JP6915310B2 - 偏光子 - Google Patents

偏光子 Download PDF

Info

Publication number
JP6915310B2
JP6915310B2 JP2017043484A JP2017043484A JP6915310B2 JP 6915310 B2 JP6915310 B2 JP 6915310B2 JP 2017043484 A JP2017043484 A JP 2017043484A JP 2017043484 A JP2017043484 A JP 2017043484A JP 6915310 B2 JP6915310 B2 JP 6915310B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
polarizer
silicon
film
transparent substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017043484A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017167534A (ja
Inventor
祐介 庄司
祐介 庄司
登山 伸人
登山  伸人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to PCT/JP2017/009380 priority Critical patent/WO2017155017A1/ja
Priority to KR1020187024451A priority patent/KR102345406B1/ko
Priority to CN201780014950.1A priority patent/CN108700701A/zh
Priority to TW106107992A priority patent/TWI821155B/zh
Publication of JP2017167534A publication Critical patent/JP2017167534A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6915310B2 publication Critical patent/JP6915310B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

本発明は、短波長の光に対して優れた消光比を発現する偏光子に関する。
液晶表示装置では、液晶分子に所望の配向を付与するための配向膜が必要であり、このような配向膜は、布材等を樹脂層に擦りつけて溝を作るラビング方式により作製されていた。しかし、従来の配向膜の製造方法では、使用する布材等から生じる異物の付着が問題となっていた。
近年、配向膜の製造において、偏光子を用いた光配向処理が用いられている。この光配向処理に用いる偏光子は、半導体製造に使われるリソグラフィ技術やエッチング技術を利用して、ガラス基板上に複数の細線を平行に配置したものであり、細線を構成する材料としては、アルミニウムや酸化チタンが用いられている(特許文献1)。
特開2012−2972号公報
しかし、偏光子を構成する細線がアルミニウムの場合、耐熱性が不十分であり、また、細線が酸化チタンの場合、紫外光に対する消光比(P波透過率/S波透過率)が不十分であった。ここで、P波透過率は、細線の長手方向に対して垂直な偏光成分(P波)の透過率(出射光中のP波成分/入射光中のP波成分)であり、S波透過率は、細線の長手方向に対して平行な偏光成分(S波)の透過率(出射光中のS波成分/入射光中のS波成分)である。
一方、珪素を含有する材料、例えば、モリブデンシリサイド系材料で細線を形成した偏光子が使用されている。このような偏光子は、耐熱性が高いとともに、紫外光に対する消光比に優れるものである。また、上記の酸化チタンが可視光に対して透明であるのに対して、モリブデンシリサイド系材料は着色しているため、偏光子のアライメントが容易であるという利点がある。しかし、紫外光が照射され、積算の照射時間が長くなることにより、細線を構成する珪素が酸化されて二酸化珪素が増加し、これによりP波透過率とS波透過率が共に増加するが、特にS波透過率の増加の割合が大きくなり、消光比(P波透過率/S波透過率)が低下するという問題があった。この問題に対し、細線を構成する珪素の酸化を防止する方法として、酸化されにくい貴な金属の薄膜で細線を被覆する方法が考えられるが、この方法では紫外光の透過率の低下を招き、偏光子への対策としては適していない。
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、短波長の光に対して優れた消光比を発現し、耐久性にも優れた偏光子を提供することを目的とする。
本発明者は、珪素を含有する材料で細線を形成した偏光子において、紫外光が照射されることにより消光比(P波透過率/S波透過率)が低下する原因について、二酸化珪素が細線の外側へ向けて成長しており、それに伴い細線に含有される珪素が細線の表面側へ移動しているという分析結果から、以下のように考察している。すなわち、細線の形成時から、細線の表面に自然酸化膜(二酸化珪素膜)が数nm程度の厚みで存在するが、偏光子への紫外光の照射およびそれによる発熱(200℃程度)により、雰囲気中の酸素からオゾンや励起酸素原子が生成され、それらが二酸化珪素膜内に拡散してモリブデンシリサイド系材料まで達するのを加速させ、モリブデンシリサイド系材料中の珪素と反応し二酸化珪素を生成し、二酸化珪素膜が成長するのを促進させる。この二酸化珪素膜は紫外光の照射が継続される限りにおいて平衡状態に達するまで成長し続け、細線に含有される珪素は細線表面に移動し、細線内部の珪素の構成比率は低下し、それに伴い消光比は低下し続けると考えられる。さらに、二酸化珪素膜の成長によって二酸化珪素膜の厚みが増大すれば、細線が破壊され、または劣化し、偏光子面内において消光比ムラが発生してしまう。そして、これらの点に着眼して、本発明に想到したものである。
すなわち、本発明は、透明基板と、該透明基板の一主面に所定の間隔で平行に位置する複数の細線と、少なくとも前記細線を被覆する保護膜と、を有し、前記細線は、主成分である珪素とともにモリブデンを含有し、前記保護膜は、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜であり、該金属の酸化物膜は二酸化珪素よりも還元されにくい二酸化チタン膜、二酸化ジルコニウム膜、または二酸化ハフニウム膜であり、波長200〜400nmの光の直線偏光成分を生成するために用いられるような構成とした。
また、本発明は、透明基板と、該透明基板の一主面に所定の間隔で平行に位置する複数の細線と、少なくとも前記細線を被覆する保護膜と、を有し、前記細線は、主成分である珪素とともにモリブデンを含有し、前記珪素と前記モリブデンとの混合ターゲットを用いたスパッタリングにより形成される材料層をエッチングして形成されるものであり、前記保護膜は、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜であり、二酸化珪素よりも還元されにくい酸化アルミニウム膜であり、波長200〜400nmの光の直線偏光成分を生成するために用いられるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記細線が含有する前記金属は、モリブデンであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記細線の厚みは、100〜180nmの範囲内にあるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護膜を構成する金属酸化物は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、および二酸化ハフニウムのいずれか、好適には酸化アルミニウムであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護膜の厚みは、1〜10nmの範囲内にあるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記透明基板と前記細線との間に下地層が介在し、該下地層は前記保護膜と同じ材料で構成されているような構成、前記保護膜と前記透明基板との間にも前記下地層が介在するような構成とした。
本発明の偏光子は、短波長の光に対して優れた消光比を発現するとともに、耐久性にも優れるという効果を奏する。
