JP2018097224A - グリッド偏光素子及びグリッド偏光素子製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 深紫外域を含む紫外域の光について安定した偏光性能を発揮し得るグリッド偏光素子であって、グリッドが透明基板に対する十分な強度で付着している実用的なグリッド偏光素子を提供する。【解決手段】 ガラス製の透明基板１上に形成された縞状のグリッド２の各線状部３は貴金属で形成されており、透明基板１とグリッド２と間には、透明基板１に対する付着性が貴金属より高い密着層４が設けられている。密着層４の材料は、金属の酸化物、窒化物もしくは酸窒化物、シリコンの酸化物、窒化物もしくは酸窒化物又は半導体であり、密着層４の厚さは１ｎｍ以上であって、密着層４の厚さとグリッド２の高さとを加えたグリッド全高に対して１０％以下である。密着層４はグリッド２の各線状部３の間において透明基板１を覆っておらず、グリッド２の各線状部３と密着層４との界面、透明基板１と密着層４との界面は、各線状部３の幅方向に対して斜めの面となっている。【選択図】 図１

Description

本願の発明は、グリッド偏光素子を用いた偏光技術に関するものである。

偏光光を得る偏光素子は、偏光サングラスのような身近な製品の他、偏光フィルタや偏光フィルム等の光学素子としても各種のものが知られており、液晶ディスプレイ等のディスプレイデバイスでも多用されている。偏光素子には、偏光光を取り出す方式から幾つかのものに分類されるが、その一つにグリッド偏光素子がある。

グリッド偏光素子は、透明基板上に金属（導電体）より成る微細な縞状のグリッドを設けた構造のものである。グリッドを形成する各線状部の間隔（ギャップ）を偏光させる光の波長よりも狭くすることで、偏光子として機能する。反射型のものを例にして説明すると、直線偏光光のうち、各線状部の長さ方向に電界成分を持つ偏光光にとってはフラットな金属と等価なので反射する一方、長さ方向に垂直な方向に電界成分を持つ偏光光にとっては透明基板のみがあるのと等価なので、透明基板を透過して出射する。このため、偏光素子からは各線状部の長さ方向に垂直な方向の直線偏光光が専ら出射する。偏光素子の姿勢を制御し、グリッドの各線状部の長さ方向が所望の方向に向くようにすることで、偏光光の軸（電界成分の向き）が所望の方向に向いた偏光光が得られることになる。

以下、説明の都合上、電界がグリッドの各線状部の長さ方向に向いている直線偏光光をｓ偏光光と呼び、長さ方向に垂直な方向に電界が向いている直線偏光光をｐ偏光光と呼ぶ。通常、入射面（反射面に垂直で入射光線と反射光線を含む面）に対して電界が垂直なものをｓ波、平行なものをｐ波と呼ぶが、各線状部の長さ方向が入射面に対し垂直であることを前提とし、このように区別する。

このような偏光素子の性能を示す基本的な指標は、消光比ＥＲと透過率Ｔである。消光比ＥＲは、偏光素子を透過した偏光光の強度のうち、ｓ偏光光の強度（Ｉｓ）に対するｐ偏光光の強度（Ｉｐ）の比である（Ｉｐ／Ｉｓ）。また、透過率Ｔは、入射するｓ偏光光とｐ偏光光の全エネルギーＩｉｎに対する出射ｐ偏光光のエネルギーの比である（Ｔ＝Ｉｐ／Ｉｉｎ）。理想的な偏光素子は、消光比ＥＲ＝∞、透過率Ｔ＝５０％ということになる。

特開２０１４−１９９３６２号公報

Thomas Weber et al., "Iridium wire grid polarizer fabricated using atomic layer deposition", Nanoscale Research Letters 2011, 6:558 Thomas Weber et al., "Broadband iridium wire grid polarizer for UV applications", February 15, 2011/Vol.36, No.4/OPTICS LETTERS 445-447

近年、上記のようなグリッド偏光素子は、光処理の分野でも用いられるようになってきている。この一例として、分子の配列を制御するための膜（配向膜）を偏光光照射により得る光配向の技術が挙げられる。光配向は、高性能の液晶ディスプレイの製造において多く採用されるようになってきた技術である。この技術は、液晶分子を基板に対して一定方向に配列したり、プレチルト角が一定になるように配列したりする配向膜を光処理により得る技術である。液晶基板上に配向膜が作成され、その上に液晶分子層を設けることで液晶分子の配列が制御される。以前は、ラビングと呼ばれる機械的な処理により配向膜を得ていたが、配向精度の向上等のため、配向膜用の材料が光に感応することを利用する光配向が広く採用されるようになってきている。

