JPH0985605A

JPH0985605A - 研磨工具

Info

Publication number: JPH0985605A
Application number: JP7251205A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kikuchi; 俊晃菊池; Kazuji Nomura; 和司野村; Kengo Yasui; 健吾安井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工物Ｌに対して研磨工具を相対移動させ
ても、研磨パッドと被加工物との接触位置が目的の位置
からズレない。【解決手段】回転軸１５の延長線上を中心として支持
板１１上に取り付けられた略半球状の弾性部材１２と、
弾性部材１２を覆う研磨パッド１４と、回転軸１５の延
長線上近傍が開口し、回転軸１５を中心として弾性部材
１２の側周を覆う弾性部材枠１４とを備えている。研磨
工具が被加工物Ｌに対してＸ方向に相対移動しても、弾
性部材枠１４が設けられているので、弾性材１２は、そ
の反対方向へほとんど弾性変形しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、半導
体、セラミックス等を研磨する研磨工具に係り、特に、
弾性部材を研磨パッドで覆って構成される研磨工具に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の研磨工具としては、例えば、実開
平2-11463号公報に示すようなものがある。この研磨工
具は、図４に示すように、支持板１上に取り付けられた
弾性部材２と、この弾性部材２を覆う研磨パッド３とを
有しているものである。この研磨工具は、図５に示すよ
うに、被加工物Ｌに押し付けられつつ、回転させられ
て、被加工物Ｌを研磨する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、被加工物Ｌに局所的な圧力がかから
ぬよう、支持板１と研磨パッド３との間に弾性部材２を
介在させているため、図５に示すように、被加工物Ｌに
対して研磨工具を相対移動させると、この移動方向Ｘと
反対方向の摩擦力が研磨パッド３に働き、弾性部材２が
回転軸に対して垂直な方向な方向にも弾性変形してしま
い、研磨パッド３と被加工物Ｌとの接触位置が目的の位
置からズレ、微妙な研磨を行うことができないという問
題点がある。より具体的には、例えば、被加工物Ｌの目
標とする形状に変曲点が存在する場合、この変曲点の位
置が目的の位置からズレてしまうことがあるという問題
点がある。

【０００４】そこで、研磨工具の移動方向Ｘの弾性部材
２の変形量を小さくすべく、研磨工具の押圧方向Ｚにお
ける弾性部材２の厚さを薄くする方法が考えられるが、
この方法では、研磨工具の押圧方向Ｚにおける弾性変形
量が小さくなり、被加工物Ｌに局所的な圧力がかからな
いようにするという当初の目的を達成することができな
い。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、被加工物Ｌに局所的な圧力
を掛けずに、微妙な研磨を行うことができる研磨工具を
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】前記目的を達成するため
の研磨工具は、支持板（１１）と、支持板（１１）上に
取り付けられた弾性部材（１２）と、この弾性部材（１
２）を覆う研磨パッド（１３）と、被加工物（Ｌ）への
押圧方向（Ｚ）に対して垂直な方向成分の弾性部材（１
２）の変形を抑える歪み変形防止手段（１４，１４ａ）
とを備えていることを特徴とするものである。

【０００７】また、前記目的を達成するための他の研磨
工具は、回転中心となる回転軸（１５）に取り付けられ
る支持板（１１）と、回転軸（１５）の延長線上を中心
として支持板（１１）上に取り付けられた略半球状の弾
性部材（１２）と、この弾性部材（１２）を覆う研磨パ
ッド（１３）と、剛性を有し、回転軸（１５）の延長線
上近傍が開口し、回転軸１５を中心として弾性部材１２
の側周を覆う弾性部材枠（１４，１４ａ）とを備えてい
ることを特徴とするものである。

【０００８】ここで、略半球状の前記弾性部材（１２）
は、その最小極率半径が被加工物（Ｌ）の目標とする形
状における最小極率半径より小さいことが好ましい。ま
た、前記弾性部材枠（１４，１４ａ）は、弾性部材（１
２）の外周側で且つ研磨パッド（１３）の内周側に配し
ても、弾性部材（１２）及び研磨パッド（１３）の外周
側に配してもよい。

【０００９】また、前記弾性部材（１２）は、シリコン
ゴムであってもよい。また、前記研磨パッド（１３）
は、複数の微細気孔を有するスポンジであってもよい。
この場合、スポンジの平均気孔径は、５μｍ〜５００μ
ｍであることが望ましい。

