(57)【要約】【課題】耐久性があり、手扱いも容易な無機材料製品の偏光光学素子を提供する。【解決手段】入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ無機誘電体基板２の平坦な表面に、無機誘電体基板２及び金属材料との密着性を有するアンダーコート層４を介して、同じ幅、同じ高さをもち、入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された金属材料からなる多数の帯状導電素子６で構成される帯状導電素子アレイを備え、帯状導電素子６のアレイ上を含むアンダーコート層４上に、入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ保護層１０を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ無機誘電体基板の平坦な表面に、同じ幅、同じ高さをもち、入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された金属材料からなる多数の帯状導電素子で構成される帯状導電素子アレイを備え、前記帯状導電素子アレイ上を含む前記無機誘電体基板の前記平坦な表面上に、入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ保護層を備えたことを特徴とする偏光光学素子。
【請求項２】
前記無機誘電体基板の平坦な表面と前記帯状導電素子の間に、前記無機誘電体基板及び前記帯状導電素子との密着性を有するアンダーコート層を備えている請求項１に記載の偏光光学素子。
【請求項３】
前記アンダーコート層は前記無機誘電体基板の前記平坦な表面上全面に形成され、かつ反射防止機能を有する請求項２に記載の偏光光学素子。
【請求項４】
前記無機誘電体基板の前記保護層表面に反射防止膜が形成されている請求項１から３のいずれかに記載の偏光光学素子。
【請求項５】
前記無機誘電体基板の前記保護層とは反対側の面にマイクロレンズアレイが形成されている請求項１から４のいずれかに記載の偏光光学素子。
【請求項６】
前記保護層表面と、前記無機誘電体基板の前記保護層とは反対側の面に反射防止膜が形成されている請求項１から３のいずれかに記載の偏光光学素子。
【請求項７】
前記アンダーコート層上の前記帯状導電素子アレイが形成されている領域以外の領域に前記帯状導電素子アレイにつながる導電層が形成されている請求項１から６のいずれかに記載の偏光光学素子。
【請求項８】
以下の工程（Ａ）から（Ｈ）をその順に備えて偏光光学素子を製造する製造方法。
（Ａ）平坦な表面に、同じ幅、同じ深さをもち、入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された多数の凹状のアレイからなる微細形状をもつ金型を製作する工程、
（Ｂ）製品基板表面に金属層を形成する工程、
（Ｃ）前記金型表面に硬化可能な樹脂を介して前記製品基板の前記金属層を押し当て、金型表面形状を前記金属層上の前記樹脂に転写する工程、
（Ｄ）前記樹脂を硬化させる工程、
（Ｅ）前記樹脂を前記金属層に接合させた状態でその樹脂を前記金型から剥離させる工程、
（Ｆ）前記樹脂に転写された形状をドライエッチング法によって前記金属層に転写して帯状導電素子アレイを形成する工程、
（Ｇ）前記帯状導電素子アレイ上を含む前記製品基板上に保護層を形成する工程、
（Ｈ）前記保護層表面を平坦化する工程。
【請求項９】
前記工程（Ｂ）で前記製品基板表面に前記製品基板及び前記金属層との密着性を有するアンダーコート層を形成し、さらにその上に前記金属層を形成する請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記アンダーコート層として反射防止機能も有するものを形成する請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（Ｈ）の後、前記保護層表面に反射防止膜を形成する工程を含む請求項８から１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（Ｈ）の後、前記保護層表面及び前記保護層とは反対側の前記製品基板表面に反射防止膜を形成する工程を含む請求項８から１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（Ｂ）で前記金型表面に前記樹脂を介して製品基板を押し当てる前に、前記金型表面に離型処理を施す請求項８から１２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂は紫外線硬化型樹脂である請求項８から１３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１５】
金型表面の前記微細形状は、以下の工程（Ｉ）から（Ｋ）をその順に備えて形成する請求項８から１４のいずれかに記載の製造方法。
（Ｉ）前記微細形状を形成しようとする金型母材料表面上に感光性材料を塗布する工程、
