基板、基板の製造方法、ＮＤフィルタおよび光特性測定装置
【課題】使用時の熱応力に起因する割れが発生しにくい材質からなるＮＤフィルタ用の基板を提供することである。
【解決手段】本発明の基板１０は、スピネル焼結体からなる、ＮＤフィルタ１６用の基板１０である。基板１０は、ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であり、基板１０を構成するスピネルの焼結体の組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【解決手段】本発明の基板１０は、スピネル焼結体からなる、ＮＤフィルタ１６用の基板１０である。基板１０は、ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であり、基板１０を構成するスピネルの焼結体の組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、基板の製造方法、ＮＤフィルタおよび光特性測定装置に関するものであり、より特定的には、ＮＤフィルタ用の基板およびその製造方法、当該基板を用いたＮＤフィルタ、さらに当該ＮＤフィルタを用いた光特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばブルーレイディスクを再生するための専用機器（光情報記録装置）など、青紫色半導体レーザを使用する装置には、ＮＤ（Neutral Density）フィルタと呼ばれるフィルタが用いられることがある。ＮＤフィルタとは、レンズや反射鏡などに入力する光の量を減少する役割を有するフィルタである。ＮＤフィルタは光情報記録装置において、たとえば半導体レーザ供給装置から出力されるレーザ光を、受光素子が受光可能な光量に減衰するために用いられる。ＮＤフィルタは、たとえば特開平１０−９０１１４号公報（特許文献１）に開示されている。当該文献においては、レンズ評価装置中にＮＤフィルタが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１などの評価装置や、ＮＤフィルタが透過する光の特性を測定する装置を構成するシステム中にＮＤフィルタが配置される場合、光がＮＤフィルタを透過する際に、ＮＤフィルタが発熱する。特許文献１におけるＮＤフィルタを構成する基板はたとえばガラスなどの透明部材からなる。このためＮＤフィルタは、使用時に加わる熱応力により割れやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものである。その目的は、ガラスからなるＮＤフィルタよりも、使用時の熱応力に起因する割れが発生しにくい材質からなるＮＤフィルタ用の基板を提供することである。また当該基板の製造方法、当該基板を用いたＮＤフィルタ、さらに当該ＮＤフィルタを用いた光特性測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る基板は、スピネル焼結体からなる、ＮＤフィルタ用の基板である。本発明の発明者は鋭意研究の結果、たとえば上述したＮＤフィルタに用いられる基板として、ガラスの代わりに、光学素子の分野で主に用いられるスピネルを用いることができる可能性があることを見出した。スピネルの強度などの物性値は、ガラスの強度などの物性値よりも高い。スピネルを用いて形成するＮＤフィルタ用の基板も、ガラスからなるＮＤフィルタ用の基板と同様に実用に耐えうるという可能性を見出した。たとえば、スピネル製のＮＤフィルタ用基板は、ガラス製のＮＤフィルタ用基板より高い強度（ヤング率）を示す。
【０００７】
ガラスの代わりにスピネルを用いてＮＤフィルタ用基板を形成すれば、当該ＮＤフィルタの使用時における、基板の熱応力に起因する割れの発生を抑制することができ、当該ＮＤフィルタをより長寿命にすることができる。
【０００８】
なお上記ＮＤフィルタの剛性を示すヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。上記の範囲のヤング率を有するスピネルを用いれば、割れを抑制することが可能な強度を有する基板を、容易に加工することができる。
【０００９】
上記のスピネル製の基板は、組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下であるスピネル焼結体であることが好ましい。上記焼結体は、厚さ１ｍｍでの波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光線による直線透過率が８０％以上であることが好ましい。このようにすれば、スピネルからなる基板における光の透過率を、ガラス基板と同等にすることができる。したがって、ガラス基板よりも強度が高く、かつガラス基板と同等の光を減衰する機能を有するＮＤフィルタを提供することができる。
【００１０】
本発明に係る基板の製造方法は、組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、スピネル焼結体からなるＮＤフィルタ用の基板の製造方法である。上記基板の製造方法は、Ｓｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下であり、純度が９９.５質量％以上であるスピネル粉末から成形体を形成する工程と、成形体を真空中において１５００℃以上１７００℃以下で焼結することにより、密度９５％以上の焼結体を形成する第１の焼結工程と、焼結体を１６００℃以上１８００℃以下で加圧焼結する第２の焼結工程とを備える。
【００１１】
上記の方法により、組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍであるスピネルの焼結体としての基板を形成することができる。当該基板は、ＮＤフィルタ用の基板として必要な強度や光透過性を備えるものとなる。このためガラス製の基板の代わりに当該スピネル製の基板を形成することにより、ガラス基板よりも強度が高く、かつガラス基板と同等の光を減衰する機能を有するＮＤフィルタを提供することができる。
【００１２】
上記第１の焼結工程は、圧力が５０Ｐａ以下で行ない、焼結体の中心部から焼結体の外側までの最短の厚さをＤ（ｍｍ）とし、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温時間をｔ分とするとき、
Ｄ＝ａ×ｔ１／２
１≦ａ≦３
の関係を有することが好ましい。
【００１３】
上記の条件にて第１の焼結工程の昇温をすれば、当該焼結工程の終了後に、Ｓｉ元素の含有量を２０ｐｐｍ以下に低減することができ、その結果、ガラス基板と同等の光透過率を有するスピネル焼結体を得ることができる。したがってスピネル製の基板を用いたＮＤフィルタにおいて、ガラス基板製のＮＤフィルタと同等の光減衰機能を得ることができる。
【００１４】
