(57)【要約】【課題】耐湿信頼性に優れ、高い生産性を実現可能な偏光素子および偏光素子の製造方法を提供すること。【解決手段】偏光素子１０は、透光性の基板１と、基板１の一方の表面に、所定の間隔をおいて一方向に並ぶ金属からなるグリッド２と、上記一方の表面の第１の領域１１よりも外側であって、基板１の外縁に沿った第２の領域１２のグリッド２を覆う金属膜４と、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基板と、
前記基板の一方の表面に、所定の間隔をおいて一方向に並ぶ金属からなるグリッドと、
前記一方の表面の第１の領域よりも外側であって、前記基板の外縁に沿った第２の領域の前記グリッドを覆う金属膜と、を備えたことを特徴とする偏光素子。
【請求項２】
前記グリッドを被覆する酸化膜を有する、請求項１に記載の偏光素子。
【請求項３】
前記金属膜は、前記第２の領域において、前記グリッドの隙間を埋めるように設けられている、請求項１または２に記載の偏光素子。
【請求項４】
前記金属膜は、前記グリッドよりもイオン化傾向が大きい金属からなる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項５】
前記第１の領域では、前記グリッドを覆い、前記第２の領域では、前記金属膜を覆う保護膜を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項６】
前記保護膜は、透光性の無機膜である、請求項５に記載の偏光素子。
【請求項７】
前記保護膜は、撥水性の有機膜である、請求項５に記載の偏光素子。
【請求項８】
前記保護膜は、透光性の無機膜と、前記無機膜に積層された撥水性の有機膜とを含む、請求項５に記載の偏光素子。
【請求項９】
前記グリッドは、前記一方向に並ぶ細線部と、前記細線部の頂部に設けられた光吸収性の吸収層とを含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項１０】
複数の基板が面付けされる透光性のマザー基板の一方の表面に第１の金属膜と、光吸収性の吸収層とを積層する工程と、
前記第１の金属膜と前記吸収層とを一括パターニングして、所定の間隔で一方向に並ぶ細線部と前記吸収層とを含むグリッドを形成する工程と、
前記マザー基板の複数の前記基板ごとに、前記基板の第１の領域よりも外側であって、前記基板の外縁に沿った第２の領域の前記グリッドを覆う第２の金属膜を形成する工程と、
前記マザー基板を分割して前記基板を取り出す工程と、を備えた偏光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の金属膜を形成する工程は、前記第２の領域に対応した開口部を有するマスクを前記マザー基板に対向配置して、気相成長法により前記第２の金属膜を形成する、請求項１０に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１２】
酸素を含む雰囲気下で前記マザー基板を加熱する工程を含む、請求項１０または１１に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１３】
同じ金属材料を用いて、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを形成する、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の金属膜に比べてイオン化傾向が大きい金属材料を用いて前記第２の金属膜を形成する、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記マザー基板から前記基板を取り出す工程の前に、前記第１の領域では、前記グリッドを覆い、前記第２の領域では、前記第２の金属膜を覆う保護膜を形成する工程を有する、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記保護膜を形成する工程は、透光性の無機膜を形成する、請求項１５に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記保護膜を形成する工程は、撥水性の有機膜を形成する、請求項１５に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記保護膜を形成する工程は、透光性の無機膜を形成する工程と、
前記無機膜に積層して撥水性の有機膜を形成する工程と、を含む、請求項１５に記載の偏光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光素子、偏光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載されているように、ウェハ基板の一面全面に形成された下地膜にグリッドを形成すると共に、ウェハ基板の周縁部にグリッドを形成しない非形成領域を形成し、グリッド及び非形成領域を保護膜で被覆する偏光板の製造方法が知られていた。
【０００３】
特許文献１の偏光板の製造方法によれば、ウェハ基板の周縁部にグリッドを形成しない非形成領域を形成するため、周縁部を被覆する保護膜に破壊が生じた場合にも、高温や高湿度環境下においてグリッドが劣化しないとしている。つまり、高温や高湿度環境下においても、高い信頼性を有する偏光板を製造することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５‐１８０９７５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の偏光板の製造方法では、グリッドと非形成領域とを同時に形成することから、当該偏光板を適用する製品（機種）のサイズに応じて、グリッドと非形成領域とを形成する必要がある。言い換えれば、グリッドを形成する段階で個別の製品管理が求められるので、部品としての偏光板の製造プロセスにおける工程の製品間の共通化が阻害され、生産性を向上させることが困難となるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る偏光素子は、透光性の基板と、基板の一方の表面に、所定の間隔をおいて一方向に並ぶ金属からなるグリッドと、一方の表面の第１の領域よりも外側であって、基板の外縁に沿った第２の領域のグリッドを覆う金属膜と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
