TWI570800B - Processing method of solid oxide and device thereof - Google Patents

Processing method of solid oxide and device thereof Download PDF

Info

Publication number
TWI570800B
TWI570800B TW101145975A TW101145975A TWI570800B TW I570800 B TWI570800 B TW I570800B TW 101145975 A TW101145975 A TW 101145975A TW 101145975 A TW101145975 A TW 101145975A TW I570800 B TWI570800 B TW I570800B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
processing
water
workpiece
solid oxide
reference surface
Prior art date
Application number
TW101145975A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201338032A (zh
Inventor
Kazuto Yamauchi
Original Assignee
Univ Osaka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Osaka filed Critical Univ Osaka
Publication of TW201338032A publication Critical patent/TW201338032A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI570800B publication Critical patent/TWI570800B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/046—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces using electric current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals
    • C25F3/26—Polishing of heavy metals of refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Weting (AREA)

Description

固體氧化物之加工方法及其裝置
本發明係關於固體氧化物之加工方法及其裝置，進而詳言之，係關於環境負擔很少的固體氧化物的加工方法及其裝置。
從前，已提供了各種平坦化加工或者研磨被加工物的表面的方法。具有代表性的有CMP(化學機械研磨；Chemical Mechanical Polishing)，而最近被提出了CARE(觸媒基準蝕刻；CAtalyst-Referred Etching)。
另一方面，在光學領域或半導體裝置的製造領域，CMP作為必需的研磨手段已經鞏固了堅實的地位。CMP法是藉由研磨劑(磨粒)自身所具有的表面化學作用或者是研磨液所含的化學成分的作用，而增大研磨劑與研磨對象物的相對運動導致的機械研磨(表面除去)效果，高度地獲得平滑的研磨面的技術。一般而言，把研磨對象物以稱為載體的構件來保持，按壓於貼了研磨布或研磨墊的平板(磨盤)，澆流含有各種化學成分及硬質細微的磨粒之漿，同時一起使其相對運動而進行研磨。藉由化學成份使研磨對象物的表面改變，與僅藉由研磨劑單體進行研磨的場合相比，可以提高加工速度。此外，以研磨劑單體進行研磨的場合會殘留的表面細微傷痕或是殘留於表面附近的加工變質層會變得極少，可以得到理想的平滑面。此處， 於CMP用的研磨劑，主要使用氧化鈰(CeO2)或者含鑭的氧化鈰之微粒子，但是稀土類之鈰近年來價格急升，此為在取得上也變得不易。
本案發明人，從專利文獻1出發，提出了在溶解了對被加工物在常態下不呈現溶解性的含鹵素分子溶解的處裡液中混和該被加工物，使由鉑、金或陶瓷系固體觸媒所構成的觸媒皆處於被加工物的加工面或者使其極接近而混合，藉由使在前述觸媒表面產生的鹵素自由基與被加工物的表面原子之化學反應所產生的鹵素化合物溶出，而加工被加工物為其特徵的觸媒支援型化學加工方法。具體而言，顯示了作為溶解含鹵素的分子之處理液，使用氫氟酸溶液或鹽酸溶液，加工Si、SiC、藍寶石等之例。
此根據觸媒基準面的加工方法，是由本案發明人命名為CARE之超精密的平坦化技術。CARE是完全不使用研磨劑或磨粒的加工技術，是完全不會因加工而對被加工面導入刮痕或加工變質層的理想的加工方法，但是使用含鹵素的分子溶解之處裡液，特別是使用氫氟酸溶液，所以必須要求處理空間的氣密性或者是排氣或廢液的處理設備，所以會有比起CMP在操作上及裝置成本上的問題。
此外，專利文獻2，提出了在弱酸性的水或溶解空氣的水，或者電解離子水的存在下，使含有Ga、Al及In之任一的化合物半導體的基板表面，與在表面之至少與前述基板接觸的部位具有導電性構件的研磨墊之該表面相互接觸同時使相對運動，研磨前述基板表面為其特徵之研磨方 法。此處，揭示了前述導電性構件，為貴金屬、過渡金屬、石墨、導電性樹脂、導電性橡膠或導電性有機物，對前述研磨墊與前述基板之間施加電壓，於表面產生蝕刻小坑後，停止電壓的施加，由此開始藉由以研磨墊進行研磨提高研磨速率之技術。此外，揭示了前述弱酸性的水或者溶解空氣的水的pH為3.5~6.0，前述電解離子水的pH為3.5~6.0或者8.0以上。
此專利文獻2的研磨的機制，是在基板的表面與研磨墊的白金等地導電性構件的接觸部產生應變(strain)，價電子帶電子往傳導帶激發，產生電子．正孔對，接著，激發至傳導帶的電子移動至(工作函數很大的)鉑等導電性構件，於殘留於基板表面的正孔有水中的OH-離子或H2O分子起作用，結果，僅接觸部被氧化，被形成於接觸部的Ga、Al、In的氧化物對於二氧化碳溶液等弱酸或弱鹼為可溶，所以溶解於水的內部而由基板的表面除去。總之，首先使與導電性構件接觸的基板表面氧化，使其溶出至弱酸性的水或溶解空氣的水，並不是可以適用於最初就是氧化物的被加工物之理論。亦即，在專利文獻2所記載的發明，完全未設想到固體氧化物的研磨或者加工。
另一方面，於專利文獻3，揭示了除了微量的不可避免的不純物以外僅使用超純水，利用在配設於超純水中的具有離子交換機能或觸媒機能的固體表面之電化學反應增大離子積，於此增大氫氧基或氫氧基離子的濃度的超純水中浸漬被加工物，以該被加工物為陽極，或者把被加工物 的電位維持為較高，於該被加工物的表面吸近氫氧離子，藉由氫氧機或氫氧基離子導致的化學溶出反應或者氧化反應而除去加工或者氧化覆膜形成加工被加工物的加工方法。
記載於此專利文獻3的加工方法，基本上是施加高電壓的電解加工，增大水中的氫氧基或氫氧基離子的濃度之氫氧基增加處理為重要的要件。此氫氧基增加處理，使用具有離子交換機能或觸媒機能的固體表面，但會有與被加工勿接觸而損傷，或附著於被加工物表面等問題。因此，基本上在具有離子交換機能或觸媒機能的固體表面與被加工物為非接觸狀態，把在固體表面產生的氫氧基或氫氧基離子供給至被加工物表面而使進行加工，但是此加工方法不存在加工基準面，無法得到精度高的表面，還有加工速度很慢等理由以致於未達到實用化。此外，作為氫氧基增加處理，其他還可以舉出電解處理(參照專利文獻4)，高溫高壓處理、水電漿處理(參照專利文獻5)。併用電解處理的場合，會由於被加工物或電極表面產生的氣泡，使得加工速度產生差異，而有帶來加工速度降低等課題。高溫高壓處理，對於工業加工並不合適。接著，水電漿處理，會在水中伴隨著產生激烈的氣泡而產生電漿，所以會導致被加工物表面變得粗糙。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-114632號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-146695號公報
[專利文獻3]日本特許第3837783號公報
[專利文獻4]日本專利特開2006-176885號公報
[專利文獻5]日本特許第4337827號公報
到目前為止，雖有使用強烈的氟化氫溶液或研磨劑之玻璃或藍寶石的加工方法，但是以光學材料為首，於固體氧化物的一般加工，仍然沒有完全不使用氟化氫溶液或研磨劑的實用的加工方法。
