JPH04201181A

JPH04201181A - 研磨用フェルト

Info

Publication number: JPH04201181A
Application number: JP2330062A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Takakura; 高倉　良昌; Takeshi Ogiwara; 健荻原; Tetsuo Takeuchi; 竹内　徹夫
Original assignee: Ichikawa Woolen Textile Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Woolen Textile Co Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-22

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】〔産業上の利用分野〕この発明はブラウン管のパネルフェイス、平板ガラス、
レンズ、シリコンウェハ、ガリウム・ヒ素ウェハなどの
研磨に用いて好適な研磨用フェルトに関するものである
。

〔従来の技術〕

一般に、この種の研磨用フェルトは、第８図示の如くフ
ェルト本体ｌＯ１は鋸歯形やスパイラル形等のクリンプ
を有しているポリエステルなどの熱可塑性繊維（ステー
プル）Ｓ２からなるウェブを多数層積層し、ニードルパ
ンチングによリ一体化してなる。１０２はニードルパン
チング族である。ここに鋸歯形やスパイラル形等のクリ
ンプを有しているステープルを使用するのは、研磨速度
を高め、被研磨面の表面品位を向上させるなどのためで
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記ステープルの鋸歯形やスパイラル形
等のクリンプは、カード（開繊機）などで開繊するとき
に伸ばされ、しかも、クリンプに復元力がないか小さい
ために、第９図及び第１０図に示す如く、方向性を持っ
た二次元的な広がりのステープルが厚さ方向に積層され
たようなバットとなり、従って、ニードルパンチング族
１０２によってもそれ程立体的に広がりを持つバットに
は変化していなかった。換言すれば、フェルト本体を構
成するステープルが被研磨面と平行となる上にクリンプ
がないので、クッション性が劣り、被研磨面への形状フ
ィツトの適応性が低いものであった。

また、第１１図のような初期状態にある研磨面の表面の
ステープルＳ２及びクッション体形成樹脂１０３が、研
磨時の摩擦熱によって第１２図の如（、軟化し、角質化
し易いために、砥粒保持流動能力が低下し、研磨速度が
低くなるとともに砥粒を噛み込んで被研磨面を傷付けて
しまう虞れがあった・この発明は上記の点に鑑み、その欠点とするところを解
消するためのもので、クッション性及び被研磨面へのフ
ィツト性が良好で、研磨面のステープルが角質化せず、
被研磨面の研磨量が高く、高品位な被研磨面が得られる
研磨用フェルト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〕

上記目的を達成するため、この発明は潜在捲縮性を有し
、かつ摩耗し易い繊維を主体とするフェルト本体に、熱
反応型ウレタン樹脂を含むクッション体形成樹脂を含浸
させてなる。即ち、研磨熱で溶融した樹脂が膜化し難い
、厚手のクッション性のあるフェルトが実現でき、しか
も、研磨面を構成する繊維は被研磨面との摩擦によって
適度に摩耗して次々と新しい繊維を露出するとともに、
新たに露出した繊維は研磨時の温熱で即座に捲縮し、高
研磨性を長期にわたり持続できるものである。

〔実施例〕

以下、この発明を添付の図面に基づいて説明する。

第１図は本願フェルトの略示的断面図、第２図は拡大断
面図、第３図は第２図の一部を更に拡大した断面図、第
４図は研磨面の初期状態を示す拡大図である。

図において、１はフェルト本体で、該フェルト本体１は
潜在捲縮性を有し、かつ、摩耗し易い繊維（ステープル
）ＳＩを主体とするウェブを多数層積層し、ニードルパ
ンチングにより一体化してなる。

２はニードルパンチング痕で、フェルト本体１の厚み方
向に形成されている。

前記ステープルＳ１は乾熱では１４０°Ｃ以上、温熱（
湯）では８０°Ｃ以上に加熱させると、著しく捲縮（４
０〜７０個／ず勺を発現させるものであり、第１図の如
くフェルト本体ｌの表面（研磨面）に露出しているステ
ープルＳＩは上記熱によりカールｌａする。この場合、
フェルト本体１の内部にあるステープルは表面に比べて
自由度が低いので表面程ではないが、カールｌａ’する
（第２図参照）。従って、そのカール分だけフェルト本
体１は厚み方向、面積方向共に収縮することとなる。

