JP2000129242A - サンドブラスト用研磨材組成物及び前記サンドブラスト用研磨材組成物を用いたサンドブラスト方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】公害発生のない除去の可能な研磨材とサンドブ
ラスト方法を提供する。 【解決手段】イオン結合を除く配位結合による有機結合
であって結晶水を含有する有機化合物から成るサンドブ
ラスト用研磨剤組成物およびこの研磨材組成物によるサ
ンドブラスト後、研磨材及び研鞘屑を空気噴射及び／又
は水洗浄により除去するサンドブラスト方法。該有機化
合物としてブドウ糖、乳糖、果糖等の糖類、デキストリ
ン等の水溶性澱粉が例示できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水洗した後無害に
廃棄可能な、又は水洗廃棄可能な研磨材に関する。より
詳しくは、サンドブラスト加工における加工後の被処理
成品表面にそれ自体の含水性により付着する主として研
磨材その他研削による屑の除去を水洗により容易且つ完
全に除去できる水溶性もしくは親水性の研磨材組成物お
よびこの研磨材組成物を用いたサンドブラスト方法に関
する。

【０００２】なお、ここで研磨材とは、あらゆる研削、
研掃、もしくは表面清浄に用いられる細粒、微粉を含む
遊離粉粒体を総称し、サンドブラストとは、前記研磨材
と気体との固気２相流を噴射する手段の総称である。

【０００３】

【従来の技術】従来、プリント基板等の製造工程におけ
るレジスト剥離及びワックス等の洗浄には有機溶剤を用
いていた。又、前記基板等のクリーニングには、有機溶
剤及び廃水処理の必要な界面活性剤等が使用されてい
た。

【０００４】近年、環境汚染の問題がクローズアップさ
れてきており、有機溶剤及び廃水処理の必要な界面活性
剤等の使用が規制されるようになってきた。

【０００５】そこで、有機溶剤及び界面活性剤など有害
物質を使用しないで洗浄及び前記基板等のレジスト剥離
等を行う要望が極めて高くなってきた。

【０００６】従来、レジストの剥離及びワックス等の洗
浄等の加工用に用いられるサンドブラスト用のエアブロ
ーで除去の可能な及び又は水溶性の研磨材として、重炭
酸ナトリウム及び硝酸ナトリウム等の塩が一般的に使用
されている。

【０００７】また、従来のサンドブラスト加工で行われ
たプラスチック等のバリ取りについてもサンドブラスト
処理後の空気噴射（エアブロー）あるいは水洗で完全に
研磨材を除去できるような水溶性の研磨材の出現に対す
る要望が強くなっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来からサンドブラス
トにより、特に精密部品等の精密部品の加工を行うとき
には平均粒径で100 μ以下の微細粒径の微粉研磨材を使
用する必要がある。また加工後研磨材がサンドブラスト
加工の衝撃で被処理成品に付着するが研磨材の粒径が大
きいと基板への付着量が大きくなり、又水洗浄でも完全
に除去できずシミとして残ってしまう。

【０００９】そのためにも研磨材の粒径が微細な方が付
着量が少ないため、水に完全に溶解し易く、簡単に飛散
除去しやすいが、従来の水溶性の塩から成る研磨材を使
用すると研磨材の粒径が小さいほど空気中の水分により
サンドブラスト装置内とくに研磨材タンク内で研磨材が
固まる不具合がおき、研磨材タンク下部の研磨材供給部
で研磨材が詰まり研磨材が噴射できなくなる等の不具合
がおきる。

【００１０】そのため上記従来の研磨材を使用するとき
には湿度を50% 以下に下げる必要がある。湿度を下げる
と加工中に研磨材に静電気が発生、帯電しやすくなり、
サンドブラスト装置内の研磨材タンクあるいはキャビネ
ット内壁、被処理成品等に研磨材が強固に付着し、ま
た、上記静電気で基板などの場合電子部品ないし回路そ
のものに損傷を与えやすくなる。被処理成品等に静電気
により付着した研磨材等は、エアブローにより一端飛散
したとしても再び静電気により被処理成品等に付着して
しまう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、下記実験による知見を基に、イオン結合
を除く配位結合による有機結合の、又はこれらの組成と
共に結晶水を含有する、糖又は水溶性澱粉に代表される
有機化合物から成る好適には粒径10μから100μないし#
1500 〜#150微粉であることを特徴とする研磨材組成物
を提供すると共に、この組成物もしくはこの組成物と他
の研磨材との混合物をサンドブラスト用の研磨材として
用い、サンドブラスト装置にて上記研磨材を用いてレジ
ストの除去、クリーニング、バリ取り等の加工を行い、
加工後水洗にて付着した研磨材を完全に除去する工程を
特徴としている。

