WO2010119847A1 - ワークキャリア、ブラシ用毛材及びブラシ並びにワークキャリア及びブラシ用毛材の製造方法 - Google Patents

ワークキャリア、ブラシ用毛材及びブラシ並びにワークキャリア及びブラシ用毛材の製造方法 Download PDF

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WO2010119847A1
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resin
bristle material
work
work carrier
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俊彦 小出
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株式会社有恒商会
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • A46B13/00—Brushes with driven brush bodies or carriers
    • A46B13/001—Cylindrical or annular brush bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B2200/00—Brushes characterized by their functions, uses or applications
    • A46B2200/30—Brushes for cleaning or polishing
    • A46B2200/3086—Brushes for polishing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D1/00—Bristles; Selection of materials for bristles

Definitions

  • the present invention relates to a work carrier that is mounted on a polishing apparatus and holds a work to be polished such as a silicon wafer, an aluminum disk, or a crystal resonator. Moreover, it is related with the manufacturing method of this work carrier.
  • the present invention also relates to a bristle material for a brush that is mounted on a polishing apparatus and polishes a work to be polished, a method for producing the bristle material, and a brush using the bristle material.
  • a polishing apparatus that polishes various workpieces includes a work carrier that holds a workpiece to be polished, and a polishing tool that contacts the workpiece to be polished and polishes the workpiece to be polished.
  • a workpiece carrier 100 as shown in FIG. 9 is used to hold the workpiece to be polished.
  • the work carrier 100 is composed of a metal plate or a glass plate.
  • a gear 11 is formed on the outer periphery of the work carrier 100 and a plurality of holes 12 for holding the work are passed therethrough.
  • FIG. 10 is a plan view showing a state in which the work carrier 100 of FIG. 9 is mounted on the polishing apparatus 20, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the work carrier 100 is attached to the polishing apparatus 20 in a state where the work W is fitted and held in the work holding hole 12. 10 and 11, the outer peripheral gear 11 is engaged with the gear 22 of the polishing apparatus 20, and the work carrier 100 is interposed between the upper and lower surface plates 21 of the polishing apparatus 20 as shown in FIG. It is done so as to be sandwiched.
  • the work carrier 100 is rotated by driving the gear 22 of the polishing apparatus 20. During this rotation, the workpiece W moves together with the workpiece carrier 100 by being brought into contact with and pressed against the wall surface 12a of the workpiece holding hole 12, and as a result, the surface of the workpiece W is slid in contact with the polishing cloth 21a and polished. .
  • the surface of the polishing pad 21a comes into contact with the surface of the work carrier 100. At this time, if the friction generated between the surface of the polishing pad 21a and the surface of the work carrier 100 is large, the load applied to the gear 11 increases. Therefore, the progress of wear of the gear 11 is accelerated and the life of the work carrier 100 is shortened.
  • rust caused by moisture that has been applied during polishing may occur during storage. This rust becomes a foreign matter during polishing and causes scratches (fine scratches) on the surface to be polished of the workpiece W.
  • Patent Document 1 proposes that a work carrier is configured by integrating a base material formed by impregnating an aramid fiber nonwoven fabric with an epoxy resin into a sheet shape on the surface of a metal plate.
  • the coefficient of friction of the epoxy resin impregnated in the base material decreases as the load increases, so that the friction between the work carrier and the polishing pad is reduced.
  • aramid fiber since aramid fiber has high water absorption, it absorbs moisture such as washing water and suppresses generation of rust on the surface of the metal plate.
  • Patent Document 3 discloses a brush formed of nylon resin as a hair material as an example of a workpiece polishing brush. It is disclosed. In this brush, abrasive grains such as diamond powder are contained in nylon resin.
  • the work carrier made of a metal plate or glass plate is harder than the work, the work may come into contact with the wall surface of the work holding hole when the work carrier rotates, and the work may be chipped. Since the portion of the workpiece lacking becomes foreign matter, when it enters between the polishing cloth and the workpiece, scratches occur on the surface to be polished of the workpiece during polishing.
  • the aramid fiber constituting the base material of the work carrier disclosed in Patent Document 1 is excellent in water absorption because it contains a peptide bond in the structure, but since the peptide bond is hydrolyzed, the aramid fiber deforms when it absorbs water. To do. Therefore, when the base material of the work carrier is exposed to moisture, warping and twisting occur. In addition, when the work carrier is warped or twisted, there is a problem in that the force applied to the work from the work carrier is biased, which causes damage to the work.
  • nylon since nylon has a low melting point, it is easily melted by frictional heat generated during polishing. For this reason, nylon bristle materials have difficulty in durability and must be replaced frequently.
  • the brush of Patent Document 2 has a possibility that the nylon resin of the bristle material is melted by frictional heat, and the diamond powder inside the nylon resin is exposed to the outside, and the work surface may be damaged.
  • the grinding effect will be different and grinding unevenness will occur on the workpiece surface.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent the workpiece from being damaged by contacting the wall surface of the workpiece holding hole when the workpiece carrier rotates, and deformation caused by water absorption. It is an object of the present invention to provide a work carrier that does not occur and a manufacturing method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a work carrier to which materials constituting the work carrier are firmly joined, and a method for manufacturing the work carrier.
  • Another object of the present invention is to provide a bristle material for a brush that is excellent in durability and can efficiently grind a workpiece, a method for producing the same, and a brush using the bristle material for the brush.
  • the work carrier according to the first aspect of the present invention moves relative to the surface plate in a state of being sandwiched between upper and lower surface plates, so that a work holding hole is obtained.
  • a workpiece carrier that is slidably brought into contact with the upper and lower surface plates for polishing, and has a structure in which a plurality of plain weave fabrics impregnated with epoxy resin are laminated, and the plain weave fabric is a polyether ether It is composed of a ketone resin.
  • the plain woven fabric is formed by weaving the polyetheretherketone resin in a mesh shape.
  • a method for manufacturing a work carrier includes performing a relative movement with respect to the surface plate while being sandwiched between upper and lower surface plates.
  • the plain woven fabric is manufactured by weaving the polyetheretherketone resin in a mesh shape.
  • a bristle material for a brush according to a third aspect of the present invention is a bristle material for a brush used for a brush for polishing a workpiece surface, and is formed from a polyether ether ketone resin.
  • the polyether ether ketone resin is a crystalline resin.
  • the polyether ether ketone resin is an amorphous resin.
  • a brush according to a fourth aspect of the present invention is characterized by using the brush bristle material.
  • a method for producing a bristle material for a brush according to a fifth aspect of the present invention is a method for producing a bristle material for a brush used for a brush for polishing a work surface, which is a polyether ether ketone resin.
  • a resin charging step for charging the polyether ether ketone resin into the extrusion mold, a heating and melting step for heating and melting the polyether ether ketone resin charged into the extrusion die, and the polyether ether ketone resin in the molten state are extruded. It has the extrusion process extruded from the discharge port of a metal mold
  • the method further comprises a stretching step of forcibly stretching the polyetheretherketone resin while reheating after the cooling step.
  • a stretching ratio of the polyether ether ketone resin is set to 3 times or less.
  • an amorphous polyether ether ketone resin is charged into the extrusion mold.
  • a crystalline polyetheretherketone resin is charged into the extrusion mold.
  • the plain woven fabric constituting the work carrier is formed of a soft polyetheretherketone resin that has excellent wear resistance and little expansion / contraction, so that the work held in the work holding hole is Damage due to contact of the holding hole with the wall surface is prevented.
