JP2004182998A - 金属薄膜の除去方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】強酸や強アルカリの化学液を使用せず、また、精密な制御を必要とせず、非接触で金属薄膜を効率良く除去する。
【解決手段】電解液１６を噴出するノズル電極１１と、電解液１６中に浸漬した補助電極１２と、ノズル電極１１が負、補助電極１２が正となるように印加する直流電圧電源１３とで構成した金属薄膜の除去装置を使用し、補助電極１２が正、ノズル電極１１が負となるように直流電圧を印加した状態で、ノズル電極１１から電解液１６中に浸漬した絶縁物１４表面の金属薄膜１４ａに向けて電解液１６を噴出し、金属薄膜１４ａを除去する。
【効果】強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、精密な制御を必要とすることなく、非接触で絶縁物を傷つけることなく金属薄膜を効率良く除去でき、半導体分野で用いられる高価な機能性ガラス基板の再生利用が可能になる。
【選択図】 図１
【解決手段】電解液１６を噴出するノズル電極１１と、電解液１６中に浸漬した補助電極１２と、ノズル電極１１が負、補助電極１２が正となるように印加する直流電圧電源１３とで構成した金属薄膜の除去装置を使用し、補助電極１２が正、ノズル電極１１が負となるように直流電圧を印加した状態で、ノズル電極１１から電解液１６中に浸漬した絶縁物１４表面の金属薄膜１４ａに向けて電解液１６を噴出し、金属薄膜１４ａを除去する。
【効果】強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、精密な制御を必要とすることなく、非接触で絶縁物を傷つけることなく金属薄膜を効率良く除去でき、半導体分野で用いられる高価な機能性ガラス基板の再生利用が可能になる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば蒸着やめっきにより形成された金属薄膜が品質管理基準を満足しない場合に、基板からその金属薄膜を除去する方法及びその方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学的性能（透過率等）や機械的性能（平坦度等）に優れている高機能ガラス基板は、例えばフラットパネルディスプレイに用いられるが、高価であるためその表面に形成する金属薄膜が品質管理基準を満足しない場合には、その金属薄膜を除去して再利用することが望まれる。
【０００３】
この金属薄膜を除去する方法として、化学エッチングにより除去する方法がある。この方法は、図２３に示すように、金属薄膜を化学反応的に溶解させる化学液１に、その表面に形成した金属薄膜を除去しようとする基板２を浸漬することで、金属薄膜を除去する方法である（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３２１５８１号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開平９−８６９６８号公報（第２〜３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、化学エッチングによって除去する方法は、強酸や強アルカリの化学液を使用するので、
1) 取扱いに十分な注意を払う必要があり、作業性が悪くなる。
2) 装置に耐食性を施す必要があり、コスト高になる。
3) 化学液は基本的に使い捨てであり、大量の廃液が出る。
4) 使用後、化学液の廃液処理が困難である。
という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、精密な位置制御を必要とすることなく、基本的に非接触で金属薄膜を効率良く除去できる方法及びこの方法を実施する装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る金属薄膜の除去方法は、例えば電解液中に浸漬させた補助電極が正、ノズル電極が負となるように直流電圧を印加した状態で、前記ノズル電極から電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出し、金属薄膜を除去することとしている。そして、このようにすることで、強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、絶縁物表面の金属薄膜に対するノズル電極の精密な位置制御を必要とすることなく、非接触で絶縁物を傷つけることなく金属薄膜を効率良く除去できるようになる。
【０００８】
上記の本発明に係る金属薄膜の除去方法は、電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出するノズル電極と、電解液中に浸漬した補助電極と、前記ノズル電極が負、補助電極が正となるように印加する直流電圧電源とで構成された本発明に係る金属薄膜の除去装置を使用することによって実施できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の金属薄膜の除去方法は、電解液を噴出するノズル電極と、電解液中に浸漬した補助電極と、前記ノズル電極が負、補助電極が正となるように印加する直流電圧電源とで構成された本発明に係る第１の金属薄膜の除去装置を使用し、前記したように補助電極が正、ノズル電極が負となるように直流電圧を印加した状態で、前記ノズル電極から電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出して金属薄膜を除去するものである。
【００１０】
この本発明に係る第１の金属薄膜の除去装置の一例を図１及び図２に示す。
図１及び図２において、１１はノズル電極、１２は少なくとも一部が電解液１６中に浸漬された補助電極、１３は直流電圧電源、１４は加工槽１５内の電解液（例えば食塩水）１６中に浸漬した絶縁物であり、その表面に除去しようとする金属薄膜１４ａが形成されている。
【００１１】
この図１及び図２に示した例では、電解液１６の上方に配置されたノズル電極１１へは、電解液タンク１７内の電解液１６をポンプ１８によって送るものを示している。
また、図２に示した例では、加工後の電解液１６を電解液タンク１７に回収し、回収した電解液１６をフィルター２０で濾過してノズル電極１１に送ることで、電解液１６を循環使用するものを示している。
【００１２】
上記第１の本発明では、以下の原理によって金属薄膜１４ａが除去される。
▲１▼ ノズル電極１１から金属薄膜１４ａに向けて電解液１６の電気的な連続流１６ａを形成する。
【００１３】
▲２▼ ノズル電極１１が負極、補助電極１２が正極となるように直流電圧を印加すると、直流電圧電源１３−ノズル電極１１−連続流１６ａ−金属薄膜１４ａ−加工槽１５内の電解液１６−補助電極１２−直流電圧電源１３とした閉回路が形成される。
【００１４】
▲３▼ 前記回路が形成されると、電圧と電流は図３に示したような曲線となる。この図２中のＡ電圧を超えると、ノズル電極１１及び金属薄膜１４ａの表面からは、水素・酸素イオン及び微細気泡が発生し始める。また、Ｂ電圧を超えると、電流は急激に上昇し始め、それにつれて気泡の発生量も急激に増大する。
【００１５】
▲４▼ 更に、Ｃ電圧を超えると、電圧と電流はほぼ比例関係になり、下記数式１に示すクーロンの法則がほぼ成り立って薄膜金属の溶出が見られ、薄膜金属の除去加工が行われる。この際、絶縁物１４は電解溶出しないことは言うまでもない。なお、Ｄ電圧は金属溶出する最小の電圧値、すなわち分解電圧であり、電極材料（表面活性度）、電解液濃度、線路抵抗等によって決まる。
【００１６】
【数１】
Ｗ＝η1 ・η2 ・ｋ・Ｉ・ｔ
但し、η1 ：溶出効率（％）
η2 ：電流効率（％）
ｋ ：電気化学当量（ｍｇ／ｃ）
Ｉ ：電解電流（Ａ）
ｔ ：電解時間（ｓｅｃ）
【００１７】
上記第１の本発明では、原則的には、ノズル電極１１から噴出される電解液１６の連続流１６ａが当接する部分のみ金属薄膜１４ａが電解除去されるので、例えば図４（ａ）（ｂ）に示したような直線状、（ｃ）に示したような円形状、（ｄ）に示したようなリング状、（ｅ）に示したような四角状等の各種の噴射形状の中から、絶縁物１４の面積（幅）に応じて最適のノズル形状を選択して使用する。
