(57)【要約】【課題】  微細な薄膜パターンを短時間で簡便にしかも高精細に形成することができるようにした薄膜パターンの形成方法と、この形成方法によって得られた薄膜パターンを有してなるデバイスとを提供する。【解決手段】  基体５０上に自己組織化単分子膜を形成する工程と、レーザー光源から出射した後マスターを通過させることで所定の干渉パターンを生じさせたレーザー光で、自己組織化単分子膜を露光して自己組織化単分子膜パターン５２を形成する工程と、自己組織化単分子膜パターン５２上に薄膜材料を選択的に配して薄膜パターン５５を形成する工程と、を備えてなる薄膜パターンの形成方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に自己組織化単分子膜を形成する工程と、
レーザー光源から出射した後マスターを通過させることで所定の干渉パターンを生じさせたレーザー光で、前記自己組織化単分子膜を露光して自己組織化単分子膜パターンを形成する工程と、
前記自己組織化単分子膜パターン上に薄膜材料を選択的に配して薄膜パターンを形成する工程と、を備えてなることを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
【請求項２】
基体上に感光性のレジスト層を形成する工程と、
レーザー光源から出射した後マスターを通過させることで所定の干渉パターンを生じさせたレーザー光で、前記レジスト層を露光して露光パターンを形成する工程と、
前記露光パターンに基づいて自己組織化単分子膜パターンを形成する工程と、
前記自己組織化単分子膜パターン上に薄膜材料を選択的に配して薄膜パターンを形成する工程と、を備えてなることを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
【請求項３】
前記マスターは、前記レーザー光に対して透明で、且つ前記レーザー光が通過する表面に周期性を有する１次元凹凸形状が形成されており、
前記凹凸形状は、前記マスターを通過したレーザー光が前記被露光層の表面で干渉することにより前記干渉パターンを生じるように形成されてなり、
前記レーザー光は直線偏光であって、該直線偏光の偏光方位は前記凹凸形状の凹部と平行であり、
前記マスターと前記被露光層とは近接した状態に配置されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項４】
前記自己組織化単分子膜パターン形成工程では、前記自己組織化単分子膜を直接露光することで前記自己組織化単分子膜パターンを形成することを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項５】
前記自己組織化単分子膜パターンを形成する工程では、前記レジスト層からなる前記露光パターン上に前記自己組織化単分子膜を形成する工程と
前記レジスト層及び前記レジスト層上の前記自己組織化単分子膜を除去するリフトオフ法で前記自己組織化単分子膜パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする請求項２記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項６】
前記薄膜パターン形成工程では、無電解メッキ法で前記薄膜材料を配することにより、前記薄膜パターンを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項７】
前記薄膜パターン形成工程では、前記薄膜材料を含んだ液体材料のミストを供給することにより、前記薄膜パターンを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項８】
前記薄膜パターン形成工程では、ＣＶＤ法を用いて前記薄膜材料を堆積させることにより、前記薄膜パターンを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項９】
前記レーザー光が、前記マスターの法線に対して斜め方向から前記マスターに入射し、該マスターによって前記レーザー光が少なくとも１つの回折光を含む複数のビームに分岐されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１０】
前記レーザー光源から出射したレーザー光が、前記マスターの法線に対して平行にマスターに入射し、該マスターによってレーザー光が少なくとも２つの回折光を含む複数のビームに分岐されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１１】
直線偏光である前記レーザー光の偏光方位を、入射平面と直交させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１２】
前記マスターには、前記レーザー光が入射する面には反射防止膜が設けられており、前記レーザー光が出射する面にのみ前記凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項３記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１３】
前記凹凸形状における凹部の深さ及び凹部と凸部との間のデューティが、前記干渉パターンのコントラストが最大となるように最適化されたものを用いることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１４】
前記レーザー光で露光する際、前記レーザー光を、前記マスター上で走査することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１５】
前記レーザー光で露光する際、前記レーザー光を、前記マスターに対して固定して一括露光することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１６】
前記レーザー光の波長が、４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の薄膜パターンの形成方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の薄膜パターンの形成方法で得られた薄膜パターンを有することを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長より小さな寸法（例えば１００ｎｍ以下の寸法）の薄膜パターンの形成を可能にした、薄膜パターンの形成方法、およびこの形成方法によって得られた薄膜パターンを有してなるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜パターンなどの微細構造を製造する方法として、レーザービームの二光束干渉による方法が知られている。この方法では、まず、１本のレーザービームを２本のビームに分割し、これら２本のビームを感光性材料（例えば、フォトレジスト）上で交叉させることによって干渉光強度分布（干渉パターン）を発生させ、感光性材料を露光する。その後、現像処理を行って凹凸構造等の微細構造を基板上に形成する（例えば、特許文献１参照）。また、このようにして得られた微細構造を例えばマスクとして用い、薄膜層をエッチングでパターニングすることにより、薄膜パターンを形成することもできる。