在此，本發明係有鑑於前述狀況，所欲解決之課題在於提供以稀土元素為首，不使用一切研磨劑或磨粒，此外氫氟酸等的操作極為不易，不使用一切環境負擔很大的溶液，可以不引入加工變質層而加工光學玻璃材料等固體氧化物的固體氧化物之加工方法及裝置。
本發明，為了解決前述課題，構成了一種固體氧化物之加工方法，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，將該被加工物的表面平坦化加工或者加工為任意曲面的加工方法，其特徵為：切斷解離水分子而構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back- bonding)而吸附，把有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質使用作為加工基準面，在水的存在下，使前述被加工物與加工基準面接觸或者極接近地配置，使前述加工基準面的電位，為包含自然電位而不產生H2及O2的範圍，使前述被加工物與加工基準面相對運動，把前述分解產物由被加工物表面除去。
此外，本發明構成了一種固體氧化物之加工裝置，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，加工該被加工物的表面的加工裝置，其特徵為：由以下構件所構成：保持水的容器、水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，具備至少於表面具有有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質的加工基準面，使浸漬於水而被配置於前述容器內的加工頭、保持前述被加工物使浸漬於水，與前述加工基準面接觸或者極接近而配置於前述容器內的被加工物保持具、以及使前述加工頭與被加工物保持具接觸或者極接近同時使相對運動的驅動機構；使前述加工基準面的電位，為包含自然電位不產生H2及O2的範圍，使前述分解產物溶出至水中，或者藉由前述被加工物與加工基準面的相對運動使前述分解產物由被加工物表面除去，以加工前述被加工物表面。
此外，本發明構成了一種固體氧化物之加工裝置，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者 複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，加工該被加工物的表面的加工裝置，其特徵為：由以下構件所構成：水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，具備至少於表面具有有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質的加工基準面之加工頭、使前述被加工物面對於前述加工基準面而保持之被加工物保持具、使前述加工頭的加工基準面與被保持於被加工物保持具的被加工物接觸或者極接近同時使相對運動的驅動機構、以及對前述加工頭的加工基準面與被保持於被加工物保持具的被加工物之間工給水的水供給手段；使前述加工基準面的電位，為包含自然電位不產生H2及O2的範圍，使前述分解產物溶出至水中，或者藉由前述被加工物與加工基準面的相對運動使前述分解產物由被加工物表面除去，以加工前述被加工物表面。
接著，於這些發明，作為前述加工基準面，以含金屬元素，使用金屬元素的電子的d軌域在費米能階附近的觸媒物質表面為較佳。此處，前述金屬元素以係過渡金屬為更佳。進而，前述加工基準面，至少於表面具有導電性的觸媒物質，藉由使該觸媒物質的電位改變而控制加工速度為特佳。
此外，前述水為使用純水或者超純水之H2洗淨水，在前述加工基準面的觸媒物質使氫吸附的狀態下進行加工亦佳。
此外，前述水為在純水或超純水內混合了有助於分解產物的溶解的錯合物者為較佳。
進而，因應於前述分解產物，把水的pH調整到2~11的範圍為較佳。
此處，於本發明，前述加工基準面，係包含以觸媒物質形成硬面的表面的全面或者一部分者，或者是將觸媒物質成膜於全面或者一部分者，使柔軟面的表面的全面或者一部分以觸媒物質形成的，或者於全面或一部分成膜觸媒物質者，於基底材料混入觸媒物質，或者使担持，於表面之至少一部分出現觸媒物質者之概念。
依照以上所述之本發明的固體氧化物的加工方法及其裝置，以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，在水的存在下，使前述被加工物，與切斷解離水分子而構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，把有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質至少於表面具有之加工基準面，使前述被加工物與加工基準面接觸或者極接近地配置，使前述加工基準面的電位，為包含自然電位而不產生H2及O2的範圍，藉由使前述被加工物與加工基準面相對運動，把前述分解產物由被加工物表面除去，而加工前述被加工物表面，所以可發揮以下的效果。因為是化學的加 工，所以不會導入加工變質層，可以加工光學材料等固體氧化物的表面，加工面不使用一切研磨劑或磨粒，所以表面粗糙度可抑制為極小。此外，不使用氟化氫或其他不容易操作的化學藥品或微粒子，所以廢液的處理極為簡單，可說是環境負擔很少的加工方法，進而具有作業環境大幅改善的優點。進而，完全不使用稀土元素，所以不受到原料市場情況的影響，可以大幅減低運作成本。
接著，作為前述加工基準面，使用含金屬元素，金屬元素的電子的d軌域在費米能階附近的觸媒物質表面的話，由水分子奪走電子的共有的作用很大，藉此解離水分子切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，有助於根據加水分解之分解產物的生成的作用變大，可以提高加工速度。特別是前述金屬元素為過渡金屬元素時，其作用很顯著。
加工基準面，至少於表面具有導電性的觸媒物質的場合，使被加工物與觸媒物質之間隔，於觸媒物質的自由電子對於水分子的解離，或者固體氧化物的回饋鍵結變鬆時之雙方現象接近於使降低反應障壁的作用的程度，可以提高加工效率至工業上可利用的程度，同時因觸媒物質成為加工基準面所以可進行精度高的加工。進而，本發明，藉由把形成加工基準面的觸媒物質的電位，在包含自然電位不產生H2及O2的範圍進行調整，可以控制加工速度，所以可以簡單地改變由加工速度很快的粗加工至加工速度很慢的精密加工為止的加工條件。總之，本發明可以在把被 加工物設置於加工裝置的狀態下，僅藉由改變導電性觸媒物質的電位，就可以進行由粗加工至精密加工為止之一連串的加工，所以作業效率很高。對此，從前使用相同的加工裝置的場合，有必要中斷加工作業，交換研磨墊、研磨劑或磨粒，或者是在使用粗加工裝置與精密加工裝置之專用裝置的場合，有必要在這些裝置之間移換被加工物。
在本發明的加工方法，因為不使用藉由高電場將離子供給至被加工物等會成為所謂的氣泡產生的原因之手段，所以可實現高精度的加工。
本發明之固體氧化物之加工方法，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，切斷解離水分子而構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，把有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質使用作為加工基準面，在水的存在下，使前述被加工物與加工基準面接觸或者極接近地配置，使前述加工基準面的電位，為包含自然電位而不產生H2及O2的範圍，使前述被加工物與加工基準面相對運動，把前述分解產物由被加工物表面除去，將被加工物的表面平坦化加工或者加工為任意曲面者。此處，一般被稱為研磨或洗淨的處理，也是本發明的加工的範疇。總之，研磨相當於平坦化加工，洗淨相當於把加工量抑制於最小 限度而由表面取除不純物或異物的微量加工。
一般而言，氧化物，係由氧與其他元素所構成的化合物。氧，與幾乎所有的元素產生氧化物，金屬元素的氧化物多成為鹽基性氧化物，非金屬元素的氧化物多為酸性氧化物，其中間的元素的氧化物多成為兩性氧化物。在本發明，以氧化物之中在常態為固體，透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者由複數氧化物所構成的多成分的固體氧化物為對象。特別是，本發明可以良好地適用於光學玻璃材料的超精密加工、研磨。此外，本質係由固體氧化物所構成，混合存在非晶質與結晶質之熱膨脹係數實質為零的玻璃陶瓷的加工也可以適用。此玻璃陶瓷，使用於用在硬碟紀錄媒體的玻璃基板，或EUV曝光裝置的空白光罩用玻璃基板，或其他要求高精度的光學．機械零件。進而，一般的氧化物系的陶瓷也是加工對象。此外，固體氧化物，沒有必要是塊狀材，亦可為薄膜。
