JP3393316B2 - 電解洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図２及び図３） 発明が解決しようとする課題（図３） 課題を解決するための手段（図１） 作用（図１） 実施例（図１） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は電解洗浄装置に関し、例
えば光デイスク原盤となるスタンパを製造する際に用い
る電解洗浄装置に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、光デイスクのスタンパは、図２の
ような工程により作成される。すなわち、まず使用済の
ガラス原盤から残存ニツケル及び残存レジスト等を除去
し、その表面を研磨することによりガラス板を再生した
後、当該ガラス板を超音波洗浄等の方法で洗浄すること
により表面に残存している研磨剤等を除去する（ステツ
プＳＰ１）。次にこのガラス板を乾燥させた後、その表
面にレジスト（ＨＭＤＳ）を塗布することによりレジス
ト層を形成する（ステツプＳＰ２）。

【０００４】続いてこのガラス板のレジスト層に所望の
光デイスク信号を露光記録した後（ステツプＳＰ３）、
これを現像することによりガラス板上に残存するレジス
ト層でなる凹凸パターンを形成する（ステツプＳＰ
４）。さらにレジスト層の表面にスパツタリング、蒸着
又は無電解メツキ等の手法により薄い金属層を形成（メ
タライゼーシヨン）した後（ステツプＳＰ５）、この金
属層上に所定の厚さになるまでメツキを施す（電鋳）こ
とによりメツキ層を形成する（ステツプＳＰ６）。

【０００５】さらにこの後金属層とメツキ層とでなる部
分をガラス板から引き剥がし、ピツト面に付着している
レジスト等を電解洗浄する（ステツプＳＰ７）。このよ
うにしてメタルマスタスタンパが得られ、このメタルマ
スタスタンパを原型としてマザースタンパを得、さらに
このマザースタンパを原型としてスタンパを得る。

【０００６】次にこのスタンパを乾燥させ、保護膜層を
形成し、裏面を研磨した後（ステツプＳＰ８）、余分な
部分をプレス等で除去する等の後工程を行う（ステツプ
ＳＰ９）。これにより最終的なスタンパを得る。

【０００７】ここで従来の電解洗浄処理は、図３の示す
ような電解洗浄装置１によつて行われる。すなわち電解
洗浄装置１は、ピロリン酸ナトリウム等の電解液２を充
たした水槽３内にステンレス等の導通部材でなる電極４
と共に、ニツケル等の金属でなるメタルマスタスタンパ
（以下、これを単にスタンパと呼ぶ）５を浸し、ＤＣ電
源６からの印加電圧をスイツチング回路７を介して電極
４及びスタンパ５に与える。

【０００８】このときスイツチング回路７によつて、電
極４及びスタンパ５に与える電圧の極性を切り換えるこ
とにより、スタンパ５を陰電極とし、電極４を陽電極と
した場合にはスタンパ５の陰極洗浄（すなわち電解洗
浄）を行う。これに対してスタンパ５を陽電極とし、電
極４を陰電極とした場合にはスタンパ５の陽極酸化を行
いスタンパ５に酸化離形層を形成する。また電解洗浄装
置１は、水槽３内の電解液２を送液ポンプ８及びフイル
タ９を介して循環濾過することにより、電解液２の不純
物濃度を低下させるようになされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電解洗浄を行うと、スタンパ５の表面に水素や酸素の泡
が付着するようになる。この泡が発生した箇所では電解
が行われなくなるため、電解洗浄装置１では、揺動によ
りスタンパ５表面の泡を除去するようになされている。
しかしながら、揺動では泡の除去が十分に行えないこと
により、洗浄能力には限界があつた。

【００１０】また水槽３内に溜めた電解液２に電極４及
び電解洗浄対象（この場合スタンパ５）を浸して電解洗
浄を行う装置では、液置換がゆつくりとした濃度拡散に
依存することにより、洗浄時間が長くなる問題があつ
た。これを回避するため、例えば窒素ガスによるアジテ
ーシヨンを行う方法があるが、このようにすると発泡や
ミスト発生が起こり、結局は洗浄能力が低下してしまう
問題がある。