図1は、偏光子の一例を示す部分平面図である。 図2は、図1に示される偏光子のI−I線における縦断面図である。 図3(A)は、金属酸化物生成反応の酸素1molあたりの標準ギブスエネルギーと当該生成反応の雰囲気温度との関係を示すグラフであり、図3(B)は、図3(A)に示される標準ギブスエネルギーから求められる金属の平衡酸素分圧と雰囲気温度との関係を示すグラフである。 図4は、金属酸化物膜中における酸素の拡散係数と雰囲気温度との関係を示すグラフである。 図5は、本発明の偏光子の他の例を示す図2相当の縦断面図である。 図6は、本発明の偏光子の他の例を示す図2相当の縦断面図である。 図7は、本発明の偏光子の他の例を示す図2相当の縦断面図である。 図8は、偏光子の製造例を示す工程図であり、図1、図2に示される偏光子を例としたものである。 図9は、偏光子の他の製造例を示す工程図であり、図5に示される偏光子を例としたものである。 図10は、偏光子の他の製造例を示す工程図であり、図6に示される偏光子を例としたものである。 図11は、偏光子の他の製造例を示す工程図であり、図7に示される偏光子を例としたものである。 図12は、実施例1及び実施例2において作製した偏光子(試料2、試料3、試料7、試料8に対して、低圧水銀ランプを用いて紫外線を照射し、各試料の照射積算時間ごとの365nmでの消光比を測定した結果を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
図1は、偏光子の一例を示す部分平面図であり、図2は、図1に示される偏光子のI−I線における縦断面図である。図1および図2において、偏光子11は、透明基板12と、この透明基板12の一主面12aに所定の間隔で平行に位置する複数の細線14を有し、これらの細線14を被覆するように透明基板12の一主面12aに保護膜16が設けられている。図1では、保護膜16で被覆されている細線14の輪郭を鎖線で示している。
このような偏光子11を構成する透明基板12としては、細線14、保護膜16を安定的に支持することができ、光透過性を有し、紫外線等の照射光による劣化の少ないものであれば、特に制限はない。例えば、光学研磨された石英ガラス、合成石英、フッ化マグネシウム等のリジッド材等、偏光子の透明基板として従来から使用されている公知の透明基板を用いることができる。また、透明基板12の厚みは、偏光子11の用途やサイズ等に応じて適宜設定することができる。
また、偏光子11を構成する細線14は、主成分である珪素とともに金属を含有するものである。主成分とは、50mol%以上含有されることを意味し、細線14における珪素の含有量は適宜設定することができる。また、細線14が含有する金属としては、例えば、モリブデン等の遷移金属を挙げることができ、このような金属の含有量(mol%)は珪素の含有量(mol%)の1/2以下であることが好ましい。例えば、細線14が金属としてモリブデンを含有する場合、細線14は、MoSi、MoSiO、MoSiN、MoSiON等のモリブデンシリサイド系材料からなるものとすることができる。
偏光子11は、紫外線領域のような短波長の波長域、好ましくは200nm〜400nmの波長域の光の直線偏光成分を生成する用途に用いられる。光配向膜の材料として、波長260nm程度の光で配向されるもの、300nm程度の光で配向されるもの、365nm程度の光で配向されるものが知られており、これらの材料に応じた波長の光源ランプが光配向処理に使われている。これらの材料に対する光配向処理に上記モリブデンシリサイド系材料からなる細線14を有する偏光子11を用いることができる。
偏光子11を構成する細線14に含有される上記モリブデンシリサイド系材料を含む偏光材料の屈折率と消衰係数の値としては、屈折率が2.0〜3.2の範囲内であり、かつ消衰係数が2.7〜3.5の範囲内であることが好ましい。消光比に優れたものとすることができるからである。なかでも、屈折率が2.0〜2.8の範囲内であり、かつ消衰係数が2.9〜3.5の範囲内であることが好ましく、特に、屈折率が2.0〜2.6の範囲内であり、かつ消衰係数が3.1〜3.5の範囲内であることが好ましい。紫外光領域である200nm〜400nmの波長領域の幅広い波長範囲で消光比およびP波透過率の両者に優れたものとすることができるからである。特に250nm〜370nmの波長領域の範囲で消光比と透過率を優れたものとすることができるからである。なお、本実施形態において、特に波長の特定に言及が無い場合、屈折率および消衰係数は250nmの波長における値とする。
また、偏光光の偏光軸回転量を抑制するとの観点から、屈折率が2.3〜2.8の範囲内であり、かつ消衰係数が1.4〜2.4の範囲内であることが好ましい。なかでも屈折率が2.3〜2.8の範囲内であり、かつ消衰係数が1.7〜2.2の範囲内であることが好ましく、特に、屈折率が2.4〜2.8の範囲内であり、かつ消衰係数が1.8〜2.1の範囲内であることが好ましい。消光比を良好な値とし、かつ、偏光軸回転量も小さいものとすることができるからである。特に240nm〜280nmの波長領域の範囲で消光比と透過率を優れたものとすることができ、かつ偏光光の偏光軸回転量の小さいものとすることができるからである。なお、屈折率および消衰係数の測定方法としては、分光反射スペクトルから算出する方法、エリプソメータを用いて測定する方法及びアッベ法を挙げることができる。エリプソメータとしては堀場ジョバン−イボン社製UVISELの分光エリプソメータや、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製 VUV−VASE等の透過型エリプソメータを挙げることができる。
ここで、上記のように、本発明者は、細線14の表面に二酸化珪素が存在し、偏光子11への紫外光の照射およびそれによる発熱(200℃程度)により雰囲気中の酸素からオゾンや励起酸素原子が生成され、それらが細線14の表面に存在する二酸化珪素膜内に拡散してモリブデンシリサイド系材料中の珪素と反応し二酸化珪素を生成し、細線14の外側に向けて二酸化珪素膜が成長すると考察している。この二酸化珪素膜は紫外光の照射が継続される限りにおいて平衡状態に達するまで成長し続け、細線に含有される珪素は細線表面に移動し、細線内部の珪素の構成比率は低下し、それに伴い消光比は低下し続けると考えられる。さらに、本発明者は、二酸化珪素膜の成長によって二酸化珪素膜の厚みが増大すれば、細線14が劣化しまたは破壊され、偏光子面内において消光比ムラが発生すると推考する。この観点からは、細線14の表面に緻密な二酸化珪素被膜が存在しても、紫外線の積算の照射時間が長くなることによる偏光子の性能劣化は防止できない。
このような推考は、以下の根拠による。例えば、細線14が主成分である珪素とともに含有する金属がモリブデンである場合、MoO2の標準生成ギブスエネルギー(−533.71kJ/mol、酸素1molあたりも同値)、MoO3の標準生成ギブスエネルギー(−667.97kJ/mol、酸素1molあたり換算で−455.30kJ/mol)に比べて、SiO2の標準生成ギブスエネルギー(−856.67kJ/mol、酸素1molあたりも同値)が低く、紫外光の照射による高温環境でもこの関係は変わらない。このためSiO2がMoOXよりも優先的に生成されるからである。また、細線14が含有する珪素の含有量(mol%)が、モリブデンの含有量(mol%)の1.5倍以上、特に2倍以上であることも、SiO2がMoOXよりも優先的に生成される理由と考えられる。なお、上記の各酸化物における標準生成ギブスエネルギーの値はいずれも298.15K(25℃)における値である。
細線14の厚みT(図2参照)は、偏光子11が所望の消光比を発現するように適宜設定することができる。消光比は、細線14の厚みTが大きいほど高くなり、厚みTが小さいほどP波透過率が高くなる傾向にあることから、消光比およびP波透過率のバランスを考慮して細線14の厚みTを設定することができる。例えば、細線14の厚みTは、100〜180nm、好ましくは100〜160nmの範囲で適宜設定することができる。尚、細線14を構成する珪素成分が自然酸化された二酸化珪素の薄膜(厚み:数nm)が細線14の表面に存在する場合、上記の細線14の厚みTは、このような自然酸化の薄膜を含むものである。また、偏光子11内に位置する複数の細線14において、通常、厚みTは一定であるが、異なる厚みTを有する細線が存在してもよい。
ここで、消光比は、P波透過率/S波透過率で表され、P波透過率は、細線の長手方向(図1に矢印aで示される方向)に対して垂直な偏光成分(P波)の透過率(出射光中のP波成分/入射光中のP波成分)であり、S波透過率は、細線の長手方向に対して平行な偏光成分(S波)の透過率(出射光中のS波成分/入射光中のS波成分)である。また、消光比の測定は、偏光子の分野における一般的な測定方法を用いて行うことができ、紫外光の偏光特性を測定することが可能な透過型エリプソメータ、例えば、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製 VUV−VASE等の透過型エリプソメータを用いて測定することができる。
また、細線14の幅W(図2参照)は、偏光子11が所望の消光比を発現するように適宜設定することができる。消光比は、細線14の幅Wが広いほど高くなり、幅Wが狭いほどP波透過率が高くなる傾向にあることから、消光比およびP波透過率のバランスを考慮して細線14の幅Wを設定することができる。例えば、細線14の幅Wは、25〜45nmの範囲で適宜設定することができる。尚、細線14を構成する珪素成分が自然酸化された二酸化珪素の薄膜(厚み:数nm)が細線14の表面に存在する場合、上記の細線14の幅Wは、このような自然酸化の薄膜を含むものである。また、偏光子11内に位置する複数の細線14において、通常、幅Wは一定であるが、異なる幅Wを有する細線が存在してもよい。
