(57)【要約】【課題】水溶性高分子添加剤の単独添加の場合よりも耐エッチング性能を向上できる研磨スラリー用溶媒を提供すること。【解決手段】フッ化カルシウムなどのフッ化物結晶を有するイオン結合材料を研磨するのに使用される研磨スラリー用溶媒であって、前記イオン結合材料の表面に吸着層を形成可能な水溶性高分子添加剤が２種以上含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化カルシウムなどのフッ化物結晶を有するイオン結合材料を研磨するのに使用される研磨スラリー用溶媒であって、
前記イオン結合材料の表面に吸着層を形成可能な水溶性高分子添加剤が２種以上含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒。
【請求項２】
前記水溶性高分子添加剤として、ジエチレングリコールとカルボキシメチルセルロースナトリウムとが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の研磨スラリー用溶媒。
【請求項３】
１リットルの研磨スラリー用溶媒中に、前記ジエチレングリコールが５０〜１５０ｍＬの範囲内で含まれ、前記カルボキシメチルセルロースナトリウムが２〜６ｇの範囲内で含まれていることを特徴とする請求項２に記載の研磨スラリー用溶媒。
【請求項４】
１リットルの研磨スラリー用溶媒中に、前記ジエチレングリコールが略１００ｍＬ含まれ、前記カルボキシメチルセルロースナトリウムが略６ｇ含まれていることを特徴とする請求項３に記載の研磨スラリー用溶媒。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に、砥粒が添加されていることを特徴とする研磨スラリー。
【請求項６】
前記請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法であって、
前記水溶性高分子添加剤の含有比率が異なる複数の溶液を準備する準備手順と、
前記イオン結合材料からなる試料表面に、あらかじめ設定された基準面を含み、前記溶液に接触させない部分をマスキングするマスキング手順と、
前記複数の溶液中に、前記マスキングを行った試料を浸漬し、前記試料表面において前記基準面に隣り合って設定された被験領域にエッチングを生じさせるエッチング手順と、
前記試料において、前記基準面と前記被験領域との間に生じた平均段差を測定する測定手順と、
前記溶液の前記水溶性高分子添加剤の含有比率と前記溶液により生じた平均段差との関係に基づいて、前記複数の水溶性高分子添加剤の調合比率に応じた耐エッチング性能を評価する評価手順と、
を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法。
【請求項７】
前記エッチング手順の前に、複数の各溶液に対応する各被験領域の表面あらさを統一する事前処理手順を実行することを特徴とする請求項６に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法。
【請求項８】
前記請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法であって、
前記水溶性高分子添加剤の含有比率が異なる複数の溶液を準備する準備手順と、
前記複数の溶液中に、前記イオン結合材料からなる試料を浸漬し、前記試料の表面にエッチングを生じさせるエッチング手順と、
前記試料の表面あらさを測定する測定手順と、
前記溶液の前記水溶性高分子添加剤の含有比率と前記表面あらさとの関係に基づいて、前記複数の水溶性高分子添加剤の調合比率に応じた耐エッチング性能を評価する評価手順と、
を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法。
【請求項９】
前記請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法であって、
前記請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明の準備手順、エッチング手順、測定手順を実施して得られた測定値と、この測定値に対応する前記水溶性高分子添加剤の含有比率と、の関係に基づいて、前記測定値と含有率との関係を示す重回帰式を算出する回帰式算出手順と、
得られた回帰式に基づいて、前記複数の水溶性高分子添加剤の調合比率を設定する設定手順と、
を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の研磨スラリーにおける複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法であって、
前記研磨スラリーを用いて、前記イオン結合材料からなる試料の表面を研磨する研磨手順と、
研磨した前記試料表面の形状を測定する形状測定手順と、
測定した形状に基づいて、前記試料表面に結晶異方性が現れる度合いが少ないものほど調合比率の評価が高いとする評価手順と、
を実行することを特徴とする研磨スラリーにおける複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン結合材料の研磨技術に関し、特に、表面平滑性および表面欠陥が重視される深紫外線領域の光学レンズ材料の研磨に用いるのに好適な研磨スラリー用溶媒、研磨スラリー、研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法、および研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学結晶としてのフッ化カルシウム（ＣａＦ２）材などイオン結合材料の研磨に用いる研磨スラリーに関し、多様なものが知られている。
【０００３】
例えば、仕上げ研磨もしくはその前工程の研磨で酸化セリウムを用いることや、仕上げ研磨で、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジルコニア、コロイダルダイヤモンドを用いることが、特許文献１などに記載されている。
【０００４】