一般而言，金屬氧化物其電氣特性相當多樣，有絕緣體、具有與金屬同程度的導電率之電子傳導體、離子傳導體、超導體(氧化物高溫超導體)、熱電變換元件、強介電質、強磁性體等。此外，在最近，強相關電子系氧化物受到矚目，朝向實用化之各方面的研究也活潑地進行著，本發明應該也可以適用於其加工。如此，氧化物的性質有很多種，有必要隨著氧化物的種類而使加工條件最佳化。
水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素的回饋鍵結而吸附，作為有助於根據加水分解的分解產物 的生成之觸媒物質，以使用含有金屬元素，金屬元素的電子的d軌域在費米能階附近的觸媒物質表面為較佳。在本發明，不使用與金屬元素具有反應性的溶液，所以可以使用各種金屬元素，其中以質地硬形狀安定的過渡金屬元素用起來特佳，以工作函數大的Pt為首，可以使用Au、Ag、Cu、Ni、Cr、Mo等。進而，成為加工基準面的觸媒物質，可以是金屬元素單體，也可以是由複數金屬元素所構成的合金。現在，確認了能夠以Pt、Au、Ag、Cu、Mo、Ni、Cr、SUS316、C進行加工。其中較佳者為Pt、Cu、Mo、Ni、Cr、SUS316。已確認了金或銀的加工速度很慢。此處，可知使用d電子軌道還有空的金屬的話，於加工速度有高的效果。這些金屬為導電性，但即使包含金屬元素的化合物為絕緣性的觸媒物質，只要是金屬元素的電子的d軌域在費米能階附近的觸媒物質的話就可以良好地使用。在此場合，加工基準面的電位維持原來的自然電位。此外，作為前述觸媒物質之其他之例，雖然加工速度很慢，但是也可以使用石墨或石墨烯等碳材料。接著，作為前述加工基準面使用的觸媒物質，因為要暴露於水，或者酸性溶液或鹽基性溶液，因此以表面狀態安定的觸媒物質為較佳。
接著，前述加工基準面，以解離水分子切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素的回饋鍵結而吸附，有助於根據加水分解之分解產物的生成之觸媒物質來形成。前述加工基準面，如字面所述為加工的基準面，所以在加工中形 狀不可以改變。此外，前述加工基準面，其表面狀態會被轉印到被加工物的表面，所以最好是表面粗糙度儘可能小，形成為高平坦度。又，藉由使前述加工基準面與被加工物相對運動，加工基準面的表面粗糙度或平坦度會被平均化，所以被加工物的表面會成為比加工基準面精度更高的表面。以導電性的觸媒物質形成前述加工基準面的場合，能夠由外部來控制表面的電位。此處，前述觸媒物質沒有必要是塊狀材，可以是在廉價而形狀安定性佳的母材的表面，藉由蒸鍍、濺鍍、電鍍金屬或者過渡金屬等而形成的薄膜亦可。此外，成膜前述觸媒物質於表面的母材，亦可為硬質的彈性材，例如可以使用氟素系橡膠材。此外，高精度地平坦化加工之SiC基板在高溫下進行熱處理，藉由熱分解法於SiC的表面形成複數層石墨烯者，作為前述加工基準面使用亦為可能。
此外，前述水，使用不純物很少特性為一定之純水或超純水，對於實現清純的加工環境，正確地控制加工條件是必要的。一般而言，純水的電阻率為1~10M Ω．cm程度，超純水的電阻率為15M Ω．cm以上，二者間沒有清楚的邊界。此外，在本發明亦有使用在純水或者超純水洗淨氫之H2水，在前述加工基準面的觸媒物質吸附氫的狀態下進行加工為較佳的場合。接著，此外，前述水為在純水或超純水內混合了有助於分解產物的溶解的錯合物者為較佳。此處，前述錯體，促進分解產物地溶解，同時製作錯離子在水中發揮維持安定的作用。此外，水(加工液) 的pH以2~12之範圍內進行調整為較佳。pH比此範圍更小(強酸性)或者更大(強鹼性)都會使加工速度變小。加工對象的氧化物的性質為多樣的，加工過程所產生的分解產物也是多樣的，所以因應種類不同而調整pH為較佳。於pH的調整，例如在酸性領域進行HNO3的添加，在鹼性領域進行KOH的添加。當然，使加工液的pH為7(中性：維持水的原狀)當然亦可，在該場合，可泛用地適用於種種氧化物的加工。
本發明的加工機制，從現象論來看應該如下所述。在透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物的表面，至少於表面接觸或者極接近具有d電子軌域在費米能階附近的觸媒物質之加工基準面的話，總之d電子軌與會接近固體氧化物的表面附近。d電子對於水分子的解離，或氧化物的回饋鍵結變鬆時之雙方的現象發揮降低反應障壁的作用。就現象論而言，該觸媒物質接近氧化物時，構成氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結的結合力變弱，水分子解離切斷氧化物的氧元素與其他元素的回饋鍵結而吸附，產生根據加水分解之分解產物。接著，使分解產物溶出到加工液中即為加工原理。此處，藉由使接觸而擦過在固體氧化物的表面具有該觸媒物質的加工基準面，對分解產物提供機械力，而促進往水中的溶出。此外，固體氧化物的表面與加工基準面即使不接觸，藉由二者的相對運動所產生的水的流動亦有促進分解產物往水中的溶出。
此外，形成加工基準面的該觸媒物質若為導電性材 料，可以藉由調整該觸媒物質的電位，來控制加工速度。氧化還原電位，可以改變導電性物質(例如Pt)的表面由氧化物側「拉走」、「提供」電子的性質。導電性物值得電位，成為因應最後作為目標的精度而改變為最佳的加工速度之用的參數。但是，使導電性物質的電位往正向增大的話會產生O2，此外往負向增大的話會發生H2，氣泡會妨礙加工，所以必須在不產生H2及O2的範圍進行調整，電位的控制為1.6V程度。
例如，二氧化矽(SiO2)的結晶，是Si位於正四面體的中心，在4個頂點結合了O的構造，透過O使Si成為三次元的鍵結，在其加工，切斷Si-O-Si之鍵結，藉由H2O之加水分解成為Si-OH、OH-Si。如此，藉由加水分解產生矽酸{[SiOx(OH)4-2x]n}。此處，0<x<2。有代表性者，有原矽酸(orthosilicic acid)(H4SiO4)、偏矽酸(metasilicic acid)(H2SiO3)、偏二矽酸(H2Si2O5)等。這些分解產物，會溶解於水。
其次，根據附圖所示的實施型態，進而詳細說明本發明。圖1所示之第1實施型態的加工裝置A，係在把被加工物與加工基準面浸漬於水中的狀態下進行加工的構造。加工裝置A，具備：保持水1的容器2，以及至少於表面具有觸媒物質的加工基準面3，使浸漬於水1被配置於前述容器2內的加工頭4，保持前述被加工物5使浸漬於水1，與前述加工基準面3接觸或者極接近而被配置於前述容器2內的被加工物保持具6，使前述加工頭4與被加工 物保持具6接觸或者極接近同時使其相對運動的驅動機構7，使形成前述加工基準面3的觸媒物質的電位在不產生H2及O2的範圍進行調整的電壓施加手段8所構成，水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結而吸附，使根據加水分解之分解產物溶解至水中，而加工前述被加工物表面。此外，具備供淨化前述容器2的水1，使水位保持一定的水循環系9。此水循環系9，係以供給管9A與排水管9B，未圖示的處理液精製器、緩衝槽、泵等來構成。藉由電壓施加手段8，使形成前述加工基準面3的觸媒物質的電位設定於約-0.4~+1.4V的範圍(包含0)。
圖示之加工裝置A，前述加工頭4，為圓盤狀的旋轉盤，使保持著比該旋轉盤更小面積的被加工物5之前樹被加工物保持具6與加工頭4，以相互平行且偏心的旋轉軸，以特定速度旋轉。此外，前述被加工物保持具6，可以調節荷重，調節被加工物5對加工基準面3之接觸壓力。此外，前述加工頭4或被加工物保持具6內藏溫度控制機能的話，可以使加工物度於特定溫度維持一定所以較佳。又，使加工基準面3比前述被加工物5的表面更窄的話，可以控制小的加工頭4之對被加工物5的表面的位置與滯留時間，控制被加工物5表面的局部加工量，總之可以進行根據數值控制之局部加工。
此外，圖2所示的第2實施型態的加工裝置B，係在被加工物與加工基準面之間供給滴下的水同時進行加工的 構造。加工裝置B，係由：具備至少於表面有觸媒物質的加工基準面10的加工頭11、使被加工物12對面於前述加工基準面10而保持的被加工物保持具13、使前述加工頭11的加工基準面10與被加工物保持具13所保持的被加工物12接觸或者極接近同時使其相對運動的驅動機構14、對前述加工頭11的加工基準面10與被保持於被加工物保持具13的被加工物12之間供給水15的水供給手段16、使形成前述加工基準面10的觸媒物質的電位在不發生H2及O2的範圍內進行調整的電壓施加手段17，所構成的，水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素的回饋鍵結而吸附，使根據加水分解的分解產物溶出至水中，而加工前述被加工物表面者。此處，以水不飛散的方式，在前述加工頭11的周圍設有容器18。