また、隣接する細線14のピッチP(図2参照)は、直線偏光の生成に用いる光(偏光子11への照射光)の波長等を考慮し、偏光子11が所望の消光比を発現するように適宜設定することができる。細線14のピッチPは、一般に、照射光の波長の半分以下とすることができ、具体的には、照射光が紫外光である場合には、細線14のピッチPは、例えば、80〜150nm、好ましくは80〜120nm、より好ましくは100〜110nmの範囲内することができる。
また、細線14のデューティー比、すなわち、ピッチPに対する幅Wの比(W/P)としては、偏光子11が所望の消光比を発現するように適宜設定することができ、例えば、0.25〜0.70、好ましくは0.30〜0.50、より好ましくは0.30〜0.40の範囲とすることができる。デューティー比が上記の範囲内にあることにより、消光比とP波透過率の両方を良好な値とすることができる。
尚、上記の細線14の厚みTは、AFM(原子間力顕微鏡)を用いて測定することができ、また、細線断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察で測定することができる。細線14の幅W、ピッチPは、Vistec社製 SEM測定装置LWM9000を用いて測定することができる。
また、偏光子11を構成する保護膜16は、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜であり、この金属の酸化物膜は二酸化珪素よりも還元されにくいものである。
珪素よりも酸化しやすい金属としては、当該金属の酸化物の標準生成ギブスエネルギーが、珪素酸化物(SiO2)の標準生成ギブスエネルギーΔG0(−856.67kJ/mol)よりも低いものを挙げることができる。例えば、TiO2(アナターゼ型(ΔG0=−884.5kJ/mol))、TiO2(ルチル型(ΔG0=−889.5kJ/mol))を生成するチタン、ZrO2(ΔG0=−1042.82kJ/mol))を生成するジルコニウム、HfO2(ΔG0=−1088.2kJ/mol))を生成するハフニウム、Al23(γアルミナ(ΔG0=−1563.9kJ/mol))、Al23(αアルミナ(ΔG0=−1582.31kJ/mol))を生成するアルミニウム等を挙げることができる。なお、上記の各金属の酸化物における標準生成ギブスエネルギーの値はいずれも298.15K(25℃)における値である。
また、金属酸化物が二酸化珪素よりも還元されにくい金属としては、珪素酸化物(SiO2)の融点(1650℃)よりも高い融点を有する金属酸化物を生成する金属を挙げることができる。例えば、上記のチタン、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウムは、これらの酸化物の融点がそれぞれ1870℃、2072℃、2715℃、2758℃であり、いずれも珪素酸化物(SiO2)の融点(1650℃)よりも高いものである。
図3(A)は、金属酸化物生成反応の酸素1molあたりの標準ギブスエネルギーΔG0[kJ/mol]と当該生成反応の雰囲気温度Temp[℃]との関係を示すグラフである。図3(A)に示されるグラフには、酸化モリブデンMoO3の標準生成ギブスエネルギーΔG0が太線aで示され、二酸化珪素SiO2の標準生成ギブスエネルギーΔG0が細線bで示され、二酸化チタンTiO2の標準生成ギブスエネルギーΔG0が一点鎖線cで示され、二酸化ジルコニウムZrO2の標準生成ギブスエネルギーΔG0が破線dで示され、酸化アルミニウムAl23の標準生成ギブスエネルギーが点線eで示され、二酸化ハフニウムHfO2の標準生成ギブスエネルギーが長破線fで示されている。
図3(B)は、図3(A)に示される標準生成ギブスエネルギーから求められた金属の平衡酸素分圧PO2[atm]と雰囲気温度Temp[℃]との関係を示すグラフである。図3(B)に示されるグラフには、図3(A)に対応して、モリブデンの平衡酸素分圧PO2が太線aで示され、珪素の平衡酸素分圧PO2が細線bで示され、チタンの平衡酸素分圧PO2が一点鎖線cで示され、ジルコニウムの平衡酸素分圧PO2が破線dで示され、アルミニウムの平衡酸素分圧PO2が点線eで示され、ハフニウムの平衡酸素分圧PO2が長破線fで示されている。
平衡酸素分圧より高い酸素分圧の雰囲気中においては、金属の酸化が進行し、平衡酸素分圧より低い酸素分圧の雰囲気中においては、金属酸化物から酸素が解離し金属に還元される。各金属の平衡酸素分圧を比較することにより、各金属の酸化還元傾向を比較することができる。図3(B)に示されるグラフに示される各金属の平衡酸素分圧から、珪素と比較して、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、ハフニウムの順で酸化物を形成しやすく、その酸化物は還元されにくいことがわかる。
図4は、金属酸化物膜中における酸素の拡散係数D[m2/s]と雰囲気温度Temp[℃]との関係を示すグラフである。図4に示されるグラフには、図3に対応して、二酸化珪素膜中の酸素の拡散係数Dが細線bで示され、二酸化ジルコニウム膜中の酸素の拡散係数Dが破線dで示され、二酸化チタン膜中の酸素の拡散係数Dが一点鎖線cで示され、酸化アルミニウム中の酸素の拡散係数Dが点線eで示されている。なお、図4に示されるグラフにおいて、各線b〜eにおける太線部分が実験的に得られた拡散係数Dの数値データ(文献値)を示し、各線b〜eにおける細線部分が計算された数値データを元に外挿して求めた拡散係数Dの数値データを示している。
一般的に、金属酸化物の成長が金属酸化物膜中の酸素の拡散速度に律速される場合、金属酸化物の成長速度は放物線則に従う。また、金属酸化物の成長速度は酸素分圧の勾配と酸素の拡散係数とに左右されるところ、温度に対して指数的に変化する拡散係数の方が酸素分圧よりも支配的である。このため、拡散係数が低い金属酸化物ほど偏光子11の細線14に対する高い保護効果が期待されるものと考えられる。この点に鑑みて、図4を用いて各金属酸化物膜中の酸素の拡散係数を比較すると、金属酸化物膜中の酸素の拡散係数が二酸化珪素より低い金属酸化物を保護膜の材料とすることで偏光子11の細線14に対する高い保護効果が得られるものと考えられる。とりわけ、図4に示されるグラフから、金属酸化物中の酸素の拡散係数が二酸化珪素より大幅に低くなっている酸化アルミニウムを保護膜の材料とすることが、偏光子11の細線14に対して、より高い保護効果が得られるという点で好ましい。
このような金属の酸化物膜が保護膜16として細線14を被覆することにより、紫外線の照射およびそれに伴う発熱(200℃程度)によって生成されるオゾンや励起酸素原子が細線14まで到達するのを抑制し、細線14に含まれる珪素と酸素との反応により二酸化珪素が生成され、二酸化珪素膜が成長するのを抑制することができると考えられる。さらに、二酸化珪素膜の成長が抑制されることにより、二酸化珪素膜の厚みの増大を回避することができるため、細線14の破壊または劣化が防止され、偏光子面内における消光比ムラの発生が抑制されるものと考えられる。
細線14の表面に存在する保護膜16は、二酸化珪素よりも還元されにくく、偏光子11に紫外光が照射されても、保護膜16が還元されることなく金属酸化物膜の状態に維持される。また仮に、偏光子11に紫外光が照射されることにより、細線14を被覆する保護膜16の一部が還元された場合であっても、保護膜16を構成していた金属は、珪素よりも酸化しやすいため、先にこの金属が酸化される。したがって、偏光子11に紫外光を連続照射しても、二酸化珪素膜上に保護膜16がフタとして安定的に存在でき、外部の酸素が内部に拡散するのを抑制する機能が維持されるため、細線14の外側へ向けての二酸化珪素の成長を抑制することができる。さらに、二酸化珪素膜の成長が抑制されることにより、二酸化珪素膜の厚みの増大が回避されるため、細線14の破壊または劣化が防止され、偏光子面内における消光比ムラの発生が抑制される。
このような保護膜16は、細線14の表面に存在する二酸化珪素を隙間なく覆うように、少なくとも細線14を被覆するものであればよい。上記の作用を発現するためには、保護膜16の厚みは、例えば、1nm以上とすることができ、偏光子11が所望の消光比を発現するように適宜設定することができる。また、保護膜16の厚みの上限は、細線14の寸法、保護膜16による透過率低下の許容範囲等で決めることができ、実用上は、保護膜16の厚みを1〜10nm、好ましくは1〜5nmの範囲で適宜設定することができる。
上記の保護膜16の厚みは、XPS(X線光電子分光)による深さ方向の分析、あるいは、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定することができる。
一般に、光配向処理に用いられる偏光子11には、長期間にわたって連続して波長200nm〜400nm程度の波長域の紫外光が照射され、積算露光量として106J/cm2以上に達する。また照射で発生する熱により、冷却条件にもよるが150〜300℃の高温雰囲気にさらされる。紫外光が照射されるという意味で同様の環境下にて用いられるフォトマスクにおいては、一般に、波長200nm未満(例えば、ピーク波長193nm)の紫外光が照射されるが、積算露光量としては104J/cm2程度である。このように過酷な環境下で使用される偏光子11において、上記保護膜16で細線14の表面が覆われることで、細線14の寸法変化、劣化、破壊等が抑えられるため、これにより偏光子面内における消光比ムラの発生が抑制される。