また、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）などフッ化物系結晶材料からなる物品を研磨するのに際して、非水性の研磨液として低粘度シリコンオイルを用いることが、特許文献２などに記載されている。この特許文献２に記載の技術では、研磨液として低粘度シリコンオイルを用いることで、研磨液と結晶材料との反応(エッチング)による表面荒れを防止することについて記載されている。
【０００５】
また、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）などフッ化物系結晶材料からなる物品を研磨するに際して、あらかじめ研磨液の中にフッ化カルシウム微粉末を飽和溶解量の５０％、もしくはそれ以上を添加溶解する方法が、特許文献３などにより知られている。この特許文献３に記載の技術では、研磨液と結晶材料との反応を阻止することで、ピット、潜傷、ヤケなどの発生を防止できることが記載されている。
【０００６】
さらに、イオン結合材料から成る試料を、１種類の水溶性高分子が添加された水溶液に浸漬し、エッチングによって生じた段差の大きさ・ピットの寸法から、適切な水溶性高分子の種類および濃度を選定する方法が、特許文献４に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−５０３２２３号公報
【特許文献２】特開２００４−９８２４２号公報
【特許文献３】特開平８−１９９４３号公報
【特許文献４】特開２００６−１７６６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、以下に記載するような解決すべき課題を残していた。
フッ化カルシウム（ＣａＦ２）レンズの研磨を行う場合、光軸を、（１１１）面に略直交させる向きで研磨を行う。
そこで、フッ化カルシウムレンズの光軸付近である中心部分は、相対的に（１１１）面に近く、レンズが緩い曲率半径ならば、特許文献４に記載された従来技術でも、ある程度平滑で表面欠陥の少ない鏡面を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、レンズの曲率半径が相対的に小さくなるに連れ、あるいは直径が相対的に大きくなるに連れ、レンズの接線角度が増大すると、以下のような問題が生じる。
【０００９】
フッ化カルシウムレンズの光軸付近である中心部分は、図１５に配置関係を示す（１１１）面に近く、レンズの接線角度が増大する。そして、この接線角度が３５°付近になると、図１６に示すように、３方位に（１００）、（０１０）、（００１） 面が存在し、その表面位置でのカルシウム（Ｃａ）イオン、フッ素（Ｆ）イオンの相対密度は、（１００）、（０１０）、（００１） 面の３方位と、その中間や（１１１）面付近とでは、図１７に示すように著しく異なることになる。
このため、研磨を行なうに際して、レンズを研磨スラリー中に浸漬すると、この３方位と中間部分とで、溶解速度差（エッチング進行度）が極端に異なることから、研磨形状に結晶異方性が現れる傾向が顕著になってくる。なお、図１０、図１２は、結晶異方性が表れた状態を示している。
【００１０】
また、特許文献４に記載された技術のように、カルボキシメチルセルロースナトリウム（以下、ＣＭＣと記す）などの１種の水溶性高分子を添加した水溶液に、研磨対象のイオン結合材料を浸漬した場合、水溶性高分子の添加濃度を上げれば、エッチングを抑制する効果（＝具体的指標としての平均段差）は、次第に低減して行く。
しかしながら、水溶性高分子の添加濃度を増大して行くと、その効果も次第に減少して行く。
具体例を挙げると、図１８に示すように、ＣＭＣ無添加の純水だけの場合の平均段差は、３００ｎｍ程度であるのに対し、ＣＭＣを、１Ｌあたり ５００ｍｇを添加すると、平均段差は１１５ｎｍまで急降下する。しかし、さらにＣＭＣを５００ｍｇ添加しても、平均段差は９３ｎｍ程度の変化に留まる。したがって、特許文献４に記載の技術では、平均段差を低減するには限界があり、しかも、大量のＣＭＣ添加が必要になるため、調合するための工数およびコストが増大する。加えて、研磨スラリーの粘性が増大し、研磨上の不都合も生じる。
【００１１】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、水溶性高分子添加剤の単独添加の場合よりも耐エッチング性能を向上できる研磨スラリー用溶媒および研磨スラリーを提供することにあり、また、これは、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）などのフッ化物結晶素材の研磨に際して、接線角の大きい場合でも、研磨形状に結晶異方性が現れるのを抑制可能な研磨スラリー用溶媒および研磨スラリーを提供することに繋がる。
また、第２の目的は、上述の第１の目的を達成できる研磨スラリー用溶媒および研磨スラリーを提供できる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法および調合比率設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、フッ化カルシウムなどのフッ化物結晶を有するイオン結合材料を研磨するのに使用される研磨スラリー用溶媒であって、前記イオン結合材料の表面に吸着層を形成可能な水溶性高分子添加剤が２種以上含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒とした。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨スラリー用溶媒において、前記水溶性高分子添加剤として、ジエチレングリコールとカルボキシメチルセルロースナトリウムとが含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒とした。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の研磨スラリー用溶媒において、１リットルの研磨スラリー用溶媒中に、前記ジエチレングリコールが５０〜１５０ｍＬの範囲内で含まれ、前記カルボキシメチルセルロースナトリウムが２〜６ｇの範囲内で含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒とした。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の研磨スラリー用溶媒において、１リットルの研磨スラリー用溶媒中に、前記ジエチレングリコールが略１００ｍＬ含まれ、前記カルボキシメチルセルロースナトリウムが略６ｇ含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒とした。
