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技術 ラップ方法及びラップ装置

出願人 大西一正
発明者 大西一正
出願日 2003年12月24日 (16年4ヶ月経過) 出願番号 2003-427946
公開日 2004年8月5日 (15年9ヶ月経過) 公開番号 2004-216547
状態 拒絶査定
技術分野 3次曲面及び複雑な形状面の研削,研磨等 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削
主要キーワード 金属製円盤 超音波振動付与装置 円環状磁石 超音波工学 直動駆動装置 空間的位相差 時間的位相 供給具
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図面 (14)

課題

大きなサイズの研磨対象物研磨に特に有利なラップ方法を提供すること。

解決手段

それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法。

概要

背景

ラップ装置は、例えば、集積回路の作製に用いるシリコンウエハの表面、あるいは磁気ヘッドの作製に用いるアルミナチタンカーバイト基板の表面を高精度に研磨するために用いられている。

図1は、従来のラップ装置の構成例を示す正面図であり、図2は、図1のラップ装置の平面図である。図1と図2に示すラップ装置は、モータ11の回転軸12に支持盤18を介して固定されたラップ盤13、ラップ盤13の表面に砥粒を含むスラリ14を供給する砥粒供給具15、そして研磨対象物16を回転可能に保持する円盤状の研磨対象物保持具17などから構成されている。

研磨対象物16は、ワックスなどを用いて、研磨対象物保持具17に保持(仮固定)されている。研磨対象物保持具17は、その側面にて一対のローラ20により支持されている。各々のローラ20は、基台21に立設された支柱22の上端に備えられたローラ支持部材23により、回転自在に支持されている。

ラップ盤13は、モータ11を作動させることにより図2に記入した矢印19の示す向きに回転する。ラップ盤13の回転により、研磨対象物16を保持する研磨対象物保持具17は、一対のローラ20に支持された状態で回転する。

ラップ盤13の表面には、砥粒供給具15から砥粒スラリ14が滴下される。砥粒としては、例えば、ダイアモンド粒子アルミナ粒子、あるいはシリカ粒子などが用いられる。砥粒スラリ14は、ラップ盤13の回転に伴って研磨対象物16の側に移動し、ラップ盤13と研磨対象物16との間に供給される。

ラップ盤13は、砥粒スラリ14に含まれる砥粒を、ラップ盤13と研磨対象物16との間に一時的に保持する働きをする。ラップ盤13は、砥粒よりも柔らかい金属材料(例、錫)などから構成される。例えば、錫製のラップ盤は、その表面が砥粒が押し付けられることにより極僅かに凹み、砥粒を一時的に保持する。

ラップ盤13と研磨対象物16とのそれぞれが、これらの間に砥粒を含むスラリが供給された状態で回転すると、研磨対象物16の表面が研磨される。一般に、砥粒を用いた研磨対象物の研磨はラップと呼ばれている。

特許文献1には、研磨パッド(本発明におけるラップ盤に対応する)の経時変化の影響を受けずに研磨対象物を安定に研磨するためのコンディショニング手段を備えたラップ装置が開示されている。
特開平11−320376号公報

概要

大きなサイズの研磨対象物の研磨に特に有利なラップ方法を提供すること。 それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法。

目的

本発明の目的は、大きなサイズの研磨対象物の研磨に特に有利なラップ方法を提供することにある。
本発明の目的はまた、小型化が容易で、大きなサイズの研磨対象物の研磨に特に有利に用いることができるラップ装置を提供することにもある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた少なくとも一つの長尺状もしくは円環状のラップ盤及び研磨対象物補助支持具からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を、ラップ盤及び研磨対象物補助支持具の上に該ラップ盤との間に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、該研磨対象物を、少なくとも自転をさせながらラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法

請求項2

研磨対象物の自転を、ラップ装置に付設された自転案内具を用いて案内する請求項1に記載のラップ方法。

請求項3

研磨対象物補助支持具が、単一モードの振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤であり、研磨対象物が研磨対象物補助支持具の上に砥粒を介して配置されている請求項1に記載のラップ方法。

請求項4

研磨対象物補助支持具も、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤であり、研磨対象物が研磨対象物補助支持具の上に砥粒を介して配置されている請求項1に記載のラップ方法。

請求項5

楕円振動が、ラップ盤の長さ方向もしくは円周方向に伝わる進行波である請求項1に記載のラップ方法。

請求項6

楕円振動が、ラップ盤の長さ方向もしくは円周方向に沿う定在波である請求項1に記載のラップ方法。

請求項7

それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、該研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法。

請求項8

研磨対象物の自転を、ラップ装置に付設された自転案内具を用いて案内する請求項7に記載のラップ方法。

請求項9

上記の二つのラップ盤の間に、楕円振動及び単一モードの振動を任意に与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤が配置され、そして研磨対象物がこの長尺状ラップ盤の上に砥粒を介して配置されている請求項7に記載のラップ方法。

請求項10

楕円振動が、ラップ盤の長さ方向に伝わる進行波である請求項7に記載のラップ方法。

請求項11

楕円振動が、ラップ盤の長さ方向に沿う定在波である請求項7に記載のラップ方法。

請求項12

それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、該研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法。

請求項13

研磨対象物をさらに二つの円環状ラップ盤の円周方向に沿って移動させる請求項12に記載のラップ方法。

請求項14

楕円振動がラップ盤の円周方向に伝わる進行波である請求項12に記載のラップ方法。

請求項15

楕円振動が、ラップ盤の円周方向に沿う定在波である請求項12に記載のラップ方法。

請求項16

楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた少なくとも一つの長尺状もしくは円環状のラップ盤及び研磨対象物補助支持具からなるラップ装置。

請求項17

さらに、研磨対象物を案内する用具を備える請求項16に記載のラップ装置。

請求項18

研磨対象物補助支持具が、単一モードの振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤である請求項16に記載のラップ装置。

請求項19

研磨対象物補助支持具も、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤である請求項16に記載のラップ装置。

