JPH03287369A - セラミック基板の研磨方法 - 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】 〔概要〕 セラミック基板の研磨方法に関し、 第１・第２両手面研磨盤の定盤の平面度の差を減少させ
ることを目的とし、 第１平面研磨盤の定盤を回転させると共に、該定盤に所
定の圧力で押し付けられながら回転するセラミック基板
の回転軸心を定盤の径方向に揺動させる一方、セラミッ
ク基板と定盤との間に粒度が粗い砥粒を供給して荒仕上
げをし、第２平面研磨盤で粒度が粗い砥粒に代えて粒度
が細かい砥粒を供給して荒仕上げと同様の手法で精密仕
上げを行うセラミック基板の研磨方法において、上記第
１平面研磨盤の定盤の平面度が第２平面研磨盤の定盤の
平面度よりも大きい時には第２平面研磨盤のセラミック
基板の揺動幅を増大させ、第１平面研磨盤の定盤の平面
度が第２平面研磨盤の定盤の平面度よりも小さい時には
第２平面研磨盤のセラミック基板の揺動幅を減少させる
構成とした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、セラミック基板の研磨方法に関し、特に、荒
仕上げ後に精密仕上げをするセラミック基板の研磨方法
に関する。

〔従来の方法〕

従来、セラ主ツク基板の研磨方法としては、例えば第３
図に示すように、荒仕上げと精密仕上げとを段階的に行
う方法が主流を占めている。

荒仕上げは、同図（ａ）に示すように、第１平面研磨盤
Ａの定盤１ａを回転させると共に、該定盤１ａに所定の
圧力で押し付けられながら回転するセラミック基板Ｗの
回転軸心を定盤１ａの径方向に揺動させる一方、セラミ
ック基板Ｗと定盤１ａとの間に例えば平均粒径６μｍ程
度の粒度が粗い砥粒を供給するという手順で行われる。

砥粒は、冷却、潤滑及び研摩屑の排出を図るために供給
される研磨水に混入して供給される。

精密仕上げは、同図（ｂ）に示すように、第２平面研磨
盤Ｂで、荒仕上げと同様に、定盤１ｂを回転させると共
に、該定盤１ｂに所定の圧力で押し付けられながら回転
するセラミック基板Ｗの回転軸心を定盤１ｂの径方向に
揺動させる一方、セラミック基板Ｗと定盤１ｂとの間に
粒度が粗い砥粒に代えて例えば平均粒径２μｍ程度の粒
度が細かい砥粒を供給して精密仕上げを行う方法がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、このような荒仕上げを行う第１平面研磨盤Ａや
精密仕上げを行う第２平面研磨盤Ｂにおいては、第４図
に示すように、研磨を行う間に定盤１ａ・１ｂの上面が
中低の凹面に磨耗することが知られている。この磨耗の
進行状態は使用する砥粒の大きさ、セラミック基板Ｗを
定盤１ａ・１ｂに押し付ける荷重の大きさ、研磨加工時
間に比例し、セラミック基板Ｗの回転軸心の揺動幅の大
きさに逆比例することが知られている。そして、この磨
耗の進行度合いは同図に示す定盤１ａ・１ｂの平面度α
ｂ・αあて表される。

第１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの間では、セラミック基
板Ｗを定盤１ａ・１ｂに押し付ける荷重の大きさ、研磨
加工時間及びセラミック基板Ｗの揺動幅を同じに設定す
ると、砥粒の大きさが異なるので、明らかに第１平面研
磨盤Ａの定盤１ａの平面度αｂの方が第２平面研磨盤Ｂ
の定盤１ｂの平面度αｂよりも大きくなる。

画定盤１ａ・・１ｂの平面度αａ　・αｂに差が生じる
と、第１平面研磨盤Ａで荒仕上げをしたセラミック基板
Ｗを第２平面研磨盤Ｂで精密仕上げをする時に、最初は
セラミック基板Ｗが第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂと全面
的に接触していない。従って、研磨が開始されてからセ
ラミック基板Ｗが第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂに倣うま
での研磨はセラミック基板Ｗの一部分の研磨であり、精
密仕上げをする上では無視しなければならず、ロス時間
となる。

