(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工閾値近傍の照射強度で直線偏光の第１工程用パルスレーザを照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査して、自己組織的にグレーティング状の周期構造を形成する第１工程と、前記第１工程における第１工程用パルスレーザに対して±１０％以内の波長であって、５０ピコ秒以下のパルス幅をもつ第２工程用パルスレーザでその照射部分をオーバラップさせながら単位面積当たりの照射エネルギーが前記第１工程よりも低くなり、かつ、前記第２工程のレーザの偏光方向を、第１工程のレーザの偏光方向の±１０°以内となるよう設定して、第１工程で形成されたグレーティング状の周期構造に照射することによって、この入射光と表面電磁波を共鳴させて再走査する第２工程とを備えたことを特徴とする周期構造形成方法。
【請求項２】
前記第２工程の走査領域を第１工程の走査領域よりも広く設定することを特徴とする請求項１に記載の周期構造形成方法。
【請求項３】
前記第２工程の単位面積当たりの照射エネルギーを第１工程の単位面積当たりの照射エネルギーの５％〜３０％に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の周期構造形成方法。
【請求項４】
前記第２工程における同一位置へのレーザ照射のショット数を１〜１０ショットとすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の周期構造形成方法。
【請求項５】
前記第２工程の再走査を複数回とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の周期構造形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期構造形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面テクスチャリングは摺動特性の改善などさまざまな表面機能を発現させる手法の一つである。微細な周期構造を自己組織的に形成するレーザ加工法はこの表面テクスチャ形成の有力な加工方法である。
【０００３】
前記レーザ加工法としては、加工閾値近傍の照射強度で直線偏光のレーザを照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査して、自己組織的にグレーティング状の周期構造を形成することになる。
【０００４】
すなわち、加工閾値近傍のエネルギー密度で直線偏光のレーザを基板に照射すると、入射光と基板の欠陥等を起点とする表面散乱光またはプラズマ波の干渉により、レーザ波長と間程度の周期間隔でエネルギー分布にわずかな粗密が生じる。一般的な加工方法ではレーザ照射面全体が加工されるが、加工閾値近傍のエネルギー密度でレーザ照射することで、高エネルギ一部分を選択的に加工することができる。その結果、１光軸のレーザ照射でありながら、グレーティング状の周期構造が形成される。このとき、加工に用いるレーザのパルス幅が長くなるほど熱影響や加工蒸散物との相互作用によるレーザの散乱によって周期構造に乱れが生じることになる。
【０００５】
周期構造を形成すると、加工蒸散物がデブリと呼ばれる微粒子となって加工面およびその周囲に再付着する。このデブリは加工に用いるレーザのパルス幅が長いほど多くなる傾向がある。
【０００６】
従来には、レーザを用いるクリーニング装置によって、周期構造を形成した被処理対象物に付着した付着物を除去する除去方法がある（特許文献１）。この特許文献１では、レーザ光を照射する部分に周期構造を設けるものであって、付着物が剥離し易くなる原理として、２つの物体間に作用するメニスカス力、静電力およびファンデルワース力からなる所謂凝着力の形成範囲が小さくなること、および被処理対象物の表面に形成した周期構造が回折格子的に作用、すなわち、入射したレーザ光を散乱させることなく多重的に反射させることにより繰り返し付着物および周期構造に照射されるためと記載している。
【０００７】