高温や高湿度環境下における金属からなるグリッドの劣化によって引き起こされる不良モードを、以降、腐食と称する。本適用例によれば、第２の領域では、グリッドを覆う金属膜が腐食の起点となることから、腐食の進行が有効領域である第１の領域に到達するまでに時間が掛かる。したがって、腐食反応の進行が飽和することに十分な量の金属膜を第１の領域よりも外側の第２の領域に設けることで、グリッドの腐食を大幅に遅延させることができる。加えて、第２の領域にはグリッドが形成されていることから、上述した特許文献１のように、グリッドと同時に非形成領域を形成する場合に比べて、偏光素子の製造プロセスにおける工程の製品間の共通化を図ることができる。つまり、耐腐食性を向上させると共に、高い生産性を実現可能な偏光素子を提供することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の偏光素子は、グリッドを被覆する酸化膜を有することが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、酸化膜でグリッドを覆うことにより、腐食の原因物質がグリッドへ到達することをさらに防ぐことができる。したがって、耐腐食性をさらに向上させることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の偏光素子において、金属膜は、第２の領域において、グリッドの隙間を埋めるように設けられていることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、金属膜でグリッドの隙間を埋めることにより、腐食反応に費やされる金属原子を多く設けることができ、結果としてグリッドの腐食を確実に遅延させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の偏光素子において、金属膜は、グリッドよりもイオン化傾向が大きい金属からなることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、グリッドよりもイオン化傾向が大きい金属膜を設けることで、グリッドよりも優先して金属膜が腐食しやすくなり、グリッドの腐食を遅延させることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の偏光素子は、第１の領域では、グリッドを覆い、第２の領域では、金属膜を覆う保護膜を有することが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、第１の領域のグリッドにも保護膜を付与することによって、第２の領域以外でも耐腐食性を付与することができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に記載の偏光素子において、保護膜は、透光性の無機膜であることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、保護膜として透光性の無機膜を第１の領域に形成することで、偏光の反射率や透過率といった光学特性の悪化を少なくすることに加え、腐食がグリッドまで進行することを遅延させる効果を得ることができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に記載の偏光素子において、保護膜は、撥水性の有機膜であることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、保護膜として撥水性の有機膜を付与することにより、腐食の原因物質を媒介する水の付着を抑え、グリッドの腐食を遅延させることができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に記載の偏光素子において、保護膜は、透光性の無機膜と、無機膜に積層された撥水性の有機膜とを含むことが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、無機膜と有機膜とを積層することで、グリッドの腐食の進行と水の付着の両方を防ぐことができ、更なる腐食遅延効果を得ることができる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に記載の偏光素子において、グリッドは、一方向に並ぶ細線部と、細線部の頂部に設けられた光吸収性の吸収層とを含むことが好ましい。
【００２４】
本適用例によれば、細線部の頂部に吸収層を設けることによって、グリッドを透過しない偏光を吸収層によって吸収する効果を得ることができる。すなわち、優れた光学特性を有する偏光素子を提供できる。
【００２５】
［適用例１０］本適用例に係る偏光素子の製造方法は、複数の基板が面付けされる透光性のマザー基板の一方の表面に第１の金属膜と、光吸収性の吸収層とを積層する工程と、第１の金属膜と吸収層とを一括パターニングして、所定の間隔で一方向に並ぶ細線部と吸収層とを含むグリッドを形成する工程と、マザー基板の複数の基板ごとに、基板の第１の領域よりも外側であって、基板の外縁に沿った第２の領域のグリッドを覆う第２の金属膜を形成する工程と、マザー基板を分割して基板を取り出す工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、腐食反応の進行が飽和することに十分な量の第２の金属膜を第２の領域に形成することで、グリッドの腐食を大幅に遅延させることができる。第１の金属膜の成膜から第２の金属膜を形成するまでのプロセスをマザー基板上で行うことができるので、単品の基板を用いて加工する場合に比べて、製造コストを抑えて偏光素子を製造することができる。加えて、細線部には吸収層が積層されているので、金属からなる細線部で反射した偏光を吸収層で吸収させることができるので、優れた光学特性を有する偏光素子を製造することができる。
