(57)【要約】【課題】簡便な方法でアレイ状の凸部や線幅の異なる凸部や微細な凸部を、短時間で効率良くガラス基材表面や薄膜表面に形成すること。【解決手段】ガラス基材表面２ａに、加工工具１により付与される圧力を吸収する緩衝層４を所定のパターンで形成する工程と、緩衝層上を通過するように、加工工具により圧力を付与しながらガラス基材表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部５をガラス基材表面及びその近傍に形成する工程と、ガラス基材２に対してエッチング液による化学的エッチング処理を行って、ガラス基材表面に凸部３を形成する工程と、を備え、緩衝層におけるパターンの最小寸法を、ガラス基材又は緩衝層と加工工具との接触領域の寸法のうち、パターンが最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように緩衝層を形成するガラス基材の加工方法を提供する。【選択図】図１
2008303093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基材表面に、加工工具により付与される圧力を吸収する緩衝層を所定のパターンで形成する緩衝層形成工程と、
該緩衝層形成工程後、前記緩衝層上を通過するように、前記加工工具により圧力を付与しながら前記ガラス基材表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部を、前記ガラス基材表面及びその近傍に形成する圧縮応力部形成工程と、
該圧縮応力部形成工程後、前記ガラス基材に対して前記エッチング液による化学的エッチング処理を行って、前記ガラス基材表面に凸部を形成するエッチング工程と、を備え、
前記緩衝層における前記所定のパターンの最小寸法を、前記ガラス基材又は前記緩衝層と前記加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス基材の加工方法において、
前記緩衝層形成工程の際に、前記最大寸法よりも大きな間隔を有して前記緩衝層を複数形成することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガラス基材の加工方法において、
前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記ガラス基材表面又は前記緩衝層に対して常に接触させた状態で掃引することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のガラス基材の加工方法において、
前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記ガラス基材表面又は前記緩衝層に対して断続的に押した状態で走査することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス基材の加工方法において、
前記圧縮応力部形成工程は、前記ガラス基材を所定温度以上に昇温させた状態で前記圧力を付与する圧力付与工程と、該工程後、前記ガラス基材を冷却する冷却工程と、を備えていることを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項６】
ガラス基材上に成膜された一層以上の無機材料からなる薄膜の表面に、加工工具により付与される圧力を吸収する緩衝層を所定のパターンで形成する緩衝層形成工程と、
該緩衝層形成工程後、前記緩衝層上を通過するように、前記加工工具により圧力を付与しながら前記薄膜表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部を、前記薄膜表面及びその近傍に形成する圧縮応力部形成工程と、
該圧縮応力部形成工程後、前記薄膜に対して前記エッチング液による化学的エッチング処理を行って、前記薄膜表面に凸部を形成するエッチング工程と、を備え、
前記緩衝層における前記所定のパターンの最小寸法を、前記薄膜又は前記緩衝層と前記加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項７】
請求項６に記載のガラス基材の加工方法において、
前記緩衝層形成工程の際に、前記最大寸法よりも大きな間隔を有して前記緩衝層を複数形成することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のガラス基材の加工方法において、
前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記薄膜表面又は前記緩衝層に対して常に接触させた状態で掃引することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項９】
請求項６又は７に記載のガラス基材の加工方法において、
前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記薄膜表面又は前記緩衝層に対して断続的に押した状態で走査することを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載のガラス基材の加工方法において、
前記圧縮応力部形成工程は、前記薄膜を所定温度以上に昇温させた状態で前記圧力を付与する圧力付与工程と、該工程後、前記薄膜を冷却する冷却工程と、を備えていることを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれか１項に記載のガラス基材の加工方法において、
前記エッチング工程後、前記薄膜及び前記ガラス基材に対してエッチング処理を行って、前記薄膜表面に形成された前記凸部をガラス基材に反映させ、前記ガラス基材表面に凸部を形成する凸部反映工程を行うことを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガラス基材の加工方法において、
前記ガラス基材は、前記薄膜よりもエッチングレートが高いものであることを特徴とするガラス基材の加工方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のガラス基材の加工方法により作製されたことを特徴とするガラス部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基材表面、又は、ガラス基材上に成膜された薄膜表面に凸部を形成するガラス基材の加工方法及びこの方法で作製されたガラス部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラス基材表面に凹凸を形成するガラス基材の加工方法としては、種々のものが提供されている。その一例として、例えば、ガラス基材表面や薄膜表面に、所定の型や圧子を用いて局所的に圧力を付与して高密度化された圧縮応力部を形成し、この圧縮応力部とそれ以外の非圧縮応力部とで除去能力の異なる処理剤を使用して表面層を除去し、圧縮応力部を凸形状に加工する方法が知られている（特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０７８６６７号パンフレット
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００４／０７８６６８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来方法では、以下のような場合にさらなる改良が必要であった。