（Ｊ）電子線により前記感光性材料に所望の形状を描画し、次いで現像して前記感光性材料に所望形状を形成する工程、
（Ｋ）前記感光性材料の形状をドライエッチング法によって前記金型母材料に転写する工程。
【請求項１６】
前記金型母材料はドライエッチング可能な材料であり、シリコン材料、半導体材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、プラスチック材料及び硬質ゴム材料からなる群から選ばれた１種である請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記保護層の材料として二酸化珪素を用い、前記保護層をＣＶＤ法又はスパッタリング法で成膜する請求項８から１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記保護層の材料として二酸化珪素と酸化ニオブを混合したものを用い、前記保護層をＣＶＤ法又はスパッタリング法で成膜する請求項８から１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１９】
前記保護層の成膜は以下の工程（Ｊ）から（Ｌ）をその順に備えて形成する請求項１７又は１８に記載の製造方法。
（Ｊ）前記帯状導電素子アレイが形成されている前記製品基板表面に密着性向上のための水素又は酸素処理を施す工程、
（Ｋ）前記帯状導電素子アレイ間の領域を完全に穴埋めするまで保護層を成膜する工程、
（Ｌ）前記帯状導電素子アレイ間の領域を完全に穴埋めした後、さらに前記帯状導電素子アレイ高さ以上に前記保護層を成膜する工程。
【請求項２０】
前記工程（Ｈ）で前記保護層の表面を研磨工法又はＣＭＰ工法で平坦化する８から１９のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に超微細加工を施すことによって、光学的機能を発現する製品及びその製造方法に関し、特に無機誘電体基板表面に入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された多数の帯状導電素子からなるアレイを備えた無機偏光光学素子（光の性質のうち電磁波成分を利用する光学素子）とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
偏光光学素子には有機シート材料を使用した「有機材料製品」と、無機材料基板に金属細線をアレイ状に配列した「無機材料製品」がある。
「有機材料製品」は、構成材料がＰＶＡ（ポリビ二ルアルコール）を主成分とする有機高分子材料からなる。その製造方法は、ＰＶＡフィルム材料に沃素材料又は有機染料を含浸し混合した後、これをＸ方向又はＸ−Ｙ方向に延伸させた後、上下方向からＰＶＡ等の有機フィルム材料でサンドイッチ構造に接合する方法がとられ、そのため二色性偏光子とも称されている。有機高分子材料から構成されているため、使用温度は１００℃以下に制限されている。
【０００３】
一例を挙げると、ＰＶＡ材料で製作される「偏光板」は携帯用液晶の偏光板としては安価で十分な機能を発揮するが、最近需要が広がっている液晶プロジェクター（大画面テレビやプレゼンテーション用大画面表示装置に使用されている。高輝度ランプ光を光学的に集光させて高密度光を液晶パネルに垂直に照射する光学製品で、液晶パネル付近の温度が１２０℃程度に上昇する。その温度上昇を避けるために冷却用ファンなどが設置されている。）用偏光板としては、耐熱性、耐久性の問題で使用できない。特にこの用途では、波長の短い光を長時間にわたって照射するとその機能が低下する。
【０００４】
対策として、効率的な冷却が重要であるが、▲１▼冷却用のファンの設置、▲２▼パネルの熱吸収源であるブラックマトリックス（ＢＭ）の設置やＢＭ膜への反射膜の採用、▲３▼パネル枠対を金属にする、▲４▼熱伝導率の大きな（ガラスの４０倍）サファイアガラスを支持機材に使用するなどが行なわれている。しかし、これらの対策は全て高価格となって液晶用表示素子の弱点となっている。
【０００５】
「無機材料製品」は、上記問題を解決するために提案されているもので、無機材料基板上に金属細線をアレイ状に配列したものであり、無機誘電体基板表面に使用光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された多数の帯状導電素子からなるアレイを備えた偏光光学素子が知られている（例えば、特許文献１−５参照。）。
【０００６】
図９はそのような偏光光学素子を概略的に表わしたものであり、誘電体基板３８上に幅ｗの多数の帯状導電素子４０が入射光の波長よりも短いピッチｐで互いに平行に配列されたアレイを備えている。この偏光光学素子に入射光４２が垂線からθの角度をもって入射面が導電素子４０に直交ように入射すると、この偏光光学素子は入射光４２の偏光成分のうち入射面に直交する偏光ベクトルを有する偏光成分を反射光４４とし、入射面に平行な偏光ベクトルを有する偏光成分を透過光４６とする偏光光学素子として機能する。
【０００７】