【００１３】
また、上述の目的を達成するため、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に、砥粒が添加されていることを特徴とする研磨スラリーとした。
【００１４】
また、上述の目的を達成するため、請求項６に記載の発明では、前記請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法であって、前記水溶性高分子添加剤の含有比率が異なる複数の溶液を準備する準備手順と、前記イオン結合材料からなる試料表面に、あらかじめ設定された基準面を含み、前記溶液に接触させない部分をマスキングするマスキング手順と、前記複数の溶液中に、前記マスキングを行った試料を浸漬し、前記試料表面において前記基準面に隣り合って設定された被験領域にエッチングを生じさせるエッチング手順と、前記試料において、前記基準面と前記被験領域との間に生じた平均段差を測定する測定手順と、前記溶液の前記水溶性高分子添加剤の含有比率と前記溶液により生じた平均段差との関係に基づいて、前記複数の水溶性高分子添加剤の調合比率に応じた耐エッチング性能を評価する評価手順と、を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法とした。
また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法において、前記エッチング手順の前に、複数の各溶液に対応する各被験領域の表面あらさを統一する事前処理手順を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法とした。
【００１５】
また、上述の目的を達成するため、請求項８に記載の発明では、前記請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法であって、前記水溶性高分子添加剤の含有比率が異なる複数の溶液を準備する準備手順と、前記複数の溶液中に、前記イオン結合材料からなる試料を浸漬し、前記試料の表面にエッチングを生じさせるエッチング手順と、前記試料の表面あらさを測定する測定手順と、前記溶液の前記水溶性高分子添加剤の含有比率と前記表面あらさとの関係に基づいて、前記複数の水溶性高分子添加剤の調合比率に応じた耐エッチング性能を評価する評価手順と、を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法とした。
【００１６】
また、上述の目的を達成するため、請求項９に記載の発明では、前記請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒に含まれる複数の水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法であって、前記請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明の準備手順、エッチング手順、測定手順を実施して得られた測定値と、この測定値に対応する前記水溶性高分子添加剤の含有比率と、の関係に基づいて、前記測定値と含有率との関係を示す重回帰式を算出する回帰式算出手順と、得られた回帰式に基づいて、前記複数の水溶性高分子添加剤の調合比率を設定する設定手順と、を実行することを特徴とする研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法とした。
【００１７】
また、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載の発明では、請求項５に記載の研磨スラリーにおける複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法であって、前記研磨スラリーを用いて、前記イオン結合材料からなる試料の表面を研磨する研磨手順と、研磨した前記試料表面の形状を測定する形状測定手順と、測定した形状に基づいて、前記試料表面に結晶異方性が現れる度合いが少ないものほど調合比率の評価が高いとする評価手順と、を実行することを特徴とする研磨スラリーにおける複数の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法とした。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１〜４に記載の研磨スラリー用溶媒では、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）材などフッ化物結晶をはじめとするアルカリハライド(アルカリ金属とアルカリ土類のハロゲン化物の総称)と称されるイオン結合材料を浸漬した際に、このイオン結合材料の表面に、２種以上の水溶性高分子による吸着層が形成され、エッチングが防止される。
この場合、水溶性高分子添加剤を１種のみとした場合と比較して、エッチング防止性能を向上させることができる。
したがって、請求項１〜４に記載の発明の研磨スラリー用溶媒を用いた請求項５に記載の研磨スラリーを用いて研磨を行なった場合、イオン結合材料の表面のあらさを低減できるとともに、無欠陥の表面が得られ、さらに、結晶異方性が生じるのを抑制した平滑性に優れた表面仕上げを得ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法では、複数の水溶性高分子添加剤の含有比率が異なる複数種類の溶液を用意しておき、イオン結合材料からなる試料の表面の被験領域を各溶液に浸漬させてエッチングを生じさせ、この被験領域に隣り合う基準面との間に生じた平均段差を測定することで、水溶性高分子添加剤の調合比率と耐エッチング性能との関係を見出すことができる。
