JP5934085B2 - Ｕｖ露光システム - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本出願は２００６年８月１５日出願の「模様化された構造を形成するための方法」と題した米国仮出願番号第６０／８３７，８２９号、及び２００７年１月３日出願の「偏光子薄膜及びこの製作方法」と題した米国仮出願番号第６０／８８３，１９４号の優先権を主張するものである。上記参照仮出願の両方の内容の全てを本明細書に援用する。
本出願は２００６年８月１５日出願の「模様化された構造を形成するための方法」と題した米国仮出願番号第６０／８３７，８２９号、及び２００７年１月３日出願の「偏光子薄膜及びこの製作方法」と題した米国仮出願番号第６０／８８３，１９４号の優先権を主張するものである。上記参照仮出願の両方の内容の全てを本明細書に援用する。
本発明はＵＶ露光システムに関する。
光の操作を所望する所では、光学装置及び光学システムが一般に使用される。光学装置の例には、レンズ、偏光子、光学フィルタ、反射防止装置、位相差板（例えば、１／４波長板）、及びビームスプリッタ（例えば、偏光及び非偏光ビームスプリッタ）を含む。光学装置は薄膜の形態でもよい。
本開示は液晶整列層を露光するＵＶ露光システムに関する。
本発明は、ＵＶ発生源からの波長３００ｎｍ以下の光を、基板の上に複数の細長い部分を形成したワイヤグリッド偏光子により偏光して出射し、この偏光光を整列層に照射するＵＶ露光システムにおいて、前記ワイヤグリッド偏光子は、シリカ基板と、前記シリカ基板によって支持される断面視で縦に長い複数の細長い部分とを備え、前記細長い部分のそれぞれは、二酸化チタンで形成され、幅が１０ｎｍ〜５０ｎｍ、深さが１００ｎｍ以上の矩形状であり、１５０ｎｍ以下の間隔によって分離されており、それぞれの間に空間を有した状態で前記シリカ基板に形成されており、前記ワイヤグリッド偏光子が、２５０ｎｍから２８０ｎｍまでの範囲内にある波長λで、減衰比が１０以上、かつ、前記細長い部分の延在方向に直交する方向に平面偏光した光の透過率が３５％以上の偏光光を出射する、ことを特徴とする。
直線偏光子は偏光子薄膜を含む物品を含み、この物品、そのような薄膜を製作するための方法、及びそのような薄膜を利用するシステムには、次のような態様がある。
一般に、第１の態様では、本発明は物品を特徴とし、この物品は、第１の方向に沿って延在する、第１の材料の複数の離間分離した部分を含む層を含む。層は、経路に沿って層上に入射する第１の偏光状態を有する波長λの光の約２０％以上を透過させる。層は、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λの光の約２％以下を透過させ、第１と第２の偏光状態は直交する。波長λに対して、第１の材料は１．８以上の屈折率と１．８以上の減衰係数とを有し、λは３００ｎｍ以下である。
直線偏光子は偏光子薄膜を含む物品を含み、この物品、そのような薄膜を製作するための方法、及びそのような薄膜を利用するシステムには、次のような態様がある。
一般に、第１の態様では、本発明は物品を特徴とし、この物品は、第１の方向に沿って延在する、第１の材料の複数の離間分離した部分を含む層を含む。層は、経路に沿って層上に入射する第１の偏光状態を有する波長λの光の約２０％以上を透過させる。層は、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λの光の約２％以下を透過させ、第１と第２の偏光状態は直交する。波長λに対して、第１の材料は１．８以上の屈折率と１．８以上の減衰係数とを有し、λは３００ｎｍ以下である。
物品の実施形態は一つ又は複数の以下の特徴を含んでよい。例えば、実施形態のいくつかでは、第１の材料は、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、又はイリジウム（Ｉｒ）等の金属である。実施形態のあるものでは、第１の材料は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の金属酸化物である。第１の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等の半導体材料である。実施形態のいくつかでは、第１の材料は金属ケイ化物である。
隣接する離間分離した部分は、約１５０ｎｍ以下（例えば、約１２０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下）の間隔によって分離してよい。離間分離した部分は約１００ｎｍ以下（例えば、約１０ｎｍ等、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約２５ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、約１２ｎｍ以下）の幅を有してよい。離間分離した部分は約３０ｎｍ以上（例えば、約４０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以上、約６０ｎｍ以上、約８０ｎｍ以上、約１００ｎｍ以上、約１２０ｎｍ以上）の深さを有してよい。離間分離した部分は約１：１以上（例えば、約１．５：１以上、約２：１以上、約３：１以上、約４：１以上）のアスペクト比を有してよい。
離間分離した部分は回折格子を形成するように配列され得る。回折格子は約２００ｎｍ以下（例えば、約１５０ｎｍ以下、約１２０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下）の周期を有してよい。回折格子は約６０％以下（例えば、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下）のデューティーサイクルを有してよい。回折格子は長方形、台形、又は三角形の断面形状を有してよい。
実施形態のいくつかでは、物品は、第１の方向に沿って延在する、第２の材料の複数の離間分離した部分をさらに含み、第１と第２の材料は異なる。第２の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、又は銅（Ｃｕ）等の金属でよい。別法として、第２の材料は誘電材料でよい。実施形態のいくつかでは、第２の材料は酸化物である。第１の材料の二つの部分のいずれも、第２の材料の対応する部分の対向する表面上に配置され得る。例えば、第１の材料の二つの部分は、第２の材料の対応する部分の側壁を形成してよい。第２の材料の隣接する部分の側壁を形成する第１の材料の部分は、隙間又は他の材料（例えば、第１と第２の材料とは異なる材料）の部分によって分離してよい。
λは、約２６０ｎｍ以下等、約２８０ｎｍ以下であり得る。実施形態のいくつかでは、λは、約２００ｎｍから約２８０ｎｍまでの範囲内である（例えば、約２３０ｎｍから約２６０ｎｍまでの範囲内）。
実施形態のいくつかでは、層は、経路に沿って層上に入射する第１の偏光状態を有する波長λの光の約３０％以上（例えば、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上）を透過させる。層は、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λの光の約１％以下を透過させてよい。層はλにおいて約３０以上の減衰比を有してよい。実施形態のいくつかでは、層は、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λの光の約２０％以下を反射する。
実施形態のあるものでは、物品は、第１の方向に沿って延在する、第２の材料の複数の離間分離した部分を含む第２の層をさらに含み、第２の材料は第１の材料と異なる。第２の層は、経路に沿って層上に入射する第１の偏光状態を有する波長λ’の光の約２０％以上を透過させ、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λ’の光の約２％以下を透過させ、第１と第２の偏光状態は直交し、λ＜λ’である。実施形態のいくつかでは、第２の層は、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λ’の光の約２０％以上（例えば、約５０％以上、約６０％以上、約８０％以上）を反射する。λ’は約４００ｎｍから約７００ｎｍまでの範囲内でよい。実施形態のあるものでは、第１の材料は誘電材料であり、第２の材料は金属である。
物品は層を支持する基板をさらに含んでよい。例えば、物品はガラス又はプラスチック基板を含んでよい。
他の態様では、本発明はシステムを特徴とし、このシステムは、放射光発生源と、本発明の他の態様に対して説明したような物品とを含み、放射光発生源はλの放射光を物品に向けて配光するように構成される。このシステムは、基板のための支持部をさらに含んでよく、この支持部は物品によって透過された放射光を受けるために、基板を位置決めするように構成される。このシステムは、液晶表示装置製造設備等の製造施設の一部でよい。実施形態のあるものでは、このシステムは、例えば、半導体ウェハ等の基板を検査するように構成された計測システムである。
さらなる態様では、本発明は方法を特徴とし、この方法は、本発明の他の態様に対して説明したような物品を使用して、偏光したλの放射光を供給するステップと、偏光した放射光を目標物に配光するステップとを含む。目標物は、フラットパネル表示装置基板又は半導体ウェハの基板等の基板でよい。実施形態のいくつかでは、目標物は液晶表示装置用の整列層（例えば、感光性高分子）を含む。
一般に、さらなる態様では、本発明は物品を特徴とし、この物品は、第１の方向に沿って延在する、第１の材料の複数の離間分離した部分を含む層を含む。層は、経路に沿って層上に入射する第一の偏光状態を有する波長λの光の約２０％以上を透過させる。層は、経路に沿って層上に入射する第２の偏光状態を有する波長λの光の約２％以下を透過させ、第１と第２の偏光状態は直交する。第１の材料は金属酸化物、タングステン、又はシリコンであり、λは３００ｎｍ以下である。物品の実施形態は、本発明の第１の態様に対して上で説明した特徴の一つ又は複数を含んでよい。