即ち、ガラス基材の表面に凸部をアレイ状に多数個形成する場合には、凸部を形成しようとする位置に対して加工工具を毎回押圧させて圧縮応力部を形成することがあった。また、加工工具をガラス基材の表面に押圧しながら掃引することで、土手状の凸部を形成することができるが、形状の異なる、例えば、線幅の異なる凸部を形成する場合には、所望の線幅となる加工工具にその都度交換する場合もあった。このように、凸部をアレイ状に形成したり、線幅の異なる凸部を形成したりする場合には、圧縮応力部の形成に手間と時間がかかってしまい、効率の良い作業を行えないことがあった。
【０００４】
また、凸部形状は、加工工具のサイズに依存するため、微細なサイズの凸部を形成する場合には、加工工具そのものを微細にする必要がある。ところが、このような加工工具を調達することが困難な場合があり、微細なサイズの凸部を形成することができない場合があった。
【０００５】
この発明の目的は、簡便な方法でアレイ状の凸部や線幅の異なる凸部や微細な凸部を、短時間で効率良くガラス基材表面や薄膜表面に形成することができるガラス基材の加工方法、及び、この方法で作製されたガラス部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係るガラス基材の加工方法は、ガラス基材表面に、加工工具により付与される圧力を吸収する緩衝層を所定のパターンで形成する緩衝層形成工程と、該緩衝層形成工程後、前記緩衝層上を通過するように、前記加工工具により圧力を付与しながら前記ガラス基材表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部を、前記ガラス基材表面及びその近傍に形成する圧縮応力部形成工程と、該圧縮応力部形成工程後、前記ガラス基材に対して前記エッチング液による化学的エッチング処理を行って、前記ガラス基材表面に凸部を形成するエッチング工程と、を備え、  前記緩衝層における前記所定のパターンの最小寸法を、前記ガラス基材又は前記緩衝層と前記加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成することを特徴とするものである。
【０００７】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、まず、ガラス基材表面に緩衝層を所定のパターン形状、具体的には凸部を形成する領域以外の領域にパターン形成する緩衝層形成工程を行う。これにより、緩衝層に覆われておらずガラス基材が表面に露出している領域が、後に凸部となりうる部分となる。
次いで、パターン形成した緩衝層上を通過するようにガラス基材表面を加工工具で走査して、ガラス基材に圧力を付与する（圧縮応力部形成工程）。これにより、ガラス基材表面及びその近傍には、走査した軌跡に沿って、圧力が付与されていない他の部分とエッチング液に対するエッチングレートが異なる圧縮応力部、より具体的には他の部分よりエッチングレートが低い圧縮応力部が形成される。
【０００８】
ところで、上記走査時に加工工具が緩衝層上を通過しているときには、該加工工具によって付与される圧力が緩衝層で吸収されている。より詳細に言えば、圧力の一部は緩衝層が変形等することによって減衰し、また一部は緩衝層の厚さ方向以外の方向に分散する。そのため、緩衝層下のガラス基材表面には十分な圧力が付与されず、圧縮応力部が十分に形成されない状態となる。従って、走査した軌跡に沿って一律に圧縮応力部が形成されるのではなく、緩衝層が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部が形成される。その結果、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けた状態で圧縮応力部が形成される。
特に緩衝層は、パターンの最小寸法が、ガラス基材又は緩衝層と加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成されている。そのため、加工工具によって緩衝層が押し潰されてしまうことがなく、加工工具から伝わる圧力を適切に吸収することができる。
【０００９】
上記圧縮応力部形成工程が終了した後、ガラス基材に対してエッチング液による化学的エッチング処理を行う（エッチング工程）。この際、ガラス基材にはエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部が既に形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部を中心に凸部が形成される。特に、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部が形成されているので、アレイ状の凸部を形成することができる。
【００１０】
このように、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、ガラス基材表面に簡便にアレイ状の凸部を形成することができる。特に、緩衝層をパターン形成した後、加工工具を単に走査するだけで、アレイ状の凸部を形成することができる。よって、従来のように凸部を形成しようとする位置に、加工工具を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部を形成することができ、効率良く凸部を形成することができる。
また、緩衝層のパターン次第で圧縮応力部の位置や形状を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具のサイズ等に依存されず、線幅の異なる凸部や微細な凸部等を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
【００１１】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記緩衝層形成工程の際に、前記最大寸法よりも大きな間隔を有して前記緩衝層を複数形成することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、ガラス基材表面に複数の緩衝層をパターン形成するので、加工工具を走査するだけでアレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を多数形成することができる。しかも、隣接する緩衝層の間隔は、ガラス基材又は緩衝層と加工工具が接触している領域の寸法のうち、緩衝層のパターンが最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きいので、緩衝層間において加工工具を確実にガラス基材に接触させて、圧縮応力部を形成することができる。よって、緩衝層を複数形成したとしても、これら緩衝層が凸部形成を邪魔することがない。
【００１３】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記ガラス基材表面又は前記緩衝層に対して常に接触させた状態で掃引することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具をガラス基材表面又は緩衝層に所定の力で押し付けるように接触させ、この状態を維持したまま掃引を行うことで圧力を付与する。よって、圧力を均一に付与することができ、高さの揃った高精度な凸部を形成し易い。また、掃引時に加工工具の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。なお、本発明にて「掃引」とは「走査」の一形態を言い、常時圧力を付与した状態での走査を意味するものである。