前記ステープルＳＩとして具体的には、例えばポリエチ
レンテレフタレート重合体と、５−ナトリウムスルホイ
ソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレートよ
りなるそれぞれの繊維をサイドバイサイドに接合化した
複合繊維、又は、ポリエチレンテレフタレート重合体で
紡糸し、その重合度の高いものと、低いものをサイドバ
イサイドに接合化した複合繊維などがある。

これらの複合繊維は接合化した両成分の熱収縮の差を利
用して多くの捲縮を発現できるようにしたものである。

また、摩耗し易いステープルＳ、として、２〜４デニー
ルの太さのものが用いられる。この太さのステープルを
フェルト主体１として構成することにより研磨時の摩擦
により、後記する含浸樹脂の摩耗と共に適度に摩耗し、
次々と新しいステープルを露出させるから、目詰まりが
生じ難（、フェルト本体の厚み方向が有効に利用できる
ものである。従って、高研磨性を長期にわたって持続で
きることとなる。

前記フェルト本体ｌは前記ステープルＳ１だけで構成す
ることもあるが、フェルト本体１の構造をしっかりさせ
るために、低融点成分含有繊維を３０％を限度として混
合することもある。

３はクッション体形成樹脂で、該クッション体形成樹脂
３は、前記ステープルＳ１を包囲するクッション領域を
形成して砥粒保持流動能力を高めるためのものである。

前記クッション体形成樹脂３には、１００°Ｃ以下でブ
ロック剤が解離する水系の熱反応型ウレタン樹脂（ブロ
ンク化イソシアふ一ト）が含まれている。この１ブロン
ク剤」としては解離温度−約５０°Ｃの重亜硫酸塩を使
用している。

前記クッション体形成樹脂３はステーブルＳ。

に対し、重量比で１０〜６０％を含浸、固化してなり、
フェルト本体１に適度な柔軟性を付与するようになって
いる。

前記熱反応型ウレタン樹脂（ブロック化イソシアネート
）以外のクッション体形成樹脂３の成分としては、アイ
オノマー系のウレタン樹脂やカルボキシル変成ＳＢＲな
どに代表される水系の熱可塑性樹脂が用いられる。

前記熱反応型ウレタン樹脂を含むクッション体形成樹脂
３は、フェルト本体１に含浸された後、反応硬化時にお
ける水分の蒸発の途中で厚さ方向に均一性のある樹脂分
布をなしてステーブルの周囲を覆い、しかも、ステーブ
ルとステーブルとの接触部分を第３図示の如（付着する
から、フェルト本体１はステーブル自身の三次元変形（
捲縮）によるクッションだけでなく、そのステーブル同
士の接触点の接合による適度な空間とクッション性が発
現するようになり、潰れ難い研磨用フェルト（本願品）
として実現される。第４図は本願品の研磨面の初期状態
を示すものである。この状態は研磨時の摩擦熱による軟
化や角質化がないために寿命が尽きるまで持続される。

また、前述の如くクッション体形成樹脂３に熱反応型ウ
レタン樹脂を混入したのは、乾燥時の熱によってブロッ
ク剤が解離して三次元網目構造体となり、該樹脂３がフ
ェルト本体の表面に移動する現象（マイグレーション）
を起き難くするためである。

前記クッション体形成樹脂３に混入するブロック化イソ
シアネートの混合割合についてはマイグレーションとの
関係により決定される。

次表は、クッション体形成樹脂３に混入する熱反応型ウ
レタン樹脂の混合割合の異なる四種類の製品（ア）〜（
１）について、フェルト本体の厚さ（１）とマイグレー
ションとの関係を示したものである。

表１上記表１より、熱反応型樹脂の比率を３０％以上にすれ
ばマイグレーションは著しく発生しにくくなることが判
る。

ちなみに、単なる一般の水系樹脂をクッション体形成樹
脂３に混入した場合は、クッション体形成樹脂３をフェ
ルト本体１に含浸させた後、反応硬化時に水分蒸発と共
にマイグレーションを起こすことから不都合である。

第５図は前述の如く潜在捲縮性を有し、かつ摩耗し易い
ステーブルＳ、を主体とするフェルト本体１に、熱反応
型ウレタン樹脂を含むクッション体形成樹脂３を含浸さ
せてなる本願品を、ドラム方式の研磨装置１１のトラム
体１２の外面に適用した例を示している。該研磨装置１
１のドラム体Ｉ２は空気を充填したゴムチューブよりな
り、その弾性を利用して本願品（研磨フェルト）を被研
磨面であるガラス面１３に密着し回転させ、砥粒スラリ
ー１４を補給しつつ、被研磨面を左右方向へ移動させた
り、回転させることにより研磨を行うように構成してい
る。