此外，加工裝置B也與前述的加工裝置A同樣，構成為可以不僅進行平面的平滑化加工，還可進行任意曲面的數值控制加工。進而，對前述被加工物表面照射特定波長的基發光，使表面活化同時進行加工為更佳。
此外，如圖3所示，於前述水循環係9設氣液混合器20，以泵21使水循環，同時以氣液混合器20混合水與氫氣，把溶存氫氣的H2水供給至前述供給管9A，或者是由水供給手段16供給至加工面為較佳。當然，可以因應需要而溶解氫氣以外的氣體。
其次，藉由作為形成加工基準面的觸媒物質使用了Pt之加工裝置A，試驗性地加工作為固體氧化物之光學玻璃 與石英玻璃(純SiO2)、單結晶藍寶石(α-Al2O3)以及ZnO單結晶的結果顯示於圖4~圖8。使用於試驗加工的光學玻璃，是使用於一般光學透鏡等的氟系光學玻璃(S-FPL51：(股)OHARA製造)與鑭系光學玻璃(S-LAH55：(股)OHARA製造)。石英玻璃，作為前述加工面使用CMP面。光學玻璃、石英玻璃以及ZnO單結晶，以相位移位干涉顯微鏡(Zygo公司製造之NewView)與原子間力顯微鏡(AFM)觀察加工前與加工後的表面而評估加工特性。
圖4係光學玻璃(氟系)的平坦化加工結果。加工壓力為200hPa，旋轉速度為10rpm，溶液為超純水，加工時間為1小時。加工速度為6751nm/h。在相位移位干涉顯微鏡影像下，加工前為rms：0.879nm但在加工後成為rms：0.385nm，而AFM影像下，加工前為rms：1.861nm但在加工後成為rms：0.371nm，顯見表面粗糙度大幅改善。值得注意的是，加工速度高達6.7μm/h，實證了僅僅超純水就可以充分進行工業的加工。此處使用的氟系光學玻璃，是氟磷酸鹽系的光學玻璃，一般而言玻璃中的結合不是像Si-O那樣的共價性鍵結而是離子結合性很強的硝種。其主成分係以P、Al、Ba、Gd、Nb、F的氧化物為主成分，其他還選擇性地微量分布著Y、La、Yb、Ta、Lu、Ti、Zr、W、Bi、Mg、Ca、Sr、Zn、Li、Na、K、Cs、Tl、Si、B、Sb等氧化物。
圖5係光學玻璃(鑭系)的平坦化加工結果。加工壓 力為200hPa，旋轉速度為10rpm，溶液為超純水，加工時間為1小時。加工速度為5977nm/h。在相位移位干涉顯微鏡影像下，加工前為rms：0.232nm但在加工後成為rms：0.476nm，而AFM影像下，加工前為rms：0.408nm但在加工後成為rms：0.828nm，表面粗糙度稍有惡化。此處所使用的鑭系光學玻璃，係硼矽酸鑭系的光學玻璃，以Si、B、La、Y、Gd、Zr、Nb、Zn、Sr、Ba、Li、Sb、As等氧化物為組成。
圖6係石英玻璃(SiO2)的平坦化加工結果。加工壓力為200hPa，旋轉速度為10rpm，溶液為超純水，加工時間為1小時。加工速度為831nm/h。在相位移位干涉顯微鏡影像下，加工前為rms：0.338nm但在加工後成為rms：0.147nm，表面粗糙度大幅改善。AFM影像下，加工前為rms：1.455nm但在加工後成為rms：0.103nm，表面粗糙度大幅改善，在加工前於表面確認了有刮痕，這樣的刮痕被除去，可知在原子等級具有平滑的表面。
圖7係顯示單結晶藍寶石(α-Al2O3)的平坦化加工的結果。於試料，使用2吋藍寶石基板(0001)面。加工壓力為200hPa，旋轉速度為10rpm，溶液為純水，加工時間為3小時。加工速度為3nm/h。在相位移位干涉顯微鏡影像下，加工前為rms：0.164nm但在加工後成為rms：0.151nm，而AFM影像下，加工前為rms：0.122nm但在加工後成為rms：0.122nm，表面粗糙度幾乎沒有變化，但是結晶構造有所改善。於相位移位干涉顯微鏡觀察區域， 在加工前後維持了平坦性。此外，於AFM觀察，在加工前確認了梯狀階地(step-terrace)構造其階梯端為起伏形狀。另一方面，明白了進行本發明的加工的表面具有具直線的階梯形狀的梯狀階地構造。此外，階梯高度相當於1個雙層(bilayer)之約0.3nm，本發明的加工後的表面明顯為沒有階梯束(step-bunching)的梯狀階地構造。
圖8為ZnO單結晶之平坦化加工的結果。於試料使用藉由CPM處理的2吋ZnO基板(0001)面。加工壓力為200hPa，旋轉速度為10rpm，溶液為純水，加工時間為10分鐘。加工速度為126.1nm/h。在AFM影像，加工前為rms：0.161nm(1×1μm2區域)但在加工後成為rms：0.163nm(1×1μm2領域)，rms：0.164nm(5×5μm2領域)表面粗糙度沒有多大的變化，在加工後可以明確地觀察到梯狀階地(step-terrace)構造，得到結晶學上優異的表面。此外，以干涉顯微鏡觀察的結果，在觀察區域於加工前後都在rms：0.1nm前後，沒有變化。ZnO單結晶的前述加工面，考慮到是藉由CPM進行了精密研磨的表面，證明了藉由本發明的加工方法可以得到比CMP更為優異的結晶學表面。本發明的加工方法，可知使加工時間縮短的話，可以作為精密洗淨來利用。
藉由這些加工試驗，在本發明的加工方法及加工裝置，實證了作為固體氧化物能夠以充分的精度進行光學玻璃的平坦化加工。光學玻璃的場合，不是單純的氧化物，而是多種類氧化物的複合體，構成其之各種氧化物加工速 度都不同，在本發明使用加工基準面，係轉印其平坦性的印象的加工，所以原理上即使是這樣多種類氧化物的複合體，也能夠以充分的精度進行平坦化加工。前述2種類光學玻璃加工後的表面粗糙度的結果不同，應該是因為硝種(玻璃種類)不同所致。對此，石英玻璃為SiO2之單一種類的氧化物，ZnO單結晶也是單一種類的氧化物，所以在表面各處加工速度都是相同，所以藉由本發明的平坦化加工可以得到超精密的平坦面。在此加工試驗，沒有特別進行加工條件的最佳化或者提高平坦性之特別處置，所以藉由進行這些處置，可以更為改善表面粗糙度，加工速度也可以提高。最終的表面粗糙度的改善，以進行減緩加工速度的潤飾加工是有效果的。
此外，把液晶顯示器或硬碟記錄媒體用的玻璃基板，藉由使用CeO2研磨劑的CMP進行研磨的場合的加工速度約為0.4μm/min(24μm/h)。對此，對於前述氟系光學玻璃之根據本發明的加工速度為6.7μm/h。在此場合，根據本發明的加工速度，為使用CeO2的CMP的加工速度的1/4~1/3，但是對於僅使用水的加工方法則是令人驚訝的結果。今後，藉由使加工條件最佳化，確定可以得到匹敵於CMP的加工速度。例如，替代Pt藉由於被加工物使用最佳的其他的過渡金屬，加工速度會大幅加快，此外藉由提高旋轉速度也可以使加工速度變快。
圖9顯示局部加工裝置C，原理上是可以數值控制加工出任意曲面的裝置。本裝置並不以平坦化為目的，而是 藉由使觸媒物質之旋轉體旋轉同時接觸於被加工物表面，而僅加工被加工物的一部分區域者。
局部加工裝置C，於貯留在水槽31的純水32中保持被加工物33，使連結於步進馬達34的鉛直方向的旋轉軸35先端所安裝的觸媒物質球36，在水中以一定的接觸壓接觸於前述被加工物33的表面同時旋轉而進行加工的裝置。進而詳言之，在設於Z台座37上的水平版38之上，被固定前述水槽31與XY台座39，以該XY台座39驅動的被加工物保持具40延伸至前述水槽31的內部，保持著前述被加工物33。為了使振動在最小限度，前述旋轉軸35藉由雙重軸承41、41固定，與安裝前述觸媒物質球36的頭部42之接觸部分作成圓錐形狀以抑制各次裝拆產生的位置偏移。前述觸媒物質球36，使用了在O形環的表面形成特定的觸媒物質者。O形環使用氟橡膠製的P44規格尺寸(外徑50.7mm、粗3.5mm)。前述步進馬達34、旋轉軸35以及軸承41、41被安裝於同一垂直板43，把該垂直板43的上端以板彈簧45連結於架台44，而能夠藉由天秤型的平衡器46調整旋轉軸35的鉛直性。
藉由操作X台座可以使被加工物33在觸媒物質球36的方向移動任意量，使用電氣測微器控制旋轉軸35的移動量來調整被加工物33的表面與觸媒物質球36間的接觸壓。觸媒物質球36上的觸媒金屬，透過旋轉關節47在電氣上往恆電位器(potentiostat)連接，構成三電極系電池進行電為控制。在本發明，有必要精度佳地控制觸媒金屬 的電位。於前述水槽31中使前述觸媒物質球36作為作用電極，進而配置基準電極48與對向電極49，組合這些3個電極與恆電位器(potentiostat)成為三電極系電池。電流的大部分往對向電極49流去，往基準電極48有微小電流流去，決定作用電極(觸媒物質球36)的電位。此時的電位控制以未圖示的恆電位器自動進行。作為前述基準電極48使用銀-氯化銀電極。