請求項20

それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤からなるラップ装置。

請求項21

さらに、研磨対象物を案内する用具を備える請求項20に記載のラップ装置。

請求項22

上記の二つのラップ盤の間に、楕円振動及び単一モードの振動を任意に与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤が配置されている請求項20に記載のラップ装置。

請求項23

それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤からなるラップ装置。

請求項24

さらに、研磨対象物を案内する用具を備える請求項23に記載のラップ装置。

技術分野

0001

本発明は、大きなサイズの研磨対象物研磨に特に有利に使用されるラップ方法及びラップ装置に関する。

背景技術

0002

ラップ装置は、例えば、集積回路の作製に用いるシリコンウエハの表面、あるいは磁気ヘッドの作製に用いるアルミナチタンカーバイト基板の表面を高精度に研磨するために用いられている。

0003

図1は、従来のラップ装置の構成例を示す正面図であり、図2は、図1のラップ装置の平面図である。図1図2に示すラップ装置は、モータ11の回転軸12に支持盤18を介して固定されたラップ盤13、ラップ盤13の表面に砥粒を含むスラリ14を供給する砥粒供給具15、そして研磨対象物16を回転可能に保持する円盤状の研磨対象物保持具17などから構成されている。

0004

研磨対象物16は、ワックスなどを用いて、研磨対象物保持具17に保持(仮固定)されている。研磨対象物保持具17は、その側面にて一対のローラ20により支持されている。各々のローラ20は、基台21に立設された支柱22の上端に備えられたローラ支持部材23により、回転自在に支持されている。

0005

ラップ盤13は、モータ11を作動させることにより図2記入した矢印19の示す向きに回転する。ラップ盤13の回転により、研磨対象物16を保持する研磨対象物保持具17は、一対のローラ20に支持された状態で回転する。

0006

ラップ盤13の表面には、砥粒供給具15から砥粒スラリ14が滴下される。砥粒としては、例えば、ダイアモンド粒子アルミナ粒子、あるいはシリカ粒子などが用いられる。砥粒スラリ14は、ラップ盤13の回転に伴って研磨対象物16の側に移動し、ラップ盤13と研磨対象物16との間に供給される。

0007

ラップ盤13は、砥粒スラリ14に含まれる砥粒を、ラップ盤13と研磨対象物16との間に一時的に保持する働きをする。ラップ盤13は、砥粒よりも柔らかい金属材料(例、錫)などから構成される。例えば、錫製のラップ盤は、その表面が砥粒が押し付けられることにより極僅かに凹み、砥粒を一時的に保持する。

0008

ラップ盤13と研磨対象物16とのそれぞれが、これらの間に砥粒を含むスラリが供給された状態で回転すると、研磨対象物16の表面が研磨される。一般に、砥粒を用いた研磨対象物の研磨はラップと呼ばれている。

0009

特許文献1には、研磨パッド(本発明におけるラップ盤に対応する)の経時変化の影響を受けずに研磨対象物を安定に研磨するためのコンディショニング手段を備えたラップ装置が開示されている。
特開平11−320376号公報

発明が解決しようとする課題

0010

従来のラップ方法は、大きなサイズの研磨対象物、例えば、12インチのシリコンウエハなどを研磨する場合、あるいは研磨対象物保持具に複数個の研磨対象物を固定して、これらの研磨対象物を同時に研磨する場合には、大きなサイズのラップ盤と、これを回転させるモータとを備えた大型のラップ装置が必要となる問題を有している。通常、研磨対象物を高い精度で研磨するため、ラップ盤表面の水平面に対する誤差は100μm以下であることが要求される。そしてラップ盤は、そのサイズが大きくなるに従って、ラップ盤表面の水平面に対する誤差を小さくすることが難しくなる。このため、従来のラップ方法は、研磨対象物のサイズが大きくなるに従い、研磨の精度が低下するという問題も有している。また、誤差が小さく且つ大きなサイズのラップ盤はその製造が難しく、高価なものとなる問題もある。

0011

本発明の目的は、大きなサイズの研磨対象物の研磨に特に有利なラップ方法を提供することにある。
本発明の目的はまた、小型化が容易で、大きなサイズの研磨対象物の研磨に特に有利に用いることができるラップ装置を提供することにもある。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた少なくとも一つの長尺状もしくは円環状のラップ盤及び研磨対象物補助支持具からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を、ラップ盤及び研磨対象物補助支持具の上にラップ盤との間に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物を、少なくとも自転をさせながらラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法にある。

0013

以下、この本発明のラップ方法を、第一のラップ方法と記載する。第一のラップ方法の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)研磨対象物の自転を、ラップ装置に付設された自転案内具を用いて案内する。
(2)研磨対象物補助支持具が、単一モードの振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤であり、研磨対象物が研磨対象物補助支持具の上に砥粒を介して配置されている。
(3)研磨対象物補助支持具も、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤であり、研磨対象物が研磨対象物補助支持具の上に砥粒を介して配置されている。
(4)楕円振動が、ラップ盤の長さ方向もしくは円周方向に伝わる進行波である。
(5)楕円振動が、ラップ盤の長さ方向もしくは円周方向に沿う定在波である。

0014

本発明はまた、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法にもある。

0015

以下、この本発明のラップ方法を、第二のラップ方法と記載する。第二のラップ方法の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)研磨対象物の自転を、ラップ装置に付設された自転案内具を用いて案内する。
(2)上記の二つのラップ盤の間に、楕円振動及び単一モードの振動を任意に与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤が配置され、そして研磨対象物がこの長尺状ラップ盤の上に砥粒を介して配置されている。
(3)楕円振動が、ラップ盤の長さ方向に伝わる進行波である。
(4)楕円振動が、ラップ盤の長さ方向に沿う定在波である。

0016

本発明はまた、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程からなるラップ方法にもある。

0017

以下、この本発明のラップ方法を、第三のラップ方法と記載する。第三のラップ方法の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)研磨対象物をさらに二つの円環状ラップ盤の円周方向に沿って移動させる。
(2)楕円振動がラップ盤の円周方向に伝わる進行波である。
(3)楕円振動が、ラップ盤の円周方向に沿う定在波である。