グリッド偏光素子は、比較的広い領域内に比較的均一に偏光光を照射することが可能となるので、光配向のような光処理の分野に適している。光処理の分野では、エネルギー効率が高いことから、紫外域の光が使用される。光配向でも、３６５ｎｍのような紫外域の光がしばしば使用されており、最近では、より高感度の光配向を行うため、さらに短い２５０〜３００ｎｍ程度の波長域（例えば２５４ｎｍ）の光も使用されるようになってきている。
このような紫外域の光の偏光用としては、アルミのような金属製グリッドを採用した反射型の偏光素子では十分な偏光性能が得られない。このため、誘電体製グリッドを採用した吸収型の偏光素子が、本願の出願人によって提案されている（特許文献１）。

ここで、２５４ｎｍのような深紫外領域の光については、光照射によるグリッドの酸化の問題がより顕在化する。この問題は、アルミのような金属をグリッドの材料とする場合、特に深刻である。深紫外領域の光の照射による酸化には、光照射により加熱されることによる酸化の他、深紫外領域の光によりオゾン等の酸素活性種が生成されることによる酸化がある。グリッドが酸化すると、光学定数が変化するため、設計通りの性能が得られなくなったり、動作が不安定になったりする問題が生じ得る。このため、紫外領域、特に深紫外領域の光の偏光用としては、高い耐酸化性を有する材料を選定することが必要である。

高い耐酸化性を有する材料として、貴金属材料が挙げられる。発明者の研究によると、貴金属材料は、グリッド材料として使用できる可能性があり、上記紫外領域、特に深紫外領域の光の偏光用に好適に使用できる可能性があることが判ってきた。
しかしながら、貴金属材料は、一般的に光学材料としては殆ど使用されていない材料であり、偏光素子のような光学部品の形成材料として使用する場合、予期できない問題が生じる可能性もある。その一つが、透明基板に対する付着強度である。発明者の研究によると、貴金属材料によりグリッドを形成した場合、透明基板に対する付着強度が低下し、実用に耐えない恐れがあることが判ってきた。