第６図は前記本願品をディスク方式の研磨装置１５の回
転ディスク１６の下面に適用した例を示している。該回
転ディスク１６は一定の圧力で本願品を被研磨面である
ガラス面１３に密着させつつ回転できるようになってい
る。その回転中心軸１６ａは中空になり、砥粒スラリー
１４の補給路になっている。被研磨面１３とディスク１
６とは互いに逆方向に回転し、研磨速度を高め得るよう
にしている。

第７図は前記本願品をシリコンウェハ用研磨装置１７の
回転テーブル１８上に適用した例を示し′ている。この
装置は回転テーブル１８の上面に対向し、該回転テーブ
ル１８の回転とともに、連れまわりする複数個の小回転
体１９の下面に設置したシリコンウェハ２０を、砥粒ス
ラリー１４を補給しつつ研磨できるようにしたものであ
る。

（実験例１）次に、下記製品１〜７を、第６図に示すディスク方式の
研磨装置に適用し、砥粒スラリーを補給しつつ、１５０
　Ｘ１５０　ｗａ角のガラス研磨を、０．３　ｋｇ／ｃ
ｉｌｌ　（圧力）にて行い、研磨量、寿命（時間と原因
）、被研磨面の表面品位を調べた処、表２の結果を得た
。

製品１（本願界）：潜在捲縮性繊維　（２，５’Ｘ５１
）〔ユニチカＣ−８１）からなる８ｍｍ厚のフェルト本
体（密度０．２２）に、ブロック化イソシアネート（第
１工業製薬Ｅ−３７）を４０％含むアイオノマー系水系
ウレタン樹脂（大日本インキＨＷ３１２　）を含浸（含
浸後の密度０．４２）させてなる。

製品２（本願界）：製品１と同じ潜在捲縮性繊維８５％
と、低融点成分含有ステーブル（２’　Ｘ５１）〔ユニ
チカメルティ］１５％とを混合した８ｆｆＩＩ１１厚の
フェルト本体（密度０．２３）に、製品１と同じ樹脂を
含浸（含浸後の密度０．４３）させてなる。

製品３（本願界）：製品１と同し潜在捲縮性繊維からな
る８ＩＩＩＩ１１厚のフェルト本体（密度０．３４）に
、製品１と同じ樹脂を含浸（含浸後の密度０．５１）さ
せてなる。

製品４（本願界）：製品１と同じ潜在捲縮性繊維８５％
と、製品２と同じ低融点成分含有ステーブル１５％とを
混合した８ＩＩＩＩ１１厚のフェルト本体（密度０．３
５）に、製品１と同じ樹脂を含浸（含浸後の密度０．５
２）させてなる。

製品５（比較品）：従来ステープル（２，５’Ｘ５１）
からなる８ＩＩＩＩ１１厚のフェルト本体く密度０．２
８）に、製品１と同じ樹脂を含浸（含浸後の密度０．４
５　）させてなる。

製品６（比較品）：従来ステープル（２，５’Ｘ５１）
からなる８ｍｍ厚のフェルト本体（密度０．３４）に、
製品１と同じ樹脂を含浸（含浸後の密度０．５１）させ
てなる。

製品７（比較品）：従来ステープル（６’　Ｘ６４　）
からなる８ｍｍ厚のフェルト本体（密度０．３４）に、
製品ｌと同じ樹脂を含浸（含浸後の密度０．５１）させ
てなる。

上記表２から、 ■　潜在捲縮性を有し、かつ摩耗し易い繊維を主体とす
る製品１〜４（本願界）は、従来ステープルからなる製
品５〜７（比較品）に比して研磨性が格段に向上してい
ることが判る。これは研磨面を構成する繊維が、被研磨
面との摩擦によって適度に摩耗して次々と新しい繊維を
露出し、しかも新たに露出した繊維は研磨熱で即座に捲
縮するから、被研磨面に対する密着性が向上し、研磨効
率を増大させるためである。

■　製品１〜４の本願界は、比較品に比して耐久性の高
いことが判る。これは研磨熱で軟化した樹脂の角質化が
なく、フェルトが摩耗による寿命になるまで使用できる
ことからである。

■　製品１〜４の本願界は、比較品に比して被研磨面の
表面品位に優れることが判る。これは本願界の研磨面が
上述の如く常に新しく、常に捲縮した状態にあるためで
ある。