一般に、他の態様では、本発明は物品を特徴とし、この物品は、第１の方向に沿って延在する、第１の材料の複数の離間分離した部分を含む層を含む。第１の方向と直交する層を通る断面形状に対して、隣接する部分は約１００ｎｍ以下の最小分離を有し、部分は約１００ｎｍ以下の幅を有する。波長λに対して第１の材料は１．８以上の屈折率と１．８以上の減衰係数とを有し、λは３００ｎｍ以下である。物品の実施形態は、本発明の第１の態様に対して上で説明した特徴の一つ又は複数を含んでよい。
一般に、さらなる態様では、本発明は物品を特徴とし、この物品は、第１の方向に沿って延在する、第１の材料の複数の離間分離した部分を含む層を含む。第１の方向と直交する層を通る断面形状に対して、隣接する部分は約１００ｎｍ以下の最小分離を有し、部分は約１００ｎｍ以下の幅を有する。第１の材料は金属酸化物、タングステン、又はシリコンであり、λは３００ｎｍ以下である。物品の実施形態は、本発明の第１の態様に対して上で説明した特徴の一つ又は複数を含んでよい。
一般に、他の態様では、本発明は物品を特徴とし、この物品は、第１の周期を有する第１の回折格子を形成するように配列される、第１の材料の複数の離間分離した部分と、第２の周期を有する第２の回折格子を形成するように配列される、第２の材料の複数の離間分離した部分とを含む層を含む。第１と第２の周期は異なり、第１と第２の材料の内の一つは金属であり、第１と第２の材料の内のもう一つは誘電材料であり、第１の材料の隣接する部分は第２の材料の二つの隣接する部分によって分離する。物品の実施形態は、本発明の第１の態様に対して上で説明した特徴の一つ又は複数を含んでよい。
態様のあるものでは、波長λで１．５以上の屈折率及び減衰係数を備える材料から形成される回折格子は、λの放射光用の偏光子として使用可能である。回折格子を形成する材料によるλ（例えば、ＵＶ内）での吸収は、偏光効果を発生させると考えられる。この態様は、運用波長で高い反射率を備える材料を一般に利用する、従来のワイヤグリッド偏光子と異なり得る。
原子層堆積を使用して、１．５以上の屈折率及び減衰係数を備えるある種の材料（例えば、ＴｉＯ２及びＷ）が堆積可能である。この堆積方法は、電磁気（ＥＭ）スペクトルのＵＶ部分内の放射光を偏光させるために適する、短い周期、狭い線幅、及び高いアスペクト比を備える回折格子を形成するために使用可能である。
吸収の原理によると、通過状態の光の過度の吸収を避けるために、偏光構造を形成する部分の幅は非常に薄い必要があると考えられる。例えば、ＵＶ放射光を偏光させるように構成された実施形態のあるものに対しては、回折格子は約１５０ｎｍ以下（例えば、約１００ｎｍ以下）の周期を有し、同時に、十分な通過状態の透過を与えるためには、回折格子を形成する部分は約１０ｎｍから約１５ｎｍまでの幅を有するだろうが、しかし、３０ｎｍから４０ｎｍ以上の幅では、通過状態の透過は、ある目的の用途に対して許容不可の低さになり得る。
他の利点の中には、本明細書で開示される実施形態は、ＥＭスペクトルのＵＶ部分内で使用するための偏光子薄膜を含み得る。実施形態は、一つ又は複数の運用波長で放射光を吸収する材料から形成される回折格子を特徴とする偏光子薄膜を含む。
本偏光子薄膜は環境的な劣化に優れた耐性を示し得る。例えば、時間の経過と共に酸化し、このために、性能が劣化し得る材料から形成される偏光子と比べると、例えば、ある種のグリッド偏光子中で金属グリッド線が酸化するが、これと同じようには、酸化しない材料から形成される偏光子薄膜を実施形態に含むことが可能である。環境的な耐性は、回折格子を形成するために使用される材料が体積に対して高い表面比率を有する偏光回折格子、例えば、非常に狭い線幅（例えば、約５０ｎｍ以下の線幅）、及び／又は高いアスペクト比を有する回折格子に対して特に顕著になり得る。
実施形態には、スペクトルのＵＶ及び可視部分内で運用可能な広帯域偏光子を含む。例えば、実施形態のいくつかでは、回折格子は、スペクトルのＵＶ部分及び可視部分を含む、広いスペクトルに渡る放射光を吸収及び／又は反射する材料から形成される。例えば、タングステンから形成される回折格子はＵＶ及び可視波長の偏光用に使用可能である。実施形態のあるものでは、偏光子は二つ又はそれ以上の異なる材料から形成される回折格子を含んでよく、一つの材料はＥＭスペクトルの一つの領域で偏光を与えるように選択され、一方で、他の材料はＥＭスペクトルの異なる領域で偏光を与えるように選択される。例えば、偏光子はＴｉＯ２から形成される回折格子、及びアルミニウム等の金属から形成される回折格子を含んでよい。ＴｉＯ２回折格子は２００ｎｍから３１０ｎｍまでの範囲内で偏光を与え、アルミニウム回折格子は可視光内で偏光を与える。
実施形態のあるものでは、偏光子薄膜は、ＥＭスペクトルの赤外（ＩＲ）領域内（例えば、約１，２００ｎｍから２，０００ｎｍまでの範囲内）の放射光を偏光させるように構成可能である。
本発明の他の特徴及び利点は、説明、図面、及び請求項より明らかになるだろう。
各種図面で同様な参照符号は同様な要素を示す。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、直線偏光子薄膜１００は回折格子層１１０及び基板１４０を含む。回折格子層１１０は、図１Ａ及び図１Ｂ中に示すデカルト座標系のｙ方向に沿って延在する細長い部分１１１を含む。部分１１１は周期Λを有する回折格子を形成するように配列される。組成が異なれば、波長λ１の光に対して異なる光学特性を有する。
回折格子層１１０は、ｚ軸に平行に伝搬する波長λ１の入射光を直線的に偏光させる。換言すると、ｚ軸に平行に伝搬し直線偏光薄膜１００上に入射する波長λ１の光に対して、直線偏光薄膜１００は、ｙ方向に平面偏光した（「阻止」状態偏光と呼ばれる）成分の量に比べると、ｘ方向に平面偏光した（「通過」状態偏向と呼ばれる）入射光の成分の比較的多くの量を透過させる。例えば、偏光子薄膜１００は、λ１で通過状態の光を約２５％以上（例えば、約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約８０％以上）透過させることができる一方で、λ１で阻止状態の光を約５％以下（例えば、約４％以下、約３％以下、約２％以下、約１％以下、約０．５％以下、約０．３％以下、約０．２％以下、約０．１％以下）透過させることができる。λ１は通過状態の透過スペクトルにおける局所的（又は全体的）最大値に対応し得る。別法として、又は追加的に、λ１は阻止状態の透過スペクトルにおける局所的（又は全体的）最小値に対応し得る。
一般に、λ１は約１００ｎｍと約５，０００ｎｍの間である。実施形態のあるものでは、λ１はＥＭスペクトルの可視部分内の波長（例えば、４００ｎｍから７００ｎｍまで）に対応する。実施形態のいくつかでは、λ１は、約２５０ｎｍ等、ＥＭスペクトルのＵＶ部分内の波長（例えば、約１００ｎｍから最大４００ｎｍまで）に対応する。
実施形態のいくつかでは、直線偏光子薄膜１００は複数の波長の放射光を偏光させる。例えば、直線偏光子薄膜１００は波長λ１及びλ２の放射光を偏光させることが可能で、ここで、λ１＜λ２であり、｜λ１−λ２｜は約５０ｎｍ以上である（例えば、約７５ｎｍ以上、約１００ｎｍ以上、約１５０ｎｍ以上、約２００ｎｍ以上、約２５０ｎｍ以上、約３００ｎｍ以上、約４００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以上）。実施形態のあるものでは、直線偏光子薄膜１００は、λ１及びλ２を含む連続波長帯域Δλの放射光を偏光させることができる。例えば、直線偏光子薄膜１００は、約１０ｎｍ幅以上（例えば、約２０ｎｍ幅以上、約５０ｎｍ幅以上、約８０ｎｍ幅以上、約１００ｎｍ以上、約２００ｎｍ以上、約３００ｎｍ以上、約４００ｎｍ以上）の波長帯域Δλの放射光を偏光させることができる。λ２は通過状態の透過スペクトルにおける局所的（又は全体的）最大値に対応し得る。別法として、又は追加的に、λ２は阻止状態の透過スペクトルにおける局所的（又は全体的）最小値に対応し得る。
さらに、直線偏光子薄膜１００はｚ軸に平行に伝搬する入射放射光を偏光させるが、実施形態のいくつかでは、偏光子薄膜１００は、λ１の放射光を、非法線の入射角の放射光に対して（すなわち、θがゼロでない場合にｚ軸に対して角度θで伝搬して直線偏光子薄膜１００上に入射する放射光に対して）偏光させることができる。実施形態のあるものでは、直線偏光子薄膜１００は、ある入射角範囲に対して等、複数の入射角で入射する放射光を偏光させることができる。例えば、実施形態のいくつかでは、直線偏光子薄膜１００は、約１０°以上（例えば、約１５°以上、約２０°以上、約３０°以上、約４５°以上）のθの入射角の円錐内に入射する放射光を偏光させることができる。非法線入射に対しては、通過状態がｘ−ｚ平面に平行に偏光した光に対応し、阻止状態はｘ−ｚ平面に直角に偏光した光に対応することに留意されたい。
実施形態では、直線偏光子薄膜１００は、比較的多くの量の阻止状態放射光を吸収することによって、阻止状態偏光を有するλ１及び／又はλ２で比較的多くの量の入射放射光を阻止する。例えば、直線偏光子薄膜１００は、阻止偏光状態を有するλ１及び／又はλ２の入射放射光の約８０％以上を吸収することができる（例えば、約９０％以上、約９５％以上、約９８％以上、約９９％以上）。実施形態のいくつかでは、偏光子薄膜１００からの阻止状態の反射は比較的低い。例えば、偏光子薄膜１００は、阻止状態のλ１の入射放射光の約５０％以下を反射することができる（例えば、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下）。実施形態のあるものでは、偏光子薄膜１００は、阻止状態のλ１及びλ２の入射放射光の約５０％以下を反射することができる（例えば、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下）。別法として、実施形態のいくつかでは、偏光子薄膜１００は、阻止状態のλ１の入射放射光の約５０％以下を反射することができる（例えば、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下）一方で、阻止状態のλ２の入射放射光の約５０％以上を反射することができる（例えば、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％以上）。
