JP4157753B2 - 金属薄膜の除去方法及び装置 - Google Patents
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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１７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、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、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１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。
【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〜図３に示す。
図１〜図３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。
【００１１】
このうち図１に示した例では、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。
【００１２】
また、図２及び図３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３に示したように、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。
【００１３】
上記第１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。
【００１４】
(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。
【００１５】
上記第１の本発明（図２，３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２，３に示した第１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。
【００１６】
ところで、前記第１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４（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４（ｂ）に示したように、最終的に下流側（図４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。
【００１７】
従って、第１の本発明において、図５に示したように、絶縁物２４の下流側（図５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。
【００１８】
また、図５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６（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６（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。
【００１９】
なお、図６（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。
【００２０】
また、図５に示した構成に代えて、本発明に係る第１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１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５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２の金属薄膜の除去装置を使用した本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法である。
【００２１】
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７に示す。図７において、２９は底面電極であり、その他の構成は図３に示した例と同じである。
【００２２】
ところで、これら第１〜第２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２４の表面が広い場合には、表面に形成された金属薄膜２４ａ全体を除去することができない。
【００２３】
そこで、これら第１〜第２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、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、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。
【００２４】
この金属平板電極を他方に対して移動させるに際し、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。
【００２５】
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１〜図５及び図７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。
【００２６】
前記第１〜第２の本発明において、金属平板電極２１を絶縁物２４に対して移動させる場合、補助電極２２が固定であると、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２４ａの除去が均一に行えない場合が起こる。
【００２７】
このような場合には、補助電極２２を例えば図２や図３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。
【００２８】
また、前記第１、第２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。
【００２９】
更に、絶縁物２４の端部は電界が不均一であり、金属薄膜２４ａ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８に示すように、あばた状に残留する。なお、図８における２４ｂはあばた状に残留した金属薄膜を示す。
【００３０】
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。
【００３１】
従って、第１又は第２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９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１０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３の本発明である。
【００３２】
また、前記第１〜第３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。
【００３３】
従って、第１〜第３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１１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４の本発明である。
【００３４】
また、前記第１〜第４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。
【００３５】
従って、第１〜第４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５の本発明である。
【００３６】
例えば図１２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１３に示した例は、図１２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１４に示した例は、図１２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１５に示した例は、図１３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１６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。
【００３７】
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。
【００３８】
【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（その１）
図３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（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１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− 10ｍ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１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。
【００３９】
〔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
【００４０】
Ｂ．第１の本発明の実施例（その２）
図３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、図５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− 10ｍ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。
【００４１】
〔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
【００４２】
Ｃ．第３の本発明の実施例
図９に示した構成の本発明に係る第３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３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− 10ｍ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。
【００４３】
〔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
【００４４】
Ｄ．第４の本発明の実施例
図１１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− 10ｍ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。
【００４５】
〔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
【００４６】
Ｅ．第５の本発明の実施例
図１５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のガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０− 10ｍ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。
【００４７】
〔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
【００４８】
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。
【００４９】
【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第２の例を示す概略構成図である。
【図３】 図２の全体構成図である。
【図４】 （ａ）は第１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５】 第１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６】 （ａ）（ｂ）は第１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７】 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８】 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９】 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１０】 第３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１１】 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１２】 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１３】 第５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１４】 第５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１５】 第５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１６】 第５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１７】 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】
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１７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、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、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１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。
【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〜図３に示す。
図１〜図３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。
【００１１】
このうち図１に示した例では、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。
【００１２】
また、図２及び図３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３に示したように、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。
【００１３】
上記第１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。
【００１４】
(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。
【００１５】
上記第１の本発明（図２，３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２，３に示した第１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。
【００１６】
ところで、前記第１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４（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４（ｂ）に示したように、最終的に下流側（図４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。
【００１７】
従って、第１の本発明において、図５に示したように、絶縁物２４の下流側（図５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。
【００１８】
また、図５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６（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６（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。
【００１９】
なお、図６（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。
【００２０】
また、図５に示した構成に代えて、本発明に係る第１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１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５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２の金属薄膜の除去装置を使用した本発明に係る第２の金属薄膜の除去方法である。
【００２１】
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７に示す。図７において、２９は底面電極であり、その他の構成は図３に示した例と同じである。
【００２２】
ところで、これら第１〜第２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２４の表面が広い場合には、表面に形成された金属薄膜２４ａ全体を除去することができない。
【００２３】
そこで、これら第１〜第２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、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、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。
【００２４】
この金属平板電極を他方に対して移動させるに際し、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。
【００２５】
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１〜図５及び図７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。
【００２６】
前記第１〜第２の本発明において、金属平板電極２１を絶縁物２４に対して移動させる場合、補助電極２２が固定であると、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２４ａの除去が均一に行えない場合が起こる。
【００２７】
このような場合には、補助電極２２を例えば図２や図３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。
【００２８】
また、前記第１、第２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。
【００２９】
更に、絶縁物２４の端部は電界が不均一であり、金属薄膜２４ａ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８に示すように、あばた状に残留する。なお、図８における２４ｂはあばた状に残留した金属薄膜を示す。
【００３０】
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。
【００３１】
従って、第１又は第２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９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１０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３の本発明である。
【００３２】
また、前記第１〜第３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。
【００３３】
従って、第１〜第３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１１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４の本発明である。
【００３４】
また、前記第１〜第４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。
【００３５】
従って、第１〜第４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５の本発明である。
【００３６】
例えば図１２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１３に示した例は、図１２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１４に示した例は、図１２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１５に示した例は、図１３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１６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。
【００３７】
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。
【００３８】
【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（その１）
図３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（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１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− 10ｍ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１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。
【００３９】
〔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
【００４０】
Ｂ．第１の本発明の実施例（その２）
図３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、図５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− 10ｍ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。
【００４１】
〔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
【００４２】
Ｃ．第３の本発明の実施例
図９に示した構成の本発明に係る第３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３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− 10ｍ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。
【００４３】
〔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
【００４４】
Ｄ．第４の本発明の実施例
図１１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− 10ｍ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。
【００４５】
〔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
【００４６】
Ｅ．第５の本発明の実施例
図１５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のガラス基板上に蒸着してあった１０００×１０− 10ｍ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。
【００４７】
〔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
【００４８】
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。
【００４９】
【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第２の例を示す概略構成図である。
【図３】 図２の全体構成図である。
【図４】 （ａ）は第１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５】 第１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６】 （ａ）（ｂ）は第１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７】 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８】 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９】 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１０】 第３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１１】 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１２】 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１３】 第５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１４】 第５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１５】 第５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１６】 第５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１７】 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】
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 (13)
- 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１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又は２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３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１〜４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１〜５の何れか記載の金属薄膜の除去方法。
- 請求項１〜６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、内部又は外部から電解液を供給するようにした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。
- 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８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、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８又は９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８〜１０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８〜１１の何れか記載の金属薄膜の除去装置。
- 請求項８〜１２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、内部又は外部から電解液を供給するようにした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金属薄膜の除去装置。
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