【特許文献１】特開平６−２８１８０３号公報（図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の微細構造の製造方法では、露光中に干渉光強度分布が移動しないように極めて安定した露光環境を整備する必要があり、例えば空気のゆらぎや微小な振動等を排除しなければならなかった。このため、製造設備が大型化して製造コストも高くなるという課題があった。
また、特に微細な薄膜パターンの製造技術は、光学デバイスや半導体デバイスなどの各種のデバイスの微細化を進めるうえでなくてはならない技術である。したがって、このような薄膜パターンの製造技術では、その技術（方法）を確立するとともに、製造時間の短縮やこれに伴うコストの低減化などが望まれている。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、微細な薄膜パターンを短時間で簡便にしかも高精細に形成することができるようにした薄膜パターンの形成方法と、この形成方法によって得られた薄膜パターンを有してなるデバイスとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の薄膜パターンの形成方法は、基体上に自己組織化単分子膜を形成する工程と、レーザー光源から出射した後マスターを通過させることで所定の干渉パターンを生じさせたレーザー光で、前記自己組織化単分子膜を露光して自己組織化単分子膜パターンを形成する工程と、前記自己組織化単分子膜パターン上に薄膜材料を選択的に配して薄膜パターンを形成する工程と、を備えてなることを特徴としている
また、第２の薄膜パターンの形成方法は、基体上に感光性のレジスト層を形成する工程と、レーザー光源から出射した後マスターを通過させることで所定の干渉パターンを生じさせたレーザー光で、前記レジスト層を露光して露光パターンを形成する工程と、前記露光パターンに基づいて自己組織化単分子膜パターンを形成する工程と、前記自己組織化単分子膜パターン上に薄膜材料を選択的に配して薄膜パターンを形成する工程と、を備えてなることを特徴としている。
これらの薄膜パターンの形成方法において、前記マスターは、前記レーザー光に対して透明で、且つ前記レーザー光が通過する表面に周期性を有する１次元凹凸形状が形成されており、前記凹凸形状は、前記マスターを通過したレーザー光が前記被露光層の表面で干渉することにより前記干渉パターンを生じるように形成されてなり、前記レーザー光は直線偏光であって、該直線偏光の偏光方位は前記凹凸形状の凹部と平行であり、前記マスターと前記被露光層とは近接した状態に配置されてなるのが好ましい。
なお、ここで選択的に配するとは、自己組織化単分子膜が形成されている領域又は形成されていない領域のどちらか一方に薄膜材料が選択的に配置され、それにより自己組織化単分子膜が形成されている領域又は形成されていない領域のどちらか一方に薄膜パターンが選択的に形成されることをいう。
【０００６】
レーザー光に対して透明で、少なくとも一つの表面に凹凸形状を形成しているマスターにレーザー光を通過させることで、１又は複数の回折光を発生させ、これらの回折光が被露光層の表面で干渉することにより所定の干渉光強度分布が生じる。したがって、このような干渉パターンを用いて露光することにより、広い焦点深度が得られマスターと被露光層との間のギャップの管理が極めて容易となり、広い範囲で露光が可能となる。また、露光光としてエネルギーが高いレーザー光を用いているため、露光時間が短くなるとともに露光精度が高くなり、特に、広い範囲を一括露光することで処理時間の短縮によるコストの低減化も可能になる。さらに、光学系が単純であるため製造装置も安価になり、例えば高価なステッパーを使用する場合に比べ、装置コストの低減化を図ることができる。
また、自己組織化単分子膜パターンを用いて前記基体上に薄膜材料を選択的に配し、薄膜パターンを形成するので、特にエッチングを必要としないことにより、工程が簡便化し、高価な装置が不要となり、材料の無駄も抑えられる等の利点が得られる。
【０００７】
ここで、前記自己組織化単分子膜（ＳＡＭｓ：Self-Assembled Monolayers）は、固体表面に分子を固定する方法であって高配向・高密度な分子層が形成可能な方法である自己組織化（ＳＡ：Self-Assembly）法により、作製される膜である。自己組織化法は、オングストロームオーダで分子の環境及び幾何学的配置を操作できる。
また、自己組織化単分子膜は、有機分子の固定化技術の有力な一手段となり作製法の簡便さと分子と基板間に存在する化学結合のために膜の熱的安定性も高く、オングストロームオーダの分子素子作製のための重要技術である。また、自己組織化単分子膜は、基本的に自己集合プロセスであり、自発的に微細パターンを形成することができる。したがって、このような自己組織化単分子膜を用いることにより、超微小電子回路で用いられるような、すなわち既存のリソグラフィー法が使えないような緻密で高度な薄膜パターンを、簡便に形成することが可能となる。
【０００８】
また、前記薄膜パターンの形成方法において、前記自己組織化単分子膜パターン形成工程では、前記自己組織化単分子膜を直接露光することで前記自己組織化単分子膜パターンを形成するようにしてもよい。
このようにすれば、工程が簡略化して生産性が向上する。
【０００９】
また、前記薄膜パターンの形成方法において、前記自己組織化単分子膜パターンを形成する工程では、前記レジスト層からなる前記露光パターン上に前記自己組織化単分子膜を形成する工程と前記レジスト層及び前記レジスト層上の前記自己組織化単分子膜を除去するリフトオフ法で前記自己組織化単分子膜パターンを形成する工程とを備えていてもよい。
このように、レジスト層をリフトオフ（剥離）することにより、自己組織化単分子膜パターンを高精細に形成することが可能になる。
【００１０】
また、前記薄膜パターンの形成方法において、前記薄膜パターン形成工程では、無電解メッキ法で前記薄膜材料を配することにより、前記薄膜パターンを形成してもよい。
このようにすれば、薄膜パターンとして微細な導電性のパターンを容易に形成することが可能になる。
【００１１】
また、前記薄膜パターンの形成方法において、前記薄膜パターン形成工程では、前記薄膜材料を含んだ液体材料のミストを供給することにより、前記薄膜パターンを形成するようにしてもよい。
このようにすれば、薄膜材料をサブミクロンオーダーの液滴であるミストとして供給するので、薄膜パターンを極めて高精度、かつ容易に形成することが可能になる。
【００１２】
また、前記薄膜パターンの形成方法において、前記薄膜パターン形成工程では、ＣＶＤ法を用いて前記薄膜材料を堆積させることにより、前記薄膜パターンを形成するのが好ましい。
このようにすれば、形成する薄膜パターンが特に微細である場合にも、これを極めて高精度に選択的に形成することが可能となる。
【００１３】
また、前記薄膜パターンの形成方法においては、前記レーザー光が、前記マスターの法線に対して斜め方向から前記マスターに入射し、該マスターによって前記レーザー光が少なくとも１つの回折光を含む複数のビームに分岐されるようにしてもよい。
例えば、マスターの形成する凹凸形状を適当な形状に設計しておけば、マスターの法線に対して斜め方向から入射したレーザー光を、１本の透過光と１本の回折光に分岐することができる。このとき、透過光と回折光の強度をほぼ等しくすることにより、干渉光強度分布を鮮明にすることができ、高精細な薄膜パターンを形成することが可能となる。