0018

本発明はまた、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた少なくとも一つの長尺状もしくは円環状のラップ盤及び研磨対象物補助支持具からなるラップ装置にもある。

0019

以下、この本発明のラップ装置の構成を、第一の構成と記載する。第一の構成のラップ装置の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)さらに、研磨対象物を案内する用具を備える。
(2)研磨対象物補助支持具が、単一モードの振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤である。
(3)研磨対象物補助支持具も、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状もしくは円環状のラップ盤である。

0020

本発明はまた、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤からなるラップ装置にもある。

0021

以下、この本発明のラップ装置の構成を、第二の構成と記載する。第二の構成のラップ装置の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)さらに、研磨対象物を案内する用具を備える。
(2)上記の二つのラップ盤の間に、楕円振動及び単一モードの振動を任意に与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤が配置されている。

0022

本発明はまた、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤からなるラップ装置にもある。

0023

以下、この本発明のラップ装置の構成を、第三の構成と記載する。第三の構成のラップ装置の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)さらに、研磨対象物を案内する用具を備える。

発明の効果

0024

本発明のラップ装置は、例えば、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤を備えた構成とされる。そして本発明のラップ方法では、研磨対象物を上記のラップ装置の二つのラップ盤の表面に砥粒を介して配置し、前記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤に楕円振動を付与することにより、研磨対象物を前記の楕円振動により与えられる力のモーメントにより自転をさせながら研磨する。

0025

本発明のラップ方法では、研磨対象物のサイズが大きい場合であっても、研磨対象物を二つのラップ盤により支持しながら研磨することができる。このため、研磨に用いる本発明のラップ装置は、研磨対象物と対応する大きなサイズのラップ盤及びラップ盤を回転させるモータを用いる必要がないために小型化が容易である。また、本発明のラップ装置は、研磨対象物を、従来のラップ装置の場合よりも小さいサイズのラップ盤を用いて研磨することができる。小さいサイズのラップ盤は、ラップ盤表面の水平面に対する誤差を小さくすることが容易である。すなわち、本発明のラップ装置は、従来のラップ装置と比較して、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。

発明を実施するための最良の形態

0026

先ず、本発明のラップ装置の代表例である第二の構成のラップ装置と、このラップ装置を用いたラップ方法について説明する。図3は、本発明の第二の構成のラップ装置の一例を示す斜視図である。

0027

図3のラップ装置は、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤31、32から構成されている。ラップ盤31、32のそれぞれは、例えば、錫あるいは錫−アンチモン合金から形成される。

0028

ラップ盤31には、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置として、ランジュバン型振動子41a、41bが備えられている。そしてラップ盤32には、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置として、ランジュバン型振動子42a、42bが備えられている。

0029

ランジュバン型振動子42aは、圧電振動子43a、支持フレーム44、および圧電振動子43bを、一対の金属ブロック45a、45bで挟んだ状態でボルト締めされた構成を有している。ランジュバン型振動子41a、41b、42bの構成は、ランジュバン型振動子42aと同様である。金属ブロック45a、45bのそれぞれは、例えば、アルミニウムから形成される。

0030

図3のラップ装置には、研磨対象物の自転を案内する用具33(以下、自転案内具という)が備えられている。自転案内具33は、研磨対象物保持具33a及びアーム33cがベアリング33bを介して接続された構成を有している。研磨対象物保持具33aのラップ盤側の表面には、研磨対象物が保持されている。

0031

図4は、図3に記入した切断線I−I線に沿って切断した自転案内具33及び研磨対象物の断面図である。図4に示すように、研磨対象物40は、自転案内具33のベアリング33bが固定された研磨対象物保持具33aにより自転可能に保持されている。研磨対象物40は、例えば、ワックスにより研磨対象物保持具33aに保持(仮固定)される。

0032

また、図3のラップ装置には、研磨対象物と各々のラップ盤との間に砥粒を含むスラリを供給するための砥粒供給具36が備えられている。通常、砥粒はスラリ状としてラップ盤の表面に供給される。砥粒の材料の代表例としては、ダイアモンド、アルミナ、およびシリカが挙げられる。なお、砥粒供給具36に砥粒スラリを補給するための配管及びポンプ、そして砥粒供給具を基台30に対して固定するフレームは図示を略する。

0033

また、砥粒は、予めラップ盤の表面に固定しておいても良い。表面に砥粒が固定されたラップ盤を用いて研磨対象物を研磨する場合には、研磨対象物と、砥粒が固定されたラップ盤との間に潤滑剤(例、オリーブオイル)を供給することが好ましい。

0034

次に、図3及び図4に示すラップ装置を用いる場合を例として、本発明の第二のラップ方法について説明する。第二のラップ方法は、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤31、32からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物40を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤31、32に楕円振動を付与することにより、研磨対象物40を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程を順に実施することからなる。

0035

図3及び図4に示すラップ装置においては、超音波振動付与装置を作動させることにより、ラップ盤31、32のそれぞれには、楕円振動の進行波が与えられる。図3に記入した矢印31a、32bは、各々のラップ盤に与えられた楕円振動の進行波が伝わる向きを示している。このように、ラップ盤31、32に備えられている超音波振動付与装置は、それぞれのラップ盤に与えられる楕円振動の進行波が互いに逆向きとなるように構成されていることが好ましい。これらの楕円振動の進行波により、研磨対象物40には各々の進行波の伝わる向きとは逆向きの力が与えられる。そして、この力のモーメントにより、研磨対象物40は、矢印34が示す向きに自転する。このようにラップ盤31、32の表面に砥粒を介して配置された研磨対象物40を自転させることにより、研磨対象物のラップ盤側の表面が研磨される。なお、各々の長尺状ラップ盤に楕円振動の進行波を付与する方法については、後に説明する。

