JP6536839B2

JP6536839B2 - 研磨ブラシ

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Publication number: JP6536839B2
Application number: JP2016545393A
Authority: JP
Inventors: 幸史広田; 堅一小池; 小池　　堅一; 栗原　浩; 浩栗原; 伸徳重; 太志柏田
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Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2019-07-03
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Description

本発明は研磨ブラシに関し、詳しくは多数の突起部と当該突起部を固定する平面状の支持部とから構成された研磨ブラシに関する。

従来、ガラス、金属、プラスチック等の板状物端部に形成された曲面部分と平面部分とを同時に研磨するため、多数の突起部と当該突起部を固定する平面状の支持部とから構成された研磨ブラシが用いられている（特許文献１）。
上記研磨ブラシによれば、被研磨物を研磨する際、突起部の側面が被研磨物に圧接しながら上記曲面部分の研磨を行っていた。

特開平４−２５３６２号公報

しかしながら、上記特許文献１の研磨ブラシは支持部に突起部を植え込んだものであることから、研磨の際に上記突起部が抜け落ち、これにより研磨ムラが生じたり、抜け落ちた突起部によって被研磨物が損傷してしまうという問題があった。
また研磨の際には被研磨物と研磨ブラシとの間にスラリーが供給されるが、上記特許文献１の研磨ブラシの場合、被研磨物に接触する突起部の間に上記スラリーが供給されるのみで突起部自体には上記スラリーを保持する機能が不十分であり、研磨加工後に未研磨部が残ってしまう問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は突起部の脱落が無く、また突起部の側面におけるスラリーの保持を良好に行うことが可能な研磨ブラシを提供するものである。

すなわち、本発明は、多数の離間した突起部と当該突起部を支持する平面状の支持部とを有し、上記突起部の側面が被研磨物に圧接する研磨ブラシにおいて、上記突起部と上記支持部とが可撓性を有する同一素材によって一体的に形成され、かつ上記突起部の側面は複数の開孔を有するとともに、当該突起部の側面の開孔率が１０〜７０％であり、さらに当該突起部の高さ（ｈ）と当該突起部の基部の断面形状における外接円の半径（ｒ）との比（ｈ／ｒ）が１．０〜５．０の範囲であることを特徴とする研磨ブラシとなっている。
また、上下方向を向いた突起部の頂部に、上記突起部との接触部が縦８０ｍｍ、横８０ｍｍの略正方形を有した総重量５.５ｋｇｆのシリコン製の測定治具を載置するとともに、当該測定治具を水平方向に１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き、
当該測定治具を２０ｍｍから８０ｍｍの区間で引いた際における、上記測定治具に作用した上記突起部からの抵抗力の最大値と最小値の差が０．１〜０．９ｋｇｆの範囲であってもよい。
また、各突起部の頂面の面積が０．０１〜１．０ｃｍ²の範囲であってもよく、さらに、上記突起部の高さ（ｈ）が３〜１５ｍｍの範囲であってもよい。
上記支持部における突起部を有する側の面の表面積と、すべての突起部の基部の断面積の合計との割合を、上記支持部における突起部を有する側の面の表面積１００ｃｍ²に対し、上記突起部の基部の断面積の合計が３０〜７５ｃｍ²の範囲であってもよい。
そして、上記支持部は、被研磨物に圧接しながら相対的に駆動させる非平面の固定台の表面に追従するように変形可能であってもよく、上記支持部の上記突起部とは反対側の面に弾力性を有するクッション材を設けていてもよい。

本発明によれば、上記支持部と上記突起部とが一体的に形成されていることから、被研磨物を研磨する際に上記突起部が支持部より脱落せず、被研磨物を損傷させてしまうことを防止できる。
また上記突起部は、可撓性を有するとともに、突起部の高さ（ｈ）と当該突起部の基部の断面形状における外接円の半径（ｒ）との比（ｈ／ｒ）が１．０〜５．０の範囲であるため、上記突起部の側面が被研磨物に圧接された際にはその曲面部分の形状に追従して変形させることができる。
そして上記突起部の側面には１０〜７０％の開孔率で開孔が形成されていることから、当該突起部の側面が被研磨物に接触した際には形成された開孔によってスラリーを保持することができ、被研磨物の曲面部も磨き残りなく研磨を行うことができる。

本実施例にかかる研磨ブラシを備えた両面研磨装置の概略図。研磨ブラシの断面図。研磨ブラシの正面図。研磨ブラシによって被研磨物を研磨している状態を示した断面図。突起部からの抵抗力の最大値と最小値の差を測定するための測定装置を説明する図。実施例９〜１１についての断面図。