【００２７】
［適用例１１］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法において、第２の金属膜を形成する工程は、第２の領域に対応した開口部を有するマスクをマザー基板に対向配置して、気相成長法により第２の金属膜を形成することが好ましい。
【００２８】
本適用例によれば、マザー基板にマスクを介して気相成長法により第２の金属膜を成膜するので、レジストでマスキングする場合に比べて、グリッドの損傷を防ぐことができる。
【００２９】
［適用例１２］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法は、酸素を含む雰囲気下でマザー基板を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００３０】
本適用例によれば、酸素を含む雰囲気下でマザー基板を加熱することにより、グリッドおよび吸収層に酸化膜を形成でき、酸化膜により腐食物質がグリッドに到達することを遅延させることによってグリッドの耐腐食性を向上できる。
【００３１】
［適用例１３］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法は、同じ金属材料を用いて、第１の金属膜と第２の金属膜とを形成することが好ましい。
【００３２】
本適用例によれば、同じ金属材料を用いることで、第１の金属膜及び第２の金属膜においてそれぞれの腐食する速さを揃えることができ、第１の金属膜が優先して腐食することを防ぐことができる。
【００３３】
［適用例１４］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法は、第１の金属膜に比べてイオン化傾向が大きい金属材料を用いて第２の金属膜を形成することが好ましい。
【００３４】
本適用例によれば、イオン化傾向が大きい金属材料を用いて第２の金属膜を形成することで、第２の金属膜を優先的に腐食させることができ、第１の金属膜の腐食を遅延させることができる。
【００３５】
［適用例１５］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法は、マザー基板から基板を取り出す工程の前に、第１の領域では、グリッドを覆い、第２の領域では、第２の金属膜を覆う保護膜を形成する工程を有することが好ましい。
【００３６】
本適用例によれば、保護膜の付与によって耐腐食性を確実に向上させることに加え、マザー基板から基板を取り出す前に保護膜の形成を行うことで、マザー基板の割断後の製造プロセスを少なくすることができ、製造コストを削減することができる。
【００３７】
［適用例１６］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法において、保護膜を形成する工程は、透光性の無機膜を形成することが好ましい。
【００３８】
本適用例によれば、保護膜として透光性の無機膜を第１の領域に形成することで、偏光の反射率や透過率といった光学特性の悪化を少なくすることに加え、腐食がグリッドまで進行することを遅延させる効果を得ることができる。
【００３９】
［適用例１７］上記適用例に記載の偏光素子の製造方法において、保護膜を形成する工程は、撥水性の有機膜を形成することが好ましい。
【００４０】
本適用例によれば、保護膜として撥水性の有機膜を付与することにより、腐食の原因物質を媒介する水の付着を抑え、グリッドの腐食を遅延させることができる。
【００４１】
［適用例１８］上記適用例に記載の偏光素子は、保護膜を形成する工程として透光性の無機膜を形成する工程と、無機膜に積層して撥水性の有機膜を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００４２】
本適用例によれば、無機膜と有機膜とを積層することで、グリッドの腐食の進行と水の付着の両方を防ぐことができ、更なる腐食遅延効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１における偏光素子の構成を示す概略平面図。
【図２】実施形態１の偏光素子の構造を示す概略断面図。
【図３】実施形態１の無機膜のみを保護膜とした偏光素子の概略断面図。
【図４】実施形態１の有機膜のみを保護膜とした偏光素子の概略断面図。
【図５】実施形態１の偏光素子の製造方法を示すフローチャート。
【図６】図５における製造工程のステップＳ１を示す断面図。
【図７】図５における製造工程のステップＳ２を示す断面図。
【図８】図５における製造工程のステップＳ３のレジストパターニングを示す断面図。
【図９】図５における製造工程のステップＳ３のドライエッチングを示す断面図。
【図１０】図５における製造工程のステップＳ４を示す断面図。
【図１１】図５における製造工程のステップＳ４後のマザー基板を示す平面図。
【図１２】図５における製造工程のステップＳ４での金属膜を示す断面図。
【図１３】実施形態２の偏光素子の構造を示す概略断面図。
【図１４】実施形態２の無機膜のみを保護膜とした偏光素子の概略断面図。
【図１５】実施形態２の有機膜のみを保護膜とした偏光素子の概略断面図。
【図１６】変形例１における偏光素子の構成を示す概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００４５】
（実施形態１）
＜偏光素子＞
