(57)【要約】      （修正有）【課題】ミラーやプリズムの材料である石英ガラスや波長変換素子などの材料である非線形光学結晶などの光学材料の表面加工工程において、安価で容易な無歪み表面加工装置およびこれを用いた表面加工技術を提供する。【解決手段】超平滑に加工された面に網目状の溝を設けた円盤４を高速で回転させて、その回転面上に光学基板２を載せて多孔性スポンジ３で反応性溶液を微滴状に供給し、光学基板に対する垂直方向のエッチング速度を制御することで表面を化学反応だけで処理し、無歪みの光学的鏡面を得る。【選択図】図１
2006051446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学基板表面を化学反応により処理するためのものであって、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けたポリテトラフルオロエチレン製の材料からなり高速で回転させることができる円盤と円盤の回転面上に反応性溶液を微滴状に供給する反応液供給装置と円盤の回転面に接するように光学基板の水平方向の位置を固定する光学基板固定装置からなる無歪み表面加工装置。
【請求項２】
反応性溶液が、表面加工を行う光学基板材料に対して溶解性があり、かつポリテトラフルオロエチレン製の円盤に対して不活性でありさらに撥水性が良い溶液であることが特徴である請求項１記載の表面加工装置。
【請求項３】
反応性溶液が酸性液であることが特徴である請求項２記載の表面加工装置。
【請求項４】
酸性液がフッ酸水溶液であることが特徴である請求項３記載の表面加工装置。
【請求項５】
ポリテトラフルオロエチレン製の円盤において平坦部の幅と溝の幅の比（平坦部の幅／溝の幅、以下「凹凸比」という）が1〜5であることを特徴とする請求項１記載の光学基板の無歪み表面加工装置。
【請求項６】
光学基板自身が水平方向に自転することが可能なように光学基板を固定することを特徴とする請求項１記載の光学基板の無歪み表面加工装置。
【請求項７】
超平滑に加工された面に網目状の溝を設けたポリテトラフルオロエチレン製の円盤を高速で回転させて、その回転面上に反応性溶液を微滴状に供給し、微滴状の反応性溶液の供給された円盤上に光学基板を水平方向に固定し、光学基板表面を化学反応により処理することを特徴とする無歪み表面加工方法。
【請求項８】
反応性溶液が、表面加工を行う材料に対して溶解性があり、かつポリテトラフルオロエチレン製の円盤に対して不活性でありさらに撥水性が良い溶液であることが特徴である請求項７記載の表面加工方法。
【請求項９】
反応性溶液が酸性液であることが特徴である請求項８記載の表面加工方法。
【請求項１０】
酸性液がフッ酸水溶液であることが特徴である請求項９記載の表面加工方法。
【請求項１１】
フッ酸水溶液の濃度が0.1%〜30%であることを特徴とする請求項１０記載の光学基板の無歪み表面加工方法。
【請求項１２】
フッ酸水溶液の濃度が0.5%〜10%であることを特徴とする請求項１１記載の光学基板の無歪み表面加工方法。
【請求項１３】
ポリテトラフルオロエチレン製の円盤と光学基板の相対速度が3.1cm/s〜1880cm/sであることを特徴とする請求項７記載の光学基板の無歪み表面加工方法。
【請求項１４】
ポリテトラフルオロエチレン製の円盤と光学基板の相対速度が31.4cm/s〜628cm/sであることを特徴とする請求項１３記載の光学基板の無歪み表面加工方法。
【請求項１５】
ポリテトラフルオロエチレン製の円盤において凹凸比が1〜5であることを特徴とする請求項７記載の光学基板の無歪み表面加工方法。
【請求項１６】
光学基板自身が水平方向に自転することを特徴とする請求項７記載の光学基板の無歪み表面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーやプリズムの材料である石英ガラスや波長変換素子などの材料である非線形光学結晶などの光学材料の表面加工工程において必然的に生じる歪み層や欠陥層、加工剤埋没層などの表面変質層の除去された無歪みの表面を、安価で容易に得る表面加工装置およびこれを用いた表面加工技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミラーやプリズムの材料である石英ガラスや波長変換素子などの材料である非線形光学結晶などの光学材料を光学素子に加工する工程は、光学材料を切り出す切断加工工程と切り出した光学材料表面を光学的に平坦な鏡面に仕上げる表面加工工程の２つに大きく分けられる。切断加工工程では、ダイヤモンドカッターなどを用いて物理的に光学材料を切り出すため、光学材料の表面近傍に大きな応力がかかり、光学材料表面に厚さ数百μm程度の歪みや欠陥などの機械的ストレスが蓄積された層が形成される。また、表面加工工程において、切断加工によって生じた光学材料表面の微小な凹凸を研磨砥粒などを用いて取り除く過程（光学研磨）で、研磨により細かく砕けた研磨剤が表面近傍に埋没しストレスが蓄積されるとともに研磨剤の埋没した層が形成される。以上のことから、市販の光学素子の表面は、その表面にこれら加工工程における機械的ストレスや研磨砥粒により必然的に生じる歪み層や欠陥層、加工剤埋没層などの表面変質層(図２)を含んでおり、光学素子表面のレーザー耐力は内部のそれに比べ低下してしまう。近年のレーザー光源の高出力化に伴い、光学素子には高いレーザー耐力が要求されている。表面の高レーザー耐力化を図る上では、これら表面加工工程において表面変質層を新たに発生させない加工技術が必要であり、また切断加工によって発生した表面変質層を除去する表面加工技術が必要とされる。特に、光学材料を切り出す切断加工工程において表面変質層を生じない切断加工技術は確立されていないため、表面加工工程において除去する技術が必要である。