【００１５】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記ガラス基材表面又は前記緩衝層に対して断続的に押した状態で走査することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具でガラス基材表面又は緩衝層に対して断続的に押した状態で走査を行うことで圧力を付与する。そのため、緩衝層の厚みがあったとしても、走査時に加工工具が緩衝層に引っかかってしまうことを防ぐことができ、確実に圧力を付与することができる。よって、凸部をより高精度に形成することができる。
【００１７】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程は、前記ガラス基材を所定温度以上に昇温させた状態で前記圧力を付与する圧力付与工程と、該工程後、前記ガラス基材を冷却する冷却工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、ガラス基材を所定温度以上に昇温させた状態で圧力を付与するので、圧力付与に起因するクラック等の発生を高い確率で防止することができる。そして、その後にガラス基材を冷却することにより圧縮応力部を形成する。このように、昇温させた状態で圧力を付与することで、ガラス基材に与える影響を極力低減した状態で圧縮応力部をより容易に形成することができる。
【００１９】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、ガラス基材上に成膜された一層以上の無機材料からなる薄膜の表面に、加工工具により付与される圧力を吸収する緩衝層を所定のパターンで形成する緩衝層形成工程と、該緩衝層形成工程後、前記緩衝層上を通過するように、前記加工工具により圧力を付与しながら前記薄膜表面を走査して、エッチング液に対するエッチングレートが圧力を付与しない部分と異なる圧縮応力部を、前記薄膜表面及びその近傍に形成する圧縮応力部形成工程と、該圧縮応力部形成工程後、前記薄膜に対して前記エッチング液による化学的エッチング処理を行って、前記薄膜表面に凸部を形成するエッチング工程と、を備え、前記緩衝層における前記所定のパターンの最小寸法を、前記薄膜又は前記緩衝層と前記加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成することを特徴とするものである。
【００２０】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、まず、薄膜表面に緩衝層を所定のパターン形状、具体的には凸部を形成する領域以外の領域にパターン形成する緩衝層形成工程を行う。これにより、緩衝層に覆われておらず薄膜が表面に露出している領域が、後に凸部となりうる部分となる。
次いで、パターン形成した緩衝層上を通過するように薄膜表面を加工工具で走査して、薄膜に圧力を付与する（圧縮応力部形成工程）。これにより、薄膜表面及びその近傍には、走査した軌跡に沿って、圧力が付与されていない他の部分とエッチング液に対するエッチングレートが異なる圧縮応力部、より具体的には他の部分よりエッチングレートが低い圧縮応力部が形成される。
【００２１】
ところで、上記走査時に加工工具が緩衝層上を通過しているときには、該加工工具によって付与される圧力が緩衝層で吸収されている。そのため、緩衝層下の薄膜表面には十分な圧力が付与されず、圧縮応力部が十分に形成されない状態となる。従って、走査した軌跡に沿って一律に圧縮応力部が形成されるのではなく、緩衝層が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部が形成される。その結果、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けた状態で圧縮応力部が形成される。
特に緩衝層は、パターンの最小寸法が、薄膜又は緩衝層と加工工具との接触領域の、前記最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きくなるように形成されている。そのため、加工工具によって緩衝層が押し潰されてしまうことがなく、加工工具から伝わる圧力を適切に吸収することができる。
【００２２】
上記圧縮応力部形成工程が終了した後、薄膜に対してエッチング液による化学的エッチング処理を行う（エッチング工程）。この際、薄膜にはエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部が既に形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部を中心に凸部が形成される。特に、走査した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部が形成されているので、アレイ状の凸部を形成することができる。
【００２３】
このように、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、薄膜表面に簡便にアレイ状の凸部を形成することができる。特に、緩衝層をパターン形成した後、加工工具を単に走査するだけで、アレイ状の凸部を形成することができる。よって、従来のように凸部を形成しようとする位置に、加工工具を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部を形成することができ、効率良く凸部を形成することができる。
また、緩衝層のパターン次第で圧縮応力部の位置や形状を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具のサイズ等に依存されず、線幅の異なる凸部や微細な凸部等を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
なお、本発明において「薄膜」とは、その厚さで規定されるものではなく、「ガラス基材上に形成され、ガラス基材に代わって圧力を付与されるもの」の総称である。
【００２４】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記緩衝層形成工程の際に、前記最大寸法よりも大きな間隔を有して前記緩衝層を複数形成することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜表面に複数の緩衝層をパターン形成するので、加工工具を走査するだけでアレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を多数形成することができる。しかも、隣接する緩衝層の間隔は、薄膜又は緩衝層と加工工具が接触している領域の寸法のうち、緩衝層のパターンが最小寸法を示す方向における最大寸法よりも大きいので、緩衝層間において加工工具を確実に薄膜に接触させて、圧縮応力部を形成することができる。よって、緩衝層を複数形成したとしても、これら緩衝層が凸部形成を邪魔することがない。
