(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に形成された導電性金属酸化物薄膜の上方に配置され、基材と相対する端部にフランジ状部を有する円筒形状となされた絶縁体の内周面および外周面に電極を設けた円筒状電極体と、
この円筒状電極体の絶縁体の内周面側に設けた電極が正極、外周面側に設けた電極が負極となるように電圧を印加する電源を備え、
前記絶縁体の内周面側および外周面側に設けた両電極間に、前記導電性金属酸化物薄膜を還元反応させた膜を機械擦過する柔軟性体を設けたことを特徴とする導電性金属酸化物薄膜の除去装置。
【請求項２】
前記円筒状電極体の回転機構を備えさせたことを特徴とする請求項１に記載の導電性金属酸化物薄膜の除去装置。
【請求項３】
前記基材又は前記円筒状電極体、或いは、前記基材及び前記円筒状電極体の移動機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性金属酸化物薄膜の除去装置。
【請求項４】
前記還元反応により除去された導電性金属を含む電解液を捕集し、この捕集した電解液から導電性金属を回収する捕集・回収装置と、
この捕集・回収装置で導電性金属を回収した後の電解液を、前記円筒状電極体の上部から円筒状電極体の内部に導入すべく循環する循環設備を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の導電性金属酸化物薄膜の除去装置。
【請求項５】
基材の表面に形成された導電性金属酸化物薄膜の上方に配置され、基材と相対する端部にフランジ状部を有する円筒形状となされた絶縁体の内周面および外周面に電極を設けた円筒状電極体と、
この円筒状電極体の絶縁体の内周面側に設けた電極が正極、外周面側に設けた電極が負極となるように電圧を印加する電源と、
前記還元反応により除去された導電性金属を含む電解液を捕集し、この捕集した電解液から導電性金属を回収する捕集・回収装置と、
この捕集・回収装置で導電性金属を回収した後の電解液を、前記円筒状電極体の上部から円筒状電極体の内部に導入すべく循環する循環設備を備えたことを特徴とする導電性金属酸化物薄膜の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばスパッタ蒸着などにより基材に形成された導電性金属酸化物薄膜を、再利用が可能なように除去する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばＩＴＯ（インジウムとスズの酸化物で、透明導電性を有する膜）を形成した高機能ガラス基板は、光学的性能（透過率等）や機械的性能（平坦度等）に優れており、例えばフラットパネルディスプレイに用いられる。しかしながら、この高機能ガラス基板は高価であるため、その表面に形成するＩＴＯが品質管理基準を満足しない場合には、そのＩＴＯを除去して再利用することで、コストの低減を図っている。
【０００３】
このＩＴＯなどの導電性金属酸化物薄膜を除去する方法として、機械的擦過により除去する方法や、化学エッチングにより除去する方法がある。このうち前者の方法は、図６に示すように、被加工物１の表面に形成した導電性金属酸化物薄膜を研摩ブラシ２により擦過することで除去するものである。
【０００４】
また、後者の方法は、図７に示すように、導電性金属酸化物薄膜を化学反応的に溶解させる化学液３に被加工物１を浸漬することで、その表面に形成した導電性金属酸化物薄膜を除去するものである（例えば特許文献１，２）。
【特許文献１】特開平６−３２１５８１号公報
【特許文献２】特開平９−８６９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、機械的擦過によって除去する方法は、研摩ブラシを擦りつけることから、被加工物の表面に擦過痕（疵）や応力変形を生じる場合がある。擦過痕が生じた場合、再利用ができなくなる。また、対象とする被加工物がフラットパネルディスプレイの場合、ガラス基板のガラス厚みが０．５mm程度であるため、接触方式の機械的擦過では破損する可能性がある。従って、微妙なブラシの圧力調整が必要で、完全剥離するために長時間を要する。
【０００６】