本願の発明は、上記のような点を考慮して為されたものであり、深紫外域を含む紫外域の光について安定した偏光性能を発揮し得るグリッド偏光素子であって、グリッドが透明基板に対する十分な強度で付着している実用的なグリッド偏光素子を提供することを解決課題としている。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、ガラス製の透明基板と、透明基板上に形成された縞状のグリッドとを備えたグリッド偏光素子であって、
グリッドの各線状部は貴金属で形成されており、
透明基板とグリッドと間には、透明基板に対する付着性が貴金属より高い材料で形成された密着層が設けられており、
密着層の材料は、金属の酸化物、窒化物もしくは酸窒化物、シリコンの酸化物、窒化物もしくは酸窒化物又は半導体であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記密着層の厚さは、当該密着層の厚さとグリッドの高さとを加えたグリッド全高に対して１０％以下であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記密着層の厚さは、１ｎｍ以上であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記密着層の材料は、酸化チタン、窒化チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化シリコン、酸化タンタル又は酸化ジルコニウムであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記密着層は、前記グリッドの各線状部の間において前記透明基板を覆っていないという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記グリッドの各線状部と前記密着層と界面は、各線状部の幅方向に対して斜めの面となっているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記グリッドの各線状部と前記密着層と界面は、各線状部の幅方向に対して斜めの面となっているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、グリッド偏光素子製造方法の発明であって、ガラス製の透明基板に犠牲層用の第一の薄膜を作成する第一の成膜工程と、
第一の成膜工程で作成された第一の薄膜を縞状のパターンでエッチングして縞状の犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
犠牲層の各線状部の側面下端部を含む領域に密着層用の第二の薄膜を原子層堆積法により形成する第二の成膜工程と、
第二の成膜工程の後、犠牲層の各線状部の側方を含む領域にグリッド用の第三の薄膜を原子層堆積法により形成する第三の成膜工程と、
犠牲層を除去して第三の薄膜を縞状に残留させてグリッドを形成するグリッド形成工程とを有しており、
犠牲層形成工程は、第一の薄膜をエッチングする際に透明基板もエッチングする工程であり、透明基板の表面が犠牲層の各線状部の側面下端からテーパ状となるよう透明基板をエッチングする工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記犠牲層は、レジスト以外の材料で形成されるという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、グリッドの各線状部が貴金属で形成されているので、紫外域の光、特に深紫外域の光の偏光用に使用された場合でも酸化による劣化がなく、長期間安定した偏光性能が発揮される。また、グリッドの各線状部と透明基板との間には、より付着力の高い密着層が設けられているので、グリッドが透明基板から浮いてしまったり、グリッドが透明基板から剥がれ易くなってしまったりする問題が生じない。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、グリッドの各線状部の透明基板に対する密着性が確実に高められ、また密着層が不必要に厚くならない。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、密着層の厚さがグリッド全高の１０％以下であるので、密着層が偏光性能に影響を与える問題が回避される。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、密着層がグリッドを形成する各線状部の間において透明基板を覆っていないので、ギャップ内に密着層の材料が存在することによる偏光性能の低下が防止される。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、グリッドの各線状部と密着層と界面は各線状部の幅方向に対して斜めの面となっているので、全体としてグリッドの付着強度がより高くなる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、透明基板の表面が密着層との界面においてグリッドの各線状部の幅方向に対して斜めの面となっているので、全体としてグリッドの付着強度がより高くなる。
また、請求項８記載の発明によれば、グリッドの各線状部が貴金属で形成されるので、紫外域の光、特に深紫外域の光の偏光用に使用された場合でも酸化による劣化がなく、長期間安定した偏光性能が発揮されるグリッド偏光素子が製造できる。また、グリッドの各線状部と透明基板との間により付着力の高い密着層が設けられるので、グリッドが透明基板から浮いてしまったり、グリッドが透明基板から剥がれ易くなってしまったりすることのない実用的なグリッド偏光素子が製造できる。この際、透明基板の表面が密着層との界面においてグリッドの各線状部の幅方向に対して斜めの面となっているので、全体としてグリッドの付着強度がより高くなる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果を有するグリッド偏光素子をより容易に製造することができる。

第一の実施形態に係るグリッド偏光素子の斜視概略図である。 密着層の厚さが偏光性能に与える影響について調べたシミュレーション実験の結果を示す図である。 第二の実施形態のグリッド偏光素子の正面断面概略図である。 実施形態のグリッド偏光素子の製造方法を示した概略図である。 実施形態のグリッド偏光素子の製造方法を示した概略図である。

次に、この出願の発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
図１は、第一の実施形態に係るグリッド偏光素子の斜視概略図である。図１に示すグリッド偏光素子は、透明基板１と、透明基板１上に設けられたグリッド２とを備えている。
透明基板１は、対象波長（偏光素子を使用して偏光させる光の波長）に対して十分な透過性を有するという意味で「透明」ということである。この実施形態では、紫外域の波長を対象波長として想定しているので、透明基板１は石英ガラス（例えば合成石英）のようなガラス製となっている。この他、サファイアガラス等で透明基板１が形成される場合もある。透明基板１は、グリッド２を安定して保持する機械的強度や、光学素子としての取り扱いの容易性等を考慮し、適宜の厚さとされる。厚さは、例えば０．５〜１０ｍｍ程度である。

グリッド２は、図１に示すように、平行に延びる多数の線状部３より成る縞状のものである。グリッド偏光素子は、光学定数が異なる領域が交互に且つ平行に配置されることで偏光作用を為すものである。各線状部３の間の空間４はギャップと呼ばれ、各線状部３と各ギャップとで偏光作用が得られる。各線状部３の幅ｗとギャップの幅ｇとは、対象波長の光について偏光作用が得られるよう適宜定められる。具体的には、ギャップ幅ｇは、概ね、対象波長以下とされる。尚、ギャップの媒質は空気であることが多いが、適宜の光学定数を有する媒質がギャップに充填されることもある。また、各線状部３は、完全に連続した直線状である必要はなく、途中で途切れた箇所があっても実用上問題はない。

この実施形態のグリッド偏光素子は、吸収型のモデルで動作するものとなっている。即ち、ｓ偏光光についてはグリッド２を形成する各線状部３の誘電率により電界が分断されて各線状部３内に局在して吸収により減衰しながら伝搬する一方、ｐ偏光光については電界の分断、局在化は実質的に生じないので、大きく減衰することなく伝搬する。このため、透明基板１からは専らｐ偏光光が出射し、偏光作用が得られる。吸収型のグリッド偏光素子の動作モデルについては、特許文献１に詳説されているので、省略する。

