治具でも同様に、ノズルとの距離や位置関係を測定して、この測定結果に基づいてノズルの軌跡と向きを決めることが可能となる。
【０００７】
治具を直接観察できない、例えば、フードなどで覆われている場合などでは、治具に研磨液を拭きつけている様子を撮像し、表示し、画像処理して正確なノズル位置、旋回中心などの調整を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【０００９】
(第１の実施の形態)
図１、図２を用いて本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１０】
（構成）
図１のように位置出し治具１の上面中心には後述する研磨液噴流８の入射する位置を確認する為の位置検出機構、例えばマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい穴２が設けられている。また、噴流８の排出経路３も設けられており、噴流８が穴２に入射した後に再び穴２から逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８の通過状況観察を容易にする。
【００１１】
続いて研磨液を被研磨材に吹き付けて研磨する吹き付け研磨装置の概略の構成を図２に示す。研磨装置にはθ方向に回転する回転テーブル４があり、回転テーブル４にはチャック５が固定されている。このチャック５は研磨工程においては被研磨材または被研磨材保持具を取りつけるためのものである。チャック５には、被研磨材または被研磨材保持治具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具１も取付けることができる。
【００１２】
また、チャック５の上部にはノズル７があり、図示しない手段により、回転テーブル４の旋回中心と平行なＺ方向とこれと互いに直行するＸＹ方向、およびα方向（チルト方向）に図示しないマイクロコンピュータを使った制御装置で任意に移動可能なように構成されている。またノズル７からは研磨液の噴流８を噴出させることが可能となっている。
【００１３】
（作用）
位置出し治具１をチャック５に取りつけた後、ノズル７から位置出し治具１に向けて噴流８を噴出する。位置出し治具１の上面に設けられた穴２を、噴流８が通過することを目視確認することでチャック５の中心線上に噴流８が噴出されていることを確認できる。
【００１４】
また、ノズル７を固定した状態で回転テーブル４をθ方向に旋回させて噴流８の通過状態を目視確認することで、チャック５の振れ方向と振れ量を知ることができる。
【００１５】
更に、回転テーブル４を固定した状態でノズル７をＺ方向に移動させて噴流８の通過状態を目視確認することで、ノズル７の傾き方向と傾き量を知ることができる。
【００１６】
（効果）
この方法でノズル７とチャック５の相対位置を確認し、この相対位置を図示しない相対位置調整方法により調整することができる。このことは、チャック５に被研磨材または被研磨材保持具を取りつけた際のノズルとチャックの相対位置を計算により容易に求められることを意味する。
【００１７】
本実施の形態では目視により噴流８が穴２に噴射される様子を確認しているが、図３のように、撮像装置１０、表示装置１１、画像処理装置１２を図２の構成に付加して、噴流８が位置出し治具１に噴射される様子を撮像装置１０で撮影しても良い。これにより、位置出し治具１を目視で直接観察できない場合にも観察が可能になり、さらに画像処理を行うことにより正確に位置ズレ量を測定する事や、ズレ量を自動に測定する事が可能となる。
【００１８】
(第２の実施の形態)
図４を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。
【００１９】
（構成）
本実施の形態の位置出し治具２１は実施の形態１で図２を用いて説明した研磨装置にとりつけて使用する。研磨装置の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００２０】
位置出し治具２１の上面には、研磨液噴流８の入射する位置を確認する為の位置検出機構、例えばマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい穴２２a〜２２dが４箇所設けられている。また、噴流８の排出経路２３a〜２３dも設けられており、噴流８が穴２２a〜２２dに入射した後に再び穴２２a〜２２dから逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８の通過状況観察を容易にする。
【００２１】
位置出し治具２１は、研磨装置のチャック５に、研磨工程において被研磨材および被研磨材保持治具を保持するときと同一の保持方法で取付けることができる。
【００２２】
（作用）
位置出し治具２１をチャック５に取りつけた後、ノズル７から位置出し治具２１に向けて噴流８を噴出し、位置出し治具２１に設けられた穴２２aを前記噴流８が通過することを目視確認する。続いてノズル７をXYの２方向に治具２１に設けられた穴２２b〜２２d相互の間隔と同じピッチだけ移動させて穴２２b〜２２dを前記噴流８が通過することを目視確認する。このようにしてノズル７をXY方向に所定量移動させることにより噴流８が穴２２a〜２２dに噴出されることを確認できる。
【００２３】
更に、位置出し治具２１の穴２２aに噴流８が噴射される位置でノズル７のXY方向の移動を固定してZ方向移動させて噴流８の通過状態を観察することで、ノズル７の傾きの方向と傾きの量を知ることができる。
【００２４】
（効果）
以上の方法でノズル７とチャック５の相対位置を確認し、この相対位置を図示しない相対位置調整方法により調整することができる。このことはプリズムや基盤等の平面研磨を行う際に、ノズル７とチャック５に取りつけられる被研磨材または被研磨材保持具との相対位置を計算により容易に決定できることを意味する。
【００２５】
(第３の実施の形態)
図５を用いて本発明の第３の実施形態を説明する。
【００２６】
（構成）
