(57)【要約】【課題】精度のよい微細な周期構造を持つ基板あるいは光学素子を、簡単に、安定して、低コストで研磨し、製造するための研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を提供すること。【解決手段】凹凸周期構造が形成された面に、平均粒径が凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径が凹部の幅の１／１０以上１００倍以下で、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の平均粒径よりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける研磨工程を備えることで、精度のよい微細な周期構造を持つ基板あるいは光学素子を、簡単に、安定して、低コストで研磨し、製造するための研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に１μｍ以下の周期の凹凸周期構造が形成された基板の前記表面を研磨する研磨工程を備えた研磨方法において、
前記研磨工程は、
前記凹凸周期構造が形成された面に、
平均粒径φａが前記凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径φｂが前記凹凸周期構造の凹部の幅の１／１０以上１００倍以下であって、かつ前記平均粒径φｂが前記コア材の平均粒径φａよりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける工程であることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
基板の表面に、入射光の波長以下の周期の凹凸周期構造を形成する凹凸周期構造形成工程と、
前記凹凸周期構造が形成された前記基板の前記表面の上に、金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層が形成された前記基板の前記表面を研磨して、少なくとも前記凹凸周期構造の凸部の上の金属層を除去する研磨工程とを有し、
前記研磨工程は、
前記金属層が形成された前記基板の前記表面に、
平均粒径φａが前記凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径φｂが前記凹凸周期構造の凹部の幅の１／１０以上１００倍以下であって、かつ前記平均粒径φｂが前記コア材の平均粒径φａよりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける工程であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記光学素子は偏光子であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
実質的に前記金属層のみが研磨されるように、前記研磨材を吹き付けることを特徴とする請求項２または３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）の内の少なくとも１つを含む層であることを特徴とする請求項２または３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記平均粒径φａおよび平均粒径φｂは、以下の（４式）および（５式）を満足することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
０．１ｍｍ≦φａ≦１．０ｍｍ    ・・・（４式）
０．１μｍ≦φｂ≦１．０μｍ    ・・・（５式）
【請求項７】
前記凹凸周期構造は、
前記基板の前記表面に、金型に形成された入射光の波長以下の周期の凹凸周期構造を転写することで形成されることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記砥粒は、ダイヤモンド（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）およびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記基板は、入射光の波長において透明な媒質からなることを特徴とする請求項２から７の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板の材料はガラスであり、前記砥粒の材料はアルミナであり、前記金属層の材料はアルミニウム（Ａｌ）であって、
前記平均粒径φａおよび平均粒径φｂは、以下の（６式）および（７式）を満足することを特徴とする請求項２から７の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
０．３ｍｍ≦φａ≦０．５ｍｍ      ・・・（６式）
０．１５μｍ≦φｂ≦０．６μｍ    ・・・（７式）
【請求項１１】
表面に入射光の波長以下の周期の凹凸周期構造が形成された金型の前記表面を研磨する研磨工程を有する金型の再加工方法において、