したがって、研磨スラリー用溶媒として、耐エッチング性能に優れたものの評価を、高精度で行なうことができる。
測定領域を広く取り、平均化した表面間の段差の平均値を求めているため、一断面の段差を求めるのと比較して、測定誤差を少なくすることができる。
【００２０】
さらに、請求項７に記載の発明では、エッチング手順の前に、複数の被験領域の表面あらさを統一するようにした。このため、表面あらさの違いにより、エッチングの進行度合いが異なることで、耐エッチング性能の評価に影響を与える不具合を防止することができる。
特に、１つの試料基板に、複数の被験領域を設定している場合には、１つの試料基板の表面あらさを統一することで、複数の被験領域の表面あらさを統一することができることから、作業効率に優れる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、水溶性高分子添加剤の含有比率が異なる複数の溶液を準備しておき、各溶液に試料を浸漬し、試料の表面あらさを測定することで、水溶性高分子添加剤の調合比率と耐エッチング性能との関係を見出すことができる。
したがって、研磨スラリー用溶媒として、耐エッチング性能に優れたものの評価を、高精度に行なうことができる。
特に、エッチング手順の後に試料の表面あらさを測定するのみであり、基準面などのマスキングが不要で、作業性に優れる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、エッチング手順によって生じた平均段差あるいは表面あらさを示す測定値と、複数の水溶性高分子添加剤の含有比率との相関を示す重回帰式から、研磨スラリー用溶媒に好適な水溶性高分子添加剤の調合比率を設定できる。
この場合、重回帰式に基づいて調合比率を設定するため、実際にエッチングを行なっていない調合比率の溶液に浸漬して生じる平均段差あるいは表面あらさ、すなわち、耐エッチング性能を予測することができる。
したがって、実際に調合した比率のみの中から調合比率を設定するものと比較して、調合比率の設定自由度が高くなり、耐エッチング性能のより高い調合比率の設定が可能となる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、研磨スラリーを用いて、イオン結合材料からなる試料の表面を実際に研磨し、その試料表面の形状を測定し、その形状に結晶異方性が現れている程度に基づいて調合比率の評価を行なう。
すなわち、研磨を行なった場合に、特に、研磨の曲率半径が小さくなると、エッチングによる溶解速度差が顕著になって、研磨形状に結晶異方性が現れる傾向が強くなる。
【００２４】
そこで、研磨形状を測定し、結晶異方性が現れないものは、エッチングによる溶解速度差が小さく、耐エッチング性能が高いと評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態の研磨スラリー用溶媒は、フッ化カルシウムなどのフッ化物結晶を有するイオン結合材料を研磨するのに使用される研磨スラリー用溶媒であって、前記イオン結合材料の表面に吸着層を形成可能な水溶性高分子添加剤が２種以上含まれていることを特徴とする研磨スラリー用溶媒である。
【実施例１】
【００２６】
以下に、図１〜図７に基づいて、実施例１の研磨スラリー用溶媒、および研磨スラリー用溶媒の調合比率評価方法について説明する。この実施例１は、請求項１〜４に記載された研磨スラリー用溶媒、および請求項６，７に記載の調合比率評価方法の一実施例であって、平均段差に基づいて調合比率評価を行なうものである。
【００２７】
まず、本実施例１の研磨スラリー用溶媒に用いる水溶性高分子添加剤について説明する。
（準備手順）
本実施例１では、複数の水溶性高分子添加剤として、ジエチレングリコール（以下、ＤＥＧと表記する）と、前述のＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）とを用いた。なお、純水中において、ＤＥＧは酸性を呈し、ＣＭＣは僅かにアルカリ性を呈する。
【００２８】
そして、本実施例１では、ＤＥＧとＣＭＣの調合量として、それぞれ４通り設定した。したがって、水溶性高分子添加剤の含有比率の異なる複数の溶液として、１６通りの調合比率の溶液を準備した。
具体的には、ＤＥＧの添加量を、０ｍＬ，５０ｍＬ，１００ｍＬ，１５０ｍＬの４通りに設定した。また、ＣＭＣの添加量を、０ｇ，２ｇ，４ｇ，６ｇの４通りに設定した。そして、これらを純水に添加して、１Ｌの溶液が得られるように調合した。
【００２９】
すなわち、本実施例１では、評価対象となる１６通りの研磨スラリー用溶媒として、ＣＭＣ（ｇ）とＤＥＧ（ｍＬ）との調合比率が、（０，０）（２，０）（４，０）（６，０）（０，５０）（２，５０）（４，５０）（６，５０）（０，１００）（２，１００）（４，１００）（６，１００）（０，１５０）（２，１５０）（４，１５０）（６，１５０）のものを準備した。なお、これらの溶液には、ＤＥＧとＣＭＣとがいずれか一方のみしか含まれていないものも含まれているが、これは、従来技術に相当する評価比較対象として設定した。
【００３０】
次に、本実施例１の調合比率評価方法に用いる試料について説明する。
本実施例１では、イオン結合材料として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）材製の直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状の試料１を用いた。
また、この試料１は、事前に鏡面加工を施し、図１の（ａ）に示す表面１ａおよび同図（ｂ）に示す裏面１ｂをそれぞれ基板とした。また、エッチング面は（１１１）面とした。
【００３１】
試料１は、図１に示すように、表面１ａと裏面１ｂとのそれぞれの中央部に、一定幅で全長に亘って基準面１０，２０を設定した。
さらに、各基準面１０，２０の両側と、その外側の円弧と、で囲まれる４つの区画である第１実験区画１１，第２実験区画１２，第３実験区画１３，第４実験区画１４を、エッチングを実施する区画とし、さらに、これら各実験区画１１，１２，１３，１４を、基準面１０，２０の長手方向に直交する方向に４つに区切り、第１〜第１６の被験領域１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６を設定した。