本発明に係るＮＤフィルタは、上記のスピネル製の基板と、当該基板の一方の主表面上に形成された薄膜とを備える。上記のように、スピネル製の基板を用いれば、ガラス製の基板よりも強度が高く、かつ特定波長域の光に対する透過率がガラス製の基板を用いたＮＤフィルタと同等であるＮＤフィルタを提供することができる。さらに当該ＮＤフィルタを備える光特性測定装置を提供することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガラス製の基板を用いたＮＤフィルタよりも割れにくく、かつ同等の透過率を有するＮＤフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係るＮＤフィルタを含む、光特性測定装置の一例の態様を示す概観図である。
【図２】図１中におけるＮＤフィルタの態様を示す概略図である。
【図３】図２の基板の主表面上に薄膜が形成された、ＮＤフィルタの態様を示す概略図である。
【図４】本実施の形態に係る基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４中の工程（Ｓ３０）に含まれる工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１に示す、本発明に係るＮＤフィルタが備えられた、光情報記録装置に含まれるＮＤフィルタの光特性を検査する光特性測定装置は、半導体レーザ１１と、反射鏡１２と、ハーフミラー１３と、レンズ１４と、レンズ１５と、ＮＤフィルタ１６と、受光素子１７とを備えている。半導体レーザ１１は、レーザ光を供給する装置である。反射鏡１２は入射した光を反射する装置である。受光素子１７は、ハーフミラー１３にて反射された光を受光する装置である。
【００１８】
ここで上記光特性測定装置の動作原理について説明する。半導体レーザ１１から出射されたレーザ光はレンズ１４でコリメートされ、ハーフミラー１３で透過光と反射光との２ビームに分岐される。透過光とはハーフミラー１３を透過してＮＤフィルタ１６の方へ向かう光であり、反射光とはハーフミラー１３を反射して受光素子１７の方へ向かう光である。
【００１９】
透過光はＮＤフィルタ１６、レンズ１５を経て、反射鏡１２に集光される。反射鏡１２は光ディスク等と等価であり、ＮＤフィルタ１６を調整することにより、反射鏡１２において反射する光量を所望の値とすることができる。すなわちＮＤフィルタ１６における光の透過量を減衰させることにより、反射鏡１２に到達する光量を所望の値に調整することにより、反射鏡１２において反射する光量を所望の値とすることができる。
【００２０】
反射鏡１２における反射光は上記光路を帰還し、ハーフミラー１３において当該反射光の一部が透過される。透過された光は半導体レーザ１１の方へ進み、半導体レーザ１１に集光される。なお光出力はハーフミラー１３を反射した受光素子１７で観測している。
【００２１】
図２を参照して、ＮＤフィルタ１６は、本実施の形態の基板１０と、縁部材１９とを有している。縁部材１９は、基板１０の主表面１０ａに沿った方向に関する外周部（外周の円弧）に嵌合する部材である。
【００２２】
なお図２においてはＮＤフィルタ１６（基板１０）の主表面が円形となっているが、これに限らず、当該主表面はたとえば楕円形状や矩形状など、任意の形状をとりうるものである。
【００２３】
本実施の形態の基板１０は、スピネル焼結体からなるウェハである。基板１０を構成するスピネルの組成としてはたとえばＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３が挙げられる。
【００２４】
ここで本実施の形態のＮＤフィルタ１６の作用効果について説明する。
本実施の形態のＮＤフィルタ１６のように、スピネル焼結体からなる基板１０を用いれば、ガラスからなる基板を用いたＮＤフィルタよりも、ＮＤフィルタ１６の使用時に基板１０が発熱して熱応力が発生することに起因する基板１０の割れを抑制することができる。これはスピネルの方がガラスよりも強度や剛性が高いためである。
【００２５】
光特性測定装置の半導体レーザ１１が放出する光は、基板１０を透過することができる。これは基板１０を構成するスピネル焼結体は、上記半導体レーザ１１が発する光を透過することが可能であるためである。
【００２６】
基板１０に光が透過することにより、基板１０を含むＮＤフィルタ１６は発熱する。このため基板１０には相当の応力が加わる。すなわち光特性測定装置が作動するとＮＤフィルタ１６の基板１０は発熱し、基板１０には熱応力が発生する。このため基板１０の割れを抑制するためには、基板１０が相応の強度を有することが好ましい。
【００２７】
構造体は一般に、ヤング率が高いと強度が高くなり、ヤング率が低いと強度が低くなる。したがって基板１０は、上述した条件での使用に耐えうる強度を備えるために、ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。基板１０のヤング率が１５０ＧＰａ以上であれば、上記条件での使用に耐えうる強度を有するものとなる。また構造体は一般に、ヤング率が高いと硬度が高くなり、ヤング率が低いと硬度が低くなる。このためたとえば基板１０のヤング率が３５０ＧＰａを超えると、基板１０の硬度が過剰に高くなるためにチッピングを起こす可能性が高くなる。また、基板１０の硬度が過剰に高くなるために加工が困難となる。このため適切な強度を有し、かつチッピングなどの不具合を抑制する観点から基板１０のヤング率は上記範囲内であることが好ましく、そのなかでも１８０ＧＰａ以上３００ＧＰａ以下であることが最も好ましい範囲であるといえる。
【００２８】
次に、基板１０を構成するスピネルの焼結体については、その組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である。このスピネル焼結体は、厚さ１ｍｍでの波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の可視光線による直線透過率が、好ましくは８０％以上であり、より好ましくは８２％以上であり、特に好ましくは８４％以上であり、直線透過率が十分に高い。また、安定して高い光透過率が得られ、バラツキが小さい。さらに、厚みのある素材でも、可視光線に対して安定した高い透過率が得られる。
【００２９】
スピネル焼結体には、組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、ＭｇＯ（マグネシア）とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）とからなる酸化物が含まれる。多結晶体であるスピネル焼結体は、結晶型が立方晶であるため、結晶粒界での光の散乱が起こりにくく、高密度に焼結すると、良好な光透過性が得られる。１．０５≦ｎ≦１．３０とすることにより、ＭｇＯの固溶量を少なくして、微視的な結晶格子のバラツキと歪みを小さくし、透光性を改善することができる。かかる観点から、１．０６≦ｎ≦１．１２５が好ましい。
【００３０】