前記研磨工程は、
前記凹凸周期構造が形成された前記金型の前記表面に、
平均粒径φａが前記凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径φｂが前記凹凸周期構造の凹部の幅の１／１０以上１００倍以下であって、かつ前記平均粒径φｂが前記コア材の平均粒径φａよりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を、
前記金型の前記表面に吹き付ける工程であることを特徴とする金型の再加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法に関し、特に１μｍ以下の周期の凹凸周期構造が形成された面の研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップの偏光子として、ワイヤグリッド偏光子が用いられるようになってきた。ワイヤグリッド偏光子とは、ガラス等の基板の表面に、入射光の波長以下の周期の１次元の周期構造を持った金属グリッドを形成したもので、入射光の偏光方向を選択する作用を持つ素子である。
【０００３】
また、ハードディスク用の基板においても、ワイヤグリッド偏光子と同様に、基板の表面に溝を形成し、その溝を非磁性材料あるいは磁性材料で充填することで記録密度を飛躍的に高密度化したディスクリートトラックメディアやパターンドメディアと呼ばれる基板が提案されている。
【０００４】
上述したような素子あるいは基板を製造するためには、微細な凹凸周期構造が形成された基板の表面を高精度に研磨する研磨技術が必要不可欠である。従来、上述したような基板表面の研磨方法には、研磨材を水に溶かし、平板に押しあてる方法や、研磨材をフィルムに接着したものに押しあてる方法、あるいは、オスカー研磨やバフ研磨のような平面あるいは球面研磨方法、電解研磨等があり、基板の素材や形状、仕上げ等の目的に応じて、研磨方法、使用器具等を使い分けていた。
【０００５】
一方、従来のワイヤグリッド偏光子の作製方法として、例えば特許文献１には、リソグラフィ、イオンエッチング等で基板上に溝を形成し、溝を金属で埋めたのち、余分な金属を研磨により除去して製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７７８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した研磨材を水に溶かし、平板に押しあてる方法や、研磨材をフィルムに接着したものに押しあてる方法では、基板の平面性が悪い場合、基板と研磨の基準面とのズレにより、場所により研磨量にバラツキが発生して、周期構造の高さにバラツキが生じ、良好な光学性能を持つ素子の作製は困難であった。
【０００８】
また、オスカー研磨等の他の研磨方法では、研磨に要する時間が比較的長く、工具の交換等も必要であるため、高コストとなる。また、精度よく研磨するためには、ある程度の熟練が必要であった。さらには、周期構造の凸部の高さが低い（数十ｎｍ〜数百ｎｍ）場合に研磨制御が難しく、周期構造が消失してしまうこともあった。また、高アスペクト比の場合、研磨が周期構造まで達すると構造が崩れてしまうという問題もあった。
【０００９】
さらに、表面に入射光の波長以下の微細な周期構造を持つ基板を研磨するためには、その微細な周期構造を崩さず、微細な周期構造が持つ効果を損なわないように研磨することが必須であるが、従来の研磨方法では、研磨制御が非常に難しく、このような研磨を達成するのは困難であった。そのため、特許文献１のように、従来の研磨方法によって余分な金属を除去する方法では、良好なワイヤグリッド偏光子が得られなかった。
【００１０】
一方、特許文献１に記載されたような方法によって微細な周期構造を形成するためには、イオンエッチング、リソグラフィ等を用いる必要があり、工程が複雑化し、生産効率の低下や、高コスト化といった問題があった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、精度のよい微細な周期構造を持つ基板あるいは光学素子を、簡単に、安定して、低コストで研磨し、製造するための研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１３】
１．表面に１μｍ以下の周期の凹凸周期構造が形成された基板の前記表面を研磨する研磨工程を備えた研磨方法において、
前記研磨工程は、
前記凹凸周期構造が形成された面に、
平均粒径φａが前記凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径φｂが前記凹凸周期構造の凹部の幅の１／１０以上１００倍以下であって、かつ前記平均粒径φｂが前記コア材の平均粒径φａよりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける工程であることを特徴とする研磨方法。
【００１４】
２．基板の表面に、入射光の波長以下の周期の凹凸周期構造を形成する凹凸周期構造形成工程と、