【００３２】
これらの第１〜第１６被験領域１０１〜１１６は、前述した４つの各実験区画１１〜１４を、ＤＥＧの水準領域とした。
【００３３】
また、基準面１０，２０の長手方向に直交する方向で重なる４つの被験領域、すなわち、第１，第５，第９，第１３被験領域１０１，１０５，１０９，１１３、第２，第６，第１０，第１４被験領域１０２，１０６，１１０，１１４、第３，第７，第１１，第１５被験領域１０３，１０７，１１１，１１５、第４，第８，第１２，第１６被験領域１０４，１０８，１１２，１１６を、ＣＭＣの水準領域とした。
【００３４】
（事前処理手順）
各被験領域１０１〜１１６は、事前に鏡面加工を行なって表面あらさを統一した。この表面あらさは、ハイパスフィルタ無しでｒｍｓ＝０．２〜０．５ｎｍの範囲内の値に統一することが好ましく、本実施例１では、試料１の各被験領域１０１〜１１６の表面あらさを、ハイパスフィルタ無しでｒｍｓ＝０．２ｎｍ付近に統一した。
【００３５】
（マスキング手順）
エッチングを実施する前に、基準面１０，２０にマスキングを行なうとともに、各被験領域１０１〜１１６においてエッチングを実施する箇所を除いてマスキングを行なう。
例えば、最初に第１被験領域１０１を、ＣＭＣ＝６ｇ、ＤＥＧ＝０ｍＬの溶媒に浸漬する場合、この第１被験領域１０１のみを露出させ他の各被験領域１０２〜１１６にマスキングを行なう。
【００３６】
なお、本実施例１では、マスキングには、溶液化したピッチ(光学レンズ研磨用のピッチ)の凝集皮膜ＭＳを用いた。
図２において、試料１は、第３被験領域１０３を露出させ、他の部分は、凝集皮膜ＭＳで覆った状態を示している。
【００３７】
（エッチング手順）
図２はエッチングの実施の様子を示す模式図である。
すなわち、エッチングの実験装置２は、容器２１，支持台２２，攪拌装置２３を備えている。
容器２１には、各被験領域１０１〜１１６に対応して１６通りの研磨スラリー用溶媒を入れる。
すなわち、前述のように第１被験領域１０１にエッチングを実施する場合、ＣＭＣ＝６ｇ、ＤＥＧ＝０ｍＬの溶媒を容器２１に入れ、試料１を支持台２２の上に載せて溶媒に浸漬させる。このとき、本実施例１では、試料１を、溶媒に４８時間浸漬させ、かつ、攪拌装置２３により、常時２００ｒｐｍの攪拌運動を与えた。
【００３８】
このようにして、第１被験領域１０１のエッチングが終了すると、試料１を引き上げ、このエッチングを実施した第１被験領域１０１にマスキングを実施し、かつ、次の被験領域、例えば、第２被験領域１０２を露出させる。
【００３９】
そして、この第２被験領域１０２に対応した溶媒、すなわち、ＤＥＧ＝０ｍＬ、ＣＭＣ＝４ｇを含有した溶媒を容器２１に入れ、上述と同様に、試料１を溶媒に４８時間浸漬させるとともに、攪拌運動を与える。
以上の手順で、各試験領域１０１〜１１６のそれぞれに、対応する１６種類の溶媒を用いてエッチングを実施する。
【００４０】
（測定手順）
上述のように各被験領域１０１〜１１６にエッチングを実施すると、各被験領域１０１〜１１６と、これに隣り合うエッチングを実施していない基準面１０，２０との間に、段差が生じる。
【００４１】
図３は、エッチングを実施した結果の一例を示している。
そこで、本実施例１では、各被験領域１０１〜１１６と、各基準面１０，２０と、の間に生じた段差の高さｈを、単色光のレーザ干渉計を用い、平均段差として測定した。
【００４２】
この測定では、試料１の表面１ａおよび裏面１ｂの段差を、それぞれ、１回の測定で取得した。
すなわち、平均段差が、波長λ＝６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを光源とした単色光のレーザ干渉計では、λ／４以下の段差ならば測定可能である。そこで、本実施例１では、平均段差が１５０ｎｍ以下となるように、エッチング実施時間を設定している。表面１ａおよび裏面１ｂについて、それぞれ１回の測定で得られた段差のデータを、分割された各被験領域１０１〜１１６のデータごとに平均段差として解析を行なっている。
【００４３】
なお、この測定には、白色光を光源とし、光軸方向に等速走査する顕微鏡光学系の干渉計を用いることもできる。この場合には、第１〜第１６被験領域１０１〜１１６ごとに段差の測定を行なって、解析を行なう。
【００４４】
（評価手順）
この評価手順では、測定した平均段差に基づいて、各溶媒の耐エッチング性能を評価する。
【００４５】
図４、図５は測定結果を示している。
図４では、下面の２軸ＬＤ，ＬＣがそれぞれＤＥＧ，ＣＭＣの量を示し、縦軸ＬＨが平均段差を示している。
【００４６】
図４において、ＤＥＧ＝０の平均段差のラインＬａが、ＣＭＣを単独添加した場合の平均段差を示しており、これを図５に点線で示している。このように、ＣＭＣを単独添加した場合、含有量が２ｍｇ程度までは、平均段差が顕著に減少しているが、その後は、含有量が増大しても、平均段差の減少度合いは次第に小さくなっている。
【００４７】
図４において、ＣＭＣ＝０の平均段差のラインＬｂが、ＤＥＧを単独添加した場合の平均段差係を示しており、これを図５に１点鎖線で示している。このように、ＤＥＧを単独添加した場合、含有量が５０ｍＬ程度までは、平均段差が減少しているが、その後は、濃度を増加させても、平均段差の減少度合いは小さく、さらに、１００ｍＬを越えると、平均段差が逆に増大していることがわかる。
【００４８】
それに対し、ＤＥＧとＣＭＣとの両方を添加した場合において、特に、両者の含有量が（０，０）（２，５０）（４，１００）（６，１５０）のものを結ぶラインＬＬに示されるように、調合濃度の増大とともに、平均段差が減少し、ＤＥＧ単独では増加傾向を示した濃度を超えても、平均段差が減少していることが分かる（図５参照）。
【００４９】
本実施例１では、この平均段差の値が小さいものを、耐エッチング性能が高い調合比率であると評価する。
上述したように、基準面に隣り合う各被験領域に異なる調合比率の溶媒でエッチングを実施し、基準面との間の平均段差を測定することで、ＤＥＧ，ＣＭＣ単独の場合と、ＤＥＧ，ＣＭＣ混合の場合との、耐エッチング性能の違い、ならびに、ＤＥＧ，ＣＭＣの調合比率の違いによる耐エッチング性能の違いを的確に評価することができた。