図5は、本発明の偏光子の他の例を示す図2相当の縦断面図である。図5において、偏光子21は、透明基板22と、この透明基板22の一主面22aに所定の間隔で平行に位置する複数の細線24を有し、さらに、個々の細線24を被覆するように保護膜26が設けられている。図5に示される偏光子21は、個々の細線24を被覆する位置のみに保護膜26が存在し、保護膜26の端部26eが透明基板22に当接している他は、上記の偏光子11と同様である。したがって、透明基板22、細線24、保護膜26の材質、寸法等は、上記の偏光子11の透明基板12、細線14、保護膜16と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
図6は、本発明の偏光子の他の例を示す図2相当の縦断面図である。図6において、偏光子31は、透明基板32と、この透明基板32の一主面32aに位置する下地層35と、この下地層35に所定の間隔で平行に位置する複数の細線34を有し、これらの細線34を被覆するように下地層35に保護膜36が設けられている。図6に示される偏光子31は、透明基板32と、細線34および保護膜36との間に下地層35が介在する他は、上記の偏光子11と同様である。したがって、透明基板32、細線34、保護膜36の材質、寸法等は、上記の偏光子11の透明基板12、細線14、保護膜16と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
偏光子31を構成する下地層35は、細線34と外部雰囲気中の酸素との接触をより確実に阻害することを目的としたものである。したがって、下地層35は、保護膜36と同じように、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜からなる層、または、二酸化珪素よりも還元されにくい金属酸化物膜からなる層とすることができる。このような下地層35の厚みは、偏光子31が所望の消光比を発現するように適宜設定することができ、例えば、1〜10nm、好ましくは1〜5nmの範囲で適宜設定することができる。
図7は、本発明の偏光子の他の例を示す図2相当の縦断面図である。図7において、偏光子41は、透明基板42と、この透明基板42の一主面42aに所定の間隔で平行に位置する複数の下地層45と、各下地層45上に位置する複数の細線44、個々の細線44を被覆する保護膜46を有している。図7に示される偏光子41は、透明基板42と細線44との間、および、細線44を被覆している保護膜46の端部46eと透明基板42との間のみに下地層45が存在する他は、上記の偏光子31と同様である。したがって、透明基板42、細線44、保護膜46の材質、寸法等は、上記の偏光子11の透明基板12、細線14、保護膜16と同様とすることができ、また、下地層45の材質、厚みは、上記の偏光子31の下地層35と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
尚、図7に示す偏光子41では、保護膜46の端部46eが下地層45に当接しているが、下地層45が細線44の直下のみに存在し、細線44を被覆している保護膜46の端部46eが基板42に当接するものであってもよい。
このような本発明の偏光子は、細線を被覆する保護膜により、短波長の光が照射され、積算の照射時間が長くなっても、細線の内部への二酸化珪素の形成が抑制される。これにより消光比(P波透過率/S波透過率)の低下が防止され、短波長の光に対する優れた消光比の発現を維持することができるとともに、細線が珪素を主成分としているため、耐熱性に優れるという効果を奏する。
上述の偏光子の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
次に、上記のような偏光子の製造例について説明する。
図8は、偏光子の製造例を示す工程図であり、図1、図2に示される偏光子11を例としたものである。
図8に示される偏光子の製造例では、透明基板12を準備し、この透明基板12の主面12a上に、細線を形成するための材料層14′を形成し、この材料層14′上にレジストパターン13を形成する(図8(A))。材料層14′は主成分の珪素とともに金属を含有するものであり、珪素の含有量は適宜設定することができる。また、材料層14′が含有する金属としては、例えば、モリブデン等の遷移金属を挙げることができる。このような材料層14′の形成方法には、特に制限はなく、例えば、モリブデンシリサイド系の材料層の場合、珪素とモリブデンの混合ターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
また、レジストパターン13は、細線14を形成するためのエッチングマスクであり、所望のレジスト材料を用いてフォトリソグラフィー法、インプリント法、電子線描画法等により形成することができる。
次いで、レジストパターン13をエッチングマスクとして、材料層14′をエッチングすることにより、透明基板12の主面12a上に細線14を形成する(図8(B))。
次いで、細線14を被覆するように、透明基板12の主面12a上に保護膜16を形成する(図8(C))。保護膜16は、例えば、ALD(原子層堆積法)により、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜、または、二酸化珪素よりも還元されにくい金属酸化物膜を成膜することにより形成することができる。ALDは、細線14を露出させることなく緻密な薄膜を形成することができ、保護膜16の形成に好適に使用することができる。これにより、偏光子11が得られる。
尚、材料層14′上にハードマスク材料層を形成し、このハードマスク材料層上にレジストパターン13を形成し、このレジストパターン13をエッチングマスクとしてハードマスク材料層をエッチングして、ハードマスクを材料層14′上に形成してもよい。例えば、材料層14′がモリブデンシリサイド系である場合、クロム系のハードマスク材料を用いることができる。この場合、材料層14′のエッチングによる細線14の形成は、ハードマスクをエッチングマスクとして行われる。
図9は、偏光子の他の製造例を示す工程図であり、図5に示される偏光子21を例としたものである。
図9に示される偏光子の製造例では、透明基板22を準備し、この透明基板22の主面22a上に、細線24を形成する(図9(A))。この細線24の形成は、上記の透明基板12の主面12a上への細線24の形成と同様とすることができる。
次に、細線24を被覆するように、透明基板22の主面22a上に保護膜26aを形成する(図9(B))。この保護膜26aの形成は、上記の保護層16の形成と同様に、例えば、ALDにより行うことができる。
次いで、保護膜26a上に、スパッタリング法またはCVD(化学気相堆積法)により、保護膜26bを形成して、保護膜26aと一体化する(図9(C))。スパッタリング法による保護膜26bの形成では、細線24が高アスペクトのパターンである場合、細線24の間隙部位への保護膜材料の堆積が難しくなる。このため、保護膜材料の堆積は主に細線24の頂部に位置する保護膜26a上で進み、この保護膜26a上に保護膜26bが形成される。図9(C)では省略しているが、細線24の間隙部位の側面および底部に位置する保護膜26a上に、細線24の頂部に位置する保護膜26a上の保護膜26bよりも薄い厚さで保護膜が形成されていてもよい。また、CVDによる保護膜26bの形成においても同様に、細線24が高アスペクトのパターンである場合、細線24の間隙部位への保護膜材料の堆積が難しくなり、成膜条件により、細線24の間隙部位への堆積厚みが薄く、細線24の頂部に位置する保護膜26a上に形成される保護膜26bを厚くすることができる。
次に、透明基板22の主面22a上に位置する保護膜26aが除去されるまで、保護膜26aおよび保護膜26bをエッチングする(図9(D))。これにより、個々の細線24のみが保護膜26で被覆された偏光子21が得られる。
この偏光子21の製造では、先に、細線24の頂部にスパッタリング法またはCVDで保護膜26bを形成し、その後、細線24、保護膜26bを被覆するように、透明基板22の主面22a上に保護膜26aをALDで形成し、次いで、透明基板22の主面22a上に位置する保護膜26aが除去されるまで、保護膜26a、および、保護膜26bをエッチングしてもよい。
図10は、偏光子の他の製造例を示す工程図であり、図6に示される偏光子31を例としたものである。
図10に示される偏光子の製造例では、透明基板32を準備し、この透明基板32の主面32aに下地層35を形成し、その後、下地層35上に、細線を形成するための材料層34′を形成し、この材料層34′上にレジストパターン33を形成する(図10(A))。下地層35は、後工程で形成する細線34と外部雰囲気中の酸素との接触をより確実に阻害することを目的としたものであり、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜からなる層、または、二酸化珪素よりも還元されにくい金属酸化物膜からなる層とすることができる。このような下地層35は、スパッタリング法等の公知の真空成膜法により形成することができ、厚みは、例えば、1〜10nm、好ましくは1〜5nmの範囲で適宜設定することができる。