【００２６】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記薄膜表面又は前記緩衝層に対して常に接触させた状態で掃引することを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具を薄膜表面又は緩衝層に所定の力で押し付けるように接触させ、この状態を維持したまま掃引を行うことで圧力を付与する。よって、圧力を均一に付与することができ、高さの揃った高精度な凸部を形成し易い。また、掃引時に加工工具の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。
【００２８】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程の際に、前記加工工具を前記薄膜表面又は前記緩衝層に対して断続的に押した状態で走査することを特徴とするものである。
【００２９】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、加工工具で薄膜表面又は緩衝層に対して断続的に押した状態で走査を行うことで圧力を付与する。そのため、緩衝層の厚みがあったとしても、走査時に加工工具が緩衝層に引っかかってしまうことを防ぐことができ、確実に圧力を付与することができる。よって、凸部をより高精度に形成することができる。
【００３０】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記圧縮応力部形成工程は、前記薄膜を所定温度以上に昇温させた状態で前記圧力を付与する圧力付与工程と、該工程後、前記薄膜を冷却する冷却工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【００３１】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜を所定温度以上に昇温させた状態で圧力を付与するので、圧力付与に起因するクラック等の発生を高い確率で防止することができる。そして、その後に薄膜を冷却することにより圧縮応力部を形成する。このように、昇温させた状態で圧力を付与することで、薄膜に与える影響を極力低減した状態で圧縮応力部をより容易に形成することができる。
【００３２】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記エッチング工程後、前記薄膜及び前記ガラス基材に対してエッチング処理を行って、前記薄膜表面に形成された前記凸部をガラス基材に反映させ、前記ガラス基材表面に凸部を形成する凸部反映工程を行うことを特徴とするものである。
【００３３】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜表面に凸部を形成した後、薄膜及びガラス基材に対してエッチング処理を行うことで、薄膜表面に形成された凸部をそのままの状態でガラス基材表面に反映させることができる。これにより、ガラス基材表面に、アレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を形成することができる。
【００３４】
また、本発明に係るガラス基材の加工方法は、上記本発明のガラス基材の加工方法において、前記ガラス基材が、前記薄膜よりもエッチングレートが高いものであることを特徴とするものである。
【００３５】
この発明に係るガラス基材の加工方法においては、薄膜よりもガラス基材の方が速くエッチングされるので、ガラス基材表面に高アスペクト比の凸部を形成し易くなる。
【００３６】
また、本発明に係るガラス部品は、上記本発明のいずれかのガラス基材の加工方法により作製されたことを特徴とするものである。
【００３７】
この発明に係るガラス部品においては、上述した方法により作製されているので、アレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を有しており、様々な用途に適応可能で使い易いガラス部品となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係るガラス基材の加工方法によれば、加工工具を交換することなく、アレイ状の凸部や線幅の異なる凸部や微細な凸部を簡便な方法で形成することができる。よって、凸部形成に費やす手間と時間を低減することができ、短時間で効率良く凸部を作製することができる。
また、本発明に係るガラス部品によれば、上述した方法により作製されているので、アレイ形状や線幅の異なる形状や微細な形状の凸部を有しており、様々な用途に適応可能で使い易いガラス部品となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るガラス基材の加工方法の第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態のガラス基材２の加工方法は、加工工具１によりガラス基材２に圧力を付与した後、酸性液であるフッ酸（ＨＦ）（エッチング液）による化学的エッチング処理を行って、ガラス基材表面２ａに凸部３を形成する方法であって、緩衝層形成工程と、圧縮応力部形成工程と、エッチング工程と、を行う方法である。
【００４０】
緩衝層形成工程は、加工工具１によって付与される圧力を吸収する緩衝層４をガラス基材表面２ａにパターン形成する工程である。また、圧縮応力部形成工程は、加工工具１で圧力を付与しながら緩衝層４上を通過するようにガラス基材表面２ａを掃引し、ガラス基材表面２ａ及びその近傍にフッ酸に対するエッチングレートが他の部分（圧力を付与しない部分）と異なる圧縮応力部５を形成する工程である。また、エッチング工程は、ガラス基材２に対してフッ酸による化学的エッチング処理を行って、ガラス基材表面２ａに凸部３を形成する工程である。
これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００４１】
なお、本実施形態では、加工対象とするガラス基材２として、酸性液による化学的エッチング処理が行われることにより、表面に凸部３を効果的に形成させるのに有利なＳｉＯ2及び１モル％以上のＡｌ2Ｏ3を含み、且つ、（ＳｉＯ2含有率−Ａｌ2Ｏ3含有率）が４０〜６７モル％であるガラス母材を用いる。
このガラス母材は、多成分系ガラスであって、ＳｉＯ2を主成分とし、且つ、１モル％以上のＡｌ2Ｏ3が含有されている。このようなガラス母材では、Ａｌ2Ｏ3が酸性溶液に溶出し易いため、エッチング処理が促進され、また、これに含まれるＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル濃度の差（ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3）が小さくなるに伴い（耐酸性の弱いＡｌ2Ｏ3が相対的に多くなるに伴い）、その溶出が促進されエッチングレートが飛躍的に大きくなる。
【００４２】
また、本実施形態で使用する加工工具１は、単結晶ダイヤモンド製の加工工具である。この加工工具１の先端部の形状は、球の一部分をなしており、例えば、先端半径が３０μｍである。
【００４３】