まず、本実施形態の偏光素子について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、実施形態１の偏光素子の構成を示す概略平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った偏光素子の構造を示す概略断面図である。
【００４６】
図１に示すように、本実施形態の偏光素子１０は、複数のグリッド２が設けられた平面視で四角形の第１の領域１１と、第１の領域１１の外側を囲むように金属膜４が設けられた第２の領域１２とを有している。図２に示すように、偏光素子１０の断面に着目すると、偏光素子１０は、透光性の基板１を有し、第１の領域１１及び第２の領域１２において、複数のグリッド２は基板１の一方の表面に設けられ、一方向に間隔を置いて並んでいる。第２の領域１２では、金属膜４は、複数のグリッド２を覆うように設けられている。
【００４７】
グリッド２は、グリッド形状に加工された金属からなる細線部２Ａと、細線部２Ａの頂部に設けられた光吸収性の吸収層２Ｂとの積層構造からなり、第１の領域１１におけるグリッド２の表面および隣り合うグリッド２間の基板１の表面には保護膜９が設けられている。また、第２の領域１２では、複数のグリッド２を被覆する金属膜４の表面を覆うように保護膜９が設けられている。本実施形態の保護膜９は、透光性の無機膜６と、撥水性の有機膜７とが積層されたものである。
【００４８】
偏光素子１０は、所謂ワイヤーグリッド（ＷＧ）構造を有する偏光板である。以降、偏光素子１０を構成する各部について説明する。
【００４９】
基板１はガラスや石英、プラスチック等の透光性基材を用いる。
グリッド２は金属の薄膜を上記一方向と交差する方向に沿って加工することによって得られた複数の細線状の構造をとった細線部２Ａと、細線部２Ａの頂部に設けられた吸収層２Ｂとを含む構造のことを指す。
【００５０】
グリッド２は可視光の波長よりも短い周期で均等な間隔で配列されており、これら複数の細線状の構造により第１の領域１１および第２の領域１２にワイヤーグリッド型の偏光層が形成されている。例えば、グリッド２の間隔は、７０ｎｍ程度であり、グリッド２の幅は２０ｎｍから６０ｎｍ、基板面からのグリッド２の高さは３５ｎｍ〜２６０ｎｍである。第１の領域１１は、グリッド２の延在方向と直交する方向に振動する直線偏光を透過させ、グリッド２の延在方向に振動する直線偏光を反射する反射型の偏光層である。
【００５１】
細線部２Ａの材料としては、可視光波長域において光の反射率が高い金属を用いることが好ましい。具体的には、例えばアルミニウム、銀、銅、クロム、チタン、ニッケル、タングステン、鉄などを用いることができる。本実施形態では細線部２Ａの材料としてアルミニウムを用いている。
【００５２】
吸収層２Ｂは、可視領域において、光の吸収率が細線部２Ａの表面の光吸収率よりも高い、例えば、シリコン、ゲルマニウム、タンタル等の金属を用いることが好ましく、当該金属の酸化物や窒化物などにより形成してもよい。本実施形態では、吸収層２Ｂの材料としてシリコンを用いている。細線部２Ａの頂部に吸収層２Ｂを設けることにより、細線部２Ａで反射する迷光（直線偏光）を吸収層２Ｂで吸収させ、優れた光学特性を有する偏光素子１０を実現できる。
【００５３】
以降、グリッド２が均等な間隔で配列する一方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交し、グリッド２の延在方向をＹ方向として説明する。また、偏光素子１０を保護膜９側から見ることを「平面視」あるいは「平面的に」と表現して説明する。
【００５４】
保護膜９を構成する無機膜６は、無機化合物である、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム等を材料として用いることができる。同じく保護膜９を構成する有機膜７は、成膜後に撥水性を示す有機化合物である、Ｒ−ＳｉＸ3で表される有機シラン系カップリング剤や、Ｒ―ＰＯ3Ｈ2で表されるホスホン酸系カップリング剤、Ｒ−ＣＯＯＨで表されるカルボン酸系カップリング剤、Ｒ−ＳＨで表させるチオール系カップリング剤などを単品もしくは複数種類組み合わせて用いることができる。ここでＲは直鎖や環状を含むアルキル鎖および芳香族を含み、その一部の構造に対し、表面エネルギーを下げる目的で、フルオロアルキル基やフルオロアルキルエーテル基などに置換した化合物でもよい。また、ＸにはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉなどのハロゲンや、ＯＣＨ3、ＯＣ2Ｈ5、ＯＣ3Ｈ7などのアルコキシ基がそれに該当する。
【００５５】
なお、グリッド２の表面に形成した保護膜９である無機膜６および有機膜７は、第１の領域１１におけるグリッド２の耐腐食性を高める目的で付与したものであり、無機膜６のみ、あるいは有機膜７のみでも耐腐食性を付与することができる。
【００５６】
図３及び図４は保護膜の他の構成例を示す概略断面図である。具体的には、図３に示すように、グリッド２に透光性の無機膜６のみを付与する組み合わせや、図４に示すように、グリッド２に撥水性の有機膜７のみを付与する組み合わせでもよい。
【００５７】
第２の領域１２において金属膜４を覆う保護膜９を構成する無機膜６および有機膜７に関しては、それぞれ第１の領域１１に存在するグリッド２の表面に形成したものと同一の材料を用いることができる。
【００５８】
図２に戻り、第２の領域１２は偏光素子１０の外周にわたって金属膜４を形成した構造をとっており、金属膜４の表面にも保護膜９（無機膜６および有機膜７）が形成されている。前述したように、保護膜９は無機膜６のみでも、有機膜７のみであってもよいが、無機膜６に撥水性の有機膜７を積層することで、耐腐食性をより高めた保護膜９を実現できる。
【００５９】