【００１４】
また、前記薄膜パターンの形成方法においては、前記レーザー光が、前記マスターの法線に対して平行にマスターに入射し、該マスターによってレーザー光が少なくとも２つの回折光を含む複数のビームに分岐されるようにしてもよい。
例えば、マスターの形成する凹凸形状を適当な形状に設計しておけば、マスターの法線に対して平行に入射したレーザー光を、２本の等しい強度の回折光に分岐することができる。これにより、干渉光強度分布を鮮明にすることができ、高精細な薄膜パターンを形成することが可能となる。
【００１５】
また、前記薄膜パターンの形成方法においては、直線偏光である前記レーザー光の偏光方位を、入射平面と直交させるようにしてもよい。
このようにすれば、直線偏光が干渉に十分寄与するようになり、干渉光強度分布が鮮明になる。
【００１６】
また、前記薄膜パターンの形成方法において、前記マスターには、前記レーザー光が入射する面には反射防止膜が設けられており、前記レーザー光が出射する面にのみ前記凹凸形状が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、マスターと被露光層との間のギャップの管理がさらに容易となり、また、反射防止膜によってマスターでのレーザ光の反射が防止されるため、露光効率が高くなる。
【００１７】
また、前記薄膜パターンの形成方法においては、前記凹凸形状における凹部の深さ及び凹部と凸部との間のデューティが、前記干渉パターンのコントラストが最大となるように最適化されたものを用いるのが好ましい。
このようにすれば、干渉光強度分布のコントラストが最大となるため、より高精細な薄膜パターンを形成することが可能となる。
【００１８】
また、前記薄膜パターンの形成方法においては、前記レーザー光で露光する際、前記レーザー光を、前記マスター上で走査するようにしてもよい。
このようにすれば、被露光層の広い範囲を露光することが可能になり、処理時間の短縮によるコストの低減化が可能になる。
【００１９】
また、前記薄膜パターンの形成方法においては、前記レーザー光で露光する際、前記レーザー光を、前記マスターに対して固定して一括露光するのが好ましい。
例えば、レーザー光源から径の広いレーザー光を出射して、レーザー光をマスターに対して固定して被露光層を一括露光すれば、被露光層の広い範囲を短時間で露光することができ、コストの低減化が可能になる。
【００２０】
なお、前記レーザー光の波長は、４００ｎｍ以下であるのが好ましく、２００ｎｍ以下であるのが望ましい。
このような波長のレーザー光を使用すれば、より微細な薄膜パターンの形成が可能になる。
【００２１】
本発明のデバイスは、前記の薄膜パターンの形成方法で得られた薄膜パターンを有することを特徴としている。
このデバイスによれば、前述したように高精度でしかも安価に形成された微細な薄膜パターンを有しているので、例えば偏光分離や位相遅延、反射防止などの機能を有し、使用環境に対してきわめて安定な光学薄膜デバイスや、電子デバイスなどとして好適となるとともに、このようなデバイスに適用した場合に低コストでしかも良好な特性を発揮するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の薄膜パターンの形成方法は、基体上に被露光層を形成する被露光層形成工程と、レーザー光で前記基体上の被露光層を露光し、露光パターンを形成するとともにこの露光パターンに基づいて自己組織化単分子膜からなる自己組織化単分子膜パターンを形成する自己組織化単分子膜パターン形成工程と、前記自己組織化単分子膜パターンを用いて前記基体上に薄膜材料を選択的に配し、該薄膜材料からなる薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成工程と、を備えてなる方法である。
【００２３】
（被露光層形成工程）
まず、被露光層形成工程では、図１（ａ）に示すように基体５０上に被露光層５１を形成する。基体５０としては、特に限定されることなく、例えば単結晶シリコンやガラス、セラミックス、樹脂など任意の基板を用いることができ、また、これら基板の表面に、半導体膜、金属膜、誘電体膜等が設けられたものを用いることもできる。なお、本発明では、前記基板やこれら基板に各種膜を形成したものを総称して基体５０としている。
【００２４】
被露光層５１についても各種の層を形成することができるが、本実施形態では、特に以下の２種類の膜（層）を被露光層５１とする。
１番目の膜としては、自己組織化単分子膜を用いることができる。すなわち、基体５０上に被露光層５１として自己組織化単分子膜を形成する。
【００２５】
この自己組織化単分子膜は、基体５０の表面の構成元素と反応可能な結合性官能基と、それ以外の直鎖分子とからなり、この直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を形成した膜である。この膜は、単分子を配向させていることから膜厚を極めて薄くすることができ、しかも分子レベルで均一な膜となる。このような構造により、膜表面には同じ分子が配列されることとなり、基体５０の表面に均一かつ優れた選択性を付与することが可能になる。
【００２６】
このような特性を備えた自己組織化単分子膜については、例えばシランカップリング剤（有機珪素化合物）やチオール化合物を用いて形成することができる。チオール化合物とは、メルカプト基（−ＳＨ）を持つ有機化合物（Ｒ１−ＳＨ）の総称をいう。シランカップリング剤とは、Ｒ２ｎＳｉＸ４−ｎで表される化合物である。
ここで、メルカプト基や−ＣＯＯＨを有する化合物は、他材料との親和性が高く、したがって後述するようにこの自己組織化単分子膜から形成されたパターン上に、薄膜材料を選択的に配置させることが可能になる。
一方、Ｒ１又はＲ２がＣｎＦ２ｎ＋１ＣｍＨ２ｍであるようなフッ素原子を有する化合物は、他材料との親和性が低く、したがって後述するようにこの自己組織化単分子膜から形成されたパターン上には薄膜材料を配置させず、結果的にこのパターン以外の箇所に薄膜材料を選択的に配置させることが可能になる。
【００２７】
このような自己組織化単分子膜からなる被露光層５１の形成するには、例えば以下のような方法によって行うことができる。まず、基体５０の表面に金などを真空蒸着等させる。続いて、基体５０の表面を洗浄する。次いで、チオール類の数μ〜数十μｍｏｌ／ｌエタノール溶液に、所定時間侵漬し、自己組織化単分子膜を形成する。その後、エタノール、純水の順に金表面を洗浄する。必要であれば、金表面を窒素雰囲気化で乾燥させる。以上の方法により、自己組織化単分子膜を形成することができる。
【００２８】
また、被露光層５１については、２番目の膜（層）として、感光性のレジスト層を用いることができる。すなわち、基体５０上に被露光層５１として感光性のレジスト層をスピンコート方等によって形成する。
【００２９】
（自己組織化単分子膜パターン形成工程）
このようにして被露光層５１を形成したら、この被露光層５１を露光装置で露光して自己組織化単分子膜パターンを形成する。
図３は、被露光層５１を露光するための第１の露光装置を示す図である。なお、図３では露光装置の要部のみしか示しておらず、したがってこの露光装置に、図３に示した構成要素以外の構成要素を付加してもよいのはもちろんである。
【００３０】