【０００３】
切断加工工程において生じた表面変質層を除去し、かつ表面加工工程において新たな表面変質層を生じることなく表面加工を可能にする方法としては、ケミカルエッチングのような化学的な技術が知られている。しかしながら、この方法では以下の理由により光学的な鏡面が得られていない。ケミカルエッチングでは表面上における局所的な化学反応を制御できないことから光学材料表面全体に渡って均一に材料を処理することができないばかりか、最初から物理的な欠陥が存在していればその部分が選択的にエッチング（エッチピット）されてしまい、エッチング前よりもかえって表面状態が劣化してしまうという問題がある。このため、既存のエッチング技術では光学的な鏡面が得られず、これを表面加工技術として適用することができない。
また、表面加工工程において新たな表面変質層を生じない比較的実用的な表面加工技術としては以下のものがある。物理的加工法で表面変質層を比較的生じないMRF（Magnetorheological Finishing）、化学的加工法で表面変質層を一切生じないプラズマCVM（Plasma Chemical Vaporization Machining）、EEM（Elastic Emission Machining）などの原子オーダー的な加工方式である。しかしながら、これらの技術は点加工で加工速度が遅いため仕上げ加工にのみ用いられ、初期の切断加工工程で生じた歪み層や欠陥層などの比較的厚い表面変質層を取り除くことは非常に難しい。また、大がかりな装置が必要とされるほか、材料によっては加工が困難である、などの技術的課題も残されている。これらの加工方法における特徴を表1に示す。
【０００４】
【表１】
2006051446.tif 000003
【０００５】
以上のような表面加工に関する問題を解決するため、現在でもさまざまな開発が行われている。これまでにすでに特許化されている表面加工技術の方式としては、大きく分けて化学的な手法（ケミカルポリッシング）と化学・機械的な研磨加工（ケミカルメカニカルポリッシング（CMP法））がある。以下に具体的な特許例を挙げ、簡単に述べる。特開平7-215736号公報には、フッ化水素（HF）と硝酸（HNO3）の重量比が0.08:1〜15:1、両者を合わせた混酸濃度が0.01〜4.0wt%である混酸水溶液を含む処理液とガラス体表面を動的接触させることを特徴とする化学的加工法が記載されている。この特許は、被処理ガラス体を光ファイバー形成用のプリフォームガラスとし、ガラス体を処理液と接触させた状態で回転させる、処理液を回転子や超音波等により攪拌する、ガラス体を処理液に浸漬させた状態で処理液の容器全体を回転や上下動等により振とうする、もしくはこれらを組み合わせることでガラス体と処理液を動的接触させて化学的加工を行うものである。また、特開2003-103452号公報には、セラミック、ガラス、結晶物質、アモルファス物質、金属等の硬質の被研磨加工物に対してスクラッチを発生させることなく表面を化学的に加工する方法が記載されている。この特許は、砥粒を含まない加工液として硝酸ニアンモニウムセリウム（VI）を用い、これを研磨工具と被研磨加工物との間に供給して研磨工具及び被研磨加工物を相対的に移動させながらケミカルポリッシングするものである。特開平11-140429号公報には、ケミカルメカニカルによる加工方法が記載されている。この特許は、フッ化物砥粒あるいはフッ化物水和物砥粒を含む加工材およびこれを用いてセラミック、ガラス、結晶物質、アモルファス物質、金属等の硬質の被研磨加工物をケミカルメカニカルポリッシングするものである。
【特許文献１】特開平7-215736号公報
【特許文献２】特開平11-140429号公報