下地層35上への材料層34′の形成、レジストパターン33の形成は、上述の透明基板12上への材料層14′の形成、レジストパターン13の形成と同様とすることができる。
次に、レジストパターン33をエッチングマスクとして、材料層34′をエッチングすることにより、透明基板32の主面32aに位置する下地層35上に細線34を形成する(図10(B))。
次いで、細線34を被覆するように、下地層35上に保護膜36を形成する(図10(C))。保護膜36は、例えば、ALDにより、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜、または、二酸化珪素よりも還元されにくい金属酸化物膜を成膜することにより形成することができる。これにより、偏光子31が得られる。
尚、材料層34′上にハードマスク材料層を形成し、このハードマスク材料層上にレジストパターン33を形成し、このレジストパターン33をエッチングマスクとしてハードマスク材料層をエッチングして、ハードマスクを材料層34′上に形成してもよい。この場合、材料層34′のエッチングによる細線34の形成は、ハードマスクをエッチングマスクとして行われる。
図11は、偏光子の他の製造例を示す工程図であり、図7に示される偏光子41を例としたものである。
図11に示される偏光子の製造例では、透明基板42を準備し、この透明基板42の主面42aに下地層45′を形成し、この下地層45′上にレジストパターン43′を形成する(図11(A))。下地層45′の形成は、上述の下地層35の形成と同様に行うことができる。また、レジストパターン43′は、後工程で細線44が形成される下地層45を形成するためのエッチングマスクであり、所望のレジスト材料を用いてフォトリソグラフィー法、インプリント法、電子線描画法等により形成することができる。
次に、レジストパターン43′をエッチングマスクとして、下地層45′をエッチングすることにより、透明基板42の主面42a上に、所定の間隔で平行に位置する複数の下地層45を形成する。その後、この下地層45を覆うように、透明基板42の主面42a上に細線を形成するための材料層44′を形成し、この材料層34′上にレジストパターン43を形成する(図11(B))。レジストパターン43は、後工程で下地層45上に細線44を形成するためのエッチングマスクであり、所望のレジスト材料を用いてフォトリソグラフィー法、インプリント法、電子線描画法等により形成することができる。
次いで、レジストパターン43をエッチングマスクとして、材料層44′をエッチングすることにより、透明基板42の主面42aに、所定の間隔で平行に位置する複数の下地層45上に細線44を形成する(図11(C))。
次に、細線44、下地層45を被覆するように、透明基板42の主面42a上に保護膜46aを形成する。この保護膜46aの形成は、上記の保護層26aの形成と同様に、例えば、ALDにより行うことができる。その後、保護膜46a上に、CVDにより、保護膜46bを形成して、保護膜46aと一体化する(図11(D))。上記の保護層26bの形成と同様に、細線44の頂部に位置する保護膜46a上のみに保護膜46bが形成され、したがって、細線44の頂部には、保護膜46aと保護膜46bが積層され、他の部位には保護膜46aのみが存在することになる。
次いで、透明基板42の主面42a上に位置する保護膜46aが除去されるまで、保護膜46aおよび保護膜46bをエッチングする(図11(E))。これにより、個々の細線44のみが保護膜46で被覆され、細線44と保護膜46が下地層45を介して透明基板42上に位置する偏光子21が得られる。
この偏光子41の製造では、先に、細線44の頂部にCVDで保護膜46bを形成し、その後、細線44、下地層45、保護膜46bを被覆するように、透明基板42の主面42a上に保護膜46aをALDで形成し、次いで、透明基板42の主面42a上に位置する保護膜46aが除去されるまで、保護膜46aおよび保護膜46bをエッチングしてもよい。
尚、上述の偏光子の製造方法は例示であり、本発明の偏光子の製造は、これらの例に限定されるものではない。
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
(試料1の作製)
まず、透明基板として、厚み6.35mmの合成石英ガラスを準備した。
この合成石英ガラスの一の主面上に、モリブデンと珪素の混合ターゲット(Mo:Si=1:2mol%)を用い、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリング法によりモリブデンシリサイド系の材料層(MoSiN)を厚み120nmで形成した。この材料層における窒素の含有量は、モリブデンの含有量の半分程度であった。
次に、上記のモリブデンシリサイド系の材料層上に、ハードマスク材料層として酸化窒化クロム膜(厚み7nm)をスパッタリング法で形成した。
次いで、ハードマスク材料層上に、ピッチが100nmのラインアンドスペース形状のパターンを有するレジストパターンを形成した。その後、このレジストパターンをエッチングマスクとして、塩素と酸素の混合ガスを用いて、ハードマスク材料層をドライエッチングしてハードマスクを形成し、続いて、SF6を用いて、モリブデンシリサイド系の材料層をドライエッチングし、その後、ハードマスクを剥離した。これにより、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
上記のように形成した細線の厚みTを、AFMを用いて測定し、幅W、ピッチPをVistec社製 SEM測定装置LWM9000を用いて測定したところ、それぞれ、120nm、34nm、100nmであった。
次に、珪素よりも酸化しやすい金属としてチタンを選択し、上記のように形成した細線を被覆するように合成石英ガラス上に、ALDにより保護膜として二酸化チタンを成膜した。この二酸化チタンからなる保護膜の厚みを、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定したところ、10nmであった。これにより、偏光子(試料1)を得た。
(試料2の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
次に、珪素よりも酸化しやすい金属としてジルコニウムを選択し、上記のように形成した細線を被覆するように合成石英ガラス上に、ALDにより保護膜として二酸化ジルコニウムを成膜した。この二酸化ジルコニウムからなる保護膜の厚みを、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定したところ、10nmであった。これにより、偏光子(試料2)を得た。
(試料3の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
次に、二酸化珪素よりも還元されにくい金属酸化物として酸化アルミニウムを選択し、上記のように形成した細線を被覆するように合成石英ガラス上に、ALDにより保護膜として酸化アルミニウムを成膜した。この酸化アルミニウムからなる保護膜の厚みを、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定したところ、10nmであった。これにより、偏光子(試料3)を得た。
(試料4の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成し、保護膜は形成せずに、偏光子(試料4)を得た。
(試料5の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
次に、珪素よりも酸化しやすい金属としてチタンを選択し、前駆体としてチタンアルコキシドを使用して、ゾルゲル法により細線を被覆するように合成石英ガラス上に二酸化チタンを成膜して保護膜を形成し、偏光子(試料5)を得た。この偏光子の二酸化チタンからなる保護膜の厚みを、予備サンプル断面のSEM観察で測定したところ、40nmであった。但し、二酸化チタンからなる保護膜は、成膜時の加熱処理(550℃)で有機分が揮発するためポーラス状であり、細線を緻密に被覆するものでなく、さらに、成膜が不完全で細線の表面の約15%が微細形状で露出するものであった。
(試料6の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
次に、細線を被覆するように合成石英ガラス上に、ALDにより保護膜として二酸化珪素を成膜した。この二酸化珪素からなる保護膜の厚みを、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定したところ、10nmであった。これにより、偏光子(試料6)を得た。
[評 価]