図３に示した露光装置は、レーザー光源１、ビーム強度調整器２、反射ミラー３、偏光板４、１／２波長板５、マスター６、スペーサ７、被露光体８、ステージ９を備えて構成されたものである。レーザー光源１は、例えば固体ＵＶ（紫外線）レーザーのＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザーであり、波長２６６ｎｍの第４高調波を出射するものである。このレーザー光源１からのレーザー光１０の出射ビームは例えば１ｍｍ以下である。レーザー光源１を出射したレーザー光１０は、ビーム強度調整器２で適当な強度に調整される。
【００３１】
ビーム強度調整器２を透過したレーザー光１０は、反射ミラー３で反射されて偏光板４の方向へ向きを変えられる。なお、レーザー光１０の向きを変える必要がない場合には、反射ミラー３を設ける必要はない。反射ミラー３で反射されたレーザー光１０は、偏光板４で特定の偏光方向の直線偏光にされ、さらに１／２波長板５によって偏光方向を所定の向き（後に詳述）に変えられる。
【００３２】
偏光板４、１／２波長板５を通過したレーザー光１０はマスター６に向かい、マスター６の法線に対して斜め方向からマスター６に入射する。マスター６は例えば石英からなる平板状の基板であり、レーザー光１０の入射する面の反対側の面に凹凸形状が形成されている。この凹凸形状は回折格子となっており、レーザー光１０を所定の回折光（後に詳述）を含む複数のビームに分岐する。なおマスター６を通過したレーザー光１０は、一部が回折せずにまっすぐ透過する場合もある。また回折光は１つだけ発生する場合と、複数発生する場合があり、これらはマスター６の設計条件（後に詳述）により異なる。
【００３３】
マスター６を通過し、回折光や透過光となったレーザー光１０は、平板状でマスター６と平行又はほぼ平行に配置された被露光体８に照射される。なお、この被露光体８は、前記の基体５０とこれの上に形成された被露光層５１とからなっている。
このとき、レーザー光１０は、複数の回折光同士又は回折光と透過光の間で干渉し、被露光体８の表面で所定の干渉パターンを生じるようになっている。なお、本例では、マスター６と被露光体８とはスペーサー７で互いに固定されており、マスター６と被露光体８との間隔は、例えば５ｍｍ以下に近接配置されている。このマスター６と被露光体８との間隔については、使用するレーザーの空間コヒーレント、レーザービーム系、及びマスター６の凹凸形状の設計条件に合わせて最適な間隔にするのが望ましい。
さらに、被露光体８、スペーサー７、マスター６は、ステージ９上に載置されている。このステージ９は、後述するようにマスター６上でレーザー光１０を走査するため、任意の方向に移動可能となっている。
【００３４】
図４は、図３に示したマスター６のレーザー光１０が入射する部分の近辺を示した拡大模式図である。なお、図４では、レーザー光１０の光束を２本示しているが、これらは実際には１つの光束の中の特定の部分のレーザー光である。
図４に示すように、マスター６の法線に対して斜め方向から入射したレーザー光１０は、透過光（０次回折光）１１と１次回折光１２に分岐される。なお、本例では、レーザー光１０を透過光１１と１次回折光１２に分岐するようにしているが、被露光体８に以下に示すような１次元格子以外の形状を形成したい場合には、複数の回折光を生じさせるようにしてもよい。また透過光１１と１次回折光１２以外に、他の次数の回折光が混在したとしても透過光１１と１次回折光１２がつくる干渉パターンのコントラストが十分に高ければ問題ない。
透過光１１と１次回折光１２は、被露光体８の表面で干渉することにより、所定の干渉光強度分布（干渉パターン）を生じる。すると、この干渉光強度分布によって被露光体８の表面側に位置する被露光層５１が露光し、所定の露光パターンが形成される。
【００３５】
図５は、図４に示したマスター６のＡ部分の拡大断面図である。マスター６の、レーザー光１０の入射する面の反対側の面には凹凸形状が全面に形成されている。本例のマスター６に形成される凹凸形状は、図５に示すような溝形状のもので、非常に細長い溝が多数形成されており、１次元格子を形成している。なお、図５では、紙面手前側から紙面奥側に延びる細長い溝状の凹凸形状を示している。また、この凹凸形状における深さ及び周期、さらには凹部と凸部との間のデューティ（凹部と凸部との幅の比）については、ベクトル解析によって最適設計されており、ほぼ透過光１１及び１次回折光１２だけを発生させるようになっている。このような凹凸形状を有するマスター６を使用することにより、被露光体８の表面に微細な１次元格子状の干渉光強度分布（干渉パターン）を、そのコントラストが最大となるように形成することができる。
【００３６】
なお、図４において、マスター６に入射するレーザー光１０は、その偏光方向が図５に示す１次元格子格子を形成する凹凸形状の溝と平行な直線偏光（以下、ＴＥ偏光という）としている。すなわち、直線偏光である前記レーザー光１０の偏光方位を、入射平面と直交させているのである。これは、透過光１１と１次回折光１２が干渉する際に、ＴＥ偏光と直角方向の成分（以下、ＴＭ偏光という）はあまり干渉に寄与しないが、ＴＥ偏光はほとんど干渉に寄与するからである。
【００３７】
図６は、被露光体８を露光する際の状態を示す斜視図である。本例では、レーザー光源１から出射されるレーザー光１０の径が１ｍｍと小さく、例えば径が８インチの被露光体８を一括露光できないため、図６に示すようにレーザー光１０をマスター６上で走査することにより広い領域を露光する。なお、このとき、マスター６及び被露光体８を固定してレーザー光１０を移動させてもよく、レーザー光１０を固定してマスター６及び被露光体８を移動させるようにしてもよい。
【００３８】
図７は、図５に示すマスター６に形成された凹凸形状の深さと透過光（０次回折光）１１及び１次回折光１２の強度の関係を示す図である。図５に示す凹凸形状の深さ及び周期は、ベクトル解析によって最適設計されており、本例では周期が２００ｎｍ、深さが１８０ｎｍとなっている。なお、図７では、ＴＥ偏光についての計算結果を示している。
図７に示すように、深さが約１８０ｎｍの１次元格子を形成すれば、透過光１１と１次回折光１２との強度がほぼ等しくなることが分かる。このように、透過光１１と１次回折光１２とがほぼ等しい条件で干渉を起こすようにすれば、鮮明な干渉光強度分布（干渉パターン）が得られる。このときの透過光１１及び１次回折光１２の回折角度（マスター６の法線とビームの角度）はそれぞれ４２度であり、両者が干渉することにより、被露光体８の表面の被露光層５１に周期２００ｎｍの１次元格子の露光パターンを形成することができる。
なお、マスター６の凹凸形状については、例えば石英基板上のレジストに電子ビームによってパターンを描画した後に、レジストパターンをマスクとして石英基板をイオンエッチングすることにより、形成することができる。
【００３９】
本例の第１の露光装置では、レーザー光１０に対して透明で、表面に凹凸形状が形成されているマスター６にレーザー光１０を通過させることによって透過光１１及び１次回折光１２を発生させ、これらの光を被露光体８の表面で干渉させることにより、所定の干渉光強度分布（干渉パターン）を生じさせ、反射ミラーやレンズ等の光学素子で集光させずに直接被露光体８を露光する。
【００４０】