圖9所示的局部加工裝置c，數值控制各台座而驅動，藉由改變前述被加工物33與前述觸媒物質球36的相對位置，使單位加工痕移動，而成為可以創出比觸媒物質球36的曲率更小的任意曲面之NC加工裝置。
使用前述局部加工裝置C調查了加工速度的控制性。首先，作為觸媒金屬使用Pt來加工石英玻璃。接觸壓力約為1000hPa，旋轉速度為24rpm，加工液為純水，Pt的電位為自然電位。僅Pt接觸的橢圓形的區域被加工，以其加工痕之最大深度為加工量，調查加工速度之接觸壓力依存性的結果顯示於圖10。可知伴隨著壓力變大加工量也增加。
其次，使用形成各種觸媒金屬膜的觸媒物質球36，接觸壓力約為1000hPa，旋轉速度為24rpm，加工液為純水，以同一加工條件加工了石英玻璃。觸媒金屬的電位為自然電位。對觸媒金屬之解離吸附容易發生的程度可以由d軌域的電子非佔有度來定性描述，已知可以分成以下幾群。A群為d軌域的空位軌域很多的Cr、Fe、Mo等4， 5，6，8族元素。B1群為存在1~3個空位d軌域的Ni、Co所構成的9、10族元素。B2群為Pt、Pd等9、10族元素。C群為Cu、Mn所構成的7、11族元素。D群為d軌域被佔有之Au所構成的11族元素。E群為Ag、Zn等11、12族元素。化學吸附特性依照A、B1、B2、C、D、E的順序變小係屬已知。
此處，由各群分別選擇1元素作為觸媒金屬，加工石英玻璃。其加工速度之觸媒金屬依存性的結果顯示於圖11。結果，化學吸附特性與加工速度之間有明顯的相關，可知使用Cr(A群)或Ni(B1群)的場合的加工速度比使用Pt(B2群)的場合最大時大了1個數量級。此外，使用屬於D群或E群的Au或Ag的場合，因為d軌域為電子所佔，所以加工幾乎沒有進行。由以上結果，明顯可知於本發明觸媒金屬促進了H2O分子的解離。此處，作為觸媒金屬使用不銹鋼(SUS316)的場合也可得到大的加工速度。於SUS316，含有Ni10~14重量%、Cr16~18重量%、Mo2~3重量%、也含有其他的元素，但主要應該是Cr、Ni對加工有所貢獻。此外，作為觸媒物質使用石墨的場合也可以加工，但是加工速度與Au或Ag同等級，都很慢。
結果，作為由單一元素所構成的觸媒金屬，使用A、B1、B2群的金屬，從加工速度方面來看較佳，進而實用上選擇比較廉價而容易取得者來使用。在此場合，除了金屬元素單體以外，使用由複數金屬元素所構成的合金亦 佳。此外，Cu其d軌域為電子所佔有，以其自身的話加工速度很慢，成為CuO時雖是絕緣性也具備觸媒機能。如此，即使是缺乏觸媒機能的金屬藉由使其成為化合物，使金屬元素的電子的d軌域成為在費米能階附近，其出現於表面的話，水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素的回饋鍵結而吸附，作為幫助根據加水分解之分解產物的產生之觸媒物質而發揮機能。
其次，使用前述局部加工裝置C，使用pH1、3、7、11之各溶液調查了石英玻璃基板之加工速度的觸媒電位依存性。於溶液使用HNO3水溶液、磷酸緩衝液、KOH水溶液，調整了分別的pH。作為加工條件，觸媒金屬為Pt，接觸壓力為1000hPa、旋轉速度為24rpm、加工液為純水。又，自然電位(開電路電位)的實測值，在pH1、3、7、11下分別為0.68，0.57，0.32，0.17V vs.Ag/AgCl。各溶液之加工結果顯示於圖12~圖15。於所有的溶液，加工速度依存於觸媒電位而改變是很清楚的。以使用圖15所示的pH11的KOH溶液時之加工結果為例進行考察。加工速度的峰值大致存在於-0.7V vs.Ag/AgCl附近，在0.5V以上或者-1.5V vs.Ag/AgCl以下的電位，加工速度幾乎為0。這顯示針對正負的方向掃描電位的話，分別產生的氧與氫會吸附，在吸附量過剩的場合完全不進行加工。另一方面，在峰值周邊Pt表面的吸附量應該是最小量，與未施加電壓時相比約為3倍的加工速度。結果顯示，藉由控制構成加工基準面的觸媒物質的電位，可以 控制加工速度。
比較各pH之加工速度的峰值電位與自然電位的位置顯示於圖16。隨著pH移動往鹼性側峰值電位變成負的。這可以理解為在更高的pH下氫氧基或者氧往觸媒金屬之吸附變得顯著，為了要使這些脫離必須要負的電位。相反的在pH為1時氫會過剩地吸附，藉由設定為比自然電位更偏正側的電位可得最大的加工速度。圖16之下側的直線，顯示H2的發生界線，上側的直線顯示O2的發生界線，要在上下的直線之間控制電位。
於圖17顯示各溶液pH之加工速度的最大值。是排除了Pt表面的吸附狀態所造成的影響之加工速度的溶液pH依存性。使用酸性溶液的場合加工速度為最大，接著為鹼性溶液、中性溶液。考察此結果，在蝕刻過程首先由H2O分子藉由觸媒的作用使H原子解離，產生的氫氧基吸附於矽原子。接著，H原子吸附於O原子，但此H原子應該不僅是由H2O分子解離的觸媒上的H原子，也有溶液中的氫離子移動過來的。因此在酸性溶液中加工速度很大。另一方面，鹼性溶液中的加工速度比中性溶液更大，應該是加工產物之Si(OH)x的融解速度在鹼性下最大的緣故。
圖18顯示在加氫水中於加工基準面使用Pt，使施加電壓改變而加工石英玻璃的結果。加氫水中的Pt的自然電位為-0.40V vs Ag/AgCl。在加氫水中施加電壓為0V的場合，亦即加工基準面的電位為-0.40V的場合，加工速度為0nm/h。這是因為Pt表面為過剩的氫所覆蓋，所以 H2O分子無法接近至產生相互作用的距離的緣故。由以上情形，明顯可知僅藉著觸媒上產生的氫是不會進行加工的，而觸媒表面的吸附狀態對於加工的影響是非常大的。由此，使施加電壓增加而增加加工基準面的電位的話，電位在約0.4V vs Ag/AgCl下加工速度成為峰值之約500nm/h之後，電位在1.3V vs Ag/AgCl下加工速度變慢為約50nm/h。
圖19係藉由使用由Pt所構成的觸媒物質球的局部加工裝置，不進行電未控制而在自然電位下加工石英玻璃的場合之pH與加工速度的關係之圖。加工條件為加工壓力：200hPa、旋轉速度：10rpm、加工液：HNO3水溶液(pH0-4)、KOH水溶液(pH10-13)。加工時間為各30分鐘。結果可知在pH3附近具有加工速度的峰值。
本發明的加工機制，尚未解明的部分還很多，但明顯可知藉由改變加工基準面的電位，可以控制加工速度。此外，改變加工液的pH也可以控制加工速度。把固體氧化物的表面進行數值控制加工成為任意形狀的場合，可以控制加工速度是很重要的。藉由本發明，可以精密地加工石英玻璃或各種光學玻璃等，或者具有各種電氣特性的金屬氧化物。此外，於本發明的加工方法，應該可以在水中使金屬微粒子分散而加工，進而也可以併用在從前的CMP使用的研磨劑而進行加工。
A‧‧‧加工裝置
B‧‧‧加工裝置
1‧‧‧水
2‧‧‧容器
3‧‧‧加工基準面
4‧‧‧加工頭
5‧‧‧被加工物
6‧‧‧被加工物保持具
7‧‧‧驅動機構
8‧‧‧電壓施加手段
9‧‧‧水循環系
9A‧‧‧供給管
9B‧‧‧排水管
10‧‧‧加工基準面
11‧‧‧加工頭
12‧‧‧被加工物
13‧‧‧被加工物保持具
14‧‧‧驅動機構
15‧‧‧水
16‧‧‧水供給手段
17‧‧‧電壓施加手段
18‧‧‧容器
20‧‧‧氣液混合器
21‧‧‧泵
30‧‧‧局部加工裝置
31‧‧‧水槽
32‧‧‧純水
33‧‧‧玻璃
34‧‧‧馬達
35‧‧‧旋轉軸
36‧‧‧觸媒物質球
37‧‧‧Z平台
38‧‧‧水平板
39‧‧‧XY平台
40‧‧‧被加工物保持具
41‧‧‧軸承
42‧‧‧頭部
43‧‧‧垂直板
44‧‧‧架台
45‧‧‧板彈簧
46‧‧‧平衡器
47‧‧‧旋轉關節
48‧‧‧基準電極
49‧‧‧對向電極
圖1係顯示本發明的加工裝置的第1實施型態(平坦化加工裝置)之簡略立體圖。
圖2係顯示本發明的加工裝置的第2實施型態(平坦化加工裝置)之簡略立體圖。
圖3係製作H2洗淨水的水循環系的簡略說明圖。
圖4係顯示光學玻璃(氟素系)的平坦化加工前後的表面的相位移位干涉顯微鏡影像與AFM影像。
圖5係顯示光學玻璃(鑭系)的平坦化加工前後的表面的相位移位干涉顯微鏡影像與AFM影像。
圖6係顯示石英玻璃的平坦化加工前後的表面的相位移位干涉顯微鏡影像與AFM影像。
圖7係顯示藍寶石的平坦化加工前後的表面的相位移位干涉顯微鏡影像與AFM影像。
圖8係顯示ZnO的平坦化加工前後的表面之AFM影像。
圖9係顯示本發明的加工裝置之第3實施型態(局部加工裝置)的簡略剖面圖。
圖10係顯示加工速度的接觸壓依存性之圖。
圖11係顯示對各種觸媒物質(觸媒金屬)之石英玻璃的加工速度之圖。
圖12係顯示在pH1(HNO3水溶液)下的加工速度的觸媒電位依存性之圖。
圖13係顯示在pH3(HNO3水溶液)下的加工速度的觸媒電位依存性之圖。