一方、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、基板表面に化学的応力が発生し、基板表面に変質層を生じさせる場合がある。また、取扱いに十分な注意を払う必要があり、作業性が悪くなるばかりでなく、使用後の電解液を廃液処理する必要がある。また、希少金属の回収には、別途抽出作業を要するために非常に不経済である。
【０００７】
本発明が解決しようとする問題点は、機械的擦過による方法では、擦過痕や応力変形が生じて基材を再利用できなくなり、また、ブラシの微妙な圧力調整が必要で完全剥離に長時間を要するという点、化学エッチングによる方法では、基板表面に変質層を生じさせる場合があり、また作業性が悪くなるばかりか、使用後の電解液を廃液処理する必要があり、しかも、希少金属の回収に別途抽出作業が必要で、不経済であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の導電性金属酸化物薄膜の除去装置は、
基材の表面に形成された導電性金属酸化物薄膜の上方に配置され、基材と相対する端部にフランジ状部を有する円筒形状となされた絶縁体の内周面側および外周面側に電極を設けた円筒状電極体と、
この円筒状電極体の絶縁体の内周面に設けた電極が正極、外周面に設けた電極が負極となるように電圧を印加する電源を備え、
前記絶縁体の内周面側および外周面側に設けた両電極間に、前記導電性金属酸化物薄膜を還元反応させた膜を機械擦過する柔軟性体を設けたことを最も主要な特徴としている。
【００１１】
本発明の導電性金属酸化物薄膜除去装置では、基材表面に疵や偏執層を生じさせることなく、残留した導電性金属を確実に除去することができる。
【００１２】
この本発明の導電性金属酸化物薄膜除去装置において、前記円筒状電極体の回転機構を備えさせた構成とすれば、残留した導電性金属の除去がより確実に行えるようになる。
【００１３】
また、前記本発明の導電性金属酸化物薄膜除去装置において、前記基材又は前記円筒状電極体、或いは、前記基材及び前記円筒状電極体の移動機構を備えさせた場合には、前記基材の表面に形成された導電性金属酸化物薄膜の除去が効率良く行える。
【００１４】
以上の本発明の導電性金属酸化物薄膜除去装置において、前記還元反応により除去された導電性金属を含む電解液を捕集し、この捕集した電解液から導電性金属を回収する捕集・回収装置と、
この捕集・回収装置で導電性金属を回収した後の電解液を、前記円筒状電極体の上部から円筒状電極体の内部に導入すべく循環する循環設備を備えさせた場合には、電解液を再利用できるので、必要とする電解液量が少なくて済む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、非接触による電解溶出で付着力を弱めた後に、基材に形成された導電性金属を除去するので、基材に疵や応力変形などを残すことなく、導電性金属酸化物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などの再生利用が可能になる。また、強酸や強アルカリの化学液を使用しないので、環境負荷も低減でき、基材を始めとする希少金属などの資源サイクルも可能になって、経済的にも有利である。さらに、円筒状電極体を使用するので、基材の端部まで効率よく導電性金属を除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の基本原理とともに本発明を実施するための最良の形態を図１〜図４を用いて詳細に説明する。
本発明は、基材への疵や応力変形などを残さない非接触の加工法で、かつ、強酸や強アルカリを使用しない導電性金属酸化物薄膜の除去方法である。
【００１７】
つまり、本発明では、図１に示したように、水平状に設置した、絶縁物や導電物などの基材１１の表面に形成された導電性金属酸化物薄膜１２の上方に、円筒状電極体１３を配置する。この円筒状電極体１３は、基材と相対する端部にフランジ状部を有する円筒形状の絶縁体１３ａと、この絶縁体１３ａの内周面側および外周面側に設けられた電極１３ｂ、１３ｃとで構成され、この円筒状電極体１３の上部から円筒状電極体１３の内部に電解液１９を導入する。
【００１８】