まず始めに、図１（ａ）及び図２に示すように、ガラス基材表面２ａに緩衝層４を所定のパターン形状、且つ、所定の厚みでパターン形成する。この際、凸部３を形成する領域を除く領域に緩衝層４をパターニングする。これにより、緩衝層４に覆われておらず、ガラス基材２が表面に露出している領域が、後に凸部３となりうる部分となる。なお、本実施形態では、上面視正方形状の緩衝層４を形成した場合を例にしている。
【００４４】
緩衝層４の形成は、本実施形態では、ガラス基材表面２ａ上を油性フェルトペン（溶剤７０％、顔料１０％、樹脂２０％）でなぞることにより行い、これにより、顔料＋樹脂からなる緩衝層４をガラス基材表面２ａ上に形成したが、緩衝層４の材質はこれに限られず、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などを主成分とするレジスト材を用いてもよい。
要は、緩衝層４が加工工具１からの圧力により破壊されることで加工工具１とガラス基材２とが直接接触するようなことがなければよいのであって、その限りにおいて、緩衝層４の材質や厚さは任意に設定することができる。
【００４５】
特に、緩衝層４を形成する際に、加工工具１からの圧力を確実に吸収するために、次の条件を満たすように形成する。即ち、加工工具１をガラス基材表面２ａ又は緩衝層４に所定の力で接触させると、図３に示すように、その先端はガラス基材２又は緩衝層４内に若干押し込まれる。このとき、加工工具１が接触する領域内での最大寸法Ｈ１は、加工工具１の先端形状や押し付ける荷重によって変わるが、本実施形態の加工工具１の場合には約１０μｍである。そして、緩衝層４のパターンの最小寸法Ｈ２がこの最大寸法Ｈ１よりも大きくなるように、緩衝層４をパターン形成する。つまり、一辺が１０μｍよりも大きくなるように緩衝層４を形成する。
【００４６】
緩衝層４を形成した後、図１（ｂ）に示すように、ガラス基材表面２ａの上方に加工工具１を位置させる。そして、図１（ｃ）及び図４に示すように、加工工具１を下降（矢印Ａ方向）させ、ガラス基材２に圧縮応力部５が形成されるように、加工工具１の先端を押圧して圧力を付与する。次いで、加工工具１を押圧したまま、図１（ｄ）及び図５に示すように、パターン形成した緩衝層４上を通過するようにガラス基材表面２ａを掃引して、ガラス基材２に圧力を付与する。これにより、ガラス基材表面２ａ及びその近傍には、掃引した軌跡に沿って圧縮応力部５が形成される。なお、実際にはこのときに加工工具１の押圧によってガラス基材表面２ａに凹部が形成されるが、該凹部の図示は省略している。
【００４７】
このようにして形成された圧縮応力部５は、圧力が付与されていない他の部分（通常部、即ち非圧縮部分）と異なる化学的性質を示し、酸性液による化学的エッチング処理を行った際にエッチングレート差が生じる。詳しくは、圧縮応力部５では、他の部分に比べてエッチングレートが低くなる（エッチング速度が遅くなる）。このメカニズムは、完全には明らかになっていないが、圧縮応力部５では、ガラス構造の変化、相変態、密度上昇等が生じ、緻密化したシロキサンネットワークがその他の部分の溶出を妨げる一方、他の部分ではＡｌ2Ｏ3が酸性液により選択的にエッチングされるためと考えられる。
【００４８】
ところで、上記掃引時において、加工工具１が緩衝層４上を通過しているときには、該加工工具１によって付与される圧力が緩衝層４で吸収されている。つまり緩衝層４は、加工工具１からガラス基材２に伝わる圧力を極力低減させている。そのため、図１（ｅ）に示すように、緩衝層４下のガラス基材表面２ａには十分な圧力が付与されず、圧縮応力部５が十分な厚さで形成されないか、または全く形成されない状態となる。従って、掃引した軌跡に沿って一律に圧縮応力部５が形成されるのではなく、緩衝層４が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部５が形成される。その結果、掃引した軌跡に沿いながら、間隔を空けた状態で圧縮応力部５が形成される。
【００４９】
特に緩衝層４は、上述した条件に基づいて形成されているので、加工工具１によって押し潰されてしまうことがなく、加工工具１から伝わる圧力を適切に吸収している。仮に、図６に示すように、最大寸法Ｈ１よりも緩衝層４のパターンの最小寸法Ｈ２の方が小さい場合には、圧力を吸収すべき緩衝層４全体が加工工具１によって押し潰されてしまい、緩衝層４下のガラス基材表面２ａの圧力のほうがむしろ高くなることで、圧縮応力部５を適切に形成することができなくなってしまう虞がある。しかしながら、本実施形態ではこのような不都合が生じることがない。
【００５０】
圧縮応力部５の形成が終了した後、緩衝層４を除去する。そして、図１（ｆ）及び図１（ｇ）に示すように、エッチングにより凸部形成を行う。即ち、圧縮応力部５が形成されたガラス基材２をフッ酸（ＨＦ）に浸漬することによって、５００ｎｍの化学的エッチング処理を行う。この際、ガラス基材２には、上述したようにエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部５が形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部５を中心に、高さ約４００ｎｍの凸部３が形成される。特に、掃引した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部５が形成されているので、図７に示すように、アレイ状の凸部３を形成することができる。
なお、緩衝層４を除去した後にエッチングを行ったが、仕様や用途に応じてエッチングにより凸部３を形成するのと同時に緩衝層４を除去しても構わない。
【００５１】
上述したように、本実施形態のガラス基材の加工方法によれば、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、ガラス基材表面２ａに簡便にアレイ状の凸部３を形成することができる。特に、緩衝層４をパターン形成した後、加工工具１を単に掃引するだけで、アレイ状の凸部３を形成することができる。よって、従来のように凸部３を形成しようとする位置に、加工工具１を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部５を形成することができ、効率良く凸部３を形成することができる。
【００５２】
また、緩衝層４のパターン次第で圧縮応力部５の形成される位置や間隔を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具１のサイズ等に依存されず、所望の位置に凸部３を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具１を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
また、加工工具１をガラス基材表面２ａ又は緩衝層４に押し付けたまま掃引するので、圧力を均一に付与することができる。よって、高さの揃った高精度な凸部３を形成し易い。また、掃引時に加工工具１の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態の加工方法により作製されたガラス基材２は、上述したようにアレイ状の凸部３を有しているので、様々な用途に適用可能で使い易いガラス部品となる。
【００５４】
なお、本実施形態において、ガラス基材２の（ＳｉＯ2含有率−Ａｌ2Ｏ3含有率）は、耐水性を劣化させないガラス基材とする観点から４０モル％以上とするのが好ましく、更にはエッチング量に対して効率良く高い突起が得られるガラス基材とする観点から、４７モル％以上とするのが好ましい。
