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能動制御型電気化学機械研磨による難加工材料のスラリーレス高能率加工

研究課題

研究課題/領域番号 18K18810
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

山村 和也  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60240074)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード電気化学機械研磨 / スラリーレス / 難加工材料 / SiC / シリコンカーバイド / GaN
研究成果の概要

本研究では、スラリーレスの電気化学機械研磨(ECMP)を提案し、4H-SiC(0001)に対する研磨特性を評価した。本研磨法をスライス面の研磨に適用した結果、10-23μm/hの研磨レートと1 nm Sq以下の表面粗さを得た。また、粗ECMPと仕上げECMPから成る2ステップスラリーレスECMPを適用することで、0.2 nm Sqの表面粗さを高能率に得ることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、酸化により形成した軟質膜を母材よりも軟質な砥粒によって積極的に除去することで形状創成や表面仕上げをおこなうという、通常の陽極酸化の目的とは逆転する発想に基づいた新しい加工法を開発し、その有用性を実証したことに工学的な意義がある。
また、提案する加工法は、従来のCMP装置と比較して装置構成が極めて単純であり、装置コストの大幅な低減が期待できる一方、現状の研磨プロセスでは使用することが常識となっているスラリーを全く使用しないという革新的なプロセスであり、低環境負荷と研磨プロセスの低コスト化を実現する新しい加工法として従来プロセスを凌駕する点において社会的な意義がある。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Obtaining Atomically Smooth 4H-SiC (0001) Surface by Controlling Balance Between Anodizing and Polishing in Electrochemical Mechanical Polishing2019

    • 著者名/発表者名
      Xu. Yang, X. Yang, R. Sun, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 雑誌名

      Nanomanufacturing and Metrology

      巻: 2 号: 3 ページ: 140-147

    • DOI

      10.1007/s41871-019-00043-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly efficient planarization of sliced 4H-SiC (0001) wafer by slurryless electrochemical mechanical polishing2019

    • 著者名/発表者名
      Xu. Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 雑誌名

      International Journal of Machine Tools and Manufacture

      巻: 144 ページ: 103431-103431

    • DOI

      10.1016/j.ijmachtools.2019.103431

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrasonic-assisted anodic oxidation of 4H-SiC (0001) surface2019

    • 著者名/発表者名
      X. Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 雑誌名

      Electrochemistry Communications

      巻: 100 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2019.01.012

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Modification and Microstructuring of 4H-SiC(0001) by Anodic Oxidation with Sodium Chloride Aqueous Solution2019

    • 著者名/発表者名
      X. Yang, R. Sun, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 雑誌名

      Applied Materials & Interfaces

      巻: 11 号: 2 ページ: 2535-2542

    • DOI

      10.1021/acsami.8b19557

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of anodic oxidation mechanism of 4H-SiC (0001) for electrochemical mechanical polishing2018

    • 著者名/発表者名
      X. Yang, R. Sun, Y. Ohkubo, K. Kawai, K. Arima, K. Endo, K. Yamamura
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 271 ページ: 666-676

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.03.184

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 電気化学機械研磨による SiC の高能率スラリーレス加工法の開発(第4報) -4H-SiC(0001)スライス面のスラリーレス電気化学機械研磨-2020

    • 著者名/発表者名
      楊旭、楊暁喆、川合健太郎、有馬健太、山村和也
    • 学会等名
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学機械研磨による SiC の高能率スラリーレス加工法の開発(第5報) -表面粗さを低減させる電位条件の基礎検討-2020

    • 著者名/発表者名
      楊旭、楊暁喆、川合健太郎、有馬健太、山村和也
    • 学会等名
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of two-step and simultaneous slurryless electrochemical mechanical polishing for obtaining smooth 4H-SiC (0001) surface2019

    • 著者名/発表者名
      Xu. Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 15th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Process (CJUMP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Slurryless electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC (0001) surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Xu. Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ICSCRM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary study on slurryless electrochemical mechanical polishing of sliced 4H-SiC (0001) surface2019

    • 著者名/発表者名
      Xu Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 8th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of polishing parameters for obtaining smooth 4H-SiC (0001) surface by slurryless electrochemical mechanical polishing2019

    • 著者名/発表者名
      Xu Yang, X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 22nd International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of high-efficient and damage-free ultrasonic assisted electrochemical mechanical polishing for difficult-to-machine materials -Effects of mass concentration of electrolyte (NaCl) on the anode oxidation rate and the promotion performance of ultrasonic vibration-2019

    • 著者名/発表者名
      X. Yang, X. Yang, K. Kawqai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気化学機械研磨による SiC の高能率スラリーレス加工法の開発(第 3 報) -酸化レートと研磨レートとのバランスが表面粗さに与える影響の調査-2019

    • 著者名/発表者名
      楊旭,楊暁喆,川合健太郎,有馬健太,山村和也
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] AFM observation of initial oxidation stage of 4H-SiC (0001) in electrochemical mechanical polishing2018

    • 著者名/発表者名
      X. Yang, Y. Ohkubo, K. Endo, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 19th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary study on the electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC (0001) surface2018

    • 著者名/発表者名
      X. Yang, K. Kawai, K. Arima, K. Yamamura
    • 学会等名
      The 14th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Process
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固定砥粒を用いた4H-SiC (0001)表面の電気化学機械研磨2018

    • 著者名/発表者名
      楊旭, 川合健太郎, 有馬健太, 山村和也
    • 学会等名
      精密工学会2018年度関西地方定期学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気化学機械研磨によるSiCの高能率ダメージフリー加工法の開発(第2報)-酸化レートの変化による表面粗さの改善-2018

    • 著者名/発表者名
      楊旭, 川合健太郎, 有馬健太, 山村和也
    • 学会等名
      2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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