導入された電解液１９は、内周側の電極１３ｂに設けた孔１３ｂａを通して前記両電極１３ｂ，１３ｃ間に設けた、例えばスポンジ１５に供給され、結果的に加工部となる電極の表面に供給される。なお、加工膜面に対向する両電極１３ｂ，１３ｃの端部は、金属平板、金属棒、金属メッシュ体のいずれかで形成されている。
【００１９】
そして、この円筒状電極体１３の絶縁体１３ａの内周面側に設けた電極（以下、内周側電極という。）１３ｂが正極、外周面側に設けた電極（以下、外周側電極という。）１３ｃが負極となるように、それぞれの電極１３ｂ，１３ｃの軸部に設けたスリップリング１６ａ，１６ｂを介して、電源１４から例えば直流電圧或いはパルス電圧を印加する。
【００２０】
このようにすることで、導電性金属酸化物薄膜１２には還元反応が生じて金属化し、基材１１との結合が弱まる。基材１１との結合が弱まった導電性金属１２ａは、前記両電極１３ｂ，１３ｃ間に設けた、例えばスポンジ１５による弱い応力の擦過によって基材１１から確実に除去される。
【００２１】
すなわち、本発明において、外周側電極１３ｃが負極、内周側電極１３ｂが正極となるように、例えば直流電圧を印加すると、内周側電極１３ｂと対向する導電性金属酸化物薄膜１２の表面部分が負極となり、両電極１３ｂ，１３ｃの表面からは、電解作用により水素・酸素イオン及び微細気泡が発生し始める。
【００２２】
導電性金属酸化物薄膜１２の表面には、この電解作用によってＨ2が発生するが、このＨ2が還元剤となって導電性金属酸化物薄膜１２中のＯ2を取り除く作用を生じる。なお、このＨ2の発生は導電性金属酸化物薄膜１２の界面で生じることから、効率の良い還元反応が生じる。
【００２３】
Ｏ2による結合が無くなった導電性金属酸化物薄膜１２は、金属元素だけになり、基材表面への結合力が弱まる。したがって、この金属元素だけになった導電性金属１２ａは、スポンジ１５などの柔軟性体による弱い応力の擦過よって容易に除去できる。
【００２４】
導電性金属酸化物薄膜の除去は、上述の基本原理に基づくもので、例えば図２に示す本発明の導電性金属酸化物薄膜除去装置を用いて実施する。
図２中の１７は、基材１１を水平状に移動する駆動ローラ群であり、加工液捕集パン１８の上方に設置されている。そして、駆動ローラ群１７の上に載せられて、紙面左から右方向に移動する基材１１の導電性金属酸化物薄膜１２の上方には、回転駆動が可能なように構成された前述の円筒状電極体１３が、例えば図３に示すように、基材１１の幅全域に亘って千鳥状に配置されている。このように、円筒状電極体１３を千鳥状に配置すれば、前記方向に基材１１を移動させることにより、基材１１の表面全域の除去加工が可能になる。
【００２５】
そして、電源１４から前述のように両電極１３ｂ，１３ｃに例えば直流電圧を印加すると、電源１４（＋）−内周側電極１３ｂ−電解液１９−導電性金属酸化物薄膜１２−電解液１９−外周側電極１３ｃ−電源１４（−）の閉回路が形成され、正極に印加された内周側電極１３ｂ近傍の導電性金属酸化物薄膜１２の表面からＨ2の微細気泡が発生する。
【００２６】
このとき、内周側電極１３ｂ近傍の導電性金属酸化物薄膜１２の表面に発生するＨ2が還元剤となり、導電性金属酸化物薄膜１２中のＯ2を取り除く作用が生じる。さらに、このＨ2の発生は導電性金属酸化物薄膜１２の界面で生じることから効率の良い還元反応が生じる。
【００２７】
Ｏ2による結合が無くなった導電性金属酸化物薄膜１２は金属元素だけとなり、基材１１の表面に結合力が弱まった状態で存在するようになる。基材１１との結合が弱まった導電性金属１２ａは、基材１１の移動により、スポンジ１５による弱い応力の擦過で基材１１から除去される。
【００２８】
このようにして基材１１から除去された導電性金属１２ａを含む加工後の電解液１９は、加工液捕集パン１８で捕集された後に加工液槽２０に導かれるが、その途中で、例えばメッシュ式静電フィルターとペーパーフィルターを組み合わせた複合フィルター２１で導電性金属１２ａが回収除去される。なお、静電フィルターには１００Ｖ程度の負電圧が印加され、属微粒子が吸着される。
【００２９】
導電性金属１２ａが回収除去された、加工液槽２０内の電解液１９は、ポンプ２２によって前記円筒状電極体１３の内部に導入すべく送られる。この電解液１９の循環に際し、加工液槽２０に導電率計２３を設け、電解液１９の導電率が１０3Ω・cmから１０6Ω・cmの範囲の場合には循環使用し、前記範囲未満の導電率となった場合は運転を停止することが望ましい。この場合は、電解液１９を新しい電解液に取り替える。また、長時間運転により多量の金属微粒子が回収された場合には、メッシュを取り替える。
