JP2013182262A - 偏光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学特性に優れた偏光素子を簡便に製造する方法を提供する。
【解決手段】ガラス基板上に、金属ハロゲン化物の粒状物を形成する工程と、粒状物を覆う保護膜を、非プラズマ環境下で形成する工程と、ガラス基板を加熱延伸することで粒状物を延伸させる工程と、延伸された金属ハロゲン化物を還元することで針状金属粒子を形成する工程と、を有する偏光素子の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光素子の製造方法に関するものである。

偏光素子の一種として、偏光ガラスが知られている。偏光ガラスは無機物のみで構成できるため、有機物を含む偏光板に比べ、光に対する劣化が著しく少ない。したがって、近年高輝度化が進んでいる液晶プロジェクターにおいて有効な光学デバイスとして注目されている。

一般的な偏光ガラスとしては、特許文献１に記載されたものが公知であり、その製造方法は以下の通りである。
（１）塩化物、臭化物、及びヨウ化物の群から選択した少なくとも１つのハロゲン化物及び銀を含有する組成物から、所望の形状のガラス製品を作製する。
（２）そのガラス製品を、該ガラス製品中にＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、又はＡｇＩの結晶を生成せしめるのに十分な期間にわたり、歪み点より高いが、ガラスの軟化点からは約５０℃は高くない温度にまで加熱し、結晶含有製品を作製する。
（３）この結晶含有製品を、結晶が少なくとも５：１のアスペクト比に延伸されるように、アニール点より高いが、ガラスが約１０８ポアズの粘度を示す温度より低い温度において応力下で延伸せしめる。
（４）その製品を、該製品上に化学的な還元表面層を発達せしめるのに十分な期間にわたり、約２５０℃より高いが、ガラスのアニール点からは約２５℃は高くない温度の還元雰囲気に暴露する。これにより、延伸ハロゲン化銀粒子の少なくとも一部が銀元素に還元される。

特開昭５６−１６９１４０号公報

特許文献１記載の製造方法では、ガラス製品中に万遍なくハロゲン化物が析出する一方で、還元工程ではガラス製品表層のハロゲン化物しか還元できないため、ガラス製品の厚さ方向の中央部分にハロゲン化物が残存し、偏光素子の透過率を低下させる原因となる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、光学特性に優れた偏光素子を簡便に製造する方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の偏光素子の製造方法は、ガラス基板上に、金属ハロゲン化物を含む粒状物を形成する工程と、前記粒状物を覆う保護膜を、非プラズマ環境下で形成する工程と、前記ガラス基板が軟化する温度において、前記ガラス基板を延伸することで前記粒状物を延伸させる工程と、延伸された前記粒状物を構成する前記金属ハロゲン化物を還元することで針状金属粒子を形成する工程と、を有する偏光素子の製造方法である。

この製造方法によれば、保護膜を形成する工程において、ガラス基板上に形成された金属ハロゲン化物を含む粒状物がプラズマに曝されるのを回避することができる。これにより、プラズマの作用により金属ハロゲン化物が金属に還元されるのを抑制することができる。したがって、金属の析出による粒状物の融点上昇を抑制することができる。その結果、粒状物を容易に延伸させることができるので、所望の光学特性を有する偏光素子を容易に製造することができる。

前記保護膜を真空蒸着法により形成する製造方法としてもよい。前記保護膜を液相法により形成する製造方法としてもよい。
これらの製造方法によれば、非プラズマ環境下で保護膜を成膜できるので、上述した作用効果を容易に得ることができる。

前記粒状物を形成する工程が、前記ガラス基板上に金属の被膜を形成する工程と、ハロゲンガス環境下で前記被膜をエッチング処理することにより前記粒状物を形成する工程と、を含む製造方法としてもよい。
この製造方法によれば、簡便な工程で粒状物を形成することができる。