前記凹凸周期構造が形成された前記基板の前記表面の上に、金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層が形成された前記基板の前記表面を研磨して、少なくとも前記凹凸周期構造の凸部の上の金属層を除去する研磨工程とを有し、
前記研磨工程は、
前記金属層が形成された前記基板の前記表面に、
平均粒径φａが前記凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径φｂが前記凹凸周期構造の凹部の幅の１／１０以上１００倍以下であって、かつ前記平均粒径φｂが前記コア材の平均粒径φａよりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける工程であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【００１５】
３．前記光学素子は偏光子であることを特徴とする前記２に記載の光学素子の製造方法。
【００１６】
４．実質的に前記金属層のみが研磨されるように、前記研磨材を吹き付けることを特徴とする前記２または３に記載の光学素子の製造方法。
【００１７】
５．前記金属層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）の内の少なくとも１つを含む層であることを特徴とする前記２または３に記載の光学素子の製造方法。
【００１８】
６．前記平均粒径φａおよび平均粒径φｂは、以下の（４式）および（５式）を満足することを特徴とする前記２から４の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【００１９】
０．１ｍｍ≦φａ≦１．０ｍｍ    ・・・（４式）
０．１μｍ≦φｂ≦１．０μｍ    ・・・（５式）
７．前記凹凸周期構造は、
前記基板の前記表面に、金型に形成された入射光の波長以下の周期の凹凸周期構造を転写することで形成されることを特徴とする前記２から５の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【００２０】
８．前記砥粒は、ダイヤモンド（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）およびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする前記２から６の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【００２１】
９．前記基板は、入射光の波長において透明な媒質からなることを特徴とする前記２から７の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【００２２】
１０．前記基板の材料はガラスであり、前記砥粒の材料はアルミナであり、前記金属層の材料はアルミニウム（Ａｌ）であって、
前記平均粒径φａおよび平均粒径φｂは、以下の（６式）および（７式）を満足することを特徴とする前記２から７の何れか１項に記載の光学素子の製造方法。
【００２３】
０．３ｍｍ≦φａ≦０．５ｍｍ      ・・・（６式）
０．１５μｍ≦φｂ≦０．６μｍ    ・・・（７式）
１１．表面に入射光の波長以下の周期の凹凸周期構造が形成された金型の前記表面を研磨する研磨工程を有する金型の再加工方法において、
前記研磨工程は、
前記凹凸周期構造が形成された前記金型の前記表面に、
平均粒径φａが前記凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径φｂが前記凹凸周期構造の凹部の幅の１／１０以上１００倍以下であって、かつ前記平均粒径φｂが前記コア材の平均粒径φａよりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を、
前記金型の前記表面に吹き付ける工程であることを特徴とする金型の再加工方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、凹凸周期構造が形成された面に、平均粒径が凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径が凹部の幅の１／１０以上１００倍以下で、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の平均粒径よりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける研磨工程を備えることで、精度のよい微細な周期構造を持つ基板あるいは光学素子を、簡単に、安定して、低コストで研磨し、製造するための研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の研磨方法の概要を示す模式図である。
【図２】光学素子の製造方法の実施の形態を示す工程図である。
【図３】図２の各工程を示す断面模式図である。
【図４】本実施の形態で用いられる研磨機の構成を示す模式図である。
【図５】研磨に用いられる研磨材の構成を示す断面模式図である。