一般に、スピネル焼結体の光透過性を低下させる要因として、金属不純物の混入があり、金属不純物としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃなどが挙げられる。これらの金属不純物は、原料粉末に由来して焼結体中に混入する。これらの金属不純物のうち、Ｓｉ元素の含有量を２０ｐｐｍ以下とすることにより、高い光透過性を安定して得ることができるようになる。かかる観点から、Ｓｉ元素の含有量は、１０ｐｐｍ以下がより好ましく、５ｐｐｍ以下が特に好ましい。Ｓｉ元素の含有量をこのように制御することにより、厚さ１０ｍｍ以上のスピネル焼結体においても、均一な光透過性を得ることができる。Ｓｉ元素は、焼結時にスピネル粉末と反応して液相を生成する。この液相は、スピネル粉末の焼結性を早める効果があるが、この液相が粒界に残存すると、異相となり、光透過率を低下させる。
【００３１】
Ｓｉ元素以外の金属不純物、たとえば、Ｎａ、Ｋ、ＣａまたはＦｅなどを含め、不純物の混入により、スピネル焼結体の光透過性、そのバラツキおよび製造上の安定性が悪影響を受ける。このため、スピネル粉末におけるＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３の純度は、９９.５質量％以上とし、９９.９質量％以上が好ましく、９９.９９質量％以上がより好ましい。
【００３２】
以上に述べたスピネルの焼結体の高い透過率は、ＮＤフィルタ１６を構成する基板がガラス製である場合の透過率と同等である。このため、上記のスピネルの組成式ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３におけるｎの値を１．０５≦ｎ≦１．３０とすることにより、光特性測定装置の半導体レーザ１１が放出する波長の光に対して、ガラス製の基板を用いたＮＤフィルタと同等の光透過率を有することになる。つまり当該スピネル製の基板は、ガラス製の基板と同等の光を減衰する機能を有することができる。
【００３３】
以上より、本実施の形態に係るスピネルからなる基板１０を用いたＮＤフィルタ１６は、ガラス製の基板を用いたＮＤフィルタよりも高い強度を有するため割れが起こりにくく、かつガラス製の基板を用いたＮＤフィルタと同等の光減衰機能を有することができる。したがって、スピネルからなる基板１０を用いることにより、長寿命で高品質のＮＤフィルタを提供することができる。
【００３４】
なお図２に示すＮＤフィルタ１６の変形例として、図３に示すＮＤフィルタ２６のように、基板１０の一方の主表面１０ａ上の少なくとも一部を覆うように薄膜１８を備えていてもよい。薄膜１８は基板１０の一方の主表面１０ａ上の少なくとも一部を覆うように形成された薄膜である。
【００３５】
なお図３において薄膜１８は、主表面１０ａの中央部分のみを覆うように形成されている。しかしこれは薄膜１８が形成されていることをわかりやすくするためのものであり、主表面１０ａの全面を覆うように薄膜１８が形成されていてもよい。
【００３６】
基板１０の主表面１０ａが薄膜１８に覆われることにより、たとえスピネル製の基板１０の、光特性測定装置中にて用いる光の波長に対する透過率が、ガラス製の基板の当該透過率と大きく異なるものであったとしても、当該透過率を調整してガラス製の基板の透過率に近づけることができる。したがって薄膜１８を用いたＮＤフィルタ２６は、ＮＤフィルタ１６よりも高精度に所望の光透過率とすることができる。
【００３７】
次に本発明の基板１０の製造方法について説明する。
図４を参照して、本発明のスピネル焼結体である基板１０の製造方法は、高純度スピネル粉末準備工程（Ｓ１０）と成形工程（Ｓ２０）と、焼結工程（Ｓ３０）と加工工程（Ｓ４０）とを備える。
【００３８】
高純度スピネル粉末工程（Ｓ１０）においては、たとえばＳｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下、平均粒径が０．１μｍ以上０．３μｍ以下、純度が９９.５質量％以上であり、組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（１．０５≦ｎ≦１．３０）であるスピネル粉末を準備する。
【００３９】
なお、ここで粉末粒子の粒径とは、レーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法を用いて測定した場合における、小粒径側から大粒径側に向けて当該粉末の体積を積算した累積体積が５０％となる箇所における粉末断面の直径の値を意味する。上述した粒子径分布測定方法とは具体的には、粉末粒子に照射したレーザ光の散乱光の散乱強度分布を解析することにより、粉末粒子の直径を測定する方法である。準備したスピネル粉末中に含まれる複数の粉末粒子の粒径の平均値が、上述した平均粒径である。
【００４０】
成形工程（Ｓ２０）においては、工程（Ｓ１０）にて準備したスピネル粉末から成形体を形成する。これは具体的には、プレス成形またはＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing；冷間等方圧加工法）により成形する。より具体的には、たとえば工程（Ｓ１０）で準備したＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３の粉末を、まずプレス成形により予備成形した後、ＣＩＰを行ない、成形体を得ることが好ましい。ただしここではプレス成形とＣＩＰとのいずれか一方のみを行なってもよいし、たとえばプレス成形を行なった後にＣＩＰを行なうなど、両方を行なってもよい。
【００４１】
ここでプレス成形においてはたとえば１０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下、特に２０ＭＰａの圧力を用いることが好ましく、ＣＩＰにおいてはたとえば１６０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下、特に１８０ＭＰａ以上２３０ＭＰａ以下の圧力を用いることが好ましい。
【００４２】
次に図４に示す焼結工程（Ｓ３０）を実施する。焼結工程（Ｓ３０）は具体的には、図５を参照して第１の焼結工程（Ｓ３１）と第２の焼結工程（Ｓ３２）との２段階の工程を有することが好ましい。
【００４３】
第１の焼結工程（Ｓ３１）においては、真空中において１５００℃以上１７００℃以下で成形体を焼結し、密度９５％以上の焼結体を形成する。真空雰囲気で焼結することにより、不純物であるＳｉ元素から生成した液相を真空中で蒸発させ、除去することが可能となる。かかる観点から、真空度は、５０Ｐａ以下が好ましく、２０Ｐａ以下がより好ましい。
【００４４】
第１の焼結工程の条件は、Ｓｉ元素の量や焼結体の厚さにより異なるが、焼結体の中心部から焼結体の外側までの最短の厚さをＤ（ｍｍ）とし、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温時間をｔ分とするとき、
Ｄ＝ａ×ｔ１／２
１≦ａ≦３
の関係を有することが好ましい。
【００４５】
