(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に、金属ハロゲン化物を含む粒状物を形成する工程と、
前記粒状物を構成する前記金属ハロゲン化物を還元しつつ、前記粒状物を覆う保護膜をプラズマ環境下で形成する工程と、
前記ガラス基板が軟化する温度において、前記ガラス基板及び前記保護膜を延伸することで前記粒状物を延伸させる工程と、を有し、
前記粒状物の形成工程では、前記ガラス基板上に形成した金属の被膜をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスのプラズマに曝すことでエッチングして前記粒状物を形成する、偏光素子の製造方法。
【請求項２】
ガラス基板上に、金属ハロゲン化物を含む粒状物を形成する工程と、
前記ガラス基板が軟化する温度において、前記ガラス基板を延伸することで前記粒状物を延伸させる工程と、
延伸された前記粒状物を構成する前記金属ハロゲン化物を還元しつつ、延伸された前記粒状物を覆う保護膜をプラズマ環境下で形成する工程と、を有し、
前記粒状物の形成工程では、前記ガラス基板上に形成した金属の被膜をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスのプラズマに曝すことでエッチングして前記粒状物を形成する、偏光素子の製造方法。
【請求項３】
前記保護膜をスパッタ法、イオンプレーティング法、又はプラズマＣＶＤ法により形成する、請求項１又は２に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項４】
前記保護膜を形成する工程において、還元性ガスを含むプロセスガスを用いる、請求項１から３のいずれか１項に記載の偏光素子の製造方法。
【請求項５】
前記粒状物の形成工程では、前記粒状物にハロゲン化されない部分を含むように前記金属をハロゲン化する、請求項１から４のいずれか１項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、偏光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光素子の一種として、偏光ガラスが知られている。偏光ガラスは無機物のみで構成できるため、有機物を含む偏光板に比べ、光に対する劣化が著しく少ない。したがって、近年高輝度化が進んでいる液晶プロジェクターにおいて有効な光学デバイスとして注目されている。
【０００３】
一般的な偏光ガラスとしては、特許文献１に記載されたものが公知であり、その製造方法は以下の通りである。
（１）塩化物、臭化物、及びヨウ化物の群から選択した少なくとも１つのハロゲン化物及び銀を含有する組成物から、所望の形状のガラス製品を作製する。
（２）そのガラス製品を、該ガラス製品中にＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、又はＡｇＩの結晶を生成せしめるのに十分な期間にわたり、歪み点より高いが、ガラスの軟化点からは約５０℃は高くない温度にまで加熱し、結晶含有製品を作製する。
（３）この結晶含有製品を、結晶が少なくとも５：１のアスペクト比に延伸されるように、アニール点より高いが、ガラスが約１０８ポアズの粘度を示す温度より低い温度において応力下で延伸せしめる。
（４）その製品を、該製品上に化学的な還元表面層を発達せしめるのに十分な期間にわたり、約２５０℃より高いが、ガラスのアニール点からは約２５℃は高くない温度の還元雰囲気に曝露する。これにより、延伸ハロゲン化銀粒子の少なくとも一部が銀元素に還元される。
【０００４】
また、他の偏光素子として、特許文献２記載のように、形状異方性を有する金属粒子からなる金属粒子層と、基板と同じガラスからなる誘電体層とを交互に積層したものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−１６９１４０号公報
【特許文献２】特開平１０−２７４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の製造方法では、ガラス製品中に万遍なくハロゲン化物が析出する一方で、還元工程ではガラス製品表層のハロゲン化物しか還元できないため、ガラス製品の厚さ方向の中央部分にハロゲン化物が残存し、偏光素子の透過率を低下させる原因となる。