【図６】実施例の予備実験の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００２７】
最初に、本発明の研磨方法の概要について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の研磨方法の概要を示す模式図である。
【００２８】
図１において、本発明の研磨方法は、１μｍ以下の周期ｐを持つ微細な凹凸周期構造１が形成された基板１０の表面に、研磨材３０を吹き付けることにより行う方法である。研磨材３０は、凹凸周期構造１の材質によって選択される材質であり、凹凸周期構造１の凹部の幅ｄによって選択される粒径φを有する。詳細は、図５で詳述する。
【００２９】
そして、上述した本発明の研磨方法は、例えば、後述するワイヤグリッド偏光子の製造や、上述したディスクリートトラックメディアやパターンドメディアと呼ばれるハードディスク用基板の製造や、後述するナノインプリント法で微細な凹凸周期構造を形成するための、表面に凹凸周期構造を持つ金型の再加工等の、１μｍ以下の周期を持つ微細な凹凸周期構造を有する表面の研磨に適用される。
【００３０】
次に、本発明における光学素子の製造方法の実施の形態について、図２、図３、図４および図５を用いて説明する。図２は、本発明における光学素子の製造方法の実施の形態を示す工程図であり、図３は、図２の各工程を示す断面模式図、図４は、本実施の形態で用いられる研磨機の構成を示す模式図、図５は、研磨に用いられる研磨材の構成を示す断面模式図である。
【００３１】
図２において、ステップＳ０１（凹凸周期構造形成工程）で、基板１０の表面に、１μｍ以下の周期を持つ微細な凹凸周期構造１が形成される。ここでは、凹凸周期構造１の作製は、コスト、作製時間等の観点から、ナノインプリント法を選定した。
【００３２】
図３（ａ）および（ｂ）において、表面に凹凸周期構造１を持つ金型１１を基板１０の表面に押しつけることで、ナノインプリント法により、基板１０の表面に凹凸周期構造１が転写される。基板１０の材質は、作製する光学素子の特性を良好にするため、ガラスや、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）等の光学用樹脂等の入射光の波長において透明な媒質が好ましい。
【００３３】
凹凸周期構造１の周期ｐは、１５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下とすると、可視光の波長域全体で特性が良好なワイヤグリッド偏光子を作製することができる。周期ｐが５０ｎｍ未満になると、凹凸周期構造１の作製自体の難度が高くなり、また、凹凸周期構造１の凸部の高さｈが、同じアスペクト比（＝ｈ／ｄ）であっても低くなるため、研磨制御が困難になる。
【００３４】
図２のステップＳ０３（金属層形成工程）で、図３（ｃ）に示すように、凹凸周期構造１が形成された基板１０の表面に、蒸着もしくはスパッタ法により、金属層１２が形成される。金属層１２の材質は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）の内の少なくとも１つを含むことが好ましく、求められる光学性能、物性によって、その都度、これらの金属の内から選択することが好ましい。特に、可視光の波長域全体を広く反射することができ、後工程の研磨が容易であることから、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等が好ましい。
【００３５】
図２のステップＳ０５（研磨工程）で、図３（ｄ）に示すように、凹凸周期構造１の上に金属層１２が形成された基板１０の表面が研磨され、少なくとも凹凸周期構造１の凸部の上の金属層１２が除去されて、金属層１２が、幅ｄで周期ｐの複数本のワイヤグリッド１３に分離されて、ワイヤグリッド偏光子２が完成される。
【００３６】
ここで、図３（ｃ）においては、金属層１２が、凹凸周期構造１の溝の壁面に層として形成されるように図示したが、これに限られるものではなく、金属層１２で凹凸周期構造１の溝の内部が埋められるように形成されてもよい。
【００３７】
例えば、後述する実施例においては、凹凸周期構造１の周期ｐ＝１００ｎｍで凹部の幅ｄ＝４０ｎｍであるのに対して、金属層１２としてＡｌを３００ｎｍの厚さに積層するので、凹凸周期構造１の溝は金属層１２で埋まってしまうこととなる。この場合、図３（ｄ）のワイヤグリッド１３は凹凸周期構造１の溝の内部が埋まった形状となる。
【００３８】
研磨方法としては、図１に示したように、凹凸周期構造１の上に金属層１２が形成された基板１０の表面に、研磨材３０を吹き付ける方法を用いる。具体的には、鏡面ショット研磨機２０を用いて、研磨材３０を、金属層１２が形成された基板１０の表面に吹き付けて研磨を行うことができる。図４に、鏡面ショット研磨機２０の１例を示す。
【００３９】