実施形態の偏光素子の製造方法を示す図。 実施形態の製造工程における基板の平面構成を示す説明図。 複数の製造方法で作製した膜の透過率を示すグラフ。 実施形態の製造方法による効果を検証した結果を示すグラフ。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の偏光素子の製造方法を示す図である。図２は、本実施形態の製造工程における基板の平面構成を示す説明図である。

本実施形態の偏光素子の製造方法は、図１に示すように、成膜工程Ｓ１１と、エッチング工程Ｓ１２と、保護膜形成工程Ｓ１３と、延伸工程Ｓ１４と、還元工程Ｓ１５と、を有する。

成膜工程Ｓ１１は、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に金属の被膜１１を形成する工程である。
ガラス基板１０としては、特に限定されず、公知のいかなるガラス基板も用いることができる。これは、本実施形態の偏光素子の製造方法では、ガラス基板中に金属ハロゲン化物を析出させたり、ガラス基板の表面にイオン交換により金属イオンを導入したりする必要がなく、金属ハロゲン化物の被膜１１を形成可能なものであればよいからである。具体的には、石英ガラス、ソーダライムガラス、サファイアガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等、偏光素子の用途に応じて種々のガラス基板を用いることができる。

被膜１１の成膜方法は、所望の厚さの金属薄膜を形成できる方法であれば特に限定されず、気相法、液相法のいずれであってもよい。気相法を用いる場合に、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれであってもよい。成膜種が金属であることと、成膜厚さが数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であることから、スパッタ系の物理蒸着法を用いるのが簡便である。スパッタ系の物理蒸着法としては、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、ＥＣＲスパッタリングなどを例示することができる。
なお、上記スパッタ系の物理蒸着法に代えて、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ）、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法などの蒸発系の物理蒸着法を用いてもよいのはもちろんである。

成膜工程Ｓ１１において、例えばスパッタ法を用いる場合、金属ターゲットとして、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌから選ばれる１種又は２種以上の金属からなるターゲットを用い、Ａｒ等の典型的なプロセスガスを用いて被膜１１を成膜することができる。

次に、エッチング工程Ｓ１２では、被膜１１をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスのプラズマに曝す処理が実行される。これにより、成膜工程Ｓ１１で形成した被膜１１をエッチング処理して多数の島状粒子１２ａからなる島状膜１２を形成する過程と、被膜１１（島状膜１２）を構成する金属をハロゲン化する過程と、が並行して実行される。かかるエッチング工程Ｓ１２により、ガラス基板１０上に金属ハロゲン化物を含む島状粒子（粒状物）１２ａの集合体である島状膜１２が形成される。

プラズマ処理に用いるプロセスガスとしては、ハロゲンガス（Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２）、又はハロゲン化合物ガスを、単体又はＡｒ等の不活性ガスとともに用いることができる。ハロゲン化合物としては、特に限定されるものではないが、ＢＣｌ_３、ＢＢｒ_３、ＢＦ_３等のホウ素化合物、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６等のフッ化炭素化合物、ＧｅＣｌ_４、ＧｅＦ_４等のゲルマニウム化合物、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４等のシリコン化合物、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２等のシラン化合物、ＮＦ_３、ＰＦ_３、ＳＦ_６、ＳｎＣｌ_４、ＴｉＣｌ_４、ＷＦ_６等を挙げることができる。

上記のプラズマ処理により、プラズマ中のハロゲンラジカルを被膜１１を構成する金属と反応させ、被膜１１を金属ハロゲン化物からなるものとする。形成される金属ハロゲン化物は、例えば、ＡｇＣｌｘ、ＡｌＦ、ＡｇＦ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＡｌＣｌｘ等である。

また、プラズマ処理中には、上記のハロゲン化反応とともに、イオンによるスパッタが生じるため、被膜１１が徐々にエッチングされる。この作用を利用して被膜１１を部分的に除去することで、多数の島状粒子１２ａが平面的に配置された島状膜１２を形成する。