このような「無機材料製品」は、Ｘ線露光とリフトオフ法を使用して製作され、ガラス材料上に導電素子４０としてアルミ二ウム線が形成される。
【０００８】
超微細構造の製作方法としては、次のＡ），Ｂ）の方法が提案されている。
Ａ）電子ビーム、レーザービームやイオンビーム等を用いた直接描画法と、光リソグラフィーと、ドライエッチング技術を組み合わせた方法（非特許文献１参照。）。
Ｂ）複合機能回折光学素子の製作方法について、一定のレリーフ深さ（２値レベル）のフィリングファクターで特徴付けられた構造の素子の組合せで光波の位相変調量を制御する「有効屈折率法」の方法（非特許文献２参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特表２００３−５０２７０８号公報
【特許文献２】
米国特許第６２０８４６３号明細書
【特許文献３】
米国特許第６１２２１０３号明細書
【特許文献４】
米国特許第６２４３１９９号明細書
【特許文献５】
米国特許５４５８０８４号明細書
【非特許文献１】
「応用物理」誌、第６８巻第６号（１９９９）Ｐ．６３３〜６３８参照
【非特許文献２】
「第２７回光学シンポジウム」講演番号９，１０，１１：講演予稿集（２００１）Ｐ．２５〜３６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の「無機材料製品」の偏光光学素子では、ガラス基板の表面上にアルミ二ウム導電素子が形成されているので、ガラス基板材料とアルミ二ウム導電素子との密着性が悪いために剥れやすく、耐久性に問題がある。
また、表面に微細な凹凸があるため、手で触ると汚れが凹部に入って除去できなくなるため、手扱い困難であるという問題もある。
そこで、本発明の第１の目的は、耐久性があり、手扱いも容易な「無機材料製品」の偏光光学素子を提供することである。
【００１１】
本発明が対象とするような、使用する光学波長よりも小さなＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）の超微細・三次元構造を形成する方法としては、上記のＡ），Ｂ）の方法のうち、Ａ方法では、回折光学素子の製作研究報告はあるものの、断面構造がテーパー状であり、またピッチは使用波長の０．７倍程度（０．７λ）で大きいものしかなかった。更に、次のような問題もある。
【００１２】
（イ）レーザービームやイオンビーム或いはＸ線を使用したマスク露光方法では、形成可能なＬ（ライン）幅に限界があり（露光に使用する光の波長よりも小さなＬは形成できないという限界）、十分小さな超微細構造が製作できない。
【００１３】
（ロ）電子ビームを使用した直接描画方法では、次の▲１▼〜▲６▼に列挙するような問題がある。
▲１▼広範囲の描画に莫大な描画時間を要する（５００μｍ（マイクロメートル）×５００μｍの正方形で１０〜１５時間程度）。
▲２▼描画範囲が５００μｍ×５００μｍに限られこの有効描画領域を繋ぎ合わせることが必要である。
▲３▼その場合の繋ぎ合わせの精度σは１５ｎｍ（ナノメートル）程度である。繋ぎ合わせの精度は１回だけ描画する場合にはこれよりも高精度に描画することができる。しかし、多数回繰り返して描画する場合には次の理由ａ）〜ｄ）により繋ぎ合わせの精度が劣化する。
ａ）長時間描画により、描画中にフィラメント電流量が揺らぐ。
ｂ）長時間描画により、描画位置精度が低下する。
ｃ）フィラメント自身が劣化する。
ｅ）描画装置自体の性能（装置設計に依存する）
▲４▼描画に再現性が乏しい。
▲５▼描画時の欠陥が生じ易い。
▲６▼高精度な制御技術を有する装置が必要で、描画装置が高価である（１０億〜１５億円／台）。
【００１４】
そのため、低価格安定供給が求められる量産製品の製造方法としては、電子ビームを使用した直接描画方法は使用できない状況にあり、実用化された例はない。
そこで、本発明の第２の目的は、生産の工程を簡素化して高精度の表面３次元構造をもつ「無機材料製品」の偏光光学素子を再現性よく、安価に製造するための方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の偏光光学素子は、入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ無機誘電体基板の平坦な表面に、同じ幅、同じ高さをもち、入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された金属材料からなる多数の帯状導電素子で構成される帯状導電素子アレイを備え、上記帯状導電素子アレイ上を含む上記無機誘電体基板の上記平坦な表面上に、入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ保護層を備えているものである。
【００１６】
本発明の偏光光学素子では、導電素子は保護層により覆われているので、耐熱性がよく、さらに導電素子が基板から剥れることがないので耐久性にも優れている。また、保護層表面は平坦で凹凸がないため、手で触れて汚れがついても容易に除去することができ、手扱いが容易になる。
【００１７】