このような実施形態のグリッド偏光素子において、各線状部３は、貴金属材料であるイリジウムで形成されている。そして、透明基板１とグリッド２と間には、透明基板１に対する付着性がイリジウムより高い材料で形成された密着層４が設けられている。この実施形態では、密着層４は、酸化チタン製となっている。
密着層４の厚さは、１ｎｍ以上であることが好ましく、またグリッド２の高さの１０％以下であることが好ましい。密着層４の厚さが１ｎｍ以下であると、密着層４としての機能が低下する。また、密着層４がグリッド２の高さの１０％よりも厚いと、不必要に厚い層となってしまい、全体として偏光性能を低下させることがあり得る。

上記密着層４の厚さの上限について、発明者が行ったシミュレーション実験の結果を参照しながらさらに詳しく説明する。図２は、密着層４の厚さが偏光性能に与える影響について調べたシミュレーション実験の結果を示す図である。
シミュレーション実験において、透明基板１は石英ガラス製、グリッド２の各線状部３はイリジウム製とした。各線状部３の幅は３０ｎｍ、ギャップ幅は９０ｎｍとし、密着層４を含めたグリッド２の全体の高さは１００〜２５０ｎｍの範囲で変化させた。グリッド２の全体の高さとは、図１に示すように、グリッド２の高さｈ＋密着層４の厚さｔである（以下、グリッド全高という）。そして、各グリッド全高において密着層４の厚さｔを０〜１００％まで１０％きざみで変化させた（グリッド２の高さｈは１００％→０％）。

シミュレーションには、ＲＣＷＡ法が使用され、ソフトウエアとしてはＳｙｎｏｐｓｙｓ社のＤｉｆｆｒａｃｔＭｏｄが使用された。偏光させる光の波長は、２５４ｎｍとした。尚、シミュレーションには光学定数が必要であるが、イリジウムの光学定数は、波長２５４ｎｍにおいて、ｎ＝１．１１、ｋ＝３．１１とした。酸化チタンについてはｎ＝２．２７、ｋ＝１．１８とした。
図２中の（１）は透過率、（２）は消光比を示す。透過率及び消光比は、それぞれ密着層４の厚さ０％の際の値で規格化して示されている。

図２（１）に示すように、いずれのグリッド全高においても、密着層４の厚さが１０％程度までは透過率は低下しないが、１５％前後あたりから透過率は徐々に低下した。また、消光比についても、１０〜１５％程度を境に急激に低下した。これらの結果は、密着層４の厚さはグリッド全高の１０％程度までにしておくと、偏光性能に与える影響を小さくすることができるので好ましいことを示している。

次に、より好ましい第二の実施形態のグリッド偏光素子について説明する。図３は、第二の実施形態のグリッド偏光素子の正面断面概略図である。
図３に示す第二の実施形態では、グリッド２の各線状部３と密着層４との界面は、各線状部３の幅方向に対して斜めの面となっている。この点は、グリッド２の各線状部３と密着層４との界面の面積を大きくすることで各線状部３の透明基板１に対する全体としての付着強度を高める意義を有している。

密着層４は、透明基板１（ガラス）と比べると貴金属製のグリッド２の付着強度が高い材料で形成されてはいるものの、グリッド２の全体として透明基板１に対する付着強度を高める観点から、接触面積を大きくすることが好ましい。このため、この実施形態では、斜めの界面としている。
そして、密着層４は、その下の透明基板１との間においても斜めの界面を形成している。即ち、透明基板１の表面には斜めの面を含む凹凸が形成されており、凹凸に含まれる斜めの面において密着層４に接している。このため、透明基板１と密着層４との付着強度もより高いものとなっている。

