(57)【要約】  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。
2010119847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−５８２２２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１３１１６号公報
【特許文献３】特開２００９−７２８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。
【発明の効果】
【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】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。
【図２】平織り織物を示す斜視図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】従来のワークキャリアを示す平面図である。
【図１０】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１１】図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【表１】
2010119847.tif 000003
【００７０】
［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。
【００７１】
［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。
【００７２】
［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。
【００７３】
［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。
【００７４】
［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。
【００７５】
［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。
【００７６】
［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。
【００７７】
［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。
【表２】
2010119847.tif 000004
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
［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。
【表３】
2010119847.tif 000005
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
［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。
【表４】
2010119847.tif 000006
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
［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。
【００９１】
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。
【００９２】
［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。
【表５】
2010119847.tif 000007
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
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。
【符号の説明】
【０１０７】
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
【図１】
2010119847.tif 000008
【図２】
2010119847.tif 000009
【図３】
2010119847.tif 000010
【図４】
2010119847.tif 000011
【図５】
2010119847.tif 000012
【図６】
2010119847.tif 000013
【図７】
2010119847.tif 000014
【図８】
2010119847.tif 000015
【図９】
2010119847.tif 000016
【図１０】
2010119847.tif 000017
【図１１】
2010119847.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項５】
ワークキャリアを研磨するブラシに用いるブラシ用毛材であって、
前記ブラシ用毛材は、ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂から一気に延伸加工されて構成される、
ことを特徴とするブラシ用毛材。
【請求項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。
【請求項７】
前記ポリエーテルエーテル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。
【請求項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。
【請求項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、
ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂から一気に延伸加工する、
ことを特徴とするブラシ用毛材の製造方法。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
前記ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、３倍以下の延伸倍率で延伸される、
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。
【請求項１２】
前記ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、非結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いる、
ことを特徴とする請求項９または１１に記載のブラシ用毛材の製造方法。
【請求項１３】
前記ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いる、
ことを特徴とする請求項９または１１に記載のブラシ用毛材の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
、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。
［００２３］
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。
［００２４］
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、前記ブラシ用毛材は、ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂から一気に延伸加工されて構成されることを特徴とする。
［００２５］
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。
［００２６］
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。
［００２７］
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。
［００２８］
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、ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂から一気に延伸加工することを特徴とする。
［００２９］
［００３０］
好ましくは、前記ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂は、３倍以下の延伸倍率で延伸されることを特徴とする。
［００３１］
好ましくは、前記ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、非結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
［００３２］
好ましくは、前記ペレット状のポリエーテルエーテルケトン樹脂として、結晶性のポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いることを特徴とする。
発明の効果
［００３３］
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。
［００３４］
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。
［００３５］
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。
［００３６］
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。
［００３７］
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。
図面の簡単な説明
［００３８］
［図１］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。
［図２］平織り織物を示す斜視図である。
［図３］図２のＣ−Ｃ線断面図である。
［図４］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
【国際調査報告】
2010119847.tif 000019
2010119847.tif 000020
2010119847.tif 000021
2010119847.tif 000022