直線偏光子薄膜１００は、λ１及び／又はλ２の透過光に対し、比較的高い減衰比、ＥＴ、を有し得る。透過光に対しては、減衰比は、直線偏光子薄膜１００によって透過される阻止状態強度に対する、λ１及び／又はλ２における通過状態強度の比を指す。減衰比は、また、偏光子コントラストとも呼ばれる。例えば、ＥＴはλ１及び／又はλ２で約１０以上である（例えば、約２０以上、約３０以上、約４０以上、約５０以上、約６０以上、約７０以上、約８０以上、約９０以上、約１００以上、約１５０以上、約３００以上、約５００以上）。実施形態のいくつかでは、λ１は、波長の関数ＥＴ（λ）としての減衰比における局所的（又は全体的）最大値に対応する。別法として、又は追加的に、λ２は、ＥＴ（λ）における局所的（又は全体的）最大値に対応し得る。
偏光子の減衰比は、比ではなく、デシベル（ｄＢ）でも表現され、比ＥＴと対応するｄＢ値との間の関係は次の式
ＥＴ，ｄＢ＝１０・１ｏｇ１０ＥＴ
に従って決定可能である。例えば、減衰比の３０は約１５ｄＢに対応し、減衰比の５０は約１７ｄＢに対応し、減衰比の１００は約２０ｄＢに対応する。
ＥＴ，ｄＢ＝１０・１ｏｇ１０ＥＴ
に従って決定可能である。例えば、減衰比の３０は約１５ｄＢに対応し、減衰比の５０は約１７ｄＢに対応し、減衰比の１００は約２０ｄＢに対応する。
直線偏光子薄膜１００は、例えば、環境的又は運用的な要因への曝露による劣化への優れた耐性を示し得る。そのような要因には、例えば、湿度、温度、酸化物への曝露（例えば、空気）及び／又は放射光を含む。一般に、劣化への優れた耐性とは、直線偏光子薄膜の光学性能（例えば、通過状態の透過、阻止状態の透過、減衰比）が、一つ又は複数の環境的又は運用的な要因への長期の曝露に対し、比較的にほとんど変化しないことを意味する。例えば、直線偏光子薄膜１００がＵＶ放射光用の偏光子として使用される実施形態では、偏光子薄膜は、かなりの期間（例えば、１００時間以上、５００時間以上、１，０００時間以上）に渡りこの放射光に対して曝露されても光学性能はほとんど変化を示さないことがある。
環境的な劣化に対する直線偏光子の耐性を特徴化する一つの方法は、制御された雰囲気中で上昇した温度に曝露する等、制御された環境試験によることである。例として、直線偏光子は、約６５０℃の温度で６時間、酸素環境に曝露し得る。曝露の前後で測定すると、劣化への優れた耐性を備える直線偏光子薄膜は、λ１での透過率で約８％以下（例えば、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下）の減少を示す。曝露の前後で測定すると、劣化への優れた耐性を備える直線偏光子薄膜は、また、λ１でのＥＴで約８％以下（例えば、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下）の減少を示し得る。
さらなる例として、環境的な安定性を試験する他の方法は、長期間、高出力のＵＶ放射源への長期の曝露によることである。具体的には、直線偏光子薄膜は、１，０００Ｗの水銀アークランプ（例えば、カリフォルニア州サイプレスのウシオアメリカ（Ｕｓｈｉｏ Ａｍｅｒｉｃａ）から入手可能な型式番号ＵＶＨ１０２２−０）から２ｃｍに偏光子を位置させることによって試験可能である。偏光子薄膜は、発生源からの光がｚ軸に沿って偏光子に入射するように配向される。ＥＴは曝露の前後においてλ１で測定される。曝露の前後で測定すると、劣化への優れた耐性を備える直線偏光子薄膜の実施形態は、また、λ１でのＥＴで約８％以下（例えば、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下）の減少を示し得る。
ここで回折格子層１１０の構造に移ると、細長い部分１１１はｙ方向に沿って延在し、隙間１１２によって離間した連続する部分で構成される周期的な回折格子を形成する。部分１１１に対応する部分はｘ方向に幅Λ１１１を有し、一方、隙間１１２は幅ｘ方向に幅Λ１１２を有する。回折格子周期Λは、Λ１１１＋Λ１１２に等しく、λ１よりも小さく、その結果、光が周期的な構造と相互作用する際に起こり得る著しい高次元の遠方場回折を伴うことなしに、波長λ１の光は回折格子層１１０と相互作用する。ここで、λ１はＥＭスペクトルの可視又はＵＶ部分内であり、回折格子層１１０はナノ構造化層の例と考えてよい。
一般に、Λ１１１は約０．２λ１以下でよい（例えば、約０．１λ１以下、約０．０５λ１以下、約０．０４λ１以下、約０．０３λ１以下、約０．０２λ１以下、約０．０１λ１以下）。例えば、実施形態のいくつかでは、Λ１１１は約２００ｎｍ以下である（例えば、約１５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約７０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下）。実施形態のいくつかでは、Λ１１１は約１０ｎｍ以上である（例えば、約１５ｎｍ以上、約２０ｎｍ以上）。同様に、Λ１１２は約０．２λ１以下でよい（例えば、約０．１λ１以下、約０．０５λ１以下、約０．０４λ１以下、約０．０３λ１以下、約０．０２λ１以下、約０．０１λ１以下）。例えば、実施形態のいくつかでは、Λ１１２は約２００ｎｍ以下である（例えば、約１５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約７０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下）。Λ１１１及びΛ１１２は互いに同じ、又は異なってよい。
一般にΛは、約０．５λ１以下（例えば、約０．３λ１以下、約０．２λ１以下、約０．１λ１以下、約０．０８λ１以下、約０．０５λ１以下、約０．０４λ１以下、約０．０３λ１以下、約０．０２λ１以下、０．０１λ１以下）等、λ１より小さい。実施形態のいくつかでは、Λは約５００ｎｍ以下である（例えば、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１３０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下）。
比Λ１１１：Λによって与えられる回折格子層のデューティーサイクルは、所望により変わり得る。実施形態のいくつかでは、デューティーサイクルは約５０％より小さい（例えば、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約８％以下）。別法として、実施形態のあるものでは、デューティーサイクルは約５０％より大きい（例えば、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上）。
一般に、回折格子層中の部分１１１の数は所望により変わり得る。部分の数は、周期Λ、及び直線偏光子の最終使用者の用途によって必要とされる面積による。実施形態のいくつかでは、回折格子層１１０は約５０以上の部分（例えば、約１００以上の部分、約５００以上の部分、約１，０００以上の部分、約５，０００以上の部分、約１０，０００以上の部分、約５０，０００以上の部分、約１００，０００以上の部分、約５００，０００以上の部分）を有し得る。
ｚ軸に沿って測定される回折格子層１１０の厚さｄは所望により変わり得る。一般に、層１１０の厚さは、λ１における回折格子層１１０の所望の光学特性、及び、そのような構造の製造上の制限に基づき選択される。実施形態のいくつかでは、ｄは約５０ｎｍ以上である（例えば、約２，０００ｎｍ等、約７５ｎｍ以上、約１００ｎｍ以上、約１２５ｎｍ以上、約１５０ｎｍ以上、約２００ｎｍ以上、約２５０ｎｍ以上、約３００ｎｍ以上、約４００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以上、約１，０００ｎｍ以上）。
Λ１１１に対する回折格子層の厚さｄのアスペクト比、及び／又はΛ１１２に対するｄのアスペクト比は比較的大きくてよい。例えば、ｄ：Λ１１１及び／又はｄ：Λ１１２は約２：１以上でよい（例えば、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、約８：１以上、約１０：１以上、約１２：１以上、約１５：１以上）。
一般に、部分１１１の組成は、偏光子薄膜１００が所望の偏光特性を有するように選択される。部分１１１の組成は、また、偏光子薄膜１００の製造に使用される製造工程等に対する適合性等の要因、及び、環境曝露による劣化への耐性等の環境的な特性に基づき選択される。
実施形態では、部分１１１はλ１で比較的低い透過率を有する材料から形成される。λ１で比較的低い透過率を有する１マイクロメートル厚さの材料のバルクサンプルは、その上に法線入射するλ１の放射光の約０．１％未満（例えば、約０．０５％以下、約０．０１％以下、約０．００１％以下、約０．０００１％以下）を透過させる。低透過率材料には、λ１で比較的多くの量の放射光を吸収する材料を含む。
例えば、λ１がＥＭスペクトルのＵＶ部分内にある実施形態のいくつかでは、部分１１１は二酸化チタン（ＴｉＯ２）、タングステン（Ｗ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、モリブデン（Ｍｏ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ）、シリコン（Ｓｉ）（例えば、結晶質、半結晶質、アモルファスシリコン）、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又はリン化ガリウム（ＧａＰ）から形成可能である。
さらに一般的には、部分１１１は無機及び／又は有機材料を含んでよい。無機材料の例は、金属、半導体、及び無機誘電材料（例えば、ガラス）を含む。有機材料の例は高分子を含む。