図２（ａ）は、エッチング工程後のガラス基板表面を示す平面図である。図２（ａ）に示すように、上記エッチング処理により、粒径が２〜８ｎｍ程度の金属ハロゲン化物（例えばＡｇＣｌｘ、ＡｌＦ等）からなる島状粒子（粒状物）１２ａがガラス基板１０上に形成される。島状粒子１２ａの間の領域には、ガラス基板１０の表面が露出した領域１０ａが形成されている。

なお、本実施形態のエッチング工程Ｓ１２では、被膜１１をハロゲン化しつつ島状に残存させる必要があるため、生成した金属ハロゲン化物が過度にエッチングされてしまうことは好ましくない。そこで、通常の反応性ドライエッチングよりも基板バイアスを低くする、あるいは基板バイアスを印加しないようにすることで、ガラス基板１０に入射するイオンの加速を緩やかにするとともに、ガラス基板１０に垂直に入射するイオンの割合を低く抑えることが好ましい。エッチング工程Ｓ１２におけるエッチレートは、被膜１１の膜厚にもよるが、５ｎｍ／ｍｉｎ〜１００ｎｍ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。

また、本実施形態では、エッチング工程Ｓ１２において、被膜１１を構成する金属のハロゲン化と、エッチングによる島状粒子１２ａの形成を同時に行うこととしたが、これらを別々の工程で行うこととしてもよい。すなわち、被膜１１を部分的に除去して島状に形成する被膜加工工程と、被膜１１を構成する金属をハロゲン化するハロゲン化工程と、を有する工程としてもよい。被膜加工工程とハロゲン化工程の順序は、この順であっても入れ替えてもよい。

上記の被膜加工工程としては、ドライエッチング処理を用いることが好ましい。ドライエッチング処理としては、不活性ガス（Ａｒ等）を用いたスパッタエッチング処理が簡便であり、好適である。
また場合によっては、被膜１１の加工のみを目的として、反応性ガス（Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＨＢｒ、ＣＦ_４、ＳＦ_６等）を用いた反応性ドライエッチング処理を実施してもよい。この場合の反応性ドライエッチング処理では、被膜１１の金属をハロゲン化する必要はないため、島状粒子１２ａの全体がハロゲン化されない条件で加工したり、加工特性を優先して反応性ガスの種類を選択することができる。

上記ハロゲン化工程としては、ガラス基板１０をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスに曝して被膜１１を該ガスと接触させることで金属をハロゲン化する方法を用いることができる。例えば、Ｃｌ_２ガスやＢｒ_２ガスを含む雰囲気中でガラス基板１０を加熱することで、被膜１１の表面からハロゲン化を進行させる方法を用いることができる。

なお、ハロゲン化のみを目的としてハロゲンを含むプロセスガスを用いたプラズマ処理を実施してもよい。この場合には、被膜１１の加工性を考慮する必要がないため、生成する金属ハロゲン化物の物理的特性やハロゲン化の効率を優先してプロセスガスを選択することができる。

次に、保護膜形成工程Ｓ１３では、図１（ｃ）に示すように、島状膜１２を覆うようにして保護膜１３が形成される。
保護膜１３の材質は、透明な被膜を形成可能であり、後段の延伸工程Ｓ１４における加熱温度に耐えるものあれば特に限定されない。例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物、チタン酸化物やジルコニウム酸化物などを用いることができる。本実施形態では、基材がガラス基板であるため、成分が共通するシリコン酸化物を用いることが好ましい。

本実施形態の保護膜形成工程Ｓ１３では、保護膜１３の成膜方法として、島状膜１２をプラズマに曝さない成膜方法（非プラズマ環境下の成膜方法）が採用される。非プラズマ環境下で保護膜１３の成膜が成される限りにおいて、気相法、液相法のいずれも用いることが可能である。