【００１２】水溶性の粉末を3 ヶ月間放置して粉体同士
固まりにくいもので実用性のある水溶性の粉末を得るべ
く実験を行った。

【００１３】処理後に水洗で洗い落とすためには水に簡
単に溶けるものが必要である。また洗浄等でも使用でき
るためには毒性がなく、価格も安いものが必要となる。

【００１４】安全性が高く価格が安く水に溶けやすいも
のとしては重炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナ
トリウム、塩化ナトリウム、ブドウ糖、乳糖、果糖、デ
キストリン、セルロースグリコール酸ナトリウム、メチ
ルセルロース、アルギン酸ナトリウムがある。

【００１５】その各々について水分による固まり易さの
テストを行うと表１に示すようになる。

【００１６】これをみると電解質のものが固まりやすく
電解質ではないイオン結合をもたない有機物であるブド
ウ糖、乳糖、果糖、デキストリンが水分により固まりに
くいことがわかった。また同じ電解質を持たないもので
も結晶水を蒸発させて無水物とした糖類は固まりやす
く、結晶水を持った状態の糖類が水分により固まりにく
いことがわかった。

【００１７】また、硝酸ナトリウムの粉末にO.5%のステ
アリン酸をコーティングして粉末の表面を水に溶けない
状態にしたものと、0.5%のアエロジル( 超微粉末シリ
カ) を混合して粉体の流動性を上げたものを作ったが双
方とも硝酸ナトリウム単独のものより良かったがやはり
粉体同士の付着があった。

【００１８】粉体の付着の原因は、液架橋力、ファンデ
アワールス力、静電気力である。

【００１９】液架橋力とは粉の粒子と粒子の間に液体の
膜ができて、お互いに引き合う力で、ファンデアワール
ス力とは分子と分子の間に働く引力に起因する力であ
る。この3 種類の力の大きさの順では液架橋力が最も強
く次にファンデアワールス力、最後が静電気力である。
研磨材同士が放置しておいて固まるのは、液架橋によ
る。 粒子同士の接触点付近は非常に狭い空間になって
いる。湿度が低いときは粒子の表面に吸着される水蒸気
量が少ないので液体状態にはなれない。ところが水蒸気
の湿度が50〜60% 以上になると水蒸気がこの隙間に凝縮
して液架橋を形成し付着力が増加する。

【００２０】水分中にミネラル分があるかどうかでも付
着力が変わる。全くミネラル分の無いものはたとえ水分
があっても液架橋がおこりにくい。この場合イオン結合
があるものは粒子同士の接触点付近で水蒸気が接触付近
の隙間に入ったときミネラル分が溶けだし液架橋がおこ
り粉体同士が固まるものと思われる。

【００２１】糖類及び水溶性澱粉は化学結合としてはイ
オン結合が無く、配位結合による有機結合のみである。
そのためミネラル分の溶け出しがなく液架橋が起こりに
くい。 またイオン結合の無いものでも結晶水を持った
状態で安定なもの、例えばブドウ糖、果糖等で結晶水の
無いものは水を取り込んで安定化しようとする。そのた
め粒子同士の接触点付近で水蒸気が接触点付近の隙間に
入ったとき、お互いにこの水分を取り込もうとして結晶
水を共有する形になり液架橋が進むと考えられる。

【００２２】

【表１】

【００２３】×：完全に固まって使用できなかったもの △：手でほぐせばバラバラになる程度に固まっているも
の ○：全く固まってないもの

【００２４】

【発明の実施の形態】例えば、レジスト剥離及びバリ取
り等、加工時間の要するものは、図１に示すように噴射
後の本願もしくは他の研磨材を回収して循環使用する噴
射機構と当該加工処理としては、１回の噴射に用いるい
わば使い捨ての噴射機構の２系統の噴射機構を使用す
る。

【００２５】回収循環のみで使用すると、本願研磨材の
場合であっても、研磨剤に異物が混入し、残存する可能
性があり、使い捨てのみでは、研磨材の使用量が増加す
ることによる。

【００２６】まず本願水溶性の研磨材を使い捨て用研磨
材タンク34' に投入する。また循環用研磨材タンク34に
研磨材を投入するために加工室51から研磨材を投入する
とダストコレクター53の負圧によりサイクロンに研磨材
が送り込まれ、循環用の研磨材タンク34に入る。