ところで、前記特許文献１に記載のものは、レーザとしてはナノ秒レーザを用いている。周期構造のピッチより大きな付着物は、ナノ秒レーザなどを用いた一般的なレーザクリーニングでも除去できる。しかしながら、周期構造の溝にトラップされた微細なデブリは表面力の影響が大きく、アンカー効果で周期構造未形成部より密着性が高くなる。このため、通常のレーザクリーニングではデブリ除去に必要なレーザ出力が周期構造の損傷閾値を超え、周期構造に損傷が生じてしまう。
【０００８】
そのため、周期構造のデブリ除去は、図１１に示すような超音波洗浄装置を用いるのが一般的であった。図１１に示す超音波洗浄装置は、洗浄液が入った洗浄槽５１と、この洗浄槽５１に付設される振動子５２と、この振動子５２を振動させる発振器５３と、発振器５３に接続される電源５４等で構成される。
【０００９】
すなわち、洗浄槽５１にワーク（周期構造が形成された基板等）を浸漬させ、その状態で、発振器５３を介して振動子５２を振動させることによって、洗浄槽５１内で超音波の振動を発生させる。
【００１０】
超音波洗浄はキャビテーション効果・加速度・直進流の３つの相乗効果により行われる。キャビテーション効果は、キャビテーションによる衝撃波を利用して汚れをワークから剥離させる。そして、剥離した汚れを加速度により引き剥がし、直進流により分散除去させる。
【００１１】
すなわち、キャビテーション効果は超音波により液体（洗浄液）に生じた真空の気泡が破裂することにより生じた衝撃波を利用した洗浄方法である。液体に超音波を照射すると、液体が激しく揺さぶられて局所的に圧力が高い部分と低い部分ができる。圧力が低くい部分では液体中に小さな真空の空洞（キャビテーション）ができ、その後再び圧力が高くなり、この空洞が押しつぶされるとき、液体中に衝撃波を発生させる。この衝撃波が、固体表面に付着していた汚を剥離させる。
【００１２】
また、超音波の振幅により液体分子が激しく振動する。このため、前記キャビテーション効果により剥離した汚れを引き剥がす効果が加速度効果である。振動子５２からの放射圧により、超音波の入力が所定の強度（超音波強度）以上で直進流が発生し、洗浄槽５１内でわずかな水流が発生する為、汚れを洗浄物から除去する効果が、直進効果である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−３２５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記図１１に示すような超音波洗浄装置を用いれば、いわゆるバッチ処理を行うことになって、生産性が悪い。すなわち、洗浄処理時間が長くなるため、バッチ処理を行うことになる。また、洗浄液を用いるため、除去された付着物を含む洗浄液が大量にでることになって、この洗浄液の管理や処理が必要となり、コスト高となる。さらには、洗浄槽としては、複数の被洗浄体を投入するために大型化し、装置全体として大型化を招く欠点があった。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みて、洗浄槽を用いる超音波洗浄を行うことなく、いわゆるドライ工程でもって、デブリの付着が少ない周期構造の形成が可能な周期構造形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の周期構造形成方法は、加工閾値近傍の照射強度で直線偏光の第１工程用パルスレーザを照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査して、自己組織的にグレーティング状の周期構造を形成する第１工程と、前記第１工程における第１工程用パルスレーザに対して±１０％以内の波長であって、５０ピコ秒以下のパルス幅をもつ第２工程用パルスレーザでその照射部分をオーバラップさせながら単位面積当たりの照射エネルギーが前記第１工程よりも低くなり、かつ、前記第２工程のレーザの偏光方向を、第１工程のレーザの偏光方向の±１０°以内となるよう設定して、第１工程で形成されたグレーティング状の周期構造に照射することによって、この入射光と表面電磁波を共鳴させて再走査する第２工程とを備えたものである。
【００１７】