図４において、鏡面ショット研磨機２０は、噴射装置２１、ベルトコンベア２２等で構成され、噴射装置２１は、回転翼２１１、噴射ノズル２１２等で構成される。研磨材３０は、図の時計方向に回転するベルトコンベア２２によって搬送されて噴射装置２１に送られ、噴射装置２１の回転翼２１１によって、噴射ノズル２１２から、エアーとともに基板１０に吹き付けられ、基板１０の表面が研磨される。
【００４０】
図５において、研磨材３０は、平均粒径φａの粘弾性を有する粒状のコア材（以下、粘弾性体と言う）３１の表面に、平均粒径φｂの砥粒３２が積層された構成である。粘弾性体３１の内部には、気泡３３が存在していても良い。
【００４１】
ここで言う粒径とは、粒子の投影像を円形に近似した時の円の直径である。また、平均粒径とは、所定数の粒子の粒径の単純平均である。
【００４２】
粘弾性体３１は、砥粒３２を粘着支持するための粒状の担体であり、粘弾性を示す材料によって構成することができる。その代表的なものとして粘着剤がある。粘着剤はベースポリマーの種類によって、アクリル系、ゴム系、ビニル系、シリコーン系等に分類され、本発明では何れから選択することもできる。
【００４３】
ただし、各粘着剤は、粘着特性、弾性特性が異なるため、仕上げの目的に応じて最適なものを選択する。この点、アクリル系やゴム系は粘着剤の主軸をなし、流通する種類も豊富であり、安価に入手することもできるので、通常の仕上げであれば粘弾性体３１として選択することは有意である。特にアクリル系粘着剤は、他のモノマーと共重合させることで物性を変化させることが容易であるし、ゴム系粘着剤に比べて耐久性、耐油性等に優れるという利点がある。
【００４４】
これに対してゴム系粘着剤は、アクリル系と比べて耐久性に劣るが、被粘着物の極性を問わず優れた粘着性を示すので、如何なる研磨微粉をも付着させることができるという利点がある。なお、ゴム系粘着剤は、天然ゴムに限らず、合成ゴムから選択することができる。一方、シリコーン系は耐熱性や耐候性、耐薬品性に優れるため、こうした物性変化が小さいという意味ではその選択も可能である。
【００４５】
砥粒３２としては、凹凸周期構造１の材質に応じて、例えば、ダイヤモンド（Ｃ）粉や炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）等の研削材を所定の粒径に破砕したものを利用できる。砥粒の材質をこれらの内の少なくとも１つを含む材質にすることにより、研磨量が大きくなり、簡単に研磨することが可能となる。
【００４６】
このような研磨材３０は、粘着性を有する粘弾性体３１表面に砥粒３２を付着させて作製することができ、例えば特開２００４−９１５１０号公報や特開２００８−８７１０７号公報等に記載されている。
【００４７】
ここで、粘弾性体３１の平均粒径φａおよび砥粒３２の平均粒径φｂと、凹凸周期構造１の凹部の幅ｄとの関係は、
ｄ≦φａ≦５ｍｍ                ・・・（１式）
ｄ／１０≦φｂ≦１００×ｄ      ・・・（２式）
φｂ＜φａ                      ・・・（３式）
を満足することが好ましい。
【００４８】
（１式）から（３式）を満足することで、研磨材３０が凹凸周期構造１の凹部に入り込まず、凹部の内部の金属層１２を研磨してしまうことがない。また、粘弾性体３１の表面に砥粒３２が積層された研磨材３０を用いて、微細な凹凸周期構造１の凸部のみを選択的に研磨することができ、また、金属層１２と基板１０との研磨量の選択比も大きくできる。
【００４９】
粘弾性体３１の平均粒径φａが凹凸周期構造１の凹部の幅ｄより小さくなると、研磨材３０が凹部に入り込んでしまう可能性が高くなり、好ましくない。また、５ｍｍより大きくなると、基板１０自体に均一に吹き付けることが難しくなるため、好ましくない。砥粒３２の平均粒径φｂが凹凸周期構造１の凹部の幅ｄの１／１０未満になると、研磨量が少なくなり、生産性が低下する。また、凹部を研磨してしまう可能性も高くなり、好ましくない。また、１００倍以上になると、研磨量が大きくなり研磨量の制御が困難になる。また、凸部分に研磨ムラなどが発生しやすくなり好ましくない。
【００５０】
以下の（４式）、（５式）を満足することが、さらに好ましい。
【００５１】
０．１ｍｍ≦φａ≦１．０ｍｍ    ・・・（４式）
０．１μｍ≦φｂ≦１．０μｍ    ・・・（５式）
この関係を満足することで、基板に形成された凹凸周期構造１の凹部の幅ｄが、研磨材３０即ち粘弾性体３１の平均粒径φａより充分に小さいため、研磨材３０が凹部に入り込まず、短時間の研磨加工で、微細な凹凸周期構造１の凸部のみを選択的に研磨することができる。また、研磨対象が偏光子の場合には、金属層１２と基板１０との研磨量の選択比も大きくできる。そして、これらの理由により、研磨量の制御が容易となる。
【００５２】
（４式）の上限値１．０ｍｍは、研磨材３０を基板１０に均一に吹き付けるという点で、より好ましい値を示している。（４式）の下限値０．１ｍｍ未満になると、研磨材３０の寿命が短くなり、好ましくない。
【００５３】
（５式）の上限値１．０μｍは、研磨量の制御という点で、より好ましい値を示している。また、研磨粗さの点でも、好ましい範囲を示している。（５式）の下限値０．１μｍ未満になると、１個の研磨材３０による研磨量が少ないので、研磨時間が長くなり、生産性が低下する。