一方、Ａｌ2Ｏ3のガラス基材２中への多量の添加によって生じる耐酸性の低下を抑制し、且つ、ガラス基材２の溶融温度の上昇を抑制し、比較的低い溶融温度で組成均質性の高いガラス基材とする観点から、上述の（ＳｉＯ2含有率−Ａｌ2Ｏ3含有率）は、６７モル％以下とするのが好ましく、更にはエッチング量に対して効率良く高い突起が得られるガラス基材とする観点から５７モル％以下とするのが好ましい。
【００５５】
また、ＳｉＯ2含有率は、４０モル％以上が好ましく、一方、Ａｌ2Ｏ3含有率は１モル％以上が肝要であるが、上限としては１５モル％以下が好ましい。ＳｉＯ2は、ガラス基材２の基本的構成成分であり、化学的耐久性の付与及び突起形成性の点から４０モル％以上が好ましい。また、Ａｌ2Ｏ3は、ガラス基材２の溶解性を確保し、均質なガラス基材２とし、これにより突起形成の場所によるばらつきを小さくし得る点から、１５モル％以下が好ましい。
【００５６】
このように、ガラス基材２は、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3を上述したような割合で含み、加工工具１により圧力を付与することで、エッチングレートが低い圧縮応力部５を容易に形成でき、その後エッチング処理を行うことによって突起が形成できるものであれば良く、特に制限は無い。
このようなガラス基材２の種類の例を挙げれば、アルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス等から選択できる。なお、ホウケイ酸塩ガラス等に含まれているＢ2Ｏ3は、ガラス基材２中でＡｌ2Ｏ3と同様の作用を示すと考えられ、これがガラス基材２に含まれていても何ら差し支えない。
【００５７】
また、本実施形態においては、エッチング液としてフッ酸（ＨＦ）を使用したが、その理由は以下の通りである。
即ち、使用される酸性液はガラス基材２からＳｉＯ2以外の成分を選択的に溶出することが必要であり、更にエッチング液による化学的エッチング処理により、圧縮応力部５とそれ以外の通常部との間に上述の選択的溶出量が異なることが求められる。そのため、エッチング液はｐＨ５以下の水溶液であることが好ましい。エッチング処理によりガラス基材２中から選択的に溶出されるのは、Ａｌ2Ｏ3等の耐酸性の低い成分であることから、エッチング液は酸性寄りであることが求められる。このようなエッチング液として、フッ素イオンを含有する酸性の水溶液、例えば、フッ酸を用いることができる。また、この酸性のエッチング液には、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、スルファミン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸及びクエン酸の中から選ばれる少なくとも一種が添加されたものを使用することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るガラス基材の加工方法の第２実施形態を説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、緩衝層４を１つだけ形成したが、第２実施形態では、緩衝層４を２つ形成する点である。
【００５９】
即ち、図８に示すように、緩衝層形成工程の際に、ガラス基材表面２ａに２つの緩衝層４をパターン形成する。なお、本実施形態では、平面視長方形状の緩衝層４を形成した場合を例にしているが、緩衝層４の形成方法は第１実施形態と同様である。また、緩衝層４を形成する際に、図９に示すように、ガラス基材表面２ａ又は緩衝層４に対して加工工具１が接触する領域内での最大寸法Ｈ１よりも、互いの間隔Ｈ３が大きくなるように緩衝層４を形成する。
【００６０】
緩衝層４を形成した後、図１０に示すように、これら２つの緩衝層４上を通過するように加工工具１を掃引して、圧縮応力部５を形成する。この際、隣接する２つの緩衝層４の間隔が上述したように規定されているので、緩衝層４間において加工工具１が浮くことなく確実にガラス基材２に接触した状態で圧縮応力部５を形成することができる。よって、加工工具１を直線的に掃引するだけで、間隔を空けて３つの圧縮応力部５を形成することができる。
その後、エッチング工程を行うことで、図１１に示すように、３つの凸部３をアレイ状に形成することができる。このように、緩衝層４を２つ形成するだけで３つの凸部３をアレイ状に容易に形成することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、２つの緩衝層４を形成した場合を例にしたが、３つ以上の複数の緩衝層４を形成しても構わない。こうすることで、より多数の凸部３をアレイ状に容易に形成することができる。
また、上記実施形態では、平面視長方形状の緩衝層４を形成したが、緩衝層４の形状は自由に形成して構わない。例えば、図１２に示すように、帯状の緩衝層４を均一な間隔で２つ形成しても構わない。この場合において、図１３に示すように、２つの緩衝層４上を通過するように加工工具１をジグザグに掃引することで、図１４に示すように、寸法や形状の異なる凸部３をアレイ状に形成することができる。このように、用途に応じて緩衝層４のパターンを形成すると共に、掃引する方向を変化させることで、様々な数、寸法、形状の凸部３をアレイ状に容易に形成することができる。
【００６２】
また、均一な間隔ではなく、図１５に示すように途中で間隔が変化するような２つの緩衝層４を形成した後、加工工具１を比較的小さいピッチでジグザグに掃引させることで、図１６に示すように異なる幅の部分を有する帯状の凸部３を一体として形成することも可能である。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係るガラス基材の加工方法の第３実施形態を説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ガラス基材表面２ａに直接凸部３を形成したが、第３実施形態では、ガラス基材１０上に薄膜１１を成膜し、該薄膜１１の表面に一旦凸部３を形成した後に、該凸部３をガラス基材１０に反映させてガラス基材表面１０ａに凸部３を形成する点である。
【００６４】
特に、本実施形態のガラス基材の加工方法は、加工対象となるガラス基材１０が、熱変形加工が困難なものである場合等に特に好適である。このようなガラス基材１０としては、例えば、熱膨張が小さく高い透明性を有する結晶化ガラスや石英ガラス、アサーマルガラス等がある。
【００６５】
なお、熱変形加工とは、ガラスを加熱軟化させた後に、例えば、所望の形状を加工した成形型で押圧して形状を転写させ、その後冷却してガラスを固化し、所望の形状を得る方法をいう。よって、プレス成形困難なものの中には、上述したような圧力を付与するか、又は、熱を加えた状態で圧力を付与した後冷却することで圧縮応力部５を形成することが困難なもの等も含まれる。
【００６６】
本実施形態のガラス基材１０の加工方法は、加工工具１によりガラス基材１０上に成膜された一層以上の無機材料からな薄膜１１に圧力を付与した後、酸性液であるフッ酸による化学的エッチング処理を行って、薄膜表面１１ａに凸部３を形成する方法であって、緩衝層形成工程と、圧縮応力部形成工程と、エッチング工程と、凸部反映工程と、を行う方法である。
【００６７】