【特許文献３】特開2003-103452号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ケミカルメカニカルポリッシングは、メカニカルポリッシングと同様に砥粒による機械的な光学研磨加工だけでなく、砥粒や加工液に含まれる成分と被研磨加工物の化学反応を利用するものであり、これにより効率良く表面粗さや形状精度を向上させるものである。しかしながら、この手法では研磨砥粒を用いるために、被研磨加工物の表面に研磨砥粒による歪みが生じたり、研磨砥粒が表面近傍に埋没するなどして表面変質層を形成し、結果として、光学素子としての光学的性能を低下させる要因になり得る。表面変質層を生じない表面処理としては、従来からケミカルエッチングなどの化学的な手段が知られている。しかしながら、材料表面に対する垂直方向と水平方向のエッチング速度の制御が困難であることから光学材料表面全体に渡って均一に材料をエッチングすることができないばかりか、表面上に欠陥があればその場所が選択的にエッチングされたり（エッチピット）、溶液の濃度（溶解度）をサンプル表面で均一にできないため形状が変化するなどの問題があり、結果的に材料の形状が崩れて表面状態が劣化してしまい光学素子としての鏡面を得られない。また、表面加工工程において用いられる物理的加工法で表面変質層を比較的生じないMRFや化学的加工法で表面変質層を一切生じないプラズマCVM、EEMなどの原子オーダー的な加工方式がある。しかしながら、これらの技術は点加工で加工速度が遅いため仕上げ加工にのみ用いられ、初期の切断加工工程で生じた歪み層や欠陥層などの比較的厚い表面変質層を取り除くことは非常に難しい。さらに、大掛かりな装置が必要とされるほか、材料によっては加工が困難である、などの技術的課題も残されている。
【０００７】
本発明は、ミラーやプリズムの材料である石英ガラスや波長変換素子などの材料である非線形光学結晶などの光学材料の表面加工工程において必然的に生じる歪み層や欠陥層、加工剤埋没層などの表面変質層の除去された無歪みの表面を得ることにより、光学材料の表面レーザー耐力を向上させることを目的とし、上述のように既存の表面加工技術やケミカルエッチングにおける技術的課題を解決するための安価で容易な無歪み表面加工装置およびこれを用いた表面加工技術を提供することを課題とする。
【０００８】
前述のように、研磨砥粒を使用する機械的な研磨加工を含むCMP法などでは表面変質層を取り除くことは困難である。この解決のためには化学的な手法を用いることが不可欠とされる。化学的加工方法としては、特開平7-215736号公報に光ファイバー形成用のプリフォームガラス表面の化学的加工法が記載されている。また、特開2003-103452号公報に硬質の被研磨加工物に対してスクラッチを発生させることなく表面を化学的に加工する方法が記載されている。これに対し、本発明は、ミラーやプリズムの材料である石英ガラスや波長変換素子などの材料である非線形光学結晶などの光学材料の表面加工工程において、化学的な加工法のみを用いることにより表面変質層を生じることなく光学的鏡面を得るためのもので、研磨砥粒を使用する機械的な研磨加工を含むCMP法などの手段とは異なりかつその効果において根本的に異なっている。本発明は、ミラーやプリズムの材料である石英ガラスや波長変換素子などの材料である非線形光学結晶などの光学材料の表面加工工程に用いるものであり、既特許に記載されている光ファイバーなどに用いる光ファイバー形成用のプリフォームガラスのような細い円柱状ガラス体の側面を加工することにのみ限定されるものではないため、使用用途、手段が異なっている。本発明は、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けた撥水性の高い回転円盤の上に光学基板と反応性溶液を載せ、光学基板の位置を固定した状態で回転円盤を回転させるとともに光学基板自身を自転させることで光学基板と反応性溶液を動的接触させ化学的加工を行うものであり、既特許のように被研磨加工物を反応性溶液に浸漬し、これらを動かす、もしくは容器そのものを動かすことで動的接触させ化学的加工を行うものではなく、実施形態が異なっている。本発明は、光学素子としての性能を向上させるために光学素子表面の表面変質層を除去することで高いレーザー損傷耐力を実現することを目的としているが、既特許はガラス体の表面平滑度の向上を目的としており、実施例で表面荒さ、化学加工によるガラス体の引っ張り強度について言及しているだけである。本発明では表面加工用反応性溶液としてフッ化水素を含む酸性溶液を用いるものであり、加工液として硝酸ニアンモニウムセリウム（VI）を用いる既特許とは使用する溶液が異なる。本発明では、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けた回転円盤が有する高い撥水性により被研磨加工物への反応性溶液の供給および排出を高効率に行うものであり、既特許に記載されている反応後の被研磨加工物の成分が溶け込んだ処理溶液を拭き取る研磨工具を必要としない。本発明は光学的鏡面を光学顕微鏡、表面粗さ計、レーザー損傷耐力測定により定量的に評価しており、既特許とは最終的な評価方法が異なっている。本発明は光学素子の表面加工において表面変質層の除去された表面を得ることで光学素子表面の高レーザー耐力化を実現するものであり、既特許とは目的としている成果が異なっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの問題を解決する方法として、本発明では光学基板と反応性溶液を、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けることで撥水効率を向上させたポリテトラフルオロエチレン製の回転円盤の上に載せ、光学基板の位置を固定した状態で回転円盤を回転させるとともに光学基板自身が自転することで反応性溶液との反応時間を抑制すると同時に、新しい溶液の供給および廃液の排出を高効率に行うことを可能にする。さらに、超平滑に加工された面に網目状の溝を施した撥水性の高いポリテトラフルオロエチレン製の回転円盤を動かし、溶液に対して強制的に水平方向への力をかけることで、水平方向へのエッチング速度を垂直方向のエッチング速度よりも相対的に大きくし、光学基板自身を自転させることで光学材料表面全体に渡って均一に化学処理することを可能にする。