【００１０】なお、以上において、（）内の符号は、
以下の研磨工具の実施形態における対応部位の符号であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る各種実施形態
としての研磨工具について、図面を用いて説明する。

【００１２】まず、本発明にかかる一実施形態としての
研磨工具について、図１及び図２を用いて説明する。こ
の研磨工具は、図１に示すように、回転軸１５の端部に
取り付けられている円板状の支持板１１と、回転軸１５
の延長線上を中心として支持板１１に取り付けられてい
る略半球状の弾性部材１２と、弾性部材１２の側周を覆
う弾性部材枠１４と、弾性部材１２及び弾性部材枠１４
を覆う研磨パッド１３とを有している。

【００１３】半球状の弾性部材１２の半径は、被加工物
Ｌの目標とする形状における最小曲率半径より小さい。
ここでは、弾性部材１２を半球状に形成しているが、ほ
ぼ半球状であれば、例えば、半楕円形状であってもよ
い。この場合においても、弾性部材１２は、その最小曲
率半径を被加工物Ｌの目標とする形状における最小曲率
半径よりも小さくすることが望ましい。また、弾性部材
１２は、ここではシリコンゴムで形成されている。シリ
コンゴムは、その成形過程で硬度や弾性係数を調整でき
るので、研磨の際に必要な弾性力が得られるよう、その
硬度や弾性係数を調整する。なお、ここでの弾性部材１
２は、硬度ＪＩＳ−Ａ５〜ＪＩＳ−Ａ８０の範囲内のも
のを用いている。また、ここでは、弾性部材１２として
シリコンゴムを用いているが、目的の硬度や弾性係数を
得られるものであれば、他の材質のものを弾性部材とし
て用いてもよい。

【００１４】研磨パッド１３は、発泡樹脂、つまりスポ
ンジで、具体的には、発泡させたウレタンゴムで形成さ
れている。この研磨パッド１３は、厚さが２mm以上で、
その発泡気孔の平均径が５μｍ〜５００μｍである。こ
の研磨パッド１３は、ウレタンゴムの外、他の発泡性樹
脂で形成してもよい。

【００１５】弾性部材枠１４は、回転軸１５が伸びてい
る方向Ｚの弾性部材１２の高さにおいて、支持板１１か
ら約２／３の高さまでの間における弾性部材１２の側周
面を覆っている。この結果、支持板１１から高さ約２／
３以降の部分の弾性部材１２は、弾性部材枠１４で覆わ
れていない。言い換えると、弾性部材枠１４は、回転軸
１５の延長線上近傍が開口し、回転軸１５を中心として
弾性部材１２の側周を覆っている。なお、弾性部材枠１
４のＺ方向における支持板１１からの高さは、ここでは
弾性変形前の高さの約２／３にしているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、弾性部材１２が枠１４に
邪魔されることなく予定量弾性変形でいるように、弾性
変形したときの弾性部材１２の予定高さよりも僅かに低
くければよい。つまり、例えば、弾性変形の結果、弾性
部材１２の高さが当初の３／４になる場合には、これよ
り僅かに低い、３／５程度の高さにすればよい。

【００１６】支持板１１及び弾性部材枠１４は、剛性を
有する金属又は樹脂で形成されている。

【００１７】次に、この研磨工具の使用態様について、
図２を用いて説明する。この研磨工具は、回転軸１５が
伸びている方向Ｚに荷重をかけつつ、回転軸１５を中心
として回転、及び被加工物Ｌに対して相対移動させて、
被加工物（Ｌ）を研磨する。研磨工具は、Ｚ方向の荷重
が掛けられるため、研磨工具の弾性部材１２は、Ｚ方向
に弾性変形する。半球状の弾性部材１２が弾性変形する
結果、研磨工具と被加工物Ｌとは、面接触となり、その
面の形状は円となる。この円形の接触面の直径は、大き
過ぎると微細な加工ができなくなるので、被加工物Ｌの
直径の１／５以下であることが好ましい。また、弾性部
材１２は、被加工物Ｌに対する相対移動で、この移動方
向Ｘと反対方向の摩擦力が研磨パッド１３に働く結果、
弾性部材１２は回転軸１５に対して垂直な方向な方向に
も弾性変形しようとする。しかしながら、弾性部材１２
の側周は、剛性を有する弾性部材枠１４で覆われている
ため、弾性部材１２は、被加工物Ｌの相対移動方向Ｘと
反対方向へほとんど変形しない。このため、被加工物Ｌ
に対する研磨工具の接触位置を目的の位置に位置させる
ことができる。