次に、各実施形態のグリッド偏光素子の製造方法について説明する。一例として、第二の実施形態のグリッド偏光素子の製造方法について説明する。以下の説明は、グリッド偏光素子製造方法の発明の実施形態の説明でもある。
図４及び図５は、第二の実施形態のグリッド偏光素子の製造方法について示した断面概略図である。図４及び図５に示す製造方法は、最終的には除去してしまう層を製造の過程で形成するプロセスとなっている。以下、この層を犠牲層という。
第二の実施形態のグリッド偏光素子を製造する場合、まず、透明基板１上に犠牲層用の薄膜（第一の薄膜）５１を作成する。犠牲層の材料としては、微細加工が可能な材料であれば特に制限なく選定可能であるが、第二の実施形態のグリッド偏光素子を製造する場合、レジスト以外の材料を用いることが好ましい。加工技術が確立している等の理由から、この例ではシリコンを犠牲層の材料として選定している。したがって、まず第一の薄膜５１としてシリコン膜を作成する。作成方法としては、スパッタリング、各種ＣＶＤ等、任意のものを採用し得る。

次に、第一の薄膜５１にレジストを塗布し、露光、現像を行い、図４（２）に示すようにレジストパターン６を作成する。そして、このレジストパターン６をマスクにして第一の薄膜５１をエッチングし、図４（３）に示すように犠牲層７を形成する。尚、レジストパターン６はアッシングして除去される。犠牲層７は縞状であり、紙面垂直方向に長い各線状部より成る。
尚、上記第一の薄膜５１のエッチングの際、犠牲層７の各線状部３が互いに完全に分離して縞状となるように、十分にエッチングが行われる。このため、図４（３）に示すように、下地である透明基板１が少しエッチングされて削られた状態となる。

この状態で、密着層４用の第二の薄膜５２を作成する。この実施形態では、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition, ALD）により酸化チタン膜を第二の薄膜５２として作成する。例えば、ＴｉＣｌ_４とＨ_２Ｏを原料ガス（前駆体ガス）として用い、交互にガス導入とパージを繰り返して酸化チタンより成る第二の薄膜５２を作成する。第二の薄膜５２は、図４（４）に示すように、犠牲層７の各線状部の両側面のほか、各線状部の上面、各線状部間の透明基板１の露出面に堆積する。

次に、連続して、グリッド２用の第三の薄膜５３を作成する。この実施形態ではグリッド２はイリジウム製であるので、イリジウム膜を同様にＡＬＤで作成する。例えばＩｒ（ａｃａｃ）_３のようなイリジウム錯体と酸素（Ｏ_２）を原料ガスとして用い、交互にガス導入とパージを繰り返してイリジウム膜を第三の薄膜５３として作成する。第三の薄膜５３は、図５（１）に示すように、第二の薄膜５２を覆う状態で全面に作製される。

次に、第二の薄膜５２及び第三の薄膜５３を異方性エッチングし、密着層４及びグリッド２を形成する。まず最初に第三の薄膜５３をエッチングできるエッチャントを使用して透明基板１に対して垂直にバイアス電界を設定してエッチングする。次に、第二の薄膜５２をエッチングできるエッチャントを使用して同様に垂直なバイアス電界により異方性エッチングを行う。この結果、図５（２）に示すように、犠牲層７の各線状部の両側面に第二の薄膜５２及び第三の薄膜５３が残留した状態となる。この時点で、第三の薄膜５３はグリッド２の形状にパターン化されている。

次に、犠牲層７の除去を行う。この実施形態では犠牲層７はシリコンであるので、シリコンをエッチングできるエッチャントを使用してエッチングし、犠牲層７を除去する。この結果、図５（３）に示すように犠牲層７が除去され、断面Ｌ字状の第二の薄膜５２の上に第三の薄膜５３（グリッド２の各線状部３）が残留した状態となる。
最後に、不必要な第二の薄膜５２を除去する。即ち、第二の薄膜５２をエッチングできるエッチャントを再び使用し、等方エッチングによりグリッド２の各線状部３の側面に残留する第二の薄膜５２を除去する。この結果、図５（４）に示すように第二の薄膜５２はグリッド２の各線状部３と透明基板１の間にのみ残留し、実施形態のグリッド偏光素子が得られる。

図５（４）に示すように、グリッド２の各線状部３の下側に位置する密着層４は、グリッド２に対する界面も透明基板１に対する界面も斜めの面となっており、接触面積が大きくなっている。このため、グリッド２の透明基板１に対する付着強度が全体として高くなる。尚、双方の界面が斜めになっているとより付着力が高められるため好ましいが、グリッド２の各線状部３と密着層４の界面のみが斜めになっていても良く、また透明基板１と密着層４との界面のみが斜めになっていても良い。