本実施の形態の位置出し治具２１は実施の形態１で図２を用いて説明した研磨装置にとりつけて使用する。研磨装置の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００２７】
研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具３１も取付けることができる。位置出し治具３１の外形は球形状になっており、球形の表面には研磨液噴流８の入射する位置を確認する為の位置検出機構、例えばマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい複数個の穴３２a、３２b、３２c…２３gが位置出し治具３１の球心３３方向に向かって設けられている。前記マーキングは位置出し治具３１の球心点と、ノズル７の中心とを結ぶ線と、位置出し治具３１の表面とが交差する位置に設けられている。これら複数個の穴は位置出し治具３１の球心３３付近でつながっており、噴流８を排出するための機能も兼ねている。これにより噴流８が穴３２a、３２b、３２c…２３gに入射した後に再び同じ穴３２a、３２b、３２c…２３gから逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８が穴３２a、３２b、３２c…２３gを通過する状況の観察を容易にする。
【００２８】
また、位置出し治具３１をチャック５に取りつけたときの球心３３の位置は、チャック５に球面形状の被研磨材または球面形状の被研磨材を保持する保持具を取りつけたときに被研磨材の表面の曲率中心と一致するような寸法構成となっている。
【００２９】
（作用）
位置出し治具３１をチャック５に取りつけた後、ノズル７から位置出し治具３１に向けて噴流８を噴出し、位置出し治具３１に設けられた穴３２cを噴流８が通過するようにノズル７のXおよびY方向の位置を移動させる。
【００３０】
続いてノズル７をα方向に所定量だけ傾けて穴３２bを噴流８が通過することを目視確認する。同様に穴３２a、穴３２d、穴３２ｆを噴流８が通過することを確認する。
【００３１】
続いて回転テーブル４を所定量回転させて、ノズル７をα方向に所定量傾けることにより穴３２a、穴３２d…２３gを噴流８が通過することを確認する。
【００３２】
これらの複数の穴３２a、３２b、３２c…２３gの全部または一部を噴流８が通過する状態を観察することで、噴流８の位置出し治具３１の球心、すなわち被研磨材の表面の曲率中心に対するずれ量を確認することができる。
【００３３】
（効果）
研磨液を吹き付けてレンズなどの球面形状の被研磨材を研磨する場合、研磨量を正確に制御するために研磨液の噴射方向がレンズ面に対して直角になること、つまりノズル７のα方向の旋回（チルト）中心が加工するレンズ面の球心点と一致していることが望ましい。従って、加工するレンズ面と同一または相似形状を持つ球面形状の位置出し治具を用いることにより、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置を容易に確認および調整できる。
【００３４】
またこの方法により、被研磨材の表面が球面だけでなく球面に近い非球面レンズなどでも、ノズル７の方向を非球面レンズの近似的な球心に一致させることができる。
【００３５】
本実施の形態では穴の数を７個としたが、これに限らず穴の増減があっても同様の効果が得られる。
【００３６】
（第４の実施の形態）
図６に本発明の第４の実施形態を示す。
【００３７】
（構成）
本実施の形態では、実施の形態３が凸レンズなどの球面または略球面を研磨する際の位置出しに用いるものであるのに対し、凹面形状を研磨する際に用いるものである。
【００３８】
また、位置出し治具４１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００３９】
研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具４１も取付けることができる。位置出し治具４１の外形は凹面球形状になっており、球形の表面には研磨液噴流８の入射する位置を確認する為のマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい複数個の穴４２a、４２b、４２c、４２dが位置出し治具４１の凹面の球心４３方向に向かって設けられている。前記マーキングは位置出し治具４１の球心点と、ノズル７の中心とを結ぶ線の延長線と、位置出し治具４１の表面とが交差する位置に設けられている。これら複数個の穴４２a、４２b、４２c、４２dは位置出し治具４１の凹面と反対側に貫通しており、噴流８を排出するための機能も兼ねている。これにより噴流８が穴４２a、４２b、４２c、４２dに入射した後に再び同じ穴４２a、４２b、４２c、４２dから逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８が穴４２a、４２b、４２c、４２dを通過する状況の観察を容易にする
また、位置出し治具４１をチャック５に取りつけたときの球心４３の位置は、チャック５に凹面形状の被研磨材または凹面形状の被研磨材を保持する保持具を取りつけたときに被研磨材の表面の曲率中心と一致するような寸法構成となっている。
【００４０】
（作用）
位置出し治具４１をチャック５に取りつけた後、位置出し治具４１に向けて噴流８を噴出し、位置出し治具４１に設けられた穴４２bを噴流８が通過するようにノズル７のXおよびY方向の位置を移動させる。続いてノズル７をα方向に所定量だけ傾けて穴４２aを噴流８が通過するようにノズル７をZ方向に移動させる。穴４２aを噴流８が通過する様子を目視確認する。同様に穴４２cを噴流８が通過することを確認する。
【００４１】
さらに回転テーブル４を所定量回転させて、ノズル７をα方向に所定量傾けることにより穴４２dを噴流８が通過することを確認する。
【００４２】
これらの複数の穴４２a、４２b、４２c、４２d全部または一部を噴流８が通過する状態を観察することで、噴流８の位置出し治具４１の球心すなわち被研磨材の表面の曲率中心に対するずれ量を確認することができる。
【００４３】