  • polyether ether ketone since polyether ether ketone has the property of hardly absorbing water, it can prevent deformation of the work carrier due to water absorption. For this reason, it can avoid that the workpiece
  • the plain weave fabric has a mesh shape
  • the epoxy resin that has entered the gaps between the meshes of each plain weave fabric is layered between the plain weave fabrics. To harden.
  • each plain weave fabric is difficult to peel off.
  • the bristle material for the brush is made of a polyether ether ketone resin having high rigidity, the curling of the bristle material for the brush that occurs during polishing can be suppressed to be small. For this reason, since the hit
  • the brush bristle material is not easily melted by frictional heat during polishing and has excellent durability.
  • the work carrier in the embodiment of the present invention is shown, (a) is a plan view of the work carrier, (b) is a sectional view taken along the line BB of (a). It is a perspective view which shows a plain weave fabric.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. It is sectional drawing which shows the state with which the work carrier shown in FIG. 1 was mounted
  • FIG. 1 shows a work carrier 1 according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view of the work carrier 1 and (b) is a cross-sectional view taken along line BB of (a).
  • FIG. 1 components corresponding to those shown in FIG.
  • the work carrier 1 has a disk shape as in the conventional example shown in FIG. 9, and a gear 11 is formed on the outer periphery and three work holding holes 12 are penetrated. In these workpiece holding holes 12, a workpiece to be polished made of a silicon wafer, an aluminum disk, a crystal resonator or the like is fitted and held.
  • the work carrier 1 has a structure in which a plurality of plain weave fabrics 13 impregnated with an epoxy resin are laminated (see FIG. 1B), and the overall thickness h is 0.2 mm or more and 4.0 mm or less. Is set.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the plain weave fabric 13
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • the plain weave fabric 13 will be described in detail with reference to these.
  • the plain weave fabric 13 is formed by weaving monofilaments (hereinafter referred to as PEEK monofilaments) formed from polyetheretherketone (hereinafter referred to as PEEK) resin in a mesh shape, and having a gap of a predetermined size. S.
  • the gap S is designed to have a size capable of holding the epoxy resin by surface tension of the epoxy resin when the plain weave fabric 13 is impregnated with the epoxy resin as will be described later.
  • the PEEK monofilament 13a is formed so that the diameter ⁇ is 0.06 mm or more and 0.13 mm or less.
  • the PEEK monofilament 13a is formed by charging pellet-like PEEK resin into an extrusion die, heating and melting it, and extruding it from the discharge port of the extrusion die, and then cooling.
  • the PEEK resin may be molded into a multifilament and used.
  • the PEEK resin is a linear polymer in which a benzene ring is bonded by ether and ketone, has excellent wear resistance, low stretchability, and high flexibility.
  • commercially available products such as “Bester Keep 2000G, Bester Keep 4000G” (Daicel Evonik Co., Ltd.) are used.
  • the PEEK monofilament 13a may be forcibly stretched while being heated in an extrusion die, or after being molded with a stamping die while being reheated (annealing), and the draw ratio is 2.5-2. .8 is preferable.
  • the draw ratio is larger than 2.8, the PEEK monofilament 13a is broken during the production of the plain weave fabric 13, or the produced plain weave fabric 13 has a wavy shape.
  • the draw ratio is less than 2.5, the size of the gap S of the manufactured plain weave fabric 13 becomes small, and the epoxy resin protrudes from the gap S when holding the epoxy resin.
  • the work carrier 1 is manufactured through the following steps using the plain weave fabric 13 described above.
  • a plurality of plain weave fabrics 13 shown in FIG. 2 are prepared, and each of them is impregnated with an epoxy resin. At this time, since the epoxy resin enters the gap S (see FIG. 2) of the mesh of the plain weave fabric 13, the amount of the epoxy resin held increases.
  • the plain weave fabric 13 is heated while being pressed in the layer direction.
  • the epoxy resin that has entered the gap S of the mesh is solidified by forming a layer between the plain weave fabrics 13, thereby firmly joining the plain weave fabrics 13 to each other.
  • the plain woven fabrics 13 are difficult to peel off.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 11 and showing a state in which the work carrier 1 of the present embodiment is mounted on the polishing apparatus 20.
  • the action and effect of the work carrier 1 when the work carrier 1 is mounted on the polishing apparatus 20 and the work W is polished will be described with reference to FIG.
  • the work carrier 1 is attached to the polishing apparatus 20 by engaging the outer peripheral gear 11 with the gear 22 while holding the work W and sandwiching the work W with the upper and lower surface plates 21. The Then, when the gear 22 is driven to move the work carrier 1 relative to the surface plate 21, the work W is brought into contact with and pressed against the wall surface 12 a of the work holding hole 12 and moves together with the work carrier 1. As a result, the surface of the workpiece W is polished while being in sliding contact with the surface of the polishing pad 21a.
  • the work carrier 1 is formed from the plain weave fabric 13 made of PEEK fiber, it is rich in flexibility. For this reason, it can prevent that the workpiece
  • the work carrier 1 can be prevented from being corroded by chemicals such as slurry liquid used during polishing.
  • PEEK fiber generates less outgas and does not contain harmful substances, so it has less impact on the environment.
  • FIG. 5 is a front view showing a brush 33 provided with the bristle material 31 for a brush according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state where the brush 33 is polishing the workpiece W. is there.
  • FIGS. 5 and 6 the configuration and operation of the brush according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the brush 33 includes an annular metal wheel 35, and a large number of brush hair materials 31 protrude in the radial direction on the outer peripheral surface of the wheel 35 and are planted.
  • the brush 33 is attached to a rotating shaft 37 driven by a motor or the like.
  • the rotating shaft 37 is driven, the brush bristle material 31 is pressed against the workpiece W.
  • the workpiece W is polished.
  • the brush bristle material 31 is formed using pelletized PEEK resin as a raw material and using an extrusion die, similarly to the PEEK fiber 13a described above.
  • PEEK resin for example, a commercially available product such as “Bester Keep 2000G, Bester Keep 4000G” (manufactured by Daicel-Evonik Co., Ltd.) is used.
  • the PEEK resin has properties of high rigidity and excellent heat resistance.
  • the brush bristle material 31 according to the present embodiment is made of PEEK resin and has high rigidity, the bending of the tip portion that occurs during polishing is small. For this reason, since the workpiece
  • the brush bristle material 31 is not melted by frictional heat during polishing. Therefore, the bristle material 31 for brushes is excellent in durability.
  • the brush bristle material 31 may be forcibly stretched while being reheated (annealing) after being formed by an extrusion die.
  • annealing reheated
  • the brush bristle material 31 is not stretched, the amount of breakage of the bristle material during polishing can be reduced as compared with the case where the brush bristle material 31 is stretched. Further, the brush bristle material 31 can be wrapped without being heat-treated.
  • the stretching ratio of the brush bristle material 31 is 3 times or less. If the draw ratio is set to 3 times or less, the rigidity of the brush bristle material 31 is improved, so that the workpiece can be efficiently ground. In addition, if a draw ratio is made larger than 3 times, the bristle material 31 for brushes will become easy to fracture
  • the brush bristle material 31 is preferably stretched at once from a pellet-like PEEK resin. Thereby, since the bristle material 31 for brushes controls the cross-linking structure of molecules, the molecular arrangement becomes uniform and becomes tough.
  • non-crystalline PEEK resin can be used as the material for the brush hair 31.
  • the bristle material 31 for brushes having high toughness is obtained.
  • an amorphous PEEK resin is put into an extrusion die. Further, when the amorphous PEEK resin is stretched, the wear resistance of the hair material can be remarkably improved.