以下図示実施例について説明すると、図１は被研磨物１を研磨する両面研磨装置２の概略図を示し、当該両面研磨装置２は一対の研磨定盤を有し、上方に位置する上側研磨定盤５の研磨面側に固定された研磨ブラシ４と、下方に位置する下側研磨定盤３の研磨面側に固定された研磨パッド７と、被研磨物１を保持するためのキャリア８を備えている。両面研磨装置２においては、対向する研磨定盤の研磨面側に各々設置された、研磨ブラシ４と研磨パッド７との間に複数の被研磨物１が設置され、これらと上記被研磨物１との間にスラリーを供給するスラリー供給手段（図示せず）を備えている。
上記被研磨物１は、その頂面は略長方形を有するとともに、図４に示すように上記下側研磨定盤３側を向いた平坦な面と、その反対面の上記上側研磨定盤５側を向いた平面部分１ａおよび当該平面部分１ａの外周縁に形成された曲面部分１ｂとを有している。
上記曲面部分１ｂは図示しない面取り装置において予め加工されており、本実施例の両面研磨装置２は、上記上側研磨定盤５に設けた上記研磨ブラシ４によって上記平面部分１ａと曲面部分１ｂとを、所要の表面粗さまで研磨加工するものとなっている。
なお、上記被研磨物１としては、ガラスや金属、プラスチックであってもよく、また平面部分１ａを有さず曲面部分１ｂのみで構成されたものであってもよい。

上記下側研磨定盤３は略円盤状を有しており、その上面には研磨定盤３と略同径の研磨パッド７が接着等の方法により固定され、更に研磨パッド７の上面には上記キャリア８によって上記被研磨物１が所要の間隔で載置され、当該被研磨物１の底面が研磨パッド７に接触している。
上記上側研磨定盤５は上記下側研磨定盤３と略同径の円盤状を有しており、当該上側研磨定盤５の底面には当該上側研磨定盤５と略同径の上記研磨ブラシ４が接着等の方法により固定されている。
そして、上記下側研磨定盤３と上側研磨定盤５とはそれぞれ図示しない駆動手段によって相対的に反対方向に回転するようになっており、これにより被研磨物１と研磨ブラシ４とが相対的に回転されるようになっている。
また研磨加工を行う際、上記上側研磨定盤５には上方から下方に向けて所要の押圧力が作用し、上側研磨定盤５の研磨ブラシ４は上記押圧力によって被研磨物１に押し付けられた状態で研磨を行うようになっている。
上記スラリー供給手段（図示せず）はスラリーを上記下側研磨定盤３と上側研磨定盤５との間に供給し、上記スラリーとしては研磨する被研磨物１および求められる加工精度に応じて従来公知の物を使用することができる。

本発明にかかる上記研磨ブラシ４は、上記上側研磨定盤５に保持された円盤状の支持部４ａと、当該支持部４ａに設けられた多数の離間した突起部４ｂ、および支持部４ａの突起部４ｂと反対面側に配されたクッション材６とから構成されている。
本実施例の研磨ブラシ４は、上記支持部４ａと突起部４ｂとが可撓性を有する同一素材によって一体形成されたものとなっており、具体的には以下に示す製造方法によって製造されたポリウレタン含浸不織布や発泡ポリウレタンからなる素材を使用するようになっている。

上記素材をポリウレタン含浸不織布製とする場合、例えば以下の製造方法を用いて製造することができる。
すなわち、不織布基体に含浸した熱可塑性ポリウレタン樹脂を湿式凝固させる工程、湿式凝固した繊維集合体の両面をバフ処理する工程を経て、研磨ブラシ前駆体シートを得ることができる。このような研磨ブラシ前駆体シートは不織布基体の繊維間が空隙となっており、繊維を被覆するように樹脂が付着した構造となっている。

一方、上記素材を発泡ポリウレタン製とする場合、例えば以下の製造方法を用いて製造することができる。
すなわち、ポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物、硬化剤、発泡剤、触媒、及び各成分に対して非反応性の気体を準備する準備工程、上記各成分及び各成分に対して非反応性の気体を混合して発泡体成形用の混合液を得る混合工程、上記発泡体成形用混合液からポリウレタン樹脂発泡体を成形する発泡体成形工程、上記ポリウレタン樹脂発泡体から、研磨ブラシ４に必要な厚みにスライスするスライス工程の各工程を経て、研磨ブラシ前駆体シートを得ることができる。

そして上記製造方法によって製造された研磨ブラシ前駆体シートは日本工業規格（ＪＩＳＬ１０２１）で規定される初荷重１００ｇ／ｃｍ^２、圧縮荷重１１２０ｇ／ｃｍ^２の時の圧縮率が２.０〜７．０％の範囲が好ましい。但し、研磨ブラシ前駆体シートが発泡ポリウレタン使用の場合に限っては、初荷重３００ｇ／ｃｍ^２、圧縮荷重１８００ｇ／ｃｍ^２で測定をする。圧縮率が前述の範囲に属すると素材自体に可撓性を十分有するため、研磨レートが良好で且つ、未研磨部が発生しにくい研磨ブラシ４を得やすい。