【００５０】
図４では、ＤＥＧとＣＭＣの２種類の水溶性高分子添加剤を含有したものにおいて、特に、ＤＥＧ含有量が１００〜１５０ｍＬの範囲で、かつ、ＣＭＣ含有量が４〜６ｍｇの範囲のものが、平均段差が小さくなっており、従来のものよりも耐エッチング性能が高いと評価した。
【００５１】
さらに、本実施例１では、事前工程において、鏡面加工を実施した際に、試料１の各被験領域１０１〜１１６の表面あらさを統一した。
ここで、表面あらさを統一したことによる作用効果について説明する。
【００５２】
図６は、表面あらさの異なるフッ化カルシウム製の試料を、ＣＭＣ含有量の異なる溶媒に浸漬して、平均段差を測定した例である。
○印および点線は、試料の表面あらさがハイパスフィルタ使用でｒｍｓ＝０．３２ｎｍの場合を示し、◇印および実線は、試料の表面あらさがハイパスフィルタ無しでｒｍｓ＝０．２２５ｎｍの場合を示している。前者は、ハイパスフィルタ無しに換算すると、ｒｍｓ＝０．８ｎｍ弱になる。
【００５３】
この図６に示すように、表面あらさが粗い場合、特に、ＣＭＣ濃度が低い領域で、平均段差が大きくなる。これは、純水中では、表面あらさが粗いほど、溶媒との接触面積が増大し、エッチングが進行し易いのではないかと思われる。一方、ＣＭＣ含有比率が増大すると、試料の表面に水溶性高分子の吸着層が形成され、エッチングを抑制するので、表面あらさに鈍感になって行くのではないかと思われる。
【００５４】
また、図７は、試料の表面あらさと、純水中で生じる平均段差と、の関係を示すものである。この図に示すように、表面あらさの増大によって、純水中で生じる平均段差が増大することがわかる。
【００５５】
以上のことから、本実施例１のように、事前工程の鏡面加工において、各被験領域１０１〜１１６の表面あらさを統一することで、エッチングの進行条件を統一し、平均段差のばらつきを小さくできる。
よって、調合比率の評価を、より精度の高いものとできる。
【００５６】
さらに、本実施例１では、被験領域１０１〜１１６を、試料１の表面１ａと裏面１ｂとでそれぞれ８つの領域に区画し、測定手順において、単色光のレーザ干渉計を用いて、表面１ａの第１〜第８被験領域１０１〜１０８における段差の測定と、裏面１ｂの第９〜第１６被験領域１０９〜１１６における段差の測定とを、それぞれ１回の測定作業で測定するようにした。
【００５７】
したがって、各溶媒に対応して、それぞれ１つの試料１を用いるのと比較して、必要な試料１の数を減らすことができ、コスト的に有利である。加えて、エッチング前に試料１の表面あらさを統一するのも容易である。
【実施例２】
【００５８】
次に、実施例２の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法について説明する。この実施例２は、本願請求項８に記載の発明に対応している。
【００５９】
実施例２の調合比率設定方法では、準備手順、マスキング手順、エッチング手順、測定手順までは実施例１と同じ手順を実施したものとして説明を省略する。
【００６０】
測定手順により、ＣＭＣとＤＥＧとの調合比率と、これに対応する平均段差のデータが得られたら、重回帰分析により数式化する。この平均段差（ＡｖｇＨｇｔ）を数式化した重回帰式を、下記の式（１）に示す。
ＡｖｇＨｇｔ＝109−1.47DEG−21.5CMC＋0.00739DEG２−0.00378DEG２×CMC
＋0.687DEG×CMC＋0.000444DEG２×CMC２−0.0817CMC２×DEG＋2.23CMC２  …（１）
【００６１】
なお、各数値の詳細については下記表１に示す。
【表１】
2010084084.tif 000003
【００６２】
また、重回帰式から得られた予測値に基づいて、再度グラフ化したものを、図８に示す。
【００６３】
以上のように、式（１）に示す重回帰式は、定数項、係数項の有意確率Ｐ値が全０．００５以下である。また、標準偏差Ｓ＝４ｎｍ、調整済み決定係数Ｒ-sq＝９５．２％であり、予測値のあてはまりが良く、実測値との乖離は僅少になった。数式全体の有意確率もＰ値＝０．０００である。
【００６４】
このように、本実施例３では、まず重回帰分析によって結果(平均段差)を予測できる数式を確保して、調合比率とエッチングによる平均段差との相関性を得た後、適切な調合比率を設定する設定手順を実行する。
【００６５】
ここで、図８に示す重回帰式をグラフ化したものにおいて、Ａ１に示す、純水中（ＤＥＧ＝０，ＣＭＣ＝０）でのエッチングによる平均段差は、１１０ｎｍである。
また、図においてＡ２で示す従来技術に相当する調合比率（ＤＥＧ＝０，ＣＭＣ＝２）の溶媒でのエッチングによる平均段差は、７３ｎｍであり、純水によるエッチングに対して平均段差３５ｎｍ低くなっている。
【００６６】
そこで、本実施例２では、この従来技術相当の溶媒よりも、さらに平均段差を３５ｎｍ低くできる調合比率の溶媒を設定することにした。
よって、本実施例２では、図８のグラフにおいて、ａａ，ａｂ，ａｃに対応する調合比率の溶媒Ａａ，Ａｂ，Ａｃを設定し、これに砥粉としてのダイヤモンドパウダを添加して本発明の実施例である２種類の研磨スラリーＡＡ，ＡＢと、比較例としての研磨スラリーＡＣを作成した。
【００６７】
ここで、研磨スラリーＡＡは、純水９００ｍＬに対して、ＣＭＣ＝６ｇ、ＤＥＧ＝１００ｍＬ、ダイヤモンドパウダ＝４ｇの比率で添加した。
また、研磨スラリーＡＢは、純水８５０ｍＬに対して、ＣＭＣ＝４ｇ、ＤＥＧ＝１５０ｍＬ、ダイヤモンドパウダ＝４ｇの比率で添加した。
また、研磨スラリーＡＣは、水溶性高分子添加剤が１種類しか含まれない比較例であって、純水９００ｍＬに対して、ＣＭＣ＝０ｇ、ＤＥＧ＝１００ｍＬ、ダイヤモンドパウダ＝４ｇの比率で添加した。
なお、ダイヤモンドパウダとしては、平均粒径０．４μｍ程度のものを用いた。
【００６８】
以上のような比率で調合した研磨スラリーＡＡ，ＡＢ，ＡＣを、粒度分布測定器を使って粒度分布を調べたところ、有意差は見られなかった。
しかし、これらの研磨スラリーＡＡ，ＡＢ，ＡＣをボトルに入れて１日程度経過した後、研磨スラリーＡＣには、上澄みが現れた。したがって、研磨スラリーＡＣは、相対的に砥粒が凝集および沈降しやすいので、研磨に用いるのに不適であると判断した。