  • crystalline PEEK resin can be used as a material for the brush hair 31. Thereby, it becomes easy to set the strength of toughness in a desired range as compared with the case where amorphous PEEK resin is used as a raw material. In this case, when manufacturing the bristle material 31 for brushes, crystalline PEEK resin is put into an extrusion die.
  • Table 1 summarizes the production conditions for the brush hair materials of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.
  • Example 1 Crystalline PEEK resin (Vestakee 2000G) was put into an extrusion die, heated and melted, extruded from a circular nozzle, and then cooled to produce a round bar-like brush hair material.
  • Example 2 Under the same conditions as in Example 1, except that the resin extruded from the nozzle and cooled was stretched twice while being reheated (annealing) to produce a round bar-like brush hair material.
  • Example 3 Under the same conditions as in Example 1, however, the resin extruded and cooled from the nozzle was stretched 3 times while being reheated (annealing) to produce a round bar-like brush hair material.
  • Example 4 Amorphous PEEK resin is put into an extrusion mold, heated and melted, extruded from a circular nozzle, then cooled, and further stretched 3 times while being reheated (annealing) to form a round bar A brush bristle was manufactured.
  • Example 5 Under the same conditions as in Example 4, however, a non-crystalline PEEK resin was used to produce a round bar-like brush hair material without stretching.
  • Example 2 The PEEK resin extruded from the nozzle and cooled under the same conditions as in Example 1 was stretched 3.5 times while being reheated (annealing) to produce a round bar-like brush hair material.
  • the measured value was converted to a value ( ⁇ 0.5 mm converted value) indicating the rigidity when the diameter was 0.5 mm in order to eliminate the influence of the diameter difference.
  • ⁇ 0.5 mm converted value indicating the rigidity when the diameter was 0.5 mm in order to eliminate the influence of the diameter difference.
  • Example 1 the ratio obtained by dividing the ⁇ 0.5 mm equivalent value of each hair material by the ⁇ 0.5 mm equivalent value of Comparative Example 1 (the ratio based on nylon hair material) and the ⁇ 0.5 mm equivalent value of each hair material are shown in Example 1.
  • the ratio (the ratio based on the non-stretched hair material) divided by the value converted to ⁇ 0.5 mm was obtained.
  • the ratio of the nylon bridging material standard was 2.62, 2.76, 2.96, 2.96. From this, it was confirmed that the hair material formed from the PEEK resin has a rigidity about three times higher than the hair material formed from the nylon resin.
  • Wheel type brushes in which the hair materials for brushes of Examples 1 and 3 and Comparative Example 1 were planted were prepared, and each wheel type brush was attached to a rotating shaft and rotated. Then, each rotating brush was pressed against stainless steel for 78 hours, and the amount (g) by which the stainless steel was ground was measured. The measurement results are shown in Table 3.
  • the diameter of the wheel-type brush used for this measurement was 201.0 mm in Example 1, 201.4 mm in Example 3, and 201.0 mm in Comparative Example 1.
  • the rotation speed of the brush at the time of grinding was 1,400 rpm, and the load was 3.2 kg.
  • the ratio of the grinding amount after 78 hours to the grinding amount after 78 hours of the brush of Comparative Example 1 was calculated for each brush.
  • the hair material formed from the PEEK resin can obtain a grinding amount about twice that of the hair material formed from the nylon resin. confirmed. This is presumably because the bristle formed from PEEK resin has high rigidity and the bending of the bristle tip generated at the time of polishing is small, so that the hitting of the work becomes good.
  • Example 4 The nylon standard ratio (0.25) of Example 4 was smaller than the nylon standard ratio of other hair materials. Further, as shown in FIG. 7, in Examples 1 and 3 and Comparative Example 1, the weight decreased sharply after 52 hours when the load weight was increased, whereas in Example 4, it was 52 hours. Even after the lapse of time, almost no change in weight was confirmed. From the above, it has been confirmed that if the brush bristle material made of amorphous PEEK resin is stretched, the wear resistance of the bristle material is significantly improved. As shown in Table 4, in Example 1, the same weight loss as in Comparative Example 1 occurred, but this was caused mainly by breakage of the hair, and the influence of wear was small.
  • FIG. 8 shows the transition of the amount of breakage of the brush bristle over time.
  • the hair length of the hair material planted on the brush was 35 mm.
  • the material of the L-shaped angle steel was SS400, the cross-sectional dimension was 75 mm ⁇ 75 mm, and the cut depth was 7 mm.
  • the rotation speed of the brush was 2,900 rpm, and the oscillation speed of the L-shaped angle steel was 1 m / min.
  • the hair material of Example 1 had a smaller amount of breakage at each measurement time than the other hair materials, and the degree of increase in breakage amount with the passage of time was also small. From this, it was confirmed that the amount of breakage at the time of polishing was smaller in the hair material that was not stretched than in the hair material that was stretched.
  • a ratio (crystallinity 3 times standard) was calculated by dividing the average value of the number of lodging of each hair material by the average value of the number of lodging of Example 3.
  • Example 4 is 1.67 times more and it can be seen that it is difficult to break. From this, it was confirmed that if non-crystalline PEEK resin is used as a raw material, it is possible to obtain a hair material that is difficult to break, that is, a hair material having high toughness.
  • Comparative Example 2 the number of lodgings (55 times) in Comparative Example 2 was significantly smaller than the number of lodgings of other hair materials. From this, it was confirmed that the bristle material stretched at a magnification higher than 3 times is easily broken by the creep load.
  • a ratio (variation ratio) was calculated by dividing the maximum number of lodgings by the minimum number of lodgings among the number of lodgings obtained by measuring multiple sets for each hair material. For example, in Example 1 in which 10 sets of measurements were made, the maximum number of lodgings was 104, and the minimum number of lodgings was 57. Therefore, by calculating 104/57, a variation ratio of 1.8 was obtained. Calculated.
  • the hair material dispersion ratio of Example 1 formed from the crystalline PEEK resin was smaller. Further, comparing the variation ratio of the hair materials of Examples 3 and 4 that were stretched three times, the variation ratio of the hair material of Example 3 formed from the crystalline PEEK resin was smaller. From the above, it was confirmed that the use of crystalline PEEK resin is advantageous in order to set the high toughness of the hair material in a desired range.
  • the work carrier 1 according to the embodiment of the present invention is configured by laminating the plain weave fabric 13 made of PEEK resin, the work W can be held without being damaged during polishing.
  • the polishing brush 33 according to the embodiment of the present invention has a brush bristle material made of PEEK resin, the tip of the bristle tip against the work W becomes good, and the work W efficiently. Can be ground. Therefore, when the work carrier 1 and the polishing brush 33 are combined, the polishing apparatus 20 that can efficiently grind the work W without damaging the work W during polishing can be obtained.
  • the number and shape of the workpiece holding holes 12 provided in the workpiece carrier 1 are not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the application and purpose.
  • the number of laminated plain weave fabrics 13 is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to design dimensions and the like.
  • the brush bristle material 31 of the present invention can be used for polishing a work such as a glass plate having a lower strength than a metal plate by appropriately adjusting the diameter thereof.
  • the brush bristle material 31 of the present invention is not limited to the wheel-type brush 33 shown in FIGS. 5 and 6, and can be used for any type of brush such as a roll brush, a cup brush, and a cylindrical brush.
  • the PEEK resin constituting the bristle material 31 for brushes of the present invention has a high melting point and excellent heat resistance, and is difficult to melt due to frictional heat generated during polishing. Therefore, PEEK resin contains abrasive grains such as diamond and alumina.
  • the brush bristle material 31 may be configured. When the brush bristle material 31 containing abrasive grains is provided in the brush, the grinding performance of the brush can be further improved.