本発明の周期構造形成方法によれば、まず、第１工程で、グレーティング状の周期構造を被加工体（ワーク）に形成することができる。その後、この第１工程で形成された周期構造に第２工程のレーザを照射することによって、この入射光と表面電磁波が共鳴し、小さな入射エネルギーで、極表層の加工やデブリの除去を行うことができる。
【００１８】
ところで、被加工体（ワーク）へのレーザ照射後、５０ピコ秒（ｐｓ）程度経過すると加工蒸散物とレーザの相互作用の影響が顕在化する。このため、第２工程で用いるレーザのパルス幅を５０ｐｓ以下にすると第１工程のパルス幅が第２工程のパルス幅より短い場合でも、周期構造の乱れを起こすことなくデブリを除去できる。一方、第１工程のパルス幅が第２工程のパルス幅より長い場合、第２工程のパルス幅が５０ピコ秒（ｐｓ）以下であれば周期構造の乱れを修正するとともにデブリを除去することができる。すなわち第２工程が周期構造の仕上げ工程の役割も担うことができる。
【００１９】
前記第２工程の走査領域を第１工程の走査領域よりも広く設定するのが好ましい。また、前記第２工程の単位面積当たりの照射エネルギーを第１工程の単位面積当たりの照射エネルギーの５％〜３０％に設定したり、第２工程における同一位置へのレーザ照射のショット数を１〜１０ショットとするのが好ましい。
【００２０】
前記第２工程の再走査を複数回とすることもできる。この場合、この第２工程のトータ
ルの照射エネルギーとしては、第１工程の単位面積当たりの照射エネルギーの５％〜３０
％に設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の周期構造形成方法では、第１工程で形成した周期構造に対して周期構造の乱れを起こすことなく、第２工程でデブリを除去でき、高品質の周期構造形成された製品を提供できる。また、第２工程での入射エネルギーを小さくできるため、金属よりもレーザの侵入長が長い半導体やセラミックスに対しても乱れとデブリの少ない周期構造を形成することができる利点もある。さらに、第１工程のパルス幅が第２工程のパルス幅より長い場合、第２工程のパルス幅が５０ピコ秒（ｐｓ）以下であるので、周期構造の乱れを修正するとともにデブリを除去することができることになって、第２工程が周期構造の仕上げ工程の役割も担うことができる。しかも、第２工程での単位面積当たりの照射エネルギーを前期第1工程より低くすることで新たなデブリ発生が抑制され、乱れとデブリの少ない周期構造を形成することに寄与できる。
【００２２】
第２工程の走査領域が第１工程の走査領域より広く設定することで周期構造未形成部に付着しているデブリも除去することができ、周期構造未形成部としても、高品質を維持できる。また、第２工程の単位面積当たりの照射エネルギーを前記のように設定することによって、周期構造の乱れとデブリの付着を大幅に低減することができる。さらに、第２工程のレーザショット数を前記のように設定することによって、高速走査によって効率よく乱れとデブリの少ない周期構造を形成することができる。第２工程の再走査を複数回繰り返すことでデブリの付着を最小限に抑えることができる。第１工程と第２工程に使用するレーザの偏光方向を同一方向にすることで入射光と表面電磁波の共鳴が効率的に起こり、第２工程の照射エネルギーをさらに低減できるため周期構造の乱れ抑制や仕上げ精度向上に有効となる。なお、第２工程のレーザの偏光方向が第１工程のレーザの偏光方向の±１０°以内であっても、周期構造の乱れ抑制や仕上げ精度向上を十分に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す周期構造形成方法のブロック図である。
【図２】本発明の周期構造形成方法によって形成された周期構造部を有する摺動面構造の要部拡大断面図である。
【図３】前記図２に示す摺動面構造の周期構造部を有する摺動面の簡略図である。
【図４】前記摺動面に形成される周期構造部の拡大図である。
【図５】前記周期構造形成方法に用いるレーザ表面加工装置の簡略図である。
【図６】算術平均粗さの定義を説明するためのグラフ図である。
【図７】第１工程後の周期構造部と未形成部との境界部を示す電子顕微鏡図である。
【図８】第２工程後の周期構造部と未形成部との境界部を示す電子顕微鏡図である。