部分１１１はλ１で比較的高い吸収を有する材料から形成可能である。比較的高い吸収を有する１マイクロメートル厚さの材料のバルクサンプルは、その上に法線入射するλ１の放射光の約９０％以上（例えば、約９３％以上、約９５％以上）を吸収する。一般に、λ１によるが、比較的高い吸収を有する材料には、誘電材料、半導体材料、及び電気伝導材料を含む。ＵＶ中のある波長で比較的高い吸収を有する誘電材料には、例えば、ＴｉＯ２を含むことができる。ＵＶ中のある波長で比較的高い吸収を有する半導体材料の例は、シリコン（Ｓｉ）である。半導体材料のさらなる例には、Ｇｅ、リン化インジウム（ＩｎＰ）、及びシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む。ＵＶ及び可視光のある波長で比較的高い吸収を有する電気伝導材料の例には、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、及びチタン（Ｔｉ）を含む。他の材料には、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びイリジウム（Ｉｒ）を含む。ケイ化タングステン（ＷＳｉ２）、ケイ化チタン（ＴｉＳｉ）、ケイ化タンタル（ＴａＳｉ）、ケイ化ハフニウム（ＨｆＳｉ２）、ケイ化ニオブ（ＮｂＳｉ）、及びケイ化クロム（ＣｒＳｉ）等の金属ケイ化物もまた、使用可能である。
実施形態のいくつかでは、部分１１１は、λ１及びλ２を含む波長帯域に渡り比較的低い透過率を有する材料等、λ２で比較的低い透過率を有する材料から形成される。例えば、Ｗは、約２００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長範囲に渡り比較的低い透過率を有し、ＵＶスペクトルの部分を含む比較的広い波長範囲に渡り使用可能な直線偏光子薄膜を形成するために使用可能である。実施形態のあるものでは、部分１１１を形成する材料はλ２で比較的高い吸収を有する。
ｎを屈折率、ｋを減衰係数とすると、一般に、材料は、複屈折率ｎ〜＝ｎ−ｉｋによって特性づけ可能である。一般に、ｎ〜は波長の関数として変化する。部分１１１は、λ１で１．５以上（例えば、１．８以上、２以上、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上、２．８以上、２．９以上、３以上、４以上）の減衰係数ｋを有する材料から形成可能である。実施形態では、ｋは５以下であり得る（例えば、４以下、３．５以下）。実施形態のあるものでは、ｋは２から５までの範囲内である。例えば、Ｗは約６３３ｎｍで２．９２のｋ値を有する。さらに、実施形態のいくつかでは、材料は、λ１で１．５以上（例えば、１．８以上、２以上、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上、２．８以上、２．９以上、３以上）の屈折率ｎを有してよい。例として、Ｗは約６３３ｎｍで３．６５のｎ値を有する。他の例として、ＴｉＯ２は約６３３ｎｍで２．８８のｎ値を有する。
実施形態のあるものでは、部分１１１は、λ１同様λ２で１．５以上（例えば、１．８以上、２以上、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上、２．８以上、２．９以上、３以上）の減衰係数ｋを有する材料から形成される。材料は、λ２で１．５以上（例えば、１．８以上、２以上、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上、２．８以上、２．９以上、３以上）の屈折率ｎを有してよい。
一般に、部分１１１を形成する材料は、単一成分材料、又は複数の異なる成分からなる材料を含んでよい。実施形態のいくつかでは、部分１１１はナノ積層物材料から形成され、これは、少なくとも二つの異なる成分の材料の層から構成される組成を指し、材料の内の少なくとも一つの層は著しく薄い（例えば、１単分子層厚さと約１０単分子層厚さとの間）。光学的に、ナノ積層物材料は局部的に均一な屈折率を有し、これは、構成材料の屈折率に依存する。構成材料のそれぞれの量を変化させると、ナノ積層物の屈折率も変化し得る。ナノ積層物の部分の例には、シリカ（ＳｉＯ２）単分子層及びＴｉＯ２単分子層、ＳｉＯ２単分子層及び五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）単分子層、又は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）単分子層及びＴｉＯ２単分子層で構成される部分を含む。
一般に、部分１１１は結晶質、半結晶質、及び／又はアモルファス材料を含んでよい。
回折格子層１１０の構造及び組成は、所望の直線偏光子薄膜１００の光学性能に基づき選択される。直線偏光子１００の光学性能に影響する構造パラメータには、例えば、ｄ、Λ、Λ１１１、及びΛ１１２を含む。一般に、単一のパラメータを変化させると、複数の異なる性能パラメータに影響する。例えば、偏光子のλ１での全体の透過率は、隙間１１２の厚さΛ１１２に対する、非透過性材料から形成される部分１１１の相対厚さΛ１１１を変化させることによって変化し得る。しかし、Λ１１１／Λ１１２の比が低いと、通過状態の偏光の透過率が比較的高くなり、これは、また、阻止状態の偏光の透過率も高くし、ＥＴを減少させ得る。その結果、偏光子の性能を最適化するには、種々の性能パラメータ間のトレードオフとなり、偏光子の構造と組成は、偏光子の最終使用者の用途に対する所望の性能によって変わる。
一般に、波長λ１の光を効果的に偏光させるためには、回折格子層の周期Λは、約λ１／４以下（例えば、約λ１／６以下、約λ１／１０以下）等、λ１よりも短い必要がある。さらに、効果的な広帯域性能のためには、Λは波長帯域Δλ中の一番短い波長よりも短い必要がある。可視スペクトルにおける広帯域偏光子に対しては、例えば、Λは、約２００ｎｍ以下（例えば、約１５０ｎｍ以下、約１３０ｎｍ以下、約１１０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約９０ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下）等、約３００ｎｍよりも小さい必要がある。
実施形態のいくつかでは、ＥＴは、回折格子層１１０の厚さｄを増加させることによって増加可能である。ｄを増加させると、通過状態の透過率の量を実質的に減少させずに、ＥＴを増加可能である。
ここで偏光子薄膜１００中の他の層を参照すると、一般に、基板１４０は偏光子薄膜１００を機械的に支持する。偏光子薄膜１００が透過性偏光子である典型的な実施形態では、基板１４０は波長λ１の光に対して透過性であり、波長λ１で基板に突入する実質的に全ての光を透過させる（例えば、約９０％以上、約９５％以上、約９７％以上、約９９％以上、約９９．５％以上）。
一般に、基板１４０は、他の層を支持可能な偏光子１００を製造するために使用される製造工程に適合する任意の材料から形成可能である。実施形態のあるものでは、基板１４０は、石英ガラス（例えば、溶融石英すなわち溶融シリカで、特別ＵＶ等級の溶融シリカ等）、ＢＫ７（アブリサコーポレーション（Ａｂｒｉｓａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より入手可能）、ホウケイ酸ガラス（例えば、コーニングから入手可能なパイレックス（登録商標））、及び、アルミノケイ酸ガラス（例えば、コーニングから入手可能なＣ１７３７）等のガラスから形成される。実施形態のいくつかでは、基板１４０は、結晶性石英、又はフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、又は、いくつかの場合では、非線形光学結晶（例えば、ＬｉＮｂＯ３、又はガーネット等の磁気光学回転子）、又は結晶質（又は半結晶質）半導体（例えば、Ｓｉ、ＩｎＰ、又はＧａＡｓ）等の結晶質の材料から形成可能である。基板１４０は、また、高分子（例えば、プラスチック）等の有機材料からも形成してよい。
図１Ａ及び図１Ｂは、基板上に回折格子層を有する構造、すなわち、隙間によって離間分離した部分１１１で構成された自立構造の回折格子を示すが、一般に、偏光子は追加の部分及び／又は層を含んでよい。例えば、図２を参照すると、実施形態のいくつかでは、偏光子薄膜２００は層１１０中の隙間１１２を充填する材料を含み、モノリシック構造の回折格子層２１０を形成する。図２では、これらの部分は部分２１２として指定される。
一般に、部分２１２は、１１１を形成する材料よりも、λ１で著しく高い透過率を有する材料から形成される。例えば、部分２１２を形成する材料の透過率は、部分１１１を形成する材料の透過率よりも、約１００倍以上（例えば、５００倍以上、１０３倍以上、５×１０３倍以上、１０４倍以上）大きい場合がある。実施形態のいくつかでは、部分２１２はＳｉＯ２（例えば、石英）から形成され、可視波長で比較的高い透過率を有する材料の例である。
実施形態のあるものでは、部分２１２はλ２で比較的低い透過率を有する材料から形成される。例えば、部分２１２はλ２で比較的高い吸収又は反射率を有する材料から形成してよい。
部分２１２を形成する材料は、回折格子層２１０がλ２の放射光を直線的に偏光させるように選択してよいし、一方で、部分１１１は回折格子層２１０がλ１の放射光を直線的に偏光させるように選択された材料から形成される。例として、実施形態のいくつかでは、部分１１１はＵＶ中（例えば、約２５０ｎｍ）で比較的高い吸収を有する酸化物材料（例えば、ＴｉＯ２）から形成され、一方、部分２１２は可視光（例えば、約４５０ｎｍから約７００ｎｍまで）及び／又はＩＲ（例えば、７００ｎｍから約２，０００ｎｍまで）で比較的高い反射率又は吸収を有する金属（例えば、Ａｌ）から形成される。