この偏光光学素子を製造する本発明の製造方法は、以下の工程（Ａ）から（Ｆ）をその順に備えている。
（Ａ）平坦な表面に、同じ幅、同じ深さをもち、入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された多数の凹状のアレイからなる微細形状をもつ金型を製作する工程、
（Ｂ）製品基板表面に金属層を形成する工程、
（Ｃ）上記金型表面に硬化可能な樹脂を介して上記製品基板の上記金属層を押し当て、金型表面形状を上記金属層上の上記樹脂に転写する工程、
（Ｄ）上記樹脂を硬化させる工程、
（Ｅ）上記樹脂を上記金属層に接合させた状態でその樹脂を上記金型から剥離させる工程、
（Ｆ）上記樹脂に転写された形状をドライエッチング法によって上記金属層に転写して帯状導電素子アレイを形成する工程、
（Ｇ）上記帯状導電素子アレイ上を含む上記製品基板上に保護層を形成する工程、
（Ｈ）上記保護層表面を平坦化する工程。
【００１８】
この製造方法の内容を大きく分けると次の４段階で構成されている。▲１▼製品基板上に金属層を形成すること、▲２▼Ｌ／Ｓの超微細・三次元構造を製品基板上に形成すること、▲３▼この三次元構造の溝部分（三次元構造を構成する素子間の領域）を保護層で埋めること、及び、▲４▼この保護層表面を平坦化することである。
【００１９】
本発明では、金型を用いてＬ／Ｓの超微細・三次元構造を樹脂に転写し、その転写された樹脂形状を製品基板上に形成された金属層に転写する方法をとる。金型を製作する工程では高価な描画装置を用いる必要があり、しかも描画に長時間を要するが、一度、高精度の金型を製作すれば、この金型を用いて製品を製造するので、量産製品毎に直接描画する必要がなく、生産の工程が簡素化され、偏光光学素子を再現性よく安価に製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の偏光光学素子において、上記無機誘電体基板の平坦な表面と上記帯状導電素子の間に、上記無機誘電体基板及び上記帯状導電素子との密着性を有するアンダーコート層を備えていることが好ましい。
本発明の製造方法において、上記工程（Ｂ）で上記製品基板表面に上記製品基板及び上記金属層との密着性を有するアンダーコート層を形成し、さらにその上に上記金属層を形成することが好ましい。
これにより、基板と帯状導電素子との密着性を向上させることができ、耐熱性及び耐久性をさらに向上させることができる。
【００２１】
本発明の偏光光学素子において、上記無機誘電体基板の上記平坦な表面上全面に形成され、かつ反射防止機能を有する上記アンダーコート層、上記保護層表面に形成された反射防止膜、もしくは上記無機誘電体基板の上記保護層とは反対側の面に形成された反射防止膜、又はこれらの組み合わせを備えていることが好ましい。
本発明の製造方法において、上記工程（Ｂ）は上記アンダーコート層として反射防止機能も有するものを形成する工程、上記工程（Ｈ）の後に上記保護層表面に反射帽子膜を形成する工程、上記工程（Ｈ）の後に上記保護層とは反対側の上記製品基板表面に反射防止膜を形成する工程、もしくは上記工程（Ｈ）の後に、上記保護層表面及び上記保護層とは反対側の上記製品基板表面に反射防止膜を形成する工程、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。
これにより、超微細構造に密着性が良く、安価で耐熱性・耐腐食性が高く、かつ光学的効率の高い偏光素子とすることができる。
【００２２】
本発明の偏光光学素子において、上記無機誘電体基板の上記保護層とは反対側の面にマイクロレンズアレイが形成されているようにしてもよい。これにより、偏光光学素子とマイクロレンズアレイ部材を接着剤で接合させる従来の方法に比べて位置合わせ工程及び組付け工程が不要になり、製造コストを低減することができる。さらに、偏光光学素子とマイクロレンズアレイ部材を接合させるための接着剤を使用しないので、接着剤と基板の熱膨張係数の違いに起因する変形が生じない。
【００２３】
本発明の偏光光学素子において、上記アンダーコート層上の上記帯状導電素子アレイが形成されている領域以外の領域に上記帯状導電素子アレイにつながる導電層が形成されているようにしてもよい。この場合、帯状導電素子アレイ部分の偏光光学素子表面が受けた光が熱エネルギーに変換する場合、その熱を放出しやすくなる。その導電層に放熱板を接触させれば、放熱効果がさらに高まる。
【００２４】
製造方法において、上記工程（Ｂ）で上記金型表面に上記樹脂を介して製品基板を押し当てる前に、上記金型表面に離型処理を施すことが好ましい。金型表面の離型処理の一例として金型表面に金属薄膜を成膜することを挙げることができる。この離型処理により、金型の形状転写性が飛躍的に増し、正確な転写が行なえると同時に、剥離性が容易となり金型の寿命が飛躍的に向上する。
【００２５】
上記離型処理において、さらに上記金属薄膜上に、微細な構造のフッ素樹脂を含む層によって表面処理を施すことが好ましい。