【図９】第１工程と第２工程との境界部を示す電子顕微鏡図である。
【図１０】第１工程と第２工程とを行った発明品と超音波洗浄を行った従来品との摩擦係数を比較したグラフ図である。
【図１１】超音波洗浄装置の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る周期構造形成方法を示すブロック図を示し、図２は、この周期構造形成方法によって形成された周期構造部を有する摺動面構造である。この摺動面構造は、図２に示すように、第１部材１の摺動面１ａと第２部材２の摺動面２ａとが潤滑剤Ｌ下で相対的に摺動するものである。この場合、第１部材１及び第２部材２は、炭素鋼、銅、アルミニウム、白金、超硬合金等であっても、炭化ケイ素や窒化ケイ素等のシリコン系セラミックスであっても、エンジニアプラスチック等であってもよい。また、潤滑剤Ｌとしても、水やアルコールであっても、さらにはエンジンオイル等の潤滑油等であってもよい。すなわち、第１・第２部材１、２の材質、使用する環境等に応じて種々の潤滑剤を用いることができる。また、第１部材１を例えば図３に示すようにリング体とし、第２部材２を例えば円盤形状体で構成した。
【００２６】
第１部材１の上面が摺動面１ａとなり、第２部材２の下面が摺動面２ａとなる。第１部材１の摺動面１ａにグレーティング状凹凸の周期構造部３と、周期構造部が形成されない周期構造未形成部８とが設けられる。すなわち、第１部材１の摺動面１ａの外径側に、スパイラル状の周期構造部３が形成され、第１部材１の摺動面１ａの内径側に、周期構造未形成部８が形成される。
【００２７】
周期構造部３は図４に示すように、微小の凹部５と微小の凸部６とが交互に所定ピッチで配設されてなるものである。周期構造部３の凹凸ピッチを１０μｍ以下とし、凹部５の深さを１μｍ以下とするのが好ましい。この場合、周期構造部３の凹部５は、第１部材１の外周縁（摺動面周縁）１ｂに連通（開口）しているが、第１部材１の内周縁１ｃには開口していない。そして、周期構造部３の凹部５はスパイラル状に湾曲している。
【００２８】
そして、第１部材１と第２部材２との少なくもいずれか一方がその軸心廻りに回転することによって、第１部材１の周期構造部３が、摺動面１ａの外周縁側から潤滑剤が第１部材１の内部に導入されるように設定される。この場合、周期構造部３の全凹部５が第１部材１の外周縁１ｂに開口しているので、摺動面周縁全体から潤滑剤を引き込むことができる。
【００２９】
周期構造部３は、図５に示すように、レーザ発生器１１と光学系１０とを備えたレーザ表面加工装置を使用する。そして、本発明の周期構造形成方法は、図１に示すように、グレーティング状の周期構造を形成する第１工程２１と、第１工程２１にて形成された周期構造に付着しているデブリを除去する第２工程２２とを行うことになる。
【００３０】
このレーザ表面加工装置では、レーザ発生器１１は、ミラー１２により加工材料Ｗに向けて折り返され、メカニカルシャッタ１３に導かれる。レーザ照射時はメカニカルシャッタ１３を開放し、レーザ照射強度は１／２波長板１４と偏光ビームスプリッタ１６によって調整可能とし、１／２波長板１５によって偏光方向を調整し、集光レンズ１７によって、ＸＹθステージ１９上の加工材料Ｗ表面に集光照射することになる。
【００３１】
第１工程２１では、加工閾値近傍の照射強度で直線偏光のレーザを照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査して、自己組織的に形成している。すなわち、アブレーション閾値近傍のフルエンスで直線偏光のレーザをワーク（加工材料）Ｗに照射した場合、入射光と加工材料Ｗの表面に沿った散乱光またはプラズマ波の干渉により、レーザ波長と同程度の周期間隔で、エネルギ一分布にわずかな粗密が生じる。一般的な加工方法ではレーザ照射面全体が加工されるが、加工閾値近傍のエネルギー密度でレーザ照射することで、高エネルギ一部分を選択的に加工することができる。その結果、１光軸のレーザ照射でありながら、グレーティング状の周期構造が形成される。このとき、加工に用いるレーザのパルス幅が長くなるほど熱影響や加工蒸散物との相互作用によるレーザの散乱によって周期構造に乱れが生じることになる。