保護膜１３を気相法で成膜する場合、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれを用いてもよい。物理蒸着法としては、真空蒸着法を挙げることができる。真空蒸着法としては、加熱蒸着法、電子線蒸着法のいずれも用いることができる。真空蒸着法以外にも、島状膜１２がプラズマに曝されない蒸着法であれば適用可能である。また化学蒸着法としては、熱ＣＶＤや光ＣＶＤを用いることができる。

また、保護膜１３の成膜に適用できる液相法としては、例えばポリシラザンやポリヒドリドシランなどのシリコン系高分子化合物を含むＳＯＧ（Spin On Glass）材料を、スピンコート法、スプレーコート法、スリットコート法、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、液体噴射法などにより塗布し、これを焼成する方法を挙げることができる。

保護膜１３の膜厚は、特に限定されないが、例えば保護膜１３をシリコン酸化膜で形成する場合には、１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。保護膜１３が薄すぎる場合、後段の延伸工程Ｓ１４において保護膜１３が破断し、島状粒子１２ａが露出する可能性がある。一方、保護膜１３を厚くするほど成膜時間が長くなり、成膜コストも上昇するため、保護性能を得られる範囲であれば膜厚を過度に大きくしなくてもよい。

次に、延伸工程Ｓ１４では、図１（ｄ）に示すように、ガラス基板１０が軟化する温度において、ガラス基板１０を、島状粒子１２ａが設けられているガラス基板１０の面と平行な方向に引き延ばす（延伸させる）。引き延ばす方法としては、ガラス基板１０を面と平行な方向に引っ張る延伸処理であってもよく、圧力により薄く延ばす圧延処理であってもよい。延伸工程Ｓ１４における加熱温度は特に限定されず、ガラス基板１０が溶融させることなく軟化させることができる温度に加熱すればよい。

延伸工程Ｓ１４により、ガラス基板１０は延伸方向に引き延ばされるとともに薄く加工される。また、ガラス基板１０上の島状粒子１２ａも延伸方向に引き延ばされ、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上で延伸方向（図示左右方向）に配向した多数の針状粒子１２ｂとなる。針状粒子１２ｂは、アスペクト比が５以上の細長い形状であり、例えば、幅１〜３ｎｍ、長さ５〜２０ｎｍ程度の大きさである。また、図１（ｄ）に示すように、島状粒子１２ａを覆っている保護膜１３もガラス基板１０とともに薄く引き延ばされ、針状粒子１２ｂを覆う保護膜となる。

また、複数の針状粒子１２ｂの間の領域には、図２（ａ）に示した領域１０ａが引き延ばされることによって、細長いスリット状の領域１０ｂが形成される。このスリット状の領域１０ｂの大きさは、島状粒子１２ａの形成密度により変化するが、幅１〜１０ｎｍ、長さ３〜５０ｎｍ程度である。

次に、還元工程Ｓ１５では、図１（ｅ）に示すように、ガラス基板１０を、水素等の還元雰囲気中に配置するとともに加熱することで、延伸された針状粒子１２ｂを構成する金属ハロゲン化物を還元する。これにより、ガラス基板１０上に針状金属粒子１２ｃが形成される。例えば、針状粒子１２ｂがＡｇＣｌｘからなるものである場合には、Ａｇからなる針状金属粒子１２ｃが形成される。針状粒子１２ｂがＡｌＦからなるものである場合には、Ａｌからなる針状金属粒子１２ｃが形成される。
以上の工程により、ガラス基板１０上に、基板面内の一方向に配向した多数の針状金属粒子１２ｃがスリット状の領域１０ｂ（図２参照）を介して配列された偏光素子１００を製造することができる。

本実施形態の製造方法により製造される偏光素子１００は、可視光の波長よりも狭い幅を有する針状金属粒子１２ｃが狭ピッチで配列されていることにより、透過光を所定の振動方向の直線偏光に分離する機能を奏する光学素子として用いることができる。