【００３０】
本発明の導電性金属酸化物薄膜除去装置は図１に示した構成に限るものではなく、図４や図５に示した構成でも良い。
前記図１の例では、スポンジ１５を介して電解液１９を供給しているのに対して、図４の例では、内周側電極１３ｂより電解液１９を供給するようにしている。また、図５の例では、さらに内周側電極１３ｂの内部空間１３ｂｂに電解液１９を満たすようにしている。これらの構成であれば、電解液１９の円筒状電極体１３の外部への流出が促進され、内周側電極１３ｂからの酸素流入を防ぐ効果がさらに高まる。
【００３１】
以上の説明のように、本発明は、一般に行われている、被加工物に正電圧を印加する電解溶出除去反応ではなく、被加工物に負の電圧を印加する特徴的な加工法である。
なお、ここでの電解反応は導電性金属酸化物薄膜界面のごく微量な領域にＨ2の発生を生じさせるもので良いため、電流はほとんど必要としない。
【００３２】
従って、使用する電解液１９は、一般に用いられる中性塩溶液でも利用可能であるが、好ましくは、前述のように抵抗率が１０3Ω・cmから１０6Ω・cm、より好ましくは１０4Ω・cmから１０5Ω・cmのものが良い。
【００３３】
本発明では、内周側電極１３ｂ、外周側電極１３ｃともに基材１１とは非接触であるため、抵抗率が１０3Ω・cm未満の導電性の高い電解液１９では、両電極１３ｂ，１３ｃ間に印加された電圧が、導電性金属酸化物薄膜１２を通さず、前記両電極１３ｂ，１３ｃ間で電解液１９を通して導通状態となるため、導電性金属酸化物薄膜１２の除去効率が低下するからである。また、抵抗率が１０6Ω・cmを超えると高電圧を印加する必要があり、経済上好ましくないからである。
【００３４】
このように本発明では、抵抗率の比較的高い電解液１９が適していることから、従来、電解液１９としては好ましくなかった、水道水や河川水等を用いることができ、経済性および安全性の面においても優れている。
【００３５】
ちなみに、電解液として水道水を使用し、ガラス基板上に膜厚が１０００×１０−10mのＩＴＯを形成した１００mm×１００mmの被加工物を、図２に示した本発明装置（円筒状電極体の回転数は３０rpm、千鳥配置は約３０mmの重ね合わせ部を設け、スポンジの外径は１００mmである。）に取り付け、Ｃｕ製の内周側電極（外径８０mm）と外周側電極（内径１００mm）とに約１００Ｖの直流電圧を印加し（電流：０．５A）、１m／minで被加工物を移動させたところ、被加工物の端部までＩＴＯを残すことなく除去でき、ガラス基板の再生が可能になった。
【００３６】
本発明は、前述の例に限るものではなく、例えば外周側電極１３ｃの外周部にもスポンジ１５を設けて、より除去能力を向上させるなど、各請求項に記載の技術的思想の範囲内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の基本原理を円筒状電極体の第１の例を用いて示した図である。
【図２】本発明装置の第１の例を説明する図である。
【図３】円筒状電極体の配置例を説明する図である。
【図４】円筒状電極体の第２の例を説明する図である。
【図５】円筒状電極体の第３の例を説明する図である。
【図６】機械的擦過により金属薄膜を除去する方法について説明する図である。
【図７】化学エッチングにより金属薄膜を除去する方法について説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１    基材
１２    導電性金属酸化物薄膜
１２ａ    導電性金属
１３    円筒状電極体
１３ａ    絶縁体
１３ｂ    内周側電極
１３ｃ    外周側電極
１４    電源
１５    スポンジ
１６ａ，１６ｂ    スリップリング
１７    駆動ローラ群
１８    加工液捕集パン
１９    電解液
２０    加工液槽
２１    複合フィルター
２２    ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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