一方、特許文献２記載の偏光素子では、スパッタ膜を加熱により凝集させて粒子化するために５００℃前後の高温加熱が必要であり、製造プロセスの負荷が高いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、光学特性に優れた偏光素子を簡便に製造する方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の偏光素子の製造方法は、ガラス基板上に、金属ハロゲン化物を含む粒状物を形成する工程と、前記粒状物を構成する前記金属ハロゲン化物を還元しつつ、前記粒状物を覆う保護膜をプラズマ環境下で形成する工程と、前記ガラス基板が軟化する温度において、前記ガラス基板及び前記保護膜を延伸することで前記粒状物を延伸させる工程と、を有し、前記粒状物の形成工程では、前記ガラス基板上に形成した金属の被膜をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスのプラズマに曝すことでエッチングして前記粒状物を形成する。
【０００９】
この製造方法によれば、保護膜を形成する工程において、ガラス基板上に形成された金属ハロゲン化物の粒状物がプラズマに曝される。これにより、プラズマの作用により金属ハロゲン化物が金属に還元されることで、ガラス基板上に金属の粒状物が形成される。その後、ガラス基板とともに上記粒状物を延伸させることで、偏光素子を得ることができる。したがって、延伸工程の後に粒状物を還元処理する工程が不要であるため、製造プロセスを簡素化することができる。また粒状物をプラズマで還元するため、還元のための高温加熱が不要であり、製造プロセスの負荷を低減することができる。
【００１０】
本発明の偏光素子の製造方法は、ガラス基板上に、金属ハロゲン化物を含む粒状物を形成する工程と、前記ガラス基板が軟化する温度において、前記ガラス基板を延伸することで前記粒状物を延伸させる工程と、延伸された前記粒状物を構成する前記金属ハロゲン化物を還元しつつ、延伸された前記粒状物を覆う保護膜をプラズマ環境下で形成する工程と、を有し、前記粒状物の形成工程では、前記ガラス基板上に形成した金属の被膜をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスのプラズマに曝すことでエッチングして前記粒状物を形成する。
【００１１】
この製造方法では、金属ハロゲン化物の粒状物を延伸させるので、高アスペクト比の針状粒子を容易に形成できる利点がある。また、かかる製造方法の場合にも、保護膜を形成する工程で粒状物を還元することができる。したがって、延伸工程の後に粒状物を還元処理する工程が不要であるため、製造プロセスを簡素化することができる。また粒状物をプラズマで還元するため、還元のための高温加熱が不要であり、製造プロセスの負荷を低減することができる。
【００１２】
前記保護膜をスパッタ法、イオンプレーティング法、又はプラズマＣＶＤ法により形成する製造方法としてもよい。
これらの成膜法を適用することで、保護膜を形成しつつ粒状物の還元処理を実行することができる。
【００１３】
前記保護膜を形成する工程において、還元性ガスを含むプロセスガスを用いる製造方法としてもよい。
この製造方法によれば、より確実に粒状物を金属に還元することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の偏光素子の製造方法を示す図。
【図２】実施形態の製造工程における基板の平面構成を示す説明図。
【図３】複数の製造方法で作製した膜の透過率を示すグラフ。
【図４】第２実施形態の偏光素子の製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の偏光素子の製造方法を示す図である。図２は、本実施形態の製造工程における基板の平面構成を示す説明図である。
【００１７】
本実施形態の偏光素子の製造方法は、図１に示すように、成膜工程Ｓ１１と、エッチング工程Ｓ１２と、保護膜形成工程Ｓ１３と、延伸工程Ｓ１４と、を有する。
【００１８】
成膜工程Ｓ１１は、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１０上に金属の被膜１１を形成する工程である。
ガラス基板１０としては、特に限定されず、公知のいかなるガラス基板も用いることができる。これは、本実施形態の偏光素子の製造方法では、ガラス基板中に金属ハロゲン化物を析出させたり、ガラス基板の表面にイオン交換により金属イオンを導入したりする必要がなく、金属ハロゲン化物の被膜１１を形成可能なものであればよいからである。具体的には、石英ガラス、ソーダライムガラス、サファイアガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等、偏光素子の用途に応じて種々のガラス基板を用いることができる。
【００１９】
