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2023/10 Vol.126

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特集 物理化学ナノ製造プロセスの最前線

アクリル板と水による原子レベル平坦化加工法

郭 建麗・三村 秀和(東京大学)

はじめに

半導体材料や光学材料を素子として用いる場合、その表面の平坦化は欠かせない。CeO2やSiO2などの金属酸化物を含むスラリーをかけながら柔らかい研磨パットを表面に押し付け加工を行うことが一般的である。

一方で、微粒子と薬品を含むスラリーによる研磨技術は、環境負荷が高いということもあり、近年、本特集号で紹介されている、さまざまなスラリーレスの研磨技術が開発されてきている(1)〜(4)。多くのスラリーレスの研磨方法では、溶液中における固体表面の化学的特性を利用しており、さらに加工表面の凸部がパッド表面に優先的に接触することで、原子レベルで選択的に除去されるメカニズムを持つと考えられている。

このように、スラリーレスの研磨加工法においてはさまざまな材料によるパッドが開発されてきたが、報告されているのは主に金属や無機材料であり、有機高分子材料には注目されてこなかった。一般的にウレタンなどの有機高分子材料のパッドは粒子の搬送にのみ使用されてきた。しかし、世の中にはさまざまな有機高分子材料があり、高い化学的反応性を持つ材料があると考えられる。

そこで、筆者たちは、研磨加工への適応を視野に入れ、さまざまな有機高分子材料の化学反応性を調べた結果、一般的なアクリル材料に研磨に利用可能な優れた化学的特性があることを発見した。そして、実際に石英ガラスとシリコンの平坦化加工を行い、原子レベルで平坦なガラス表面とシリコン表面を確認した(5)(6)

本稿では、このアクリル板と水のみによる研磨法の概要について報告する。

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