そして、上記製造方法によって製造された研磨ブラシ前駆体シートからなる研磨ブラシ４は、複数の開孔を有しており、特に突起部４ｂの側面における開孔率が１０〜７０％の範囲であり、２０〜５０％の範囲がより好ましい。
開孔率が１０％未満であると、突起部４ｂの側面において十分にスラリーを保持することが出来ず、また、突起部４ｂのコシ（弾力性）が強くなり曲面への追従性が低下するため、曲面部分で未研磨部が多く発生し、反対に開孔率が７０％を超えてしまうと、突起部４ｂが摩耗しやすくなり、製品寿命が短くなる傾向にある。
上記開孔率を測定する方法としては、まず研磨ブラシ４から突起部４ｂを採取しマイクロスコープ（ＶＨ−６３００、ＫＥＹＥＮＣＥ製）にて突起部４ｂの側面の約１．３ｍｍ四方の範囲を１００倍に拡大して観察した。
次いで得られた画像を画像処理ソフト（ＩｍａｇｅＡｎａｌｙｚｅｒＶ２０ＬＡＢ
Ｖｅｒ．１．３、ニコン製）を用いて二値化処理して開孔の数及び各々の開孔の面積を確認し、開孔の面積の総和から１．３ｍｍ四方の範囲における開孔の面積割合を開孔率（％）として算出した。測定はランダムに選んだ５カ所に対して行い、その相加平均を本実施例にかかる開孔率（％）とした。

上記研磨ブラシ４に形成された突起部４ｂは、それぞれ図２に示すように柱状に形成されており、また図３に示すように突起部４ｂの頂面における形状は正方形となっている。なお上記頂面形状としては三角形などの多角形や円形としてもよい。また、突起部４ｂは錐状や錐台状としてもよく、さらに図６に示すような突起部４ｂ上部をＲ面取りさせた形状や、突起部４ｂの断面形状を先端部に向けてテーパ状にするなどし、突起部４ｂの先端を基部より細くしてもよい。これにより曲面への追従性を高めることができる。
このような突起部４ｂを形成するため、予め上記製造方法に基づいてポリウレタン含浸不織布や発泡ポリウレタン製のシートを製造し、当該板状のシートの表面に格子状等の溝加工を行うことで、形成した溝と溝との間に上記突起部４ｂを形成することができる。

このように形成した突起部４ｂの高さ（ｈ）は３〜１５ｍｍの範囲とすることが望ましい。
突起部４ｂの高さ（ｈ）が３ｍｍ以上であれば、突起部４ｂの高さ（ｈ）が十分にあるため、追従性に優れやすく、反対に１５ｍｍ以下であれば突起部４ｂの高さ（ｈ）が高すぎることによる、突起部４ｂが容易に折れ曲がり曲面への追従性の低下が発生する。

また各突起部４ｂの頂面における面積は０．０１〜１．０ｃｍ^２の範囲が望ましく、０．０４〜０．６４ｃｍ^２がより望ましく、０．０９〜０．２５ｃｍ^２が更に望ましい。
各突起部４ｂ頂面の面積が０．０１ｃｍ^２以上であると突起部４ｂの頂面の摩耗が抑制されるため耐久性に優れ、反対に頂面の面積が１．０ｃｍ^２以下とすることにより曲面の研磨に寄与する側面の面積を確保しやすく曲面の未研磨部の発生を抑制することができる。

さらに、各突起部４ｂ同士の離隔幅は１〜３ｍｍの範囲が好ましい。
離隔幅が１ｍｍ以上であると突起部４ｂが倒れやすくなって被研磨物１への追従性に優れ、反対に３ｍｍ以下であると離隔幅が広すぎず被研磨物１に接触する突起部４ｂの面積を十分に確保できることから、効率的に研磨加工を行うことができる。
また、支持部４ａにおける突起部４ｂを有する側の面の表面積と、すべての突起部４ｂ断面積の合計との割合を、上記支持部４ａの突起部４ｂを有する側の面の表面積１００ｃｍ²に対し、突起部４ｂの断面積の合計が３０〜７５ｃｍ^２の範囲とすることが望ましく、３０〜５５ｃｍ^２がより望ましく、３０〜５０ｃｍ^２がさらに望ましい。

また、突起部４ｂの高さ（ｈ）と、突起部４ｂの基部の断面形状における外接円の半径（ｒ）との比（ｈ／ｒ）が１．０〜５．０が望ましく、２．０〜５．０がより望ましく、３．０〜４．５が更に望ましい。
上記比（ｈ／ｒ）が１．０未満であれば、突起部４ｂによる曲面形状１ｂへの追従性が乏しくなるため未研磨部が発生し、反対に比（ｈ／ｒ）が５．０より大きくなると、突起部４ｂが曲がりやすくなって、経時で追従性が悪くなり未研磨部が発生したり、また、研磨ブラシから被研磨物１に加わる力が分散され、被研磨物１に加わる応力が低下し、その結果研磨レートが低下するため望ましくない。
なお、本件における突起部４ｂの基部の断面形状における外接円とは、断面が正多角形であれば全ての頂点と外接する円を指し、各辺の長さ及び内角が不均一な多角形状であれば、断面形状を全て包含する少なくとも３つの頂点と接する円を外接円とする。また、断面が楕円形である場合には楕円の長辺と接する円とし、円形である場合はその円の形状そのものを外接円とする。