【００１８】
また、本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法は、傾斜状に配置され、電解流の流下を案内する金属平板電極と、この金属平板電極の上流或いは下流側に一部が電解液中に浸漬すべく配置された補助電極と、前記両電極に印加する直流電圧電源とで構成された本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置を使用し、前記金属平板電極と補助電極に直流電圧を印加した状態で、前記金属平板電極上を流下させた電解液を、絶縁物表面の金属薄膜に衝突させて金属薄膜を除去するものである。
【００１９】
この本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置の一例を図５〜図７に示す。
図５〜図７において、２１は例えば後述する絶縁物２４の幅と略同じ幅を有し、電解液２６の上方に斜め状に立設配置された金属平板電極、２２は下端部を電解液２６に浸漬した補助電極、２３は直流電圧電源、２４は加工槽２５内の電解液（例えば食塩水）２６中に浸漬した絶縁物であり、その表面に除去しようとする金属薄膜２４ａが形成されている。
【００２０】
このうち図５に示した例では、前記図１に示した例と同様、金属平板電極２１へは、電解液タンク２７内の電解液２６をポンプ２８によって送るものを示しており、補助電極２２は円柱状のものを前記絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａと非接触状態に立設している。
【００２１】
また、図６及び図７に示した例では、補助電極２２を例えば回転自在なロール状に形成して金属平板電極２１と平行に配置し、この補助電極２２を絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａに接触させている。そして、図７に示したように、前記図２に示した例と同様、加工後の電解液２６を電解液タンク２７に回収し、回収した電解液をフィルター３０で濾過して金属平板電極２１に送ることで、電解液２６を循環使用するものを示している。なお、ロール状の補助電極２２は絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａと非接触状態に固定配置しても良い。
【００２２】
上記第２の本発明では、以下の原理によって金属薄膜２４ａが除去される。
▲１▼ 金属平板電極２１から金属薄膜２４ａに向けて電解液２６を流し、電気的な連続流２６ａを形成する。
【００２３】
▲２▼ 例えば金属平板電極２１を負極、補助電極２２を正極とした直流電圧を印加すると、直流電圧電源２３−金属平板電極２１−連続流２６ａ−金属薄膜２４ａ−電解液２６−補助電極２２−直流電圧電源２３とした閉回路が形成され、第１の本発明と同様に薄膜金属の溶出が見られ、金属薄膜２４ａの除去加工が行われる。
【００２４】
上記第１及び第２の本発明（図６，７に示した例を除く）は、非接触の加工法であるため、絶縁物を傷つけることがない。加えて、電極と金属薄膜間の位置制御に高い精度は必要でなく、また、化学的除去ではなく、電解溶出による加工であって電流が流れる電解液であれば良いため、ＮａＮＯ3 、ＮａＣｌ等の中性塩電解液を使用できるので、作業性に優れ、電解液の廃液処理も容易に行うことができる。なお、図６，７に示した第２の本発明も接触はロール状の補助電極２２のみであり、基本的には上記と同様である。
【００２５】
ところで、前記第２の本発明では、例えば絶縁物２４が移動して金属薄膜２４ａが除去されていき、最終端になると、図８（ａ）に示したように、金属薄膜２４ａと補助電極２２間の距離が離れてゆき、金属薄膜２４ａに流れる電流量が電解液２６中に比べて減少するため、電流効率が悪くなって、図８（ｂ）に示したように、最終的に下流側（図８における紙面左側）端部に金属薄膜２４ａが残留することになる。なお、同様の問題は第１の本発明でも発生する。
【００２６】
従って、第２の本発明において、図９に示したように、絶縁物２４の下流側（図９における紙面左側）端部に絶縁物２４と略同厚さの導電体板３１を設置すれば、絶縁物２４の最終端が補助電極２２を通過した後でも、直流電圧電源２３−金属平板電極２１−連続流２６ａ−金属薄膜２４ａ−導電体板３１−電解液２６−補助電極２２−直流電圧電源２３とした閉回路が形成されることで、電流効率の低下を防止でき、下流側端部に金属薄膜２４ａが残留しなくなる。なお、上記の閉回路を形成するためには、導電体板３１の電極移動方向の長さは、金属平板電極２１と補助電極２２間の間隔ａよりも長いことが必要である。
【００２７】
また、図９に示したような絶縁物２４の下流側端部に絶縁物２４と略同厚さの導電体板３１を設置するのに代えて、図１０（ａ）に示したように、電気溶出に使用する電極を、陰極（例えば金属平板電極２１）、陽極（例えば補助電極２２）交互に複数配置したものや、図１０（ｂ）に示したように、円筒３２の内側を陰極、外側を陽極としたものを複数個配置したものでも、導電体板３１を設置するのと同様の作用効果を奏する。
【００２８】
この図１０に示した構成は、第２の本発明に限らず、第１の本発明にも適用が可能である。なお、図１０（ａ）に示したものは、陰極と陽極を絶縁体３３で連結したものを示している。
【００２９】
また、図９に示した構成に代えて、本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置の、前記金属平板電極と補助電極間に亘るべく、これら両電極の下方に底面電極を配置し、この底面電極にも直流電圧電源から前記補助電極と同極の直流電圧を印加すべく構成した金属薄膜の除去装置を使用し、上記本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法において、前記絶縁物の裏面側に配置した底面電極にも直流電圧を印加した状態で、前記金属平板電極上を流下させた電解液を、絶縁物表面の金属薄膜に衝突させ、金属薄膜を除去するようにすれば、図９に示した構成よりも更に作用効果は助長される。これが本発明に係る第３の金属薄膜の除去装置を使用した本発明に係る第３の金属薄膜の除去方法である。
【００３０】
この本発明に係る第３の金属薄膜の除去装置の一例を図１１に示す。図１１において、２９は底面電極であり、その他の構成は図７に示した例と同じである。
【００３１】
ところで、これら第１〜第３の本発明では、陽極部分直下の金属薄膜が溶出するため溶出が進んでいくと陽極と薄膜の距離が離れて電流が流れなくなり、溶出されなくなることから、絶縁物１４，２４の表面が広い場合には、表面に形成された金属薄膜１４ａ，２４ａ全体を除去することができない。
【００３２】
そこで、これら第１〜第３の本発明において、少なくとも電解液中に浸漬した絶縁物、或いは、ノズル電極か金属平板電極のどちらか一方を他方に対して移動させる移動機構を設け、前記絶縁物とノズル電極或いは金属平板電極を相対移動させながら金属薄膜を除去するようにすれば、広範囲の金属薄膜を除去することができる。この場合、第２及び第３の本発明においては、金属平板電極の幅をＷ（ｃｍ）、相対移動速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、電流をＩ（Ａ）とすると、
０．１≧Ｉ／（Ｗ×ｖ）≧０．０３
の関係を有する範囲の相対移動速度で移動させることが望ましい。
【００３３】
このノズル電極か金属平板電極のどちらか一方を他方に対して移動させるに際し、第２及び第３の本発明では、例えば正に印加させた補助電極が負に印加させた金属平板電極よりも上流側に位置する、すなわち、補助電極が金属平板電極よりも先に絶縁物表面の金属薄膜上を通過するように配置させることが望ましい。
【００３４】
その理由は、電解溶出では正に印加された陽極部分が溶出するために、金属薄膜の溶出は負に印加された負極に近い方、例えば図５〜図９及び図１１に示した例では金属平板電極２１の下方に位置する金属薄膜２４ａから溶出するためである。つまり、逆方向に移動すると、金属薄膜２４ａが溶出した部分が電極間を通過することになって、先に説明した閉回路を形成できなくなり、連続した溶出が不可能になるためである。なお、陽極の溶出を防止するために、陽極電極にカーボンや白金めっきを施すことが望ましい。