実施形態のあるものでは、部分２１２は、λ２で２以上（例えば、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上、２．８以上、２．９以上、３以上）の減衰係数ｋを有する材料から形成される。さらに、実施形態のいくつかでは、材料は、λ２で２以上（例えば、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上、２．８以上、２．９以上、３以上）の屈折率ｎを有してよい。
偏光子薄膜２００中の回折格子層はモノリシック構造の層（すなわち、層の異なる部分間に隙間がない）であるが、実施形態では、隙間に隣接するいくつかの部分に加え、異なる材料から形成され、隣接する部分である、いくつかの部分を含んでよい。例えば、図３Ａを参照すると、偏光子薄膜５００は回折格子層５１０を含み、回折格子層５１０の中では、部分１１１のそれぞれが、一つの側で異なる材料から形成された部分５１２に隣接し、その反対側で隙間５１５に隣接する。換言すると、部分１１１は部分５１２に対して側壁を形成する。部分５１２は周期Λ５００を有する回折格子を形成する。
部分５１２は幅Λ５１２を有するが、隙間５１５は幅Λ５１５を有する。一般に、Λ５１２及びΛ５１５は、偏光子薄膜５００の所望の光学特性に従って選択される。Λ５１２は、約λ２／４以下（例えば、λ２／８以下、約λ２／１０以下、約λ２／１２以下）等、λ２よりも小さくてよい。換言すると、部分５１２はλ２の放射光のためのサブ波長回折格子を形成する。Λ５１５はΛ５１２と同じ、又は異なってよい。一般に、より大きな値のΛ５１５は、λ１及びλ２の入射放射光の透過がより高いことに対応する。
一般に、部分５１２は部分１１１を形成する材料と異なる材料から形成される。部分５１２はλ２で比較的透過が低い材料から形成してよい。例として、実施形態のいくつかでは、部分１１１は酸化物材料（例えば、ＴｉＯ２）から形成されるが、一方、部分５１２は、可視光（例えば、約４５０ｎｍから約７００ｎｍまで）で比較的高い反射率を有する金属（例えば、Ａｌ）から形成される。
実施形態のあるものでは、材料の部分は隙間５１５を置換可能であり、モノリシック構造の回折格子層５１０を与える。例えば、λ１及びλ２で高い透過率を有する材料で構成された部分は、隙間５１５を置換するために使用可能である。λ１及びλ２がスペクトルのＵＶ又は可視部分内にある場合の例として、ＳｉＯ２（例えば、石英）で構成された部分は隙間５１５を置換し得る。
偏光子薄膜は複数の回折格子層を含んでよい。例えば、図３Ｂを参照すると、偏光子薄膜５０１は、回折格子層１１０と基板１４０との間に第２の回折格子層５２０を含む。別法として、回折格子層１１０は回折格子層５２０と基板１４０との間の部分であってよい。
ｚ軸に沿って測定される回折格子層５２０の厚さｄ’は所望により変わり得る。一般に、層５２０の厚さは、λ１及び／又はλ２における回折格子層５２０の所望の光学特性、及び、そのような構造の製造上の制限に基づき選択される。実施形態のいくつかでは、ｄ’は約５０ｎｍ以上でよい（例えば、約２，０００ｎｍ等、約７５ｎｍ以上、約１００ｎｍ以上、約１２５ｎｍ以上、約１５０ｎｍ以上、約２００ｎｍ以上、約２５０ｎｍ以上、約３００ｎｍ以上、約４００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以上、約１，０００ｎｍ以上）。
隙間１１２が材料で充填される実施形態では、この材料は隙間５２２を充填する材料と同じ、又は異なってよい。
例として、実施形態のあるものでは、部分１１１及び５２１は約２５ｎｍの幅を有し、約７５ｎｍの周期を有する回折格子を形成する。部分１１１はＴｉＯ２又はＷから形成され、約１００ｎｍの深さを有する。部分５２１は、Ａｌから形成され、約５０ｎｍの深さを有する。両方の回折格子層中の回折格子は自立構造である。基板１４０は溶融シリカから形成される。そのような場合では、偏光子薄膜５０１はスペクトルのＵＶ及び可視部分に対して効果的な偏光子であり得る。
部分５２１で形成された回折格子は、部分１１１から形成された回折格子と同じ周期とデューティーサイクルを有するが、実施形態のあるものでは、これらの回折格子の周期とデューティーサイクルは異なってよい。例えば、図３Ｃを参照すると、偏光子薄膜５０２は、それぞれ幅Λ５３１及びΛ５３２を有する部分５３１及び部分５３２から構成された回折格子層５３０を含み、Λと異なる周期Λ５３０を有する回折格子を形成する。
回折格子層５３０中の回折格子の周期、デューティーサイクル、及び深さは、λ２における偏光子薄膜の所望の光学特性に基づき選択してよい。例えば、実施形態のいくつかでは、Λ５３０は約０．５λ２以下（例えば、約０．３λ２以下、約０．２λ２以下、約０．１λ２以下、約０．０８λ２以下、約０．０５λ２以下、約０．０４λ２以下、約０．０３λ２以下、約０．０２λ２以下、約０．０１λ２以下）等、λ２より小さい。Λ５３０は、約１，０００ｎｍ以下でよい（例えば、約５００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下）。
一般に、Λ５３１は約０．２λ２以下でよい（例えば、約０．１λ２以下、約０．０５λ２以下、約０．０４λ２以下、約０．０３λ２以下、約０．０２λ２以下、約０．０１λ２以下）。例えば、実施形態のいくつかでは、Λ５３１は約５００ｎｍ以下である（例えば、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下）。実施形態のいくつかでは、Λ５３１は約３０ｎｍ以上である（例えば、約４０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以上）。同様に、Λ５３２は約０．２λ２以下でよい（例えば、約０．１λ２以下、約０．０５λ２以下、約０．０４λ２以下、約０．０３λ２以下、約０．０２λ２以下、約０．０１λ２以下）。例えば、実施形態のいくつかでは、Λ５３２は約５００ｎｍ以下である（例えば、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下）。実施形態のいくつかでは、Λ５３２は約３０ｎｍ以上である（例えば、約４０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以上）。Λ５３１及びΛ５３２は互いに同じ、又は異なってよい。
比Λ５３１：Λ５３０によって与えられる回折格子層のデューティーサイクルは、所望により変わり得る。実施形態のいくつかでは、デューティーサイクルは約５０％より小さい（例えば、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約８％以下）。別法として、実施形態のあるものでは、デューティーサイクルは約５０％より大きい（例えば、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上）。
Λ５３１に対する回折格子層の厚さｄ’のアスペクト比は比較的大きくてよい。例えば、ｄ’：Λ５３１は約２：１以上でよい（例えば、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、約８：１以上、約１０：１以上、約１２：１以上、約１５：１以上）。
部分５３２はλ２で比較的透過が低い材料から形成してよい。部分５３２はλ１及び／又はλ２で比較的透過が高い材料から形成してよい。
実施形態のいくつかでは、回折格子層は基板１４０の対向する側に形成してよい。例えば、図３Ｄを参照すると、偏光子薄膜５０３は、基板１４０の一つの側に回折格子層１１０を、及び基板１４０の反対側に第２の回折格子層５４０を含む。さらに、前述の実施形態は二つの回折格子層を含むが、実施形態には二つより多い回折格子層（例えば、三つ、四つ、五つ、又はそれ以上の回折格子層）を含んでよい。
実施形態には追加の層を含んでよい。例えば、図４を参照すると、偏光子薄膜３００は、エッチング停止層３１０及び反射防止薄膜３２０を含む。
エッチング停止層３１０は、部分１１２が形成される一つ又は複数の材料をエッチングするために使用されるエッチング工程に耐える材料から形成される。エッチング停止層１３０を形成する一つ又は複数の材料は、基板１４０及び回折格子層１１０を形成する材料に適合する必要がある。エッチング停止層１３０を形成可能な材料の例には、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＳｉＮｘ、又は金属（例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ）を含む。
エッチング停止層３１０の厚さは所望により変わり得る。一般に、エッチング停止層３１０は、基板１４０のエッチングのかなりを防止するように十分に厚く、しかし偏光子薄膜１００の光学性能に悪影響するように厚くてはいけない。実施形態のいくつかでは、エッチング停止層は約５００ｎｍ以下である（例えば、約２５０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下）。
反射防止薄膜３２０は、偏光子薄膜１００に突入及び／又は偏光子薄膜１００から脱出する通過状態の波長λの光の反射率を減少させることができる。反射防止薄膜３２０は、一般に一つ又は複数の異なる屈折率の層を含む。例として、反射防止薄膜３２０は、交互的な四つの高屈折率と低屈折率の層から形成可能である。高屈折率の層はＴｉＯ２又はＴａ２Ｏ５から形成可能であり、低屈折率の層はＳｉＯ２又はＭｇＦ２から形成可能である。反射防止薄膜は広帯域反射防止薄膜又は狭帯域反射防止薄膜でよい。
実施形態のいくつかでは、偏光子薄膜は、通過状態の偏光に対し波長λで薄膜に突入する光の反射率が約５％以下である（例えば、約３％以下、約２％以下、約１％以下、約０．５％以下、約０．２％以下）。
