2014 Fiscal Year Annual Research Report
触媒反応を利用した純水のみによる超精密表面加工法の開発
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14J01623
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
礒橋 藍 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 研磨 / 触媒反応 / エッチング / 加水分解 / 炭化珪素 / 窒化ガリウム / ガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
砥粒を使用せず，触媒作用によるエッチング反応に基づく新規研磨技術の開発を行ってきた．本手法では基準面に固体触媒を用い，その触媒作用によって基準面上でのみエッチング反応を誘起する．被加工物凸部からの選択的なエッチングにより，高能率かつ化学的に平坦化が可能である．加工液には純水，触媒としては白金を使用する．当該年度では，本手法の適用範囲の拡大を視野にいれ，「新規触媒の検討」および「新規材料への適用」を主だった目的とした．さらに，申請当初の計画に加え，「触媒表面の電気的制御による加工能率の安定化」の評価を行った．
まず，触媒検討では，物質の解離反応をアシストすることが知られている遷移金属を使用し，白金よりも優れた加工能率を達成可能であるNi，Ruなど優れた触媒材料を発見した．さらに，電子軌道状態と加工能率の相関関係を統計的に評価し，d電子軌道が完全に占有された遷移金属触媒ではほとんど加工が進行しないことを明らかとした．また，新規材料として光学部品に使用されるような多成分系酸化物材料に対する加工特性の評価を行った．従来と同等の平坦性を有する表面が実現可能であることを明らかとした．さらに，多結晶材料に対しても本手法を適用し，パッド材を適切に変更することで，粒径依存性の少ない平坦面が実現可能であることを見出した．また，加工速度の安定化手法として，触媒の表面を電気的に制御することを考案した．本手法における加工速度は被加工物による触媒面の被覆により低下すると予想される．これら被覆物質を，触媒金属の電位を制御し，表面状態を変化させることで除去する．結果，触媒を水素吸着雰囲気に晒すことで加工速度の安定化を確認した．本結果は，実験・評価の妥当性という観点からも重要な成果である．以上の結果より，今後，本手法で得られる高精度表面を様々な研究領域に対し，適用していくことが可能であるといえる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究課題である加工法の汎用性の拡大，といった申請当初の計画内容は十分に達成されたといえる．さらに，昨年度は該当研究課題である加工法自体にとっても，また，研究を進める上でも，大きな課題であるといえる加工能率，加工安定性といった基礎特性評価を中心に研究を進めていた．既知の結果から，電気化学的手法の適用を提案し，結果として，加工速度の向上，安定化に成功している．さらに，この処理を行うことで，加工速度の絶対値に向上がみられることも確認している．これは，次年度実施予定の「加工速度の向上」，「加工速度制御」を目的とする実験に繋がる成果であり，本研究課題全体の進捗を早めることに成功したといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度における多段階研磨の一貫工程化を視野に入れ，次年度では当初の計画通り，「加工速度の向上」，「加工速度制御」，「加工原理の解明」を目的とした実験を実施予定である．今年度に得られた電気的制御手法を積極的に取り込み，触媒と研磨対象物界面での現象理解に向け，加工反応種の同定を目的とした脱気水や添加物を用いた実験を行う．また，共同研究先では本加工法における材料除去時の界面反応に対するシミュレーション解析を進めており，理論面，実験面の双方向から上記目的達成に向けた検討を行う．
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