（効果）
本実施の形態により、凹球面または略凹球面に対して、実施の形態３と同様な効果が得られる。また、本実施の形態では穴の数を４個としたが、これに限らず穴の増減があっても同様の効果が得られる。
【００４４】
(第５の実施の形態)
図７に本発明の第５の実施形態を示す。
【００４５】
（構成）
位置出し治具５１の先端には突起部５２がある。研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具５１も取付けることができる。実施の形態３の位置出し治具３１の球心３３と同じ位置に突起部５２が配置できるような寸法とする。
【００４６】
なお、位置出し治具５１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００４７】
（作用）
実施の形態３で穴３２a、３２b、３２c…に噴流８が通過するようにしたのと同様に、ノズル７の位置をＸ・Ｙ・Ｚ・αそれぞれの方向に移動させたときに噴流８が突起部５２の先端に当るかどうかを確認する。
【００４８】
（効果）
以上により、実施の形態３と同様な効果が得られる。
【００４９】
さらに実施の形態３のときの位置出し治具３１よりも本実施例の位置出し治具５１の構造が簡単なため安価に、被研磨材の表面の曲率中心に対するずれ量を確認することが可能である。
【００５０】
(第６の実施の形態)
図８、図９を用いて本発明の第６の実施形態を示す。
【００５１】
（構成）
位置出し治具６１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００５２】
位置出し治具６１は、球形をしており、研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具６１も取り付けることができる。
【００５３】
位置出し治具６１の球心は、研磨装置のチャック５に被研磨材または被研磨材を取りつけた保持具を保持したときの被研磨材の曲率中心と同じ位置になるような寸法で構成されている。
【００５４】
（作用）
ノズル７のα方向の傾きをＺ軸に対してゼロとなるようにしてＸＹＺ方向に移動させ図９のａの位置にする。このとき位置出し治具６１とノズル７の先端までの距離はＤになる。続いてノズルａをα方向に回転させて図９のｂ、ｃの位置に順に移動させ、位置出し治具６１とノズル７の距離を測定する。さらに回転テーブル４を所定量回転させて、同じようにａ、ｂ、ｃの位置で位置出し治具６１とノズル７の距離を測定する。これらいずれの位置でもノズル７と位置出し治具６１の距離がＤであることを確認する。尚、距離Ｄはゼロであってもよい。
【００５５】
（効果）
本実施の形態により、実施の形態２と同様に、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置を容易に確認および調整できる。
【００５６】
本実施の形態において、位置出し治具６１の表面形状が被研摩材の表面形状、被研摩材の加工後の表面形状、あるいは球面の一部である場合、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置を容易に確認および調整できる。
【００５７】
更に、位置出し治具の球面形状の中心が被研摩材の中心と同位置にある場合、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置をより正確に確認および調整できる。
【００５８】
(第７の実施の形態)
図１０、図１１を用いて本発明の第７の実施形態を示す。
【００５９】
（構成）
位置出し治具７１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００６０】
位置出し治具７１の上面７２は自由曲面を形成しておりしており、研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具７１も取付けることができる。
【００６１】
位置出し治具７１の上面７２は、研磨装置のチャック５に被研磨材または被研磨材を取りつけた保持具を保持したときの被研磨材の表面位置と同じ位置になるような寸法で構成されている。
【００６２】
（作用）
研磨装置の制御装置は、ノズル７を図１１に点線で示した軌跡７３に沿って移動させるようにプログラムしておく。このとき、軌跡７３は位置出し治具７１の上面７２と距離がDで一定でありあり、かつ、噴流８が位置出し治具７１の上面７２に対して垂直にになるようにα方向の傾きを調整するように軌跡７３とノズルの傾きαを計算により求め、プログラムされている。
【００６３】
回転テーブル４を固定して、ノズル７を図１１の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の位置に研磨装置のプログラムで移動させる。そして、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)のそれぞれの位置でノズル７から噴流８を噴出し、噴流８が位置出し治具７１の上面７２に対して垂直になることを確認する。またノズル７と位置出し治具７１の上面７２の距離が常にDになることを確認する。
【００６４】
さらに回転テーブル４を所定量回転させて、同じようにノズル７を図１１の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の位置へ移動させて噴流８と位置出し治具７１の上面７２の角度とノズル７と位置出し治具７１の距離を確認する
（効果）
本実施の形態により自由曲面に対しても、実施の形態６と同様に、ノズル７と被研磨材の相対位置と相対角度を容易に確認および調整できる。
【００６５】
なお、本実施の形態では自由曲面を用いたが、自由曲面でなくても、例えば非球面のような所定の関数で示される曲面や、あるいは平面であっても同様な効果が得られる。
【００６６】
(第８の実施の形態)
図１２、図１３を用いて本発明の第７の実施形態を示す。
【００６７】
（構成）
位置出し治具８１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００６８】