一般に、偏光子薄膜１００は所望のように調整可能である。一般に、偏光子薄膜は、集積回路の製造で一般に使用される、堆積及びパターニング技術を使用して調整される。使用可能な堆積技術には、スパッタリング（例えば、高周波スパッタリング）、蒸着（例えば、電子ビーム蒸着、イオン支援堆積（ＩＡＤ）電子ビーム蒸着）、又は、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）等の化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、又は酸化によるものを含んでよい。パターニングには、電子ビームリソグラフィ、フォトリソグラフィ（例えば、フォトマスク又はホログラフィ技術を使用して）、及びインプリントリソグラフィ等の、リソグラフィ及びエッチング技術を使用して実行可能である。エッチング技術には、例えば、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング、スパッタリングエッチング、化学増強イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）、又はウェットエッチングを含む。
本明細書に記載した構造に適用可能な回折格子構造を形成するための技術の説明は、２００５年５月２７日出願の「光学薄膜及びこの製作方法」と題した米国特許出願公開第２００５−０２７７０６３Ａ１号に説明されており、この内容の全てを本明細書に援用する。実施形態のいくつかでは、単一の基板上に比較的大きな回折格子層を形成し、次に個々の単体に切断することによって、複数の偏光子を同時に調整可能である。例えば、回折格子層は約１０平方インチ以上の片面の表面積を有する基板（例えば、４インチ、６インチ、８インチの直径の基板）上に形成可能である。回折格子層を形成後、基板は、より小さな大きさの（例えば、約１平方インチ以下の片面表面積を有する）複数の単体に切断可能である。
ここで、図５Ａから５Ｃを参照すると、実施形態のいくつかでは、短い周期の回折格子層は、比較的長い周期を有する初期回折格子の部分の側壁上に材料を堆積させることによって形成される。図５Ａは、基板１４０によって支持された離間分離する部分４１２で構成される初期回折層４１０の断面図を示す。回折格子層４１０は周期Λ４１０を有する。部分４１２は幅Λ４１２、及び厚さｄ４１２を有する。部分４１２は、１１１を形成する材料よりも、λ１で著しく高い透過率を有する材料から形成される。実施形態のいくつかでは、部分４１２はシリカすなわち石英から形成される。
実施形態のあるものでは、部分４１２は、λ２で比較的低い透過率を有する材料から形成される。例えば、部分４１２は、スペクトルの可視部分で低い透過率を有するＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、又はＡｇ等の金属から形成してよい。
実施形態のあるものでは、部分４１２は基板１４０と同じ材料から形成される。例えば、回折格子層４１０は、基板材料のモノリシック構造の層の部分をエッチングすることによって形成可能である。
図５Ｂを参照すると、等角層４２０が初期回折格子層上に堆積される。実施形態のあるものでは、等角層４２０がＡＬＤを使用して堆積される。ＡＬＤ堆積は、下に詳しく説明する。一般に、等角層４２０の厚さは、部分１１１の所望の厚さΛ１１１による。
図５Ｃを参照すると、部分１１１を形成するために、等角層４２０は異方的にエッチングされ、部分４１２の側壁上の等角層４２０の部分のみを実質的に残す。これらの残りの部分が、偏光子薄膜の部分１１１である。ここで、同じ部分４１２の対向する側の部分１１１は間隔Λ４１２で分離し、隣接する部分４１２の側に面する部分１１１は幅Λ４１５を有する隙間４１５で分離し、この隙間はΛ４１２と同じ、又は異なってよい。Λ４１２がΛ４１５と異なる実施形態では、部分１１１から形成される回折格子の周期Λは、Λ１１１＋Λ４１２及びΛ１１１＋Λ４１５の平均と考えられる。この回折格子の厚さはｄ４１５と同じである。
任意選択的に、部分４１２は選択的にエッチング除去可能で、自立構造の回折格子部分１１１を残すことができる。
既存の回折格子構造の側壁上に材料を堆積させることによって回折格子を形成させる方法は、２００６年の８月１５日出願の「パターン化された構造を形成するための方法」と題した米国仮特許出願第６０／８３７，８２９中に説明されており、この内容の全てを本明細書に援用する。
次に、いくつかの模範的な構造の理論的な性能に移ると、図６は、３７ｎｍの幅及び１５０ｎｍの厚さを備え、１４８ｎｍの周期を有する溶融シリカの回折格子で構成される偏光子薄膜に対して、波長（水平軸）の関数として、透過率（左の軸）及び減衰比（右の軸、コントラストと呼ばれる）のプロットを示す。シリカ回折格子部分のそれぞれの壁は、１０ｎｍのＴｉＯ２層を有する。図６に見ることができるように、この回折格子は、約３００ｎｍの波長において約６３ｄＢの減衰比のピークを有する。この波長での透過率は、通過状態の放射光の透過率であるが、約６０％である。
他の例として、図７は、４２ｎｍの幅及び１５０ｎｍの厚さを備え、１４８ｎｍの周期を有する溶融シリカの回折格子で構成される偏光子薄膜に対して、波長（水平軸）の関数として、透過率（左の軸）及び減衰比（右の軸、コントラストと呼ばれる）のプロットを示す。シリカ回折格子部分のそれぞれの壁は、１０ｎｍのタングステン層を有する。図７に見ることができるように、この回折格子は、約２４０ｎｍの波長において約４４ｄＢの減衰比のピークを有する。この波長での通過状態の透過率は約３５％である。
さらなる例では、図８は、４２ｎｍの幅及び１５０ｎｍの厚さを備え、１４８ｎｍの周期を有する溶融シリカの回折格子で構成される偏光子薄膜に対して、波長（水平軸）の関数として、透過率（左の軸）及び減衰比（右の軸、コントラストと呼ばれる）のプロットを示す。シリカ回折格子部分のそれぞれの壁は、１０ｎｍのアモルファスシリコンを有する。図８に見ることができるように、この回折格子は、約３３０ｎｍの波長において約３６ｄＢの減衰比のピークを有する。この波長での通過状態の透過率は約７０％である。
さらなる例として、図９は、４２ｎｍの幅及び１５０ｎｍの厚さを備え、１４８ｎｍの周期を有する溶融シリカの回折格子で構成される偏光子薄膜に対して、波長（水平軸）の関数として、透過率（左の軸）及び減衰比（右の軸、コントラストと呼ばれる）のプロットを示す。シリカ回折格子部分のそれぞれの壁は、１０ｎｍのＧａＰ層を有する。図９に見ることができるように、この回折格子は、約２５０ｎｍの波長において約５０ｄＢの減衰比のピークを有する。この波長での通過状態の透過率は約３８％である。
図６〜９のデータはＧソルバー（ＧＳｏｌｖｅｒ）ソフトウェア（テキサス州アレンのグレイティングソルバデベロップメントカンパニー（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｏｌｖｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている）を使用して作成した。図５〜８に対応する例のための材料全てに対する屈折率データ（屈折率の実数部及び虚数部の両方とも）は、このソフトウェア付属のデータベースから取得した。このデータベースは、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄｓ」（全５巻）（ハードカバー版）、エドワード Ｄ． パリック（Ｅｄｗａｒｄ Ｄ．Ｐａｌｉｋ）編、アカデミックプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）出版による。
前述したように、実施形態のいくつかでは、回折格子層及び／又は他の層のある部分は原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して調整される。例えば、図１０Ａを参照すると、例えば、ナノ積層物多層薄膜を備える中間物品９０１上に材料を堆積させるためにＡＬＤシステム９００が使用される。ナノ積層物多層薄膜の堆積は単分子層ずつ起こり、薄膜の組成及び厚さを実質的に制御する。単分子層の堆積中にプリカーサの蒸気がチャンバ内に導入され、物品９０１の露出された表面、又はこれらの表面に隣接する前もって堆積された単分子層の上に吸着される。続いて、吸着されたプリカーサと化学的に反応する反応物がチャンバ内に導入され、所望の材料の単分子層を形成する。表面上の化学反応の自己抑制性は、薄膜厚さ、及び堆積された層の広範囲な均一性を正確に制御可能とする。さらに、露出されたそれぞれの表面上へのプリカーサの無方向性吸着は、チャンバＢに対する表面の配向に係わらず、露出された表面上へ材料を均一に堆積させる。従って、ナノ積層物薄膜の層は中間物品９０１の溝の形状に適合する。
ＡＬＤシステム９００は、マニフォールド９３０を介して供給源９５０、９６０、９７０、９８０、及び９９０に接続される反応チャンバ９１０を含む。供給源９５０、９６０、９７０、９８０、及び９９０は、それぞれ供給ライン９５１、９６１、９７１、９８１及び９９１を介してマニフォールド９３０に接続される。弁９５２、９６２、９７２、９８２、及び９９２は、それぞれ供給源９５０、９６０、９７０、９８０、及び９９０からのガスの流れを調節する。供給源９５０及び９８０は、それぞれ第１と第２のプリカーサを収容し、一方、供給源９６０及び９９０は、それぞれ第１の試薬と第２の試薬を含む。供給源９７０はキャリアガスを収容し、キャリアガスは堆積工程中チャンバ９１０を通して絶えず流されてプリカーサ及び試薬を物品９０１に移送し、一方で、反応副生成物を基板から除去して移送する。プリカーサ及び試薬は、マニフォールド９３０中でキャリアガスと混合することによって、チャンバ９１０内に導入される。ガスは排出口９４５を介しチャンバ９１０から排出される。ポンプ９４０は、排出口９４５を介しチャンバ９１０からガスを排出する。ポンプ９４０はチューブ９４６を介し排出口９４５に接続される。
ＡＬＤシステム９００は、チャンバ９１０の温度を制御する温度制御装置９９５を含む。堆積中に、温度制御装置９９５は、物品９０１の温度を室温よりも上に上昇させる。一般に、温度は十分に高くして、プリカーサと試薬との間の迅速な反応を促進する必要があるが、基板を損傷させてはならない。実施形態のいくつかでは、物品９０１の温度は、約５００℃以下でよい（例えば、約４００℃以下、約３００℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１２５℃以下、約１００℃以下）。