このような範囲内で昇温することにより、スピネル粉末におけるＳｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下であるときは、第１の焼結工程の終了後に、Ｓｉ元素の含有量を２０ｐｐｍ以下に低減することが可能であり、高い光透過率のスピネル焼結体が得られる。焼結体中のＳｉ元素含有量を一層低減し、スピネル焼結体の光透過率を高める点で、スピネル粉末中のＳｉ元素含有量は、３０ｐｐｍ以下が好ましい。スピネル粉末中のＳｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以上の場合には、第１の焼結工程における真空雰囲気中での昇温時間をさらに長くすることにより、焼結体中のＳｉ元素含有量を低減することは可能である。
【００４６】
また、第１の焼結工程における温度は、密度９５％以上の高密度焼結体を得る点で、１５００℃以上が好ましい。焼結体の密度は、焼結体の光透過率を高める点で、９５％以上がより好ましい。本明細書において、密度は、アルキメデス法により計算される相対密度を指す。一方、焼結温度は、真空中でのＭｇＯの蒸発を抑え、冷却時にＡｌ２Ｏ３が第２相として析出するのを防止し、光透過性を高く維持する点で、１７００℃以下が好ましく、１６５０℃以下がより好ましい。
【００４７】
第１の焼結工程の終了後、第２の焼結工程（Ｓ３２）において、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing；熱間等方加圧）などにより焼結体を１６００℃以上１８００℃以下で加圧焼結する。温度１６００℃以上１８００℃以下、圧力１００ＭＰａ程度でＨＩＰすると、組成変形と拡散機構により空孔の除去が促進されるため、さらに高密度化することができ、光透過率が一層向上する。ＨＩＰに用いるガスは、Ａｒガス、Ｎ２ガスなどの不活性ガス、Ｏ２ガスまたはこれらの混合ガスが好ましく、Ｏ２ガスを混合すれば、脱酸素による透光性の低下を防止することができる。
【００４８】
以上により焼結がなされた焼結体に対して、図４に示すように加工工程（Ｓ４０）を行なう。これは具体的には、まず上記焼結体を所望の（基板１０の）厚みとなるようにダイシング加工により切断（切削加工）する。これにより、所望の厚みを有する基板１０の下地が完成する。なおここで所望の厚みとは、最終的に形成したい基板１０の厚みと、後工程における基板１０の主表面１０ａの研磨しろ等を考慮した上で決定することが好ましい。
【００４９】
次に、上記基板１０の下地の主表面を研磨する。具体的には、上述したように最終的に形成される基板１０の主表面１０ａを、平均粗さＲａが所望の値となるように研磨する工程である。特に上述したように、ＮＤフィルタ用の基板としての基板１０は、主表面１０ａのＲａがたとえば０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下となるように研磨することが好ましい。
【００５０】
基板１０の主表面１０ａを、優れた平坦度を達成するために研磨する場合は、粗研磨と通常研磨と、ダイヤ砥粒を用いた研磨との３段階の研磨を順に行なうことが好ましい。具体的には、第１段階である粗研磨および第２段階である通常研磨において、研磨機（たとえばナノファクター社製ＮＦ−３００）を用いて主表面１０ａを鏡面加工する。ここで粗研磨と通常研磨とでは、研磨に用いる砥粒の番手が異なる。具体的には、粗研磨においては砥粒の番手が＃８００〜＃２０００であるＧＣ砥石を、通常研磨においては砥粒の粒径が３〜５μｍであるダイヤモンド砥石を用いることが好ましい。
【００５１】
次に第３段階である仕上げ加工としての研磨は、上述したようにダイヤ砥粒を用いて行なうことが好ましい。ダイヤ砥粒は硬度が非常に高く、かつ砥粒の平均粒径が０．５μｍ〜１．０μｍ程度と非常に小さいことから、高精度な鏡面加工用の砥粒として用いることに適している。当該砥粒を用いてたとえば１０分間研磨加工を行なう。このようにすれば、上述した主表面１０ａの平均粗さＲａが０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下である平坦性の高い主表面１０ａを実現することができる。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ガラス製の基板からなるＮＤフィルタよりも強度が高く、かつガラス製の基板と同等の光減衰機能を有する基板からなるＮＤフィルタを製造する技術として、特に優れている。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 基板、１０ａ 主表面、１１ 半導体レーザ、１２ 反射鏡、１３ ハーフミラー、１４，１５ レンズ、１６，２６ ＮＤフィルタ、１７ 受光素子、１８ 薄膜、１９ 縁部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、基板の製造方法、ＮＤフィルタおよび光特性測定装置に関するものであり、より特定的には、ＮＤフィルタ用の基板およびその製造方法、当該基板を用いたＮＤフィルタ、さらに当該ＮＤフィルタを用いた光特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばブルーレイディスクを再生するための専用機器（光情報記録装置）など、青紫色半導体レーザを使用する装置には、ＮＤ（Neutral Density）フィルタと呼ばれるフィルタが用いられることがある。ＮＤフィルタとは、レンズや反射鏡などに入力する光の量を減少する役割を有するフィルタである。ＮＤフィルタは光情報記録装置において、たとえば半導体レーザ供給装置から出力されるレーザ光を、受光素子が受光可能な光量に減衰するために用いられる。ＮＤフィルタは、たとえば特開平１０−９０１１４号公報（特許文献１）に開示されている。当該文献においては、レンズ評価装置中にＮＤフィルタが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１などの評価装置や、ＮＤフィルタが透過する光の特性を測定する装置を構成するシステム中にＮＤフィルタが配置される場合、光がＮＤフィルタを透過する際に、ＮＤフィルタが発熱する。特許文献１におけるＮＤフィルタを構成する基板はたとえばガラスなどの透明部材からなる。このためＮＤフィルタは、使用時に加わる熱応力により割れやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものである。その目的は、ガラスからなるＮＤフィルタよりも、使用時の熱応力に起因する割れが発生しにくい材質からなるＮＤフィルタ用の基板を提供することである。また当該基板の製造方法、当該基板を用いたＮＤフィルタ、さらに当該ＮＤフィルタを用いた光特性測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る基板は、スピネル焼結体からなる、ＮＤフィルタ用の基板である。本発明の発明者は鋭意研究の結果、たとえば上述したＮＤフィルタに用いられる基板として、ガラスの代わりに、光学素子の分野で主に用いられるスピネルを用いることができる可能性があることを見出した。スピネルの強度などの物性値は、ガラスの強度などの物性値よりも高い。スピネルを用いて形成するＮＤフィルタ用の基板も、ガラスからなるＮＤフィルタ用の基板と同様に実用に耐えうるという可能性を見出した。たとえば、スピネル製のＮＤフィルタ用基板は、ガラス製のＮＤフィルタ用基板より高い強度（ヤング率）を示す。