  • the present invention is useful as a work carrier that can hold a work carrier, particularly a work to be polished such as a silicon wafer, an aluminum disk, or a crystal resonator without being damaged during polishing.
  • a work carrier particularly a work to be polished such as a silicon wafer, an aluminum disk, or a crystal resonator without being damaged during polishing.
  • the present invention is also useful as a polishing brush, particularly a polishing brush capable of efficiently grinding a workpiece.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

　ワークキャリア（１）は、円板状を呈しており、外周にギア（１１）が形成されるとともに、３つのワーク保持用穴（１２）が貫通され、エポキシ樹脂が含浸された平織り織物（１３）が、複数積層された構造を有する。平織り織物（１３）は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から成形されるモノフィラメントがメッシュ状に編み込まれて構成されており、所定の大きさの隙間（Ｓ）を有する。隙間（Ｓ）は、エポキシ樹脂を平織り織物（１３）に含浸させるときに、エポキシ樹脂の表面張力により、該エポキシ樹脂を保持できる大きさに設計する。

Description

ワークキャリア、ブラシ用毛材及びブラシ並びにワークキャリア及びブラシ用毛材の製造方法
　本発明は、研磨装置に装着されて、シリコンウェハ、アルミディスク、水晶振動子等の被研磨ワークを保持するワークキャリアに関する。また、該ワークキャリアの製造方法に関する。また、研磨装置に装着されて、被研磨ワークを研磨するブラシ用の毛材、及び該毛材の製造方法、並びに該毛材を用いたブラシに関する。
　各種ワークを研磨加工する研磨装置は、被研磨ワークを保持するワークキャリアと、被研磨ワークに当接して、該被研磨ワークを研磨する研磨工具を備える。
　従来、シリコンウェハ等の被研磨ワークを研磨装置で研磨加工する際に、被研磨ワークを保持するために、図９に示すようなワークキャリア１００が使用されている。ワークキャリア１００は、金属板やガラス板から構成されており、外周にギア１１が形成されるとともに、ワーク保持用の穴１２が複数貫通されている。
　図１０は、図９のワークキャリア１００が研磨装置２０に装着された状態を示す平面図であり、図１１は、図１０のＡ－Ａ線断面図である。ワークキャリア１００は、図１１に示すように、ワーク保持用穴１２内にワークＷが嵌合・保持された状態で、研磨装置２０に装着される。この装着は、図１０，１１に示すように外周のギア１１が研磨装置２０のギア２２に噛合するとともに、図１１に示すようにワークキャリア１００が研磨装置２０の上下の定盤２１の間に挟み込まれるように行われる。これにより、ワーク保持用穴１２内に保持されたワークＷの表面は、定盤２１に貼付された研磨布２１ａとの間に各種化学成分および微細な砥粒を含んだスラリー液を流し込みながら、研磨装置２０のギア２２を駆動させることで、ワークキャリア１００を回転させる。この回転時において、ワークＷはワーク保持用穴１２の壁面１２ａに接触・押圧されることでワークキャリア１００と共に移動し、この結果、ワークＷの表面は、研磨布２１ａに摺接して研磨される。
　研磨工程の終盤になると、研磨布２１ａの表面はワークキャリア１００の表面に接触するようになる。このとき、研磨布２１ａの表面とワークキャリア１００の表面との間に生じる摩擦が大きいと、ギア１１にかかる負荷が大きくなる。そのため、ギア１１の摩耗の進行が早くなって、ワークキャリア１００の寿命は短くなる。
　また、ワークキャリア１００が、金属板から構成されている場合は、研磨時に浴びた水分に起因する錆が保管中に発生することがある。この錆は、研磨時に異物となって、ワークＷの被研磨面にスクラッチ（微細な傷）を発生させる。
　上記の実情に鑑みて、特許文献１では、アラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸させてシート状に形成した基材を金属板の表面に一体化してワークキャリアを構成することが提案されている。このワークキャリアにおいては、基材に含浸させたエポキシ樹脂の摩擦係数は荷重の増大とともに低下するので、ワークキャリアと研磨布の間の摩擦が低減される。また、アラミド繊維は吸水性が高いので、洗浄水等の水分を吸収して、金属板の表面での錆の発生が抑制される。
　また、研磨ブラシを研磨工具とする研磨装置も知られており（例えば、特許文献３）、特許文献２には、ワーク研磨用のブラシの例として、ナイロン樹脂を毛材として形成されたブラシが開示されている。このブラシでは、ナイロン樹脂の中にダイヤモンド粉末等の砥粒が含有されている。
特開平１１－５８２２２号公報 特開２００８－２１３１１６号公報 特開２００９－７２８９０号公報
　さて、金属板やガラス板を加工したワークキャリアはワークよりも材質が硬いため、ワークキャリアの回転時にワークがワーク保持用穴の壁面に接触することにより、ワークに欠けが生じ得る。このワークの欠けた部分は異物となるので、研磨布とワークとの間に入り込むと、研磨時にワークの被研磨面にスクラッチが発生する。
　また、特許文献１に開示されたワークキャリアの基材を構成するアラミド繊維は、構造中にペプチド結合を含むので吸水性に優れるが、ペプチド結合は加水分解されるので、アラミド繊維は吸水すると変形する。そのため、該ワークキャリアの基材は水分に曝されると、反りや捩れが生じる。また、該ワークキャリアに反りや捩れが生じると、ワークキャリアからワークに加わる力に偏りが生じて、そのためにワークが損傷するという問題があった。
　また、特許文献１に開示されたワークキャリアでは、エポキシ樹脂がアラミド繊維不織布に浸透しにくいため、該アラミド繊維不織布に保持できるエポキシ樹脂の量は少ない。そのため、ワークキャリアを構成する素材の接合が弱くなるという問題があった。
　また、ナイロンの剛性は小さいので、ナイロン樹脂を毛材としたブラシでは、ワークに接触させた毛材がブラシの動きに応じて大きく折れ曲がる。そのため、毛材先端がワークを十分に叩くことができず、単位時間当たりの研削量が小さくなるという問題があった。
　また、ナイロンは融点が低いので、研磨時に生じる摩擦熱によって溶融し易い。そのため、ナイロン製の毛材は耐久性に難があるので、頻繁に交換しなければならなかった。
　また、特許文献２のブラシは、摩擦熱によって、毛材のナイロン樹脂が溶融して、ナイロン樹脂の内部にあったダイヤモンド粉末が外部に露出して、ワーク表面を傷つける虞があった。
　また、ナイロン樹脂中のダイヤモンド粉末の分布が不均一であると、研削効果の差が出て、ワーク表面に研削ムラが生じる。
　本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ワークキャリアの回転時に、ワークがワーク保持用穴の壁面に接触することでワークに損傷が生じることを防止でき、かつ吸水に起因する変形が生じないワークキャリア、およびその製造方法を提供することを目的とする。
　また、本発明の他の目的は、ワークキャリアを構成する素材が強固に接合されるワークキャリア、およびその製造方法を提供することである。
　また、本発明の他の目的は、耐久性に優れるとともに、ワークを能率的に研削できるブラシ用毛材およびその製造方法、並びに該ブラシ用毛材を用いたブラシを提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るワークキャリアは、上下の定盤の間に挟み込まれた状態で前記定盤に対して相対移動を行うことで、ワーク保持用穴に保持したワークを前記上下の定盤に摺接させて研磨するワークキャリアであって、エポキシ樹脂が含浸された平織り織物が、複数積層された構造を有し、前記平織り織物は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から構成されることを特徴とする。
