化学的研磨（Chemical Mechanical Polishing / CMP）‐化学反応で柔らかくした表面を、物理的に優しく削る
「化学的研磨（Chemical Mechanical Polishing / CMP 含む）」は、ガラスや半導体、金属表面の仕上げに欠かせない技術です。物理的に削る「機械研磨」とは異なり、化学反応を利用して表面を“溶かしながら磨く”点が特徴です。
✅ 化学的研磨とは
・定義 化学薬品による腐食・溶解作用と、機械的な研磨作用を組み合わせて表面を平滑化する方法
・目的 単なる削りではなく、材料特有の「化学反応」を利用して、微細な凹凸や傷を除去する
✅ 原理
1. 化学作用
・酸やアルカリ、酸化剤が表面を薄く溶解・酸化
・酸化セリウム（CeO₂）はガラス表面のSiO₂と弱い化学反応を起こす
・酸化膜がやわらかくなり、除去しやすくなる
・酸やアルカリ、酸化剤が表面を薄く溶解・酸化
・酸化セリウム（CeO₂）はガラス表面のSiO₂と弱い化学反応を起こす
・酸化膜がやわらかくなり、除去しやすくなる
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2. 機械作用
・フェルトパッドやスラリー中の研磨粒子が機械的に表面を削る
・「溶けた層」を取り除くことで、次の反応が進む → 連続的に平滑化
・フェルトパッドやスラリー中の研磨粒子が機械的に表面を削る
・「溶けた層」を取り除くことで、次の反応が進む → 連続的に平滑化
✅ 主な用途
1. ガラス・光学レンズ研磨
・酸化セリウムスラリーを用いたレンズ仕上げ ・高透明度
・高平滑度が得られる
・酸化セリウムスラリーを用いたレンズ仕上げ ・高透明度
・高平滑度が得られる
2. 半導体CMP（Chemical Mechanical Polishing）
・ウエハーの平坦化工程
・酸化シリコン（SiO₂）、銅配線（Cu）などをナノメートル精度で均す
・代表的なスラリー シリカ、アルミナ、過酸化水素＋添加剤
・ウエハーの平坦化工程
・酸化シリコン（SiO₂）、銅配線（Cu）などをナノメートル精度で均す
・代表的なスラリー シリカ、アルミナ、過酸化水素＋添加剤
3. 金属の化学研磨
・銅、アルミ、ステンレスの表面を酸で溶かし平滑化
・腐食と研磨をコントロールして鏡面仕上げ
・銅、アルミ、ステンレスの表面を酸で溶かし平滑化
・腐食と研磨をコントロールして鏡面仕上げ
✅ 化学的研磨のメリット
・ナノメートル単位の平坦度が得られる
・微細な傷を自己修復的に除去できる
・光学特性や電子特性を向上させる
・微細な傷を自己修復的に除去できる
・光学特性や電子特性を向上させる
✅ デメリット
・薬品の管理・廃液処理が必要
・機械的研磨よりもコスト高
・過剰研磨や選択性不足による不良リスク
・機械的研磨よりもコスト高
・過剰研磨や選択性不足による不良リスク
✅ ガラス研磨における例
酸化セリウム（CeO₂）スラリー
・CeO₂ がガラス表面のSi–O–Si結合を部分的に切断
・水和反応により表面がわずかに軟化
・研磨粒子が柔らかい層を削り取り、滑らかな仕上がりになる
・CeO₂ がガラス表面のSi–O–Si結合を部分的に切断
・水和反応により表面がわずかに軟化
・研磨粒子が柔らかい層を削り取り、滑らかな仕上がりになる
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まとめ
化学的研磨は「化学反応で柔らかくした表面を、物理的に優しく削る」方法です。精密な仕上げが必要な光学や半導体の分野で必須の技術です。
名言 「科学と力が調和するとき、素材は真の輝きを放つ。」
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