【０００７】
ガラスの代わりにスピネルを用いてＮＤフィルタ用基板を形成すれば、当該ＮＤフィルタの使用時における、基板の熱応力に起因する割れの発生を抑制することができ、当該ＮＤフィルタをより長寿命にすることができる。
【０００８】
なお上記ＮＤフィルタの剛性を示すヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。上記の範囲のヤング率を有するスピネルを用いれば、割れを抑制することが可能な強度を有する基板を、容易に加工することができる。
【０００９】
上記のスピネル製の基板は、組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下であるスピネル焼結体であることが好ましい。上記焼結体は、厚さ１ｍｍでの波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光線による直線透過率が８０％以上であることが好ましい。このようにすれば、スピネルからなる基板における光の透過率を、ガラス基板と同等にすることができる。したがって、ガラス基板よりも強度が高く、かつガラス基板と同等の光を減衰する機能を有するＮＤフィルタを提供することができる。
【００１０】
本発明に係る基板の製造方法は、組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、スピネル焼結体からなるＮＤフィルタ用の基板の製造方法である。上記基板の製造方法は、Ｓｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下であり、純度が９９.５質量％以上であるスピネル粉末から成形体を形成する工程と、成形体を真空中において１５００℃以上１７００℃以下で焼結することにより、密度９５％以上の焼結体を形成する第１の焼結工程と、焼結体を１６００℃以上１８００℃以下で加圧焼結する第２の焼結工程とを備える。
【００１１】
上記の方法により、組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍであるスピネルの焼結体としての基板を形成することができる。当該基板は、ＮＤフィルタ用の基板として必要な強度や光透過性を備えるものとなる。このためガラス製の基板の代わりに当該スピネル製の基板を形成することにより、ガラス基板よりも強度が高く、かつガラス基板と同等の光を減衰する機能を有するＮＤフィルタを提供することができる。
【００１２】
上記第１の焼結工程は、圧力が５０Ｐａ以下で行ない、焼結体の中心部から焼結体の外側までの最短の厚さをＤ（ｍｍ）とし、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温時間をｔ分とするとき、
Ｄ＝ａ×ｔ１／２
１≦ａ≦３
の関係を有することが好ましい。
【００１３】
上記の条件にて第１の焼結工程の昇温をすれば、当該焼結工程の終了後に、Ｓｉ元素の含有量を２０ｐｐｍ以下に低減することができ、その結果、ガラス基板と同等の光透過率を有するスピネル焼結体を得ることができる。したがってスピネル製の基板を用いたＮＤフィルタにおいて、ガラス基板製のＮＤフィルタと同等の光減衰機能を得ることができる。
【００１４】
本発明に係るＮＤフィルタは、上記のスピネル製の基板と、当該基板の一方の主表面上に形成された薄膜とを備える。上記のように、スピネル製の基板を用いれば、ガラス製の基板よりも強度が高く、かつ特定波長域の光に対する透過率がガラス製の基板を用いたＮＤフィルタと同等であるＮＤフィルタを提供することができる。さらに当該ＮＤフィルタを備える光特性測定装置を提供することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガラス製の基板を用いたＮＤフィルタよりも割れにくく、かつ同等の透過率を有するＮＤフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係るＮＤフィルタを含む、光特性測定装置の一例の態様を示す概観図である。
【図２】図１中におけるＮＤフィルタの態様を示す概略図である。
【図３】図２の基板の主表面上に薄膜が形成された、ＮＤフィルタの態様を示す概略図である。
【図４】本実施の形態に係る基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４中の工程（Ｓ３０）に含まれる工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１に示す、本発明に係るＮＤフィルタが備えられた、光情報記録装置に含まれるＮＤフィルタの光特性を検査する光特性測定装置は、半導体レーザ１１と、反射鏡１２と、ハーフミラー１３と、レンズ１４と、レンズ１５と、ＮＤフィルタ１６と、受光素子１７とを備えている。半導体レーザ１１は、レーザ光を供給する装置である。反射鏡１２は入射した光を反射する装置である。受光素子１７は、ハーフミラー１３にて反射された光を受光する装置である。
【００１８】
ここで上記光特性測定装置の動作原理について説明する。半導体レーザ１１から出射されたレーザ光はレンズ１４でコリメートされ、ハーフミラー１３で透過光と反射光との２ビームに分岐される。透過光とはハーフミラー１３を透過してＮＤフィルタ１６の方へ向かう光であり、反射光とはハーフミラー１３を反射して受光素子１７の方へ向かう光である。
【００１９】
透過光はＮＤフィルタ１６、レンズ１５を経て、反射鏡１２に集光される。反射鏡１２は光ディスク等と等価であり、ＮＤフィルタ１６を調整することにより、反射鏡１２において反射する光量を所望の値とすることができる。すなわちＮＤフィルタ１６における光の透過量を減衰させることにより、反射鏡１２に到達する光量を所望の値に調整することにより、反射鏡１２において反射する光量を所望の値とすることができる。
【００２０】
反射鏡１２における反射光は上記光路を帰還し、ハーフミラー１３において当該反射光の一部が透過される。透過された光は半導体レーザ１１の方へ進み、半導体レーザ１１に集光される。なお光出力はハーフミラー１３を反射した受光素子１７で観測している。
【００２１】
図２を参照して、ＮＤフィルタ１６は、本実施の形態の基板１０と、縁部材１９とを有している。縁部材１９は、基板１０の主表面１０ａに沿った方向に関する外周部（外周の円弧）に嵌合する部材である。
【００２２】
なお図２においてはＮＤフィルタ１６（基板１０）の主表面が円形となっているが、これに限らず、当該主表面はたとえば楕円形状や矩形状など、任意の形状をとりうるものである。
【００２３】
本実施の形態の基板１０は、スピネル焼結体からなるウェハである。基板１０を構成するスピネルの組成としてはたとえばＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３が挙げられる。