　好ましくは、前記平織り織物は、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂がメッシュ状に織り込まれて構成されることを特徴とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るワークキャリアの製造方法は、上下の定盤の間に挟み込まれた状態で前記定盤に対して相対移動を行うことで、ワーク保持用穴に保持したワークを前記上下の定盤に摺接させて研磨するワークキャリアの製造方法であって、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から構成される平織り織物に、エポキシ樹脂を含浸させる工程と、前記エポキシ樹脂が含浸された平織り織物を複数積層する工程と、前記積層された複数の平織り織物を、その積層方向に加圧しながら加熱する工程と、前記加圧および加熱が行われた複数の平織り織物を、所望の形状に打ち抜き加工する工程と、を有することを特徴とする。
　好ましくは、前記平織り織物は、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂がメッシュ状に織り込まれて製造されることを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るブラシ用毛材は、ワーク表面を研磨するブラシに用いるブラシ用毛材であって、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から形成されることを特徴とする。
　好ましくは、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂は、結晶性の樹脂であることを特徴とする。
　好ましくは、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂は、非結晶性の樹脂であることを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るブラシは、前記ブラシ用毛材を用いることを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第５の観点に係るブラシ用毛材の製造方法は、ワーク表面を研磨するブラシに用いるブラシ用毛材を製造する方法であって、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を押出金型内に投入する樹脂投入工程と、前記押出金型内に投入された前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を加熱溶融する加熱溶融工程と、溶融状態にある前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を、押出金型の吐出口から押し出す押出工程と、前記吐出口から押し出された前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする。
　好ましくは、前記冷却工程の後に、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を、再加熱しながら強制的に延伸させる延伸工程をさらに有することを特徴とする。
　好ましくは、前記延伸工程では、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂の延伸倍率が３倍以下に設定されることを特徴とする。
　好ましくは、前記樹脂投入工程では、非結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂が、前記押出金型内に投入されることを特徴とする。
　好ましくは、前記樹脂投入工程では、結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂が、前記押出金型内に投入されることを特徴とする。
　本発明によれば、ワークキャリアを構成する平織り織物が、耐摩耗性に優れ、伸縮が少ない柔らかなポリエーテルエーテルケトン樹脂から形成されているので、ワーク保持用穴に保持されたワークが、ワーク保持用穴の壁面への接触により損傷することが防止される。
　また、ポリエーテルエーテルケトンは水を吸収しにくい性質を有しているため、吸水に起因するワークキャリアの変形を防止できる。このため、前記ワークキャリアの変形によって、ワークキャリアが保持するワークが損傷することを回避できる。
　また、平織り織物がメッシュ状を呈していることで、エポキシ樹脂が含浸された平織り織物が複数積層された状態では、各平織り織物のメッシュの隙間に入り込んだエポキシ樹脂は、平織り織物の間で層を成して固まる。この結果、平織り織物同士が強固に接合されるので、各平織り織物は剥がれ難くなる。
　また、本発明によれば、ブラシ用毛材が剛性の高いポリエーテルエーテルケトン樹脂から形成されているため、研磨時に生じるブラシ用毛材の曲がりが小さく抑えられる。このため、ブラシ用毛材の先端によるワークへの叩きが良好に行われるため、ブラシ用毛材は研削性能に優れる。
　また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂は融点が高く耐熱性に優れるため、ブラシ用毛材は、研磨時の摩擦熱により溶融し難く耐久性に優れる。
本発明の実施の形態におけるワークキャリアを示し、（ａ）はワークキャリアの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 平織り織物を示す斜視図である。 図２のＣ－Ｃ線断面図である。 図１に示すワークキャリアが研磨装置に装着された状態を示す断面図である。 本発明の実施形態におけるブラシ用毛材が使用されたブラシを示す正面図である。 ブラシがワークを研磨している状態を示す斜視図である。 ワーク研磨時におけるブラシ用毛材の時系列的な重量変化を示す図である。 ワーク研磨時におけるブラシ用毛材の時系列的な折損量の推移を示す図である。 従来のワークキャリアを示す平面図である。 図９に示すワークキャリアが研磨装置に装着された状態を示す平面図である。 図１０のＡ－Ａ線断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るワークキャリア１を示し、（ａ）はワークキャリア１の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。図１において、図９に示す構成と対応する構成については同一の符号を付している。
　ワークキャリア１は、図９に示す従来例と同様、円板状を呈していて、外周にギア１１が形成されるとともに、３つのワーク保持用穴１２が貫通されている。これらワーク保持用穴１２には、シリコンウェハ、アルミディスク、水晶振動子等からなる被研磨ワークが嵌合・保持される。
　ワークキャリア１は、エポキシ樹脂が含浸された平織り織物１３が複数積層された構造を有しており（図１（ｂ）参照）、全体の厚さｈは、０．２ｍｍ以上４．０ｍｍ以下に設定されている。
　さて、図２は平織り織物１３を示す斜視図であり、図３は図２のＣ－Ｃ線断面図である。以下、これらを参照しながら、平織り織物１３について詳細に説明する。
　平織り織物１３は、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ：以下、ＰＥＥＫと記す）樹脂から成形されるモノフィラメント（以下、ＰＥＥＫモノフィラメントと記す）がメッシュ状に織り込まれて構成されており、所定の大きさの隙間Ｓを有する。隙間Ｓは、後述するようにエポキシ樹脂を平織り織物１３に含浸させるときに、エポキシ樹脂の表面張力により、該エポキシ樹脂を保持できる大きさに設計する。また、ＰＥＥＫモノフィラメント１３ａは、径φが０．０６ｍｍ以上０．１３ｍｍ以下となるように成形されている。
　このＰＥＥＫモノフィラメント１３ａは、ペレット状のＰＥＥＫ樹脂を押出金型内に投入し、加熱溶融して押出金型の吐出口から押し出した後、冷却して成形される。本実施形態では、ＰＥＥＫモノフィラメント１３ａを使用する例について説明したが、ＰＥＥＫ樹脂をマルチフィラメントに成形して使用してもよい。ＰＥＥＫ樹脂は、ベンゼン環がエーテルとケトンにより結合した直鎖状のポリマーであり、耐摩耗性に優れ、低伸縮性であり、かつ柔軟性に富んでいる。なお、ＰＥＥＫ樹脂には、例えば、”ベスターキープ　２０００Ｇ，ベスターキープ　４０００Ｇ”（ダイセル・エボニック株式会社製品）などの市販品が用いられる。