このとき、前述したように被露光層５１が自己組織化単分子膜から形成されている場合には、前記第１の露光装置で露光することにより、露光パターンとして、図１（ｂ）に示すように基体５０上に自己組織化単分子膜からなる自己組織化単分子膜パターン５２を直接形成することができる。
一方、被露光層５１が感光性のレジスト層からなっている場合には、前記第１の露光装置で露光することにより、露光パターンとして、図２（ａ）に示すように基体５０上にレジストパターン５３を形成することができる。したがって、このようにして形成したレジストパターン５３に基づき、リフトオフ法を用いることで、自己組織化単分子膜からなる自己組織化単分子膜パターン５２を形成することができる。
【００４１】
すなわち、レジストパターン５３を形成した基体５０の全面に、前述した自己組織化単分子膜の形成方法によって図２（ｂ）に示すように自己組織化単分子膜５４を形成する。続いて、前記レジストパターン５３を除去し、図２（ｃ）に示すように自己組織化単分子膜パターン５２を形成する。このようなリフトオフ法によっても、図１（ｂ）に示した場合と同様の自己組織化単分子膜パターン５２を形成することができる。
【００４２】
なお、前記第１の露光装置の例では、マスター６により発生させた干渉光強度分布（干渉パターン）を被露光体８の表面側から照射しているが、この干渉光強度分布を被露光体８の裏面側から照射し、被露光体８の表面を露光してもよい。このように裏面側から露光した場合には、被露光体８の一部が飛散してマスター６を汚染することを防止することができる。
【００４３】
また、この被露光層５１を露光するための露光装置としては、図８に示す第２の露光装置を用いることもできる。
この第２の露光装置は、そのレーザー光源１がガスＵＶ（紫外線）レーザーのエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）であり、レーザー光１０の出射ビームは例えば２００ｍｍ以下である。また、レーザー光１０は、マスター６に対し、マスター６表面に対する法線と平行に入射するようになっている。
なお、その他の構成については第１の露光装置と同様であり、説明を省略する。
【００４４】
図９は、図８に示したマスター６のレーザー光１０が入射する部分の近辺を示した拡大模式図である。なお、図８では、レーザー光１０の光束を２本示しているが、これらは実際には１つの光束の中の特定の部分のレーザー光である。
図９に示すように、マスター６の法線に対して平行に入射したレーザー光１０は、＋１次回折光１３と−１次回折光１４に分岐される。なお、本例では、レーザー光１０を＋１次回折光１３と−１次回折光１４に分岐するようにしているが、被露光体８に以下に示すような１次元格子以外の形状を形成したい場合には、複数の回折光を生じさせるようにしてもよい。
＋１次回折光１３と−１次回折光１４は、被露光体８の表面で干渉することにより、所定の干渉光強度分布（干渉パターン）を生じる。すると、この干渉光強度分布によって被露光体８の表面側に位置する被露光層５１が露光し、所定の露光パターンが形成される。
【００４５】
図１０は、図９に示したマスター６のＢ部分の拡大断面図である。マスター６の、レーザー光１０の入射する面の反対側の面には凹凸形状が全面に形成されている。本例のマスター６に形成される凹凸形状は、図３に示した例の凹凸形状と同様に溝形状のもので、非常に細長い溝が多数形成されており、１次元格子を形成している。なお、図１０では、紙面手前側から紙面奥側に延びる細長い溝状の凹凸形状を示している。また、この凹凸形状における深さ及び周期、さらには凹部と凸部との間のデューティ（凹部と凸部との幅の比）については、ベクトル解析によって最適設計されており、＋１次回折光１３と−１次回折光１４だけを発生させるようになっている。このような凹凸形状を有するマスター６を使用することにより、被露光体８の表面に微細な１次元格子状の干渉光強度分布（干渉パターン）を、そのコントラストが最大となるように形成することができる。
【００４６】
なお、図９において、マスター６に入射するレーザー光１０は、先の例と同様に、その偏光方向が図１０に示す１次元格子格子を形成する凹凸形状の溝と平行な直線偏光（以下、ＴＥ偏光という）としている。すなわち、直線偏光である前記レーザー光１０の偏光方位を、入射平面と直交させている。これは、＋１次回折光１３と−１次回折光１４が干渉する際に、ＴＥ偏光と直角方向の成分（以下、ＴＭ偏光という）はあまり干渉に寄与しないが、ＴＥ偏光はほとんど干渉に寄与するからである。
【００４７】
図１１は、被露光体８を露光する際の状態を示す斜視図である。本例では、レーザー光源１から出射されるレーザー光１０の径が２００ｍｍと大きいため、図１１に示すように例えば径が８インチの被露光体８を一括露光できる。なお、このとき、レーザー光１０をマスター６及び被露光体８に対して固定する。
【００４８】
図１２は、図１０に示すマスター６に形成された凹凸形状の深さと透過光（０次回折光）、＋１次回折光１３及び−１次回折光１４の強度の関係を示す図である。図１０に示す凹凸形状の深さ及び周期は、ベクトル解析によって最適設計されており、本実施形態２では周期が４００ｎｍ、深さが２７０ｎｍとなっている。なお、図１２では、ＴＥ偏光についての計算結果を示している。
【００４９】
図１２に示すように、深さが約２７０ｎｍの１次元格子を形成すれば透過光の強度が最小となり＋１次回折光１３及び−１次回折光１４の強度が最大となることが分かる。この例では、＋１次回折光１３と−１次回折光１４以外に、僅かな０次回折光が混在しているが、その強度は十分に小さいため、干渉露光に影響を与えることはない。このように、透過光の強度が最小となり＋１次回折光１３と−１次回折光１４の強度が最大となる条件で干渉を起こすようにすれば、鮮明な干渉パターンが得られる。このときの透過＋１次回折光１３及び−１次回折光１４の回折角度（マスター６の法線とビームの角度）はそれぞれ３８度であり、両者が干渉することにより、被露光体８の表面の被露光層５１に周期２００ｎｍの１次元格子の露光パターンを形成することができる。
なお、マスター６の凹凸形状については、先の例と同様に、例えば石英基板上のレジストに電子ビームによってパターンを描画した後に、レジストパターンをマスクとして石英基板をイオンエッチングすることにより、形成することができる。
【００５０】
本例の第２の露光装置では、レーザー光１０に対して透明で、表面に凹凸形状が形成されているマスター６にレーザー光１０を通過させることによって＋１次回折光１３及び−１次回折光１４を発生させ、これらの光を被露光体８の表面で干渉させることにより、所定の干渉光強度分布（干渉パターン）を生じさせ、反射ミラーやレンズ等の光学素子で集光させずに直接被露光体８を露光する。
すなわち、前記１の露光装置と同様に、被露光層５１が自己組織化単分子膜から形成されている場合には、図１（ｂ）に示したように基体５０上に自己組織化単分子膜からなる自己組織化単分子膜パターン５２を直接形成することができる。
一方、被露光層５１が感光性のレジスト層からなっている場合には、第２の露光装置で露光することによって図１（ｃ）に示したようにレジストパターン５３を形成することができ、したがって、このレジストパターン５３に基づいてリフトオフ法を行うことにより、図１（ｅ）に示したように自己組織化単分子膜パターン５２を形成することができる。
【００５１】