【００３５】
一方、上記第１の本発明では、電解液の連続流を形成する電極が、第２及び第３の本発明のように平板状ではなくノズルであることから、例えば図４（ａ）（ｂ）に示したような広幅の直線状の噴射形状を有するノズルを使用することが望ましいが、このような広幅の直線状の噴射形状を有するノズルを使用したとしても、絶縁物１４とノズル電極１１の相対移動方向に対する直角の方向における金属薄膜１４ａの除去範囲は、金属平板電極を使用した場合と比べて狭くなる。
【００３６】
従って、第１の本発明においては、図１２に示したように、絶縁物１４とノズル電極１１の相対移動方向と直角の方向にノズル電極１１を移動させる移動機構１９（例えばモータ１９ａでねじ軸１９ｂを回転させることで、このねじ軸１９ｂに螺合するノズル電極１１を前記直角の方向に移動させる構造）を設けて、前記直角の方向にノズル電極１１を移動させながら金属薄膜１４ａを除去するようにすれば、前記直角の方向における広い範囲で金属薄膜１４ａを除去できるようになる。
【００３７】
また、前記移動機構１９に代えて、図１３に示したように、絶縁物１４とノズル電極１１の相対移動方向に対して直角の方向に、ノズル電極１１を複数個（図１３に示した例では５個）配置したものでも、同様に前記直角の方向における広い範囲で金属薄膜１４ａを除去できるようになる。
【００３８】
前記第１〜第３の本発明において、ノズル電極１１か金属平板電極２１を絶縁物１４又は２４に対して移動させる場合、補助電極１２又は２２が固定であると、ノズル電極１１或いは金属平板電極２１の移動につれて極間距離が変わることから電圧−電流が変化し、金属薄膜１４ａ又は２４ａの除去が均一に行えない場合が起こる。
【００３９】
このような場合には、補助電極２２を例えば図６や図７に示したように金属平板２１と平行に配置し、これら両者を同時に移動させることで解決できる。なお、これは第１の本発明の場合も同様である。
【００４０】
また、前記第２、第３の本発明では、金属薄膜２４ａの除去処理を行っている最中に電解液２６が漏洩して絶縁物２４上を覆ってしまうと、絶縁物２４の端部は金属平板電極２１又は補助電極２２を通過する前に電解溶出が始まる。これは、通常は、電極間が最も電界（電流集中の強さ）が強いために電極間しか溶出しないが、電解液２６に浸った絶縁物２４の端部には電界集中が生じて電極間と同等の電界強度となるためである。
【００４１】
更に、絶縁物２４の端部は電界が不均一であり、金属薄膜１４ａの除去も不均一に起こるため、絶縁物２４の端部では、金属薄膜２４ａは図１４に示すように、あばた状に残留する。なお、図１４における２４ｂはあばた状に残留した金属薄膜を示す。
【００４２】
このようなあばた状金属薄膜２４ｂが残留した部分を金属平板電極２１が通過しても、金属薄膜はあばた状部で連続性が途切れる為に先に説明したような閉回路が形成されず、金属薄膜２４ｂが除去されずに残ってしまう。
【００４３】
従って、第２又は第３の本発明において、金属平板電極２１における絶縁物２４の進入側に電解液２６の侵入抑制部材、例えば絶縁物２４の幅と略同じ幅を有する図１５に示したようなゴム製壁３４ａを可及的に絶縁物２４の表面に近接させて設置したり、または、絶縁物２４の幅と略同じ幅を有する図１６に示したようなゴム製ロール３４ｂをばね３５によって絶縁物２４の表面側に押し付けるように設置することで、絶縁物２４の端部側への早期の電解液２６の侵入を抑制し、あばた状金属薄膜２４ｂの発生を防止するのである。これが、第４の本発明である。
【００４４】
また、前記第２〜第４の本発明では、電解液２６を介して電流を流しているため、電解液２６中に流れる電流が金属薄膜２４ａの溶出効率を悪くする。
【００４５】
従って、第２〜第４の本発明において、絶縁物２４の表面側における金属平板電極２１と補助電極２２の間に、図１７に示すように、可及的に絶縁物２４の表面に近接させて、例えば絶縁物２４の幅と略同じ幅を有する絶縁物壁３６を設置することで、電解液２６中に流れる電流を減らし、金属薄膜２４ａの溶出効率を良くするのである。これが、第５の本発明である。
【００４６】
また、前記第２〜第５の本発明は、絶縁物２４を傷つけることなく金属薄膜２４ａを効率良く除去できるものではあるが、電解液２６中に流れる電流が金属薄膜２４ａを溶出させることで金属薄膜２４ａを除去するものであるため、電解溶出で残量した膜が残る場合もある。
【００４７】
従って、第２〜第５の本発明において、金属平板電極２１に代えて、回転可能な電極３７を採用すると共に、この電極３７の金属薄膜２４ａとの接触部に研磨基材を配置したり、前記電極３７の金属薄膜２４ａとの接触部への研磨基材の供給手段を備えることで、この電極３７の金属薄膜２４ａとの接触部に位置させた研磨基材で金属薄膜２４ａの表面を擦過し、電解溶出で残留した膜を完全に除去するのである。これが、第７の本発明である。
【００４８】
例えば図１８に示した例では、外周部に通水性を有する研磨基材を配置した回転可能な棒状電極３７の中心部に電解液タンク２７から電解液２６を供給し、棒状電極３７の外周部から電解液２６を流出させるものを示している。また、図１９に示した例は、図１８に示した例の補助電極２２を棒状電極３７と平行に配置したもの、図２０に示した例は、図１８に示した棒状電極３７に代えて、その下面に通水性を有する研磨基材を配置した回転可能なディスク状の電極３７を配置したものである。また、図２１に示した例は、図１９に示した補助電極２２をロール状に形成して絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａに接触させたもの、図２２に示した例は、電解液２６の供給を電極３７の内部ではなく、外部から供給するものである。
【００４９】
以上の例では電極３７における金属薄膜２４ａとの接触部に研磨基材を配置したものを示したが、電極２７には研磨基材を配置せず、この電極３７における金属薄膜２４ａとの接触部に研磨基材を供給するものでも良い。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
Ａ．第１の本発明の実施例
図１２に示したように、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板の移動方向と直角の方向に、２０度のスプレー角度の扇状ノズルを備えたノズル電極を５台配置した構成の、図２に示した構成の本発明に係る第１の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第１の金属薄膜の除去方法を実施したところ、上記ガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５１】
〔加工条件〕
電解液：１０％ＮａＣｌ
噴出流量：各ノズル電極共約３リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００５２】
Ｂ．第２の本発明の実施例（その１）
図７に示した構成の本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置（金属平板電極の幅：１０００ｍｍ）を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。また、ロール状の補助電極をガラス基板と非接触に固定配置し、電流を３００Ａに変更したほかは同じ加工条件で本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法を実施した場合も、前記と同様、ガラス基板上に蒸着してあったアルミ薄膜を効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５３】
〔加工条件〕
電解液：２０％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：１５０Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００５４】
Ｃ．第２の本発明の実施例（その２）