【００３２】
周期構造を形成すると、加工蒸散物がデブリと呼ばれる微粒子となって加工面およびその周囲に再付着する。このデブリは加工に用いるレーザのパルス幅が長いほど多くなる傾向がある。そこで、この第１工程２１にてワーク上に周期構造を形成した後に、第２工程２２を行って、このデブリを除去して、電子顕微鏡で撮像した図である図４に示すような周期構造部３を完成する。
【００３３】
第２工程２２においても、直線偏光のレーザを照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査（再走査）することになる、この場合、第２工程２２では、第１工程２１における第１工程用パルスレーザに対して±１０％以内の波長であって、５０ピコ秒以下のパルス幅をもつ第２工程用パルスレーザでその照射部分をオーバラップさせながら単位面積当たりの照射エネルギーが前記第１工程２１よりも低くなるように設定して再走査することになる。
【００３４】
第１工程２１であっても第２工程２２であっても、レーザのスキャンは、レーザを固定して加工材料Ｗを支持するＸＹθステージ１９を移動させても、ＸＹθステージ１９を固定してレーザを移動させてもよい。あるいは、レーザとＸＹθステージ１９を同時移動させてもよい。
【００３５】
このように、この第１工程２１で形成された周期構造に、第１工程用パルスレーザに対して±１０％以内の波長をもつ第２工程２２のレーザを照射することによって、この入射光と表面電磁波が共鳴し、小さな入射エネルギーで、極表層の加工やデブリの除去を行うことができる。すなわち、第１工程２１で形成した周期構造に対して周期構造の乱れを起こすことなく、第２工程２２でデブリを除去でき、高品質の周期構造形成された製品を提供できる。
【００３６】
また、第２工程２１での入射エネルギーを小さくできるため、金属よりもレーザの侵入長が長い半導体やセラミックスに対しても乱れとデブリの少ない周期構造を形成することができる利点もある。さらに、第１工程２１のパルス幅が第２工程２２のパルス幅より長い場合、第２工程２２のパルス幅が５０ｐｓ以下であるので、周期構造の乱れを修正するとともにデブリを除去することができることになって、第２工程２２が周期構造の仕上げ工程の役割も担うことができる。しかも、第２工程２２での単位面積当たりの照射エネルギーを第１工程２１より低くすることで新たなデブリ発生が抑制され、乱れとデブリの少ない周期構造部３を形成することに寄与できる。
【００３７】
ところで、第２工程２２では、第１工程２１にて形成された周期構造に付着するデブリを除去するものであるので、通常は、走査領域と第２工程２２の走査領域と同一に設定することになる。しかしながら、第２工程２２の走査領域を第１工程２１の走査領域より広く設定することができる。このように第２工程２２の走査領域を広くすることによって、構造未形成部８に付着しているデブリも除去することができ、周期構造未形成部８としても、高品質を維持できる。
【００３８】
また、第２工程２２の単位面積当たりの照射エネルギーを第１工程２１の単位面積当たりの照射エネルギーの５％〜３０％に設定するのが好ましい。このように設定することによって、周期構造部３の乱れとデブリの付着を大幅に低減することができる。すなわち、５％未満では、デブリの付着の除去作用が発揮されず、３０％を越えれば、周期構造部３の乱れが発生するおそれがある。
【００３９】
第２工程２２における同一位置へのレーザ照射のショット数を１〜１０ショットとするが好ましい。このように設定することによって、高速走査によって効率よく乱れとデブリの少ない 周期構造部３を形成することができる。第２工程２２の再走査を複数回繰り返すようにしてもよい。このように複数回繰り返すことによって、デブリの付着を最小限に抑えることができる。複数回繰り返す場合であっても、周期構造部３の乱れおよびデブリの付着を防止するために、第２工程２２のトータルの照射エネルギーとしては、第１工程２１の単位面積当たりの照射エネルギーの５％〜３０％に設定するのが好ましい。
【００４０】