0036

このように、本発明のラップ方法は、研磨対象物40のサイズが大きい場合であっても、研磨対象物を二つのラップ盤31、32により支持しながら研磨することができる。このため、研磨に用いる本発明のラップ装置は、研磨対象物と対応する大きなサイズのラップ盤及びラップ盤を回転させるモータを用いる必要がないために小型化が容易である。

0037

なお、研磨対象物保持具33aに保持する研磨対象物の数は二以上であっても良い。この場合には、二以上の研磨対象物を、研磨対象物保持具33aのラップ盤側の表面に、保持具33aの円周方向に沿って並べて配置することが好ましい。

0038

また、研磨対象物40を滑らかに自転させるために、各々の長尺状ラップ盤のエッジ(例えば、ラップ盤32のエッジ39)に丸みを付与することが好ましい。ラップ盤のエッジに丸みを付与することによって、さらに上記のように研磨対象物保持具が二以上の研磨対象物を保持する場合において、ラップ盤のエッジと各々の研磨対象物のエッジとの衝突が防止され、二以上の研磨対象物を保持する研磨対象物保持具33aを滑らかに回転させることができる。

0039

さらにまた、本発明のラップ装置には、研磨によるラップ盤の偏摩耗を低減するために、研磨対象物を長尺状ラップ盤の長さ方向に沿って移動させる直動駆動装置を付設することが好ましい。図3のラップ装置には、直動駆動装置としてボイスコイルモータ37が付設されている。ボイスコイルモータ37は、基台30に立設された支持板35に固定され、その駆動軸は自転案内具33のアーム33cに固定されている。ボイスコイルモータ37を用いて自転する研磨対象物40を、長尺状ラップ盤31、32の長さ方向に沿って前進あるいは後退させることによって、ラップ盤の偏摩耗が低減される。

0040

次に、図5を用いて、長尺状ラップ盤に楕円振動の進行波を付与する方法について説明する。図3のラップ装置の場合と同様に、図5に示す長尺状ラップ盤51には、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置として、ランジュバン型振動子52a、52bが備えられている。

0041

長尺状ラップ盤51には、以下のようにして楕円振動の進行波を付与することができる。まず、ランジュバン型振動子52aに交流電源53を、そしてランジュバン型振動子52bに抵抗54及びコイル55を、それぞれ電気的に接続する。

0042

次に、交流電源53により、ランジュバン型振動子52aに交流電圧を付与する。これによりランジュバン型振動子52aが超音波振動して、長尺状ラップ盤51はその厚み方向に振動する。ラップ盤51に与えられた振動は、ラップ盤51を介してランジュバン型振動子52bに伝わって電気エネルギに変換され、ランジュバン型振動子52bが備える抵抗54とコイル55により吸収(消費)される。このため、ランジュバン型振動子52aによりラップ盤51に与えられた振動は、ラップ盤の長さ方向に沿う定在波を生じさせることなく、ラップ盤の厚み方向の振動成分と長さ方向の振動成分とを有する楕円振動の進行波としてラップ盤に与えられる。図5に記入した矢印51aは、ラップ盤51を楕円振動の進行波が伝わる向きを示している。また、ラップ盤51に、矢印51aが示す向きとは逆向きに伝わる楕円振動の進行波を与える場合には、ランジュバン型振動子52bに交流電源を、そしてランジュバン型振動子52aに抵抗及びコイルを、それぞれ接続すればよい。

0043

また、ラップ盤の長さ方向に沿って楕円振動の進行波を伝え易くするために、ラップ盤の長さは、幅の二倍以上(特に、三倍以上)であることが好ましい。

0044

このように長尺状の物体に楕円振動の進行波を与える方法は、表面波超音波リニアモータステータに楕円振動の進行波を与える場合と同様である。即ち、長尺状ラップ盤51が表面波型超音波リニアモータのステータに、そして研磨対象物が表面波型超音波リニアモータのスライダにそれぞれ対応している。長尺状の物体に楕円振動の進行波を与える方法については、「圧電電歪アクチュエータ」(森出版、1996年、p183〜186)などの文献に詳しく記載されている。

0045

図6は、本発明の第二の構成のラップ装置の別の一例を示す斜視図である。図6のラップ装置が備える長尺状ラップ盤31、32、そして超音波振動付与装置を構成する4個のランジュバン型振動子の構成は、図3のラップ装置と同様である。

0046

図6のラップ装置には、研磨対象物保持具63と、一対の棒磁石64a、64bとから構成される自転案内具が備えられている。棒磁石64a、64bに記入した「S」及び「N」のそれぞれは、棒磁石の磁極を表している。そして研磨対象物保持具63のラップ盤側の表面には、研磨対象物が保持されている。

0047

図7は、図6に記入した切断線II−II線に沿って切断した研磨対象物保持具及び研磨対象物の断面図である。研磨対象物保持具63は、例えば、ステンレススチールから形成された円盤63aと、その周縁に付設された円環状の磁石63bとから構成されている。図7に記入した「S」及び「N」のそれぞれは、円環状磁石63bの磁極を表している。

0048

図6に示す棒磁石64a、64bのそれぞれは、研磨対象物保持具63の円環状の磁石63bを反発する。これにより、棒磁石64a、64bは、研磨対象物保持具63に保持された研磨対象物40の自転を案内する。また、棒磁石64a、64bは、研磨対象物保持具63の移動を規制して、研磨対象物保持具63に保持された研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って移動可能とさせる案内としても機能する。

0049

図6のラップ装置には、さらに長尺状ラップ盤31、32をその長さ方向にて挟むように、一対の磁気式近接スイッチ65a、65bが備えられている。磁気式近接スイッチ65a、65bのそれぞれは、研磨対象物保持具63が長尺状ラップ盤の端部近傍に到達したことを検出する。

0050

図3のラップ装置の場合と同様に、図6のラップ装置においても、ラップ盤31、32のそれぞれに、矢印31a、32bが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えることにより、研磨対象物保持具63に保持された研磨対象物40は矢印34が示す向きに自転する。また、図6及び図7に示すラップ装置においては、各々のラップ盤に与える楕円振動の進行波の伝わる向きの設定により、研磨対象物40を自転させるだけでなく、ラップ盤の長さ方向に沿って移動させることもできる。