圖14係顯示在pH7(磷酸緩衝液)下的加工速度的觸媒電位依存性之圖。
圖15係顯示在pH11(KOH水溶液)下的加工速度的觸媒電位依存性之圖。
圖16係顯示各pH之自然電位與加工速度的峰值位置的關係之圖。
圖17係顯示各溶液pH之加工速度的最大值之圖。
圖18係顯示在氫氣水中使石英玻璃平坦化加工時之電位與加工速度的關係之圖。
圖19係顯示使用局部加工裝置之在自然電位下的石英玻璃的加工之pH與加工速度的關係之圖。
1‧‧‧水
2‧‧‧容器
3‧‧‧加工基準面
4‧‧‧加工頭
5‧‧‧被加工物
6‧‧‧被加工物保持具
7‧‧‧驅動機構
8‧‧‧電壓施加手段
9‧‧‧水循環系
9A‧‧‧供給管
9B‧‧‧排水管
A‧‧‧加工裝置

Claims (15)

  1. 一種固體氧化物之加工方法，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，將該被加工物的表面平坦化加工或者加工為任意曲面的加工方法，其特徵為：切斷解離水分子而構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，把有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質使用作為加工基準面，在水的存在下，使前述被加工物與加工基準面接觸或者極接近地配置，使前述加工基準面的電位，為包含自然電位而不產生H2及O2的範圍，使前述被加工物與加工基準面相對運動，把前述分解產物由被加工物表面除去。
  2. 如申請專利範圍第1項之固體氧化物之加工方法，其中作為前述加工基準面，使用包含金屬元素，而金屬元素的電子的d軌域在費米能階附近的觸媒物質表面。
  3. 如申請專利範圍第2項之固體氧化物之加工方法，其中前述金屬元素為過渡金屬元素。
  4. 如申請專利範圍第1~3項之任一項之固體氧化物之加工方法，其中前述加工基準面，至少於表面具有導電性的觸媒物質，使該觸媒物質的電位改變而控制加工速度。
  5. 如申請專利範圍第4項之固體氧化物之加工方法，其中前述水為使用純水或者超純水之H2洗淨水，在使氫 吸附於前述加工基準面之觸媒物質的狀態下，進行加工。
  6. 如申請專利範圍第1~3項之任一項之固體氧化物之加工方法，其中前述水，係於純水或者超純水混合了有助於分解產物的溶解之錯合物。
  7. 如申請專利範圍第1~3項之任一項之固體氧化物之加工方法，其中因應於前述分解產物，把水的pH調整在2~12的範圍。
  8. 一種固體氧化物之加工裝置，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，加工該被加工物的表面的加工裝置，其特徵為：由以下構件所構成：保持水的容器、水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，具備至少於表面具有有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質的加工基準面，使浸漬於水而被配置於前述容器內的加工頭、保持前述被加工物使浸漬於水，與前述加工基準面接觸或者極接近而配置於前述容器內的被加工物保持具、以及使前述加工頭與被加工物保持具接觸或者極接近同時使相對運動的驅動機構；使前述加工基準面的電位，為包含自然電位不產生H2及O2的範圍，使前述分解產物溶出至水中，或者藉由 前述被加工物與加工基準面的相對運動使前述分解產物由被加工物表面除去，以加工前述被加工物表面。
  9. 一種固體氧化物之加工裝置，係以透過氧結合1種或2種以上的元素之固體氧化物，或者複數之氧化物所構成的多成分系固體氧化物為被加工物，加工該被加工物的表面的加工裝置，其特徵為：由以下構件所構成：水分子解離切斷構成固體氧化物的氧元素與其他元素之回饋鍵結(back-bonding)而吸附，具備至少於表面具有有助於根據加水分解導致的分解產物的生成之觸媒物質的加工基準面之加工頭、使前述被加工物面對於前述加工基準面而保持之被加工物保持具、使前述加工頭的加工基準面與被保持於被加工物保持具的被加工物接觸或者極接近同時使相對運動的驅動機構、以及對前述加工頭的加工基準面與被保持於被加工物保持具的被加工物之間供給水的水供給手段；使前述加工基準面的電位，為包含自然電位不產生H2及O2的範圍，使前述分解產物溶出至水中，或者藉由前述被加工物與加工基準面的相對運動使前述分解產物由被加工物表面除去，以加工前述被加工物表面。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之固體氧化物之加工裝置，其中作為前述加工基準面，使用包含金屬元素，而金屬元素的電子的d軌域在費米能階附近的觸媒物質表 面。
  11. 如申請專利範圍第10項之固體氧化物之加工裝置，其中前述金屬元素為過渡金屬元素。
  12. 如申請專利範圍第8或9項之固體氧化物之加工裝置，其中前述加工基準面，至少於表面具有導電性的觸媒物質，進而具備使該觸媒物質的電位改變而控制加工速度的電位控制手段。
  13. 如申請專利範圍第12項之固體氧化物之加工裝置，其中前述水為使用純水或者超純水之H2洗淨水，在使氫吸附於前述加工基準面之觸媒物質的狀態下，進行加工。
  14. 如申請專利範圍第8或9項之固體氧化物之加工裝置，其中前述水，係於純水或者超純水混合了有助於分解產物的溶解之錯合物。
  15. 如申請專利範圍第8或9項之固體氧化物之加工裝置，其中因應於前述分解產物，把水的pH調整在2~12的範圍。
TW101145975A 2011-12-06 2012-12-06 Processing method of solid oxide and device thereof TWI570800B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011266659 2011-12-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201338032A TW201338032A (zh) 2013-09-16
TWI570800B true TWI570800B (zh) 2017-02-11

Family

ID=48574292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101145975A TWI570800B (zh) 2011-12-06 2012-12-06 Processing method of solid oxide and device thereof

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11220757B2 (zh)
EP (1) EP2789420B1 (zh)
JP (2) JP5754754B2 (zh)
KR (2) KR101613066B1 (zh)
CN (1) CN104023889B (zh)
TW (1) TWI570800B (zh)
WO (1) WO2013084934A1 (zh)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150097484A (ko) * 2012-12-27 2015-08-26 호야 가부시키가이샤 마스크 블랭크용 기판처리장치, 마스크 블랭크용 기판처리방법, 마스크 블랭크용 기판의 제조방법, 마스크 블랭크의 제조방법 및 전사용 마스크의 제조방법
WO2014112409A1 (ja) * 2013-01-18 2014-07-24 Hoya株式会社 マスクブランク用基板の製造方法、マスクブランクの製造方法及び転写用マスクの製造方法
JP6270345B2 (ja) * 2013-06-05 2018-01-31 キヤノン株式会社 光学素子の製造方法
JP6407582B2 (ja) * 2013-07-03 2018-10-17 Hoya株式会社 基板の製造方法、多層反射膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び基板加工装置
JP6534507B2 (ja) * 2013-07-03 2019-06-26 Hoya株式会社 基板の製造方法、多層反射膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び基板加工装置