そこで、従来では、このロス時間が一定以上にならない
ように、例えば約１週間程度の所定の期間ごとに、ある
いは、所定数のセラミック基板Ｗを研磨するごとに第１
・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの定盤１ａ・１ｂを研磨して
、その平面度α。

αｂをＯに修正するという手段が採られている。

しかしながら、この場合には、平面度修正のために第１
・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂを例えば約８時間という長時
間にわたって休止させる必要があり、第１・第２両手面
研磨盤Ａ−Ｂの稼働率が低くなるという問題がある。

そこで、第１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの定盤１ａ・１
ｂの平面度αｂ・α５の差を減少させるため、次の■な
いし■の方法を試してみた。

■第１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂにおいてセラミック基
板Ｗを定盤１ａ・１ｂに押し付ける荷重の大きさを異な
らせる方法。

■定盤１ａ・１ｂの表面をパフ研磨に用いるハフのよう
に、柔軟にする方法。

■定盤１ａ・１ｂを金属製にするととも乙こ、その上面
に砥粒を固定する方法（固定砥粒方式）。

しかしながら、■の方法では、ガラスを主成分とするセ
ラミック曳基板Ｗに対しては、セラミック基板Ｗが脆い
ため荷重を大きく設定し難く、また、研磨レートをある
程度以上にする必要があるため、荷重を小さくすること
にも一定の限界がある。このため、第１・第２両手面研
磨盤Ａ−Ｂの定盤１ａ・１ｂの平面度αｂ・αｂの差を
減少させる上でも大きな制限がある。

■の方法では、研磨レートが低くなり、研磨時間が長く
なるとともに、仕上げられたセラミック基板Ｗの平面度
が低くなるという問題がある。

■の方法では、例えばピアホール等、セラミック＼基板
Ｗの表面に直径数十μｍ程度の微細孔が無数にあり、こ
の微細孔の周辺部が欠損するという問題がある。

従って、これらのないし■の方法を採用することはでき
ないことが分かった。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、
第１・第２両手面研磨盤の定盤の平面度の差を減少させ
ることができるように構成したセラミンク基板の研磨方
法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、例えば第１図に示すように、第１平面研磨盤
Ａの定盤１ａを回転させると共に、該定盤１ａに所定の
圧力で押し付けられながら回転するセラミック基板Ｗの
回転軸心を定盤１ａの径方向に揺動させる一方、セラミ
ック基板Ｗと定盤１ａとの間に粒度が粗い砥粒を供給し
て荒仕上げをし、第２平面研磨盤Ｂで粒度が粗い砥粒に
代えて粒度が細かい砥粒を供給して荒仕上げと同様の手
法で精密仕上げを行うセラミック基板の研磨方法を前提
として、上記の目的を達成するため、次のような手段を
講じている。

すなわち、上記第１平面研磨盤Ａの定盤１ａの平面度α
３が第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂの平面度αあまりも大
きい時には第２平面研磨盤Ｂのセラミック基板Ｗの揺動
幅を増大させ、第１平面研磨盤Ａの定盤１ａの平面度α
３が第２平面研磨盤の定盤Ｂの平面度α５よりも小さい
時には第２平面研磨盤Ｂのセラミック基板Ｗの揺動幅を
減少させる、という手段を採る。

〔作　　　用〕

第２平面研磨盤Ｂのセラミック基板Ｗの揺動幅を大きく
すると、第２平面研磨盤Ｂの定盤Ｂの磨耗の進行が早く
なり、第２平面研磨盤Ｂのセラミック基板Ｗの揺動幅を
小さくすると、第２平面研磨盤の定盤Ｂの磨耗の進行が
遅くなる。