位置出し治具８１の上面には圧力センサ８２がある。この圧力センサ８２は上面が平面であり、平面上に圧力センサが配置されていて、２次元的な位置ごとの圧力を検出できる。
【００６９】
この位置出し治具８１は、研磨装置のチャック５に、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具８１も取付けることができる。
【００７０】
圧力センサ８２は、研磨装置のチャック５に被研磨材または被研磨材を取りつけた保持具を保持したときの被研磨材の表面位置と同じ位置になるような寸法で構成されている。
【００７１】
（作用）
研磨装置に位置出し治具８１を取り付け、ノズル７から噴流８を位置出し治具８１に噴射する。噴流８により圧力センサ８２は圧力を検知し、この圧力は図１３のような分布になる。図１３において圧力が最大になる位置Ａが噴流８が圧力センサ８２に当たる位置である。
【００７２】
このようにして位置出し治具８１の上面に設けられた圧力センサ８２の所定の位置で圧力が最大になることを確認することにより、噴流８がチャック５の中心線上に噴流８が噴出されているかどうかを確認できる。
【００７３】
また、ノズル７をＺ方向に移動させるながら圧力検知分布を確認することにより、ノズル７のＺ方向に対する傾きの方向と量を知ることができる。
【００７４】
また、ノズル７を固定した状態で回転テーブル４をθ方向に旋回させて圧力センサ８２の圧力検知分布を確認することで、チャック５の振れ方向と振れ量を知ることができる。
【００７５】
（効果）
以上の方法で、圧力センサを使ってノズル４とチャック５の相対位置を確認し、この相対位置を図示しない相対位置調整方法により調整することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、研磨液を被研磨材に吹き付けることによって被研磨材の任意の部位、または、全体を高い精度で研磨して目的の表面形状を得る研磨装置、研磨方法、研磨を制御するプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態の具体的な適用例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の概略構成を示す図。
【図８】本発明の第６の実施の形態の概略構成を示す図。
【図９】第６の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１０】本発明の第７の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１１】第７の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の第８の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１３】第８の実施の形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…位置出し治具
２…穴
３…排出経路
４…回転テーブル
５…チャック
６…形態
７…ノズル
８…研磨液噴流
１０…撮像装置
１１…表示装置
１２…画像処理装置
２１…位置出し治具
２２a〜２２d…穴
２３a〜２３d…排出経路
３１…位置出し治具
３２a〜３２ｇ…穴
３３…球心
４１…位置出し治具
４２a〜４２ｄ…穴
４３…球心
５１…位置出し治具
５２…突起部
６１…位置出し治具
７１…位置出し治具
７２…上面
７３…軌跡
８１…位置出し治具
８２…圧力センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体や研磨剤を懸濁した研磨液を吹き付けることによって光学部材や基板の表面研磨を行う装置に使用する位置出し治具及び位置出し治具を用いた吹き付け研磨装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、この種の技術として、ＵＳＰ５，９７１，８３５に開示されたものが知られている。つまり、ＵＳＰ５，９７１，８３５には、回転するワークピースに磁性研磨粒子を懸濁した流体を吹き付けながら、その吹き付け方向をソレノイドで制御して研磨位置を調整する研磨方法およびシステムが開示されている。
【０００３】
一方、他の技術として、流体の吹き付けノズルと被研磨材の距離を測定、確認したり、吹き付け方向と垂直な面内でのノズルと被研磨材の位置関係を測定して吹き付けの制御のデータとするものも知られており、上述の技術と組み合わせることで、ノズルと被研磨材との距離、位置関係を測定でき、この測定結果によりノズルを旋回させる場合の旋回中心と球面研磨面の中心とが一致しているかを知ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術は、ここまでで、吹き付け研磨においてノズルの位置と向き、つまり、吹き付け位置や向きが目的に合っているかを確認や、ノズル旋回する場合において、その旋回中心が目標に位置に合っているかを確認するような高度なことまで考えられていないのが現状であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、吹き付け研磨においてノズルの位置と向き、つまり、吹き付け位置や向きが目的に合っているかを確認でき、また、ノズル旋回する場合において、その旋回中心が目標に位置に合っているかを確認できる位置出し治具、位置出し治具を用いた吹き付け研磨装置および吹き付け研磨方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、被研磨材と同じ場所に同じ方法で取り付けることができる治具を用いる。この治具は被研磨材と、また、別の治具と交換可能である。治具には研磨液が吹き付けられた位置を知るための機構が設けられている。この機構は目視確認するためであったり、吹き付け位置や圧力を測定する機能を備えることもある。また、別の治具は球面の一部を有する形状を持っている。この治具は、ノズルを旋回させた、それぞれのノズル位置で被研磨材との距離や位置関係を測定する基準となる。非球面の一部を有する形状を持っている治具でも同様に、ノズルとの距離や位置関係を測定して、この測定結果に基づいてノズルの軌跡と向きを決めることが可能となる。