JP6328502B2 (ja) * 2013-07-04 2018-05-23 Hoya株式会社 基板の製造方法、マスクブランク用基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び基板製造装置
JP6534506B2 (ja) * 2013-07-05 2019-06-26 Hoya株式会社 基板の製造方法、多層反射膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び基板加工装置
JP6400360B2 (ja) * 2013-07-12 2018-10-03 Hoya株式会社 基板の製造方法、マスクブランク用基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び基板製造装置
JP6400370B2 (ja) * 2013-07-29 2018-10-03 Hoya株式会社 基板の製造方法、マスクブランク用基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及び基板製造装置
JP6297321B2 (ja) * 2013-12-09 2018-03-20 Hoya株式会社 機能膜付き基板の製造方法、多層膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、及び転写用マスクの製造方法
JP6188152B2 (ja) * 2014-02-27 2017-08-30 国立大学法人大阪大学 Ｓｉ基板の平坦化加工方法及びその装置
JP6206847B2 (ja) 2014-03-12 2017-10-04 国立大学法人大阪大学 ワイドバンドギャップ半導体基板の加工方法及びその装置
KR102193334B1 (ko) * 2014-04-18 2020-12-22 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법
JP6444680B2 (ja) * 2014-09-30 2018-12-26 Hoya株式会社 基板の製造方法、多層反射膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、及び転写用マスクの製造方法
WO2016063632A1 (ja) 2014-10-23 2016-04-28 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板およびその製造方法
JP2016132083A (ja) * 2015-01-22 2016-07-25 国立大学法人大阪大学 加工装置、加工方法、および部品の製造方法
JP6297512B2 (ja) * 2015-02-09 2018-03-20 Hoya株式会社 マスクブランク用基板の製造方法、多層膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、及び転写用マスクの製造方法
JP2016150415A (ja) * 2015-02-18 2016-08-22 国立大学法人大阪大学 加工装置、加工方法、および部品の製造方法
JP6551833B2 (ja) * 2015-05-28 2019-07-31 国立大学法人大阪大学 機能性精密部品の製造方法及び機能性精密部品
JP6510348B2 (ja) * 2015-07-23 2019-05-08 株式会社荏原製作所 基板処理装置、基板処理システム、および基板処理方法
JP6873758B2 (ja) * 2016-03-28 2021-05-19 Hoya株式会社 基板の製造方法、多層反射膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、及び転写用マスクの製造方法
KR101708757B1 (ko) 2016-04-06 2017-02-21 김재범 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템
JP6818614B2 (ja) * 2017-03-31 2021-01-20 株式会社荏原製作所 基板処理装置および基板処理装置を含む基板処理システム
JP6367417B2 (ja) * 2017-04-19 2018-08-01 Hoya株式会社 マスクブランク用基板の製造方法、多層膜付き基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、及びマスクブランク用基板製造装置
JP7059794B2 (ja) * 2018-05-18 2022-04-26 Ａｇｃ株式会社 ガラス基板およびガラス基板の製造方法
KR102306095B1 (ko) * 2021-06-28 2021-09-28 국방과학연구소 표면 가공 장치
CN114700871B (zh) * 2022-03-11 2023-11-24 上海致领半导体科技发展有限公司 一种第三代半导体化学机械抛光装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003225830A (ja) * 2002-01-31 2003-08-12 Ebara Corp 電解加工装置および方法
TWI266813B (en) * 2000-09-06 2006-11-21 Samsung Electronics Co Ltd Wet process performed with anode water containing oxidative substance and/or cathode water containing reductive substance in semiconductor device fabrication, and anode water and/or cathode water used in the wet process
JP2008198673A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Ebara Corp 複合電解研磨装置
TW201135821A (en) * 2009-12-15 2011-10-16 Univ Osaka Polishing method, polishing apparatus and polishing tool

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313803A (en) * 1980-04-01 1982-02-02 The Standard Oil Company Electrochemical maintenance of optimum catalytic activity in copper-catalyzed nitrile hydrolysis processes
JPS58157998A (ja) * 1982-03-12 1983-09-20 Toshiba Corp 電解研磨除染方法
US5035769A (en) * 1989-10-04 1991-07-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Nondestructive method for chemically machining crucibles or molds from their enclosed ingots and castings
JP3837783B2 (ja) 1996-08-12 2006-10-25 森 勇蔵 超純水中の水酸基による加工方法
JP4141114B2 (ja) * 2000-07-05 2008-08-27 株式会社荏原製作所 電解加工方法及び装置
EP1478708A1 (en) * 2002-02-26 2004-11-24 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
US20040072445A1 (en) * 2002-07-11 2004-04-15 Applied Materials, Inc. Effective method to improve surface finish in electrochemically assisted CMP
JP2005288580A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Ebara Corp 電解加工方法及び装置