図７に示した構成の本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置を使用し、図９に示したように、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）の終端に同じ厚さのカーボン板を設置した状態で、下記の加工条件にて、本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法を実施したところ、上記ガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を、端部まで効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５５】
〔加工条件〕
電解液：５％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００５６】
Ｄ．第４の本発明の実施例
図１５に示した構成の本発明に係る第４の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第４の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を端部まで完全に除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５７】
〔加工条件〕
電解液：５％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
侵入抑制部材：ゴム製壁
【００５８】
Ｅ．第５の本発明の実施例
図１７に示した構成の本発明に係る第５の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第５の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を、他の実施例よりも１０％移動速度を向上させても効果的に除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５９】
〔加工条件〕
電解液：５％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１．１ｍ／ｍｉｎ
絶縁物壁：塩ビ製壁
【００６０】
Ｆ．第６の本発明の実施例
図２１に示した構成の本発明に係る第６の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第６の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を残留することなく完全に除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００６１】
〔加工条件〕
電解液：２０％ＮａＣｌ
供給流量：約３０リットル／ｍｉｎ
棒状電極回転数：６００ｒｐｍ
研磨剤砥粒：＃３０００アルミナ砥粒（電解液に混ぜて供給）
印加電圧：約１００Ｖ
電流：２００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００６２】
上記実施例は各請求項に対応するもの全てについてのものではないが、実施例として挙げなかった請求項に記載の発明についても、絶縁物上に形成した金属薄膜を効率良く除去でき、絶縁物の再生が可能になることは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、絶縁物表面の金属薄膜に対する電極の精密な位置制御を必要とすることなく、基本的に非接触で絶縁物を傷つけることなく金属薄膜を効率良く除去でき、半導体分野で用いられる高価な機能性ガラス基板の再生利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】直流電圧電源−ノズル電極−連続流−金属薄膜−加工槽内の電解液−補助電極−直流電圧電源とした閉回路が形成された場合の電圧と電流の関係を示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はノズル電極による各種の噴射形状の例を示した図である。
【図５】第２の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】第２の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第２の例を示す概略構成図である。
【図７】図６の全体構成図である。
【図８】（ａ）は第２の本発明において終端部に金属薄膜が残留する理由の説明図、（ｂ）は終端部に金属薄膜が残留した絶縁物の図である。
【図９】第２の本発明において終端部に金属薄膜の残留を発生させない方法を説明する図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は第１及び第２の本発明において終端部に金属薄膜の残留を発生させない態様の他の説明図である。
【図１１】第３の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１２】第１の本発明において、絶縁物とノズル電極の相対移動方向と直角の方向にノズル電極を移動させる移動機構の一例を示した図である。
【図１３】図１２の移動機構に代えて、絶縁物とノズル電極の相対移動方向と直角の方向に複数のノズル電極を配置した例を示した図である。
【図１４】絶縁物の端部にあばた状に残留する金属薄膜２４ａを説明する図である。
【図１５】第４の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１６】第４の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１７】第５の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１８】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１９】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第２の例を示す概略構成図である。
【図２０】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第３の例を示す概略構成図である。
【図２１】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第４の例を示す概略構成図である。
【図２２】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第５の例を示す概略構成図である。
【図２３】金属薄膜を化学エッチングにより除去する方法の説明図である。
【符号の説明】
１１ ノズル電極
１２ 補助電極
１３ 直流電圧電源
１４ 絶縁物
１４ａ 金属薄膜
１５ 加工槽
１６ 電解液
１６ａ 連続流
１７ 電解液タンク
１８ ポンプ
１９ 移動機構
２１ 金属平板電極
２２ 補助電極
２３ 直流電圧電源
２４ 絶縁物
２４ａ 金属薄膜
２５ 加工槽
２６ 電解液
２６ａ 連続流
２７ 電解液タンク
２８ ポンプ
２９ 底面電極
３３ 絶縁物
３４ａ ゴム製壁
３４ｂ ゴム製ロール
３６ 絶縁物壁
３７ 電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば蒸着やめっきにより形成された金属薄膜が品質管理基準を満足しない場合に、基板からその金属薄膜を除去する方法及びその方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学的性能（透過率等）や機械的性能（平坦度等）に優れている高機能ガラス基板は、例えばフラットパネルディスプレイに用いられるが、高価であるためその表面に形成する金属薄膜が品質管理基準を満足しない場合には、その金属薄膜を除去して再利用することが望まれる。
【０００３】