被膜１１の成膜方法は、所望の厚さの金属薄膜を形成できる方法であれば特に限定されず、気相法、液相法のいずれであってもよい。気相法を用いる場合に、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれであってもよい。成膜種が金属であることと、成膜厚さが数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であることから、スパッタ系の物理蒸着法を用いるのが簡便である。スパッタ系の物理蒸着法としては、マグネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリング、ＥＣＲスパッタリングなどを例示することができる。
なお、上記スパッタ系の物理蒸着法に代えて、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ）、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法などの蒸発系の物理蒸着法を用いてもよいのはもちろんである。
【００２０】
成膜工程Ｓ１１において、例えばスパッタ法を用いる場合、金属ターゲットとして、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌから選ばれる１種又は２種以上の金属からなるターゲットを用い、Ａｒ等の典型的なプロセスガスを用いて被膜１１を成膜することができる。
【００２１】
次に、エッチング工程Ｓ１２では、被膜１１をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスのプラズマに曝す処理が実行される。これにより、成膜工程Ｓ１１で形成した被膜１１をエッチング処理して多数の島状粒子１２ａからなる島状膜１２を形成する過程と、被膜１１（島状膜１２）を構成する金属をハロゲン化する過程と、が並行して実行される。かかるエッチング工程Ｓ１２により、ガラス基板１０上に金属ハロゲン化物を含む島状粒子（粒状物）１２ａの集合体である島状膜１２が形成される。
【００２２】
プラズマ処理に用いるプロセスガスとしては、ハロゲンガス（Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２）、又はハロゲン化合物ガスを、単体又はＡｒ等の不活性ガスとともに用いることができる。ハロゲン化合物としては、特に限定されるものではないが、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３、ＢＦ３等のホウ素化合物、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６等のフッ化炭素化合物、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４等のゲルマニウム化合物、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等のシリコン化合物、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２等のシラン化合物、ＮＦ３、ＰＦ３、ＳＦ６、ＳｎＣｌ４、ＴｉＣｌ４、ＷＦ６等を挙げることができる。
【００２３】
上記のプラズマ処理により、プラズマ中のハロゲンラジカルを被膜１１を構成する金属と反応させ、被膜１１を金属ハロゲン化物からなるものとする。形成される金属ハロゲン化物は、例えば、ＡｇＣｌｘ、ＡｌＦ、ＡｇＦ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＡｌＣｌｘ等である。
【００２４】
また、プラズマ処理中には、上記のハロゲン化反応とともに、イオンによるスパッタが生じるため、被膜１１が徐々にエッチングされる。この作用を利用して被膜１１を部分的に除去することで、多数の島状粒子１２ａが平面的に配置された島状膜１２を形成する。
【００２５】
図２（ａ）は、エッチング工程後のガラス基板表面を示す平面図である。図２（ａ）に示すように、上記エッチング処理により、粒径が２〜８ｎｍ程度の金属ハロゲン化物（例えばＡｇＣｌｘ、ＡｌＦ等）からなる島状粒子（粒状物）１２ａがガラス基板１０上に形成される。島状粒子１２ａの間の領域には、ガラス基板１０の表面が露出した領域１０ａが形成されている。
【００２６】
なお、本実施形態のエッチング工程Ｓ１２では、被膜１１をハロゲン化しつつ島状に残存させる必要があるため、生成した金属ハロゲン化物が過度にエッチングされてしまうことは好ましくない。そこで、通常の反応性ドライエッチングよりも基板バイアスを低くする、あるいは基板バイアスを印加しないようにすることで、ガラス基板１０に入射するイオンの加速を緩やかにするとともに、ガラス基板１０に垂直に入射するイオンの割合を低く抑えることが好ましい。エッチング工程Ｓ１２におけるエッチレートは、被膜１１の膜厚にもよるが、５ｎｍ／ｍｉｎ〜１００ｎｍ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態では、エッチング工程Ｓ１２において、被膜１１を構成する金属のハロゲン化と、エッチングによる島状粒子１２ａの形成を同時に行うこととしたが、これらを別々の工程で行うこととしてもよい。すなわち、被膜１１を部分的に除去して島状に形成する被膜加工工程と、被膜１１を構成する金属をハロゲン化するハロゲン化工程と、を有する工程としてもよい。被膜加工工程とハロゲン化工程の順序は、この順であっても入れ替えてもよい。