そして上下方向を向いた突起部４ｂの頂部に、図５に示すような測定治具１１を載置し、さらに当該測定治具１１を水平方向に引き、その際に当該測定治具１１に作用した上記突起部４ｂからの抵抗力の最大値と最小値の差が０．１〜０．９ｋｇｆの範囲となるようにすることが好ましい。
具体的に説明すると、上記突起部４ｂからの抵抗力の最大値と最小値との差を求めるため、上記研磨ブラシ４を１５分間水中に浸漬させた後、研磨ブラシ４における突起部４ｂとは反対側の面を測定用定盤の上に両面テープを介して貼着し、上記突起部４ｂの頂面が上方を向くようにする。
上記測定治具１１は、縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの略正方形のシリコンウエハ１１ａの上面に、縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの略同形状のステンレス板１１ｂを接着固定し、さらに上記ステンレス板１１ｂの上部に錘１１ｃを設けた構成を有しており、当該測定治具１１の総重量が５.５ｋｇｆとなるようにした。なお、上記測定治具１１としては、突起部４ｂとの接触部１１ｄがシリコン製であるとともに上記形状を有しており、かつ総重量が５.５ｋｇｆであれば、その他の構成を有していてもよい。
このような構成により、上記測定治具１１が当該測定治具１１より十分に広い研磨パッド４（例えば直径６４０ｍｍ）の上面に載置されると、下面側のシリコンウエハ１１ａが複数の突起部４ｂの頂面に接触するようになる。
そして上記測定治具１１を引張試験機１２（例えば株式会社エー・アンド・デイ製、テンシロン万能材料試験機、ＲＴＣ−１２１０Ａ）によって水平方向に速度１００ｍｍ／ｍｉｎで８０ｍｍ引く。
上記引張試験機１２は上記測定治具１１を引くことで、当該測定治具１１の接触部１１ｄと研磨パッド４の突起部４ｂの頂部との接触部分において、当該測定治具１１に作用する突起部４ｂからの応力を測定して応力―移動距離曲線を作成し、測定治具１１が２０ｍｍから８０ｍｍまで移動した区間における、応力の最大値および最小値を測定する。
そして、上記測定を５回繰り返すとともに、測定した応力の最大値と最小値との差の平均を、本発明にかかる上記突起部４ｂからの抵抗力の最大値と最小値との差とする。

そして上記条件に基づいて計測した上記突起部４ｂによる抵抗力の最大値と最小値との差は、０．１〜０．９ｋｇｆであることが望ましく、０．２〜０．８ｋｇｆがより望ましい。
抵抗力の最大値と最小値との差が０．１ｋｇｆ以上であると、被研磨物１が突起部４ｂに衝突し、突起部４ｂが倒れ、突起部４ｂ上を通過するまでの間に抵抗力に十分に差がある。この場合、突起部４ｂが十分にコシを有するため、研磨レートの低下を抑制できる。
反対に、抵抗力の最大値と最小値との差が０．９ｋｇｆ以下であると、被研磨物１が突起部４ｂに衝突してから、突起部４ｂ上を通過するまでの間の抵抗力の変動が大き過ぎない。よって、突起部４ｂが研磨圧付近の応力で容易に倒れるため、被研磨物１の追従性に優れ、未研磨部の発生を抑制できる。

上記構成を有する研磨ブラシ４によれば、上述したように曲面部分１ｂを有する被研磨物１の研磨を良好に行うことができる。
上記両面研磨装置２を作動させ、被研磨物１を下側研磨定盤３に倣って回転させるとともに、上記研磨ブラシ４を上側研磨定盤５によって前記回転とは反対方向に回転させることで、被研磨物１と研磨ブラシ４とが相対的に回転することとなる。
このとき、上記上側研磨定盤５の高さは、上記研磨ブラシ４における突起部４ｂの先端部が上記研磨パッド７の表面に接触する高さか、もしくはそれよりも低くなるよう研磨圧が調整されている。
被研磨物１と研磨ブラシ４とが相対的に回転することで、図４に示すように上記突起部４ｂが被研磨物１に接触するが、その際当該突起部４ｂの側面が被研磨物１の曲面部分１ｂに接触し、その後突起部４ｂは被研磨物１の形状に追従してたわむこととなる。
その結果、当該突起部４ｂの側面が曲面部分１ｂに圧接しながら研磨が行われることとなり、さらに当該突起部４ｂが被研磨物１の形状に追従してたわむことで、平面部分１ａも突起部４ｂの側面によって研磨されるようになっている。