なお、従来ステープルからなる製品５と製品６（比較品
）は、偏平化と表面の角質化のため、研磨効率が悪く、
優良な被研磨面の品位が得られない。

製品７（比較品）は構成ステープルが太すぎて摩耗せず
、表面の軟化、角質化のため、研磨用フェルトとして使
用不能である。

〔実験例２〕製品Ａ（本願孔）　　：ＷＩ存在捲縮繊維（２，５’　
Ｘ５１）〔ユニチカＣ−８１）のみからなる１、５ｍｍ
厚のフェルト本体（密度０．２８　）に、ブロック化イ
ソシアネート　（第１工業製薬Ｅ−３７’）　を４０％
含むアイオノマー系水系ウレタン樹脂（大日本インキ■
ＨＷ３１２　）を含浸（含浸後の密度０．６１　）させ
てなる。

製品Ｂ（比較孔）：従来ステープル（２，５’　ｘ５１
）からなる１、５−厚のフェルト本体（密度０．２９）
に、前記製品Ａと同様のアイオノマー系水系ウレタン樹
脂を含浸（含浸後の密度０．６０　）させてなる。

上記製品ＡとＢを第６図に示すシリコンウェハ用研磨装
置に適用し、砥粒スラリー（スノーテンクスＣ，ＰＨＩ
Ｉに調整）を補給しながら回転ディスク上のシリコンウ
ェハ研磨を０．３　ｋｇ／ｃ＋ｆｌ　（圧力）にて行い
、研磨速度に対する寿命及び被研磨面の表面品位を調べ
た処、表３の結果を得た。

表３易い繊維を主体とする製品Ａ（本願孔）は、従来ステー
ブルからなる製品Ｂ（比較孔）に比し、研磨速度と寿命
及び被研磨面の表面品位の何れも格段に優れていること
が判る。これは上述の如く本願孔の研磨面が、被研磨面
との摩擦によって適度に摩耗して次々と新しい繊維を露
出し、しかも、新たに露出した繊維は研磨熱で即座に捲
縮するから、被研磨面に対する密着性が向上するためで
ある。

なお、クッション体形成樹脂３には必要に応じて予め砥
粒（アルミナ、Ａ　１２０３系、ＳｉＯ□系、ＳｉＣ系
等）を、微量〜１００％（対樹脂固型分比）混入させれ
ば、研磨時のクッション体形成樹脂３の摩耗に応し、随
時、研磨面に混入砥粒が自然補給されるように構成する
ことも可能である。

（発明の効果〕以上の如く、この発明の研磨用フェルトは、潜在捲縮性
を有し、かつ摩耗し易い繊維を主体とするフェルト本体
に、熱反応型ウレタン樹脂を含むクンジョン体形成樹脂
を含浸させてなるから、研磨熱で樹脂が溶融して膜化す
ることがなく、しかも、研磨面を構成する繊維は被研磨
面との摩擦によって適度に摩耗して次々と新しい繊維を
露出するとともに、新たに露出した繊維は研磨時の温熱
で即座に捲縮し、クッション性の向上、被研磨面へのフ
ィツト性、砥粒の保持及び流動性が良好であり、高研磨
性を長期にわたり持続できるものである。

従って、研磨効率、表面品位、耐久性のいずれにおいて
も飛躍的な改善が実現されるという優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願フェルトの略示的断面図、第２図は拡大断
面図、第３図は第２図の一部を更に拡大した断面図、第
４図は研磨面の初期状態を示す拡大図、第５図はドラム
方式の研磨装置の略示的断面図、第６図はディスク方式
の研磨装置の略示的断面図、第７図はシリコンウェハ用
研磨装置の略示的断面図、第８図は従来フェルトの略示
的断面図、第９図は同拡大断面図、第１０図は第９図の
一部を更に拡大した断面図、第１１図は研磨面の初期状
態を示す拡大図、第１２図は研磨面の研磨後の状態を示
すを示す拡大図である。１−フェルト本体２−二−ドルパンチング痕３−クッション体形成樹脂Ｓ、−ステープル１＼第１１！ｌ　　　　　　第２！！！第３図　　　　　第４１！！ス第５ｙＡ第　７５１！フ

Claims

【特許請求の範囲】

　潜在捲縮性を有し、かつ摩耗し易い繊維を主体とする
フェルト本体に、熱反応型ウレタン樹脂を含むクッショ
ン体形成樹脂を含浸させたことを特徴とする研磨用フェ
ルト。