【００５４】
また、本実施の形態では、基板１０の表面に研磨材３０を吹き付けるだけであるので、研磨のための基準面等を必要とせず、どのような形状のものでも、容易に、均一に研磨することができる。
【００５５】
さらに、ワイヤグリッド偏光子２は、微細な凹凸周期構造１の凸部が高いと、回折の影響で特性が不安定になりやすい。そこで、凸部の高さに関係なく研磨できる本実施の形態を用いることで、周期構造の凸部が低くても良好に研磨ができ、回折の影響を低減することが可能となる。
【００５６】
上述したように、本発明における光学素子の製造方法の実施の形態によれば、凹凸周期構造が形成された面に、平均粒径が凹凸周期構造の凹部の幅以上の粘弾性体の表面に、平均粒径が凹部の幅の１／１０以上１００倍以下で、かつ粘弾性体の平均粒径よりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける研磨工程を備えることで、精度のよい微細な周期構造を持つ基板あるいは光学素子を、簡単に、安定して、低コストで研磨し、製造するための研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を提供することができる。
【００５７】
ここで、ワイヤグリッド偏光子以外に本発明を適用した例について述べる。例えば、ナノインプリント等で用いられる凹凸周期構造が形成された金型は、成形回数が増えると、成形温度、成形圧力等によって、金型表面の粗さが増加し、成形品の粗さが規格を超えると、使用できなくなっていた。
【００５８】
使用できなくなった金型は、再加工によって新たに面を形成し、再度、電子線リソグラフィ、イオンエッチング等を用いて周期構造を形成していたため、高コストであった。
【００５９】
しかし、荒れた金型表面を本発明の研磨方法で研磨したところ、凹凸周期構造の形状を変化させることなく、金型表面の粗さを低減することができ、金型が繰り返し使用可能となった。その結果、１回の凹凸周期構造形成での金型の寿命が向上し、コストを飛躍的に低減することができた。
【００６０】
他の例として、構造性複屈折を用いた波長板は、凸部の高さにより位相差等の光学特性が変化する。従来は、金型の凹部の溝深さ、成形条件等で凸部の高さを調整していたため、用途によって別の金型を用意したり、成形条件を変化させたり等していた。
【００６１】
しかし、構造性複屈折を用いた波長板に本発明の研磨方法を適用し、凸部の高さの調整を行うことによって、任意の光学特性に簡単に制御することができるようになった。これにより、用途によって別の金型、成形条件を使い分ける必要がなくなり、コストを飛躍的に低減することができた。
【００６２】
また、上述した最新のハードディスク技術である、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の形成では、基板に溝加工を施した後に、その溝を非磁性材料あるいは磁性材料で充填して、ハードディスクドライブに要求されるオングストロームレベルの表面平坦性を実現している。
【００６３】
この非磁性材料あるいは磁性材料の埋め込み工程後の平坦化に、従来は化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法が用いられることが多かったが、研磨プロセスで発生するメディア表面のコンタミネーションや磁性層のダメージが避けられなかった。
【００６４】
しかし、この平坦化に本発明の研磨方法を適用して研磨したところ、磁性層のダメージもなく、良好に平坦化されたディスクメディア表面を得ることができた。
【００６５】
また、上述した何れの微細な凹凸周期構造に対しても、表面にのったゴミ等の異物を、簡単に、構造を崩すことなく取り除くことができた。特に洗浄の難しい材質に対しては、本発明の研磨方法を洗浄の代わりに用いることで、ゴミによる不良率を飛躍的に低下させることができた。
【００６６】
なお、上記金型再生やディスクメディア表面の研磨に対しても、（４式）、（５式）はさらに好ましい条件である。
【００６７】
以上に述べたように、本発明によれば、凹凸周期構造が形成された面に、平均粒径が凹凸周期構造の凹部の幅以上であって、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の表面に、平均粒径が凹部の幅の１／１０以上１００倍以下で、かつ粘弾性を有する粒状のコア材の平均粒径よりも小さい砥粒が積層されて形成された研磨材を吹き付ける研磨工程を備えることで、精度のよい微細な周期構造を持つ基板あるいは光学素子を、簡単に、安定して、低コストで研磨し、製造するための研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を提供することができる。
【００６８】
なお、本発明に係る研磨方法、光学素子の製造方法および金型の再加工方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【実施例】
【００６９】
以下に、本発明の実施の形態の詳細な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。