0051

例えば、ラップ盤31、32のそれぞれに、互いに同じ向きに伝わる楕円振動の進行波を与えると、ラップ盤表面に配置された研磨対象物40には、各々のラップ盤の進行波から同じ向き(進行波の伝わる向きとは逆向き)の力が与えられる。その結果、研磨対象物40は、ラップ盤の長さ方向に沿って楕円振動の進行波が伝わる向きとは逆向きに移動する。研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って移動させることにより、ラップ盤の偏摩耗が低減される。

0052

研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って移動させる場合の研磨対象物の研磨は、例えば、以下のように行なわれる。
(1)先ず、ラップ盤31、32に互いに逆の向きに伝わる楕円振動の進行波を与えることにより、ラップ盤上で研磨対象物40を自転させながら研磨する。所定の時間が経過したのち、ラップ盤31、32に互いに同じ向き、例えば、矢印31aが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えることにより、研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って磁気式近接スイッチ65bに向けて移動させる。このようにして、研磨対象物40の研磨と移動を繰り返すことにより、研磨対象物はラップ盤の磁気式近接スイッチ65b側の端部近傍に到達する。そして研磨対象物40がラップ盤の端部近傍に到達したことを、磁気式近接スイッチ65bにより検出する。

0053

(2)次いで、ラップ盤31、32のそれぞれに、矢印32bが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えることにより、研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って磁気式近接スイッチ65aに向けて移動させる。所定の時間が経過したのち、ラップ盤31、32に互いに逆の向きに伝わる楕円振動の進行波を与えることにより、ラップ盤上で研磨対象物40を自転させながら研磨する。このようにして、研磨対象物40の研磨と移動を繰り返すことにより、研磨対象物はラップ盤の磁気式近接スイッチ65a側の端部近傍に到達する。そして研磨対象物40がラップ盤の端部近傍に到達したことを、磁気式近接スイッチ65aにより検出する。

0054

上記(1)と(2)の操作を繰り返すことにより、研磨対象物40は自転と移動を繰り返しながら、長尺状ラップ盤31、32の上をその長さ方向に沿って繰り返し往復運動する。

0055

図6のラップ装置は、研磨対象物をラップ盤の長さ方向に沿って移動させる直動駆動装置が不要であるために、図3のラップ装置よりも、さらに小型化が可能である利点を有している。

0056

図8は、本発明の第一の構成のラップ装置の一例を示す平面図である。図8のラップ装置は、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤82、及び研磨対象物補助支持具から構成されている。図8のラップ装置においては、研磨対象物補助支持具として、長尺状のラップ盤81が用いられている。図8には、ラップ装置が備える長尺状ラップ盤82、研磨対象物補助支持具として用いる長尺状ラップ盤81、及びこれらの上に配置された研磨対象物40のみを記載した。

0057

図8のラップ装置においては、長尺状ラップ盤82にのみ楕円振動の進行波が与えられる。研磨対象物補助支持具として用いる長尺状ラップ盤81は、研磨対象物40をその下面にて支持する。

0058

次に、図8のラップ装置を用いる場合を例として、本発明の第一のラップ方法について説明する。第一のラップ方法は、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤82及び研磨対象物補助支持具として用いるラップ盤81からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物40を、ラップ盤82及び研磨対象物補助支持具として用いるラップ盤81の上にラップ盤82との間に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤82に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物40を、少なくとも自転をさせながらラップ盤82上で研磨する工程を順に実施することからなる。

0059

図8(A)に示すように、ラップ盤82に矢印82bが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えると、この楕円振動の進行波により研磨対象物40には矢印84aが示す向きに力が与えられる。この力により、研磨対象物40は、矢印70aが示す向きに自転してそのラップ盤側表面が研磨されながら、ラップ盤の長さ方向に沿って矢印80aが示す向きに移動する。

0060

上記の操作において、ラップ盤82に与える楕円振動の進行波の振幅を調節することにより、研磨対象物40の自転と移動の速度を制御することができる。楕円振動の進行波の振幅は、超音波振動付与装置として用いるランジュバン型振動子に付与する交流電圧の振幅値あるいは周波数値の設定により調節することができる。

0061

同様に、図8(B)に示すように、ラップ盤82に矢印82aが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えると、この楕円振動の進行波により研磨対象物40には矢印84bが示す向きに力が与えられる。この力により、研磨対象物40は、矢印70bが示す向きに自転してそのラップ盤側表面が研磨されながら、ラップ盤の長さ方向に沿って矢印80bが示す向きに移動する。

0062

図8のラップ装置においては、研磨対象物補助支持具として、単一モードの振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状のラップ盤81が用いられている。ラップ盤81の下面には、超音波振動付与装置として二つのランジュバン型振動子が備えられている。研磨対象物40は、研磨対象物補助支持具として用いるラップ盤81の上に砥粒を介して配置されている。

0063

研磨対象物補助支持具として用いるラップ盤81には、自転する研磨対象物40のラップ盤側表面にスクラッチが発生しないように、単一のモードの振動を与えることが好ましい。振動モードの例としては、厚み縦振動モード、厚みすべり振動モード、屈曲振動モード長さ振動モード、及び拡がり振動モードなどが挙げられる。単一モードの振動とは、これらの振動モードのうちから任意に選択した一つの振動モードを意味している。

0064

例えば、ラップ盤81の下面に備えられた二個のランジュバン型振動子のそれぞれに交流電圧を付与することにより、ラップ盤81には二個のランジュバン型振動子により厚み縦振動モードの振動が同時に与えられる。ラップ盤81に与えられた振動は、いずれのランジュバン型振動子によっても吸収されないために、ラップ盤81には楕円振動の進行波は与えられずに、厚み縦振動モードの振動の定在波が与えられる。