なお、前記第１の露光装置、第２の露光装置では、マスター６に形成される凹凸形状が１次元格子状のものを示したが、例えば被露光体８に２次元格子状の露光パターンを形成したい場合には、凹凸形状を２次元格子状にすればよい。
また、マスター６については、特に被露光体８側を向く表面にのみ前記の凹凸形状を形成し、その裏面、すなわち前記レーザー光源１から出射したレーザー光１０が入射する側の面に反射防止膜を設けておくようにしてもよい。このようにすれば、マスター６と被露光体８との間のギャップの管理がさらに容易となり、また、反射防止膜によってマスターでのレーザ光の反射が防止されるため、露光効率が高くなる。
さらに、前記第１の露光装置では、レーザー光１０のビーム径を１ｍｍとしているが、ビーム径を大きくして被露光体８を一括露光するようにしてもよい。また、前記第２の露光装置において、ビーム径を小さくして、レーザー光１０をマスター６上で走査するようにしてもよい。
【００５２】
（薄膜パターン形成工程）
このようにして自己組織化単分子膜パターン５２を形成したら、この自己組織化単分子膜パターン５２を用いて前記基体５０上に薄膜材料を選択的に配し、図１（ｃ）（図２（ｄ））または図１（ｄ）（図２（ｅ））に示すように該薄膜材料からなる薄膜パターン５５を形成する。すなわち、前述したように自己組織化単分子膜パターン５２が、メルカプト基や−ＣＯＯＨを有する化合物からなり、他材料との親和性が高くなっている場合には、図１（ｃ）（図２（ｄ））に示したようにこの自己組織化単分子膜パターン５２上に、薄膜材料が選択的に配置させられるようになる。また、Ｒ１又はＲ２がＣｎＦ２ｎ＋１ＣｍＨ２ｍであるようなフッ素原子を有する化合物からなり、他材料との親和性が低くなっている場合には、図１（ｄ）（図２（ｅ））に示したようにこの自己組織化単分子膜パターン５２上には薄膜材料を配置させず、結果的にこのパターン以外の箇所に薄膜材料を選択的に配置させるようになる。
【００５３】
薄膜材料については、目的とする薄膜パターン５５に応じて適宜に選択される。例えば薄膜パターン５５が配線パターンなどの導電性パターンである場合には、金属等の導電性材料が用いられる。また、例えば圧電体素子や強誘電体素子における圧電体層や強誘電体層を形成する場合には、圧電体材料や強誘電体材料が用いられる。また、これら以外にも、半導体材料や絶縁材料、さらにその他各種の機能材料を用いることができる。
【００５４】
これら薄膜材料の基体５０上への供給方法としては、ゾルゲル法等の液相法や、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等の気相法のいずれも用いることができる。
液相法を用いる場合、例えば薄膜材料として目的とする薄膜パターンの成分（構成材料）を、予め溶液あるいは分散媒としておく。そして、これを液滴吐出法やスピンコート法、ディップ法等のように液体を直接基体５０上に塗布するといった方法や、溶液をミストにして供給するといった方法を採ることができる。特に、薄膜材料をサブミクロンオーダーの液滴であるミストとして供給するようにすれば、薄膜パターンを極めて高精度、かつ容易に形成することができる。なお、溶液をミストで供給するには、例えば、液体を噴射して壁に衝突させ、飛散したミストをキャリアガスで搬送するインジェクション法や、超音波により飛散させたミストを搬送する方法が適用できる。
また、気相法として例えばＣＶＤ法を用いれば、形成する薄膜パターン５５の平面形状が特に微細である場合にも、これを極めて高精度に選択的に形成することができる。
【００５５】
また、この薄膜パターン５５の形成にあたっては、前記基体５０上に選択的に薄膜材料を配する際、無電解メッキ法で金属材料を配することにより、薄膜パターンを形成するようにしてもよい。
すなわち、この方法では、前述した工程によって図１（ｂ）または図２（ｃ）に示したように自己組織化単分子膜パターン５２を形成しておく。ただし、自己組織化単分子膜パターン５２を形成するための自己組織化単分子膜としては、例えばアミノプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシランなどの、アミノ基、メルカプト基を含む材料を用いるのが好ましい。
【００５６】
そして、このような自己組織化単分子膜パターン５２を形成した基体５０に対し、例えばパラジウム（Ｐｄ）からなる触媒を配することにより、これを自己組織化単分子膜パターン５２上に選択的に配し、図１３（ａ）に示すように自己組織化単分子膜パターン５２上に触媒層５６を形成する。
次いで、公知の無電解メッキ処理、例えばニッケル（Ｎｉ）無電界メッキ処理、金（Ａｕ）無電界メッキ処理をこの順に行うことにより、図１３（ｂ）に示すように金属メッキからなる金属パターン（薄膜パターン）５７を形成することができる。
【００５７】
（実施例）
図３に示した第１の露光装置を用いて、本発明のデバイスの一例としての偏光素子を形成した。
まず、基体５０上に自己組織化単分子膜を形成した。
次いで、この基体５０の自己組織化単分子膜を露光によりパターニングするべく、レーザー光源１（露光光源）からマスター６にレーザー光１０を照射した。なお、レーザー光源１としては、固体ＵＶレーザーのＹＡＧの第四高調波（２６６ｎｍ）を用い、その出射ビームを１ｍｍΦ以下とした。
このようにすると、０次と＋１次のふたつの回折ビームだけが発生し、これら回折ビーム間の干渉により、干渉光強度分布がマスター６の下に形成された。ただし、前記ビームは直線偏光であり、その方位は入射面と直交（ＴＥ偏光）している。前記干渉光強度分布により、マスター６から適度な距離（＜〜数ｍｍ）に置かれた基体５０上の自己組織化単分子膜を露光し、これをパターニングすることができた。
【００５８】
なお、マスター６としては、石英基板上に形成された一種の凹凸型回折素子を用いた。この回折素子は、例えば電子ビーム描画とエッチングとによって作製されたものである。また、この回折素子の形状、ならびに深さについては、ベクトル解析によって最適設計されており、等しい強度の２本の回折ビーム（０次と＋１次）だけが発生するようになっている。回折素子の条件は、周期２００ｎｍ、深さ１８０ｎｍとした。２本の回折ビームの回折角度はそれぞれ４２度であり、両者が干渉することによって周期２００ｎｍの干渉光強度分布が得られた。
この干渉縞で自己組織化単分子膜を露光することにより、図１（ｂ）に示したように、最終的に周期２００ｎｍの自己組織化単分子膜パターン５２を形成することができた。
【００５９】
その後、形成した自己組織化単分子膜パターン５２上に、前述した無電解メッキ法により、図１３（ｂ）に示したように一次元で微細な金属パターン（薄膜パターン）５７を形成し、図１４に示す偏光素子２０を得た（ただし、図１４中では、自己組織化単分子膜パターン５２及び触媒層５６の記載を省略する）。
得られた金属パターン５７は、偏光素子２０において金属格子として機能するもので、周期２００ｎｍ、デューティ１：１であった。
この偏光素子２０にあっては、図１５に示すように偏光方向がランダムなランダム光２２が入射すると、金属格子としての金属パターン５７の溝と平行な方向の偏光成分（以下、ＴＥ偏光という）については、金属パターン５７によって遮断してこれを透過させず、金属パターン５７の溝と直交する偏光成分（以下、ＴＭ偏光という）のみを透過する。
【００６０】