作製した偏光子(試料1〜試料6)に対して、下記の条件で紫外線を照射し、照射初期、照射時間の積算が200時間、500時間、1000時間、1500時間、2000時間における365nmでの消光比を、透過型エリプソメータ(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製 VUV−VASE)を用いて測定した。測定結果を下記の表1に示す。
(紫外線照射)
・照射波長 : 200〜500nm
・照射光源 : メタルハライドランプ
・照射エネルギー : 300mW(波長365nm)/cm2
・パージガス : 窒素ガス
Figure 0006915310
表1に示されるように、試料1〜試料3の偏光子は、紫外光が照射され、照射時間が長時間となっても、消光比が維持される、あるいは、消光比の低減が少ないものであった。
これに対して、保護膜を具備していない試料4の偏光子は、紫外光の照射積算が500時間に達した段階で、消光比の大幅な低下がみられた。
また、試料1と同様の二酸化チタンの保護膜を具備するものの、細線の表面の約15%が微細形状で露出する試料5の偏光子は、試料1〜試料3の偏光子に比べて、長時間の照射による消光比の低減が大きいものであった。
さらに、酸化珪素を保護膜として具備する試料6の偏光子は、試料1〜試料3の偏光子に比べて、長時間の照射による消光比の低減が大きいものであった。
[実施例2]
(試料7の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
次に、試料1と同様に、珪素よりも酸化しやすい金属としてチタンを選択し、上記のように形成した細線を被覆するように合成石英ガラス上に、ALDにより保護膜として二酸化チタンを成膜した。この二酸化チタンからなる保護膜の厚みを、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定したところ、1nmであった。これにより、偏光子(試料7)を得た。
(試料8の作製)
試料1の作製と同様に、合成石英ガラス上に、所定のピッチで平行に位置する複数の細線を形成した。
次に、珪素よりも酸化しやすい金属としてハフニウムを選択し、上記のように形成した細線を被覆するように合成石英ガラス上に、ALDにより保護膜として二酸化ハフニウムを成膜した。この二酸化ハフニウムからなる保護膜の厚みを、成膜時の参照用ウエハ断面のSEM観察で測定したところ、10nmであった。これにより、偏光子(試料8)を得た。
[評 価]
作製した偏光子(試料2、試料3、試料7、試料8)に対して、下記の条件で紫外線を照射し、照射初期、照射時間の積算が200時間、400時間、500時間、600時間における365nmでの消光比を、透過型エリプソメータ(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製 VUV−VASE)を用いて測定した。測定結果を図12のグラフに示す。なお、図12のグラフにおいては、縦軸が消光比ER、横軸が積算照射時間IRT(hrs)を表し、試料2の消光比が破線dで示され、試料3の消光比が点線eで示され、試料7の消光比が一点鎖線cで示され、試料8の消光比が長破線fで示される。また、積算照射時間が400時間を経過してからは、波長240nm未満の紫外線をカットして紫外線を照射した。
(紫外線照射)
・照射波長 : 185nm、254nm、365nmなど
・照射光源 : 低圧水銀ランプ
・照射エネルギー : 180mW(波長254nm)/cm2
・パージガス : 窒素ガス
図12に示されるように、試料3の偏光子(保護膜:Al23)および試料7の偏光子(保護膜:TiO2)は、紫外光が照射され、照射時間が長時間となっても、高い水準の消光比を維持していた。
また、試料2の偏光子(保護膜:ZrO2)および試料8の偏光子(保護膜:HfO2)は、試料3の偏光子および試料7の偏光子に比べて、長時間の照射により消光比が低下した。
なお、実施例1において、ZrO2の保護膜を有する試料2の偏光子の方がTiO2の保護膜を有する試料1の偏光子よりも高い水準の消光比を維持していたが、実施例2における試料7の偏光子は、試料2の偏光子よりも高い水準の消光比を維持していた(表1および図12参照)。これは、試料7の保護膜の膜厚が1nmであるが、試料1の保護膜の膜厚は10nmであるところ、保護膜としてのTiO2膜厚が厚いほど、TiO2の光学定数に応じた光学特性、すなわち365nmのS波透過率が増大するという特性が顕在化するためであると考えられる。
また、二酸化チタンの膜厚が1nmであっても、偏光子が使用される雰囲気温度(200℃程度)における二酸化チタンの酸素拡散係数Dが二酸化珪素の酸素拡散係数Dよりも17桁程度低いことから(図4参照)、保護膜による保護効果が十分に確保されるものと考察される。
また、図12に示されるグラフから、消光比の変化率を指標にして低圧水銀ランプを用いた紫外線照射に対する保護効果を比較すると、二酸化チタンからなる保護膜(試料7)と二酸化ハフニウムからなる保護膜(試料8)とで消光比の変化率は略同一であった。しかし、S波透過率の変化率としては、二酸化チタンからなる保護膜(試料7)は二酸化ハフニウムからなる保護膜(試料8)よりも小さかった。そのため、二酸化チタンからなる保護膜の保護効果が二酸化ハフニウムからなる保護膜の保護効果よりも大きいと考えられる。よって、酸化アルミニウムからなる保護膜の保護効果が最も高く、次いで二酸化チタンからなる保護膜、二酸化ハフニウムからなる保護膜、二酸化ジルコニウムからなる保護膜の順に保護効果が低くなるものと考えられる。
さらに、実施例1および実施例2の結果から、低圧水銀ランプを用いた場合に最も速く消光比が低減し、メタルハライドランプを用いた場合にはそれよりも遅いものの消光比が低減したが、低圧水銀ランプ(波長240nm未満の紫外線をカット)を用いた場合には、消光比がほとんど低減しないことが確認された。このことから、240nm未満の波長により雰囲気中の酸素からオゾンや励起酸素原子が生成され、それが細線内に拡散することによってモリブデンシリサイド系材料中の珪素の酸化が促進されるものと推察される。したがって、偏光子の使用時においては、波長240nm未満の紫外線をカットすることで偏光子の劣化抑制に効果があると考察される。なお、使用時における偏光子周辺の雰囲気温度は、照射環境の冷却条件にもよるものの、150〜300℃に達するため、熱酸化の影響による劣化の進行も考えられる。
[実施例3]
実施例1において作製した試料1、試料2、試料4〜試料6の各偏光子について、YAGレーザ(波長532nm)の露光による細線の酸化の進行を、ラマンシフトピークの変化で捉えるテストを実施した。
レーザ露光初期は、モリブデンシリサイド系の細線(MoSiN)の主成分である珪素の多結晶を示す波数520cm−1付近のラマンシフトピークが検出される。珪素の単結晶、多結晶とも、波数520cm−1付近にピークをもつが、単結晶はピークが鋭く、多結晶は強度が少し落ち、低波数側に裾引きのある若干鈍ったピークとなる。
レーザ露光を繰り返すことにより、MoSiN表面の酸化が進行して二酸化珪素(アモルファス状)の厚みが増すことで、MoSiN(細線本体)の珪素の信号が遮蔽され、波数520cm−1付近のラマンシフトピークの強度が低下する。
上記現象を利用して、試料1、試料2、試料4〜試料6の各偏光子について、レーザ露光を繰り返し、ラマン分光分析装置(日本電子(株)製 JAS−WPA100)を使用して、細線の表面酸化の進行程度を波数520cm−1付近のラマンシフトピークの変化で捉え、比較評価した。尚、1回のレーザ露光は、出力を10mWに調整し、露光時間を60秒とした。
結果を下記の表2に示した。表2では、1回目の露光における波数520cm−1付近のラマンシフトピークの強度を100とした相対値で示しており、ピーク強度の低下が大きいほど、露光による細線の酸化が進行していることを表している。
Figure 0006915310
表2に示されるように、試料1、試料2の偏光子は、レーザ露光が繰り返されても、波数520cm−1付近のラマンシフトピークの強度低下が僅かであり、偏光子の細線における二酸化珪素の形成が抑制されていることが確認された。
これに対して、保護膜を具備していない試料4の偏光子は、2回目のレーザ露光で波数520cm−1付近のラマンシフトピークの強度に大幅な低下がみられ、偏光子の細線における二酸化珪素の形成が顕著に進行したことが確認された。
また、試料1と同様の二酸化チタンの保護膜を具備するものの、細線の表面の約15%が微細形状で露出する試料5の偏光子は、試料1、試料2の偏光子に比べて、波数520cm−1付近のラマンシフトピークの強度の低減が大きいものであった。これにより、保護膜による細線の被覆が不十分であると、レーザ露光の繰り返しによって、偏光子の細線における二酸化珪素の形成が進行することが確認された。
さらに、酸化珪素を保護膜として具備する試料6の偏光子は、試料1、試料2の偏光子に比べて、波数520cm−1付近のラマンシフトピークの強度の低減が大きく、レーザ露光の繰り返しによって、偏光子の細線における二酸化珪素の形成が進行していることが確認された。
種々の用途の偏光子、および、偏光子を使用した加工に適用可能である。
11,21,31,41…偏光子
12,22,32,42…透明基板
14,24,34,44…細線
16,26,36,46…保護膜