【００７０】
（予備実験）
本実施例では、基板としてガラス板を、金属層としてアルミニウム（Ａｌ）を選択した。ここで、基板としてガラス板を選んだ理由は、偏光子に必要とされる、耐久性・耐熱性・耐光性を有するからである。また、金属層としてＡｌを選んだ理由は、可視光の波長域全体を広く反射することができ、加工が容易で耐酸化性も良好であることから、最適と判断したためである。
【００７１】
そして、予備実験として、ガラス単体およびＡｌ単体に、種々の研磨条件で研磨を行い、研磨量を測定した、測定結果を図６に示す。図６は、実施例の予備実験の測定結果を示すグラフで、横軸に図４に示した研磨機２０の回転翼２１１の回転周波数（Ｈｚ）をとり、縦軸に１分当たりの研磨の段差レート（μｍ／ｍｉｎ）をとってある。なお、段差レート＝０は１０分間のショット研磨で段差が確認できなかったものである。
【００７２】
研磨機としては、鏡面ショット研磨機（東洋研磨材工業（株）製、型名ＳＭＡＰ−II）を用いた。研磨材の粘弾性体の材質は、合成ゴムを用いた。また、砥粒の材質は、ダイヤモンド（Ｃ）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とを用いた。ここで、用いた合成ゴムの平均粒径は０．４ｍｍ、ダイヤモンドの平均粒径は０．５μｍ、アルミナの平均粒径は０．２５μｍである。図６（ａ）が砥粒としてアルミナを用いた場合、図６（ｂ）が砥粒としてダイヤモンドを用いた場合である。なお、グラフの横軸にとった回転翼周波数は、設定可能範囲が１０〜６０Ｈｚで、周波数が大きいほど、研磨材３０の研磨面への衝突力（速度）が大きくなる。
【００７３】
予備実験の結果から、基板にガラス板、金属層にＡｌを選んだ場合、最適研磨条件は、図６（ａ）に１点差線で囲んだ、砥粒の材質がアルミナで、回転翼周波数が１５Ｈｚのときであると判断した。このとき、Ａｌの金属層はある程度の研磨速度を有しており、一方で、ガラス基板の研磨量はほぼ０であり、研磨の選択比が高く、研磨精度は非常に高くなる。
【００７４】
一方、砥粒としてダイヤモンドを選ぶ場合の条件は、上述したアルミナの場合とほぼ同等な結果が得られている、図６（ａ）に２点差線で囲んだ、回転翼周波数が１０Ｈｚのときと考えられる。
【００７５】
（実施例）
最初に、周期ｐ＝１００ｎｍ、凸部の幅ｄ＝４０ｎｍの微細な凹凸周期構造を持つ金型を用い、ナノインプリント法によりガラス板の表面に凹凸周期構造を転写して、周期ｐ＝１００ｎｍ、凹部の幅ｄ＝４０ｎｍの微細な凹凸周期構造を持つガラス基板を作製した。凹凸周期構造の大きさは直径５ｍｍであり、成形後のガラス基板の大きさは直径２０ｍｍであった。なお、成形前のガラス基板の大きさは直径１５ｍｍであり、成形時の温度と圧力により直径２０ｍｍの大きさになった。
【００７６】
ここで、周期ｐ＝１００ｎｍ、凹部の幅ｄ＝４０ｎｍとしたのは、ワイヤグリッド偏光子において、凹凸周期が波長の１／４倍以下、ワイヤ径が波長の１／１０倍以下の凹凸周期構造を形成することにより、消光性能に優れ、挿入損失が小さい偏光子を実現できることが知られており、また、可視光の波長域を、波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下と想定したためである。
【００７７】
次に、ガラス基板表面に、蒸着法によりＡｌを３００ｎｍの厚さに積層した。その後、ガラス基板表面を、上述した鏡面ショット研磨機を用いて研磨した。この研磨に用いた実施例１から５の研磨材の粘弾性体としては、合成ゴムを用いた。砥粒および回転翼周波数の組み合わせとしては、上述した予備実験の結果から、
（実施例１）砥粒＝ダイヤモンド、回転翼周波数＝１０Ｈｚ
（実施例２）アルミナ、回転翼周波数＝１５Ｈｚ
（実施例３）アルミナ、回転翼周波数＝１５Ｈｚ
（実施例４）アルミナ、回転翼周波数＝１５Ｈｚ
（実施例５）アルミナ、回転翼周波数＝１５Ｈｚ
（実施例６）アルミナ、回転翼周波数＝１５Ｈｚ
とした。
【００７８】
（比較例）
また、比較例として、サンドブラスト処理、砥粒のみを吹き付ける研磨、平面研磨を行った。
【００７９】
（比較例１）サンドブラスト処理。サンドブラスト装置を用い、＃１５０の研磨材（平均粒径１００μｍ程度）を用いた。
【００８０】
（比較例２）砥粒のみを吹き付ける研磨。鏡面ショット研磨機を用い、砥粒はダイヤモンドで、回転翼周波数は１５Ｈｚとした。
【００８１】
（比較例３）平面研磨。平均粒径０．１μｍのアルミナ粉末の研磨材を用い、研磨材を水に溶かして、基準となる平面上に垂らし、ガラス基板を押し当てて研磨した。
【００８２】
（評価）
研磨後、研磨性能、研磨制御性、偏光分離特性の３項目の評価を行った。
【００８３】
（研磨性能）
光学顕微鏡およびＳＥＭ（走査型電子顕微鏡：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により、ガラス基板の表面の凹凸周期構造を観察し、凹凸周期構造に崩れ、破損がないかを確認した。評価としては、
○  研磨後に凹凸周期構造に崩れ、破損がないもの