また、第一の実施形態のグリッド偏光素子を製造する場合、第一の薄膜（犠牲層）の材料としてレジストを採用する。即ち、透明基板１の上にレジストを直接塗布し、露光、現像により縞状のパターンとして犠牲層とする。そして、レジストより成る犠牲層の側面等に第二の薄膜、第三の薄膜を同様にＡＬＤで作成し、エッチングの後、犠牲層を除去する。
犠牲層をレジストで形成した場合、パターン化が現像によって行われるので、透明基板１の表面は犠牲層の各線状部の側面下端に対してほぼ垂直になる（テーパは形成されない）。このため、密着層４の界面はグリッド２の幅方向に対してほぼ平行となる。

尚、レジストを使用して犠牲層を形成した場合、犠牲層の形成後、透明基板１を僅かに等方エッチングすることで図４（３）のような構造を得ることは可能であるが、技術的に難しかったり面倒であったりする。従って、レジスト以外の材料で犠牲層を形成する方が製造は容易である。例えば、レジスト以外の材料で犠牲層が形成されている場合、犠牲層を得る際のエッチングにおいて多少オーバーエッチングし、この際（オーバーエッチングの際）、必要に応じてエッチングを等方的にしたりエッチング速度を多少遅くしたりすれば良い。

上記製造方法により製造される実施形態のグリッド偏光素子によれば、グリッド２の各線状部３がイリジウムのような貴金属で形成されているので、紫外域の光、特に深紫外域の光の偏光用に使用された場合でも酸化による劣化がなく、長期間安定した偏光性能が発揮される。発明者は、イリジウムでグリッド２の各線状部３を形成したグリッド偏光素子について耐久試験を行ったところ、４５０時間程度継続して２５４ｎｍの偏光用に使用した場合でも、透過率は使用開始直後の９４％までしか低下せず、消光比も使用開始直後の８８％までしか低下しないという結果が確認された。

上記性能の長期安定性に加え、実施形態のグリッド偏光素子では、グリッド２の各線状部３と透明基板１との間には、より付着力の高い密着層４が設けられているので、グリッド２が透明基板１から浮いてしまったり、グリッド２が透明基板１から剥がれ易くなってしまったりする問題は生じない。そして、密着層４の厚さがグリッド全高の１０％以下であるので、密着層４が偏光性能に影響を与える問題が回避される。

上記グリッド偏光素子製造方法において、密着層４用の第二の薄膜５２とグリッド２用の第三の薄膜５３をＡＬＤで作成する際、同一の真空チャンバー内で真空を破らずに連続形成されることが望ましい。その方が、両者の界面に汚染層を形成されにくく、良質なグリッド偏光素子が得られる。第二の薄膜５２及び第三の薄膜５３をともにＡＬＤで形成することは、同一チャンバー内で原料ガスの切り替えによって成膜することを可能にするという意義もある。但し、不活性ガスによるパージ等、真空チャンバー内が汚染されないように配慮しつつ真空を破ることもでき、連続形成することは必須要件ではない。

尚、図１等に示すように、密着層４は、グリッド２と同様の形状にパターン化されており、密着層４は、グリッド２の各線状部３と透明基板１との間にのみ介在されている。この構造は、全体として偏光性能をより高くする意義を有する。
密着層４は、透明基板１の全面を覆うように形成されていても良く、この場合もグリッド２の付着強度を高める効果は変わりなく得られる。しかしながら、グリッド偏光素子では、各線状部４とギャップ（空気）が光の波長オーダーの短い周期で交互に存在していることで偏光作用を生じさせており、そのような短い周期で光学定数のコントラストがより高く（鮮明に）存在していることが望ましい。密着層４を透明基板１の全面に形成すると、ギャップを臨む位置にも密着層４が存在することになるので、光学定数のコントラストが低下し易く、結果的に偏光性能が低下し易い。したがって、上記実施形態のように、ギャップを覆う状態で密着層４が形成されていない構造の方が望ましい。

尚、図５（４）に示す構造の他、図５（３）に示す状態で最終的な製品とされる場合もあり得る。即ち、密着層４がグリッド２の各線状部３と透明基板１との間及び各線状部３の一方の側面に形成された断面Ｌ字状を成している場合もあり得る。この場合、ギャップに密着層４が一部形成されたことになるが、ギャップを覆ってはおらず、密着層４は薄いものであるので、偏光性能の大きな低下はない。その一方、グリッド２の各線状部３を密着層４が擁壁のように支える効果があるので、アスペクト比（各線状部の幅ｗに対する高さｈの比）の高いグリッド２の場合に特に好適な構造となる。より高い消光比を得るため、アスペクト比をより高くする場合があり、この場合に特に好適となる。