また、第１工程２１のレーザの偏光方向と、第２工程のレーザの偏光方向と同一にするのが好ましい。レーザの偏光方向を同一方向にすることで入射光と表面電磁波の共鳴が効率的に起こり、第２工程２２の照射エネルギーをさらに低減できるため周期構造の乱れ抑制や仕上げ精度向上に有効となる。この場合、第２工程２２のレーザの偏光方向を、第１工程２１のレーザの偏光方向の±１０°以内とする。すなわち、同一としては、完全に一致する方向、および、第１工程２１のレーザの偏光方向に対して、時計廻りに１０°以内に傾斜する場合と、反時計周りに１０°以内に傾斜する場合とを含むものである。このように、第２工程２２のレーザの偏光方向が第１工程２１のレーザの偏光方向の±１０°以内であっても、周期構造の乱れ抑制や仕上げ精度向上を十分に発揮できる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、周期構造部３を第１部材１側に設けていたが、周期構造部３を第２部材２側に形成してもよく、第１部材１及び第２部材２の両側に設けてもよい。また、第１部材１と第２部材２の形状としても、図例のものに限らず、他の種々の形状のものにて構成できる。
【００４２】
第１部材１と第２部材２の相対的な摺動運動は、第１部材１を固定して第２部材２を摺動（回転）させるものであっても、逆に第２部材２側を固定して、第１部材側を摺動（回転）させるものであってもよい。すなわち、周期構造部３が形成されている方を摺動させても、周期構造部３が形成されない方を摺動（回転）させてもよい。また、第１部材１と第２部材２の双方を摺動（回転）させるものであってもよい。
【００４３】
また、前記実施形態では、図１等に示す周期構造部３においては、凹部５を第１部材１の内周縁１ｃに開口させることなく外周縁１ｂに開口させて、外周側から内周側に潤滑剤を引き込むものとしていたが、逆に、凹部５を外周縁１ｂに開口させることなく内周縁１ｃに開口させて、内周側から外周側に潤滑剤を引き込むものであってもよい。
【００４４】
前記実施形態では、周期構造部３の凹部５はスパイラル状に湾曲したものを外周側において全周にわたって形成したが、複数の周期構造部３を周方向に沿って所定ピッチで配設したものであっても、スパイラル状に湾曲させることなく、同心円状に配設されるものであってもよい。また、摺動面構造として、前記実施形態では、第１部材１と第２部材との相対的な回転であったが、直線的な往復動を構成するものであってもよい。
【００４５】
第１工程２１に使用するレーザとしては、フェムト秒レーザ、ピコ秒レーザ、及びナノ秒レーザといったパルスレーザを使用することができる。
【実施例１】
【００４６】
ＳｉＣに加工閾値近傍の照射強度で直線偏光のレーザ(波長１０６４ｎｍ、パルス幅１０ｐｓ)を照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査して周期構造を形成した(第１工程２１)。第１工程２１終了後の周期構造部３と未形成部８の境界部の電子顕微鏡像を図７に示す。デブリが周期構造部３だけでなく未形成部８にも付着していることが確認できる。また、図７の倍率では粒子として認識できない非常に小さなデブリが多数付着しており、全体が白っぽく見えている。
【００４７】
次にレーザ波長、パルス幅、及び偏光方向を第１工程２１と同一とし、単位面積当たりの照射エネルギーが第１工程２１の１／６になるようレーザのパルスエネルギーと走査速度を調整し、デブリの付着が認められる周期構造未形成部８を含めて再走査した(第２工程２２)。第２工程２２後の周期構造部３と未形成部８の境界部の電子顕微鏡像を図８に示す。この図８から乱れとデブリの少ない周期構造部３が形成されていることが確認できる。また、非常に小さなデブリも除去されており、図７と比較して全体に黒っぽく変化している。
【００４８】
デブリが除去された周期構造未形成部８の色調はＳｉＣ基板本来の色調とほぼ同じとなった。周期構造部３の途中で第２工程２２を中止した際の第１工程２１と第２工程２２の境界部の電子顕微鏡像を図９に示す。第２工程２２による色調の変化がはっきり確認できる。第２工程２２の単位面積当たりの照射エネルギーが第１工程２１の５％〜３０％で同様の現象が確認された。
【００４９】