離型処理の施された金型表面に樹脂を介して製品基板を押し当てる際、樹脂と製品基板の金属層表面との間に両者の密着性を向上させるためのプライマー表面処理を施しておく、又は金属層表面に対して水素もしくは酸素プラズマ処理を施しておくことが好ましい。これにより、剥離工程で金型側から選択的に剥離が行なわれ、樹脂のクワレ（剥離の際に樹脂の一部が金型に残ること）が急激に減少する。その結果、次工程での形状転写性が向上する。
【００２６】
金型の表面形状の反転形状を転写する樹脂としては、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることができる。
その樹脂として紫外線硬化型樹脂を用いる場合には、次のような利点がある。
▲１▼常温での硬化が可能である。▲２▼液体状で塗布できるので、流動性がよく、泡などの発生を防ぐことができる。▲３▼紫外光を均一に照射して硬化させることができるので、均一に硬化させることができる。▲４▼短時間に硬化させることができる。その結果、金型表面形状を正確に容易に転写することができるようになる。
【００２７】
その樹脂として熱硬化型樹脂を用いる場合でも、均一に硬化させることによって、紫外線硬化型樹脂と同様に金型表面形状を正確に転写することができる。熱硬化型樹脂としては、プラスチック眼鏡レンズや、コンタクトレンズの製造に使用されている樹脂を用いることができる。
【００２８】
金型の表面形状の反転形状を転写する樹脂として紫外線硬化型樹脂を使用する場合、紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法として、金型と製品基板のうち少なくとも一方は紫外線透過材料からなるものを選択しておき、紫外線硬化型樹脂の硬化工程では、紫外線透過材料の金型もしくは製品基板、又は両方を通して紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射してその紫外線硬化型樹脂を均一に硬化させるようにするのが好ましい。紫外線硬化型樹脂を均一に硬化させることにより、金型の形状転写性が飛躍的に増し、正確な転写が行なえる。
【００２９】
金型の表面形状の反転形状を転写する樹脂として熱硬化型樹脂を使用する場合、熱硬化型樹脂を硬化させる方法として、金型と製品基板を位置決めした状態で固定し、樹脂注入口を別途設ける。熱硬化型樹脂の硬化工程では徐々に加熱しながら金型全体に均一に熱が行きわたるようにして加熱硬化させるのが望ましい。
【００３０】
一般に、樹脂は硬化の際に収縮するものである。そこで、その収縮量を予め求めておき、感光性材料のドライエッチングによる金型母材料への形状転写工程では、その収縮量部分を見込んで金型母材料の形状が深くなるように補正して加工し、また、金型の表面平坦部と製品基板の表面平坦部は、互いに平行で、かつその隙間が微小になるように定量的に制御するのが好ましい。これにより、硬化収縮量の補正が可能となる。
【００３１】
金型表面の微細形状を形成する好ましい１つの方法は、以下の工程（Ｇ）から（Ｉ）をその順に備えた方法である。
（Ｇ）上記微細形状を形成しようとする金型母材料表面上に感光性材料（レジスト）を塗布する工程。
（Ｈ）電子線（ＥＢ）により感光性材料に所望の形状を描画し、次いで現像して感光性材料に所望形状を形成する工程。
（Ｉ）その感光性材料の形状をドライエッチング法によって金型母材料に転写する工程。
【００３２】
電子線により所望の形状を描画することにより、１度のプロセスで所望の形状を高精度で作製できる。
また、感光性材料の形状をドライエッチング法によって金型母材料に転写するようにすれば、軟質材料であるレジスト形状を硬質金型材料に転写できる。
【００３３】
この場合、金型母材料はドライエッチング可能な材料であることが必要であり、そのような材料として金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、半導体材料、プラスチック材料及び硬質ゴム材料からなる群から選ばれた１種を用いることができる。
【００３４】
一般には、金型母材は平面基板であり、その平面上の表面に微細形状を形成する。
金型を作る際に金型母材料表面に感光性材料パターンを形成するために電子線描画用感光性材料を使用する場合は、その電子線描画用感光性材料はポジ型レジストとネガ型レジストのいずれも使用することができるが、微細構造製造方法としてポジ型レジストを塗布し電子線描画方法で描画する場合には、描画の再現性が良く、電子の漏れ等の制御が容易で制御し易いという利点がある。
【００３５】
金型を製作する際、感光性材料の形状をドライエッチング法によって金型母材料に転写する工程におけるドライエッチング工程で、所望の形状を深さ方向に深く（アスペクト比：大きくなるように）転写するために、選択比を段階的又は連続的に変化させることが好ましい。このように、選択比を段階的又は連続的に変化させることにより、転写時に所望の形状を深く得ることができるようになる。ここで「金型」とは、基となる形状を有する物品で、「転写すべき基形状を有する原盤」を意味している。また本件では詳細に述べないが、上記「金型」（マザー型）を基にして電鋳法で（形状が反転するが）「金属型製作」（シスター型）し、これを「転写用金型」として用いることもできる。この場合は、メッキできる材料であれば金属や合金材料など特別の制限はない。