本実施形態では、アルミニウムを用いて細線部２Ａを構成し、シリコンを用いて細線部２Ａの頂部に位置する吸収層２Ｂを構成している。金属膜４はアルミニウムを用いて構成している。金属膜４は、細線部２Ａと同じ材料を用いているが、細線部２Ａよりもイオン化傾向の大きい材料、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を用いることが望ましい。金属膜４の材料として細線部２Ａよりもイオン化傾向の大きい材料を用いることで、金属膜４が優先して腐食されることから、グリッド２（細線部２Ａ）の腐食を遅らせることができる。つまり、第２の領域１２に設けられた金属膜４は、第１の領域１１に設けられたグリッド２の腐食を遅らせるための犠牲膜である。
【００６０】
このように、基板１の外縁に沿った第２の領域１２に犠牲膜である金属膜４を備えた偏光素子１０は、実際にはマザー基板を用いて製造される。偏光素子１０の詳しい製造方法については後述するが、マザー基板を分割して偏光素子１０を取り出す際の分割面に相当する、図２に示す偏光素子１０の外縁における側面には、保護膜９が設けられていない。ただし、偏光素子１０を１つずつ製造する場合には、偏光素子１０の外縁における側面にも保護膜９を設けることが可能であり、そのほうが耐腐食性の観点からは好ましい。
【００６１】
金属膜４の寸法に関しては、犠牲膜としての機能を発揮させる都合上で、第２の領域１２における金属膜４の体積が可能な限り大きなことが望ましいが、幅を広げすぎると有効領域である第１の領域１１が小さくなってしまう。また、金属膜４を設ける第２の領域１２のＸ方向あるいはＹ方向の幅を広くすると、マザー基板から取り出し可能な偏光素子１０の数が減少するおそれがある。加えて、マザー基板を分割して偏光素子１０を取り出す際に、偏光素子１０の外縁に例えばクラックなどが生ずると、クラックが生じた部分から腐食が進行するおそれがある。したがって、本実施形態では、マザー基板の分割を考慮して第２の領域１２の幅を少なくとも０．２ｍｍ以上とし、第２の領域１２における金属膜４の膜厚をグリッド２よりも高い３５ｎｍ以上の厚さとした。
【００６２】
なお、図２では、第２の領域１２において、金属膜４は、２本のグリッド２を覆うように表されているが、実際には、上述したように、グリッド２のＸ方向における間隔は、７０ｎｍ程度であり、グリッド２のＸ方向における幅は２０ｎｍから６０ｎｍであることから、金属膜４は多数のグリッド２を覆っている。
【００６３】
偏光素子１０の詳しい製造方法については後述するが、金属膜４は、マザー基板に対してマスクを用いた気相成長法により形成でき、その形成範囲はマスクの設計に依存するので、マスクを変えるだけで容易に任意のサイズの偏光素子１０をマザー基板に作製することができ、製品としての偏光素子１０の製造プロセスにおける工程の製品間の共通化を促進することができる。このように本実施形態によれば、耐腐食性が担保された任意のサイズの偏光素子１０を得ることができる。
【００６４】
＜偏光素子の製造方法＞
次に、本実施形態の偏光素子１０の製造方法について、図５〜図１２を参照して説明する。図５は実施形態１の偏光素子の製造方法を示すフローチャートである。図６〜図１２は実施形態１の偏光素子の製造工程を示す概略断面図である。なお、図６〜図１２は、図２に示したＡ−Ａ’線に沿った偏光素子１０の構造もしくは、マザー基板の状態を示す概略断面図に対応した図である。
【００６５】
図５に示すように、本実施形態の偏光素子１０の製造方法は、第１の金属膜の形成工程（ステップＳ１）と、吸収層の形成工程（ステップＳ２）、第１の金属膜と吸収層とを一括してパターニングする工程（ステップＳ３）と、第２の領域１２に第２の金属膜を形成する工程（ステップＳ４）と、保護膜を形成する工程（ステップＳ５）と、マザー基板１０Ｗから基板１（偏光素子１０）を取り出すスクライブ工程（ステップＳ６）と、を備えている。保護膜を形成する工程（ステップＳ５）は、第１の領域１１と第２の領域１２とに亘って透光性の無機膜を成膜する工程（ステップＳ５−１）と、第１の領域１１と第２の領域１２とに亘って撥水性の有機膜を成膜する工程（ステップＳ５−２）とを含むものである。
【００６６】
図５の各ステップに沿って説明すると、ステップＳ１からステップＳ６の各工程は、基板１が複数面付けされて形成されるマザー基板１０Ｗを用いる。
【００６７】
ステップＳ１の第１の金属膜の形成工程では、図６に示すようにマザー基板１０Ｗ（基板１）の一方の表面側に、第１の金属膜１Ｒと、第１の金属膜１Ｒの表面に誘電体層５Ｒとを形成し、次いでステップＳ２では、図７に示すように、第１の金属膜１Ｒに対して吸収層３Ａを積層して形成する。より具体的には、ステップＳ１では、まず、第１の金属膜１Ｒの成膜を行う。本実施形態では、例えばアルミニウム製のターゲットを用いて、スパッタリング法によりアルミニウムからなる第１の金属膜１Ｒを成膜した。成膜した第１の金属膜１Ｒの厚みは、おおよそ２４０ｎｍ程度である。その後、マザー基板１０Ｗを大気中へ取り出し、表面を純水などで洗浄することによって、成膜時のパーティクルを除去すると共に、第１の金属膜１Ｒ（アルミニウム）を自然酸化させて得られる誘電体層５Ｒ（酸化アルミニウム）を形成することができる。第１の金属膜１Ｒの表面に自然酸化膜である誘電体層５Ｒを形成することにより、以降に形成される吸収層３Ａの材料との相互拡散を抑え、光学特性の低下を抑えることができる。
【００６８】
次に、ステップＳ２では、例えばシリコン製のターゲットを用いたスパッタリング法によりシリコンからなる吸収層３Ａを成膜した。成膜した吸収層３Ａの厚みはおおよそ５ｎｍ〜１００ｎｍである。その後、次のステップＳ３へ移るために装置からマザー基板１０Ｗを取り出したときの大気暴露によって吸収層３Ａ（シリコン）の表面に自然酸化膜である誘電体層５Ａ（酸化シリコン）が形成される。
【００６９】
次に、ステップＳ３では、ワイヤーグリッド構造を形成するためのレジストパターニングおよび、ドライエッチングを行って、第１の金属膜１Ｒと吸収層３Ａとを一括パターニングする。まず、スピンコート法等を用いてレジスト４０を膜厚が均一になるよう塗布した後に、ワイヤーグリッド構造に対応させてパターニングを行った。