【００２８】
上記の被膜加工工程としては、ドライエッチング処理を用いることが好ましい。ドライエッチング処理としては、不活性ガス（Ａｒ等）を用いたスパッタエッチング処理が簡便であり、好適である。
また場合によっては、被膜１１の加工のみを目的として、反応性ガス（Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＢｒ、ＣＦ４、ＳＦ６等）を用いた反応性ドライエッチング処理を実施してもよい。この場合の反応性ドライエッチング処理では、被膜１１の金属をハロゲン化する必要はないため、島状粒子１２ａの全体がハロゲン化されない条件で加工したり、加工特性を優先して反応性ガスの種類を選択することができる。
【００２９】
上記ハロゲン化工程としては、ガラス基板１０をハロゲン又はハロゲン化合物を含むガスに曝して被膜１１を該ガスと接触させることで金属をハロゲン化する方法を用いることができる。例えば、Ｃｌ２ガスやＢｒ２ガスを含む雰囲気中でガラス基板１０を加熱することで、被膜１１の表面からハロゲン化を進行させる方法を用いることができる。
【００３０】
なお、ハロゲン化のみを目的としてハロゲンを含むプロセスガスを用いたプラズマ処理を実施してもよい。この場合には、被膜１１の加工性を考慮する必要がないため、生成する金属ハロゲン化物の物理的特性やハロゲン化の効率を優先してプロセスガスを選択することができる。
【００３１】
次に、保護膜形成工程Ｓ１３では、図１（ｃ）に示すように、島状膜１２を覆うようにして保護膜１３が形成される。
保護膜１３の材質は、透明な被膜を形成可能であり、後段の延伸工程Ｓ１４における加熱温度に耐えるものあれば特に限定されない。例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物、チタン酸化物やジルコニウム酸化物などを用いることができる。本実施形態では、基材がガラス基板であるため、成分が共通するシリコン酸化物を用いることが好ましい。
【００３２】
本実施形態の保護膜形成工程Ｓ１３では、保護膜１３の成膜方法として、島状膜１２をプラズマに曝す成膜方法（プラズマ成膜法）が採用される。プラズマ成膜法としては、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれを用いてもよい。物理蒸着法としては、スパッタ法やイオンプレーティング法を挙げることができる。上記以外にも、島状膜１２をプラズマに曝すことができる蒸着法であれば適用可能である。また化学蒸着法としては、プラズマＣＶＤを用いることができる。
【００３３】
本実施形態の製造方法では、図１（ｃ）に示した保護膜形成工程Ｓ１３において、島状膜１２をプラズマに曝しつつ保護膜１３を形成することで、保護膜１３の形成と、島状粒子１２ａを構成する金属ハロゲン化物の還元処理とが並行して行われる。
【００３４】
ここで図３は、複数の製造方法で作製した膜の透過率を示すグラフである。
図３には、以下の膜［Ａ］〜［Ｄ］について、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍにおける透過率が示されている。
【００３５】
ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］は、反応性スパッタ法により形成したＡｇＣｌｘ膜である。
熱処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｂ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］に対して大気下で４００℃、４時間の加熱を行ったものである。
プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］に対してＡｒプラズマによる逆スパッタを１５秒間施したものである。
積層膜［Ｄ］は、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］上にスパッタ法によりＳｉＯ２膜を形成したものである。
【００３６】