【００３６】
製品基板上に成膜する金属材料は、高反射率性能を発揮するＡｌ（アルミ二ウム）材料が好ましい。この金属表面上に樹脂の形状を転写する工法で微細形状を形成する。
樹脂に転写された形状をドライエッチング法によって製品基板に転写する際、製品基板に所望の形状を形成するためにそのドライエッチングにおける樹脂と製品基板とのエッチングの選択比を段階的又は連続的に変化させることが好ましい。この選択比の調整により深さ方向の形状の補正が可能となり、所望の深い形状に転写できるようになる。また、（超微細転写のための）エッチング工程を途中で中断し樹脂層を基板表面に僅かに残し、その後樹脂層除去する工程によって、基板表面の平坦性を確保できる。
【００３７】
製品基板に形成された三次元超微細構造の金属溝部分を保護層としての二酸化珪素（ＳｉＯ２）膜で埋める製作方法としては、真空蒸着法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はスパッタリング法がある。また、半導体集積回路製造分野において、０．１μｍ（＝１００ｎｍ）のスルーホール穴埋め技術としてＷ（タングステン）、Ｃｕ（カッパー）材料が提案されている。しかし、本発明の偏光光学素子では、（イ）ラインの線幅が１００ｎｍ以下と更に細線となることがあること、（ロ）低屈折率二酸化珪素材料が好ましいものとして求められること、（ハ）確実な穴埋め性能を要求されること、（二）穴埋め材料中に気泡があってはいけないこと、などの特性を求められることから、従来方法により単に二酸化珪素膜を成膜するだけではうまくいかないことがある。
【００３８】
そこで、本発明の好ましい方法では、製作された超微細構造に好ましい材料としての二酸化珪素を穴埋めする方法として、超微細構造中に緻密かつ、着き廻り性良く成膜するためにプラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法を用いる。本発明では、例えばアルミ二ウム金属パターンからなる帯状導電素子アレイの超微細構造の穴埋め材料として、低屈折率材料であること、緻密かつ着き廻り性が良いことが求められるので、二酸化珪素を使用する。
【００３９】
プラズマＣＶＤ法による二酸化珪素膜は、通常の半導体製造装置を用いてシランガス又はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）ガスを反応ガスとして使用し製品基板上に成膜する。
【００４０】
またスパッタリング法は、スパッタリングターゲットとして二酸化珪素を用いた通常のスパッタリング法でも良いし、デジタルスパッタリング法（回転式カルーセル型成膜方法）でシリコン（Ｓｉ）をスパッタリングした後、酸化させる方法でも、どちらでも良い。
【００４１】
二酸化珪素からなる保護層の成膜の好ましい１つの方法は、以下の工程（Ｊ）から（Ｌ）をその順に備えた方法である。
（Ｊ）上記帯状導電素子アレイが形成されている上記製品基板表面に密着性向上のための水素又は酸素処理を施す工程、
（Ｋ）上記帯状導電素子アレイ間の領域を完全に穴埋めするまで二酸化珪素膜を成膜する工程、
（Ｌ）上記帯状導電素子アレイ間の領域を完全に穴埋めした後、さらに上記帯状導電素子アレイ高さ以上に二酸化珪素を成膜する工程。
これにより、製品基板表面及び帯状導電素子アレイと、二酸化珪素からなる保護層の密着性を向上させることができ、さらに帯状導電素子間を二酸化珪素により穴埋めすることができる。
【００４２】
本発明の製造方法では、保護層を帯状導電素子アレイの厚みよりも厚く成膜するので製品基板表面は二酸化珪素で覆われている。しかし、保護層成膜の際に製品基板表面全てが均一の速度で成膜されるわけではないので、微視的に観察すると、表面のモホロジーは、数ｎｍ〜数十ｎｍオーダーで荒れている。この荒れを除去し、基板面の平行度を確保するためにするために、研磨工法又はＣＭＰ工法で表面平坦化の研磨加工を施すのが好ましい。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
図１（Ａ），（Ｂ）に示す偏光光学素子を製作した。図１の（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の導電素子アレイ部分を縦方向に沿って切断した状態の断面図を示している。
厚みｔが１．０ｍｍ（ミリメートル）の合成石英基板からなる製品基板２の一表面に厚みが１００ｎｍの二酸化珪素からなるアンダーコート層４が形成されている。アンダーコート層４上にライン・アンド・スペースＬ／Ｓが３５ｎｍ／３５ｎｍ、ピッチＰが７０ｎｍ、高さＨが１１０ｎｍのアルミ二ウムパターンからなる導電素子６がアレイ状に配列されている。製品基板２のサイズは２５ｍｍ×２０ｍｍで、その素子有効範囲は２２ｍｍ×１７ｍｍである。そのアレイにはＬ／Ｓの導電素子６が短手方向に平行に規則的なパターンとして配列されている。Ｌ（ライン）は導電素子６が形成されている部分で、Ｓ（スペース）は隣り合う導電素子６間の領域、ＰはＬ＋Ｓのピッチを示している。ライン数は省略している。図１では導電素子６を拡大し簡略化して４本だけ示している。