【００６９】
なお、残った本発明の実施例である研磨スラリーＡＡ，ＡＢから最適のものを選択する場合には、コストや調合の工数などを考慮して最適のものを選択する。現状では、原材料費に基づいて、研磨スラリーＡＡの方が、評価が高いと判断した。
【００７０】
次に、実施例２で設定した調合比率の溶媒を用いた研磨スラリーＡＡを用いてフッ化カルシウムレンズの研磨した例について説明する。
なお、この研磨には、図９に示す研磨装置５を用いた。
この研磨装置５は、ターンテーブル５１、外槽５２、内槽５３、研磨工具５４、往復板５５、リニアガイド５６、錘５７、カンザシ５８を備えている。
外槽５２は、ターンテーブル５１の上面に配置され、常温の水が循環されている。
内槽５３は、外槽５２の内方に配置されており、研磨スラリーＡＡが注入されている。
研磨工具５４は、内槽５３の内方に配置されており、溝付き球面基板５４ａの表面に溶液化したピッチの凝集皮膜を厚さ０．３ｍｍ以下に形成されている。
往復板５５は、ターンテーブル５１と間隔をおいて略平行に配置されている。往復板５５には、リニアガイド５６、錘５７、カンザシ５８が設けられている。
カンザシ５８の先端にフッ化カルシウム単結晶のレンズＲが配置されている。このレンズＲは、内槽５３の内方で、研磨工具５４に臨んで配置されている。
【００７１】
また、本実施例で研磨するレンズＲは、接線角３５°で直径４６ｍｍのものを用いた。
【００７２】
図１０は、レンズＲの研磨前の表面状態（以下、これを出発点と称する）を示しており、この状態では、レンズ表面形状誤差は、ピーク値ＰＶが、０．１８０λであった。また、結晶異方性も顕著に現れていた。
このレンズＲを、上述の研磨スラリーＡＡを用い、研磨装置５により４８時間研磨した結果、絶対真球度λ／５０が得られた。このときの表面状態を図１１に示しており、表面形状誤差は、ピーク値ＰＶが０．０１９λであった。このとき、図示のように結晶異方性は消失している。
【００７３】
また、図１２は、比較対照として、従来技術に相当する研磨スラリーＡＣを用いて研磨を行なった結果を示している。
この場合、レンズの表面形状誤差は、ピーク値ＰＶが、０．１０３λであった。図示のように、この状態では、結晶異方性が現れている。
そこで、研磨スラリーＡＣで研磨したレンズＲを、さらに、研磨スラリーＡＡを用いて４８時間の研磨を行なったところ、図１１に示すのと同様の結果が得られた。
【００７４】
このように、本実施例の研磨スラリーＡＡを用いてレンズＲを研磨した場合、従来と比較して表面あらさが小さくなるとともに、結晶異方性も消失し、高精度に平滑な表面品質が得られた。
【実施例３】
【００７５】
実施例３は、試料１の表面あらさに基づいて、水溶性高分子添加剤の調合比率を評価するようにした例であって、請求項８に記載の発明に対応するものである。
【００７６】
この実施例３において、準備手順、マスキング手順、エッチング手順は、実施例１と共通している。なお、実施例３においては、試料１に、基準面１０，２０は、設定していない。
【００７７】
次に、測定手順では、各被験領域１０１〜１１６の表面あらさを測定する。
なお、表面あらさの測定は、既存の光学系の測定器を使用する。
また、表面あらさの評価面積が小さい場合は、各被験領域１０１〜１１６において、同じ領域の複数箇所を測定し、これを平均化することでばらつきを小さくすることができる。
【００７８】
図１３は、ＤＥＧ，ＣＭＣの各含有量と表面あらさの実測値との関係をグラフ化したものであって、図４に示した実施例１と同様に、ＬＤとＬＣの２軸が、それぞれ、ＤＥＧの含有量、ＣＭＣの含有量を示している。また、図１３では、縦軸ＬＲが、表面あらさを示している。この図１３と図４とを比較するように、表面あらさとＤＥＧ，ＣＭＣの調合比率との関係を示すグラフ分布は、平均段差と調合比率との関係に、類似した分布になっているのが分かる。
【００７９】
さらに、図１４は、表面あらさの実測値を重回帰分析して得られた回帰式をグラフ化したものである。この回帰式によるグラフも、図８に示す平均段差による回帰式をグラフ化したものと類似した分布になっているのが分かる。
【００８０】
評価手順では、表面あらさが粗いほど耐エッチング性能を低く評価し、表面あらさが細かいほど、耐エッチング性能を高く評価する。
【００８１】
本実施例３にあっても、図１３および図１４に示すグラフ分布に基づいて、実施例１と同様に、ＤＥＧとＣＭＣの２種類の水溶性高分子添加剤を含有したものにおいて、ＤＥＧ含有量が１００〜１５０ｍＬの範囲であり、かつ、ＣＭＣ含有量が４〜６ｍｇの範囲のものが、表面あらさが細かく、耐エッチング性能が高いことが分かった。
【００８２】
以上のように、表面あらさで耐エッチング性能を評価する場合、各被験領域の表面あらさを測定するのみであり、段差を測定する場合のように、基準面の設定および基準面へのマスキングが不要で、その分、作業が簡素化されるとともに、試料１における被験領域の設定自由度が向上する。
【００８３】
なお、この実施例３において、実施例１で示した基準面１０，２０を設定した場合は、エッチングを実施していない部分との表面あらさの相違に基づく評価を加えることができることから、より精度の高い評価が可能となる。
【００８４】
さらに、平均段差と表面あらさとの両方を測定し、この平気段差と表面あらさとを総合的に捉えて、最適の調合比率を選定することが可能である、この場合、いっそう精度の高い評価が可能となる。
【００８５】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１〜３について詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１〜３に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００８６】
例えば、実施例１〜３では、研磨スラリー用溶媒として、ジエチレングリコールとカルボキシメチルセルロースナトリウムとの２種類の水溶性高分子を含むものを示したが、研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子は、２種類に限定されるものではなく、３種類以上の複数含まれていてもよい。また、この含まれる水溶性高分子としては、ジエチレングリコールとカルボキシメチルセルロースナトリウムとに限定されるものではなく、例えば、ポリオキシエチレンオクチルフェニールエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレングリコールなどを用いてもよい。