従って、常時、第１平面研磨盤Ａの定盤１ａの平面度α
ｂと第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂの平面度αａとを測定
して比較し、第２平面研磨盤Ｂのセラミ・ツク基板Ｗの
揺動幅を増減させることにより、第１平面研磨盤Ａの定
盤１ａの平面度α３と第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂの平
面度αゎとを一致させることができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図は本発明の一実施例に係るセラミック基板の研磨
方法に使用する装置例の構成を示す側面図である。

第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂを水平回転可能に支持する
本体ベツド２の一側にアーム支柱３が設けられ、このア
ーム支柱に水平旋回可能に支持したターンテーブル４に
支軸５を介してアーム６を昇降揺動可能に支持している
。このアーム６はターンテーブル４に支持させたエアシ
リンダ７で昇降揺動駆動される。

アーム６の先端部にはギヤボックス８を介してキャリア
９が回転自在に支持され、このキャリア９をアーム６及
びギヤボックス８の内部に設けたキャリア駆動装置２１
で縦軸心回りに回転駆動するようにしている。

キャリア９の回転中心軸９ａには真空源とこの回転中心
軸９ａの下端部に連結された真空チャック９ｂとを連通
させる真空通路２２が形成され、真空チャック９ｂの真
空吸着力で真空チャック９ｂの下面にセラミック基板Ｗ
を吸着できるように構成している。

上記ターンテーブル４、アーム６及びキャリア９を水平
揺動させるため、揺動駆動袋Ｗ１０が設けられる。この
揺動駆動装置１０は、モータ１１、旋回板１２及びコン
ロッド１３を備えている。

ターンテーブル４にはアーム支柱３内に垂設された回転
軸１４が連結され、この回転軸１４の下端部に揺動アー
ム１５が固定される。そして、この揺動アーム１５の遊
端部１５ａをコンロッド１３を介して旋回アーム１２に
連結し、モータ１１を回転させることにより、コンロッ
ド１３を介して揺動アーム１５、回転軸１４、ターンテ
ーブル４、アーム６及びキャリア９を水平揺動させるよ
うに構成している。

上記旋回板１２は、モータ１１の出力軸に固定されるス
ライド支持板１２ａと、スライド支持板１２ａに摺動可
能に支持させたスライド１２ｂと、スライド１２ｂをモ
ータ１１の出力軸に向かって進退駆動するエアシリンダ
１２Ｃとを備えている。

このエアシリンダ１２Ｃには、モータ１１の出力軸を貫
通するエア通路１６を介して圧縮空気が供給される。エ
ア通路１６にはエアシリンダ１２ｃに供給するエア圧を
制御する圧力制御弁１７を介在させてあり、この圧力制
御弁１７の駆動コイルは制御回路１８に接続される。

上記ギヤボックス８には、定盤１ｂの位置を検出する非
接触型の位置センサ２０ｂが固定され、この位置センサ
２０ｂがアーム６とともに水平揺動して定盤１ｂの上面
の位置を連続して、あるいは、適当な間隔を置いて測定
し、制御回路１８に出力する。

第１図に示す第１平面研磨盤Ａにも同様にして定盤１ａ
の上面の位置を検出する非接触型の位置センサ２０ａが
設けられ、その出力を第２平面研磨盤Ｂの上記制御回路
１８に人力するようにしている。第１平面研磨盤六のそ
の他の構成は、旋回板１２が円板で構成され、この円板
にコンロッド１３が直結されることを除けば、第２平面
研磨盤Ｂと同様に構成される。

上記制御回路１８は、第１平面研磨盤Ａの位置センサ２
０ａの出力に基づき定盤１ａの上面の平面度αａを演算
し、また、第２平面研磨盤Ｂの位置センサ２０ｂの出力
に基づき定盤１ｂの上面の平面度αｂを演算するように
構成している。更に、上記制御回路１８は、平面度αｂ
と平面度α５との差αを演算し、α〉０の場合には圧力
制御弁１８を介してエアシリンダ１２ｃに供給するエア
圧を上昇させてスライド１２ｂをモータ１１の出力軸か
ら遠ざけ、αく０の場合には圧力制御弁１８を介してエ
アシリンダ１２ｃに供給するエア圧を下降させてスライ
ド１２ｂをモータ１１の出力軸に近づけるように構成し
ている。