一般に、温度は、物品９０１の異なる部分の間で著しく変化してはならない。温度変化が大きいと、基板の異なる部分でプリカーサと試薬との間の反応速度を変化させ、厚さ及び／又は堆積された層の形態を変化させる場合がある。実施形態のいくつかでは、堆積表面の異なる部分の間の温度は、約４０℃以下で変化してよい（例えば、約３０℃以下、約２０℃以下、約１０℃以下、約５℃以下）。
堆積工程パラメータは、電子制御装置９９９によって制御され同期される。電子制御装置９９９は、温度制御装置９９５、ポンプ９４０、及び弁９５２、９６２、９７２、９８２、及び９９２と通信する。電子制御装置９９９は、また、ユーザインターフェースを含み、これによって操作者は堆積工程パラメータを設定し、堆積工程を監視し、それ以外にも、システム９００と対話することができる。
図１０Ｂを参照すると、ＡＬＤ工程が開始（１００５）すると、システム９００は、供給源９７０からのキャリアガスと混合することによって、供給源９５０から第１のプリカーサをチャンバ９１０に導入する（１０１０）。第１のプリカーサの単分子層が物品９０１の露出された表面上に吸着され、チャンバを通るキャリアガスの連続流によって、残余プリカーサはチャンバ９１０からパージされる（１０１５）。次に、システムは供給源９６０から第１の試薬を、マニフォールド９３０を介してチャンバ９１０に導入する（１０２０）。第１の試薬は第１のプリカーサの単分子層と反応し、第１の材料の単分子層を形成する。第１のプリカーサについては、キャリアガスの流れが残余試薬をチャンバからパージする（１０２５）。第１の材料の層が所望の厚さに到達するまで、ステップ１０１０から１０２５までが繰り返される（１０３０）。
薄膜が材料の単一層である実施形態では、この工程は、第１の材料の層が所望の厚さに到達すると終了する（１０３５）。しかし、ナノ積層物薄膜に対しては、システムは、マニフォールド９３０を通してチャンバ９１０内に第２のプリカーサを導入する（１０４０）。第２のプリカーサの単分子層が、第１の材料の堆積された層の露出された表面上に吸着され、キャリアガスが残余プリカーサをチャンバからパージする（１０４５）。次に、システムは供給源９９０から第２の試薬を、マニフォールド９３０を介してチャンバ９１０に導入する。第２の試薬は第２のプリカーサの単分子層と反応し、第２の材料の単分子層を形成する（１０５０）。チャンバを通るキャリアガスの流れは残余試薬をパージする（１０５５）。第２の材料の層が所望の厚さに到達するまで、ステップ１０４０から１０５５までが繰り返される（１０６０）。
ステップ１０４０から１０５５までを繰り返すことによって、第１と第２の材料のさらなる層が堆積される。所望の数の層が形成されると（例えば、溝が充填され、及び／又はキャップ層が所望の厚さを有する）、工程は終了し（１０７０）、被覆された物品はチャンバ９１０から取り出される。
プリカーサは、上述した工程中のそれぞれのサイクル中で、試薬の前にチャンバ内に導入されるが、他の例では、試薬がプリカーサの前に導入されることもある。プリカーサと試薬が導入される順番は露出された表面との相互作用に基づき選択できる。例えば、プリカーサと表面との間の結合エネルギが試薬と表面との間の結合エネルギよりも高い場合には、プリカーサは試薬の前に導入してよい。別法として、試薬の結合エネルギがより高い場合には、試薬はプリカーサの前に導入してよい。
それぞれの単分子層の厚さは、一般に、多くの要因に依存する。例えば、それぞれの単分子層の厚さは、堆積される材料の型に依存し得る。より大きな分子で構成される材料は、より小さな分子で構成される材料と比べて、より厚い単分子層をもたらすことがある。
物品の温度も、また、単分子層の厚さに影響を与え得る。例えば、いくつかのプリカーサに対しては、より高い温度は、堆積サイクル中に表面上へのプリカーサの吸着を減少させ、基板の温度がもっと低ければ形成したであろう厚さよりも、より薄い単分子層をもたらすことがある。
プリカーサ及び試薬の投入量と同様に、プリカーサの型及び試薬の型も、単分子層の厚さに影響することがある。実施形態のいくつかでは、材料の単分子層が特定のプリカーサと共に堆積可能であるが、しかし、試薬が異なれば、それぞれの組み合わせに対して異なる単分子層の厚さをもたらす。同様に、異なるプリカーサから形成された材料の単分子層は、これら異なるプリカーサに対して異なる単分子層の厚さをもたすことがある。
単分子層の厚さに影響し得る他の要因の例には、パージ期間、被覆された表面でプリカーサの滞留時間、反応器内の圧力、反応器の物理的な形状、堆積された材料上の副生成物からのあり得る影響を含む。副生成物が薄膜の厚さに影響する例には、副生成物が堆積された材料をエッチングする場合がある。例えば、ＨＣｌは、ＴｉＣｌ４プリカーサ及び水を試薬として使用してＴｉＯ２を堆積させる場合の副生成物である。ＨＣｌは排出される前にＴｉＯ２をエッチングし得る。エッチングは堆積された単分子層の厚さを減少させるであろうし、基板のある部分が他の部分よりも、ＨＣｌにより長く曝露される場合には、単分子層の厚さが基板上で変化することが起こり得る（例えば、排出部に近い基板の部分は排出部から遠い基板の部分よりも副生成物により長く曝露され得る）。
典型的に、単分子層の厚さは約０．１ｎｍと約５ｎｍの間である。例えば、一つ又は複数の堆積された単分子層の厚さは約０．２ｎｍ以上であろう（例えば、約０．３ｎｍ以上、約０．５ｎｍ以上）。実施形態のいくつかでは、一つ又は複数の堆積された単分子層の厚さは約３ｎｍ以下であろう（例えば、約２ｎｍ、約１ｎｍ以下、約０．８ｎｍ以下、約０．５ｎｍ以下）。
堆積された単分子層の平均の厚さは、基板上に予め設定された数の単分子層を堆積させ、材料の層を形成させることによって、決めることができる。続いて、堆積された層の厚さが測定される（例えば、偏光解析法、電子顕微鏡、又は他のいくつかの方法によって）。次に、堆積された単分子層の平均の厚さは、測定された層の厚さを堆積サイクルの数で割って決定することができる。堆積された単分子層の平均の厚さは、理論的な単分子層の厚さに対応するかも知れない。理論的な単分子層の厚さは、単分子層を構成する分子の特性寸法を指し、材料の体積密度及び分子の分子量から計算することができる。例えば、ＳｉＯ２の単分子層の厚さの推定値は約０．３７ｎｍである。この厚さは立方センチメートル当たり２．０グラムの密度のアモルファスＳｉＯ２の式単位の立方根として推定される。
実施形態のいくつかでは、堆積された単分子層の平均の厚さは、理論的な単分子層の厚さの分数（例えば、理論的な単分子層の厚さの約０．２倍、理論的な単分子層の厚さの約０．３倍、理論的な単分子層の厚さの約０．４倍、理論的な単分子層の厚さの約０．５倍、理論的な単分子層の厚さの約０．６倍、理論的な単分子層の厚さの約０．７倍、理論的な単分子層の厚さの約０．８倍、理論的な単分子層の厚さの約０．９倍）に対応し得る。別法として、堆積された単分子層の平均の厚さは、約３０倍まで、理論的な単分子層の厚さの１倍より多く（例えば、理論的な単分子層の厚さの約２倍以上、理論的な単分子層の厚さの約３倍以上、理論的な単分子層の厚さの約５倍以上、理論的な単分子層の厚さの約８倍以上、理論的な単分子層の厚さの約１０倍以上、理論的な単分子層の厚さの約２０倍以上）に対応し得る。
堆積工程中で、チャンバ９１０内の圧力は、実質的に一定の圧力に維持、又は、変化させてよい。一般に、チャンバを通るキャリアガスの流量を制御すると、圧力が制御される。一般に、プリカーサが表面を化学吸着された物質で飽和させ、試薬がプリカーサによって残された表面物質と完全に反応し、プリカーサの次のサイクルのために反応サイトを空けることが可能なように、圧力は十分に高い必要がある。プリカーサ及び／又は試薬の投入量が少なすぎる、及び／又は、ポンプ速度が速すぎる場合に起こり得るが、チャンバ圧力が低すぎる場合には、表面はプリカーサによって飽和せず、反応は自己抑制的にならないだろう。これによって、堆積された層の厚さが不均一になる場合がある。さらに、チャンバ圧力は、プリカーサと試薬との反応によって発生した反応生成物の除去を阻害するような高さではいけない。次のプリカーサの投入量がチャンバ内に導入された際に、残余副生成物は表面の飽和を妨害し得る。実施形態のいくつかでは、チャンバ圧力は約０．０１トルと約１００トルとの間（例えば、約１トル等、約０．１トルと約２０トルとの間、約０．５トルと約１０トルとの間）に維持される。
一般に、それぞれのサイクル中に導入されるプリカーサ及び／又は試薬の量は、チャンバの大きさ、露出される基板表面の面積、及び／又はチャンバ圧力に従って選択可能である。それぞれのサイクル中に導入されるプリカーサ及び／又は試薬の量は実験的に決定可能である。
それぞれのサイクル中に導入されるプリカーサ及び／又は試薬の量は、弁９５２、９６２、９８２、及び９９２の開閉のタイミングによって制御可能である。導入されるプリカーサ又は試薬の量は、それぞれのサイクルでそれぞれの弁が開く時間の量に対応する。十分なプリカーサを導入して基板表面に適切な単分子層の被覆を得るために、弁は十分長く開いている必要がある。同様に、それぞれのサイクル中当たり導入される試薬の量は、露出された表面上に堆積された実質的に全てのプリカーサと反応するために十分な必要がある。必要以上のプリカーサ及び／又は試薬を導入すると、サイクル時間及び／又はプリカーサ及び／又は試薬の無駄を増加させ得る。実施形態のいくつかでは、プリカーサの投入量は、それぞれのサイクル当たり適切な弁を約０．１秒と約５秒との間（例えば、約０．２秒以上、約０．３秒以上、約０．４秒以上、約０．５秒以上、約０．６秒以上、約０．８秒以上、約１秒以上）開くことに対応する。同様に、試薬の投入量は、それぞれのサイクル当たり適切な弁を約０．１秒と約５秒との間（例えば、約０．２秒以上、約０．３秒以上、約０．４秒以上、約０．５秒以上、約０．６秒以上、約０．８秒以上、約１秒以上）の開くことに対応する。