このようにして被研磨物１の研磨を行う間、上記突起部４ｂは被研磨物１の形状にあわせて変形を繰り返すが、これら突起部４ｂは支持部４ａと一体的に形成されていることから、当該突起部４ｂが支持部４ａより脱落することはなく、脱落した突起部４ｂによって被研磨物１が損傷することはない。
また、上記支持部４ａの上記上側研磨定盤５側に弾力性を有する上記クッション材６を貼り合わせることで、上記研磨ブラシ４による被研磨物１とのあたりを弱くすることができ、研磨ブラシ４の製品寿命を延ばすことができる。
上記クッション材６の材質としては特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリブタジエン、シリコーン等の樹脂や、天然ゴム、ニトリルゴム、ポリウレタンゴム等のゴム、樹脂を含浸させた不織布を用いてもよい。発泡構造についても特に制限されるものではなく、発泡構造を有していなくてもよい。

一方、被研磨物１の研磨を行う間、上記研磨ブラシ４と被研磨物１との間には上記スラリー供給手段（図示せず）によってスラリーが供給されている。
本実施例の研磨ブラシ４は、上述した開孔率を有する素材によって成形されていることから、各突起部４ｂの側面には多数の開孔が形成されており、当該開孔によってスラリーを良好に保持することが可能となっている。
したがって、突起部４ｂの側面が被研磨物１に接触すると、当該突起部４ｂの側面と被研磨物１との間に研磨に好適な量のスラリーが保持され、未研磨部の発生を抑制できるようになっている。

なお、従来半導体基板等の表面を研磨するため、表面に格子状の溝が形成された研磨パッドが使用されているが（例えば特開平１０−３１５１１９号公報）、これらは上記平坦な基板の表面を研磨することを目的としており、本実施例のように曲面部分の研磨には適さないものとなっている。
すなわち、これらの研磨パッドでの溝はスラリーの供給及び排出のために設けられており、溝と溝との間に形成された凸部の表面が上記基板の表面に接触した状態を維持して研磨パッドの平坦性を上記基板表面に転写させるよう研磨を行うため、上記溝は深く形成されておらず、本実施例のように突起部４ｂをたわませて当該突起部４ｂの側面で研磨することについて考慮されていない。

なお、上記実施例における上側研磨定盤５は研磨ブラシ４の装着される面が平板状となっているが、上側研磨定盤５の装着面の曲率は特に限定されない。上記装着面を曲面にした上側研磨定盤５であっても、本実施例の研磨ブラシ４は上記支持部４ａが可撓性を有していることから、これに装着することができる。
その場合には例えば平面部分１ａを有さないレンズや、高低差のある立体的な被研磨物１であっても良好に研磨加工を行うことができる。
さらに、本実施例では被研磨物１を研磨パッド７の上方に設置し、被研磨物１の下面側も研磨しているが、被研磨物１の下面側には研磨パッド７を設けずに直接被研磨物１を固定して、研磨ブラシ４によって被研磨物１の上面のみを片面研磨するようにしてもよい。
また、研磨装置も両面研磨装置２に限定されず、例えば円柱状の回転体等の非平面の固定台に研磨ブラシ４を貼りつけて研磨加工を行うことも可能である。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
まず、１００％モジュラスが３．５ＭＰａのエステル系ポリウレタン樹脂１６質量部と、アニオン系界面活性剤１質量部と、溶媒としてＤＭＦ８３質量部とを含む樹脂溶液を調製した。
また、それとは別にシート状の繊維基材を準備した。その繊維基材は、繊度３ｄ繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維からなる不織布であり、厚さが１２ｍｍ、目付けが１５００ｇ／ｍ^２であった。
次に、上記樹脂溶液にその繊維基材を浸漬した後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて樹脂溶液を絞り落として、繊維基材に樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、室温の水およびＤＭＦからなる凝固液中に繊維基材を浸漬することにより、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を凝固再生させて研磨ブラシ前駆体シートを得た。

その後、研磨ブラシ前駆体シートを凝固液から取り出し、更に水からなる洗浄液に浸漬して、ＤＭＦを除去した後、乾燥させた。乾燥後、表面のスキン層をスライス処理により除去し、厚さを１０ｍｍとした。この時の研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は２．９％、密度は０．２８ｇ／ｃｍ^３であった。
次いで、得られた研磨ブラシ前駆体シートを切削加工により片面側に柱状の突起部４ｂ（高さ：９ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。
その後突起部４ｂと反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：１５倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。

＜研磨試験＞
続いて上記の実施例１の研磨ブラシ４の研磨面と反対面側に接着剤を塗布し、両面研磨機の上定盤側に研磨ブラシ４を固定した。研磨試験を行い、突起部４ｂの抜け、研磨レート、未研磨部について評価を行った。
（研磨条件）
・使用研磨機：スピードファム社製、「型番：ＤＳＭ９Ｂ−５Ｐ−ＩＶ」
・定盤回転数：４０ｒｐｍ
・加工応力：４５０g／ｃｍ^２
・研磨剤：酸化セリウムスラリー１０％水溶液
・被研磨物：ガラス基板（６５ｍｍ×６５ｍｍ×１０ｍｍ端部に曲面加工済み）×１０枚／バッチ
・研磨時間：２０分／バッチ
・下側研磨定盤側研磨パッド：含浸不織布製研磨パッド（フジボウ愛媛株式会社製、ＦＰＫ−６５０）