【０００７】
治具を直接観察できない、例えば、フードなどで覆われている場合などでは、治具に研磨液を拭きつけている様子を撮像し、表示し、画像処理して正確なノズル位置、旋回中心などの調整を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【０００９】
(第１の実施の形態)
図１、図２を用いて本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１０】
（構成）
図１のように位置出し治具１の上面中心には後述する研磨液噴流８の入射する位置を確認する為の位置検出機構、例えばマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい穴２が設けられている。また、噴流８の排出経路３も設けられており、噴流８が穴２に入射した後に再び穴２から逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８の通過状況観察を容易にする。
【００１１】
続いて研磨液を被研磨材に吹き付けて研磨する吹き付け研磨装置の概略の構成を図２に示す。研磨装置にはθ方向に回転する回転テーブル４があり、回転テーブル４にはチャック５が固定されている。このチャック５は研磨工程においては被研磨材または被研磨材保持具を取りつけるためのものである。チャック５には、被研磨材または被研磨材保持治具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具１も取付けることができる。
【００１２】
また、チャック５の上部にはノズル７があり、図示しない手段により、回転テーブル４の旋回中心と平行なＺ方向とこれと互いに直行するＸＹ方向、およびα方向（チルト方向）に図示しないマイクロコンピュータを使った制御装置で任意に移動可能なように構成されている。またノズル７からは研磨液の噴流８を噴出させることが可能となっている。
【００１３】
（作用）
位置出し治具１をチャック５に取りつけた後、ノズル７から位置出し治具１に向けて噴流８を噴出する。位置出し治具１の上面に設けられた穴２を、噴流８が通過することを目視確認することでチャック５の中心線上に噴流８が噴出されていることを確認できる。
【００１４】
また、ノズル７を固定した状態で回転テーブル４をθ方向に旋回させて噴流８の通過状態を目視確認することで、チャック５の振れ方向と振れ量を知ることができる。
【００１５】
更に、回転テーブル４を固定した状態でノズル７をＺ方向に移動させて噴流８の通過状態を目視確認することで、ノズル７の傾き方向と傾き量を知ることができる。
【００１６】
（効果）
この方法でノズル７とチャック５の相対位置を確認し、この相対位置を図示しない相対位置調整方法により調整することができる。このことは、チャック５に被研磨材または被研磨材保持具を取りつけた際のノズルとチャックの相対位置を計算により容易に求められることを意味する。
【００１７】
本実施の形態では目視により噴流８が穴２に噴射される様子を確認しているが、図３のように、撮像装置１０、表示装置１１、画像処理装置１２を図２の構成に付加して、噴流８が位置出し治具１に噴射される様子を撮像装置１０で撮影しても良い。これにより、位置出し治具１を目視で直接観察できない場合にも観察が可能になり、さらに画像処理を行うことにより正確に位置ズレ量を測定する事や、ズレ量を自動に測定する事が可能となる。
【００１８】
(第２の実施の形態)
図４を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。
【００１９】
（構成）
本実施の形態の位置出し治具２１は実施の形態１で図２を用いて説明した研磨装置にとりつけて使用する。研磨装置の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００２０】
位置出し治具２１の上面には、研磨液噴流８の入射する位置を確認する為の位置検出機構、例えばマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい穴２２a〜２２dが４箇所設けられている。また、噴流８の排出経路２３a〜２３dも設けられており、噴流８が穴２２a〜２２dに入射した後に再び穴２２a〜２２dから逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８の通過状況観察を容易にする。
【００２１】
位置出し治具２１は、研磨装置のチャック５に、研磨工程において被研磨材および被研磨材保持治具を保持するときと同一の保持方法で取付けることができる。
【００２２】
（作用）
位置出し治具２１をチャック５に取りつけた後、ノズル７から位置出し治具２１に向けて噴流８を噴出し、位置出し治具２１に設けられた穴２２aを前記噴流８が通過することを目視確認する。続いてノズル７をXYの２方向に治具２１に設けられた穴２２b〜２２d相互の間隔と同じピッチだけ移動させて穴２２b〜２２dを前記噴流８が通過することを目視確認する。このようにしてノズル７をXY方向に所定量移動させることにより噴流８が穴２２a〜２２dに噴出されることを確認できる。
【００２３】
更に、位置出し治具２１の穴２２aに噴流８が噴射される位置でノズル７のXY方向の移動を固定してZ方向移動させて噴流８の通過状態を観察することで、ノズル７の傾きの方向と傾きの量を知ることができる。
【００２４】
（効果）
以上の方法でノズル７とチャック５の相対位置を確認し、この相対位置を図示しない相対位置調整方法により調整することができる。このことはプリズムや基盤等の平面研磨を行う際に、ノズル７とチャック５に取りつけられる被研磨材または被研磨材保持具との相対位置を計算により容易に決定できることを意味する。
【００２５】
(第３の実施の形態)
