(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブドウ糖又は果糖１分子に結晶水１分子を含むように結晶させた、ブドウ糖又は果糖の粉体である研磨材組成物。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
請求項１記載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。
【請求項５】
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４記載のサンドブラスト方法。
【請求項６】
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４記載のサンドブラスト方法。
【請求項７】
被処理成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４記載のサンドブラスト方法。
【請求項８】
他の研磨材のサンドブラスト加工後、請求項１記載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し、水洗浄することを特徴とする請求項４記載のサンドブラスト方法。
【請求項９】
第１段階で噴射後の研磨材を循環使用し、第２段階で請求項１記載の研磨材組成物を研磨材として噴射後、循環使用せずに廃棄する２段階処理を行う請求項４又は８記載のサンドブラスト方法。
【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、ブドウ糖又は果糖１分子に結晶水１分子を含むように結晶させた、ブドウ糖又は果糖の粉体である好適には粒径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】
糖類は化学結合としてはイオン結合が無く、共有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】
0004129089.tif 000002
【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、研磨材に異物が混入し、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】
0004129089.tif 000003
【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】
0004129089.tif 000004
【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】
0004129089.tif 000005
【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】
0004129089.tif 000006
【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、本願研磨材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
【図１】
0004129089.tif 000007
【図２】
0004129089.tif 000008