【００１１】また電解洗浄装置１では、電解液２を水槽
３からオバーフローさせて電解液２を循環濾過するよう
な構成となつているが、このようにすると電解液２に一
旦混入した不純物を除去するためには、通常２〜３時間
を要することにより、スタンパ５への不純物の再付着を
完全に回避する点で未だ不十分であつた。

【００１２】また従来の電解洗浄においては、図３に示
すような電解洗浄装置１とは別に、電解洗浄の前処理を
行うために、水洗洗浄槽及びアルカリ洗浄槽が必要とな
り、さらに電解洗浄の後処理を行うために、水洗洗浄槽
及び温純水乾燥ユニツト等が必要となる。この結果、一
般に合計５〜７個の水槽が必要となり、装置全体として
非常に大型化する問題がある。

【００１３】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、電解洗浄能力を格段に向上し得る簡易な構成の電解
洗浄装置を提案しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、電解洗浄対象２３をほぼ水平な面
内で回転駆動する駆動手段２２と、回転された電解洗浄
対象２３の電解対象面における回転中心から半径方向全
体に亘つて順次又は同時に、メツシユ状に形成された吐
出口を介してシヤワー状又はカーテン状に電解液２５を
吐出する電解液吐出ノズル２４と、電解洗浄対象２３に
正又は負の電圧を印加すると共に、電解液に電解洗浄対
象２３に印加した電圧と反対の電圧を印加する電圧印加
手段２６、２７とを備え、電解洗浄対象２３と電解液を
通電させることにより電解洗浄対象２３を電解洗浄す
る。

【００１５】

【００１６】

【作用】ほぼ水平な状態で回転駆動された電解洗浄対象
２３に電解液吐出手段２４から電解液２５を吐出し、こ
の電解洗浄対象２３と電解液２５を通電させることで電
解洗浄対象２３を電解洗浄するようにしたことにより、
電解洗浄対象２３の表面に発生する泡を電解洗浄対象２
３の回転力により容易に除去し得ると共に、速やかに電
解液２５の液置換ができる。この結果電解洗浄能力が格
段に向上する。

【００１７】これに加えて、吐出口がメツシユ状に形成
された電解液吐出ノズル２４によつて、回転された電解
洗浄対象２３の電解対象面における回転中心から半径方
向全体に亘つて順次又は同時に電解液をシヤワー状又は
カーテン状に吐出することにより、当該電解洗浄対象２
３の半径方向全体に亘つて大量吐出ができ、かつミスト
の発生を回避できると共に、電解液２５の吐出を停止し
た際の液切れを良くすることができる。また、一般的な
ノズル自体の構成が簡易であるので、電解液吐出ノズル
２４の重量を軽くでき、従つて電解液吐出ノズル２４を
移動させるための駆動機構も簡易化できると共に、電解
液吐出ノズル２４の所望位置への移動を迅速かつ正確に
行うことができる。

【００１８】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１９】図１において、２０は全体として電解洗浄
装置を示し、外側のチヤンバ２１Ａと内側のチヤンバ２
１Ｂでなる二重構造のプロセスチヤンバ２１内にはター
ンテーブル２２が昇降自在に設けられている。このター
ンテーブル２２には電解洗浄対象となるスタンパ２３が
電解洗浄対象面である信号記録面が上面になるようにチ
ヤツキングされている。またスタンパ２３の電解洗浄対
象面に対向する位置には、スタンパ２３の中心から外周
に延長するような細長形状でなり、スタンパ２３の半径
方向全体に亘つて同時にアルカリ電解液（以下、これを
単に電解液と呼ぶ）２５を吐出するノズル２４が配設さ
れている。このノズル２４はスタンパ２３に向けてシヤ
ワー状又はカーテン状の電解液２５を吐出する。