第２工程２２のレーザ波長が第１工程２１に対し±１０％であれば、第１工程２１で形成された周期構造に第２工程２２のレーザを照射した際に入射光と表面電磁波が共鳴し、小さな入射エネルギーで極表層の加工やデブリの除去が可能になる。入射エネルギーを小さくできるため、金属よりもレーザの侵入長が長い半導体やセラミックスに対しても周期構造の乱れを起こすことなくデブリの除去が可能となる。
【００５０】
レーザ照射後５０ｐｓ程度経過すると加工蒸散物とレーザの相互作用の影響が顕在化するため、第２工程２２で用いるレーザのパルス幅は５０ｐｓ以下にすることが望ましい。第１工程２１で用いるレーザのパルス幅は短パルスであることが望ましいが、特に、５０ｐｓ以内に限定するものではない。
【００５１】
第１工程２１のパルス幅が第２工程２２のパルス幅より短い場合、第２工程２２のパルス幅が５０ｐｓ以下であれば周期構造の乱れを起こすことなくデブリが除去できた。第１工程２１のパルス幅が第２工程２２のパルス幅より長い場合、第２工程２２のパルス幅が５Oｐｓ以下であれば周期構造の乱れを修正するとともにデブリを除去することができた。第２工程２２で用いるレーザの偏光方向が第１工程２１の偏光方向と同一であれば入射光と表面電磁波の共鳴が効率的に起こり、周期構造の乱れ抑制や仕上げ精度向上に有効となる。
【実施例２】
【００５２】
第１工程２１と第２工程２２とを行って形成した周期構造部３を有する試験片と、第１工程２１を行った後、超音波洗浄を行った試験片との摩擦係数を比較した。
【００５３】
リングオンディスク試験装置を用いて実験を行った。リング試験片を回転側試験片（Ｓｉｃ）、ディスク試験片（アルミナ）を固定側試験片とした。各試験片の表面粗さ（算術平均粗さ）はＲａ０．０２μｍ以下とした。ディスク試験片は全て鏡面とし、リング試験片（外径１６ｍｍ、内径１０ｍｍ）には、図３に示すようなスパイラル状の周期構造部（動圧を発生を目的とした周期構造）を形成した。
【００５４】
算術平均粗さＲａは、図６に示すように、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線ｍの方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取り、粗さ曲線をｙ=ｆ（ｘ）で表したときに、次の数１の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。
【数１】
0005635151.tif 000002
【００５５】
リング試験片は従来方式(第１工程２１+超音波洗浄)（従来品）で周期構造部３を形成したものと、本願方式(第１工程２１+第２工程２２)（本発明品）で周期構造部３を形成したものの２種類とした。第１工程２１および第２工程２２には同一のレーザ(波長１０６４ｎｍ、パルス幅１０ｐｓ)を用いた。第２工程２２における単位面積当たりの照射エネルギーは第１工程２１の１／６とした。摺動方向に対する周期構造の傾斜角はθ＝４５°とした。周期構造のピッチは約９５０ｎｍ、深さは約２５０ｎｍとした。基本的な潤滑特性を評価するため、潤滑剤には極性を持たず熱的・化学的に安定なＰＡＯ４（１８．８２ｃＰ  ＠３７℃）を用いた。荷重は２０Ｎ(０．１６Ｍａ)とし、摺動速度を８１．５ｍｍ／ｓから３．３ｍｍ／ｓまで段階的に低下させながら、各摺動速度における５ｍｉｎの平均摩擦係数を測定した。
【００５６】
従来方式および本願方式によりスパイラル状の周期構造を形成したリング試験片の摩擦係数の比較を図１０に示す。本願方式の摩擦係数は高速摺動時で若干従来方式より高く、低速摺動時でわずかに低くなったが、これらは実験誤差の範曙であり、両者に有意差はないと判断できる。すなわち、本願方式によれば、バッチ処理や廃液処理が必要な超音波洗浄工程を廃止し、完全ドライ工程で乱れとデブリの少ない周期構造形成が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
２１    第１工程
２２    第２工程
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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