【００７０】
本実施形態では、光硬化型のナノインプリントリソグラフィー法を用いてパターニングを行い図８に示すように、グリッドに対応する部分が凸状となったレジストパターン構造を得たが、熱硬化型のナノインプリントリソグラフィー法や、二束干渉露光法、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザーによる露光等を用いてパターニングを行ってもよい。その後、レジスト４０を介してエッチングを施しワイヤーグリッド構造を形成する。
【００７１】
上記のエッチング工程において、吸収層３Ａは、例えば、フッ素系のエッチングガス（ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ4Ｆ8など）を用いたドライエッチング処理によりエッチングすることができる。一方、第１の金属膜１Ｒは、例えば、塩素系のエッチングガス（Ｃｌ2、ＢＣｌ3など）を用いたドライエッチング処理によりエッチングすることができる。具体的には上記に例示したガスの一部およびＡｒやＮ2などの不活性なガスを混合させてプラズマを形成し、ドライエッチング処理を施す。その後、Ｏ2プラズマを用いたアッシング処理や、純水、アルコール類、オゾン水、シュウ酸系薬剤、リン酸系薬剤、アンモニウム系薬剤、フッ酸系薬剤などによる洗浄を行うことで、ドライエッチング後のレジスト残渣や、Ｃｌ-、Ｆ-といったイオン成分の除去を行った。これにより、図９に示すワイヤーグリッド構造を形成した。具体的には、グリッド２は、アルミニウムからなる細線部２Ａと、細線部２Ａの頂部に形成された吸収層２Ｂとを含み、細線部２Ａの側面には自然酸化膜である誘電体層２Ｃ（酸化アルミニウム）が形成され、吸収層２Ｂの表面には自然酸化膜である誘電体層２Ｄ（酸化シリコン）が形成される。
【００７２】
次に、ステップＳ４では気相成長法を用いて第２の金属膜としての金属膜４を形成した。本実施形態では、図１０に示すようなマスク６０を用いたスパッタリング法を利用した。マザー基板１０Ｗとターゲット５０との間にマスク６０を設置することにより、マスク６０の開口部６０ａに相当する位置に金属膜４を形成する。金属膜４の膜厚はマザー基板１０Ｗ上におけるグリッド２の高さよりも厚くなるように設定される。これにより、隣り合うグリッド２の隙間を金属膜４で埋めると共に、図１１に示すように、マザー基板１０Ｗのオリフラを基準にして、金属膜４が形成された第２の領域１２が個々の基板１における有効領域である第１の領域１１を囲むようにＸ方向及びＹ方向に延在して格子状をなすマザー基板１０Ｗが形成される。なお、マスク６０は、インバーなどを用いて形成されたハードマスクである。
【００７３】
本実施形態では、ターゲット５０としてアルミニウムを用いたが、前述したように、グリッド２の腐食を遅延または防止する目的で、例えばグリッド２の材料（アルミニウム）よりもイオン化傾向が大きいマグネシウムなどのような、グリッド２とは異なる材料からなるターゲットを用いて金属膜４を形成してもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、マスク６０をマザー基板１０Ｗとターゲット５０との間に設置しており、マスク６０とマザー基板１０Ｗとは直接に接触しないことが、マスク６０の接触によるグリッド２の倒壊といった物理的な損傷を防ぎ、歩留りを向上させる意味でも望ましい。なお、マスク６０の一部の領域あるいはすべての領域がマザー基板１０Ｗと接触していてもよいものとする。
【００７５】
金属膜４が形成される範囲（第２の領域１２に相当）はマスク６０の開口部６０ａの寸法に依存するので、マスク６０を変えるだけで容易に任意のサイズの偏光素子１０をマザー基板１０Ｗに形成することができ、製品としての偏光素子１０の製造プロセスにおける工程の製品間の共通化を促進することができる。また、金属膜４の膜厚は、第２の領域１２に存在するグリッド２が完全に埋まる高さ以上であることが望ましいが、図１２に示すように、グリッド２が金属膜４で被覆される程度の膜厚でもかまわない。
【００７６】
次に、ステップＳ５で保護膜９を形成する。ステップＳ５は、図５に示すように、無機膜６を成膜するステップＳ５−１と、有機膜７を成膜するステップＳ５−２を含むものである。ステップＳ５−１では、図３に示すように、基板１上において、第１の領域１１と第２の領域１２とに亘って無機膜６を形成し、続いて、ステップＳ５−２では、図２に示すように無機膜６に積層して有機膜７を形成する。
【００７７】
本実施形態では、ステップＳ５−１で無機膜６を形成した後に、ステップＳ５−２で有機膜７を形成したが、ステップＳ５−１のみ、またはステップＳ５−２のみ、といったように、無機膜６もしくは有機膜７のどちらか片方を保護膜９として成膜してもよい。また、ステップＳ５−１とステップＳ５−２とを組み合わせて繰り返すことにより、無機膜６と有機膜７とを組み合わせて２層以上の保護膜９を形成してもよい。なお、無機膜６と有機膜７のいずれか一方を形成する工程や、無機膜６と有機膜７とを含む２層以上の保護膜９を形成する工程をステップＳ３とステップＳ４との間に行い、金属膜４を形成する前の段階で、グリッド２のみ先に保護膜９を形成してもよい。
【００７８】
ステップＳ５−１での無機膜６の成膜には、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、気相蒸着法といった気相成長法を用いることが好ましい。また、ステップＳ５−２の有機膜７の成膜には、前述したカップリング剤を有機溶媒で希釈した溶液へマザー基板１０Ｗを浸漬してアニーリングを行う液相法や、前述したカップリング剤をマザー基板１０Ｗと共に密閉された空間内で、加熱や減圧等の手段を用いて気化させて成膜する気相法などの方法を用いて、形成対象の表面に対して化学結合または堆積させることが望ましい。
【００７９】