【００１０】
本発明の第1の方法は、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けた撥水性の高いポリテトラフルオロエチレン製の円盤を高速で回転させて、その回転面上に反応性溶液を微滴状に供給し、微滴上の反応性溶液の供給された円盤上に光学基板を水平方向に固定し、光学基板表面に対する垂直方向のエッチング速度を制御することで光学基板表面を化学反応だけにより処理し、無歪みの光学的鏡面を得ることを特徴とする光学基板の無歪み表面加工装置を用いる方法である。
【００１１】
本発明の第２の方法は、第１の方法において、反応性溶液が、表面加工を行う光学基板材料に対して溶解性があり、かつポリテトラフルオロエチレン製の円盤に対して不活性であり、さらに撥水性が良い溶液であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の方法は、第２の方法において、反応性溶液が酸性液であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の方法は、第３の方法において、酸性液がフッ酸水溶液であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５の方法は、第４の方法において、フッ酸水溶液の濃度が0.1%〜30%、好ましくは0.1%〜10%であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第６の方法は、第１の方法において、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤と光学基板の相対速度が3.1cm/s〜1880cm/s、好ましくは31.4cm/s〜628cm/sであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第７の方法は、第１の方法において、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の平坦部の幅と溝の幅の比（平坦部の幅／溝の幅、以下「凹凸比」という）が1〜5であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第８の方法は、第１の方法において、光学基板自身が自転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明が提案する無歪み表面加工装置において、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けたポロテトラフルオロエチレン製の円盤を高速で回転させて、多孔性スポンジで反応性溶液を微滴状に供給し、光学基板に対する垂直方向のエッチング速度を制御することで、表面を化学反応により処理し、安価で容易に無歪みの鏡面を得ることが可能となる。
前記の加工装置において、超平滑に加工された面に網目状の溝を設けた円盤と光学基板の相対速度を31.4cm/s〜628cm/sとすることで反応性溶液と光学基板を動的接触させ、表面の凸部を選択的にエッチングすることができる。さらに、光学基板表面に対する水平方向のエッチング速度を垂直方向のそれに比べ相対的に大きくすることで、光学基板表面全体に渡って均一に材料をエッチングすることが可能となる。
前記の加工装置において、反応性溶液としてフッ化水素を含む低濃度の酸性水溶液を用いることで表面変質層の除去された表面を得ることが可能となる。
前記の加工装置において、円盤を化学的に安定で撥水性の高いポリテトラフルオロエチレン製とし、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比を1〜5とすることで光学基板への反応性溶液の供給および排出を高効率に行うことが可能となる。