まず、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］は、波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で透過率９０％を超えており、可視光域でほぼ透明な膜であった。また、熱処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｂ］についても、低波長域側でやや透過率が低下するものの、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で８５％以上の高い透過率を示していた。
【００３７】
上記に対して、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］では、ＡｇＣｌｘ膜［Ａ］と比較して透過率が全体的に低下し、特に、波長３５０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲において透過率が５０％を下回っていた。そして、積層膜［Ｄ］では、波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲において、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］よりも顕著に透過率が低下していた。
【００３８】
そこで、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］と、積層膜［Ｄ］について、ＸＲＤ（Ｘ線回折）測定を行ったところ、いずれのサンプルにおいても金属Ａｇが検出された。また、プラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］と積層膜［Ｄ］において透過率が低下している波長域は、金属Ａｇに由来するプラズモン吸収の波長（４００ｎｍ付近）を含んでいる。
以上の結果から、ガラス基板上に形成したＡｇＣｌｘ膜をプラズマに曝すと、ＡｇＣｌｘが還元されて金属Ａｇが生成することが分かった。
【００３９】
本実施形態の製造方法では、図３のプラズマ処理ＡｇＣｌｘ膜［Ｃ］と同様に、保護膜形成工程Ｓ１３を、プラズマ成膜法により行う。これにより、島状粒子１２ａがプラズマに曝され、島状粒子１２ａを構成する金属ハロゲン化物が還元される。その結果、図１（ｃ）に示すように、ガラス基板１０上に、金属ハロゲン化物を還元して得られた金属からなる島状金属粒子１２ｂが形成される。
【００４０】
例えば、島状粒子１２ａがＡｇＣｌｘからなるものである場合には、Ａｇからなる島状金属粒子１２ｂが形成される。島状粒子１２ａがＡｌＦからなるものである場合には、Ａｌからなる島状金属粒子１２ｂが形成される。
【００４１】
保護膜１３の膜厚は、特に限定されないが、例えば保護膜１３をシリコン酸化膜で形成する場合には、１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。保護膜１３が薄すぎる場合、後段の延伸工程Ｓ１４において保護膜１３が破断し、島状粒子１２ａが露出する可能性がある。一方、保護膜１３を厚くするほど成膜時間が長くなり、成膜コストも上昇するため、保護性能を得られる範囲であれば膜厚を過度に大きくしなくてもよい。
【００４２】
次に、延伸工程Ｓ１４では、図１（ｄ）に示すように、ガラス基板１０が軟化する温度において、ガラス基板１０を、島状金属粒子１２ｂが設けられているガラス基板１０の面と平行な方向に延伸する。引き延ばす方法としては、ガラス基板１０を面と平行な方向に引っ張る延伸処理や、圧力により薄く延ばす圧延処理を用いることができる。
【００４３】
延伸工程Ｓ１４における加熱温度はガラス基板１０や島状金属粒子１２ｂの材質に応じて設定される。本実施形態の場合、ガラス基板１０を溶融させることなく軟化させることができ、かつ金属からなる島状金属粒子１２ｂを引き延ばすことができる温度とされる。
【００４４】
延伸工程Ｓ１４により、ガラス基板１０は延伸方向に引き延ばされるとともに薄く加工される。また、ガラス基板１０上の島状金属粒子１２ｂも延伸方向に引き延ばされ、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上で延伸方向（図示左右方向）に配向した多数の針状金属粒子１２ｃとなる。針状金属粒子１２ｃは、アスペクト比が１．５以上の細長い形状であり、例えば、幅１〜３ｎｍ、長さ１．５〜１０ｎｍ程度の大きさである。また、図１（ｄ）に示すように、島状金属粒子１２ｂを覆っていた保護膜１３もガラス基板１０とともに薄く引き延ばされ、針状金属粒子１２ｃを覆う保護膜となる。
【００４５】
延伸工程Ｓ１４により形成される複数の針状金属粒子１２ｃの間の領域には、図２（ａ）に示した領域１０ａが引き延ばされることによって、細長いスリット状の領域１０ｂが形成される。このスリット状の領域１０ｂの大きさは、島状粒子１２ａの形成密度により変化するが、幅１〜５ｎｍ、長さ３〜２０ｎｍ程度である。