この金属薄膜を除去する方法として、化学エッチングにより除去する方法がある。この方法は、図２３に示すように、金属薄膜を化学反応的に溶解させる化学液１に、その表面に形成した金属薄膜を除去しようとする基板２を浸漬することで、金属薄膜を除去する方法である（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３２１５８１号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開平９−８６９６８号公報（第２〜３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、化学エッチングによって除去する方法は、強酸や強アルカリの化学液を使用するので、
1) 取扱いに十分な注意を払う必要があり、作業性が悪くなる。
2) 装置に耐食性を施す必要があり、コスト高になる。
3) 化学液は基本的に使い捨てであり、大量の廃液が出る。
4) 使用後、化学液の廃液処理が困難である。
という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、精密な位置制御を必要とすることなく、基本的に非接触で金属薄膜を効率良く除去できる方法及びこの方法を実施する装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る金属薄膜の除去方法は、例えば電解液中に浸漬させた補助電極が正、ノズル電極が負となるように直流電圧を印加した状態で、前記ノズル電極から電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出し、金属薄膜を除去することとしている。そして、このようにすることで、強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、絶縁物表面の金属薄膜に対するノズル電極の精密な位置制御を必要とすることなく、非接触で絶縁物を傷つけることなく金属薄膜を効率良く除去できるようになる。
【０００８】
上記の本発明に係る金属薄膜の除去方法は、電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出するノズル電極と、電解液中に浸漬した補助電極と、前記ノズル電極が負、補助電極が正となるように印加する直流電圧電源とで構成された本発明に係る金属薄膜の除去装置を使用することによって実施できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の金属薄膜の除去方法は、電解液を噴出するノズル電極と、電解液中に浸漬した補助電極と、前記ノズル電極が負、補助電極が正となるように印加する直流電圧電源とで構成された本発明に係る第１の金属薄膜の除去装置を使用し、前記したように補助電極が正、ノズル電極が負となるように直流電圧を印加した状態で、前記ノズル電極から電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出して金属薄膜を除去するものである。
【００１０】
この本発明に係る第１の金属薄膜の除去装置の一例を図１及び図２に示す。
図１及び図２において、１１はノズル電極、１２は少なくとも一部が電解液１６中に浸漬された補助電極、１３は直流電圧電源、１４は加工槽１５内の電解液（例えば食塩水）１６中に浸漬した絶縁物であり、その表面に除去しようとする金属薄膜１４ａが形成されている。
【００１１】
この図１及び図２に示した例では、電解液１６の上方に配置されたノズル電極１１へは、電解液タンク１７内の電解液１６をポンプ１８によって送るものを示している。
また、図２に示した例では、加工後の電解液１６を電解液タンク１７に回収し、回収した電解液１６をフィルター２０で濾過してノズル電極１１に送ることで、電解液１６を循環使用するものを示している。
【００１２】
上記第１の本発明では、以下の原理によって金属薄膜１４ａが除去される。
▲１▼ ノズル電極１１から金属薄膜１４ａに向けて電解液１６の電気的な連続流１６ａを形成する。
【００１３】
▲２▼ ノズル電極１１が負極、補助電極１２が正極となるように直流電圧を印加すると、直流電圧電源１３−ノズル電極１１−連続流１６ａ−金属薄膜１４ａ−加工槽１５内の電解液１６−補助電極１２−直流電圧電源１３とした閉回路が形成される。
【００１４】
▲３▼ 前記回路が形成されると、電圧と電流は図３に示したような曲線となる。この図２中のＡ電圧を超えると、ノズル電極１１及び金属薄膜１４ａの表面からは、水素・酸素イオン及び微細気泡が発生し始める。また、Ｂ電圧を超えると、電流は急激に上昇し始め、それにつれて気泡の発生量も急激に増大する。
【００１５】
▲４▼ 更に、Ｃ電圧を超えると、電圧と電流はほぼ比例関係になり、下記数式１に示すクーロンの法則がほぼ成り立って薄膜金属の溶出が見られ、薄膜金属の除去加工が行われる。この際、絶縁物１４は電解溶出しないことは言うまでもない。なお、Ｄ電圧は金属溶出する最小の電圧値、すなわち分解電圧であり、電極材料（表面活性度）、電解液濃度、線路抵抗等によって決まる。
【００１６】
【数１】
Ｗ＝η1 ・η2 ・ｋ・Ｉ・ｔ
但し、η1 ：溶出効率（％）
η2 ：電流効率（％）
ｋ ：電気化学当量（ｍｇ／ｃ）
Ｉ ：電解電流（Ａ）
ｔ ：電解時間（ｓｅｃ）
【００１７】
上記第１の本発明では、原則的には、ノズル電極１１から噴出される電解液１６の連続流１６ａが当接する部分のみ金属薄膜１４ａが電解除去されるので、例えば図４（ａ）（ｂ）に示したような直線状、（ｃ）に示したような円形状、（ｄ）に示したようなリング状、（ｅ）に示したような四角状等の各種の噴射形状の中から、絶縁物１４の面積（幅）に応じて最適のノズル形状を選択して使用する。
【００１８】
また、本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法は、傾斜状に配置され、電解流の流下を案内する金属平板電極と、この金属平板電極の上流或いは下流側に一部が電解液中に浸漬すべく配置された補助電極と、前記両電極に印加する直流電圧電源とで構成された本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置を使用し、前記金属平板電極と補助電極に直流電圧を印加した状態で、前記金属平板電極上を流下させた電解液を、絶縁物表面の金属薄膜に衝突させて金属薄膜を除去するものである。
【００１９】
この本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置の一例を図５〜図７に示す。
図５〜図７において、２１は例えば後述する絶縁物２４の幅と略同じ幅を有し、電解液２６の上方に斜め状に立設配置された金属平板電極、２２は下端部を電解液２６に浸漬した補助電極、２３は直流電圧電源、２４は加工槽２５内の電解液（例えば食塩水）２６中に浸漬した絶縁物であり、その表面に除去しようとする金属薄膜２４ａが形成されている。
【００２０】
このうち図５に示した例では、前記図１に示した例と同様、金属平板電極２１へは、電解液タンク２７内の電解液２６をポンプ２８によって送るものを示しており、補助電極２２は円柱状のものを前記絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａと非接触状態に立設している。
【００２１】
また、図６及び図７に示した例では、補助電極２２を例えば回転自在なロール状に形成して金属平板電極２１と平行に配置し、この補助電極２２を絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａに接触させている。そして、図７に示したように、前記図２に示した例と同様、加工後の電解液２６を電解液タンク２７に回収し、回収した電解液をフィルター３０で濾過して金属平板電極２１に送ることで、電解液２６を循環使用するものを示している。なお、ロール状の補助電極２２は絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａと非接触状態に固定配置しても良い。
【００２２】
上記第２の本発明では、以下の原理によって金属薄膜２４ａが除去される。
▲１▼ 金属平板電極２１から金属薄膜２４ａに向けて電解液２６を流し、電気的な連続流２６ａを形成する。
【００２３】