0065

また、ラップ盤81に単一モードの振動を与える方法は、上記のランジュバン型振動子を用いる方法に限定されない。例えば、ラップ盤81の下面に備えられたランジュバン型振動子に代えて、あるいはランジュバン型振動子とは別に、単一モードの振動を付与することのできる圧電振動子を付設し、この圧電振動子を作動させることによりラップ盤に単一モードの振動を与えることもできる。

0066

また、研磨対象物補助支持具は、研磨対象物を支持することができれば、必ずしもラップ盤を用いる必要はない。例えば、研磨対象物補助支持具として用いるラップ盤81に代えて、研磨対象物40をその下面にて支持する長尺状のボールテーブルを用いることもできる。

0067

図9は、本発明の第二の構成のラップ装置の一例を示す平面図である。図9のラップ装置は、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた二つの互いに平行に配置した長尺状ラップ盤81、82から構成されている。図9には、ラップ装置が備える二つの長尺状ラップ盤81、82と、これらのラップ盤の上に配置された研磨対象物40のみを記載した。図9のラップ装置の構成は、図6のラップ装置と同様である。

0068

図9に示すように、ラップ盤81、82のそれぞれに、矢印81a、82bが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えると、図6のラップ装置の場合と同様に、これらの楕円振動の進行波により、研磨対象物40には矢印83b、84aが示す向きに力が与えられる。そしてこれらの力のモーメントにより、研磨対象物40は、矢印70aが示す向きに自転してそのラップ盤側の表面が研磨される。この場合に、例えば、矢印81aの示す向きに伝わる楕円振動の進行波の振幅を、矢印82bが示す向きに伝わる楕円振動の進行波の振幅よりも大きな値に設定することにより、研磨対象物40を自転させながら、ラップ盤の長さ方向に沿って矢印83bが示す向きに移動させることもできる。

0069

また、ラップ盤81、82のそれぞれに、互いに同一の向きに、例えば、矢印81aが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えることにより、図6のラップ装置の場合と同様に、研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って矢印83bが示す向きに移動させることができる。この場合、互いに同一の向きに伝わる二つの楕円振動の進行波のうちの一方の進行波の振幅を、他方の進行波の振幅よりも大きな値に設定することにより、研磨対象物40をラップ盤の長さ方向に沿って移動させながら、自転させることもできる。

0070

図10は、本発明の第二の構成のラップ装置の別の一例を示す平面図である。図10のラップ装置の構成は、二つの長尺状ラップ盤81、82の間に、楕円振動及び単一モードの振動を任意に与えることのできる超音波振動付与装置を備えた長尺状ラップ盤83が備えられていること以外は、図9のラップ装置と同様である。

0071

このように、二つのラップ盤81、82の間に長尺状ラップ盤83を配置すると、研磨対象物40のラップ盤側の表面の全体を研磨することができる。また、図8のラップ装置のラップ盤81と同様に、ラップ盤83には、研磨対象物40のラップ盤側表面におけるスクラッチの発生を低減するために、単一モードの振動を与えることが好ましい。

0072

さらに、長尺状ラップ盤83に矢印81aが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えると、研磨対対象物40は自転をしながら、ラップ盤の長さ方向に沿って矢印83bが示す向きに移動する。そして長尺状ラップ盤83に矢印82bが示す向きに伝わる楕円振動の進行波を与えると、研磨対対象物40は自転をしながら、ラップ盤の長さ方向に沿って矢印84aが示す向きに移動する。すなわち、ラップ盤83に与える楕円振動の進行波の伝わる向きの設定により、研磨対象物40が移動する方向を制御することができる。

0073

図10のラップ装置は、ラップ盤81、82に与える楕円振動の進行波の振幅を調節することにより研磨対象物40の自転の速度を制御することができ、さらにラップ盤83に与える楕円振動の進行波の向きと振幅の設定により、研磨対象物40の移動方向と移動速度を制御することができる。

0074

図11は、本発明の第三の構成のラップ装置の一例を示す斜視図である。図11のラップ装置は、楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤91、92から構成されている。ラップ盤91の下面には、超音波振動付与装置として用いる円環状の圧電振動子95が備えられている。そしてラップ盤92の下面には、超音波振動付与装置として用いる円環状の圧電振動子96が備えられている。円環状の圧電振動子95、96のそれぞれは、ゴムなどの弾性材料から形成された支柱を介して基台90に固定されている。

0075

図11のラップ装置には、図3のラップ装置の場合と同様に、研磨対象物の自転案内具が備えられている。自転案内具は、研磨対象物保持具33a及びアーム33cがベアリング33bを介して接続された構成を有している。研磨対象物保持具33aの下側の表面には、研磨対象物が保持されている。アーム33cは、研磨対象物の公転を案内する用具(以下、公転案内具という)として用いるモータ97の駆動軸に接続されている。モータ97を作動させることにより、研磨対象物保持具33aに保持された研磨対象物を、円環状ラップ盤91、92の円周方向に沿って公転させることができる。

0076

次に、図11のラップ装置を用いる場合を例として、本発明の第三のラップ方法について説明する。第三のラップ方法は、それぞれ楕円振動を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤91、92からなるラップ装置を用意する工程、研磨対象物を二つのラップ盤の上に砥粒を介して配置する工程、そして上記の超音波振動付与装置を作動させてラップ盤91、92に楕円振動を付与することにより、上記の研磨対象物を、少なくとも自転をさせながら両ラップ盤上で研磨する工程を順に実施することからなる。

0077

図11のラップ装置においては、超音波振動付与装置として用いる圧電振動子95、96を作動させることにより、円環状ラップ盤91、92のそれぞれには、楕円振動の進行波が与えられる。図11に記入した矢印91a、92aは、各々のラップ盤に付与された楕円振動の進行波が伝わる向きを示している。これらの楕円振動の進行波により、研磨対象物には矢印93b、94bが示す向きに力が与えられる。ここで、ラップ盤92と研磨対象物との接触面積は、ラップ盤91と研磨対象物との接触面積よりも大きい。従って、ラップ盤92を伝わる楕円振動の進行波は、ラップ盤91を伝わる楕円振動の進行波よりも大きな力を研磨対象物に与える。このため、研磨対象物保持具33aに保持された研磨対象物は矢印34が示す向きに自転をし、そのラップ盤側表面が研磨される。研磨の際には、ラップ盤の偏摩耗を低減するために、モータ97を作動させて、研磨対象物保持具33aに保持された研磨対象物を、円環状ラップ盤91、92の円周方向に沿って公転させることが好ましい。

