JPH0725026B2 - セラミック基板の研磨方法 - Google Patents

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両平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。

〔従来の技術〕

従来、セラミッ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の定盤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、潤滑及び研磨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_ａ・α_ｂで表
される。

第１・第２両平面研磨盤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α_ａの方が第２平面研磨盤Ｂの定
盤1bの平面度α_ｂよりも大きくなる。

両定盤1a・1bの平面度α_ａ・α_ｂ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両平面研磨盤Ａ・Ｂの定盤1a・1bを研磨して、そ
の平面度α_ａ・α_ｂを０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両平面研磨盤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両平面
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両平面研磨盤Ａ・Ｂの定盤1a・1bの
平面度α_ａ・α_ｂ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両平面研磨盤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の表面をバフ研磨に用いるバフのように、
柔軟にする方法。

定盤1a・1bを金属製にするとともに、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両平面研磨
盤Ａ・Ｂの定盤1a・1bの平面度α_ａ・α_ｂ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、例えばビアホール等、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両平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ック基板の研磨方
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_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、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_ａ
と第２平面研磨盤Ｂの定盤1bの平面度α_ｂとを測定して
比較し、第２平面研磨盤Ｂのセラミック基板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α_ａと第２平面研磨盤Ｂの定盤1bの平面度α_ｂ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
体ベッド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、揺動駆動装置10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
入力するようにしている。第１平面研磨盤Ａ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20a
の出力に基づき定盤1aの上面の平面度α_ａ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α_ｂ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α_ａと平面度α_ｂ
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＜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ている。

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α_ａと定盤1bの上面の平面度
α_ｂとを測定し、制御回路18で平面度α_ａと平面度α_ｂ
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12c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両平面研磨盤Ａ・Ｂ
の定盤1a・1bの上面の平面度α_ａ・α_ｂ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両平面研磨盤Ａ
・Ｂの定盤1a・1bの上面の平面度α_ａ・α_ｂ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両平面研磨盤Ａ・Ｂ
の定盤1a・1bを研磨してその平面度α_ａ・α_ｂを０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１・第
２両平面研磨盤Ａ・Ｂ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両平面研磨盤Ａ・Ｂの定
盤1a・1bの上面の平面度α_ａ・α_ｂ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両平面研磨盤Ａ・Ｂの定盤1a・1bの上面の
平面度α_ａ・α_ｂ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両平面研磨盤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両平面研磨盤Ａ・Ｂの定盤1a・1bの上面の
平面度α_ａ・α_ｂ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12b
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・20bを本体ベ
ッド２に支持させることも可能であり、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両平面研磨
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両平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
平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両平面研
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両平面研磨盤の
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、α_ａ…平面度、α_ｂ…平面度、1a…定盤、1b
…定盤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。