▲２▼ 例えば金属平板電極２１を負極、補助電極２２を正極とした直流電圧を印加すると、直流電圧電源２３−金属平板電極２１−連続流２６ａ−金属薄膜２４ａ−電解液２６−補助電極２２−直流電圧電源２３とした閉回路が形成され、第１の本発明と同様に薄膜金属の溶出が見られ、金属薄膜２４ａの除去加工が行われる。
【００２４】
上記第１及び第２の本発明（図６，７に示した例を除く）は、非接触の加工法であるため、絶縁物を傷つけることがない。加えて、電極と金属薄膜間の位置制御に高い精度は必要でなく、また、化学的除去ではなく、電解溶出による加工であって電流が流れる電解液であれば良いため、ＮａＮＯ3 、ＮａＣｌ等の中性塩電解液を使用できるので、作業性に優れ、電解液の廃液処理も容易に行うことができる。なお、図６，７に示した第２の本発明も接触はロール状の補助電極２２のみであり、基本的には上記と同様である。
【００２５】
ところで、前記第２の本発明では、例えば絶縁物２４が移動して金属薄膜２４ａが除去されていき、最終端になると、図８（ａ）に示したように、金属薄膜２４ａと補助電極２２間の距離が離れてゆき、金属薄膜２４ａに流れる電流量が電解液２６中に比べて減少するため、電流効率が悪くなって、図８（ｂ）に示したように、最終的に下流側（図８における紙面左側）端部に金属薄膜２４ａが残留することになる。なお、同様の問題は第１の本発明でも発生する。
【００２６】
従って、第２の本発明において、図９に示したように、絶縁物２４の下流側（図９における紙面左側）端部に絶縁物２４と略同厚さの導電体板３１を設置すれば、絶縁物２４の最終端が補助電極２２を通過した後でも、直流電圧電源２３−金属平板電極２１−連続流２６ａ−金属薄膜２４ａ−導電体板３１−電解液２６−補助電極２２−直流電圧電源２３とした閉回路が形成されることで、電流効率の低下を防止でき、下流側端部に金属薄膜２４ａが残留しなくなる。なお、上記の閉回路を形成するためには、導電体板３１の電極移動方向の長さは、金属平板電極２１と補助電極２２間の間隔ａよりも長いことが必要である。
【００２７】
また、図９に示したような絶縁物２４の下流側端部に絶縁物２４と略同厚さの導電体板３１を設置するのに代えて、図１０（ａ）に示したように、電気溶出に使用する電極を、陰極（例えば金属平板電極２１）、陽極（例えば補助電極２２）交互に複数配置したものや、図１０（ｂ）に示したように、円筒３２の内側を陰極、外側を陽極としたものを複数個配置したものでも、導電体板３１を設置するのと同様の作用効果を奏する。
【００２８】
この図１０に示した構成は、第２の本発明に限らず、第１の本発明にも適用が可能である。なお、図１０（ａ）に示したものは、陰極と陽極を絶縁体３３で連結したものを示している。
【００２９】
また、図９に示した構成に代えて、本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置の、前記金属平板電極と補助電極間に亘るべく、これら両電極の下方に底面電極を配置し、この底面電極にも直流電圧電源から前記補助電極と同極の直流電圧を印加すべく構成した金属薄膜の除去装置を使用し、上記本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法において、前記絶縁物の裏面側に配置した底面電極にも直流電圧を印加した状態で、前記金属平板電極上を流下させた電解液を、絶縁物表面の金属薄膜に衝突させ、金属薄膜を除去するようにすれば、図９に示した構成よりも更に作用効果は助長される。これが本発明に係る第３の金属薄膜の除去装置を使用した本発明に係る第３の金属薄膜の除去方法である。
【００３０】
この本発明に係る第３の金属薄膜の除去装置の一例を図１１に示す。図１１において、２９は底面電極であり、その他の構成は図７に示した例と同じである。
【００３１】
ところで、これら第１〜第３の本発明では、陽極部分直下の金属薄膜が溶出するため溶出が進んでいくと陽極と薄膜の距離が離れて電流が流れなくなり、溶出されなくなることから、絶縁物１４，２４の表面が広い場合には、表面に形成された金属薄膜１４ａ，２４ａ全体を除去することができない。
【００３２】
そこで、これら第１〜第３の本発明において、少なくとも電解液中に浸漬した絶縁物、或いは、ノズル電極か金属平板電極のどちらか一方を他方に対して移動させる移動機構を設け、前記絶縁物とノズル電極或いは金属平板電極を相対移動させながら金属薄膜を除去するようにすれば、広範囲の金属薄膜を除去することができる。この場合、第２及び第３の本発明においては、金属平板電極の幅をＷ（ｃｍ）、相対移動速度をｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）、電流をＩ（Ａ）とすると、
０．１≧Ｉ／（Ｗ×ｖ）≧０．０３
の関係を有する範囲の相対移動速度で移動させることが望ましい。
【００３３】
このノズル電極か金属平板電極のどちらか一方を他方に対して移動させるに際し、第２及び第３の本発明では、例えば正に印加させた補助電極が負に印加させた金属平板電極よりも上流側に位置する、すなわち、補助電極が金属平板電極よりも先に絶縁物表面の金属薄膜上を通過するように配置させることが望ましい。
【００３４】
その理由は、電解溶出では正に印加された陽極部分が溶出するために、金属薄膜の溶出は負に印加された負極に近い方、例えば図５〜図９及び図１１に示した例では金属平板電極２１の下方に位置する金属薄膜２４ａから溶出するためである。つまり、逆方向に移動すると、金属薄膜２４ａが溶出した部分が電極間を通過することになって、先に説明した閉回路を形成できなくなり、連続した溶出が不可能になるためである。なお、陽極の溶出を防止するために、陽極電極にカーボンや白金めっきを施すことが望ましい。
【００３５】
一方、上記第１の本発明では、電解液の連続流を形成する電極が、第２及び第３の本発明のように平板状ではなくノズルであることから、例えば図４（ａ）（ｂ）に示したような広幅の直線状の噴射形状を有するノズルを使用することが望ましいが、このような広幅の直線状の噴射形状を有するノズルを使用したとしても、絶縁物１４とノズル電極１１の相対移動方向に対する直角の方向における金属薄膜１４ａの除去範囲は、金属平板電極を使用した場合と比べて狭くなる。
【００３６】
従って、第１の本発明においては、図１２に示したように、絶縁物１４とノズル電極１１の相対移動方向と直角の方向にノズル電極１１を移動させる移動機構１９（例えばモータ１９ａでねじ軸１９ｂを回転させることで、このねじ軸１９ｂに螺合するノズル電極１１を前記直角の方向に移動させる構造）を設けて、前記直角の方向にノズル電極１１を移動させながら金属薄膜１４ａを除去するようにすれば、前記直角の方向における広い範囲で金属薄膜１４ａを除去できるようになる。
【００３７】
また、前記移動機構１９に代えて、図１３に示したように、絶縁物１４とノズル電極１１の相対移動方向に対して直角の方向に、ノズル電極１１を複数個（図１３に示した例では５個）配置したものでも、同様に前記直角の方向における広い範囲で金属薄膜１４ａを除去できるようになる。
【００３８】
前記第１〜第３の本発明において、ノズル電極１１か金属平板電極２１を絶縁物１４又は２４に対して移動させる場合、補助電極１２又は２２が固定であると、ノズル電極１１或いは金属平板電極２１の移動につれて極間距離が変わることから電圧−電流が変化し、金属薄膜１４ａ又は２４ａの除去が均一に行えない場合が起こる。
【００３９】
このような場合には、補助電極２２を例えば図６や図７に示したように金属平板２１と平行に配置し、これら両者を同時に移動させることで解決できる。なお、これは第１の本発明の場合も同様である。
【００４０】
また、前記第２、第３の本発明では、金属薄膜２４ａの除去処理を行っている最中に電解液２６が漏洩して絶縁物２４上を覆ってしまうと、絶縁物２４の端部は金属平板電極２１又は補助電極２２を通過する前に電解溶出が始まる。これは、通常は、電極間が最も電界（電流集中の強さ）が強いために電極間しか溶出しないが、電解液２６に浸った絶縁物２４の端部には電界集中が生じて電極間と同等の電界強度となるためである。
【００４１】
更に、絶縁物２４の端部は電界が不均一であり、金属薄膜１４ａの除去も不均一に起こるため、絶縁物２４の端部では、金属薄膜２４ａは図１４に示すように、あばた状に残留する。なお、図１４における２４ｂはあばた状に残留した金属薄膜を示す。