また、図１や図５では、ギャップの幅ｇが一定であるグリッド２が描かれているが、ギャップの幅ｇは意図的に不均等にする場合がある。即ち、特許文献１や特開２０１５−２２２４４９号公報等に開示されているように、ギャップの幅ｇを不均等にすることで偏光性能をより高める構造が採用されることもあり得る。本願発明の実施形態としては、均等なギャップ幅ｇでもよく、不均等なギャップ幅ｇでも良い。
上述した各実施形態のグリッド偏光素子は、前述した光配向処理に好適に使用される。この他、プレチルト角の調整のための処理にも使用することができる。

上記各実施形態では、グリッド２の各線状部３の材料としてイリジウムが専ら説明されたが、金、白金、ルテニウム等の他の貴金属をグリッド２の各線状部３の材料として採用しても良い。これらの材料についても、紫外領域、深紫外領域において長期間安定して高い偏光性能が得られることが確認されている。尚、実施形態のグリッド偏光素子は吸収型で動作するものであったが、本願発明は反射型で動作するものを排除するものではなく、反射型で動作するものであっても良い。

また、密着層４の材料としては、金属の酸化物、窒化物もしくは酸窒化物、シリコンの酸化物、窒化物もしくは酸窒化物又は半導体を使用することができる。具体的には、上記酸化チタンの他、窒化チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化シリコン、酸化タンタル又は酸化ジルコニウム等を使用することができる。

１ 透明基板
２ グリッド
３ 線状部
４ 密着層
５１ 第一の薄膜
５２ 第二の薄膜
５３ 第三の薄膜
７ 犠牲層

Claims (9)

1. ガラス製の透明基板と、透明基板上に形成された縞状のグリッドとを備えたグリッド偏光素子であって、
   グリッドの各線状部は貴金属で形成されており、
   透明基板とグリッドと間には、透明基板に対する付着性が貴金属より高い材料で形成された密着層が設けられており、
   密着層の材料は、金属の酸化物、窒化物もしくは酸窒化物、シリコンの酸化物、窒化物もしくは酸窒化物又は半導体であることを特徴とするグリッド偏光素子。
2. 前記密着層の厚さは、当該密着層の厚さとグリッドの高さとを加えたグリッド全高に対して１０％以下であることを特徴とする請求項１記載のグリッド偏光素子。
3. 前記密着層の厚さは、１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のグリッド偏光素子。
4. 前記密着層の材料は、酸化チタン、窒化チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、窒化シリコン、酸化タンタル又は酸化ジルコニウムであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のグリッド偏光素子。
5. 前記密着層は、前記グリッドの各線状部の間において前記透明基板を覆っていないことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のグリッド偏光素子。
6. 前記グリッドの各線状部と前記密着層と界面は、各線状部の幅方向に対して斜めの面となっていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のグリッド偏光素子。
7. 前記透明基板の表面は、前記密着層との界面において、前記グリッドの各線状部の幅方向に対して斜めの面となっていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のグリッド偏光素子。
8. ガラス製の透明基板に犠牲層用の第一の薄膜を作成する第一の成膜工程と、
   第一の成膜工程で作成された第一の薄膜を縞状のパターンでエッチングして縞状の犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
   犠牲層の各線状部の側面下端部を含む領域に密着層用の第二の薄膜を原子層堆積法により形成する第二の成膜工程と、
   第二の成膜工程の後、犠牲層の各線状部の側方を含む領域にグリッド用の第三の薄膜を原子層堆積法により形成する第三の成膜工程と、
   犠牲層を除去して第三の薄膜を縞状に残留させてグリッドを形成するグリッド形成工程とを有しており、
   犠牲層形成工程は、第一の薄膜をエッチングする際に透明基板もエッチングする工程であり、透明基板の表面が犠牲層の各線状部の側面下端からテーパ状となるよう透明基板をエッチングする工程であることを特徴とするグリッド偏光素子製造方法。
9. 前記犠牲層は、レジスト以外の材料で形成されることを特徴とする請求項８記載のグリッド偏光素子製造方法。

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