（突起部４ｂの抜けの評価）
被研磨物１を１２０枚研磨した後の研磨ブラシ４を確認し、突起部４ｂの抜けの有無について評価したが、実施例１に限らず全ての実施例・比較例で突起部４ｂの抜けは確認されなかった。

（研磨レート）
研磨レートは、１分間あたりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後の基板の重量減少から求めた研磨量、被研磨物１の研磨面積および比重から算出した。被研磨物１は１２０枚研磨し、各々の研磨レートの相加平均を求めた。結果を表に示す。

（未研磨部の評価）
研磨終了後の被研磨物１の研磨ブラシ接触面側に対し、未研磨部である霞がかかっている部分について目視にて確認した。霞が全く確認されなかった場合を○、霞が少しだけ確認されたものの品質としては全て製品にできるレベルである場合を△、霞が多すぎて被研磨物１を製品とすることができないものが含まれていた場合を×と評価した。未研磨部の評価は、２バッチ目、６バッチ目、１０バッチ目に研磨加工を行った被研磨物１を対象に評価を行った。結果を表に示す。

（実施例２）
実施例２では、第１成分のプレポリマとして２，４−ＴＤＩと数平均分子量約１０００のＰＴＭＧを反応させることで得られたイソシアネート含有ウレタンプレポリマ（１１４質量部）を５０℃に加熱し減圧下で脱泡した。このプレポリマでは、イソシアネート含有量が７．８％であった。
また第２成分は粗製ＭＯＣＡ（５４質量部）、数平均分子量が約１０００のＰＴＭＧ（５４質量部）水（０．５質量部）、触媒（０．３質量部）、シリコーン系界面活性剤（０．３質量部）をそれぞれ添加し５０℃で攪拌混合した後、減圧下で脱泡した。
そしてこれら第１成分：第２成分を質量比で１００：２９の割合で混合機供給した。このとき、混合機の攪拌ローターに設けられたノズルより、空気を３０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給した。
得られた混合液を型枠（８９０ｍｍ×８９０ｍｍ）に注型し、硬化させた後、形成されたポリウレタン樹脂発泡体を型枠から抜き出した。この発泡体を厚さ５ｍｍにスライスしてウレタンシートを作製した。この時のウレタンシートの圧縮率は４．８％、密度は０．５ｇ／ｃｍ^３であった。
次いで、得られたウレタシートの片面側に切削加工により突起部４ｂ（高さ：４ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：３ｍｍ×３ｍｍの正方形、突起部４ｂの同士の離隔幅：２ｍｍ）を設けた。次いで突起部４ｂと反対側の面に接着剤を介し、ポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：１５倍）を貼り合わせることで研磨ブラシ４を作製し、実施例１と同様各測定を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
突起部４ｂの頂面の形状を３ｍｍ×３ｍｍ、離隔幅を２ｍｍにした以外実施例１と同様の方法で研磨ブラシ４を作製し、各測定を行った。各測定の結果を表１に示す。

（実施例４）
上記クッション材６を配しなかった以外、実施例１と同様の方法で研磨ブラシ４を作製し、各測定を行った。各測定の結果を表１に示す。

（実施例５）
突起部４ｂの高さを４ｍｍにした以外、実施例１と同様の方法で研磨ブラシ４を作製し、各測定を行った。各測定の結果を表１に示す。

（実施例６）
厚みが１７ｍｍであること以外実施例１と同じ繊維基材用いて、実施例１と同様に研磨ブラシ前駆体シートを作製した。その後スライス処理により厚みを１５ｍｍとした。
この時の、研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は４．３％、密度は、０．２８ｇ／ｃｍ３であった。次いで、得られた研磨ブラシ前駆体シートを切削加工により片面側に突起部４ｂ（高さ：１４ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。
その後突起４ｂ部と反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：１５倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。この後実施例１と同様の方法で、各測定を行った。各測定の結果を表１に示す。

（実施例７）
不織布の目付けを１１００ｇ／ｍ^２に変更し、樹脂の１００％モジュラスを２．５ＭＰａに変更する以外は実施例１と同様に作製し、各測定を行った。各測定の結果を表２に示す。なお、研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は７．０％、密度は０．２２ｇ／ｃｍ^３であった。

（実施例８）
樹脂の１００％モジュラスを９ＭＰａに変更する以外は実施例１と同様に作製し、各測定を行った。各測定の結果を表２に示す。なお、研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は２．１％、密度は０．３０ｇ／ｃｍ^３であった