【００４２】
このようなあばた状金属薄膜２４ｂが残留した部分を金属平板電極２１が通過しても、金属薄膜はあばた状部で連続性が途切れる為に先に説明したような閉回路が形成されず、金属薄膜２４ｂが除去されずに残ってしまう。
【００４３】
従って、第２又は第３の本発明において、金属平板電極２１における絶縁物２４の進入側に電解液２６の侵入抑制部材、例えば絶縁物２４の幅と略同じ幅を有する図１５に示したようなゴム製壁３４ａを可及的に絶縁物２４の表面に近接させて設置したり、または、絶縁物２４の幅と略同じ幅を有する図１６に示したようなゴム製ロール３４ｂをばね３５によって絶縁物２４の表面側に押し付けるように設置することで、絶縁物２４の端部側への早期の電解液２６の侵入を抑制し、あばた状金属薄膜２４ｂの発生を防止するのである。これが、第４の本発明である。
【００４４】
また、前記第２〜第４の本発明では、電解液２６を介して電流を流しているため、電解液２６中に流れる電流が金属薄膜２４ａの溶出効率を悪くする。
【００４５】
従って、第２〜第４の本発明において、絶縁物２４の表面側における金属平板電極２１と補助電極２２の間に、図１７に示すように、可及的に絶縁物２４の表面に近接させて、例えば絶縁物２４の幅と略同じ幅を有する絶縁物壁３６を設置することで、電解液２６中に流れる電流を減らし、金属薄膜２４ａの溶出効率を良くするのである。これが、第５の本発明である。
【００４６】
また、前記第２〜第５の本発明は、絶縁物２４を傷つけることなく金属薄膜２４ａを効率良く除去できるものではあるが、電解液２６中に流れる電流が金属薄膜２４ａを溶出させることで金属薄膜２４ａを除去するものであるため、電解溶出で残量した膜が残る場合もある。
【００４７】
従って、第２〜第５の本発明において、金属平板電極２１に代えて、回転可能な電極３７を採用すると共に、この電極３７の金属薄膜２４ａとの接触部に研磨基材を配置したり、前記電極３７の金属薄膜２４ａとの接触部への研磨基材の供給手段を備えることで、この電極３７の金属薄膜２４ａとの接触部に位置させた研磨基材で金属薄膜２４ａの表面を擦過し、電解溶出で残留した膜を完全に除去するのである。これが、第７の本発明である。
【００４８】
例えば図１８に示した例では、外周部に通水性を有する研磨基材を配置した回転可能な棒状電極３７の中心部に電解液タンク２７から電解液２６を供給し、棒状電極３７の外周部から電解液２６を流出させるものを示している。また、図１９に示した例は、図１８に示した例の補助電極２２を棒状電極３７と平行に配置したもの、図２０に示した例は、図１８に示した棒状電極３７に代えて、その下面に通水性を有する研磨基材を配置した回転可能なディスク状の電極３７を配置したものである。また、図２１に示した例は、図１９に示した補助電極２２をロール状に形成して絶縁物２４の表面の金属薄膜２４ａに接触させたもの、図２２に示した例は、電解液２６の供給を電極３７の内部ではなく、外部から供給するものである。
【００４９】
以上の例では電極３７における金属薄膜２４ａとの接触部に研磨基材を配置したものを示したが、電極２７には研磨基材を配置せず、この電極３７における金属薄膜２４ａとの接触部に研磨基材を供給するものでも良い。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
Ａ．第１の本発明の実施例
図１２に示したように、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板の移動方向と直角の方向に、２０度のスプレー角度の扇状ノズルを備えたノズル電極を５台配置した構成の、図２に示した構成の本発明に係る第１の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第１の金属薄膜の除去方法を実施したところ、上記ガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５１】
〔加工条件〕
電解液：１０％ＮａＣｌ
噴出流量：各ノズル電極共約３リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００５２】
Ｂ．第２の本発明の実施例（その１）
図７に示した構成の本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置（金属平板電極の幅：１０００ｍｍ）を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。また、ロール状の補助電極をガラス基板と非接触に固定配置し、電流を３００Ａに変更したほかは同じ加工条件で本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法を実施した場合も、前記と同様、ガラス基板上に蒸着してあったアルミ薄膜を効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５３】
〔加工条件〕
電解液：２０％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：１５０Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００５４】
Ｃ．第２の本発明の実施例（その２）
図７に示した構成の本発明に係る第２の金属薄膜の除去装置を使用し、図９に示したように、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）の終端に同じ厚さのカーボン板を設置した状態で、下記の加工条件にて、本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法を実施したところ、上記ガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を、端部まで効率良く除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５５】
〔加工条件〕
電解液：５％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００５６】
Ｄ．第４の本発明の実施例
図１５に示した構成の本発明に係る第４の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第４の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を端部まで完全に除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５７】
〔加工条件〕
電解液：５％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
侵入抑制部材：ゴム製壁
【００５８】
Ｅ．第５の本発明の実施例
図１７に示した構成の本発明に係る第５の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第５の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を、他の実施例よりも１０％移動速度を向上させても効果的に除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００５９】
〔加工条件〕
電解液：５％ＮａＣｌ
噴出流量：約３０リットル／ｍｉｎ
印加電圧：約１００Ｖ
電流：３００Ａ
ガラス基板移動速度：１．１ｍ／ｍｉｎ
絶縁物壁：塩ビ製壁
【００６０】
Ｆ．第６の本発明の実施例
図２１に示した構成の本発明に係る第６の金属薄膜の除去装置を使用し、下記の加工条件にて、本発明に係る第６の金属薄膜の除去方法を実施したところ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０-10 ｍ厚さのアルミ薄膜を残留することなく完全に除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００６１】
〔加工条件〕
電解液：２０％ＮａＣｌ