本実施形態においては、ステップＳ５−１ではスパッタリング法を用いて酸化シリコンを成膜し、ステップＳ５−２では気相法を用いてシランカップリング剤を成膜したが、無機膜６の成膜に前述したスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、蒸着法などの気相成長法を、有機膜７の成膜に前述した液相法、気相法をそれぞれ単一で使用、または複数の方法を組み合わせて使用して保護膜９を形成しても構わない。以上の方法で保護膜９を形成すると、図２に示す偏光素子１０の構造となる。
【００８０】
最後に、ステップＳ６のスクライブ工程では、図１の偏光素子１０の形状になるよう、マザー基板１０Ｗを分割（スクライブ）し、偏光素子１０を取り出す。ここで、スクライブは第２の領域１２の直上に対して行い、スクライブ後の偏光素子１０の外縁まで金属膜４で覆われていることが望ましい。また、スクライブはレーザーアブレーション法を用いたレーザーダイシングが、切断時の不良が少なく歩留りが向上するため望ましいが、金属等で作られた刃（ブレード）を用いてマザー基板１０Ｗをスクライブして偏光素子１０を取り出しても構わない。
このように本実施形態によれば、容易に耐腐食性を担保された任意のサイズの偏光素子１０を製造することができる。
【００８１】
（実施形態２）
＜偏光素子＞
次に、実施形態２の偏光素子について、図１３を参照して説明する。図１３は実施形態２の偏光素子の構造を示す概略断面図である。実施形態２の偏光素子は、実施形態１の偏光素子１０に対して、酸素を含む雰囲気下で偏光素子またはマザー基板を加熱することで、グリッド２の表面の自然酸化膜を成長させて膜厚を確保した酸化膜を形成することにより、製造プロセスへの負荷が少なく耐腐食性を担保した偏光素子を得る方法である。したがって、実施形態１の偏光素子１０と同じ構成には同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１３に示すように、本実施形態の偏光素子２０は実施形態１の偏光素子１０と基本的に同様な構造をとっている。本実施形態の偏光素子２０は、複数のグリッド２が設けられた第１の領域１１と、第１の領域１１を囲み、金属膜４が設けられた第２の領域１２とを含んで構成されている。第１の領域１１及び第２の領域１２では、透光性の基板１の一方の表面に、一方向に所定の間隔を置いて並ぶように複数のグリッド２が形成されている。第２の領域１２では、複数のグリッド２を覆うように金属膜４が形成されている。以上の構成に加えて、グリッド２を構成する細線部２Ａの表面に形成された誘電体層２Ｃと、細線部２Ａの頂部に積層された吸収層２Ｂの表面に形成された誘電体層２Ｄと、第２の領域１２の金属膜４の表面に形成された誘電体層４Ａと、を有している。
【００８３】
細線部２Ａの表面の誘電体層２Ｃおよび吸収層２Ｂの表面の誘電体層２Ｄに加え、金属膜４の表面に形成された誘電体層４Ａは、それぞれを構成する金属の自然酸化膜を成長させたグリッド２を被覆する酸化膜である。自然酸化膜の膜厚を厚くした誘電体層２Ｃ，２Ｄは腐食物質が細線部２Ａの金属や金属膜４まで到達する時間を遅延することができるため、グリッド２や金属膜４が腐食するまでの時間を遅延させることができる。
【００８４】
図１４は実施形態２の無機膜のみを保護膜とした偏光素子の概略断面図、図１５は実施形態２の有機膜のみを保護膜とした偏光素子の概略断面図である。
自然酸化膜を成長させて得られる酸化膜としての誘電体層２Ｃ，２Ｄを形成した後は、必要に応じて実施形態１と同様に、図１４および図１５に示すように、保護膜９として透光性の無機膜６および撥水性の有機膜７のどちらか片方もしくは両方を形成してもよい。
このように本実施形態によれば、製造プロセスへの負荷が少ない方法で、容易に耐腐食性を担保された任意のサイズの偏光素子２０を得ることができる。
【００８５】
＜偏光素子の製造方法＞
実施形態２における偏光素子２０の製造方法は、図５で示した実施形態１の製造方法のフローチャートのステップＳ４における第２の金属膜の成膜と、ステップＳ５における保護膜の成膜との間にマザー基板１０Ｗを加熱するアニーリングの工程を付与する方法であり、他のプロセスは実施形態１の製造方法と同様である。
また、アニーリングの工程をステップＳ３のパターニング工程と、ステップＳ４の第２の金属膜の成膜との間や、ステップＳ５−１の無機膜６の成膜と、ステップＳ５−２の有機膜７の成膜との間に追加しても構わない。
前述したように、誘電体層２Ｃは酸化アルミニウムであり、誘電体層２Ｄは酸化シリコンである。これらは大気への暴露で形成し得るものであるが、本実施形態では、酸素を含む雰囲気下で１００℃〜５００℃の温度で一定時間加熱する方法を用いることで、２４時間大気暴露した場合に比べて自然酸化膜を容易に成長させることができる。
このように本実施形態によれば、製造プロセスへ負荷が少ない方法で、容易に耐腐食性を担保された任意のサイズの偏光素子２０を製造することができる。
【００８６】
上記実施形態の偏光素子１０あるいは偏光素子２０は、透過型液晶プロジェクターであれば、液晶ライトバルブを挟んで光の入射側と出射側に設置し、偏光板としてそれぞれ利用される。また、反射型液晶プロジェクターであれば、液晶ライトバルブより光源に近い位置に設置して偏光板として利用される。透過型、反射型、いずれの液晶プロジェクターにおいても、液晶ライトバルブは強い光に長時間にわたってさらされる。現在も汎用的に用いられている有機偏光板であれば、その強い光に長時間耐えることが困難であるために、より明るいプロジェクターの開発を困難としたが、本実施形態のワイヤーグリッド型の偏光素子１０あるいは偏光素子２０を用いることで、液晶プロジェクターの光源から発せられる光の光量をさらに増加させることが可能となる。加えて、偏光素子１０あるいは偏光素子２０の耐腐食性が向上したことによって、高温多湿な国々や、海岸や温泉等の高湿度環境においても安定して長期間使用することができるため、液晶プロジェクターの用途における環境対応の幅を広げることができる。