図５を用いて本発明の第３の実施形態を説明する。
【００２６】
（構成）
本実施の形態の位置出し治具２１は実施の形態１で図２を用いて説明した研磨装置にとりつけて使用する。研磨装置の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００２７】
研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具３１も取付けることができる。位置出し治具３１の外形は球形状になっており、球形の表面には研磨液噴流８の入射する位置を確認する為の位置検出機構、例えばマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい複数個の穴３２a、３２b、３２c…２３gが位置出し治具３１の球心３３方向に向かって設けられている。前記マーキングは位置出し治具３１の球心点と、ノズル７の中心とを結ぶ線と、位置出し治具３１の表面とが交差する位置に設けられている。これら複数個の穴は位置出し治具３１の球心３３付近でつながっており、噴流８を排出するための機能も兼ねている。これにより噴流８が穴３２a、３２b、３２c…２３gに入射した後に再び同じ穴３２a、３２b、３２c…２３gから逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８が穴３２a、３２b、３２c…２３gを通過する状況の観察を容易にする。
【００２８】
また、位置出し治具３１をチャック５に取りつけたときの球心３３の位置は、チャック５に球面形状の被研磨材または球面形状の被研磨材を保持する保持具を取りつけたときに被研磨材の表面の曲率中心と一致するような寸法構成となっている。
【００２９】
（作用）
位置出し治具３１をチャック５に取りつけた後、ノズル７から位置出し治具３１に向けて噴流８を噴出し、位置出し治具３１に設けられた穴３２cを噴流８が通過するようにノズル７のXおよびY方向の位置を移動させる。
【００３０】
続いてノズル７をα方向に所定量だけ傾けて穴３２bを噴流８が通過することを目視確認する。同様に穴３２a、穴３２d、穴３２ｆを噴流８が通過することを確認する。
【００３１】
続いて回転テーブル４を所定量回転させて、ノズル７をα方向に所定量傾けることにより穴３２a、穴３２d…２３gを噴流８が通過することを確認する。
【００３２】
これらの複数の穴３２a、３２b、３２c…２３gの全部または一部を噴流８が通過する状態を観察することで、噴流８の位置出し治具３１の球心、すなわち被研磨材の表面の曲率中心に対するずれ量を確認することができる。
【００３３】
（効果）
研磨液を吹き付けてレンズなどの球面形状の被研磨材を研磨する場合、研磨量を正確に制御するために研磨液の噴射方向がレンズ面に対して直角になること、つまりノズル７のα方向の旋回（チルト）中心が加工するレンズ面の球心点と一致していることが望ましい。従って、加工するレンズ面と同一または相似形状を持つ球面形状の位置出し治具を用いることにより、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置を容易に確認および調整できる。
【００３４】
またこの方法により、被研磨材の表面が球面だけでなく球面に近い非球面レンズなどでも、ノズル７の方向を非球面レンズの近似的な球心に一致させることができる。
【００３５】
本実施の形態では穴の数を７個としたが、これに限らず穴の増減があっても同様の効果が得られる。
【００３６】
（第４の実施の形態）
図６に本発明の第４の実施形態を示す。
【００３７】
（構成）
本実施の形態では、実施の形態３が凸レンズなどの球面または略球面を研磨する際の位置出しに用いるものであるのに対し、凹面形状を研磨する際に用いるものである。
【００３８】
また、位置出し治具４１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００３９】
研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具４１も取付けることができる。位置出し治具４１の外形は凹面球形状になっており、球形の表面には研磨液噴流８の入射する位置を確認する為のマーキングとして、噴流８の断面径寸法とほぼ等しい複数個の穴４２a、４２b、４２c、４２dが位置出し治具４１の凹面の球心４３方向に向かって設けられている。前記マーキングは位置出し治具４１の球心点と、ノズル７の中心とを結ぶ線の延長線と、位置出し治具４１の表面とが交差する位置に設けられている。これら複数個の穴４２a、４２b、４２c、４２dは位置出し治具４１の凹面と反対側に貫通しており、噴流８を排出するための機能も兼ねている。これにより噴流８が穴４２a、４２b、４２c、４２dに入射した後に再び同じ穴４２a、４２b、４２c、４２dから逆流・噴出するのを防ぎ、噴流８が穴４２a、４２b、４２c、４２dを通過する状況の観察を容易にする
また、位置出し治具４１をチャック５に取りつけたときの球心４３の位置は、チャック５に凹面形状の被研磨材または凹面形状の被研磨材を保持する保持具を取りつけたときに被研磨材の表面の曲率中心と一致するような寸法構成となっている。
【００４０】
（作用）
位置出し治具４１をチャック５に取りつけた後、位置出し治具４１に向けて噴流８を噴出し、位置出し治具４１に設けられた穴４２bを噴流８が通過するようにノズル７のXおよびY方向の位置を移動させる。続いてノズル７をα方向に所定量だけ傾けて穴４２aを噴流８が通過するようにノズル７をZ方向に移動させる。穴４２aを噴流８が通過する様子を目視確認する。同様に穴４２cを噴流８が通過することを確認する。
【００４１】
さらに回転テーブル４を所定量回転させて、ノズル７をα方向に所定量傾けることにより穴４２dを噴流８が通過することを確認する。
【００４２】
これらの複数の穴４２a、４２b、４２c、４２d全部または一部を噴流８が通過する状態を観察することで、噴流８の位置出し治具４１の球心すなわち被研磨材の表面の曲率中心に対するずれ量を確認することができる。
【００４３】
（効果）