また、従来の偏光ガラスでは、針状の金属粒子の配置密度は１μｍ^３あたり２０本以下程度であったため、高い偏光分離特性を得るためには、針状の金属粒子をガラス基板の厚さ方向に広く分布させる必要があった。これに対して本実施形態の偏光素子では、針状金属粒子１２ｃは、ガラス基板１０の表面に高密度で配置されているため、任意の厚さのガラス基板１０を用いることができ、薄型の偏光素子とすることも容易である。

以上に詳細に説明した本実施形態の製造方法によれば、薄膜形成技術を用いてガラス基板１０の表面に金属ハロゲン化物の島状粒子１２ａを形成し、これを延伸、還元する。そのため、金属ハロゲン化物を確実に還元することができ、金属のみからなる針状金属粒子１２ｃを容易かつ確実に得ることができる。したがって、従来の偏光ガラスのようにガラス基板内部に金属ハロゲン化物が残留することによる透過率の低下を引き起こすこともない。

そして、本実施形態の製造方法では、図１（ｃ）に示した保護膜形成工程Ｓ１３において、島状膜１２をプラズマに曝さないようにしつつ保護膜１３を形成する。これにより高アスペクト比の針状金属粒子１２ｃを容易かつ確実に得られるようにした。以下、かかる作用効果について図３及び図４を参照しつつ説明する。

図３は、複数の製造方法で作製した膜の透過率を示すグラフである。図４は、本実施形態の製造方法による効果を検証した結果を示すグラフである。

図３には、以下の膜［Ａ］〜［Ｄ］について、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍにおける透過率が示されている。
ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］は、反応性スパッタ法により形成したＡｇＣｌｘ膜である。
熱処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｂ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］に対して大気下で４００℃、４時間の加熱を行ったものである。
プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］に対してＡｒプラズマによる逆スパッタを１５秒間施したものである。
積層膜［Ｄ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］上にスパッタ法によりＳｉＯ_２膜を形成したものである。

まず、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］は、波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で透過率９０％を超えており、可視光域でほぼ透明な膜であった。また、熱処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｂ］についても、低波長域側でやや透過率が低下するものの、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で８５％以上の高い透過率を示していた。

上記に対して、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］では、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］と比較して透過率が全体的に低下し、特に、波長３５０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲において透過率が５０％を下回っていた。そして、積層膜［Ｄ］では、波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲において、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］よりも顕著に透過率が低下していた。

そこで、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］と、積層膜［Ｄ］について、ＸＲＤ（Ｘ線回折）測定を行ったところ、いずれのサンプルにおいても金属Ａｇが検出された。また、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］と積層膜［Ｄ］において透過率が低下している波長域は、金属Ａｇに由来するプラズモン吸収の波長（４００ｎｍ付近）を含んでいる。
以上の結果から、ガラス基板上に形成したＡｇＣｌｘ膜をプラズマに曝すと、ＡｇＣｌｘが還元されて金属Ａｇが生成することが分かった。

本実施形態の製造方法において、島状膜１２がＡｇＣｌｘからなるものである場合、その融点は４５０℃程度である。そのため、延伸工程Ｓ１４においてガラス基板１０を６００℃〜７００℃に加熱すれば、ガラス基板１０とともに島状粒子１２ａを容易に延伸させることができる。

これに対して、保護膜形成工程Ｓ１３において島状膜１２の一部又は全部が金属Ａｇに還元されてしまった場合、金属Ａｇの融点は９５０℃であるため、島状粒子１２ａの融点が大幅に上昇する。そうすると、延伸工程Ｓ１４における加熱温度を多少上昇させたとしても島状粒子１２ａは容易に溶融しなくなる。その結果、島状粒子１２ａを大きく引き延ばすことができなくなり、偏光素子１００において所望の光学特性を得ることが困難になる。

そこで、本実施形態の製造方法では、金属ハロゲン化物の島状膜１２上に保護膜１３を形成する保護膜形成工程Ｓ１３を、非プラズマ環境下で行うこととした。これにより、延伸工程Ｓ１４を実施する前に島状粒子１２ａを構成する金属ハロゲン化物が還元されてしまうのを防止することができる。その結果、延伸工程Ｓ１４において島状粒子１２ａを容易に引き延ばすことができ、所望の光学特性を有する偏光素子を容易に製造することができる。