△  研磨後に凹凸周期構造に崩れ、破損が確認されたもので、実用に問題のないもの
×  研磨後に凹凸周期構造が消失している、または、研磨能力のなく、実用に不適当なもの
とした。
【００８４】
（研磨制御性）
研磨終了までに要した時間により評価した。評価としては、
○  研磨終了までの時間が１分〜１０分であるもの
△  １分より短い、または１０分〜６０分であるもの
×  鏡面を維持できない、または、研磨終了までの時間が６０分を超えるもの
とした。時間の決定理由であるが、１分より短い場合は、研磨時間が短すぎるために研磨制御が困難であり、逆に１０分より長くかかると生産性が悪い。また、６０分で研磨が終わらないものは研磨能力がないものと判断した。
【００８５】
（偏光分離特性）
分光光度計（日立製作所製、Ｕ−４１００）を用い、Ｓ偏光が透過する向きにガラス基板を配置し、Ｓ偏光とＰ偏光の分光透過率を測定することで、偏光分離特性を評価した。評価としては、波長４００ｎｍの光において、
○  （Ｓ偏光の分光透過率）／（Ｐ偏光の分光透過率）≧１００であるもの
△  （Ｓ偏光の分光透過率）／（Ｐ偏光の分光透過率）＜１００であるもの
×  偏光分離特性が発現しないもの
とした。波長４００ｎｍの光としたのは、前述の通り可視光での使用を想定したためである。
【００８６】
各実施例および比較例の詳細と結果を表１に示す。
【００８７】
実施例１については、砥粒の材質がダイヤモンドであるため、作製したワイヤグリッド偏光子の表面にキズなどが見られ、研磨性能△、研磨制御性○、偏光分離特性△であった。
【００８８】
実施例２については、作製したワイヤグリッド偏光子の表面に欠陥もなく、研磨性能○、研磨制御性○、偏光分離特性○であった。
【００８９】
実施例３については、作製したワイヤグリッド偏光子の表面にキズなどが見られ、研磨終了までの時間が短いため、研磨性能△、研磨制御性△、偏光分離特性△であった。
【００９０】
実施例４については、砥粒の平均粒径が小さいために研磨終了までの時間が長く、研磨性能○、研磨制御性△、偏光分離特性○であった。
【００９１】
実施例５については、粘弾性体の平均粒径が大きいため、研磨箇所による研磨量のバラツキが生じ、研磨性能○、研磨制御性△、偏光分離特性○であった。
【００９２】
実施例６については、作製したワイヤグリッド偏光子の表面に欠陥もなく、研磨性能○、研磨制御性○、偏光分離特性○であった。ただし、実施例２に比べ、粘弾性体の平均粒径が小さいため、研磨材の寿命が比較的短くなった。
【００９３】
以上の結果より、基板としてガラス板、金属層としてＡｌを用いる場合は、特に、砥粒の材質をアルミナ、回転翼周波数を１５Ｈｚとし、
０．１５ｍｍ≦φａ≦０．５ｍｍ      ・・・（６式）
０．２μｍ≦φｂ≦０．６μｍ        ・・・（７式）
とすることが好ましい。
【００９４】
比較例１については、凹凸周期構造が消失し、ガラス基板が曇ってしまったため、研磨性能×、研磨制御性×、偏光分離特性×であった。
【００９５】
比較例２については、砥粒が舞うだけで研磨能力を示さなかったため、研磨性能×、研磨制御性×、偏光分離性×であった。
【００９６】
比較例３については、凹凸周期構造を持つガラス基板の反りによって、研磨箇所によって研磨量にバラツキが生じてしまい、凹凸周期構造に欠陥部も生じているため、研磨性能△、研磨制御性×、偏光分離特性×であった。
【００９７】
次に、研磨性能、研磨制御性、偏光分離特性より、総合評価を行った。総合評価は、
◎  研磨性能、研磨制御性、偏光分離特性が全て○のもの
○  研磨性能、研磨制御性に△を含むが、偏光分離特性が○のもの
△  研磨性能、研磨制御性が△以上で、偏光分離特性が△のもの
×  研磨性能、研磨制御性、偏光分離特性のどこかに×を含むもの
とした。
【００９８】
総合評価の結果としては、実施例２と６とが◎、実施例４と５とが○、実施例１と３とが△、比較例は全てが×であった。以上の結果から、凹凸周期構造が形成された基板の表面を研磨する際に、本発明の研磨方法が、比較例に示した他の研磨方法に比して、優れていることが分かった。
【００９９】
【表１】
2010214576.tif 000003
【符号の説明】
【０１００】
１  凹凸周期構造
２  ワイヤグリッド偏光子
１０  基板
１１  金型
１２  金属層
１３  ワイヤグリッド
２０  鏡面ショット研磨機
２１  噴射装置
２１１  （噴射装置２１の）回転翼
２１２  （噴射装置２１の）噴射ノズル
２２  ベルトコンベア
３０  研磨材
３１  粘弾性を有する粒状のコア材（粘弾性体）
３２  砥粒
３３  気泡
ｐ  （凹凸周期構造１の）周期
ｄ  （凹凸周期構造１の）凹部の幅
ｈ  （凹凸周期構造１の）凸部の高さ
φ  （研磨材３０の）粒径
φａ  （粘弾性体３１の）平均粒径
φｂ  （砥粒３２の）平均粒径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010214576.tif 000008
【図６】
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