　また、ＰＥＥＫモノフィラメント１３ａは、押出金型内で加熱しながら、あるいは押型金型で成形した後に、再加熱（アニーリング）しながら強制的に延伸させてもよく、延伸倍率は、２．５～２．８にすると好ましい。延伸倍率が２．８よりも大きいと、ＰＥＥＫモノフィラメント１３ａが平織り織物１３の製造中に破断されたり、製造された平織り織物１３が波打った形状になる。延伸倍率が２．５よりも小さいと、製造した平織り織物１３の隙間Ｓの大きさが小さくなって、エポキシ樹脂を保持するときに、該エポキシ樹脂が隙間Ｓからはみ出してしまう。
　さて、ワークキャリア１は、上述の平織り織物１３を用いて、以下の工程を経て製造される。
　まず、図２に示した平織り織物１３を複数準備して、これらの各々にエポキシ樹脂を含浸させる。このとき、エポキシ樹脂は、平織り織物１３のメッシュの隙間Ｓ（図２参照）に入り込むので、エポキシ樹脂の保持量は多くなる。
　そして、エポキシ樹脂を含浸させた複数の平織り織物１３を重ね合わせた後、平織り織物１３を、その層方向に加圧しながら加熱する。この結果、メッシュの隙間Ｓに入り込んだエポキシ樹脂は、平織り織物１３の間で層を成して固まるので、平織り織物１３同士を強固に接合する。これにより、平織り織物１３同士は剥がれ難くなる。
　そして、接合された平織り織物１３を、所望の形状に打ち抜き加工すれば、図１に示した形状のワークキャリア１が完成する。
　さて、図４は、図１１の対応図であって、本実施の形態のワークキャリア１が研磨装置２０に装着された状態を示す断面図である。以下、図４を参照しながら、上述のワークキャリア１を研磨装置２０に装着して、ワークＷを研磨するときのワークキャリア１の作用・効果について説明する。
　ワークキャリア１は、図１１に示す従来例と同様、ワークＷを保持した状態で外周のギア１１をギア２２に噛合させ、上下の定盤２１でワークＷを挟持して研磨装置２０に装着される。そして、ギア２２を駆動してワークキャリア１を定盤２１に対して相対的に移動させると、ワークＷはワーク保持用穴１２の壁面１２ａに接触・押圧されて、ワークキャリア１と共に移動する。この結果、ワークＷの表面は、研磨布２１ａの表面に摺接して研磨される。
　本実施の形態では、ワークキャリア１は、ＰＥＥＫ繊維を素材とする平織り織物１３から形成されるので、柔軟性に富む。このため、ワークキャリア１の回転時に、ワークＷが壁面１２ａへの接触によって、損傷することを防止できる。
　また、ワークＷを研磨する際には、ワークＷと研磨布２１ａの間にスラリー液を流し込むが、ワークキャリア１を構成するＰＥＥＫ樹脂は、構造中にペプチド結合を有さないので吸水性が低く、水分を吸収して変形しない。そのため、ワークキャリア１が反ったり捩れたりしないので、ワークキャリア１からワークＷに加わる力に偏りが生じて、ワークＷが損傷することを防止できる。
　また、ＰＥＥＫ繊維は耐摩耗性に優れるので、研磨工程の終盤に、研磨布２１ａとワークキャリア１が接するようになっても、ワークキャリア１は摩耗により変形しない。また、ワークキャリア１の表面状態は、良好に維持される。
　また、ＰＥＥＫ繊維は耐薬品性に優れるため、ワークキャリア１が、研磨時に使用されるスラリー液等の薬品により腐食されることを防止できる。
　また、ＰＥＥＫ繊維は、アウトガスの発生が少なく、有害物質を含まないため、環境に与える負荷が少ない。
　さて、図５は、本発明の実施の形態に係るブラシ用毛材３１を備えるブラシ３３を示す正面図であり、図６は、ブラシ３３がワークＷを研磨している状態を示す斜視図である。以下、図５および図６を参照しながら、本発明の実施の形態に係るブラシの構成および作用について説明する。
　ブラシ３３は、円環状の金属製ホイール３５を備え、ホイール３５の外周面にブラシ用毛材３１が径方向に突出して多数植毛されている。
　図６に示すように、ブラシ３３は、モータ等により駆動される回転軸３７に装着されるものであって、回転軸３７を駆動させると、ブラシ用毛材３１がワークＷに押し当てられてワークＷが研磨される。
　ブラシ用毛材３１は、先述のＰＥＥＫ繊維１３ａと同様に、ペレット状のＰＥＥＫ樹脂を素材として、押出金型を用いて成形される。ＰＥＥＫ樹脂には、例えば、”ベスターキープ　２０００Ｇ，ベスターキープ　４０００Ｇ”（ダイセル・エボニック株式会社製品）などの市販品を用いる。また、ＰＥＥＫ樹脂は、先述した性質に加えて、剛性が高く、耐熱性に優れるという性質を有する。
　本実施の形態に係るブラシ用毛材３１は、ＰＥＥＫ樹脂から形成され、剛性が高いので、研磨時に生じる先端部の曲がりは小さくなる。このため、ワークＷを良好に叩くことができるので、ダイヤモンド等の砥粒を含有させなくても、高い研削性能が得られる。
　また、ＰＥＥＫ樹脂は、融点が高く耐熱性に優れるので、ブラシ用毛材３１は、研磨時の摩擦熱によって、溶融することがない。そのため、ブラシ用毛材３１は耐久性に優れる。
　また、ブラシ用毛材３１を、押出金型で成形した後に、再加熱（アニーリング）しながら強制的に延伸させてもよい。これにより、ブラシ用毛材３１の剛性が高くなるので、ワークをさらに能率的に研削できる。
　また、ブラシ用毛材３１を延伸加工しなければ、延伸加工した場合と比べて、研磨時における毛材の折損量を小さくできる。また、熱処理せずにブラシ用毛材３１に巻きぐせを付けることができる。
　また、延伸加工する場合には、ブラシ用毛材３１の延伸倍率は３倍以下にすると好ましい。延伸倍率を３倍以下にすれば、ブラシ用毛材３１の剛性が向上するので、ワークを能率的に研削できる。なお、延伸倍率を３倍よりも大きくすれば、ブラシ用毛材３１は、クリープ荷重が負荷された際に破断し易くなる。
　また、ブラシ用毛材３１は、ペレット状のＰＥＥＫ樹脂から一気に延伸加工すると好ましい。これにより、ブラシ用毛材３１は、分子の架橋構造が制御されるので、分子配列が均一になって強靱になる。
　また、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂をブラシ用毛材３１の素材とすることもできる。これにより、高い靱性を有するブラシ用毛材３１が得られる。この場合には、ブラシ用毛材３１を製造する際に、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を押出金型内に投入する。また、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を延伸加工した場合には、毛材の耐摩耗性を顕著に向上させることができる。
　また、結晶性のＰＥＥＫ樹脂をブラシ用毛材３１の素材とすることもできる。これにより、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を素材とした場合に比べて、靱性の強さを所望の範囲に設定し易くなる。この場合は、ブラシ用毛材３１を製造する際に、結晶性のＰＥＥＫ樹脂を押出金型内に投入する。
　以下に実施例および比較例を示し、さらに詳しく本発明について説明する。表１に実施例１乃至５並びに比較例１，２のブラシ用毛材の製造条件をまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　［実施例１］
　結晶性のＰＥＥＫ樹脂（ベスタキープ　２０００Ｇ）を押出金型に投入して加熱溶融させ、円形状のノズルから押し出した後、該樹脂を冷却して丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［実施例２］
　実施例１と同じ条件で、ただし、ノズルから押し出して冷却した樹脂を再加熱（アニーリング）しながら２倍に延伸して、丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［実施例３］
　実施例１と同じ条件で、ただし、ノズルから押し出して冷却した樹脂を再加熱（アニーリング）しながら３倍に延伸して、丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［実施例４］
　非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を押出金型に投入して加熱溶融させ、円形状のノズルから押し出した後、該樹脂を冷却し、さらに再加熱（アニーリング）しながら３倍に延伸して、丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［実施例５］
　実施例４と同じ条件で、ただし、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を使用して、延伸加工しないで、丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［比較例１］