図４は、本実施形態の製造方法に準じてＡｇＣｌｘ膜上に保護膜を形成した場合における透過率を示したグラフである。
図４には、以下の膜［Ａ］、［Ｅ］、［Ｆ］について、波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍにおける透過率が示されている。

ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］は、反応性スパッタ法により形成したＡｇＣｌｘ膜である。
積層膜［Ｅ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］上に加熱蒸着法を用いてＳｉＯ_２膜（膜厚２００ｎｍ）を形成したものである。
積層膜［Ｆ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］上にＳＯＧ（Spin On Glass）法を用いてＳｉＯ_２膜を形成したものである。積層膜［Ｆ］の作製に際しては、ＳＯＧ材料であるＯＣＤ Ｔ−２（東京応化工業社製）を、スピンコーター（７００ｒｐｍ）により膜厚２５０ｎｍに塗布し、これを焼成することでＳｉＯ_２膜を形成した。

図４に示すように、ＡｇＣｌｘ膜をプラズマに曝さないようにしてＳｉＯ_２膜を成膜した積層膜［Ｅ］及び積層膜［Ｆ］では、ＡｇＣｌｘ膜に対して大幅な透過率の低下は見られなかった。また、金属Ａｇに由来する波長４００ｎｍ付近のプラズモン吸収も観測されなかったことから、積層膜［Ｅ］、［Ｆ］のいずれにおいてもＡｇＣｌｘの還元は生じていないことが分かった。
よって本実施形態の製造方法によれば、島状膜１２を構成する金属ハロゲン化物の還元を防止しつつ保護膜１３を形成することができ、所望の形状の針状金属粒子１２ｃを有する偏光素子１００を製造することが可能である。

また本実施形態では、島状粒子１２ａの形成に、スパッタやドライエッチングなどの薄膜形成技術を用いているため、イオン交換によりガラス基板の表層部に金属元素を導入するプロセスのように高温の溶融塩に長時間浸漬するといった製造工程が不要である。そのため、製造時の消費エネルギーを極めて少なくすることができ、環境負荷を小さくすることができる。また、本実施形態の製造方法は従来の製造方法よりも生産性に優れている。

また本実施形態の製造方法では、エッチング工程Ｓ１２により被膜１１を部分的に除去することで島状膜１２を形成するので、島状粒子１２ａの配置密度を極めて容易に制御することができる。すなわち、偏光素子の光学特性を極めて容易に制御することが可能である。

また本実施形態の製造方法では、薄膜形成技術を用いて金属ハロゲン化物の島状粒子１２ａを形成するので、形成する金属ハロゲン化物の材質変更が極めて容易である。したがって、従来の偏光ガラスの製造プロセスでは使用することができなかった材質であっても用いることが可能である。このように材質の選択範囲が広がることで、偏光素子の光学特性の制御が容易になり、生産性を高めることも容易になる。

（第２実施形態）
上記した第１実施形態では、ガラス基板１０上に金属の被膜１１を形成した後、この被膜１１の構成金属をハロゲン化することとしたが、成膜工程Ｓ１１において、金属ハロゲン化物からなる被膜２１を形成し、その後のエッチング工程で被膜２１を部分的に除去することで島状膜１２を形成することもできる。

本実施形態において、成膜工程Ｓ１１は、反応性物理蒸着法を用いて金属ハロゲン化物からなる被膜２１をガラス基板１０上に形成する工程である。
反応性物理蒸着法は、物理蒸着中の反応により化合物薄膜を形成する成膜法である。本実施形態の場合、物理蒸着法により飛散させた金属粒子と、反応ガスに含まれるハロゲンとの反応により、ガラス基板１０上に金属ハロゲン化物を含む被膜２１を形成する。