【００４６】
以上の工程により、ガラス基板１０上に、基板面内の一方向に配向した多数の針状金属粒子１２ｃがスリット状の領域１０ｂ（図２参照）を介して配列された偏光素子１００を製造することができる。
【００４７】
本実施形態の製造方法により製造される偏光素子１００は、可視光の波長よりも狭い幅を有する針状金属粒子１２ｃが狭ピッチで配列されていることにより、透過光を所定の振動方向の直線偏光に分離する機能を奏する光学素子として用いることができる。
【００４８】
また、従来の偏光ガラスでは、針状の金属粒子の配置密度は１μｍ３あたり２０本以下程度であったため、高い偏光分離特性を得るためには、針状の金属粒子をガラス基板の厚さ方向に広く分布させる必要があった。これに対して本実施形態の偏光素子では、針状金属粒子１２ｃは、ガラス基板１０の表面に高密度で配置されているため、任意の厚さのガラス基板１０を用いることができ、薄型の偏光素子とすることも容易である。
【００４９】
以上に詳細に説明した本実施形態の製造方法によれば、薄膜形成技術を用いてガラス基板１０の表面に金属ハロゲン化物を含む島状粒子１２ａを形成し、島状粒子１２ａを延伸する前に金属ハロゲン化物を還元する。そのため、金属ハロゲン化物を確実に還元することができ、金属のみからなる針状金属粒子１２ｃを容易かつ確実に得ることができる。したがって、従来の偏光ガラスのようにガラス基板内部に金属ハロゲン化物が残留することによる透過率の低下を引き起こすこともない。
【００５０】
そして本実施形態の製造方法では、保護膜形成工程Ｓ１３において、保護膜１３をプラズマ成膜法により形成する。これにより、保護膜１３の形成と、プラズマ曝露による金属ハロゲン化物の還元をほぼ同時に進行させることができる。その結果、延伸工程Ｓ１４の後に還元処理を行う必要が無くなるので、製造プロセスを簡略化することができる。また、還元のための高温加熱も不要であるため、製造プロセスの負荷を低減することができる。
【００５１】
また、保護膜形成工程Ｓ１３において、保護膜１３を形成するためのプロセスガスに水素等の還元性ガスを混合させて用いてもよい。これにより、島状粒子１２ａの還元反応を促進することができ、より確実に島状粒子１２ａを金属に還元することが可能になる。
【００５２】
なお、本実施形態の製造方法では、延伸工程Ｓ１４において金属からなる島状金属粒子１２ｂを延伸する。例えば、島状粒子１２ａがＡｇＣｌｘ（融点４５０℃）からなるものである場合、還元後の島状金属粒子１２ｂを構成する金属Ａｇの融点は９５０℃である。そのため、本実施形態に係る延伸工程Ｓ１４では、金属ハロゲン化物からなる島状粒子１２ａを延伸させる場合と比較して、ガラス基板１０をより高温に加熱し、より大きな応力を作用させて延伸する。
【００５３】
上記のように延伸工程Ｓ１４において、金属ハロゲン化物と比較して延びにくい島状金属粒子１２ｂを延伸させるので、本実施形態の製造方法では、アスペクト比の大きい針状金属粒子１２ｃが得られにくい。その一方で、延伸工程Ｓ１４において島状金属粒子１２ｂが溶融しにくいため、溶融した島状金属粒子１２ｂが意図しない位置に流動したり、不規則な形状になることが少なくなる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、均一な寸法、形状の針状金属粒子１２ｃを得ることができる。その結果、本実施形態の製造方法により得られる偏光素子１００は、特定波長の光に対する吸収率の高いものとなる。
【００５４】
また本実施形態では、島状粒子１２ａの形成に、スパッタやドライエッチングなどの薄膜形成技術を用いているため、イオン交換によりガラス基板の表層部に金属元素を導入するプロセスのように高温の溶融塩に長時間浸漬するといった製造工程が不要である。そのため、製造時の消費エネルギーを極めて少なくすることができ、環境負荷を小さくすることができる。また、本実施形態の製造方法は従来の製造方法よりも生産性に優れている。
【００５５】
また本実施形態の製造方法では、エッチング工程Ｓ１２により被膜１１を部分的に除去することで島状膜１２を形成するので、島状粒子１２ａの配置密度を極めて容易に制御することができる。すなわち、偏光素子の光学特性を極めて容易に制御することが可能である。
【００５６】
また本実施形態の製造方法では、薄膜形成技術を用いて金属ハロゲン化物の島状粒子１２ａを形成するので、形成する金属ハロゲン化物の材質変更が極めて容易である。したがって、従来の偏光ガラスの製造プロセスでは使用することができなかった材質であっても用いることが可能である。このように材質の選択範囲が広がることで、偏光素子の光学特性の制御が容易になり、生産性を高めることも容易になる。
【００５７】
（第２実施形態）
図４は、本実施形態の製造方法を示す図である。