【００８７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００８８】
（変形例１）図１６は変形例１の偏光素子の構成を示す概略平面図である。図１６に示すように、変形例１の偏光素子１０Ｂは、第１の領域１１よりも外側であって、グリッド２が延在するＹ方向の両端部にＸ方向に沿って延在するように金属膜４が形成されている。金属膜４の形状以外は、上記した偏光素子１０または偏光素子２０と同様である。
上記の構成をとった偏光素子１０Ｂは、腐食の進行を最低限抑える構造である。グリッド２の腐食はグリッド２に沿ってＹ方向に進行するため、グリッド２の延在方向であるＹ方向の両端部を金属膜４で覆うことによって、腐食の進行を抑えることができる。
偏光素子１０Ｂの形状の方が、マスク６０の開口部６０ａの構造がより単純となるため、製造プロセスへの負荷が少ないものであると言える。
よって、変形例１を適応した偏光素子１０Ｂもまた、製造プロセスの負荷が少なく、耐腐食性を有した構造であると言える。
【符号の説明】
【００８９】
１…透光性の基板、１Ｒ…第１の金属膜、２Ａ…細線部（グリッド形状に加工した第１の金属膜）、２…グリッド、３Ａ…吸収層、２Ｂ…グリッド形状に加工した吸収層、４…金属膜、５Ｒ…第１の金属膜表面の誘電体層、２Ｃ…グリッド形状に加工した第１の金属膜表面の誘電体層、５Ａ…吸収層表面の誘電体層、２Ｄ…グリッド形状に加工した吸収層表面の誘電体層、６…透光性の無機膜、７…撥水性の有機膜、１０…偏光素子、１０Ｗ…マザー基板、１１…第１の領域、１２…第２の領域、４０…レジスト、５０…ターゲット、６０…マスク、６０ａ…マスクの開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月14日(2018.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基板と、
所定の間隔をおいて一方向に並ぶ金属からなるグリッドと、
第１の領域よりも外側であって、前記基板の外縁に沿った第２の領域の前記グリッドを覆う金属膜と、を備えたことを特徴とする偏光素子。
【請求項２】
前記グリッドを被覆する酸化膜を有する、請求項１に記載の偏光素子。
【請求項３】
前記金属膜は、前記第２の領域において、前記グリッドの隙間を埋めるように設けられている、請求項１または２に記載の偏光素子。
【請求項４】
前記金属膜は、前記グリッドよりもイオン化傾向が大きい金属からなる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項５】
前記第１の領域では、前記グリッドを覆い、前記第２の領域では、前記金属膜を覆う保護膜を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項６】
前記保護膜は、透光性の無機膜である、請求項５に記載の偏光素子。
【請求項７】
前記保護膜は、撥水性の有機膜である、請求項５に記載の偏光素子。
【請求項８】
前記保護膜は、透光性の無機膜と、前記無機膜に積層された撥水性の有機膜とを含む、
請求項５に記載の偏光素子。
【請求項９】
前記グリッドは、前記一方向に並ぶ細線部と、前記細線部の頂部に設けられた光吸収性の吸収層とを含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の偏光素子。
【請求項１０】
複数の基板が面付けされる透光性のマザー基板の一方の面に第１の金属膜と、光吸収性の吸収層とを積層する工程と、
前記第１の金属膜と前記吸収層とを一括パターニングして、所定の間隔で一方向に並ぶ細線部と前記吸収層とを含むグリッドを形成する工程と、
前記マザー基板の複数の前記基板ごとに、前記基板の第１の領域よりも外側であって、
前記基板の外縁に沿った第２の領域の前記グリッドを覆う第２の金属膜を形成する工程と、
前記マザー基板を分割して前記基板を取り出す工程と、を備えた偏光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の金属膜を形成する工程は、前記第２の領域に対応した開口部を有するマスクを前記マザー基板に対向配置して、気相成長法により前記第２の金属膜を形成する、請求項１０に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１２】
酸素を含む雰囲気下で前記マザー基板を加熱する工程を含む、請求項１０または１１に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１３】
同じ金属材料を用いて、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを形成する、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の金属膜に比べてイオン化傾向が大きい金属材料を用いて前記第２の金属膜を形成する、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記マザー基板から前記基板を取り出す工程の前に、前記第１の領域では、前記グリッドを覆い、前記第２の領域では、前記第２の金属膜を覆う保護膜を形成する工程を有する、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記保護膜を形成する工程は、透光性の無機膜を形成する、請求項１５に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記保護膜を形成する工程は、撥水性の有機膜を形成する、請求項１５に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記保護膜を形成する工程は、透光性の無機膜を形成する工程と、
前記無機膜に積層して撥水性の有機膜を形成する工程と、を含む、請求項１５に記載の偏光素子の製造方法。