本実施の形態により、凹球面または略凹球面に対して、実施の形態３と同様な効果が得られる。また、本実施の形態では穴の数を４個としたが、これに限らず穴の増減があっても同様の効果が得られる。
【００４４】
(第５の実施の形態)
図７に本発明の第５の実施形態を示す。
【００４５】
（構成）
位置出し治具５１の先端には突起部５２がある。研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具５１も取付けることができる。実施の形態３の位置出し治具３１の球心３３と同じ位置に突起部５２が配置できるような寸法とする。
【００４６】
なお、位置出し治具５１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００４７】
（作用）
実施の形態３で穴３２a、３２b、３２c…に噴流８が通過するようにしたのと同様に、ノズル７の位置をＸ・Ｙ・Ｚ・αそれぞれの方向に移動させたときに噴流８が突起部５２の先端に当るかどうかを確認する。
【００４８】
（効果）
以上により、実施の形態３と同様な効果が得られる。
【００４９】
さらに実施の形態３のときの位置出し治具３１よりも本実施例の位置出し治具５１の構造が簡単なため安価に、被研磨材の表面の曲率中心に対するずれ量を確認することが可能である。
【００５０】
(第６の実施の形態)
図８、図９を用いて本発明の第６の実施形態を示す。
【００５１】
（構成）
位置出し治具６１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００５２】
位置出し治具６１は、球形をしており、研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具６１も取り付けることができる。
【００５３】
位置出し治具６１の球心は、研磨装置のチャック５に被研磨材または被研磨材を取りつけた保持具を保持したときの被研磨材の曲率中心と同じ位置になるような寸法で構成されている。
【００５４】
（作用）
ノズル７のα方向の傾きをＺ軸に対してゼロとなるようにしてＸＹＺ方向に移動させ図９のａの位置にする。このとき位置出し治具６１とノズル７の先端までの距離はＤになる。続いてノズルａをα方向に回転させて図９のｂ、ｃの位置に順に移動させ、位置出し治具６１とノズル７の距離を測定する。さらに回転テーブル４を所定量回転させて、同じようにａ、ｂ、ｃの位置で位置出し治具６１とノズル７の距離を測定する。これらいずれの位置でもノズル７と位置出し治具６１の距離がＤであることを確認する。尚、距離Ｄはゼロであってもよい。
【００５５】
（効果）
本実施の形態により、実施の形態２と同様に、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置を容易に確認および調整できる。
【００５６】
本実施の形態において、位置出し治具６１の表面形状が被研摩材の表面形状、被研摩材の加工後の表面形状、あるいは球面の一部である場合、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置を容易に確認および調整できる。
【００５７】
更に、位置出し治具の球面形状の中心が被研摩材の中心と同位置にある場合、ノズル７と被研磨材の球心の相対位置をより正確に確認および調整できる。
【００５８】
(第７の実施の形態)
図１０、図１１を用いて本発明の第７の実施形態を示す。
【００５９】
（構成）
位置出し治具７１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００６０】
位置出し治具７１の上面７２は自由曲面を形成しておりしており、研磨装置のチャック５には、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具７１も取付けることができる。
【００６１】
位置出し治具７１の上面７２は、研磨装置のチャック５に被研磨材または被研磨材を取りつけた保持具を保持したときの被研磨材の表面位置と同じ位置になるような寸法で構成されている。
【００６２】
（作用）
研磨装置の制御装置は、ノズル７を図１１に点線で示した軌跡７３に沿って移動させるようにプログラムしておく。このとき、軌跡７３は位置出し治具７１の上面７２と距離がDで一定でありあり、かつ、噴流８が位置出し治具７１の上面７２に対して垂直にになるようにα方向の傾きを調整するように軌跡７３とノズルの傾きαを計算により求め、プログラムされている。
【００６３】
回転テーブル４を固定して、ノズル７を図１１の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の位置に研磨装置のプログラムで移動させる。そして、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)のそれぞれの位置でノズル７から噴流８を噴出し、噴流８が位置出し治具７１の上面７２に対して垂直になることを確認する。またノズル７と位置出し治具７１の上面７２の距離が常にDになることを確認する。
【００６４】
さらに回転テーブル４を所定量回転させて、同じようにノズル７を図１１の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の位置へ移動させて噴流８と位置出し治具７１の上面７２の角度とノズル７と位置出し治具７１の距離を確認する
（効果）
本実施の形態により自由曲面に対しても、実施の形態６と同様に、ノズル７と被研磨材の相対位置と相対角度を容易に確認および調整できる。
【００６５】
なお、本実施の形態では自由曲面を用いたが、自由曲面でなくても、例えば非球面のような所定の関数で示される曲面や、あるいは平面であっても同様な効果が得られる。
【００６６】
(第８の実施の形態)
図１２、図１３を用いて本発明の第７の実施形態を示す。
【００６７】
（構成）
位置出し治具８１は実施の形態１で図２を用いて説明したものと同じ研磨機で使用する。
【００６８】
位置出し治具８１の上面には圧力センサ８２がある。この圧力センサ８２は上面が平面であり、平面上に圧力センサが配置されていて、２次元的な位置ごとの圧力を検出できる。