供給流量：約３０リットル／ｍｉｎ
棒状電極回転数：６００ｒｐｍ
研磨剤砥粒：＃３０００アルミナ砥粒（電解液に混ぜて供給）
印加電圧：約１００Ｖ
電流：２００Ａ
ガラス基板移動速度：１ｍ／ｍｉｎ
【００６２】
上記実施例は各請求項に対応するもの全てについてのものではないが、実施例として挙げなかった請求項に記載の発明についても、絶縁物上に形成した金属薄膜を効率良く除去でき、絶縁物の再生が可能になることは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、強酸や強アルカリの化学液を使用することなく、また、絶縁物表面の金属薄膜に対する電極の精密な位置制御を必要とすることなく、基本的に非接触で絶縁物を傷つけることなく金属薄膜を効率良く除去でき、半導体分野で用いられる高価な機能性ガラス基板の再生利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】直流電圧電源−ノズル電極−連続流−金属薄膜−加工槽内の電解液−補助電極−直流電圧電源とした閉回路が形成された場合の電圧と電流の関係を示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はノズル電極による各種の噴射形状の例を示した図である。
【図５】第２の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】第２の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第２の例を示す概略構成図である。
【図７】図６の全体構成図である。
【図８】（ａ）は第２の本発明において終端部に金属薄膜が残留する理由の説明図、（ｂ）は終端部に金属薄膜が残留した絶縁物の図である。
【図９】第２の本発明において終端部に金属薄膜の残留を発生させない方法を説明する図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は第１及び第２の本発明において終端部に金属薄膜の残留を発生させない態様の他の説明図である。
【図１１】第３の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１２】第１の本発明において、絶縁物とノズル電極の相対移動方向と直角の方向にノズル電極を移動させる移動機構の一例を示した図である。
【図１３】図１２の移動機構に代えて、絶縁物とノズル電極の相対移動方向と直角の方向に複数のノズル電極を配置した例を示した図である。
【図１４】絶縁物の端部にあばた状に残留する金属薄膜２４ａを説明する図である。
【図１５】第４の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１６】第４の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１７】第５の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１８】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の一例を示す概略構成図である。
【図１９】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第２の例を示す概略構成図である。
【図２０】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第３の例を示す概略構成図である。
【図２１】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第４の例を示す概略構成図である。
【図２２】第６の本発明を実施するための金属薄膜の除去装置の第５の例を示す概略構成図である。
【図２３】金属薄膜を化学エッチングにより除去する方法の説明図である。
【符号の説明】
１１ ノズル電極
１２ 補助電極
１３ 直流電圧電源
１４ 絶縁物
１４ａ 金属薄膜
１５ 加工槽
１６ 電解液
１６ａ 連続流
１７ 電解液タンク
１８ ポンプ
１９ 移動機構
２１ 金属平板電極
２２ 補助電極
２３ 直流電圧電源
２４ 絶縁物
２４ａ 金属薄膜
２５ 加工槽
２６ 電解液
２６ａ 連続流
２７ 電解液タンク
２８ ポンプ
２９ 底面電極
３３ 絶縁物
３４ａ ゴム製壁
３４ｂ ゴム製ロール
３６ 絶縁物壁
３７ 電極
Claims (15)
- 電解液中に浸漬させた補助電極が正、ノズル電極が負となるように直流電圧を印加した状態で、前記ノズル電極から電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出し、金属薄膜を除去することを特徴とする金属薄膜の除去方法。
- 傾斜状に配置した金属平板電極と、この金属平板電極の上流或いは下流側に一部が電解液中に浸漬すべく配置した補助電極に、直流電圧を印加した状態で、前記金属平板電極上を流下させた電解液を、絶縁物表面の金属薄膜に衝突させ、金属薄膜を除去することを特徴とする金属薄膜の除去方法。
- 請求項２記載の金属薄膜の除去方法において、前記絶縁物の裏面側に、前記金属平板電極と補助電極間に亘るべく底面電極を配置し、この底面電極にも補助電極と同極の直流電圧を印加した状態で、前記金属平板電極上を流下させた電解液を、絶縁物表面の金属薄膜に衝突させ、金属薄膜を除去することを特徴とする金属薄膜の除去方法。
- 前記絶縁物とノズル電極或いは金属平板電極を相対移動させながら金属薄膜を除去することを特徴とする請求項１〜３の何れか記載の金属薄膜の除去方法。
- 前記絶縁物の下流側端部に絶縁物と略同厚さの導電体板を設置することを特徴とする請求項２を引用する請求項４記載の金属薄膜の除去方法。
- 前記金属平板電極の絶縁物進入側に電解液の侵入抑制部材を設置し、電解液の早期の侵入を抑制することを特徴とする請求項２、３、５又は請求項２を引用する請求項４の何れか記載の金属薄膜の除去方法。
- 前記絶縁物の表面側における金属平板電極と補助電極間に絶縁物壁を設置することを特徴とする請求項２、３、５、６又は請求項２を引用する請求項４の何れか記載の金属薄膜の除去方法。
- 請求項２、３、５〜７又は請求項２を引用する請求項４の何れか記載の金属薄膜の除去方法において、前記金属平板電極に代えて、回転可能な電極を採用し、この電極の金属薄膜との接触部に位置させた研磨基材で金属薄膜の表面を擦過することを特徴とする金属薄膜の除去方法。
- 電解液中に浸漬した絶縁物表面の金属薄膜に向けて電解液を噴出するノズル電極と、電解液中に浸漬した補助電極と、前記ノズル電極が負、補助電極が正となるように印加する直流電圧電源とで構成されたことを特徴とする金属薄膜の除去装置。
- 傾斜状に配置され、電解液の流下を案内する金属平板電極と、この金属平板電極の上流或いは下流側に一部が電解液中に浸漬すべく配置された補助電極と、前記両電極に印加する直流電圧電源とで構成されたことを特徴とする金属薄膜の除去装置。
- 請求項１０記載の金属薄膜の除去装置において、前記金属平板電極と補助電極間に亘るべく、これら両電極の下方に底面電極を配置し、この底面電極にも直流電圧電源から補助電極と同極の直流電圧を印加すべく構成したことを特徴とする金属薄膜の除去装置。
- 少なくとも電解液中に浸漬した絶縁物、或いは、ノズル電極か金属平板電極のどちらか一方を他方に対して移動させる移動機構を設けたことを特徴とする請求項９〜１１の何れか記載の金属薄膜の除去装置。
- 前記金属平板電極の絶縁物進入側に電解液の侵入抑制部材を設置したことを特徴とする請求項９〜１２の何れか記載の金属薄膜の除去装置。
- 前記絶縁物の表面側における金属平板電極と補助電極間に絶縁物壁を設置したことを特徴とする請求項９〜１３の何れか記載の金属薄膜の除去装置。
- 請求項９〜１４の何れか記載の金属薄膜の除去装置において、前記金属平板電極に代えて、回転可能な電極を採用すると共に、この電極の金属薄膜との接触部に研磨基材を配置したり、前記電極の金属薄膜との接触部への研磨基材の供給手段を備えたことを特徴とするの金属薄膜の除去装置。
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