【００２０】ここで電解洗浄装置２０は、ＤＣ電源２６
及びスイツチング回路２７によつて、ノズル２４に正電
圧又は負電圧を印加すると共に、ターンテーブル２２内
に設けられた導電性の軸２８及び固定ねじ２９を介して
スタンパ２３に負電圧又は正電圧を印加するようになさ
れている。ノズル２４はステンレスにより形成されてお
り、スイツチング回路２７から与えられた電圧を電解液
２５に与える。またノズル２４とスタンパ２３との距離
は、電解液２５の噴射密度等を考慮して、電解液２５を
介してノズル２４とスタンパ２３とが通電するように選
定されている。

【００２１】実施例の場合、ノズル２４先端の吐出口に
はメツシユが形成されている。これによりバルブ３０を
閉じて電解液２５の吐出を停止した際の液切れを良くす
ることができる。このようにノズル２４の吐出口をメツ
シユ状にしたことにより、例えば小口径のホースを用い
て電解液２５の液切れを良くした場合と比較して、電解
液２５の大量吐出ができるようになり、かつミストの発
生を回避できる。

【００２２】また、例えばノズルの横に複数の小孔を設
けることにより液切れを良くした場合と比較して、大量
吐出ができ、ミストの発生を回避でき、かつ電解液２５
を層流とすることができる。さらに箱型のノズル先端に
狭いスリツトを形成した場合と比較して、ノズル２４自
体の構成を簡易にすることができる。この結果ノズル２
４の重量を軽くできることにより、ノズル２４を移動さ
せるための駆動機構も簡易化できると共に、ノズル２４
の所望位置への移動を迅速かつ正確に行うことができ
る。

【００２３】ここで内側のチヤンバ２１Ｂの下端部に
は、パイプ３１が設けられており、電解洗浄後の電解液
はこのパイプ３１を通じて三方弁３２に導入される。三
方弁３２は電解洗浄後の電解液を廃液パイプ３３又は循
環用パイプ３４に選択的に振り分ける。廃液パイプ３３
に振り分けられた洗浄後の電解液は廃棄され、一方循環
用パイプ３４に振り分けられた洗浄後の電解液は電解液
タンク３５に送出される。

【００２４】電解液タンク３５にはヒータ３６と熱電対
３７が設けられており、これにより電解液タンク３５内
に導入された洗浄後の電解液はここで所望の温度（例え
ば50〔°Ｃ〕± 2〔°Ｃ〕）に温度調整される。この温
度調整された電解液は送液ポンプ３８により矢印で示す
方向に吸い上げられ、続くフイルタ３９によつて不純物
が除去された後、再びノズル２４に与えられるようにな
されている。

【００２５】また外側のチヤンバ２１Ａの下端部には、
排水パイプ４０が設けられており、この排水パイプ４０
を介して、水洗洗浄の際にチヤンバ２１Ａによつて受け
止められた洗浄後の洗浄水が排水されるようになされて
いる。

【００２６】以上の構成において、電解洗浄装置２０
は、チヤンバ２１Ｂ内で回転駆動されたスタンパ２３を
負電極としかつノズル２４を正電極とした状態で、ノズ
ル２４から電解液２５を吐出する。この結果電解液２５
とスタンパ２３とが通電し、スタンパ２３が電解洗浄さ
れる。このときスタンパ２３の表面に発生する泡はスタ
ンパ２３の回転力により外周側へと移動してスタンパ２
３上面から除去される。この結果効率の良い電解洗浄を
行うことができる。因に、電解洗浄装置２０では、発生
する泡の量に応じてターンテーブル２２の回転速度を制
御することにより、効率良く泡を除去できる。

【００２７】またスタンパ２３の回転力により外周側へ
と弾き飛ばされた洗浄後の電解液は、チヤンバ２１Ｂに
受け止められた後、三方弁３２を介して電解液タンク３
５へと導かれる。この洗浄後の電解液は電解液タンク３
５内で温度調整された後、送液ポンプ３８、フイルタ３
９及びバルブ３０を介して再びノズル２４へと与えられ
る。