JP4506399B2 (ja) 2004-10-13 2010-07-21 株式会社荏原製作所 触媒支援型化学加工方法
US20060163083A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 International Business Machines Corporation Method and composition for electro-chemical-mechanical polishing
EP2849271A1 (en) * 2005-06-15 2015-03-18 ATI Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
JP4337827B2 (ja) 2006-02-09 2009-09-30 森 勇蔵 超純水中の水酸基による加工方法
JP2006176885A (ja) 2006-02-09 2006-07-06 Yuzo Mori 超純水中の水酸基による加工方法
DE102006030323A1 (de) * 2006-04-21 2007-10-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer metallischen Substratoberfläche
US7422982B2 (en) * 2006-07-07 2008-09-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for electroprocessing a substrate with edge profile control
JP2008136983A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Osaka Univ 触媒支援型化学加工方法及び加工装置
JP2008081389A (ja) * 2006-08-28 2008-04-10 Osaka Univ 触媒支援型化学加工方法及び装置
EP1894900A3 (en) * 2006-08-28 2010-02-24 Osaka University Catalyst-aided chemical processing method and apparatus
JP5007384B2 (ja) 2006-10-18 2012-08-22 株式会社荏原製作所 触媒支援型化学加工方法及び装置
US20080188162A1 (en) * 2007-02-06 2008-08-07 Itsuki Kobata Electrochemical mechanical polishing apparatus conditioning method, and conditioning solution
US8734661B2 (en) * 2007-10-15 2014-05-27 Ebara Corporation Flattening method and flattening apparatus
JP4887266B2 (ja) * 2007-10-15 2012-02-29 株式会社荏原製作所 平坦化方法
JP2009263177A (ja) 2008-04-25 2009-11-12 Sharp Corp ガラスの加工方法およびガラスの加工装置並びに配線基板の製造方法
JP5552648B2 (ja) 2009-12-15 2014-07-16 国立大学法人大阪大学 研磨方法及び研磨装置
CN101880907B (zh) * 2010-07-07 2012-04-25 厦门大学 纳米精度的电化学整平和抛光加工方法及其装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI266813B (en) * 2000-09-06 2006-11-21 Samsung Electronics Co Ltd Wet process performed with anode water containing oxidative substance and/or cathode water containing reductive substance in semiconductor device fabrication, and anode water and/or cathode water used in the wet process
JP2003225830A (ja) * 2002-01-31 2003-08-12 Ebara Corp 電解加工装置および方法
JP2008198673A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Ebara Corp 複合電解研磨装置
TW201135821A (en) * 2009-12-15 2011-10-16 Univ Osaka Polishing method, polishing apparatus and polishing tool

Also Published As

Publication number Publication date
US20140326612A1 (en) 2014-11-06
KR101613066B1 (ko) 2016-04-29
KR20160032259A (ko) 2016-03-23
CN104023889A (zh) 2014-09-03
JPWO2013084934A1 (ja) 2015-04-27
JP5754754B2 (ja) 2015-07-29
WO2013084934A1 (ja) 2013-06-13
EP2789420A4 (en) 2015-08-05
TW201338032A (zh) 2013-09-16
JP2015231939A (ja) 2015-12-24
CN104023889B (zh) 2017-04-12
KR20140098129A (ko) 2014-08-07
US11220757B2 (en) 2022-01-11
KR101833196B1 (ko) 2018-02-28
EP2789420B1 (en) 2022-04-20
EP2789420A1 (en) 2014-10-15
JP5963223B2 (ja) 2016-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI570800B (zh) Processing method of solid oxide and device thereof
JP6206847B2 (ja) ワイドバンドギャップ半導体基板の加工方法及びその装置
JP4873694B2 (ja) 触媒支援型化学加工方法
JP4982742B2 (ja) 磁性微粒子を用いた触媒化学加工方法及び装置
EP0576937B1 (en) Apparatus for mirror surface grinding
TWI571924B (zh) 拋光裝置及拋光工具
JP4506399B2 (ja) 触媒支援型化学加工方法
JP2013538169A (ja) ナノ精度の光／電気化学的平坦化及びポリシング加工方法、並びにその装置
TW200540240A (en) Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same
JP6143283B2 (ja) 陽極酸化を援用した形状創成エッチング方法及び高精度形状創成方法
US11850704B2 (en) Methods to clean chemical mechanical polishing systems
JP6188152B2 (ja) Ｓｉ基板の平坦化加工方法及びその装置
JP6797409B2 (ja) 触媒表面基準エッチング方法及びその装置
JP2007160496A (ja) ワーク研磨装置およびワーク研磨方法
Lee et al. Analysis of Research Trends on Electrochemical-Mechanical Planarization
Carter et al. Electrochemical Measurements Demonstrate Performance of BTAH and Alternative Passivating Agents on Copper in a Hydroxylamine CMP System