2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of fine polishing mechanism by measuring interfacial potential during chemical mechanical polishing
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16K06009
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
須田 聖一 静岡大学, 工学部, 教授 (50226578)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 化学機械研磨 / 水和層 / ガラス / 電荷移動反応 / ネルンスト式 / セリア / せん断応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス，サファイア，炭化ケイ素などの基材の表面を短時間で原子レベルまで平滑に加工する「超精密加工研磨技術」は，パワーデバイスをはじめ高集積次世代デバイスの構築に不可欠な技術である。本技術の高度化のためには，研磨中における化学作用（化学研磨）のメカニズムを明らかにすることが不可欠である。本研究では，主としてガラスを研磨対象材料とし，研磨過程における電荷の挙動を定量的に計測することによって，化学研磨のメカニズムを解明することを試みている。
平成28年度については，化学研磨の定量的な評価として，ガラス表面に生成する単位面積あたりの水和量として捉えることができることを明らかにできた。この水和層を生成する化学研磨の素過程として，砥粒／水界面における電荷移動反応，水溶液中のカチオンによる電荷拡散挙動，水／ガラス界面における電荷移動反応，があげられる。この3種類の素反応のなかで，砥粒／水界面における電荷移動反応が律速反応であることがわかってきた。
次に，平成29年度は研磨による電位変化を精度良く測定することを目的として装置改造から取り組んだ。アルカリ含有ガラスを研磨対象として検討した結果，ガラスの水和生成自由エネルギーとほぼ一致する電位を再現性良く計測することができた。
最終年度となる平成30年度は，精度良く得られた電位変化についての研究を深化させた。たとえば，ガラス表面に生成した水和量や計測の際の温度によって，Nernst式に従った電位変化がみられることを明らかにできた。また，この電位変化は，Si-Oの周囲のプロトン量にも依存することから，これらの水和状態を定量的に明らかにできることが分かった。さらに，電位変化の温度依存性を計測するなかで，電位変化の経時変化によって電気化学反応速度論的な展開が可能であることがわかった。
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| Remarks |
http://sudalab.eng.shizuoka.ac.jp 須田研究室HP
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Research Products
(3 results)