【００４４】
導電素子アレイの外周部分数ｍｍは、導電素子６のない部分が帯状に存在している。その部分には導電素子６につながる導電層８がアンダーコート層４上に形成されている。導電層８は導電素子６と同じアルミ二ウム膜であり、導電素子６の形成時に同時に形成することができる。
導電素子６上及び導電層８上を含むアンダーコート層４上に二酸化珪素からなる保護層１０が形成されている。保護層１０の厚みは例えば０．５μｍである。
【００４５】
この偏光光学素子の表裏両面には反射防止膜１２が成膜されている。反射防止膜１２は、例えば製品基板２又は保護層１０側から順にＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、ＭｇＦ２膜からなる５層積層構造の膜であり、各膜の膜厚はいずれもλ／４（λは、３８０〜７００ｎｍの中心波長で、ここではλ＝５４０ｎｍ）で、１３５ｎｍである。反射防止膜１２が反射防止機能を有する波長は、３８０〜７００ｎｍの範囲であり、透過率は石英基板の透過率を１００％とすると９９％以上である。
【００４６】
以下に、図２及び図３を参照してこの偏光光学素子の製作手順を示す。
図２及び図３を参照して工程毎の断面図で説明する。
（ａ）（金型母材料上に電子線用感光性材料を塗布し、電子線で描画する工程）
金型母材料１４ａとして直径が６インチ、厚みが１．０ｍｍの石英基板を用意した。この金型母材料１４ａの表面上に電子線描画用感光性材料（レジスト）１６ａ（日本ゼオン社製：ＺＥＰ−５２０）をスピンナーにて、５００ｒｐｍで５秒間、続いて４０００ｒｐｍで３０秒間塗布した。その後、９０℃で５分間のプリベークを行なった後、急冷却した。この時のレジスト膜厚は、１４０ｎｍであった。
【００４７】
次に、図１に示した導電素子６の反転形状（凹凸が反対）を得る為に、別途専用ソフトを使用してＥＢ照射ビームがなぞる領域分割、経路及びビーム径、ドーズ量、描画時間等を入力しておく。本実施例の場合には、描画全領域を５００μｍ×５００μｍの正方形の領域に分割して描画プログラムを作成し、この領域を繋ぎ合わせて２２ｍｍ×１７ｍｍの全領域を描画した。なお、本件では最終製品形状と描画形状とは、反転した関係である。予め、反転形状でプログラムを製作するのは当然である。
【００４８】
レジスト１６ａを塗布した金型母材料１４ａを電子線描画装置に配置し、所定の真空度まで排気する。次いで、専用データを描画装置の制御装置に転送し、描画を開始する。本件の場合には、Ｘ−Ｙステージを移動させながら描画し、描画に４８時間を要した。
【００４９】
（ｂ）（現像・リンスする工程）（図は現像後のパターン断面形状を示している。）
描画後、現像液（ＺＥＰ−５２０現像液）を使用して２５℃で３分間現像した。リンスを行ない、窒素ブロアーとスピンナー回転にて直ぐに乾燥させた。その後、ポストベークを１２０℃で５分間行なって、金型母材料１４ａ上にレジストパターン１６を形成した。
【００５０】
（ｃ）（感光性材料１２をマスクとして、ドライエッチングにより金型を製作する工程）（必要に応じて、剥離処理を施す工程。）
描画後のレジストパターン１６をドライエッチング法によって金型母材料１４ａに転写して金型１４を形成した。このときのドライエッチングは、ＴＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチング装置を用い、ＣＦ４：２０ｓｃｃｍのガスを導入しながら、基板バイアス電圧：５００Ｗ、上部電極パワー：１２５０Ｗ、真空度１．０×１０−３Ｔｏｒｒ（すなわち１．５ｍＴｏｒｒ）で０．５分間エッチングを行なった。このときのエッチング速度は、１８０ｎｍ／分であった。ここでは１０ｎｍ程のアンダーエッチングで終了させた。つまり金型１４の表面に僅かにレジストが残っている状況である。エッチングの選択比（金型母材料のエッチング速度／レジストのエッチング速度）は１．０でエッチング後の金型１４の凹部１８の深さは１２０ｎｍであった。表面粗さＲａは２ｎｍ以下で良好であった。凹部１８の深さは、次工程での選択比と、樹脂収縮（７％）を見込んで設定した。この時の凹部１８は、描画時の形状に比較して、ピッチ一定で、深さだけが０．９倍になっていた。
【００５１】
金型１４の表面に対して離型処理するために、フッ素官能基を有するトリアジンチオール有機化合物で金型１４の表面を処理した。これは、有機鍍金法と言われる方法で行なった。具体的には、フッ素化ＳＦＴＴ（スーパーファイントリアジンチオール）を溶媒に溶かした溶液中で電解重合処理（有機鍍金）して、金型表面にフッ素系の有機薄膜を形成した。フッ素化ＳＦＴＴは、有機硫黄化合物の１つであるトリアジンチオールの側鎖をフッ素化したものである。フッ素分子の数ｎは、ｎ＝７が最も撥水効果（剥型効果）が高かったので、この条件で１０ｎｍの膜厚に成膜した。
【００５２】
（ｄ）（金型パターン上に樹脂を塗布し、製品基板を上方から押し当てる工程）