【００２８】この結果ノズル２４には常に温度調整さ
れ、フイルタリングされた理想的な電解液が直接与えら
れることにより、例えば水槽内の電解液を循環させなが
ら電解液を所望の状態に保つ従来の電解洗浄装置１（図
３）と比較して、短時間で良好な電解液を用いて電解洗
浄ができるようになり、この結果一段と電解効率が向上
する。さらにこの後、スイツチング回路２７によつて、
回転駆動されたスタンパ２３を正電極としかつノズル２
４を負電極にすれば、陽極酸化を行つてスタンパ２３の
上面に酸化離形層を形成することができる。

【００２９】この電解洗浄処理及び陽極酸化処理の前処
理又は後処理として水洗洗浄を行う場合には、ノズル３
０を閉じて電解液２５の吐出を停止すると共に、ターン
テーブル２２を一点鎖線で示す位置まで上昇させる。こ
のとき電解液吐出用のノズル２４に代えて一点鎖線で示
すスタンパの上面に対向する位置に洗浄水吐出用のノズ
ル（図示せず）を配置させる。

【００３０】ここでノズル２４の先端部にはメツシユが
形成されており、液切れが良いことにより、ノズル２４
を移動させる際液垂れによつて発生するプロセス間の相
互汚染や、ノズル２４のホームポジシヨン周辺の発塵、
腐食は未然に回避できる。

【００３１】水洗洗浄は、一点鎖線で示す上方位置で回
転駆動されたスタンパ２３に対して洗浄水吐出用のノズ
ル（図示せず）から洗浄水を吐出することにより行う。
このときスタンパ２３から外周側へと飛び散つた洗浄後
の洗浄水はチヤンバ２１Ａにより受け止められ、排水パ
イプ４０を介して廃棄される。このように、電解洗浄装
置２０においては、効率の良い電解洗浄及び水洗洗浄を
１台のユニツトにより行うことができる。

【００３２】以上の構成によれば、水平状態で回転駆動
されたスタンパ２３に負又は正の電圧を印加すると共
に、スタンパ２３に対向する位置から電解液２５を吐出
するノズル２４にスタンパ２３に印加した電圧と反対の
電圧を印加し、吐出された電解液２５を介してスタンパ
２３とノズル２４を通電させて電解洗浄するようにした
ことにより、電解効率が格段に向上した簡易な構成の電
解洗浄装置２０を実現できる。

【００３３】またノズル２４から吐出した電解液２５に
より電解洗浄を行う構成としたことにより、電解液を循
環させて使用する場合に、温度調整及びフイルタリング
が十分に施された良好な電解液２５を用いて電解洗浄で
きるようになり、一段と電解効率を上げることができ
る。

【００３４】またプロセスチヤンバ２１を二重構造と
し、下降位置で回転駆動させたスタンパ２３に電解液２
５を吐出しながら電解洗浄を行うと共に、上昇位置で回
転駆動させたスタンパ２３に洗浄水を吐出しながら水洗
洗浄を行うようにしたことにより、多数の水槽を用いる
ことなく、１台のユニツトにより電解洗浄及び水洗洗浄
を行うことができるようになり、全体の構成を簡易化で
きる。

【００３５】またノズル２４の吐出口をメツシユ状とし
たことにより、ノズル２４の液切れを向上し得、ノズル
２４を移動させる際のプロセス間の相互汚染や、ノズル
２４のホームポジシヨン周辺の発塵、腐食を防止でき
る。

【００３６】なお上述の実施例においては、ノズル２４
の材質をステンレスにした場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、ノズル２４の材質は他にチタンやニ
オブコート銑鉄等の電解液に浸されない金属、又はカー
ボン等の導電性の無機質でもよく、要は電解液に対して
耐性がありかつ導電性を有する部材であればよい。さら
にノズル２４全体を導電性の部材により形成する必要は
なく、例えばノズル２４の外側をプラスチツク部材によ
り形成し、電解液２５に接触するノズル２４の内部に導
電性の部材を埋め込んで電極とするようにしてもよい。