この実施例に係るセラミック基板の研磨方法では、例え
ば第１図（ａ）に示すように、第１平面研磨盤Ａの定盤
１ａを回転させると共に、該定盤１ａに所定の圧力で押
し付けられながら回転するセラミック基板Ｗの回転軸心
を定盤１ａの径方向に揺動させる一方、セラミック基板
Ｗと定盤１ａとの間に粒度が粗い砥粒を供給して荒仕上
げをし、同図（ｂ）に示すように、第２平面研磨盤Ｂで
粒度が粗い砥粒に代えて粒度が粗い砥粒を供給して荒仕
上げと同様の手法で精密仕上げがなされる。

これらの研磨作業を行う間に、第１平面研磨盤Ａの位置
センサ２０ａと第２平面研磨盤Ｂの位置センサ２０ｂと
を使用して定盤１ａの上面の平面度αａと定盤１ｂの上
面の平面度αｂとを測定し、制御回路１８で平面度αｂ
と平面度αゎとの差αを演算し、α〉０の場合には圧力
制御弁１８を介してエアシリンダ１２Ｃに供給するエア
圧を上昇させてスライド１２ｂをモータ１１の出力軸か
ら遠ざける。これにより、第２平面研磨盤Ｂの揺動アー
ム１５、回転軸１４、ターンテーブル４、アーム６、キ
ャリア９及びこれに支持されたセラミック基板Ｗの揺動
幅が増大され、第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂの磨耗の進
行が早められる。第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂの磨耗が
第１平面研磨盤Ａの定盤１ａの磨耗よりも多くなると、
α〈０となり、圧力制御弁１８を介してエアシリンダ１
２Ｃに供給するエア圧を下降させてスライド１２ｂがモ
ータ１１の出力軸に近づけられる。これにより、第２平
面研磨盤Ｂの揺動アーム１５、回転軸１４、ターンテー
ブル４、アーム６、キャリア９及びこれに支持されたセ
ラミック基板Ｗの揺動幅が減少され、第２平面研磨盤Ｂ
の定盤１ｂの磨耗の進行が遅くなる。

このようにして、常時、第１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｈ
の定盤１ａ−１ｂの上面の平面度α。

αゎを監視し、第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂの磨耗の進
行度合いを進めたり、遅らせたりすることにより、第１
・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの定盤１ａ・１ｂの上面の平
面度αｂ・αｂの差を減少させることにより、第１平面
研磨盤Ａで荒仕上げをしたセラミック基板Ｗを第２平面
研磨盤Ｂで精密仕上げをする時に、セラミック基板Ｗが
第２平面研磨盤Ｂの定盤１ｂに倣うまでのロス時間を短
縮して、研磨時間を短縮することができるとともに、第
１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの定盤１ａ・１ｂを研磨し
てその平面度αａ　・αｂをＯに修正する周期をセラミ
ック基板Ｗの仕上がり平面度が許容限界に達する２〜８
週間に延ばすことができ、第■・第２両手面研磨盤Ａ−
Ｈの稼働率を高めることができる。

上記の実施例では、第１・第２両手面研磨盤Ａ・Ｂの定
盤１ａ・１ｂの上面の平面度αａ　・αｂの差αを減少
させるため、第２平面研磨盤Ｂのセラミック基板Ｗの揺
動幅を変化させるように構成している。しかし、本発明
の要点は第１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの定盤１ａ・１
ｂの上面の平面度αａ　・αゎの差αを減少させるため
、セラミック基板Ｗの揺動幅を変化させて、一方の定盤
１ｂの磨耗の進行具合を他方の定盤１ａの磨耗の進行具
合に近づけることにある。従って、第２平面研磨盤Ｂの
セラミック基板Ｗの揺動幅は変えずに第１平面研磨盤Ａ
のセラミック基板Ｗの揺動幅を変化させたり、第１・第
２両手面研磨盤Ａ−Ｂのセラミック基板Ｗの揺動幅を共
に変化させたりして第１・第２両手面研磨盤Ａ−Ｂの定
盤１ａ・１ｂの上面の平面度αｂ・αｂの差αを減少さ
せることも上記の実施例から容易に発明できることであ
り、本発明に含まれる。