図１６は、図１５に示した偏光素子２０の偏光分離特性を示した図である。図１６では、横軸が金属パターン５７の周期とランダム光２２の波長との比となっており、縦軸がＴＥ偏光とＴＭ偏光の透過光強度となっている。
図１６に示すように、金属パターン５７の周期とランダム光２２との波長の比がほぼ０〜０．５の範囲で、ＴＭ偏光が多く透過し、ＴＥ偏光はほとんど透過していない。このため、本実施例の偏光素子２０は、この範囲の波長の光に対して偏光板として利用することができる。なお、本実施例の金属パターン５７の周期は２００ｎｍであるため、偏光素子２０は、ほぼすべての可視光領域の光に対して偏光板として使用することができる。また金属パターン５７が金属から形成されているため、耐光性に優れており、例えば液晶プロジェクタへの応用も可能となる。
また、このような偏光素子２０の製造方法によれば、特にその露光に際して、１００ｎｍ以下程度の微細な薄膜パターン（金属パターン５７）を形成する場合でも、〜数ｍｍ程度の焦点深度を確保することができ、したがってマスター６と被露光体８との間のギャップ管理が不要となり、広い領域を容易に露光することができる。
【００６１】
次に、本発明のデバイスの他の例として、薄膜パターンとしての圧電体パターンを有した圧電体素子について、その製造方法を説明する。
図１７（ａ）に示すように、まず、基体７０を用意する。この基体７０としては、例えば単結晶シリコンが好適に用いられるが、このようなシリコン以外にも、ガラスやセラミックなど任意のものを用いることができ、さらにその表面に、半導体膜、金属膜、誘電体膜等が設けられたものであってもよい。
【００６２】
次に、この基体７０上の全面に、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法等によって下部電極材料を成膜し、必要に応じてこれをアニール処理することにより、下部電極７１を形成する。この下部電極７１は、後述する圧電体層に電圧を印加するための一方の電極となるものであり、例えばＰｔ（白金）やＩｒ（イリジウム）、ＩｒＯｘ（酸化イリジウム）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）等からなるものである。
【００６３】
次いで、この下部電極７１上に所定平面形状の圧電体層、すなわち本発明における薄膜パターンとなる圧電体パターンを形成するが、これに先立ち、まず、圧電体パターンを形成する下部電極７１の表面特性に、圧電体パターンを形成するための圧電体材料に対する選択性を付与するべく、図１７（ｂ）に示すように自己組織化単分子膜パターン７２を形成する。ここで、この自己組織化単分子膜パターン７２の形成については、前記の第１の露光装置または第２の露光装置などを用い、露光パターンを形成する方法によって行う。なお、ここでは、自己組織化単分子膜として、フッ素原子を有する化合物からなり、他材料との親和性が低いものを用いている。
【００６４】
このようにして自己組織化単分子膜パターン７２を形成したら、下部電極７１上に圧電体材料を供給する。すると、自己組織化単分子膜パターン７２は他材料との親和性が低いことから、これの上には薄膜材料が付着せず、結果的にこのパターン以外の箇所に薄膜材料が選択的に配置させられ、図１７（ｃ）に示すように圧電体層となる圧電体パターン７３が形成され。なお、自己自己組織化単分子膜パターン７２の形成に先立ち、例えば下部電極７１表面に酸素プラズマ処理を行っておくことにより、下部電極７１表面の圧電体材料との親和性を高めておくようにしておいてもよい。このような処理を行っておけば、自己組織化単分子膜パターン７２を形成した後、前述したように圧電体材料を供給すると、この圧電材料は自己組織化単分子膜パターン７２以外の下部電極７１が露出した表面により選択的に付着し、高精度のパターン形成が可能になる。
【００６５】
圧電体パターン（圧電体層）７３の具体的組成としては、特に限定されるものではないが、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３）、ジルコニウム酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＺｒＯ３：ＰＬＺＴ）、マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ、Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＭＮ−ＰＴ）、マグネシウムニオブ酸ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ、Ｎｂ）(Ｚｒ、Ｔｉ)Ｏ３：ＰＭＮ−ＰＺＴ）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ、Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＺＮ−ＰＴ）、スカンジウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｓｃ、Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＳＮ−ＰＴ）、ニッケルニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｎｉ、Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＮＮ−ＰＴ）、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ＴｉＯ３（０≦ｘ≦０．３）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３のうちいずれかであることが好ましい。例えば、マグネシウムニオブ酸ジルコニウム酸チタン酸鉛であれば、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）０．１Ｚｒ０．５０４Ｔｉ０．３９６Ｏ３という組成が好適である。
【００６６】
この下部電極７１表面への圧電体材料の供給には、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の気相法、あるいはゾルゲル法等の液相法のいずれも用いることができる。特に、サブミクロンオーダーの微小液滴であるミストにて圧電体材料を供給するミスト法を採用すれば、微細パターンを極めて高精度に、かつ低コストで形成することができる。
ここで、ミスト法などの液相法を用いる場合、供給する圧電体材料としての溶液については、圧電体パターン７３の構成物質を含む材料の溶液が好適に用いられる。例えば、ＰＺＴ（ジルコニウム酸チタン酸鉛；Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）からなる圧電体パターン７３を形成する場合、ＰＺＴを酢酸系溶媒に溶かした溶液を用いることができ、この酢酸系溶媒は以下の方法で作製することができる。
【００６７】