0078

なお、図11のラップ装置の自転案内具及び公転案内具に代えて、周縁に円環状の磁石を備えた研磨対象物保持具、及びラップ盤91の内側及びラップ盤92の外側のそれぞれに円環状ラップ盤と同軸に配置された一対の円環状の磁石を用いることにより、図6のラップ装置の場合と同様に、モータを用いないラップ装置を構成することもできる。

0079

次に、円環状のラップ盤に楕円振動の進行波を与える方法について簡単に説明する。図11のラップ装置の円環状ラップ盤91、92の下面に備えられた円環状の圧電振動子95、96のそれぞれは、円環状の圧電セラミック、およびその上面及び下面のそれぞれに付設された電極から構成されている。そして円環状の圧電セラミックの一方の面に付設された電極は、円環状の圧電セラミックの円周方向に沿って互いに間隔をあけて配置された二つの電極から構成されている。即ち、各々の円環状圧電振動子は、その一方の面に配置された二つの電極のそれぞれと、他方の面に付設された電極との間に交流電圧を付与することにより、円環状の圧電振動子の円周における二箇所にて超音波振動を発生させることができる。この二つの振動はそれぞれ円環状のラップ盤に与えられるが、この際に二つの振動の互いの空間的位相差と、互いの時間的位相差とをそれぞれ所定の値に(例えば、それぞれ90度に)設定することにより、環状ラップ盤にその円周方向に伝わる楕円振動の進行波を与えることができる。

0080

また、ラップ盤の円周方向に沿って楕円振動の進行波を伝え易くするために、ラップ盤の幅方向の中央の位置における円周の長さは、ラップ盤の幅の二倍以上(特に、三倍以上)であることが好ましい。

0081

このように円環状の物体に楕円振動の進行波を与える方法は、表面波型超音波回転モータのステータに楕円振動の進行波を与える場合と同様である。即ち、各々の円環状ラップ盤が表面波型超音波回転モータのステータに、そして研磨対象物が表面波型超音波回転モータのスライダにそれぞれ対応している。円環状の物体に楕円振動の進行波を与える方法については、「圧電/電歪アクチュエータ」(森北出版、1996年、p187〜192)などの文献に詳しく記載されている。

0082

図12は、本発明の第三の構成のラップ装置の別の一例を示す分解斜視図である。図12のラップ装置は、図11のラップ装置と同様に、楕円振動の進行波を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤91、92を備えた構成とされている。さらに、図12のラップ装置には、同様に楕円振動の進行波を与えることのできる超音波振動付与装置を備えた、互いに同軸に配置された二つの円環状ラップ盤101、102が備えられている。円環状ラップ盤91、92と、円環状ラップ盤101、102との間には、三つの研磨対象物40が配置されている。各々の研磨対象物の上面と下面のそれぞれに円環状ラップ盤を押しつけるために、ラップ盤101、102が固定された支持盤107には、例えば、エアシリンダ108などの加圧装置が付設される。

0083

研磨対象物40のそれぞれは、自転案内具として用いる三つのローラ103により自転可能とされている。自転案内具として用いるローラ103は、例えば、金属材料から形成された円盤104に固定されている。金属製円盤104は、モータ(図示は略する)の回転軸105に固定されている。金属製円盤104は、モータを作動させることにより、研磨対象物40のそれぞれを、ラップ盤の円周方向に沿って公転させる。

0084

研磨対象物40のそれぞれは、図11のラップ装置の場合と同様に、ラップ盤91、92のそれぞれを伝わる楕円振動の進行波から力のモーメントを受け、さらにラップ盤101、102のそれぞれを伝わる楕円振動の進行波からも力のモーメントを受けて自転をして、その上面と下面とがそれぞれ研磨される。そしてモータにより金属製円盤104を回転させることにより、各々の研磨対象物はラップ盤の円周方向に沿って公転する。これにより円環状ラップ盤の偏摩耗が低減される。

0085

なお、本発明において長尺状もしくは円環状のラップ盤に与える振動は、楕円振動である限り進行波に限定されない。例えば、長尺状もしくは円環状のラップ盤に、その長さ方向もしくは円周方向に沿う楕円振動の定在波を与えてもよい。以下、長尺状ラップ盤を例として、ラップ盤に楕円振動の定在波を付与する方法について説明する。

0086

図13は、長尺状ラップ盤に楕円振動の定在波を与える方法を説明する図である。図13に示すように、ラップ盤131の下面には、厚みすべり振動モードの振動を与える圧電振動子132a、132b、そして厚み縦振動モードの振動を与える圧電振動子133からなる超音波振動付与装置が備えられている。圧電振動子133の下面には、長尺状の支持板134が付設されている。そして、この支持板134は、基台(図示は略する)に立設された支柱135の上端に固定されている。

0087

図13に記入した矢印136a、136b、137は、圧電振動子132a、132b、133のそれぞれが備える圧電セラミックの分極方向を示している。また、各々の圧電振動子には、その上面と下面とのそれぞれに交流電圧を付与するための電極(図示は略する)が付設されている。

0088

そして、圧電振動子132a、132b、133を、それぞれの圧電振動子の電極に交流電圧を付与して超音波振動させると、ラップ盤131には、厚み滑り振動モードの振動と厚み縦振動モードの振動とが同時に付与される。これらの振動を付与することにより、ラップ盤131には、その厚み方向の振動成分と長さ方向の振動成分とを有する楕円振動の定在波が与えられる。