本実施形態の偏光素子の製造方法は、図４に示すように、成膜工程Ｓ２１と、エッチング工程Ｓ２２と、延伸工程Ｓ２３と、保護膜形成工程Ｓ２４と、を有する。
【００５８】
上記した第１実施形態では、保護膜形成工程Ｓ１３において島状粒子１２ａを還元し、還元後の島状金属粒子１２ｂを延伸して針状金属粒子１２ｃを形成することとした。これに対して本実施形態の製造方法は、保護膜形成工程Ｓ２４に先立って、島状粒子１２ａを延伸し、延伸された針状粒子を構成する金属ハロゲン化物を還元処理する偏光素子の製造方法である。
【００５９】
成膜工程Ｓ２１及びエッチング工程Ｓ２２は、第１実施形態の成膜工程Ｓ１１、エッチング工程Ｓ１２と同様である。成膜工程Ｓ２１及びエッチング工程Ｓ２２により、図４（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上に、金属ハロゲン化物の島状粒子１２ａからなる島状膜１２が形成される。
【００６０】
次に、延伸工程Ｓ２３では、図４（ｃ）に示すように、ガラス基板１０が軟化する温度において、ガラス基板１０を、島状粒子１２ａが設けられているガラス基板１０の面と平行な方向に延伸する。延伸工程Ｓ２３における加熱温度は特に限定されず、ガラス基板１０を溶融させることなく軟化させることができる温度に加熱すればよい。
【００６１】
延伸工程Ｓ２３により、ガラス基板１０は延伸方向に引き延ばされるとともに薄く加工される。また、ガラス基板１０上の島状粒子１２ａも延伸方向に引き延ばされる。これにより、図２（ｂ）に示した針状金属粒子１２ｃと同様の形状を有する針状粒子２２ｂがガラス基板１０上に形成される。針状粒子２２ｂは、金属ハロゲン化物を含み、ガラス基板１０上で延伸方向（図示左右方向）に配向した針状の粒子である。
【００６２】
針状粒子２２ｂは、アスペクト比が５以上の細長い形状であり、例えば、幅１〜３ｎｍ、長さ５〜２０ｎｍ程度の大きさである。また、複数の針状粒子２２ｂの間には、ガラス基板１０の表面が露出した細長いスリット状の領域が形成される。このスリット状の領域の大きさは、島状粒子２２ａの形成密度により変化するが、幅１〜１０ｎｍ、長さ３〜５０ｎｍ程度である。
【００６３】
次に、保護膜形成工程Ｓ２４では、図４（ｄ）に示すように、針状粒子２２ｂを覆うようにして保護膜１３が形成される。
保護膜１３の材質は、先の第１実施形態と同様に、シリコン酸化物やシリコン窒化物、チタン酸化物やジルコニウム酸化物などを用いることができる。
【００６４】
本実施形態の保護膜形成工程Ｓ２４においても、保護膜１３の成膜方法として、プラズマを利用した成膜方法（プラズマ成膜法）が採用される。プラズマ成膜法としては、物理蒸着法、化学蒸着法のいずれを用いてもよい。
【００６５】
そして、保護膜形成工程Ｓ２４において、金属ハロゲン化物からなる針状粒子２２ｂがプラズマに曝されることで、針状粒子２２ｂを構成する金属ハロゲン化物が金属に還元される。これにより、ガラス基板１０上に金属からなる針状金属粒子１２ｃが形成されるとともに、針状金属粒子１２ｃを覆う保護膜１３が形成される。
以上の工程により、本実施形態の偏光素子２００を製造することができる。
【００６６】
以上に説明した本実施形態の製造方法では、保護膜形成工程Ｓ２４における金属ハロゲン化物の還元に先立って、延伸工程Ｓ２３を実行する。そのため、金属からなる粒状物を延伸させる場合と比較して容易に島状粒子１２ａを引き延ばすことができる。例えば、島状膜１２がＡｇＣｌｘからなるものである場合、その融点は４５０℃程度である。したがって、延伸工程Ｓ２３においてガラス基板１０を６００℃〜７００℃に加熱すれば、ガラス基板１０とともに島状粒子１２ａを容易に延伸させることができる。
【００６７】
また本実施形態においても、別途の還元工程を設ける必要がないため、製造プロセスを簡略化することができる。また還元のための高温加熱も不要であるため、製造プロセスの負荷を低減することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では保護膜１３を形成しない状態で島状粒子１２ａを引き延ばすため、加熱温度が高すぎると島状粒子１２ａが完全に溶融して流動し、凝集して粗大な粒子となる可能性がある。そこで、比較的融点の高い金属ハロゲン化物を用いて島状粒子１２ａを形成し、ガラス基板１０の軟化温度において完全に溶融しないようにしてもよい。
【００６９】
（第３実施形態）
上記した第１実施形態では、ガラス基板１０上に金属の被膜１１を形成した後、この被膜１１の構成金属をハロゲン化することとしたが、成膜工程Ｓ１１において、金属ハロゲン化物からなる被膜１１を形成し、その後のエッチング工程で被膜１１を部分的に除去することで島状膜１２を形成することもできる。
【００７０】