Claims (6)

  1. 透明基板と、該透明基板の一主面に所定の間隔で平行に位置する複数の細線と、少なくとも前記細線を被覆する保護膜と、を有し、
    前記細線は、主成分である珪素とともにモリブデンを含有し、
    前記保護膜は、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜であり、該金属の酸化物膜は二酸化珪素よりも還元されにくい二酸化チタン膜、二酸化ジルコニウム膜、または二酸化ハフニウム膜であり、
    波長200〜400nmの光の直線偏光成分を生成するために用いられることを特徴とする偏光子。
  2. 透明基板と、該透明基板の一主面に所定の間隔で平行に位置する複数の細線と、少なくとも前記細線を被覆する保護膜と、を有し、
    前記細線は、主成分である珪素とともにモリブデンを含有し、前記珪素と前記モリブデンとの混合ターゲットを用いたスパッタリングにより形成される材料層をエッチングして形成されるものであり、
    前記保護膜は、珪素よりも酸化しやすい金属の酸化物膜であり、該金属の酸化物膜は二酸化珪素よりも還元されにくい酸化アルミニウム膜であり、
    波長200〜400nmの光の直線偏光成分を生成するために用いられることを特徴とする偏光子。
  3. 前記細線の厚みは、100〜180nmの範囲内にあることを特徴とする請求項1または請求項に記載の偏光子。
  4. 前記保護膜の厚みは、1〜10nmの範囲内にあることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の偏光子。
  5. 前記透明基板と前記細線との間に下地層が介在し、該下地層は前記保護膜と同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の偏光子。
  6. 前記保護膜と前記透明基板との間にも前記下地層が介在することを特徴とする請求項に記載の偏光子。
JP2017043484A 2016-03-10 2017-03-08 偏光子 Active JP6915310B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/009380 WO2017155017A1 (ja) 2016-03-10 2017-03-09 偏光子
KR1020187024451A KR102345406B1 (ko) 2016-03-10 2017-03-09 편광자
CN201780014950.1A CN108700701A (zh) 2016-03-10 2017-03-09 偏振片
TW106107992A TWI821155B (zh) 2016-03-10 2017-03-10 偏光子