プリカーサ投入と試薬投入との間の時間はパージに対応する。それぞれのパージの期間は、残余プリカーサ又は試薬をチャンバから除去するに十分長い必要があるが、これよりも長い場合には、利点なしにサイクル時間を増加させることになり得る。それぞれのサイクル中において、異なるパージの期間は、同じでも又は変わってもよい。実施形態のいくつかでは、パージの期間は約０．１秒以上である（例えば、約０．２秒以上、約０．３秒以上、約０．４秒以上、約０．５秒以上、約０．６秒以上、約０．８秒以上、約１秒以上、約１．５秒以上、約２秒以上）。一般に、パージの期間は約１０秒以下である（例えば、約８秒以下、約５秒以下、約４秒以下、約３秒以下）。
導入する継続的なプリカーサ投入と投入との間の時間はサイクル時間に対応する。異なる材料の単分子層を堆積させるサイクルに対して、サイクル時間は、同じ又は異なってよい。さらに、異なるプリカーサ及び／又は異なる試薬を使用するが、同じ材料の単分子層を堆積させるサイクルに対して、サイクル時間は、同じ又は異なってよい。実施形態のいくつかでは、サイクル時間は約２０秒以下でよい（例えば、約１５秒以下、約１２秒以下、約１０秒以下、約８秒以下、約７秒以下、約６秒以下、約５秒以下、約４秒以下、約３秒以下）。サイクル時間を減少させると、堆積工程の時間を減少させ得る。
プリカーサは、一般に、ＡＬＤ工程と適合し、試薬と反応すると所望の堆積材料をもたらすように選択される。さらに、プリカーサ及び材料は、これらが堆積する材料（例えば、基板材料、又は先に堆積された層を形成する材料）と適合する必要がある。プリカーサの例は、ＴｉＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＴａＣｌ３、ＨｆＣｌ４、ＩｎＣｌ３及びＡｌＣｌ３等の塩化物（例えば、金属塩化物）を含む。実施形態のいくつかでは、プリカーサとして有機化合物が使用可能である（例えば、Ｔｉエトキシド、Ｔａエトキシド、Ｎｂエトキシド）。有機化合物プリカーサの他の例は、（ＣＨ３）３Ａｌである。ＳｉＯ２堆積に対しては、例えば、適するプリカーサには、トリス（第３ブトキシ）、トリス（第３ペントキシ）シラノール、又はテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む。
試薬は、また、一般に、ＡＬＤ工程と適合するように選択され、プリカーサ及び材料の化学性質に基づき選択される。例えば、材料が酸化物の場合、試薬は酸化剤でよい。適する酸化剤の例には、水、過酸化水素、酸素、オゾン、（ＣＨ３）３Ａｌ、及び種々のアルコール（例えば、エチルアルコール（ＣＨ３ＯＨ））を含む。例えば、ＴｉＣｌ４を酸化してＴｉＯ２を得る、ＡｌＣｌ３を酸化してＡｌ２Ｏ３を得る、及び、Ｔａエトキシドを酸化してＴａ２Ｏ５を得る、Ｎｂエトキシドを酸化してＮｂ２Ｏ５を得る、ＨｆＣｌ４を酸化してＨｆＯ２を得る、ＺｒＣｌ４を酸化してＺｒＯ２を得る、及びＩｎＣｌ３を酸化してＩｎ２Ｏ３を得る等、プリカーサを酸化するために、水は適する試薬である。それぞれの場合で、ＨＣｌが副生成物として生成される。実施形態のいくつかでは、シラノールを酸化してＳｉＯ２を得るために、（ＣＨ３）３Ａｌが使用可能である。
模範的な偏光子薄膜の光学性能データを図１１Ａに示す。特に、図１１Ａは、溶融シリカ基板によって支持される１４８ｎｍの周期を有する溶融シリカの回折格子で構成される偏光子薄膜に対して、波長（水平軸）の関数として、透過率（左の軸）及び減衰比（右の軸、コントラストと呼ばれる）のプロットを示す。シリカ回折格子部分のそれぞれの壁は、１０ｎｍのＴｉＯ２層を有する。ＴｉＯ２の堆積の前に、シリカ回折格子部分は５５ｎｍの幅及び１５０ｎｍの厚さを有した。３００℃でＡＬＤを使用し、引き続き、反応性イオンエッチングによってエッチングして（５ｓｃｃｍのＣＦ４、０．５ｓｃｃｍのＯ２のガス流、８ｍトルの圧力、１００Ｗの出力でプラズマサーム（Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｍ）７２０装置を使用して）、ＴｉＯ２層がシリカ回折格子上に堆積された。図１１Ａに見ることができるように、この回折格子は、約２６５ｎｍの波長において約５０の減衰比のピークを有する。この波長での通過状態の透過率は約５０％である。
他の模範的な偏光子薄膜の光学性能データを図１１Ｂに示す。ここで、偏光子薄膜は、始めに溶融シリカ基板上に犠牲アルミニウム回折格子を形成することによって形成された。このアルミニウム回折格子は１４８ｎｍの周期、３７ｎｍの線幅、及び２００ｎｍの深さを有した。３００℃でＡＬＤを使用し、引き続き、反応性イオンエッチングによってエッチングして（５ｓｃｃｍのＣＦ４、０．５ｓｃｃｍのＯ２のガス流、８ｍトルの圧力、１００Ｗの出力でプラズマサーム（Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｍ）７２０装置を使用して）、２０ｎｍ厚さのＴｉＯ２薄膜がアルミニウム回折格子上に堆積された。引き続き、ＫＯＨ中で２分間のウェットエッチングによって、アルミニウム回折格子がエッチング除去された。別法として、例えば、Ｃｌ２／ＢＣｌ３，を使用する反応性イオンエッチングを使用してアルミニウム回折格子をエッチングしてよい。アルミニウム回折格子を除去するために使用されるエッチング方法はアルミニウム回折格子を形成するために使用される方法と同じでよい。アルミニウム回折格子をエッチングすると、自立構造のＴｉＯ２が残る。図１１Ｂに見ることができるように、この回折格子は、約２６５ｎｍの波長において約１，６００の減衰比のピークを有する。この波長での通過状態の透過率は約６０％である。
一定の実施形態を説明してきたが、一般に、他の直線偏光子構造もまた可能である。例えば、図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３Ａから図３Ｄ、及び図４は偏光子薄膜の種々の構成を示しているが、他の実施形態では、さらなる、又はより少ない層を含んでよい。例えば、実施形態のいくつかでは、偏光子はさらなる反射防止薄膜（例えば、基板層１４０と偏光子薄膜３００中のエッチング停止層３１０との間）を含み得る。実施形態は、また、ハードコート層（例えば、ハードコート高分子）等の、保護層を含んでもよい。
長方形の回折格子形状を有する回折格子層を含む偏光子の実施形態を説明してきたが、他の実施形態もまた可能である。例えば、実施形態のいくつかでは、回折格子層は正弦波形状等の曲線形状を有する。別法として、回折格子層は三角形形状、鋸歯形状、台形形状を有してよい。さらに、一般に、回折格子層の形状は、製造工程に関連する不完全性により、その指定された形状（例えば、長方形、三角形、台形）からわずかに変化する場合がある。
さらに、偏光子の回折格子層内の回折格子周期は一定として説明してきたが、実施形態のあるものでは、回折格子周期は変化する場合がある。実施形態のいくつかでは、回折格子層部分の形状は非周期的に配列可能である。
本明細書に説明したもの等の偏光子薄膜は、受動光学装置（例えば、偏光装置）及び能動光学装置（例えば、液晶表示装置）を含み、光学装置内に一体化可能である。偏光子薄膜は装置内に一体化し、モノリシック構造の装置を提供可能であり、又は、装置の他の部品から分離して配列可能である。
実施形態のあるものでは、偏光子薄膜は基板に偏光したＵＶ放射光を供給する用途に使用可能である。図１２を参照すると、ＵＶ露光システム１２００は、ＵＶ発生源１２１０、偏光子薄膜１２２０、及び、ＵＶ発生源１２１０からの放射光を受けるために、基板１２４０を位置決めするように構成された基板支持部１２３０を含む。発生源１２１０から放射された放射光１２１１は偏光子薄膜１２２０を通過し、基板１２４０に配光された偏光した放射光１２１２として現れる。任意選択的に、システム１２００は、発生源１２１０と偏光子薄膜１２２０との間、及び／又は、偏光子薄膜１２２０と基板１２４０との間に、光学要素を含んでよい。光学要素は、発生源１２１０による基板の照明を制御（例えば、均質化）するために使用可能である。例として、実施形態のいくつかでは、ＵＶ露光システム１２００は、例えばＬＣＤパネルの表面上の、液晶整列層を露光するために使用可能である。
他の例として、偏光子薄膜は、ウェハ又はＬＣＤ基板上のレジスト層を露光するＵＶ放射光を利用するフォトリソグラフィ露光装置に使用可能である。
ＵＶ偏光子は、また、ウェハ検査用計測システム（例えば、カリフォルニア州サンホセのＫＬＡテンコア（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ）から入手可能なサーフスキャン（Ｓｕｒｆｓｃａｎ）システムのような、市販の計測システム）に使用可能であり、ここでは、ウェハを照明しウェハから反射した光を検出するために、狭帯域ＵＶ光（例えば、約２６６ｎｍの）及び／又は広帯域ＵＶ光（例えば、約２４０ｎｍから約４５０ｎｍまで）が使用される。ウェハについての情報は反射した光に基づき決定可能である。ＵＶ偏光子は、入射照明光を偏光させる、及び／又は、反射した照明光を分析するために使用可能であり、これによって、ウェハについての偏光依存の情報を提供する、及び／又は、非偏光を利用するシステムに対してシステムの解像度を増大する。
Claims (1)
- ＵＶ発生源からの波長３００ｎｍ以下の光を、基板の上に複数の細長い部分を形成したワイヤグリッド偏光子により偏光して出射し、この偏光光を整列層に照射するＵＶ露光システムにおいて、
前記ワイヤグリッド偏光子は、シリカ基板と、前記シリカ基板によって支持される断面視で縦に長い複数の細長い部分とを備え、
前記細長い部分のそれぞれは、二酸化チタンで形成され、幅が１０ｎｍ〜５０ｎｍ、深さが１００ｎｍ以上の矩形状であり、１５０ｎｍ以下の間隔によって分離されており、それぞれの間に空間を有した状態で前記シリカ基板に形成されており、
前記ワイヤグリッド偏光子が、２５０ｎｍから２８０ｎｍまでの範囲内にある波長λで、減衰比が１０以上、かつ、前記細長い部分の延在方向に直交する方向に平面偏光した光の透過率が３５％以上の偏光光を出射する、
ことを特徴とするＵＶ露光システム。
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