　ナイロン樹脂を押出成形型に投入して加熱溶融させ、円形状のノズルから押し出した後、該樹脂を冷却して、丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［比較例２］
　実施例１と同じ条件で、ただし、ノズルから押し出して冷却したＰＥＥＫ樹脂を、再加熱（アニーリング）しながら３．５倍に延伸して、丸棒状のブラシ用毛材を製造した。
　［剛性の評価］
　実施例１，２，３並びに比較例１，２のブラシ用毛材について、各毛材の一端をクランプし、他端を糸で結束した状態で、６０°折り曲げるために要する力を測定した。この測定結果を表２に記す。なお、測定に用いた機器はイマダ社製のデジタルフォースゲージである。また、毛材の毛丈は３５ｍｍであり、各毛材の径は、表２に示すように、実施例１が０．４９ｍｍ、実施例２が０．６１ｍｍ、実施例３が０．５０ｍｍ、比較例１が０．５０ｍｍ、比較例２が０．４８ｍｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、各毛材の剛性を評価するにあたって、径差の影響を排除するために、径が０．５ｍｍである場合の剛性を示す値（φ０．５ｍｍ換算値）に測定値を換算した。例えば、実施例１では、径φが０．４９ｍｍであるので、測定値（０．１２６Ｎ）に０．５／０．４９を乗じてφ０．５ｍｍ換算値（０．１３１Ｎ）を算出した。
　そして、各毛材のφ０．５ｍｍ換算値を、比較例１のφ０．５ｍｍ換算値で除した比率（ナイロン毛材基準の比率）や、各毛材のφ０．５ｍｍ換算値を、実施例１のφ０．５ｍｍ換算値で除した比率（無延伸毛材基準の比率）を得た。
　実施例１，２，３および比較例２では、ナイロン毛材基準の比率が２．６２、２．７６，２．９６、２．９６となった。このことから、ＰＥＥＫ樹脂から形成された毛材は、ナイロン樹脂から形成された毛材と比べて、剛性が３倍程度高いことが確認された。
　また、実施例２，３では、無延伸毛材基準の比率が１．０５、１．１３となった。このことから、ブラシ用毛材を２倍あるいは３倍に延伸加工した場合は、延伸加工しない場合と比べて、剛性が５％あるいは１３％向上することが確認された。
　［研削性の評価］
　実施例１，３並びに比較例１のブラシ用毛材が植毛されたホイール型ブラシを準備して、各ホイール型ブラシを回転軸に取り付けて回転させた。そして、この回転中の各ブラシをステンレス鋼に７８時間押し当てて、ステンレス鋼が研削された量（ｇ）を測定した。この測定結果を表３に記す。なお、本測定に用いたホイール型ブラシの径は、実施例１が２０１．０ｍｍ、実施例３が２０１．４ｍｍ、比較例１が２０１．０ｍｍであった。また、研削時のブラシの回転数は１，４００ｒｐｍ、負荷荷重は３．２ｋｇとした。また、ステンレス鋼はＳＵＳ３０４を素材とする平板を用い、平面寸法は６５ｍｍ×２００ｍｍ、厚さは３．０ｍｍとした。また、研削量は２６時間毎に測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　なお、研削性を評価するにあたって、各ブラシについて、７８時間後の研削量を、比較例１のブラシの７８時間後の研削量で除した比率（ナイロン毛材基準の比率）を算出した。
　実施例１のナイロン毛材基準の比率から明らかであるように、ＰＥＥＫ樹脂から形成された毛材では、ナイロン樹脂から形成された毛材と比べて、２倍程度の研削量が得られることが確認された。これは、ＰＥＥＫ樹脂から形成された毛材は剛性が高く、研磨時に生じる毛材先端の曲がりが小さいので、ワークの叩きが良好になるためと考えられる。
　また、実施例３のナイロン毛材基準の比率（３．２８）が、実施例１のナイロン毛材基準の比率（２．１３）よりも高いことから、ブラシ用毛材を延伸加工すれば、研削性能が向上することを確認した。これは、ブラシ用毛材を延伸加工することで、剛性が向上することに起因すると考えられる。
　［摩耗性の評価］
　実施例１，３，４並びに比較例１のブラシ用毛材が植毛されたホイール型のブラシを準備して、［研削性の評価］の場合と同様に、ステンレス鋼を７８時間研削して、各ブラシ用毛材の摩耗量を計測した。この計測結果を表４に示し、図７に各ブラシ用毛材の時系列的な重量変化を示した。なお、ホイール型のブラシの径は、実施例１が２０１．０ｍｍ、実施例３が２０１．４ｍｍ、比較例１が２０１．０ｍｍであり、毛材の初期重量は、表４に示すように、全て９７３ｇであった。また、本評価では、５２時間経過後に、ブラシ用毛材に負荷する荷重を増加させた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　なお、摩耗性を評価するにあたって、各毛材の７８時間の摩耗合計量を、比較例１の７８時間の摩耗合計量で除した比率（ナイロン毛材基準の比率）を算出した。
　実施例４のナイロン基準の比率（０．２５）は、他の毛材のナイロン基準の比率よりも小さくなった。また、図７に示すように、実施例１，３及び比較例１は、負荷重量を増加させた５２時間以降で重量が急激に減少していたのに対して、実施例４では、５２時間経過後においても、重量変化は殆ど確認されなかった。以上のことから、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を素材とするブラシ用毛材を延伸加工すれば、毛材の耐摩耗性が顕著に向上することが確認された。なお、表４に示すように、実施例１では比較例１と同程度の重量減が生じているが、これは、毛折れが主な要因として生じたものであり、摩耗による影響は小さい。
　また、７８時間連続して研削した各ブラシについて、研削終了後の毛材の状態を目視により観察した。この結果、ナイロン樹脂により形成された比較例１の毛材では、研磨時の摩擦熱により毛材の先端が軟化していることが確認された。これに対して、ＰＥＥＫ樹脂により形成された実施例１，３，４の毛材では、研削による摩耗は毛材先端の一部のみに生じていることが確認され、摩耗量は極微量であった。これにより、ＰＥＥＫ樹脂から形成されたブラシ用毛材は、ナイロン樹脂から形成されたブラシ用毛材に比べて、研磨時の摩擦熱により溶融し難いことが確認された。
　［折損量の評価］
　実施例１～５並びに比較例２の毛材が植毛されたホイール型ブラシを準備して、これらホイール型ブラシを回転軸に取り付けて回転させた。そして、この回転中の各ブラシ用毛材に、Ｌ型アングル鋼のオシレーション動作により一定量の切り込み負荷を２０分間隔で与え、その都度、各ブラシ用毛材に生じた折損量を測定した。図８に、ブラシ用毛材の時系列的な折損量の推移を示した。なお、ブラシに植毛した毛材の毛丈は３５ｍｍとした。また、Ｌ型アングル鋼の素材はＳＳ４００とし、断面寸法は７５ｍｍ×７５ｍｍとし、切り込み量は７ｍｍとした。また、ブラシの回転数は２，９００ｒｐｍとし、Ｌ型アングル鋼のオシレーション速度は１ｍ／分とした。
　図８に示すように、実施例１の毛材は、他の毛材と比べて、各測定時間における折損量が小さく、また時間の経過とともに折損量が増加する度合いも小さくなっていた。このことから、延伸加工しなかった毛材では、延伸加工した毛材に比べて、研磨時における折損量が小さくなることが確認された。
　［破断性の評価］
　実施例１乃至５の毛材並びに比較例２の毛材を万力で固定し、指の腹で左右９０度に倒伏させることを繰り返したときに、各毛材が破断に至った倒伏回数を計測して、クリープ荷重が負荷されたときの毛材の破断し難さ、つまり、靱性の高さを評価した。この計測結果を表５に示す。なお、１回の計測で万力に固定した毛材の本数は３本であった。また、計測を行った前記３本の組の数は、実施例１が１０組、実施例２が２８組、実施例３が２０組、実施例４が４３組、実施例５が１１組、比較例２が２４組であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　なお、破断性を評価するにあたって、各毛材の倒伏回数の平均値を、実施例３の倒伏回数の平均値で除した比率（結晶性３倍基準）を算出した。
　表５より、実施例３，４（共に３倍に延伸したもの）の倒伏回数を比較すると、実施例４の方が１．６７倍多くなっており、破断し難くなっていることが分かる。このことから、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を素材とすれば、破断し難い毛材、つまり、靱性の高い毛材を得られることが確認された。
　また、比較例２の倒伏回数（５５回）は、他の毛材の倒伏回数に比べて著しく小さくなっていた。このことから、３倍よりも高い倍率で延伸加工した毛材は、クリープ荷重の負荷により破断し易くなることが確認された。