【００１８】以上のように、この研磨工具では、研磨工
具の押圧方向Ｚにおける弾性変形量を犠牲にすることな
く、被加工物Ｌに対する研磨工具の接触位置を目的の位
置に位置させることができるので、被加工物Ｌに局所的
な圧力を掛けずに、微妙な研磨を行うことができる。

【００１９】また、一般光学素子の研磨において、研磨
パッド１３の平均気孔径を変えることで、光学素子の表
面粗さを調節することができる。具体的には、研磨パッ
ド１３の平均気孔径を１００μｍ程度にすると、表面粗
さを０．３ｎｍ〜０．５ｎｍで加工でき、平均気孔径を
６０μｍ程度にして、平均粒径が０．５μｍの研磨砥粒
を供給すると、表面粗さを０．０５ｎｍ〜０．１ｎｍに
することができる。また、研磨パッド１３の厚みや、弾
性部材１２の硬度を変えることで、研磨量を調整するこ
とができる。但し、研磨パッド１３は、研磨砥粒を一定
量以上保持できるように、その厚さが２ｍｍ以上である
ことが好ましい。

【００２０】次に、本発明に係る他の実施形態としての
研磨工具について、図３を用いて説明する。この研磨工
具は、弾性部材枠１４ａが、弾性部材１２を覆っている
研磨パッド１３の外周に配されている以外、先に説明し
た研磨工具と同様である。従って、先に説明した研磨工
具と同様に、研磨工具の押圧方向Ｚにおける弾性変形量
を犠牲にすることなく、被加工物Ｌに対する研磨工具の
接触位置を目的の位置に位置させることができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、歪み変形防止手段又は
弾性部材枠を設けたことにより、研磨工具の押圧方向に
おける弾性変形量を犠牲にすることなく、被加工物に対
する研磨工具の接触位置を目的の位置に位置させること
ができるので、被加工物に局所的な圧力を掛けずに、微
妙な研磨を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態としての研磨工具の断
面図である。

【図２】本発明に係る一実施形態としての研磨工具の研
磨中の断面図である。

【図３】本発明に係る他の実施形態としての研磨工具の
断面図である。

【図４】従来の研磨工具の断面図である。

【図５】従来の研磨工具の研磨中の断面図である。

【符号の説明】

１１…支持板、１２…弾性部材、１３…研磨パッド、１
４，１４ａ…弾性部材枠（歪み変形防止手段）、１５…
回転軸。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物に押圧されつつ相対移動して、該
被加工物を研磨する研磨工具において、支持板と、前記支持板上に取り付けられた弾性部材と、前記弾性部材を覆う研磨パッドと、前記被加工物への押圧方向に対して垂直な方向成分の前
記弾性部材の変形を抑える歪み変形防止手段と、を備えていることを特徴とする研磨工具。
【請求項２】被加工物に押圧されつつ相対移動して、該
被加工物を研磨する研磨工具において、回転中心となる回転軸に取り付けられる支持板と、前記回転軸の延長線上を中心として前記支持板上に取り
付けられた略半球状の弾性部材と、前記弾性部材を覆う研磨パッドと、剛性を有し、前記回転軸の延長線上近傍が開口し、該回
転軸を中心として前記弾性部材の側周を覆う弾性部材枠
と、を備えていることを特徴とする研磨工具。
【請求項３】請求項２記載の研磨工具において、略半球状の前記弾性部材は、被加工物が凹部を有する場
合、該弾性部材の最小曲率半径が該凹部の最小曲率半径
よりも小さいことを特徴とする研磨工具。
【請求項４】請求項２又は３記載の研磨工具において、前記弾性部材枠は、前記弾性部材の外周側で且つ前記研
磨パッドの内周側に配されていることを特徴とする研磨
工具。
【請求項５】請求項２又は３記載の研磨工具において、前記弾性部材枠は、前記弾性部材及び前記研磨パッドの
外周側に配されていることを特徴とする研磨工具。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の研磨工
具において、前記弾性部材は、シリコンゴムであることを特徴とする
研磨工具。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の研
磨工具において、前記研磨パッドは、複数の微細気孔を有するスポンジで
あることを特徴とする研磨工具。
【請求項８】請求項７記載の研磨工具において、前記研磨パッドを構成する前記スポンジの平均気孔径
は、５μｍ〜５００μｍであることを特徴とする研磨工
具。