前記の加工装置において、光学基板自身を自転させることで機械的な研磨加工に要する時間とほぼ同じ化学処理時間で、市販の光学素子と同様の表面粗さを持つ無歪みの表面を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に本発明で提案する無歪み表面加工装置の概略図を示す。超平滑に加工された面に網目状の溝を設けた撥水性の高い直径14cmのポリテトラフルオロエチレン製の円盤４の上にサンプル１を固定したサンプル錘２と反応性溶液を染み込ませた多孔性スポンジ３を固定し、モーター５を駆動させてポリテトラフルオロエチレン製の円盤を回転させるともに光学基板自身を自転させることで反応性溶液とサンプルを動的接触させる。これにより、図３の模式図に示すように表面の凸部を選択的にエッチングすることができる。さらに、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の回転により強制的に光学基板表面に対する水平方向のエッチング速度を垂直方向のそれに比べ相対的に大きくすることで、表面を高効率かつ均一に光学的鏡面に仕上げることを可能にしている。
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。ただし、この実施形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるための具体的な説明をするものであり、特に指定のない限り発明の内容を限定するものではない。
【実施例１】
【００２０】
被研磨加工物として砥粒番号1500による加工のみを施した砂目状の表面を持つ光学基板（石英ガラス）を用い、直径14cmのポリテトラフルオロエチレン製の円盤は凹凸比が3のものとした。ポリテトラフルオロエチレン円盤の回転数（周速）を600rpm一定とし、反応性溶液には濃度0.05%、0.12%、1.18％、2.35%、4.7%、9.4%、11.8%、35.3%のフッ化水素水溶液を使用して、光学基板自身が自転しない状態で実験を行った。サンプルを固定した位置は、光学基板自身を自転させた場合の中心がポリテトラフルオロエチレン製の円盤の中心から5cmのところにした。そして、各濃度で処理を施した表面について、波長266nm、パルス幅4-5nsecの紫外レーザーを用いて1-on-1法による表面レーザー損傷閾値の測定を行った。この結果、表1に示すように、HF濃度が1.18%〜9.4%の範囲において表面のレーザー損傷耐力の向上が見られ、特に濃度2.35%のフッ化水素溶液を用いることで最も高い表面レーザー損傷耐力を有する表面を得ることができた。しかしながら、濃度0.09%では濃度が低いため局所的にしか化学反応されておらず、表面加工が均一に行われなかったため表面状態は劣化し、表面レーザー損傷耐力も市販の光学素子はそれに比べて低くなった。また、濃度35.3%では濃度が高いためサンプル表面に対して垂直方向のエッチング速度を制御することが困難となり、表面状態が劣化して表面レーザー損傷耐力は市販の光学素子のそれに比べて低くなった。以上の結果から、HF濃度は0.1〜30%、好ましくは0.5%〜10%とすることが良いと考えられる。
【００２１】
【表２】
2006051446.tif 000004
*1 回転数（周速）：600rpm
*2 ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比：3
*3 市販の光学素子の表面レーザー耐力との比
【実施例２】
【００２２】
光学基板自身の自転は行わず、光学基板の固定位置については実施例１.と同様とし、直径14cmのポリテトラフルオロエチレンの回転数（周速）を10rpm、100rpm、300rpm、600rpm、900rpm、2000rpm、3500rpmと変えて実験を行った。フッ化水素水溶液の濃度は2.35％、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比は3とした。そして、各回転数（周速）において処理を施した表面について、波長266nm、パルス幅4-5nsecの紫外レーザーを用いて1-on-1法による表面レーザー損傷閾値の測定を行った。この結果、表２に示すように、回転数（周速）100〜900rpmの範囲において表面のレーザー損傷耐力の向上が見られ、特に回転数（周速）を600rpmとしたとき最も高いレーザー耐力を有する表面を得ることができた。しかしながら、回転数（周速）10rpmでは回転速度が低いためサンプル表面に対して垂直方向のエッチング速度を制御することが困難となり、表面レーザー損傷耐力は市販の光学素子と同程度となった。また、回転数（周速）3500rpmでは回転速度が高いためサンプル表面とポリテトラフルオロエチレン製の円盤との物理的接触による磨耗が大きくなり、表面状態が劣化して表面レーザー損傷耐力は市販の光学素子のそれに比べて低くなった。以上の結果から、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤と光学基板の相対速度は3.1cm/s（中心から3cm、回転数10rpm）〜1880cm/s（中心から6cm、回転数3000rpm）、好ましくは31.4cm/s（中心から3cm、回転数100rpm）〜628cm/s（中心から6cm、回転数1000rpm）とすることが良いと考えられる。
【００２３】
【表３】
2006051446.tif 000005
*1  HF濃度：2.35%