緩衝層形成工程は、加工工具１によって付与される圧力を吸収する緩衝層４を薄膜表面１１ａにパターン形成する工程である。また、圧縮応力部形成工程は、加工工具１で圧力を付与しながら緩衝層４上を通過するように薄膜表面１１ａを掃引し、薄膜表面１１ａ及びその近傍にフッ酸に対するエッチングレートが他の部分（圧力を付与しない部分）と異なる圧縮応力部５を形成する工程である。また、エッチング工程は、薄膜１１に対してフッ酸による化学的エッチング処理を行って、薄膜表面１１ａに凸部３を形成する工程である。また、凸部反映工程は、薄膜１１及びガラス基材１０に対してエッチング処理を行って、薄膜表面１１ａに形成された凸部３をガラス基材１０に反映させ、ガラス基材表面１０ａに凸部３を形成する工程である。
これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００６８】
なお、本実施形態では、最終的に表面に凸部３が形成されるガラス基材１０として、結晶化ガラスを用いる（以下、結晶化ガラス１０とする）。
このような結晶化ガラス１０の表面に凸部３を形成させるため、まず、結晶化ガラス１０上に加工層となる無機材料からなる薄膜１１を成膜する。この薄膜１１は、熱を加えると共に圧力を局所的に付与して冷却することで、エッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部５を形成可能なものであって、例えば、上記第１実施形態において加工対象となったガラス基材２と同じ材質のものである。
【００６９】
続いて、図１７（ａ）に示すように、薄膜表面１１ａに緩衝層４を所定のパターン形状、且つ、所定の厚みでパターン形成する。この際、凸部３を形成する領域を除く領域に緩衝層４をパターニングするが、緩衝層４の形成方法は第１実施形態と同様である。これにより、緩衝層４に覆われておらず、薄膜１１が表面に露出している領域が後に凸部３となりうる部分となる。
【００７０】
緩衝層４を形成した後、図１７（ｂ）に示すように、薄膜表面１１ａの上方に加工工具１を位置させる。そして、図１７（ｃ）に示すように、加工工具１を下降（矢印Ａ方向）させ、薄膜１１に圧縮応力部５が形成されるように、加工工具１の先端を押圧して圧力を付与する。次いで、加工工具１を押圧したまま、図１７（ｄ）及び図１８に示すように、パターン形成した緩衝層４上を通過するように薄膜表面１１ａを掃引して、薄膜１１に圧力を付与する。これにより、薄膜表面１１ａ及びその近傍には、掃引した軌跡に沿って圧縮応力部５が形成される。なお、実際にはこのときに加工工具１の押圧によって薄膜表面１１ａに凹部が形成されるが、該凹部の図示は省略している。
【００７１】
ところで、上記掃引時において、加工工具１が緩衝層４上を通過しているときには、該加工工具１によって付与される圧力が緩衝層４で吸収されている。つまり緩衝層４は、加工工具１からガラス基材１０に伝わる圧力を極力低減させている。そのため、図１７（ｅ）に示すように、緩衝層４下の薄膜表面１１ａには十分な圧力が付与されず、圧縮応力部５が十分な厚さで形成されないか、または全く形成されない状態となる。従って、掃引した軌跡に沿って一律に圧縮応力部５が形成されるのではなく、緩衝層４が形成されていない領域に、より顕著に圧縮応力部５が形成される。その結果、掃引した軌跡に沿いながら、間隔を空けた状態で圧縮応力部５が形成される。
【００７２】
圧縮応力部５の形成が終了した後、緩衝層４を除去する。そして、図１７（ｆ）及び図１７（ｇ）に示すように、エッチングにより凸部形成を行う。即ち、圧縮応力部５が形成された薄膜１１をフッ酸（ＨＦ）に浸漬することによって、５００ｎｍの化学的エッチング処理を行う。この際、薄膜１１には、上述したようにエッチングレートが他の部分と異なる圧縮応力部５が形成されているので、エッチングレートの違いから圧縮応力部５を中心に、高さ約４００ｎｍの凸部３が形成される。特に、掃引した軌跡に沿いながら間隔を空けて圧縮応力部５が形成されているので、図１９に示すように、薄膜表面１１ａにアレイ状の凸部３を形成することができる。
なお、緩衝層４を除去した後にエッチングを行ったが、仕様や用途に応じてエッチングにより凸部３を形成するのと同時に緩衝層４を除去しても構わない。
【００７３】
続いて、結晶化ガラス１０への凸部反映を行う。即ち、凸部３が形成された薄膜１１が成膜されている結晶化ガラス１０に対し、図１７（ｈ）に示すように、イオンエッチングを行う。このイオンエッチングは、再現性及び均一性に優れ、活性でない材料（酸性液による化学的エッチング処理によってエッチングされ難い材料）のエッチングに有効であり、また、複合材料のエッチングにも有効である等といった特徴を有している。このようなことから、表面に凸部３が形成された薄膜１１及びこれが成膜されている結晶化ガラス１０に対しイオンエッチングを行うことによって、図１７（ｉ）及び図２０に示すように、薄膜表面１１ａに形成されていた凸部３が結晶化ガラス１０にそのまま反映され、結晶化ガラス表面１０ａに凸部３が形成される。
【００７４】
上述したように、本実施形態のガラス基材の加工方法によれば、圧縮応力部形成工程及びエッチング工程を行うことで、薄膜表面１１ａに簡便にアレイ状の凸部３を形成することができる。特に、緩衝層４をパターン形成した後、加工工具１を単に掃引するだけで、アレイ状の凸部３を形成することができる。よって、従来のように凸部３を形成しようとする位置に、加工工具１を毎回位置合わせして圧力を付与するといった手間をかけずに圧縮応力部５を形成することができ、効率良く凸部３を形成することができる。
【００７５】
また、緩衝層４のパターン次第で圧縮応力部５の形成される位置や間隔を容易にコントロールできるので、従来の方法とは異なり、加工工具１のサイズ等に依存されず、所望の位置に凸部３を簡便に形成することができる。そのため、設計の自由度を向上することができる。加えて、加工工具１を交換する必要もないので、交換に費やす手間と時間を低減することができる。
また、加工工具１を薄膜表面１１ａ又は緩衝層４に押し付けたまま掃引するので、圧力を均一に付与することができる。よって、高さの揃った高精度な凸部３を形成し易い。また、掃引時に加工工具１の制御が容易であり、作業効率を高めることができる。
【００７６】
加えて、凸部３の反映を行うので、他の部分とエッチングレートが異なる圧縮応力部５を形成困難な結晶化ガラス１０であっても、結晶化ガラス表面１０ａに凸部３を形成することができる。なお、本実施形態においては、薄膜表面１１ａに形成された凸部３を結晶化ガラス１０にそのまま反映させるために、イオンエッチングによって薄膜１１をすべて除去したが、必要に応じて薄膜１１の一部を残すようにしても良い。
【００７７】
また請求項１１に係る発明において、「反映させ」とは、図１７（ｈ）に示した形態に限られるものではない。例えば、本実施形態において、結晶化ガラス１０として、薄膜１１よりも上述したイオンエッチングに対するエッチングレートが高いものを使用した形態でも構わない。こうすることで、薄膜１１よりも結晶化ガラス１０の方が速くエッチングされるので、結晶化ガラス表面１０ａに高アスペクト比形状の凸部３を形成し易くなる。
【００７８】
また、本実施形態においては、凸部反映に用いられるエッチング処理手段としてイオンエッチングといったドライエッチング処理を採用したが、薄膜１１及び結晶化ガラス１０が共に除去可能であればウエットエッチングであっても良く、薄膜１１への凸部３形成に用いられる化学的エッチング処理をそのまま引き続いて行っても良い。