【００２４】
ここで本実施の形態のＮＤフィルタ１６の作用効果について説明する。
本実施の形態のＮＤフィルタ１６のように、スピネル焼結体からなる基板１０を用いれば、ガラスからなる基板を用いたＮＤフィルタよりも、ＮＤフィルタ１６の使用時に基板１０が発熱して熱応力が発生することに起因する基板１０の割れを抑制することができる。これはスピネルの方がガラスよりも強度や剛性が高いためである。
【００２５】
光特性測定装置の半導体レーザ１１が放出する光は、基板１０を透過することができる。これは基板１０を構成するスピネル焼結体は、上記半導体レーザ１１が発する光を透過することが可能であるためである。
【００２６】
基板１０に光が透過することにより、基板１０を含むＮＤフィルタ１６は発熱する。このため基板１０には相当の応力が加わる。すなわち光特性測定装置が作動するとＮＤフィルタ１６の基板１０は発熱し、基板１０には熱応力が発生する。このため基板１０の割れを抑制するためには、基板１０が相応の強度を有することが好ましい。
【００２７】
構造体は一般に、ヤング率が高いと強度が高くなり、ヤング率が低いと強度が低くなる。したがって基板１０は、上述した条件での使用に耐えうる強度を備えるために、ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。基板１０のヤング率が１５０ＧＰａ以上であれば、上記条件での使用に耐えうる強度を有するものとなる。また構造体は一般に、ヤング率が高いと硬度が高くなり、ヤング率が低いと硬度が低くなる。このためたとえば基板１０のヤング率が３５０ＧＰａを超えると、基板１０の硬度が過剰に高くなるためにチッピングを起こす可能性が高くなる。また、基板１０の硬度が過剰に高くなるために加工が困難となる。このため適切な強度を有し、かつチッピングなどの不具合を抑制する観点から基板１０のヤング率は上記範囲内であることが好ましく、そのなかでも１８０ＧＰａ以上３００ＧＰａ以下であることが最も好ましい範囲であるといえる。
【００２８】
次に、基板１０を構成するスピネルの焼結体については、その組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である。このスピネル焼結体は、厚さ１ｍｍでの波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の可視光線による直線透過率が、好ましくは８０％以上であり、より好ましくは８２％以上であり、特に好ましくは８４％以上であり、直線透過率が十分に高い。また、安定して高い光透過率が得られ、バラツキが小さい。さらに、厚みのある素材でも、可視光線に対して安定した高い透過率が得られる。
【００２９】
スピネル焼結体には、組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、ＭｇＯ（マグネシア）とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）とからなる酸化物が含まれる。多結晶体であるスピネル焼結体は、結晶型が立方晶であるため、結晶粒界での光の散乱が起こりにくく、高密度に焼結すると、良好な光透過性が得られる。１．０５≦ｎ≦１．３０とすることにより、ＭｇＯの固溶量を少なくして、微視的な結晶格子のバラツキと歪みを小さくし、透光性を改善することができる。かかる観点から、１．０６≦ｎ≦１．１２５が好ましい。
【００３０】
一般に、スピネル焼結体の光透過性を低下させる要因として、金属不純物の混入があり、金属不純物としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃなどが挙げられる。これらの金属不純物は、原料粉末に由来して焼結体中に混入する。これらの金属不純物のうち、Ｓｉ元素の含有量を２０ｐｐｍ以下とすることにより、高い光透過性を安定して得ることができるようになる。かかる観点から、Ｓｉ元素の含有量は、１０ｐｐｍ以下がより好ましく、５ｐｐｍ以下が特に好ましい。Ｓｉ元素の含有量をこのように制御することにより、厚さ１０ｍｍ以上のスピネル焼結体においても、均一な光透過性を得ることができる。Ｓｉ元素は、焼結時にスピネル粉末と反応して液相を生成する。この液相は、スピネル粉末の焼結性を早める効果があるが、この液相が粒界に残存すると、異相となり、光透過率を低下させる。
【００３１】
Ｓｉ元素以外の金属不純物、たとえば、Ｎａ、Ｋ、ＣａまたはＦｅなどを含め、不純物の混入により、スピネル焼結体の光透過性、そのバラツキおよび製造上の安定性が悪影響を受ける。このため、スピネル粉末におけるＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３の純度は、９９.５質量％以上とし、９９.９質量％以上が好ましく、９９.９９質量％以上がより好ましい。
【００３２】
以上に述べたスピネルの焼結体の高い透過率は、ＮＤフィルタ１６を構成する基板がガラス製である場合の透過率と同等である。このため、上記のスピネルの組成式ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３におけるｎの値を１．０５≦ｎ≦１．３０とすることにより、光特性測定装置の半導体レーザ１１が放出する波長の光に対して、ガラス製の基板を用いたＮＤフィルタと同等の光透過率を有することになる。つまり当該スピネル製の基板は、ガラス製の基板と同等の光を減衰する機能を有することができる。
【００３３】
以上より、本実施の形態に係るスピネルからなる基板１０を用いたＮＤフィルタ１６は、ガラス製の基板を用いたＮＤフィルタよりも高い強度を有するため割れが起こりにくく、かつガラス製の基板を用いたＮＤフィルタと同等の光減衰機能を有することができる。したがって、スピネルからなる基板１０を用いることにより、長寿命で高品質のＮＤフィルタを提供することができる。
【００３４】
なお図２に示すＮＤフィルタ１６の変形例として、図３に示すＮＤフィルタ２６のように、基板１０の一方の主表面１０ａ上の少なくとも一部を覆うように薄膜１８を備えていてもよい。薄膜１８は基板１０の一方の主表面１０ａ上の少なくとも一部を覆うように形成された薄膜である。
【００３５】
なお図３において薄膜１８は、主表面１０ａの中央部分のみを覆うように形成されている。しかしこれは薄膜１８が形成されていることをわかりやすくするためのものであり、主表面１０ａの全面を覆うように薄膜１８が形成されていてもよい。
【００３６】
基板１０の主表面１０ａが薄膜１８に覆われることにより、たとえスピネル製の基板１０の、光特性測定装置中にて用いる光の波長に対する透過率が、ガラス製の基板の当該透過率と大きく異なるものであったとしても、当該透過率を調整してガラス製の基板の透過率に近づけることができる。したがって薄膜１８を用いたＮＤフィルタ２６は、ＮＤフィルタ１６よりも高精度に所望の光透過率とすることができる。
【００３７】
次に本発明の基板１０の製造方法について説明する。