なお、本実施形態による製造工程の変形は、第２実施形態にも問題なく適用できる。したがって以下の説明において、成膜工程Ｓ１１は成膜工程Ｓ２１と読み替えることができ、エッチング工程Ｓ１２はエッチング工程Ｓ２２と読み替えることができる。
【００７１】
本実施形態において、成膜工程Ｓ１１は、反応性物理蒸着法を用いて金属ハロゲン化物からなる被膜１１をガラス基板１０上に形成する工程である。
反応性物理蒸着法は、物理蒸着中の反応により化合物薄膜を形成する成膜法である。本実施形態の場合、物理蒸着法により飛散させた金属粒子と、反応ガスに含まれるハロゲンとの反応により、ガラス基板１０上に金属ハロゲン化物からなる被膜１１を形成する。
【００７２】
成膜工程Ｓ１１において、例えば反応性スパッタを用いる場合、金属ターゲットとして、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌから選ばれる１種又は２種以上の金属からなるターゲットを用いることができる。反応ガスとしては、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔ、Ｕｕｓ）のガス又はハロゲン化合物のガスが用いられる。これらを用いて形成される金属ハロゲン化物は、例えば、ＡｇＣｌｘ、ＡｌＦ、ＡｇＦ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＡｌＣｌｘ等である。
【００７３】
ハロゲン化合物ガスとしては、特に限定されるものではないが、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３、ＢＦ３等のホウ素化合物ガス、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６等のフッ化炭素化合物ガス、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４等のゲルマニウム化合物ガス、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等のシリコン化合物ガス、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２等のシラン化合物ガス、ＮＦ３、ＰＦ３、ＳＦ６、ＳｎＣｌ４、ＴｉＣｌ４、ＷＦ６等のガスを挙げることができる。
【００７４】
次に、本実施形態のエッチング工程Ｓ１２では、成膜工程Ｓ１１で形成した被膜１１をエッチング処理することで、多数の島状粒子１２ａからなる島状膜１２を形成する。
エッチング処理としては、ドライエッチング処理を用いることが好ましい。ただし、図３を参照して先に記載したように、Ａｒ等の不活性ガスを用いたスパッタエッチング処理を行うと、被膜１１を構成する金属ハロゲン化物が還元されてしまう場合がある。
【００７５】
金属ハロゲン化物の意図しない還元を回避するために、被膜１１の金属ハロゲン化物に含まれるハロゲン（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ等）を含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行ってもよい。すなわち、反応性ガス（Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＢｒ、ＣＦ４、ＳＦ６等）を用いた反応性ドライエッチング処理や、これらの反応性ガスと不活性ガス（Ａｒ等）との混合ガスを用いたスパッタエッチング処理であってもよい。
【００７６】
なお、本実施形態では、成膜工程Ｓ１１において一様な膜厚及び膜質の被膜１１を形成し、その後のエッチング工程Ｓ１２で被膜１１を島状膜１２へ加工することとしたが、成膜工程Ｓ１１において島状膜１２を形成可能である場合には、エッチング工程Ｓ１２は不要である。
本実施形態の成膜工程Ｓ１１では、反応性物理蒸着法を用いて金属ハロゲン化物を成膜するが、金属ハロゲン化物は気化しやすいため、反応により生成する金属ハロゲン化物のガラス基板１０への付着と脱離のバランスを調整すれば、成膜工程Ｓ１１により図２（ａ）に示したような島状膜１２を形成することが可能である。また、成膜条件を調整することにより島状粒子１２ａと領域１０ａとの比率を調整することができるため、光学特性の調整も可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…ガラス基板、１２ａ…島状粒子（粒状物）、１３…保護膜、１００，２００…偏光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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