【００６９】
この位置出し治具８１は、研磨装置のチャック５に、研磨工程において被研磨材または被研磨材保持具を保持するときと同一の保持方法で位置出し治具８１も取付けることができる。
【００７０】
圧力センサ８２は、研磨装置のチャック５に被研磨材または被研磨材を取りつけた保持具を保持したときの被研磨材の表面位置と同じ位置になるような寸法で構成されている。
【００７１】
（作用）
研磨装置に位置出し治具８１を取り付け、ノズル７から噴流８を位置出し治具８１に噴射する。噴流８により圧力センサ８２は圧力を検知し、この圧力は図１３のような分布になる。図１３において圧力が最大になる位置Ａが噴流８が圧力センサ８２に当たる位置である。
【００７２】
このようにして位置出し治具８１の上面に設けられた圧力センサ８２の所定の位置で圧力が最大になることを確認することにより、噴流８がチャック５の中心線上に噴流８が噴出されているかどうかを確認できる。
【００７３】
また、ノズル７をＺ方向に移動させるながら圧力検知分布を確認することにより、ノズル７のＺ方向に対する傾きの方向と量を知ることができる。
【００７４】
また、ノズル７を固定した状態で回転テーブル４をθ方向に旋回させて圧力センサ８２の圧力検知分布を確認することで、チャック５の振れ方向と振れ量を知ることができる。
【００７５】
（効果）
以上の方法で、圧力センサを使ってノズル４とチャック５の相対位置を確認し、この相対位置を図示しない相対位置調整方法により調整することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、研磨液を被研磨材に吹き付けることによって被研磨材の任意の部位、または、全体を高い精度で研磨して目的の表面形状を得る研磨装置、研磨方法、研磨を制御するプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態の具体的な適用例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の概略構成を示す図。
【図８】本発明の第６の実施の形態の概略構成を示す図。
【図９】第６の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１０】本発明の第７の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１１】第７の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の第８の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１３】第８の実施の形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…位置出し治具
２…穴
３…排出経路
４…回転テーブル
５…チャック
６…形態
７…ノズル
８…研磨液噴流
１０…撮像装置
１１…表示装置
１２…画像処理装置
２１…位置出し治具
２２a〜２２d…穴
２３a〜２３d…排出経路
３１…位置出し治具
３２a〜３２ｇ…穴
３３…球心
４１…位置出し治具
４２a〜４２ｄ…穴
４３…球心
５１…位置出し治具
５２…突起部
６１…位置出し治具
７１…位置出し治具
７２…上面
７３…軌跡
８１…位置出し治具
８２…圧力センサ
Claims (6)
- 研磨液吹き付けノズルから噴出する研磨液を被研磨材保持具に保持された被研磨材に吹き付けて研磨する吹き付け研磨装置に用いられ、前記研磨液吹き付けノズルと被研磨材の相対位置を決定するための位置出し治具であって、
前記研磨液吹き付けノズルから噴出した研磨液が入射する位置を検出するマーキングである穴と、前記穴と連通する前記研磨液を排出する排出経路とを有する位置検出機構を備え、
前記被研磨材保持具と交換して取り付けられ、前記ノズルから噴出する噴流が前記位置検出機構の前記穴を通過する通過状況を観察することにより前記研磨液吹き付けノズルの位置を調整し、該調整の後、前記被研磨材保持具と交換される事を特徴とする位置出し治具。 - 請求項１に記載の位置出し治具であって、前記位置検出機構の前記穴は、複数設けられていることを特徴とする位置出し治具。
- 請求項１に記載の位置出し治具であって、前記位置検出機構の前記穴と前記排出経路の連結部は、角度をもって連通していることを特徴とする位置出し治具。
- 請求項１に記載の位置出し治具であって、前記位置検出機構の前記穴の大きさは、前記ノズルから噴出する噴流の断面径寸法とほぼ等しい大きさであることを特徴とする位置出し治具。
- 移動可能な研磨液吹き付けノズルから噴出する研磨液を被研磨材保持具に保持された被研磨材に吹き付けて研磨する吹き付け研磨装置であって、
前記研磨液吹き付けノズルと被研磨材毎の相対位置を決定するもので、前記研磨液吹き付けノズルから噴出した研磨液が入射する位置を検出するマーキングである穴と、前記穴と連通する前記研磨液を排出する排出経路とを有し、前記ノズルから噴出する噴流が前記穴を通過する通過状況を観察することにより前記研磨液吹き付けノズルの位置を調整する位置検出機構を有する位置出し治具と、
前記被研磨材保持具に保持された前記被研磨材と前記位置出し治具を交換可能に取り付けるチャックと、を備えた事を特徴とする吹き付け研磨装置。 - 研磨液吹き付けノズルから噴出する研磨液を被研磨材保持具に保持された被研磨材に吹き付けて研磨する吹き付け研磨装置に用いられ、前記研磨液吹き付けノズルと被研磨材の相対位置を決定するための位置出し治具であって、
前記研磨液吹き付けノズルから噴出した研磨液が入射する位置を、圧力センサーで圧力分布を検出することにより検出する位置検出機構を備え、
前記被研磨材保持具と交換して取り付けられ、前記位置検出機構の検出により前記研磨液吹き付けノズルの位置調整の後、前記被研磨材保持具と交換される事を特徴とする位置出し治具。
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