図４を参照して、本発明のスピネル焼結体である基板１０の製造方法は、高純度スピネル粉末準備工程（Ｓ１０）と成形工程（Ｓ２０）と、焼結工程（Ｓ３０）と加工工程（Ｓ４０）とを備える。
【００３８】
高純度スピネル粉末工程（Ｓ１０）においては、たとえばＳｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下、平均粒径が０．１μｍ以上０．３μｍ以下、純度が９９.５質量％以上であり、組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（１．０５≦ｎ≦１．３０）であるスピネル粉末を準備する。
【００３９】
なお、ここで粉末粒子の粒径とは、レーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法を用いて測定した場合における、小粒径側から大粒径側に向けて当該粉末の体積を積算した累積体積が５０％となる箇所における粉末断面の直径の値を意味する。上述した粒子径分布測定方法とは具体的には、粉末粒子に照射したレーザ光の散乱光の散乱強度分布を解析することにより、粉末粒子の直径を測定する方法である。準備したスピネル粉末中に含まれる複数の粉末粒子の粒径の平均値が、上述した平均粒径である。
【００４０】
成形工程（Ｓ２０）においては、工程（Ｓ１０）にて準備したスピネル粉末から成形体を形成する。これは具体的には、プレス成形またはＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing；冷間等方圧加工法）により成形する。より具体的には、たとえば工程（Ｓ１０）で準備したＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３の粉末を、まずプレス成形により予備成形した後、ＣＩＰを行ない、成形体を得ることが好ましい。ただしここではプレス成形とＣＩＰとのいずれか一方のみを行なってもよいし、たとえばプレス成形を行なった後にＣＩＰを行なうなど、両方を行なってもよい。
【００４１】
ここでプレス成形においてはたとえば１０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下、特に２０ＭＰａの圧力を用いることが好ましく、ＣＩＰにおいてはたとえば１６０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下、特に１８０ＭＰａ以上２３０ＭＰａ以下の圧力を用いることが好ましい。
【００４２】
次に図４に示す焼結工程（Ｓ３０）を実施する。焼結工程（Ｓ３０）は具体的には、図５を参照して第１の焼結工程（Ｓ３１）と第２の焼結工程（Ｓ３２）との２段階の工程を有することが好ましい。
【００４３】
第１の焼結工程（Ｓ３１）においては、真空中において１５００℃以上１７００℃以下で成形体を焼結し、密度９５％以上の焼結体を形成する。真空雰囲気で焼結することにより、不純物であるＳｉ元素から生成した液相を真空中で蒸発させ、除去することが可能となる。かかる観点から、真空度は、５０Ｐａ以下が好ましく、２０Ｐａ以下がより好ましい。
【００４４】
第１の焼結工程の条件は、Ｓｉ元素の量や焼結体の厚さにより異なるが、焼結体の中心部から焼結体の外側までの最短の厚さをＤ（ｍｍ）とし、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温時間をｔ分とするとき、
Ｄ＝ａ×ｔ１／２
１≦ａ≦３
の関係を有することが好ましい。
【００４５】
このような範囲内で昇温することにより、スピネル粉末におけるＳｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下であるときは、第１の焼結工程の終了後に、Ｓｉ元素の含有量を２０ｐｐｍ以下に低減することが可能であり、高い光透過率のスピネル焼結体が得られる。焼結体中のＳｉ元素含有量を一層低減し、スピネル焼結体の光透過率を高める点で、スピネル粉末中のＳｉ元素含有量は、３０ｐｐｍ以下が好ましい。スピネル粉末中のＳｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以上の場合には、第１の焼結工程における真空雰囲気中での昇温時間をさらに長くすることにより、焼結体中のＳｉ元素含有量を低減することは可能である。
【００４６】
また、第１の焼結工程における温度は、密度９５％以上の高密度焼結体を得る点で、１５００℃以上が好ましい。焼結体の密度は、焼結体の光透過率を高める点で、９５％以上がより好ましい。本明細書において、密度は、アルキメデス法により計算される相対密度を指す。一方、焼結温度は、真空中でのＭｇＯの蒸発を抑え、冷却時にＡｌ２Ｏ３が第２相として析出するのを防止し、光透過性を高く維持する点で、１７００℃以下が好ましく、１６５０℃以下がより好ましい。
【００４７】
第１の焼結工程の終了後、第２の焼結工程（Ｓ３２）において、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing；熱間等方加圧）などにより焼結体を１６００℃以上１８００℃以下で加圧焼結する。温度１６００℃以上１８００℃以下、圧力１００ＭＰａ程度でＨＩＰすると、組成変形と拡散機構により空孔の除去が促進されるため、さらに高密度化することができ、光透過率が一層向上する。ＨＩＰに用いるガスは、Ａｒガス、Ｎ２ガスなどの不活性ガス、Ｏ２ガスまたはこれらの混合ガスが好ましく、Ｏ２ガスを混合すれば、脱酸素による透光性の低下を防止することができる。
【００４８】
以上により焼結がなされた焼結体に対して、図４に示すように加工工程（Ｓ４０）を行なう。これは具体的には、まず上記焼結体を所望の（基板１０の）厚みとなるようにダイシング加工により切断（切削加工）する。これにより、所望の厚みを有する基板１０の下地が完成する。なおここで所望の厚みとは、最終的に形成したい基板１０の厚みと、後工程における基板１０の主表面１０ａの研磨しろ等を考慮した上で決定することが好ましい。
【００４９】
次に、上記基板１０の下地の主表面を研磨する。具体的には、上述したように最終的に形成される基板１０の主表面１０ａを、平均粗さＲａが所望の値となるように研磨する工程である。特に上述したように、ＮＤフィルタ用の基板としての基板１０は、主表面１０ａのＲａがたとえば０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下となるように研磨することが好ましい。
【００５０】
基板１０の主表面１０ａを、優れた平坦度を達成するために研磨する場合は、粗研磨と通常研磨と、ダイヤ砥粒を用いた研磨との３段階の研磨を順に行なうことが好ましい。具体的には、第１段階である粗研磨および第２段階である通常研磨において、研磨機（たとえばナノファクター社製ＮＦ−３００）を用いて主表面１０ａを鏡面加工する。ここで粗研磨と通常研磨とでは、研磨に用いる砥粒の番手が異なる。具体的には、粗研磨においては砥粒の番手が＃８００〜＃２０００であるＧＣ砥石を、通常研磨においては砥粒の粒径が３〜５μｍであるダイヤモンド砥石を用いることが好ましい。
【００５１】