成膜工程Ｓ１１において、例えば反応性スパッタを用いる場合、金属ターゲットとして、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌから選ばれる１種又は２種以上の金属からなるターゲットを用いることができる。反応ガスとしては、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔ、Ｕｕｓ）のガス又はハロゲン化合物のガスが用いられる。これらを用いて形成される金属ハロゲン化物は、例えば、ＡｇＣｌｘ、ＡｌＦ、ＡｇＦ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＡｌＣｌｘ等である。

ハロゲン化合物ガスとしては、特に限定されるものではないが、ＢＣｌ_３、ＢＢｒ_３、ＢＦ_３等のホウ素化合物ガス、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６等のフッ化炭素化合物ガス、ＧｅＣｌ_４、ＧｅＦ_４等のゲルマニウム化合物ガス、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４等のシリコン化合物ガス、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２等のシラン化合物ガス、ＮＦ_３、ＰＦ_３、ＳＦ_６、ＳｎＣｌ_４、ＴｉＣｌ_４、ＷＦ_６等のガスを挙げることができる。

次に、本実施形態のエッチング工程Ｓ１２では、成膜工程Ｓ１１で形成した被膜２１をエッチング処理することで、金属ハロゲン化物を含む多数の島状粒子１２ａからなる島状膜１２を形成する。
エッチング処理としては、ドライエッチング処理を用いることが好ましい。ただし、図３を参照して先に記載したように、Ａｒ等の不活性ガスを用いたスパッタエッチング処理を行うと、被膜２１を構成する金属ハロゲン化物が還元されてしまう。

そこで、本実施形態では、被膜２１の金属ハロゲン化物に含まれるハロゲン（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ等）を含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことが好ましい。すなわち、反応性ガス（Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＨＢｒ、ＣＦ_４、ＳＦ_６等）を用いた反応性ドライエッチング処理や、これらの反応性ガスと不活性ガス（Ａｒ等）との混合ガスを用いたスパッタエッチング処理であってもよい。

なお、本実施形態では、成膜工程Ｓ１１において一様な膜厚及び膜質の被膜２１を形成し、その後のエッチング工程Ｓ１２で被膜２１を島状膜１２へ加工することとしたが、成膜工程Ｓ１１において島状膜１２を形成可能である場合には、エッチング工程Ｓ１２は不要である。

本実施形態の成膜工程Ｓ１１では、反応性物理蒸着法を用いて金属ハロゲン化物を成膜するが、金属ハロゲン化物は気化しやすいため、反応により生成する金属ハロゲン化物のガラス基板１０への付着と脱離のバランスを調整すれば、成膜工程Ｓ１１により図２（ａ）に示したような島状膜１２を形成することが可能である。また、成膜条件を調整することにより島状粒子１２ａと領域１０ａとの比率を調整することができるため、光学特性の調整も可能である。

１０…ガラス基板、１１，２１…被膜、１２ａ…島状粒子（粒状物）、１２ｃ…針状金属粒子、１３…保護膜、１００…偏光素子

Claims (4)

1. ガラス基板上に、金属ハロゲン化物を含む粒状物を形成する工程と、
   前記粒状物を覆う保護膜を、非プラズマ環境下で形成する工程と、
   前記ガラス基板が軟化する温度において、前記ガラス基板を延伸することで前記粒状物を延伸させる工程と、
   延伸された前記粒状物を構成する前記金属ハロゲン化物を還元することで針状金属粒子を形成する工程と、
   を有する偏光素子の製造方法。
2. 前記保護膜を真空蒸着法により形成する、請求項１に記載の偏光素子の製造方法。
3. 前記保護膜を液相法により形成する、請求項１に記載の偏光素子の製造方法。
4. 前記粒状物を形成する工程が、
   前記ガラス基板上に金属の被膜を形成する工程と、
   ハロゲンガス環境下で前記被膜をエッチング処理することにより前記粒状物を形成する工程と、
   を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の偏光素子の製造方法。

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