また、上記の実施例では、旋回アーム１２のスライド１
２ｂとモータ１１の出力軸との間隔を調整することによ
り、セラミック基板Ｗ等の揺動幅を変化させているが、
揺動アーム１５のアーム長さを変化させてセラミック基
板Ｗ等の揺動幅を変化させることも可能である。

更に、上記の一実施例では、位置センサ２０ａ・２０ｂ
をアーム６に支持させているが、位置センサ２０ａ・２
０ｂを本体ベツド２に支持させることも可能であ、す、
上記エアシリンダ１２Ｃに代えて手動操作されるスクリ
ューをスライド支持板１２ａに設け、このスクリューを
回転操作してスライド１２ｂを進退させるように構成す
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、第１・第２両手面研磨
盤の一方のセラミック基板Ｗの揺動幅を大きくしたり、
小さくしたりすることにより、その平面研磨盤の定盤の
磨耗の進行を早くしたり、遅くしたりすることにより、
第１・第２両手面研磨盤の定盤の磨耗状態を同程度にす
ることができ、荒仕上げされたセラミック基板が精密仕
上げ用の第２平面研磨盤の定盤に倣うまでのロス時間を
短縮して、研磨時間を短縮できる。また、第１・第２両
手面研磨盤の定盤の磨耗状態を同程度にするための定盤
の平面度修正の頻度を少なくして、第１・第２両手面研
磨盤の稼働効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の構成図であり、第２図は本発明の
一実施例に係るセラミック基板の研磨方法に使用する装
置例の構成を示す側面図であり、第３図は従来方法の構
成図であり、第４図は従来の第１・第２両手面研磨盤の
定盤の磨耗状態を示す模式図である。 図中、 Ａ・・・第１平面研磨盤、Ｂ・・・第２平面研磨盤、Ｗ
・・・セラミック基板、 αａ ・・・平面度、 αｂ ・・・平面度、 ａ・・・定盤、 ｂ・・・定盤。 （ａ）　　チヒイプ〕二用兵二１表（ 度托７枚熊の狭へ図 第 図 第 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕第１平面研磨盤（Ａ）の定盤（１ａ）を回転させ
   ると共に、該定盤（１ａ）に所定の圧力で押し付けられ
   ながら回転するセラミック基板（Ｗ）の回転軸心を定盤
   （１ａ）の径方向に揺動させる一方、セラミック基板（
   Ｗ）と定盤（１ａ）との間に粒度が粗い砥粒を供給して
   荒仕上げをし、第２平面研磨盤（Ｂ）で粒度が粗い砥粒
   に代えて粒度が細かい砥粒を供給して荒仕上げと同様の
   手法で精密仕上げを行うセラミック基板の研磨方法にお
   いて、 上記第１平面研磨盤（Ａ）の定盤（１ａ）の平面度（α
   ＿ａ）が第２平面研磨盤（Ｂ）の定盤（１ｂ）の平面度
   （α＿ｂ）よりも大きい時には第２平面研磨盤（Ｂ）の
   セラミック基板（Ｗ）の揺動幅を増大させ、第１平面研
   磨盤（Ａ）の定盤（１ａ）の平面度（α＿ａ）が第２平
   面研磨盤の定盤（Ｂ）の平面度（α＿ｂ）よりも小さい
   時には第２平面研磨盤（Ｂ）のセラミック基板（Ｗ）の
   揺動幅を減少させることを特徴とする、セラミック基板
   の研磨方法。