次に第３段階である仕上げ加工としての研磨は、上述したようにダイヤ砥粒を用いて行なうことが好ましい。ダイヤ砥粒は硬度が非常に高く、かつ砥粒の平均粒径が０．５μｍ〜１．０μｍ程度と非常に小さいことから、高精度な鏡面加工用の砥粒として用いることに適している。当該砥粒を用いてたとえば１０分間研磨加工を行なう。このようにすれば、上述した主表面１０ａの平均粗さＲａが０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下である平坦性の高い主表面１０ａを実現することができる。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ガラス製の基板からなるＮＤフィルタよりも強度が高く、かつガラス製の基板と同等の光減衰機能を有する基板からなるＮＤフィルタを製造する技術として、特に優れている。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 基板、１０ａ 主表面、１１ 半導体レーザ、１２ 反射鏡、１３ ハーフミラー、１４，１５ レンズ、１６，２６ ＮＤフィルタ、１７ 受光素子、１８ 薄膜、１９ 縁部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピネル焼結体からなる、ＮＤフィルタ用の基板。
【請求項２】
ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下である、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記スピネル焼結体の組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、請求項１または２に記載の基板。
【請求項４】
前記スピネル焼結体は、厚さ１ｍｍでの波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光線による直線透過率が８０％以上である、請求項３に記載の基板。
【請求項５】
組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、スピネル焼結体からなるＮＤフィルタ用の基板の製造方法であって、
Ｓｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下であり、純度が９９.５質量％以上であるスピネル粉末から成形体を形成する工程と、
前記成形体を真空中において１５００℃以上１７００℃以下で焼結することにより、密度９５％以上の焼結体を形成する第１の焼結工程と、
前記焼結体を１６００℃以上１８００℃以下で加圧焼結する第２の焼結工程とを備える、基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の焼結工程により形成する前記焼結体は、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、請求項５に記載の基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１の焼結工程は、
圧力が５０Ｐａ以下で行ない、
前記焼結体の中心部から前記焼結体の外側までの最短の厚さをＤ（ｍｍ）とし、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温時間をｔ分とするとき、
Ｄ＝ａ×ｔ１／２
１≦ａ≦３
の関係を有する、請求項５または６に記載の基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の基板と、
前記基板の一方の主表面上に形成された薄膜とを備える、ＮＤフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のＮＤフィルタを備える、光特性測定装置。
【請求項１】
スピネル焼結体からなる、ＮＤフィルタ用の基板。
【請求項２】
ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下である、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記スピネル焼結体の組成がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、請求項１または２に記載の基板。
【請求項４】
前記スピネル焼結体は、厚さ１ｍｍでの波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光線による直線透過率が８０％以上である、請求項３に記載の基板。
【請求項５】
組成が、ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３ （１．０５≦ｎ≦１．３０）であり、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、スピネル焼結体からなるＮＤフィルタ用の基板の製造方法であって、
Ｓｉ元素の含有量が５０ｐｐｍ以下であり、純度が９９.５質量％以上であるスピネル粉末から成形体を形成する工程と、
前記成形体を真空中において１５００℃以上１７００℃以下で焼結することにより、密度９５％以上の焼結体を形成する第１の焼結工程と、
前記焼結体を１６００℃以上１８００℃以下で加圧焼結する第２の焼結工程とを備える、基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の焼結工程により形成する前記焼結体は、Ｓｉ元素の含有量が２０ｐｐｍ以下である、請求項５に記載の基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１の焼結工程は、
圧力が５０Ｐａ以下で行ない、
前記焼結体の中心部から前記焼結体の外側までの最短の厚さをＤ（ｍｍ）とし、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温時間をｔ分とするとき、
Ｄ＝ａ×ｔ１／２
１≦ａ≦３
の関係を有する、請求項５または６に記載の基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の基板と、
前記基板の一方の主表面上に形成された薄膜とを備える、ＮＤフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のＮＤフィルタを備える、光特性測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７２１８（Ｐ２０１２−１７２１８Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４９４１（Ｐ２０１０−１５４９４１）
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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