まず、酢酸鉛・三水和物（Ｐｂ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・３Ｈ２Ｏ）、ジルコニウムアセチルアセトナート（Ｚｒ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）４）および酢酸マグネシウム・三水和物（Ｍｇ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・３Ｈ２Ｏ）を、酢酸を溶媒として攪拌する。初期は室温で攪拌し、次いで１００℃程度の雰囲気下で１０分から２０分間程度攪拌し、室温下で冷却する。次いでチタニウムテトライソプロポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ３Ｈ７）４）およびペンタエトキシニオブ（Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５）を加えて攪拌する。さらにブトキシエタノール（Ｃ４Ｈ９ＯＣ２Ｈ４ＯＨ）を加えて室温下で５分間程度攪拌する。３％塩酸アルコールを加えて室温下で５分間程度攪拌する。さらにアセチルアセトン（ＣＨ３ＣＯＣＨ２ＣＯＣＨ３）を加えて室温にて６０分間程度攪拌する。最後に、ポリエチレングリコール（ＨＯ（Ｃ２Ｈ４）ｎＨ）を加えて室温下で５分間程度攪拌する。以上の工程によって酢酸系溶媒が完成する。但し、溶媒等はこれに限るものではない。
【００６８】
また、前述したようにして下部電極７１表面に圧電体材料を選択的に配し、ここに付着させたら、一定温度（例えば１８０℃）で一定時間（例えば１０分間程度）乾燥する。この乾燥工程により溶媒であるブトキシエタノールが蒸発する。乾燥後、さらに大気中で所定の高温（例えば４００℃）で一定時間脱脂する。脱脂により金属に配位している有機配位子が熱分解され、金属が酸化されて金属酸化物となる。この付着→乾燥→脱脂の各工程を所定回数、例えば８回繰り返して８層のセラミックス層を積層する。これらの乾燥や脱脂により溶液中の金属アルコキシドが加水分解、重縮合され、金属−酸素−金属のネットワークが形成される。
【００６９】
前記付着→乾燥→脱脂の工程を繰り返し行う場合において、所定数積層後に圧電体パターン（圧電体層）７３の結晶化を促進し、圧電特性を高めるための熱処理を行うこともできる。例えば、８層積層の圧電体層７を形成する場合に、４層積層後に酸素雰囲気下で、６００℃×５分間、及び７２５℃×１分間の高速熱処理（ＲＴＡ）を行う。さらに、８層積層後に、酸素雰囲気下で、６５０℃×５分間、及び９００℃×１分間のＲＴＡを行う。このような熱処理を行うことで、圧電体層７中に含まれるアモルファス相を結晶化することができる。
【００７０】
以上の工程により、下部電極７１上に選択的に圧電体層が形成されてなる圧電体パターン７３を得ることができる。なお、この圧電体パターン７３については、ＣＶＤ法を用いて圧電体材料を堆積させることにより、形成するようにしてもよい。
その後、図１７（ｄ）に示すように圧電体パターン７３上に、スパッタ法等によって上部電極７４を形成し、本発明のデバイスとしての圧電体素子７５を得る。この上部電極７４は、前記圧電体パターン７３に電圧を印加するための他方の電極となるもので、前記下部電極７１と同様の材料、例えばＰｔ（白金）やＩｒ（イリジウム）、ＩｒＯｘ（酸化イリジウム）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）等によって形成することができる。
【００７１】
このようにして得られた圧電体素子７５にあっては、高精度でしかも安価に形成された微細な圧電体パターン（薄膜パターン）７３を有しているので、低コストでしかも良好な特性を発揮するものとなる。
なお、この例では、下部電極７１上に自己組織化単分子膜パターン７２を形成し、これに基づいて圧電体パターン（薄膜パターン）７３を形成するようにしたが、例えば下部電極７１についても微細なパターンに形成したい場合などでは、基体７０上に自己組織化単分子膜パターンを形成し、これに基づいて下部電極パターン（薄膜パターン）を形成するようにしてもよい。
【００７２】
なお、前記実施形態では、本発明の薄膜パターンの形成方法を用いて形成されるデバイスとして、偏光素子と圧電体素子について説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、位相遅延素子や反射防止素子等の各種の光学素子、さらには半導体素子、強誘電体素子等にも適用することができる。また、これらを備えた電気光学装置や電子機器にももちろん適用することができる。
【００７３】
また、ホームユース向けの液晶プロジェクタの開発が進む中、液晶プロジェクタの長寿命化が望まれているが、このような長寿命化を図るうえでも、前記の偏光素子はより好適なものとなる。すなわち、液晶プロジェクタに用いられている現状の偏光素子は、高分子からなっているため高輝度ランプが長時間照射されると、その特性が劣化してしまう。そこで、前述したように耐光性に優れた無機偏光素子を用いると、高輝度ランプによる長時間照射にも特性の劣化が起こらないため、液晶プロジェクタの長寿命化が可能になるのである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の薄膜パターンの形成方法の工程説明図。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の薄膜パターンの形成方法の工程説明図。
【図３】第１の露光装置の概略模式図。
【図４】図３に示すマスターのレーザー光が入射する部分の近辺を示した拡大模式図。
【図５】図４に示すマスターのＡ部分の拡大断面図。
【図６】被露光体を露光する際の状態を示す斜視図。
【図７】凹凸形状の深さと透過光及び１次回折光の強度の関係を示すグラフ。
【図８】第２の露光装置の概略模式図。
【図９】図８に示すマスターのレーザー光が入射する部分の近辺を示した拡大模式図。
【図１０】図９に示すマスターのＢ部分の拡大断面図。
【図１１】被露光体を露光する際の状態を示す斜視図。
【図１２】凹凸形状の深さと透過光、＋１次回折光及び−１次回折光の強度の関係を示すグラフ。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は無電解メッキ法による薄膜パターンの形成を示す図。
【図１４】偏光素子の概略構成図。
【図１５】偏光素子の機能を説明するための斜視図。
【図１６】偏光素子の偏光分離特性を示すグラフ。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は圧電体素子の製造方法の工程説明図。
【符号の説明】
【００７５】
１…レーザー光源、２…ビーム強度調整器、３…反射ミラー、４…偏光板、
５…１／２波長板、６…マスター、７…スペーサ、８…被露光層、９…ステージ、
１０…レーザー光、１１…透過光（０次回折光）、１２…１次回折光、
１３…＋１次回折光、１４…−１次回折光、２０…偏光素子、
５０、７０…基体、５１…被露光層、５２、７２…自己組織化単分子膜パターン、
５３…レジストパターン、５４…自己組織化単分子膜、５５…薄膜パターン、
７３…圧電体パターン、７５…圧電体素子
【図１】
2005331564.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005331564.tif 000005
【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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【図１７】
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