0089

そして、厚みすべり振動モードの振動の時間的位相が、厚み縦振動モードの振動の時間的位相よりも90度進んでいる場合には、ラップ盤131には矢印138が示す向きに回転する楕円振動の定在波が与えられる。そしてラップ盤131の表面に砥粒を介して研磨対象物を配置すると、研磨対象物には、矢印138が示す向きに回転する楕円振動の定在波から、矢印139が示す向きの力が与えられる。

0090

また、厚みすべり振動モードの振動の時間的位相が、厚み縦振動モードの振動の時間的位相よりも90度遅れている場合には、ラップ盤131には矢印138が示す向きとは逆向きに回転する楕円振動の定在波が与えられる。そしてラップ盤131の表面に砥粒を介して研磨対象物を配置すると、研磨対象物には、矢印138が示す向きとは逆向きに回転する楕円振動の定在波から、矢印139が示す向きとは逆向きの力が与えられる。

0091

なお、長尺状ラップ盤131の下面に重ねて付設する圧電振動子の振動モードの組み合わせは、ラップ盤の厚み方向の振動成分を有する振動モードと、ラップ盤の長さ方向の振動成分を有する振動モードとの組み合わせであれば、上記の厚みすべり振動モードと厚み縦振動モードとの組み合わせに限定されない。例えば、屈曲振動モードと厚み縦振動モードとの組み合わせであっても良い。

0092

このように長尺状の物体に楕円振動の定在波を与える方法は、複合振動子型超音波リニアモータのステータに楕円振動の定在波を与える場合と同様である。即ち、長尺状ラップ盤131が複合振動子型超音波リニアモータのステータに、そして研磨対象物が複合振動子型超音波リニアモータのスライダにそれぞれ対応している。長尺状の物体に楕円振動の定在波を与える方法については、「超音波工学」(株式会社コロナ社、1999年、p287)などの文献に詳しく記載されている。

0093

同様にして、円環状のラップ盤の下面に、厚みすべり振動モードの圧電振動子と厚み縦振動モードの圧電振動子とを重ねて付設することにより、円環状のラップ盤にその円周方向に沿う楕円振動の定在波を与えることができる。

0094

このように円環状の物体に楕円振動の定在波を与える方法は、複合振動子型超音波回転モータのステータに楕円振動の定在波を与える場合と同様である。すなわち、円環状ラップ盤が複合振動子型超音波回転モータのステータに、そして研磨対象物が複合振動子型超音波回転モータのスライダにそれぞれ対応している。円環状の物体に楕円振動の定在波を与える方法については、「超音波工学」(株式会社コロナ社、1999年、p291−292)などの文献に詳しく記載されている。

0095

なお、ラップ装置が備える楕円振動を与えることのできる長尺状もしくは円環状のラップ盤の数は二つには限定されず、研磨対象物の自転速度を高くするために、さらに一つあるいは二つ以上楕円振動を与えることのできる長尺状もしくは円環状のラップ盤を用いることもできる。

図面の簡単な説明

0096

従来のラップ装置の構成例を示す正面図である。
図1のラップ装置の平面図である。
本発明の第二の構成のラップ装置の一例を示す斜視図である。
図3に記入した切断線I−I線に沿って切断した自転案内具及び研磨対象物の断面図である。
長尺状ラップ盤に楕円振動の進行波を与える方法を説明する図である。
本発明の第二の構成のラップ装置の別の一例を示す斜視図である。
図6に記入した切断線II−II線に沿って切断した研磨対象物保持具及び研磨対象物の断面図である。
本発明の第一の構成のラップ装置の一例を示す平面図である。
本発明の第二の構成のラップ装置の一例を示す平面図である。
本発明の第二の構成のラップ装置の別の一例を示す平面図である。
本発明の第三の構成のラップ装置の一例を示す斜視図である。
本発明の第三の構成のラップ装置の別の一例を示す分解斜視図である。
長尺状ラップ盤に楕円振動の定在波を与える方法を説明する図である。

符号の説明

0097

11モータ
12回転軸
13ラップ盤
14砥粒スラリ
15 砥粒供給具
16研磨対象物
17研磨対象物保持具
18支持盤
19 ラップ盤の回転方向を示す矢印
20ローラ
21基台
22支柱
23ローラ支持部材
30 基台
31、32長尺状ラップ盤
31a楕円振動の進行波の伝わる向きを示す矢印
32b 楕円振動の進行波の伝わる向きを示す矢印
33自転案内具
33a 研磨対象物保持具
33bベアリング
33cアーム
34 研磨対象物の自転の向きを示す矢印
35 支持板
36 砥粒供給具
37ボイスコイルモータ
39エッジ
40 研磨対象物
41a、41b、42a、42bランジュバン型振動子
43a、43b圧電振動子
44支持フレーム
45a、45b金属ブロック
51 長尺状ラップ盤
51a 楕円振動の進行波の伝わる向きを示す矢印
52a、52b ランジュバン型振動子
53交流電源
54抵抗
55コイル
63 研磨対象物保持具
63a円盤
63b円環状磁石
64a、64b棒磁石
65a、65b磁気式近接スイッチ
70a、70b 研磨対象物の自転の向きを示す矢印
80a、80b 研磨対象物の移動方向を示す矢印
81、82、83 長尺状ラップ盤
81a、82a、82b 楕円振動の進行波の伝わる向きを示す矢印
83b、84a、84b 楕円振動の進行波が研磨対象物に与える力の向きを示す矢印
90 基台
91、92 円環状ラップ盤
91a、92a 楕円振動の進行波が伝わる向きを示す矢印
93b、94b 楕円振動の進行波が研磨対象物に与える力の向きを示す矢印
95、96円環状圧電振動子
97 モータ
101、102 円環状ラップ盤
103 ローラ
104金属製円盤
105 モータの回転軸
106、107 支持盤
108エアシリンダ
131 長尺状ラップ盤
132a、132b 圧電振動子
133 圧電振動子
134 支持板
135 支柱
136a、136b、137 圧電振動子の圧電セラミックの分極方向を示す矢印
138 楕円振動の回転の向きを示す矢印
139 楕円振動の定在波が研磨対象物に与える力の向きを示す矢印

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