【００２７】1. 図１：2 段階加工 1-1.第１段階 噴射切り替え器13によりノズル12は循環用研磨材ホース
30を介して循環用研磨材定量供給装置20を経て循環用研
磨材タンク34に連通しており、循環用研磨材タンク34か
ら循循環用研磨材33がノズル12へ送られノズルチップ14
から噴射されて、被処理成品たる基板25を加工する。噴
射後の研磨材33は、負圧下の導管52を通過して噴射され
た研磨材33はダストコレクター53の負圧でサイクロン39
に入り研磨材タンク34に溜まる。

【００２８】1-2.第２段階 噴射切り替え器13を切り替えて、第１段階におけるノズ
ル12と循環用研磨材タンク34との連通を遮断し、ノズル
12を使い捨て用の研磨材定量供給装置20’を介して使い
捨て用研磨材タンク34' に連通し、この使い捨て用研磨
材タンク34' 内の本願水溶性研磨材33' がノズルチップ
14から噴射され、被処理成品たる基板25をクリーニング
・加工する。噴射後の研磨材33' は導管52を経てサイク
ロン39から研磨材タンク34に入り次に循環して使用され
る。

【００２９】第１段階で、研磨材33を非水溶性（あるい
は水溶性の場合でも良い）の研磨材を用いて加工処理し
た場合に、第２段階のクリーニング・加工を水溶性の新
品の研磨材で処理し、噴射された水溶性の研磨材は循環
されずに図示せざる別のサイクロン39に捕集するか直接
ダストコレクター53に集めて廃棄するようにしてもよ
い。

【００３０】2.図２：1 段階加工 基板のクリーニングにおいて剥離するレジスト等が非常
に薄く短時間で加工できるような場合に研磨材を循環さ
せずに使い捨てで加工処理する。

【００３１】ノズル12は、使い捨て用の研磨材定量供給
装置20’を介して使い捨て用研磨材タンク34' に連通し
ている。ノズルチップ14から噴射され、被処理成品たる
基板25をクリーニング・加工する。

【００３２】この使い捨て用研磨材タンク34' 内の本願
水溶性研磨材33' がノズル12に送られ14から噴射され、
加工される。

【００３３】噴射された研磨材はダストコレクター53の
負圧でサイクロン39に入り研磨材タンク34に溜まる。こ
の研磨材は廃棄される。この場合サイクロン39を用いな
いで直接ダストコレクターに研磨材を送りダストコレク
ターに研磨材を溜めて廃棄することもできる。

【００３４】実施例１ シリコンウエハーにドライフィルムでパターニング後エ
ッチング加工を行った基板のドライフイルム剥離を行
う。

【００３５】

【表２】

【００３６】以上の条件にて加工を行う。循環式で3 分
加工を行い、研磨材使い捨てで20秒加工を行う。

【００３７】その後水洗を10秒行う。

【００３８】加工結果 完全にレジストは剥離され、シリコンウエハーのダメー
ジもなく基板上に汚れは全く見られなかった。加工中に
静電気のスパークは見られなかった。

【００３９】比較例として、同様のテストを研磨材を重
炭酸ナトリウムで行った。循環式では研磨材タンクから
研磨材が落ちてこなくなり行えなかったため、使い捨て
で3分20秒加工した。 水洗を1 分行ったが研磨材の残
りと思われる染みが残っていた。また加工中に静電気に
よる放電が発生した。

【００４０】実施例２ ガラス基板に付着したワックスの除去を行った。

【００４１】

【表３】

【００４２】以上の条件で加工後水洗を10秒行った。

【００４３】加工結果 ガラス基板のダメージ無くワックス等の汚れは完全に除
去された。

【００４４】実施例３ テレフォンカードの印刷膜除去

【００４５】

【表４】

【００４６】研磨材使い捨ては無く全て循環式で行い加
工後シャワーで水洗する。

【００４７】加工結果 基板のダメージは無く研磨材の残渣は全くなかった。

【００４８】実施例４ プラズマディスプレイの隔壁形成を行う。42インチのガ
ラス基板に低融点ガラス180μm 塗布

【００４９】

【表５】

【００５０】低融点ガラスをガラス基板上に180 μm 塗
布後サンドブラスト用ドライフィルムを使用してピッチ
220 μm のパターニングを行いドライフイルム以外の部
分の低融点ガラスを削りプラズマディスプレイの隔壁を
形成後、上記の条件で加工後ドライフィルムをアルカリ
剥離して水洗後乾燥させた。