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016047196 2016-03-10
JP2016047196 2016-03-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017167534A JP2017167534A (ja) 2017-09-21
JP6915310B2 true JP6915310B2 (ja) 2021-08-04

Family

ID=59913273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017043484A Active JP6915310B2 (ja) 2016-03-10 2017-03-08 偏光子

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6915310B2 (ja)
CN (1) CN108700701A (ja)
TW (1) TWI821155B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019109375A (ja) * 2017-12-19 2019-07-04 セイコーエプソン株式会社 偏光素子、偏光素子の製造方法
CN111699418A (zh) * 2018-01-04 2020-09-22 奇跃公司 基于结合有无机材料的聚合物结构的光学元件
JP2020012876A (ja) * 2018-07-13 2020-01-23 デクセリアルズ株式会社 位相差素子の製造方法、位相差素子、および投射型画像表示装置
JP7226966B2 (ja) * 2018-10-26 2023-02-21 デクセリアルズ株式会社 偏光板及び偏光板の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1073722A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Sony Corp 偏光光学素子及びその製造方法
JP4488033B2 (ja) * 2007-02-06 2010-06-23 ソニー株式会社 偏光素子及び液晶プロジェクター
US7957062B2 (en) * 2007-02-06 2011-06-07 Sony Corporation Polarizing element and liquid crystal projector
KR20110031440A (ko) * 2008-07-10 2011-03-28 아사히 가라스 가부시키가이샤 와이어 그리드형 편광자 및 그 제조 방법
JP5402101B2 (ja) * 2009-03-06 2014-01-29 セイコーエプソン株式会社 偏光素子、投射型表示装置、液晶装置、電子機器
WO2015072482A1 (ja) * 2013-11-13 2015-05-21 大日本印刷株式会社 偏光子、偏光子用基板および光配向装置
JP6428171B2 (ja) * 2013-11-13 2018-11-28 大日本印刷株式会社 偏光子、偏光子用基板および光配向装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017167534A (ja) 2017-09-21
CN108700701A (zh) 2018-10-23
TW201809746A (zh) 2018-03-16
TWI821155B (zh) 2023-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6915310B2 (ja) 偏光子
JP6823703B2 (ja) フォトマスクブランクおよびその製造方法、フォトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法
KR100597655B1 (ko) 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 및 하프톤형 위상시프트 마스크
KR102277835B1 (ko) 포토마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 포토마스크의 제조 방법, 그리고 표시 장치의 제조 방법
TWI514067B (zh) 光罩基板、轉印用光罩與其製造方法、及半導體裝置之製造方法
KR101004542B1 (ko) 마스크 블랭크용 투명기판 및 마스크 블랭크
CN106353963B (zh) 相移掩模半成品、相移掩模制造方法及显示装置的制造方法
JP2005128278A (ja) 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及びパターン転写方法
KR20170122181A (ko) 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조방법 및 반도체 디바이스의 제조방법
JP7204496B2 (ja) 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法
CN108241251B (zh) 相移掩模坯料、相移掩模制造方法及显示装置制造方法
CN108319103B (zh) 相移掩模坯料及使用其的相移掩模的制造方法、以及显示装置的制造方法
TW201740182A (zh) 光罩基底、相偏移光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法
JP2011065113A (ja) 位相シフトマスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法
TW201527808A (zh) 偏光片、偏光片用基板及光配向裝置
JP2019148789A (ja) 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法
JP2014211502A (ja) 位相シフトマスクの製造方法および位相シフトマスク
JP7297692B2 (ja) フォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法、および表示装置の製造方法
KR102345406B1 (ko) 편광자
KR102510830B1 (ko) 마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법, 및 반도체 디바이스의 제조 방법
CN110196530B (zh) 相移掩模坯料、相移掩模的制造方法、及显示装置的制造方法
JP2023070083A (ja) ブランクマスク及びそれを用いたフォトマスク
TWI774840B (zh) 光罩坯料及其製造方法、光罩及其製造方法、曝光方法、及元件製造方法
CN108663896B (zh) 相移掩模坯料、相移掩模的制造方法、以及图案转印方法
JP2019061106A (ja) 位相シフトマスクブランク及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200519

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200717

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200819

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210419

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20210419

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20210427

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20210511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210615

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210628

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6915310

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150