　また、毛材毎に複数組の計測を行って得た倒伏回数のうち、最多の倒伏回数を、最少の倒伏回数で除した比率（バラツキ比率）を算出した。例えば、１０組の計測を行った実施例１については、最多の倒伏回数が１０４であり、最少の倒伏回数が５７であったことから、１０４／５７の計算により、１．８のバラツキ比率を算出した。
　延伸加工していない実施例１，５の毛材のバラツキ比率を比較すると、結晶性のＰＥＥＫ樹脂から形成された実施例１の毛材バラツキ比率の方が小さくなっていた。また、３倍に延伸加工した実施例３，４の毛材のバラツキ比率を比較すると、結晶性のＰＥＥＫ樹脂から形成された実施例３の毛材のバラツキ比率の方が小さくなっていた。以上のことから、結晶性のＰＥＥＫ樹脂を用いることが、毛材の靱性の高さを所望の範囲に設定するために有利であることが確認された。
　以上説明したように、本発明の実施形態に係るワークキャリア１は、ＰＥＥＫ樹脂からなる平織り織物１３を積層して構成されるので、研磨時にワークＷを損傷させずに保持できる。また、本発明の実施形態に係る研磨ブラシ３３は、ＰＥＥＫ樹脂を素材とするブラシ用毛材を有しているので、ワークＷに対する毛材先端の叩きが良好になって、能率的にワークＷを研削できる。そのため、ワークキャリア１と研磨ブラシ３３を組み合わせれば、研磨時にワークＷを損傷させずに、ワークＷを能率的に研削できる研磨装置２０を得ることができる。
　本明細書の実施形態および実施例は、本発明の具体的実施態様の例示であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自在に変形、応用あるいは改良して実施できる。
　例えば、ワークキャリア１に設けられるワーク保持用穴１２の個数や形状は特に限定されず、用途や目的に応じて任意に選ぶことができる。
　また、平織り織物１３を積層する枚数は特に限定されず、設計寸法等に応じて任意に選ぶことができる。
　また、本発明のブラシ用毛材３１は、その径を適宜調整すれば、金属板よりも強度が低いガラス板等のワークを研磨するのに用いることができる。
　また、本発明のブラシ用毛材３１は、図５および６に示したホイール型ブラシ３３に限られず、ロールブラシ、カップブラシ、筒状ブラシなど、任意の形態のブラシに使用することができる。
　また、本発明のブラシ用毛材３１を構成するＰＥＥＫ樹脂は、融点が高く耐熱性に優れ、研磨時に生じる摩擦熱によって溶融しにくいので、ＰＥＥＫ樹脂の中にダイヤモンドやアルミナなどの砥粒を含有させて、ブラシ用毛材３１を構成してもよい。砥粒を含有させたブラシ用毛材３１をブラシに備えると、該ブラシの研削性能をさらに向上できる。
　本出願は、２００９年４月１３日に出願された日本国特許出願特願２００９－０９７５１４、および２００９年４月２３日に出願された日本国特許出願特願２００９－１０５２０１を基礎とする優先権を主張し、当該基礎出願の内容をすべて本願にとりこむものとする。
　本発明は、ワークキャリア、特にシリコンウェハ、アルミディスク、水晶振動子等の被研磨ワークを、研磨時に損傷させずに保持できるワークキャリアとして有用である。また、本発明は、研磨ブラシ、特にワークを能率的に研削できる研磨ブラシとして有用である。
　１　　　ワークキャリア
１１　　　ギア
１２　　　ワーク保持用穴
１２ａ　　壁面
１３　　　平織り織物
１３ａ　　ＰＥＥＫモノフィラメント
２０　　　研磨装置
２１　　　定盤
２１ａ　　研磨布
２２　　　ギア
　Ｓ　　　メッシュの隙間
　Ｗ　　　ワーク
３１　　　ブラシ用毛材
３３　　　ブラシ
３５　　　ホイール
３７　　　回転軸
１００　　ワークキャリア

Claims (13)

  1. 　上下の定盤の間に挟み込まれた状態で前記定盤に対して相対移動を行うことで、ワーク保持用穴に保持したワークを前記上下の定盤に摺接させて研磨するワークキャリアであって、
    　エポキシ樹脂が含浸された平織り織物が、複数積層された構造を有し、
    　前記平織り織物は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から構成される、
    　ことを特徴とするワークキャリア。
  2. 　前記平織り織物は、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂がメッシュ状に織り込まれて構成される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のワークキャリア。
  3. 　上下の定盤の間に挟み込まれた状態で前記定盤に対して相対移動を行うことで、ワーク保持用穴に保持したワークを前記上下の定盤に摺接させて研磨するワークキャリアの製造方法であって、
    　ポリエーテルエーテルケトン樹脂から構成される平織り織物に、エポキシ樹脂を含浸させる工程と、
    　前記エポキシ樹脂が含浸された平織り織物を複数積層する工程と、
    　前記積層された複数の平織り織物を、その積層方向に加圧しながら、加熱する工程と、
    　前記加圧及び加熱が行われた複数の平織り織物を、所望の形状に打ち抜き加工する工程と、を有する、
    　ことを特徴とするワークキャリアの製造方法。
  4. 　前記平織り織物は、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂がメッシュ状に織り込まれて製造される、
    　ことを特徴とする請求項３に記載のワークキャリアの製造方法。
  5. 　ワーク表面を研磨するブラシに用いるブラシ用毛剤であって、
    　ポリエーテルエーテルケトン樹脂から形成される、
    　ことを特徴とするブラシ用毛材。
  6. 　前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂は結晶性の樹脂である、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のブラシ用毛材。
  7. 　前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂は非結晶性の樹脂である、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のブラシ用毛材。
  8. 　請求項５乃至７のいずれか１項に記載のブラシ用毛材を用いる、
    　ことを特徴とするブラシ。
  9. 　ワーク表面を研磨するブラシに使用されるブラシ用毛材を製造する方法であって、
    　ポリエーテルエーテルケトン樹脂を押出金型内に投入する樹脂投入工程と、
    　前記押出金型内に投入された前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を加熱溶融する加熱溶融工程と、
    　溶融状態にある前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を、押出金型の吐出口から押し出す押出工程と、
    　前記吐出口から押し出された前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を、冷却する冷却工程と、を有する、
    　ことを特徴とするブラシ用毛材の製造方法。
  10. 　前記冷却工程の後に、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂を、再加熱しながら強制的に延伸させる延伸工程をさらに有する、
    　ことを特徴とする請求項９に記載のブラシ用毛材の製造方法。
  11. 　前記延伸工程では、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂の延伸倍率が３倍以下に設定される、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載のブラシ用毛材の製造方法。
  12. 　前記樹脂投入工程では、非結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂が、前記押出金型内に投入される、
    　ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のブラシ用毛材の製造方法。
  13. 　前記樹脂投入工程では、結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂が、前記押出金型内に投入される、
    　ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のブラシ用毛材の製造方法。
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