（比較例１）
突起部４ｂの高さを２ｍｍにした以外、実施例１と同様の方法で研磨ブラシ４を作製し、各測定を行った。各測定の結果を表２に示す。

（比較例２）
厚みが２０ｍｍであること以外実施例１と同じ繊維基材用いて、実施例１と同様に研磨ブラシ前駆体シートを作製した。その後スライス処理により厚みを１８ｍｍとした。
この時の、研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は５．０％、密度は、０．２８ｇ／ｃｍ３であった。次いで、得られた研磨ブラシ前駆体シートを切削加工により片面側に突起部４ｂ（高さ：１７ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。
その後突起４ｂ部と反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：１５倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。この後実施例１と同様の方法で、各測定を行った。各測定の結果を表２に示す。

（比較例３）
まず、１００％モジュラスが１４ＭＰａのエステル系ポリウレタン樹脂２０質量部と、樹脂添加剤１質量部と、溶媒としてＤＭＦ８３質量部とを含む樹脂溶液を調製した。
また、それとは別にシート状の繊維基材を準備した。その繊維基材は、繊維材料がＰＥＴである不織布であり、厚さが１５ｍｍ、繊維の繊度が３ｄ、目付けが１５００ｇ／ｍ^２であった。
次に、上記樹脂溶液にその繊維基材を浸漬した後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて樹脂溶液を絞り落として、繊維基材に樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、室温の水およびＤＭＦからなる凝固液中に繊維基材を浸漬することにより、エステル系ポリウレタン樹脂を凝固再生させて研磨ブラシシートを得た。

その後、研磨ブラシ前駆体シートを凝固液から取り出し、更に水からなる洗浄液に浸漬して、ＤＭＦを除去した後、乾燥させた。乾燥後、前駆体シートを１５０°で熱プレスし、厚さを１０ｍｍに圧縮した。この時の研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は１．５％であり、密度は０．４８ｇ／ｃｍ^３であった。
次いで、得られた研磨ブラシ前駆体シートを切削加工により片面側に突起部４ｂ（高さ：９ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。その後突起部４ｂと反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：１５倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。

（実施例９）
まず、１００％モジュラスが９ＭＰａのエステル系ポリウレタン樹脂１８質量部と、アニオン系界面活性剤１質量部と、溶媒としてＤＭＦ８１質量部とを含む樹脂溶液を調製した。
また、それとは別にシート状の繊維基材を準備した。その繊維基材は、繊度３ｄ繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維からなる不織布であり、厚さが６ｍｍ、目付けが７５０ｇ／ｍ^２であった。
次に、上記樹脂溶液にその繊維基材を浸漬した後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて樹脂溶液を絞り落として、繊維基材に樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、室温の水およびＤＭＦからなる凝固液中に繊維基材を浸漬することにより、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を凝固再生させて研磨ブラシ前駆体シートを得た。
その後、研磨ブラシ前駆体シートを凝固液から取り出し、更に水からなる洗浄液に浸漬して、ＤＭＦを除去した後、乾燥させた。乾燥後、表面のスキン層をスライス処理により除去し、厚さを４ｍｍとした。この時の研磨ブラシ前駆体シートの圧縮率は５．３％、密度は０．３ｇ／ｃｍ^３であった。
次いで、得られた研磨ブラシ前駆体シートを切削加工により片面側に図６（ａ）に示す断面形状を有した突起部４ｂ（高さ：３ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。具体的には、上記突起部４ｂは上記実施例１〜８における突起部４ｂと同様、頂面の面積と基部の断面積とが同じとなるように形成された角柱状を有したものとなっている。
その後突起部４ｂと反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：３０倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。

（実施例１０）
実施例９と同様の方法により、研磨ブラシ前駆体シートを得、当該研磨ブラシ前駆体シートの片面側に切削加工を施し、図６（ｂ）に示す突起部４ｂ（高さ：３ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：１ｍｍ×１ｍｍの正方形、突起部４ｂの基部の断面形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。
具体的には、本実施例１０の突起部４ｂは、上記実施例９における角柱状の突起部４ｂに対し、その上部をＲ面取りすることにより頂面を上記形状にしたものとなっている。
その後突起部４ｂと反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：３０倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。

（実施例１１）
実施例９と同様の方法により、研磨ブラシ前駆体シートを得、当該研磨ブラシ前駆体シートの片面側に切削加工を施し、図６（ｃ）に示す突起部４ｂ（高さ：３ｍｍ、突起部４ｂの頂面の形状：１ｍｍ×１ｍｍの正方形、突起部４ｂの底面の形状：４ｍｍ×４ｍｍの正方形、突起部４ｂ同士の離隔幅：３ｍｍ）を設けた。
具体的には、本実施例１０の突起部４ｂは、上記実施例９における角柱状の突起部４ｂに対し、その断面形状を先端部に向けてテーパ状とすることで、頂面を上記形状にしたものとなっている。
その後突起部４ｂと反対側の面に接着剤を介し、クッション材６としてポリエチレンフォーム（厚み：５ｍｍ、発泡倍率：３０倍）を貼り合わせ研磨ブラシ４を得た。

（試験結果１（実施例１〜実施例６））
実施例１〜６の研磨パッド１では、開孔率が１０〜７０％の範囲であり、且つ、ｈ／ｒも１．０〜５．０の範囲であった。このため、十分にスラリーを保持することができ、追従性も良好であったため、研磨レート及び未研磨部についても良好な結果が得られた。