【００７９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００８０】
例えば、上記各実施形態において、緩衝層４を平面視正方形状や長方形状や帯状等にパターン形成したが、形成したい凸部３の形状に応じて自由にパターン形成して構わない。この緩衝層４のパターン次第で、複雑な形状の凸部３を容易に形成することが可能である。例えば、図２１に示すように、ガラス基材表面２ａに星型が刳り貫かれた緩衝層４を形成し、加工工具１をジグザグに掃引することで、図２２に示すように星型形状の凸部３を容易に形成することも可能である。
【００８１】
また、上記各実施形態では、加工工具１を走査する際に、加工工具１をガラス基材表面２ａや薄膜表面１１ａ等に常に押し付けた状態で掃引させたが、断続的に表面を押した状態で走査を行っても構わない。こうすることで、緩衝層４の厚みがあったとしても、走査時に加工工具１が緩衝層４に引っかかってしまうことを防ぐことができ、確実に圧力を付与することができる。よって、凸部３をより高精度に形成することができる。
【００８２】
また、上記各実施形態において、基板加熱装置等によりガラス基材２や薄膜１１を加熱しながら圧力を付与しても構わない。この場合には、圧縮応力部形成工程の際に、ガラス基材２又は薄膜１１を所定温度以上に昇温させた状態で圧力を付与する圧力付与工程と、該圧力付与工程後、ガラス基材２又は薄膜１１を冷却する冷却工程と、を行えば良い。
【００８３】
このようにガラス基材２又は薄膜１１を昇温させた状態で圧力を付与することで、圧力付与に起因するクラック等の発生を高い確率で防止することができ、ガラス基材２又は薄膜１１に与える影響を極力低減した状態で圧縮応力部５をより容易に形成することができる。なお、加熱された加工工具１を用いることで、加熱と圧力付与とを同時に行えるようにしても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。
【００８４】
また、上記各実施形態では加工工具１の先端部を球の一部分をなす形状としたが、これに限られるものではなく、所望する圧縮応力部５の形状に応じて、例えば、角錐、円錐やドリル状に変えても構わない。また、加工工具１を単結晶ダイヤモンド製としたが、所望の圧縮応力部５を形成できるように適宜変更して構わない。
なお、上記各実施形態では加工工具１は、固定された圧子としたが、これに限られることなく、加工工具がドリルのように回転しても構わない。このとき、回転する加工工具の先端部の表面粗さ（Ｒａ）は０．１５μｍ以上が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス基材の加工方法により、ガラス基材表面に凸部が形成されたガラス部品を作製する際の各工程の流れを示す工程図である。
【図２】図１に示す一工程を示す図であって、ガラス基材表面に緩衝層をパターン形成した状態を示す図である。
【図３】図２に示す緩衝層と加工工具との関係を説明するための図である。
【図４】図２に示す状態から、加工工具をガラス基材表面に押圧させた状態を示す図である。
【図５】図４に示す状態から、押圧させた加工工具を緩衝層上を通過するように直線状に掃引させた状態を示す図である。
【図６】図３に示す緩衝層と加工工具との関係の別の例を説明するための図である。
【図７】図５に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るガラス基材の加工方法の一工程を示す図であって、ガラス基材表面に２つの緩衝層をパターン形成した状態を示す図である。
【図９】図８に示す緩衝層と加工工具との関係を説明するための図である。
【図１０】図８に示す状態から、加工工具をガラス基材表面に押圧させた後、緩衝層上を通過するように直線状に掃引させた状態を示す図である。
【図１１】図１０に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。
【図１２】図８に示す緩衝層の変形例を示す図であって、ガラス基材表面に２つの緩衝層を帯状にパターン形成した状態を示す図である。
【図１３】図１２に示す状態から、加工工具をガラス基材表面に押圧させた後、緩衝層上を通過するようにジグザグに掃引させた状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。
【図１５】図８に示す緩衝層の他の変形例を示す図であって、ガラス基材表面に途中で間隔が変化する２つの緩衝層をパターン形成した後、緩衝層上を通過するように加工工具をジグザグに掃引させた状態を示す図である。
【図１６】図１５に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係るガラス基材の加工方法により、ガラス基材表面に凸部が形成されたガラス部品を作製する際の各工程の流れを示す工程図である。
【図１８】図１７に示す一工程を示す図であって、ガラス基材上に成膜された薄膜表面に緩衝層をパターン形成した後、緩衝層上を通過するように押圧した加工工具を直線状に掃引させた状態を示す図である。
【図１９】図１８に示す状態から、エッチング工程を行って、薄膜表面に凸部を形成させた状態を示す図である。
【図２０】図１９に示す状態から、薄膜表面に形成された凸部を、ガラス基材表面に反映させた状態を示す図である。
【図２１】本発明に係るガラス基材の加工方法の変形例を示す図であって、ガラス基材表面に星型が刳り貫かれた緩衝層をパターン形成した後、加工工具をジグザグに掃引させた状態を示す図である。
【図２２】図２１に示す状態から、エッチング工程を行って、ガラス基材表面に凸部を形成させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１    加工工具
２、１０    ガラス基材
２ａ、１０ａ    ガラス基材表面
３    凸部
４    緩衝層
５    圧縮応力部
１１    薄膜
１１ａ    薄膜表面
【図１】
2008303093.tif 000003
【図２】
2008303093.tif 000004
【図３】
2008303093.tif 000005
【図４】
2008303093.tif 000006
【図５】
2008303093.tif 000007
【図６】
2008303093.tif 000008
【図７】
2008303093.tif 000009
【図８】
2008303093.tif 000010
【図９】
2008303093.tif 000011
【図１０】
2008303093.tif 000012
【図１１】
2008303093.tif 000013
【図１２】
2008303093.tif 000014
【図１３】
2008303093.tif 000015
【図１４】
2008303093.tif 000016
【図１５】
2008303093.tif 000017
【図１６】
2008303093.tif 000018
【図１７】
2008303093.tif 000019
【図１８】
2008303093.tif 000020
【図１９】
2008303093.tif 000021
【図２０】
2008303093.tif 000022
【図２１】
2008303093.tif 000023
【図２２】
2008303093.tif 000024