【００８７】
また、実施例１では、基準面に隣り合う被験領域として、試料１の表面１ａおよび裏面１ｂに、それぞれ、８分割した被験領域１０１〜１１６を設けた例を示したが、被験領域の数は、これに限定されず、試料の表面あるいは裏面に、基準面に隣り合う被験領域が最低１箇所設定されていればよい。この場合、１種類の溶媒に、１個の試料を浸漬させる。この浸漬によるエッチングを複数の溶媒と複数の試料とを用いて、同時に実行した場合には、エッチング時間を短縮できる。
また、請求項８に記載の発明の実施例である実施例３では、試料１の表面あらさを測定したが、この場合も、試料１に設ける被験領域の数は、実施例で示した数に限定されるものではなく、最低１箇所設定されていればよい。
【００８８】
また、実施例２において、砥粉としてダイヤモンドパウダを示したが、これに限定されるものではなく、イオン化しにくいものであれば、例えば、カーボンフラーレン粉末、ボロンナイトライド粉末など他のものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施例１の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法に用いた試料１を示す図であって、（ａ）は試料１の表面１ａを示す正面図であり、（ｂ）は試料１の裏面１ｂを示す背面図である。この試料１は、事前に鏡面加工を施し、図１の（ａ）に示す表面１ａおよび同図（ｂ）に示す裏面１ｂをそれぞれ基板とした。
【図２】実施例１におけるエッチングの実施の様子を示す模式図である。
【図３】実施例１において試料１にエッチングを実施した結果の一例を示す、試料１を拡大した状態の斜視図である。
【図４】実施例１においてエッチング実施後の平均段差の測定結果を示すグラフである。
【図５】実施例１においてエッチング実施後の平均段差の測定結果を示すグラフであり、ＣＭＣ単独含有のものＬａと、ＤＥＧ単独含有のものＬｂと、ＣＭＣ，ＤＥＧ両者含有のものＬＬとを比較したものである。
【図６】表面あらさの異なるフッ化カルシウム製の試料を、ＣＭＣ含有量の異なる溶媒に浸漬して、平均段差を測定した例を示す特性図である。
【図７】試料の表面あらさと、純水中で生じる平均段差と、の関係を示す特性図である。
【図８】本発明実施例２の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率設定方法において、平均段差のデータから重回帰分析により得られた回帰式をグラフ化した予測値特性図である。
【図９】実施例２に用いた研磨装置５を示す概略図である。
【図１０】レンズＲの研磨前の表面状態を示す図であって、図において左側は平面表示、右側三次元表示したものである。
【図１１】レンズＲを実施例２で示した研磨スラリーＡＡを用いて４８時間研磨した後の表面状態を示す図であって、図において左側は平面表示、右側は三次元表示したものである。
【図１２】レンズＲを従来技術に相当する研磨スラリーＡＣを用いて研磨した後の表面状態を示す図であって、図において左側は平面表示、右側は三次元表示したものである。
【図１３】本発明実施例３の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法において、エッチング実施後の表面あらさの測定結果を示すグラフである。
【図１４】実施例３の研磨スラリー用溶媒に含まれる水溶性高分子添加剤の調合比率評価方法において、表面あらさのデータから重回帰分析により得られた回帰式をグラフ化した予測値特性図である。
【図１５】フッ化カルシウムレンズの（１１１）面と、（１００）、（０１０）、（００１）面との配置関係を示す模式図である。
【図１６】フッ化カルシウムレンズの表面上の（１１１）面と、（１００）、（０１０）、（００１）面との配置関係を示す模式図である。
【図１７】フッ化カルシウムレンズの（１１１）面、（１００）面、（０１０）面、（００１）面および中間付近のイオン配置を示す説明図である。
【図１８】ＣＭＣ添加濃度と平均段差との関係を示す特性図であって、（ａ）は平均段差と添加濃度との関係を示し、（ｂ）は平均段差と濃度の対数化により直線回帰したものを示す。
【符号の説明】
【００９０】
１     試料
１０   基準面
２０   基準面
１０１  第１被験領域
１０２  第２被験領域
１０３  第３被験領域
１０４  第４被験領域
１０５  第５被験領域
１０６  第６被験領域
１０７  第７被験領域
１０８  第８被験領域
１０９  第９被験領域
１１０  第１０被験領域
１１１  第１１被験領域
１１２  第１２被験領域
１１３  第１３被験領域
１１４  第１４被験領域
１１５  第１５被験領域
１１６ 第１６被験領域
ＭＳ   凝集皮膜（マスキング）
【図１】
2010084084.tif 000004
【図２】
2010084084.tif 000005
【図１３】
2010084084.tif 000006
【図１４】
2010084084.tif 000007
【図３】
2010084084.tif 000008
【図４】
2010084084.tif 000009
【図５】
2010084084.tif 000010
【図６】
2010084084.tif 000011
【図７】
2010084084.tif 000012
【図８】
2010084084.tif 000013
【図９】
2010084084.tif 000014
【図１０】
2010084084.tif 000015
【図１１】
2010084084.tif 000016
【図１２】
2010084084.tif 000017
【図１５】
2010084084.tif 000018
【図１６】
2010084084.tif 000019
【図１７】
2010084084.tif 000020
【図１８】
2010084084.tif 000021