【００５１】加工結果 問題なく隔壁が形成され、加工後の研磨材の残りは全く
見受けられなかった。

【００５２】

【発明の効果】本発明研磨材組成物は、例えば、従来の
微粉研磨材として用いられていたガラスビーズ、重曹な
どのように空気中の水分のため凝固し、循環して使用不
可能となるという欠点がない。また、微粉としての流動
性も高く、噴射が安定する。

【００５３】循環して使用することが可能である。

【００５４】また、従来の研磨材は、わずかであるが突
き刺さったり付着したりして必ず被処理成品表面に残留
するが、本願研磨剤及びサンドブラスト方法によれば、
表面の異物、レジストを除去する十分な能力を発揮で
き、ブラスト後に、水洗し、水に溶かすことで研磨材の
残留をなくすことができる。また、水に迅速に溶け、研
磨材及び研削屑を完全に除去することが可能である。

【００５５】ブドウ糖でいえば、１年間放置しても凝固
せず、分子式がC₆H₁₂O₆であり、燃焼させてCO2 に変換
することができ、また、食料に使用されている材料であ
り完全に無害である。

【００５６】さらに、一般的なサンドブラスト用途のほ
か、以下例示する広範な用途に適する。

【００５７】半導体業界でのレジスト除去 半導体業界でのコンタミ除去 家電製品などのリサイクルでの商品表面の塗装などの塗
膜の除去原子力施設の汚染物質の除去また、２段階処理
により、迅速且つ経済的な処理が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】加工時間が長い場合の加工における装置の実施
形態を示す正面図

【図２】加工時間が短い場合の加工における装置の実施
形態を示す正面図

【符号の説明】

12 サンドブラスト用噴射ノズル 13 噴射切り替え器 14 ノズルチップ 20 循環用研磨材定量供給装置 20’使い捨て用研磨材定量供給装置 25 加工基板 26 自動回転テーブル 30 循環用研磨材ホース 30' 使い捨て用研磨材ホース 31 エアーホース 33 循環用研磨材 33' 新品研磨材 34 循環用研磨材タンク 34' 使い捨て用研磨材タンク 39 サイクロン 50 ブラスト加工装置 51 キャビネット 52 導管 53 ダストコレクター 54 排風機

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン結合を除く配位結合による有機結合
   であって結晶水を含有する有機化合物から成るサンドブ
   ラスト用研磨剤組成物。
2. 【請求項２】前記有機化合物が糖又は水溶性澱粉もしく
   は、両者の混合体から成る請求項１記載の研磨材組成
   物。
3. 【請求項３】前記研磨材組成物は、粒径10μから100μ
   ないし#1500 〜#150の微粉である請求項１記載の研磨材
   組成物。
4. 【請求項４】前記研磨材組成物は、モース硬度約1 〜3
   、比重約２である請求項１記載の研磨材組成物。
5. 【請求項５】請求項１又は２記載の研磨材組成物又はこ
   の研磨材組成物を研磨材として被処理成品に対してサン
   ドブラスト後この研磨材及び研削屑を空気の噴射及び又
   は水洗浄により除去することを特徴とするサンドブラス
   ト方法。
6. 【請求項６】前記被処理成品が基板であって、前記基板
   に載置した湿式エッチング又はドライエッチング用のレ
   ジストに対してサンドブラスト後、研削したレジスト及
   び研磨材を水洗浄により除去する請求項５記載のサンド
   ブラスト方法。
7. 【請求項７】被処理成品がプラスチック及び金属製品で
   あって、サンドブラストによりワックス、塗膜、汚れ除
   去処理後、空気の噴射及び又は水洗浄により研削屑、研
   磨材を除去する請求項５記載のサンドブラスト方法。
8. 【請求項８】被処理製品が低融点ガラス基板であって、
   前記研磨材により被処理成品をサンドブラスト加工後水
   洗浄をする請求項５記載のサンドブラスト方法。
9. 【請求項９】他の研磨材のサンドブラスト加工後、請求
   項１又は２記載の研磨材組成物を被処理成品に対してサ
   ンドブラストし、水洗浄することを特徴とする請求項５
   記載のサンドブラスト方法。
10. 【請求項１０】第１段階で噴射後の研磨剤を循環使用
    し、第２段階で請求項１記載の研磨材を噴射後、循環使
    用せずに廃棄する２段階処理を行う請求項５又は９記載
    のサンドブラスト方法。