（試験結果２（実施例７〜実施例８））
実施例７および実施例８も、実施例１〜６と同様、開孔率が１０〜７０％の範囲で、ｈ／ｒも１．０〜５．０の範囲であった。このため、研磨レート及び未研磨部について良好な結果が得られた。
しかしながら、実施例７は、実施例１〜６と比較して、抵抗力の最大値と最小値の差が小さかったため、突起部４ｂが倒れやすく若干コシが弱かった。このため実施例１〜６より研磨レートが若干低かった。
反対に実施例８は、実施例１〜６と比較して抵抗力の最大値と最小値の差が大きかったため、突起部４ｂが倒れにくく若干追従性が低かった。このため、未研磨部について製品としての品質レベルには達していたが、実施例１〜６より若干劣る結果となった。

（試験結果３（比較例１〜３））
実施例１と同素材で、ｈ／ｒが１．０未満であった比較例１については、ｈ／ｒが１．０未満であったため、突起部４ｂが被研磨物１の曲面部分１ｂに追従出来ず、未研磨部が発生した。研磨レートは突起部４ｂのコシが強くなったため、実施例１よりも高かった。
反対に、実施例１と同素材で、ｈ／ｒが５．０より大きかった比較例２については、ｈ／ｒが５．０より大きいため突起部４ｂが折れ曲がりやすく、経時変化により追従性が悪くなり未研磨部が発生した。研磨レートについては、研磨ブラシ４から被研磨物１に加わる力が分散され、被研磨物１に加わる応力が低下したため、実施例１より低くなった。
また、比較例３は、ｈ／ｒは１．０〜５．０の範囲内であったものの、開孔率が１０％未満であったため、突起部４ｂの側面でのスラリーの保持が十分でなく、曲面部分１ｂに未研磨部が多く発生した。
しかし、未研磨部が多く発生した割には、研磨レートは低くなかった。この理由は、突起部４ｂのコシが強かったため平面部分１ａが過研磨されてしまったためと考えられる。

（試験結果４（実施例９〜実施例１１））
実施例９〜実施例１１も、実施例１〜８と同様、開孔率が１０〜７０％の範囲で、ｈ／ｒも１．０〜５．０の範囲であった。このため、研磨レート及び未研磨部について良好な結果が得られた。
ここで、これら実施例９〜実施例１１の突起部４ｂの基部の断面積および高さは共通となっているが、実施例１０、１１の突起部４ｂのように頂面の面積を基部の断面積よりも小さく設定した場合、未研磨部での品質レベルについて、実施例９の構成よりも若干良好な評価が得られた。

なお、本実施形態では研磨ブラシ４の支持部４ａが被研磨物１に対して相対的に回転する例を示したが、本発明品はこれに限定されるものではない。支持部４ａが被研磨物１上を運動し、研磨加工を達成できるものであれば特に限定されない。

１被研磨物１ｂ曲面部分
２両面研磨装置３下側研磨定盤
４研磨ブラシ４ａ支持部
４ｂ突起部５上側研磨定盤
６クッション材

Claims

多数の離間した突起部と当該突起部を支持する平面状の支持部とを有し、
上記突起部の側面が被研磨物に圧接しながら研磨を行う研磨ブラシにおいて、
上記突起部と上記支持部とが可撓性を有する同一の樹脂素材によって一体的に形成され、
かつ上記突起部の側面は複数の開孔を有し、該突起部の側面の開孔率が１０〜７０％であり、更に該突起部の高さ（ｈ）と該突起部の基部の断面形状における外接円の半径（ｒ）との比（ｈ／ｒ）が１．０〜５．０の範囲であることを特徴とする研磨ブラシ。
上下方向を向いた突起部の頂部に、上記突起部との接触部が縦８０ｍｍ、横８０ｍｍの略正方形を有した総重量５．５ｋｇｆのシリコン製の測定治具を載置するとともに、当該測定治具を水平方向に１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き、
当該測定治具を２０ｍｍから８０ｍｍの区間で引いた際における、上記測定治具に作用した上記突起部からの抵抗力の最大値と最小値の差が０．１〜０．９ｋｇｆの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の研磨ブラシ。
各突起部の頂面の面積が０．０１〜１．０ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の研磨ブラシ。
上記突起部の高さ（ｈ）が３〜１５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の研磨ブラシ。
上記支持部における突起部を有する側の面の表面積と、すべての突起部の基部の断面積の合計との割合を、上記支持部における突起部を有する側の面の表面積１００ｃｍ^２に対し、上記突起部の基部の断面積の合計が３０〜７５ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の研磨ブラシ。
上記支持部は、被研磨物に圧接しながら相対的に駆動させる非平面の固定台の表面に追従するように変形可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の研磨ブラシ。
上記支持部における上記突起部とは反対側の面に弾力性を有するクッション材を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の研磨ブラシ。