【００３７】また上述の実施例においては、スタンパ２
３及びノズル２４に電圧を印加する印加手段としてＤＣ
電源２６及びスイツチング回路２７を用いた場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、電圧印加手段とし
てはスイツチング電源やパルス電源等を用いるようにし
てもよい。

【００３８】また上述の実施例においては、ノズル２４
の形状をスタンパ２３の中心から外周へと延長するよう
な細長形状としスタンパ２３の全半径領域に亘つて同時
に電解液２５を浴びせる場合について述べたが、ノズル
２４の形状はこれに限らず、例えば円形ノズルや扇形ノ
ズルなど種々の形状のノズルを適用することができ、要
はスタンパ２３の中心から外周に亘つて電解液２５を浴
びせることができるようなものであればよい。同様に、
水洗洗浄を際の洗浄水を吐出するノズル（図示せず）も
スタンパ２３の中心から外周に亘つて洗浄水を吐出でき
るようなものであればよい。

【００３９】また上述の実施例に加えてノズル２４内部
にフエライト等の耐薬品性を有する超音波発振子を埋め
込むようにしてもよい。このようにすれば、スタンパ２
３上面に発生する泡を一段と効率良く除去することがで
きるようになる。

【００４０】また上述の実施例においては、スタンパ２
３を中心位置でチヤツキングしてこの中心位置において
スタンパ２３に電圧を印加する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えばスタンパ２３の外周位置
でスタンパ２３をチヤツキングしてこの外周位置からス
タンパ２３に対して電圧を印加するようにしてもよい。

【００４１】また上述の実施例においては、吐出部にメ
ツシユが形成されたノズル２４を、電解液２５を吐出す
るノズルに適用した場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、スタンパ２３に洗浄水を吐出してスタンパ
２３を水洗洗浄するノズルにメツシユを形成すれば、洗
浄水吐出用ノズルからの洗浄水の液垂れを回避でき、他
の化学薬品を吐出するノズルに適用した場合にも同様の
効果を得ることができる。このように様々な液体に対し
て、メツシユ状のノズルを適用する場合のノズルの材質
としては、使用する液体の種類に応じて、ステンレスや
チタン等の金属、塩化ビニル、ナイロン、ポリプロピレ
ン等のプラスチツク、アルミナ、ジルコニア等のセラミ
ツク又はそれらの複合材料等の中から、使用する液体に
対して耐性があるものを選定するようにすればよい。

【００４２】またメツシユの形状や粗さは、使用する液
体の比重、粘度、表面張力や、吐出液量、口径等を考慮
して選定するようにすればよい。特に表面張力は重要で
あり、表面張力により液を支持しようとする力が、液体
がバルブからノズルまでの液体の重さによつて落下しよ
うとする力より大きくなるように、メツシユの形状や粗
さを選定する。

【００４３】また上述の実施例においては、ターンテー
ブル２２を昇降自在としかつ洗浄水吐出用のノズル（図
示せず）を設けると共に、プロセスチヤンバ２１を二重
構造とすることにより、電解洗浄及び水洗洗浄の両方を
行うことができる電解洗浄装置２０について述べたが、
ターンテーブル２２の回転位置を固定し、かつチヤンバ
２１Ｂのみを設けることにより電解洗浄のみを行うよう
にしてもよい。

【００４４】また上述の実施例においては、ターンテー
ブル２２を昇降自在としかつプロセスチヤンバ２１を二
重構造とすることにより、電解洗浄及び水洗洗浄の両方
を行うことができるようにした場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えば外側のチヤンバ２１Ａを
省略し、内側のチヤンバ２１Ｂ内でのみターンテーブル
２２を回転駆動させ、この位置で電解洗浄及び水洗洗浄
を行うようにしてもよい。この場合電解洗浄を行う場合
には、三方弁３２を電解液タンク３５の方に開き、水洗
洗浄をする場合には、三方弁３２を排水パイプ３３の方
に開くようにすればよい。