*2  ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比：3
*3  市販の光学素子の表面レーザー耐力との比
【実施例３】
【００２４】
光学基板自身の自転は行わず、光学基板の固定位置については実施例１.と同様とし、直径14cmのポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比を1、3、5として実験を行った。フッ化水素溶液の濃度は2.35％、ポリテトラフルオロエチレンの回転数（周速）は600rpmとした。そして、各凹凸比において処理を施した表面について、波長266nm、パルス幅4-5nsecの紫外レーザーを用いて1-on-1法による表面レーザー損傷閾値の測定を行った。この結果、表３に示すように、ポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比を1〜5としたとき表面レーザー損傷耐力の向上がみられ、特にポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比を3としたとき最も高いレーザー耐力を有する表面を得ることができた。
【００２５】
【表４】
2006051446.tif 000006
*1  HF濃度：2.35%
*2  回転数（周速）：600rpm
*3  市販の光学素子の表面レーザー耐力との比
【実施例４】
【００２６】
以上の実施例から得られた最適と考えられる条件である回転数（周速）、フッ化水素水溶液の濃度および直径14cmのポリテトラフルオロエチレン製の円盤の凹凸比を、それぞれ600rpm、2.35％、3として、光学基板自身の自転を可能にして実験を行った。光学基板を固定した位置は、実施例１と同様に、光学基板自身の自転中心がポリテトラフルオロエチレン製の円盤の中心から5cmのところにした。その結果、図４及び図５に示すように砥粒番号1500により加工した光学基板（石英ガラス）表面の表面粗さが4300Å rms程度であるのに対し、本発明により化学処理を施した表面の表面粗さは3.5Å rmsであり、市販の光学素子と同様の表面粗さを持つ無歪みの鏡面を得た。また、本発明で要した時間は、従来の機械的な研磨加工工程に要する時間とほぼ同じあった。
【００２７】
（比較例１）
従来のケミカルエッチングにより、石英ガラス基板表面に化学処理を施した。具体的にはHF濃度47％の水溶液に10時間浸漬させることで300μmエッチングした表面の光学顕微鏡写真、及び処理前の表面の光学顕微写真を図６に示す。この結果、ケミカルエッチングでは、前述したようにエッチング前よりもかえって表面状態が劣化してしまい、光学的な鏡面を得られなかった。
【００２８】
（比較例２）
市販の光学素子表面の光学顕微鏡写真は図６に示した。この表面と本発明により得られた表面について表面レーザー損傷耐力を測定した結果を図７に示す。この結果から、表面粗さをほとんど変えることなく、高い紫外レーザーに対して表面レーザー損傷耐力を有する表面を得ることができた。本発明に要する時間は通常の研磨加工工程にかかる時間とほぼ同様であり、100時間の処理を施すことで従来に比べてレーザー耐力が高く表面粗さの小さい無歪みの表面を、容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明が提案する無歪み表面加工装置の概観図
【図２】市販の光学素子表面における表面変質層の模式図
【図３】サンプルとポリテトラフルオロエチレン製の円盤の界面におけるケミカルポリッシングの模式図
【図４】砥粒番号1500により加工した石英ガラス基板表面と本発明により得られた表面の光学顕微鏡写真
【図５】表面粗さ計により計測した、砥粒番号1500により加工した石英ガラス基板表面と本発明により化学処理した表面の表面状態
【図６】市販の光学素子表面および従来のケミカルエッチング処理を施した表面の光学顕微鏡写真
【図７】研磨加工サンプルと市販の石英ガラス基板のHF処理前後での表面レーザー損傷耐力の測定結果
【符号の説明】
【００３０】
１：サンプル錘
２：サンプル
３：多孔性スポンジ
４：ポリテトラフルオロエチレン板
５：モーター
６：サンプル固定子
７：反応性溶液
【図１】
2006051446.tif 000007
【図２】
2006051446.tif 000008
【図３】
2006051446.tif 000009
【図４】
2006051446.tif 000010
【図５】
2006051446.tif 000011
【図６】
2006051446.tif 000012
【図７】
2006051446.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006051446.tif 000014
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2006051446.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2006051446.tif 000016