【００４５】さらに上述の実施例においては、スタンパ
２３（すなわちメタルマスタスタンパ）を電解洗浄及び
水洗洗浄する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、マザースタンパを電解洗浄及び水洗洗浄する場合
にも勿論適用できる。また本発明による電解洗浄対象は
このような光デイスク原盤に限らず、例えば半導体装置
等にも適用できる。

【００４６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、回転駆動
した電解対象に正又は負の電圧を印加すると共に、電解
対象の電解対象面に対向する方向から電解液を吐出し、
当該電解液に電解洗浄対象に印加した電圧と反対の電圧
を印加し、電解洗浄対象及び電解液間を通電することに
よつて電解洗浄するようにしたことにより、電解能力を
格段に向上し得る。

【００４７】これに加えて、吐出口がメツシユ状に形成
された電解液吐出ノズルによつて、回転された電解洗浄
対象の電解対象面における回転中心から半径方向全体に
亘つて順次又は同時に電解液をシヤワー状又はカーテン
状に吐出することにより、当該電解洗浄対象の半径方向
全体に亘つて大量吐出ができ、かつミストの発生を回避
できると共に、電解液の吐出を停止した際の液切れを良
くすることができる。また、一般的なノズル自体の構成
が簡易であるので、電解液吐出ノズルの重量を軽くで
き、従つて電解液吐出ノズルを移動させるための駆動機
構も簡易化できると共に、電解液吐出ノズルの所望位置
への移動を迅速かつ正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電解洗浄装置の一実施例の構成を
示す略線図である。

【図２】スタンパの作成処理手順を示すフローチヤート
である。

【図３】従来の電解洗浄装置の構成を示す略線図であ
る。

【符号の説明】

１、２０……電解洗浄装置、２、２５……電解液、５、
２３……スタンパ、６、２６……ＤＣ電源、７、２７…
…スイツチング回路、８、３８……送液ポンプ、９、３
９……フイルタ、２１……プロセスチヤンバ、２２……
ターンテーブル、２４……ノズル、３５……電解液タン
ク、３６……ヒータ、３７……熱電対。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−243202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−214534（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272078（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13600（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−258090（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−104992（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−111960（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−82045（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭38−5408（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25F 1/00 - 7/02 B08B 3/02,3/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電解洗浄対象をほぼ水平な面内で回転駆動
   する駆動手段と、 回転された上記電解洗浄対象の電解対象面における回転
   中心から半径方向全体に亘つて順次又は同時に、メツシ
   ユ状に形成された吐出口を介してシヤワー状又はカーテ
   ン状に電解液を吐出する電解液吐出ノズルと、 上記電解洗浄対象に正又は負の電圧を印加すると共に、
   上記電解液に上記電解洗浄対象に印加した電圧と反対の
   電圧を印加する電圧印加手段とを具え、上記電解洗浄対
   象と上記電解液を通電させることにより上記電解洗浄対
   象を電解洗浄することを特徴とする電解洗浄装置。
2. 【請求項２】上記電解液吐出手段は、超音波発振子を具
   えたことを特徴とする請求項１に記載の電解洗浄装置。
3. 【請求項３】上記電解液吐出手段から上記回転駆動され
   た電解洗浄対象に電解液を吐出した際に飛び散る液を受
   けるチヤンバと、 上記チヤンバで受けた上記液を温度調整し、かつフイル
   タリングして上記電解液吐出手段に再び与える循環手段
   とを具えることを特徴とする請求項１に記載の電解洗浄
   装置。
4. 【請求項４】上記駆動手段により回転される上記電解洗
   浄対象の位置よりも高い位置において、当該電解洗浄対
   象を洗浄するための洗浄水を吐出する洗浄水吐出手段を
   具えることを特徴とする請求項１に記載の電解洗浄装
   置。