合成石英からなる製品基板２（信越石英社製：合成石英スプラシルＰ−２０）上に、密着性向上を目的とした二酸化珪素膜からなるアンダーコート層４を１００ｎｍの膜厚にスパッタリング法で形成し、さらにその上に１１０ｎｍのアルミ二ウム膜６ａをスパッタリング法で形成した。その後必要に応じて、スパッタリングチャンバー内で加熱ヒーターを使用して３５０℃で加熱リフロー処理を行なってアルミ二ウムを平坦化させた。
【００５３】
離型処理した金型１４を下に配置した状態で、金型１４上に、好ましい樹脂である紫外線硬化型樹脂２０ａとしてアクリル系樹脂（大日本インキ社製：ＧＲＡＮＤＩＣ  ＲＣ−８７２０）を１ｃｃ塗布した。金型１４を専用の接合機に配置し、予め別の工程でアルミニウム膜６ａ表面に対してシランカップリング処理（密着性向上処理）を施した製品基板２のシランカップリング処理面をゆっくりと押し当てる。このとき、紫外線硬化型樹脂２０ａの中に泡が発生しないように降下速度と、金型と製品基板の間隔が例えば５０ｎｍ以下となるように平行度を制御した自動接合機で接合した。
次に、金型１４側からゆっくりと製品基板２側に押し上げて、形状転写時に余分となる紫外線硬化型樹脂２０ａを除去した。
【００５４】
（ｅ）（紫外線照射し樹脂を硬化させ、次いで剥離する工程）
金型１４側から均一な紫外線光を３０００ｍＪ照射して紫外線硬化型樹脂２０ａを硬化させて樹脂層２０を形成した。このときの紫外線硬化型樹脂層２０の厚み（紫外線硬化型樹脂層２０の表面と製品基板２のアルミニウム膜６ａ間の距離）は、５０ｎｍ以下であった。当然、紫外線硬化型樹脂層２０の最大厚みは、「パターン深さ：１２０ｎｍ」＋「５０ｎｍ以下」＝１７０ｎｍ以下である。
【００５５】
（ｆ）（製品基板から金型を剥離する工程）
紫外線硬化型樹脂層２０を製品基板２に接合したまま金型１４の表面から剥離するために、治具を使って、金型１４をやや凸形状に変形させながら互いに平行状態を維持しながら剥離させた。
製品基板２のアルミニウム膜６ａ上の樹脂層２０の転写形状を測定したところ、金型１４の凹部１８に対応する凸部の高さは１１０ｎｍであり、凹部１８の深さに比べて小さくなっていた。これは、樹脂層２０が硬化収縮したためであり、その硬化収縮率は平均で約８．５％であった。
【００５６】
（ｇ）（ドライエッチングして樹脂形状を製品基板上のアルミ二ウムに転写する工程）
製品基板２上のアルミニウム膜６ａ上の樹脂層２０の転写形状をアルミニウム膜６ａに転写して導電素子６及び導電層（図示は省略）を形成した。このときのドライエッチングは、ＴＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチング装置を用い、ＢＣｌ３：１５ｓｃｃｍ、ＣＦ４：１０ｓｃｃｍ、Ａｒ：５ｓｃｃｍのガスを導入しながら、基板バイアス電圧：５００Ｗ、上部電極パワー：１２５０Ｗ、真空度１．０×１０−３Ｔｏｒｒ（すなわち１．５ｍＴｏｒｒ）で１．３分間エッチングを行なった。アルミ二ウムのエッチング速度は、１００ｎｍ／分であった。
【００５７】
このとき、樹脂層２０に対しては、例えば４０ｎｍ程のアンダーエッチングで終了させた。つまり表面に僅かに樹脂が残っている状況である。また、アルミ二ウム膜６ａに対しては例えば４０ｎｍ程のアンダーエッチングで終了させた。つまり不必要な領域のアルミ二ウム膜６ａが完全にエッチング除去されて導電素子６及び導電層が形成された状況である。エッチングの選択比（製品基板のエッチング速度／樹脂層のエッチング速度）は１．３で、エッチング後の導電素子６の高さは１１０ｎｍであった。その後、通常の酸素アッシングで僅かに残っていた樹脂有機材料層を除去した。また、表面粗さＲａは２ｎｍ以下で良好であった。
【００５８】
エッチング後の形状に対して、側長ＳＥＭ装置を用いて、Ｌ／Ｓ寸法測定、段差測定を行なった。この中間工程での光学素子形状は、製品基板２上のアルミ二ウム材料表面にＬ／Ｓ＝３５／３５ｎｍ、Ｐ＝７０ｎｍ、高さ：Ｈ＝１１０ｎｍの導電素子６のアレイ及び導電層（図示は省略）を製作できた。
【００５９】
（ｈ）（プラズマＣＶＤ法によってアルミ二ウム溝を二酸化珪素膜で穴埋めする工程）
プラズマＣＶＤ装置を用いて、導電素子６上を含むアンダーコート層４上に二酸化珪素からなる保護層１０を２．５μｍ程度の膜厚に成膜した。このとき、導電素子６，６間の溝及び導電素子６、導電層間の溝は保護層１０によって完全に埋められた。また、ＳＥＭ（電子顕微鏡）で成膜後の基板断面を観察したが、導電素子６の超微細パターンは完全に埋められ、保護層１０の内部に気泡等の欠陥は見られなかった。
【００６０】
次いで、通常のガラス板研磨工程と同様に、平面度が３００ｎｍ以下に精度よく平面研磨された研磨皿にダイヤモンド粒子を埋め込んだ研磨シート材料を均一に貼り付け、ダイヤモンド粒子の大きさを＃８００、＃１２００、＃２０００（いずれもダイヤモンドの粒径を示し、次第に粒径が小さくなるように）研磨条件を変更しながら保護層１０の表面を研磨した。研磨後の保護層１０の表面粗さは、Ｒａ＝２ｎｍ以下で良好であった。
【００６１】
（ｉ）（反射防止膜の形成及び切り出し工程）
保護層１０の表面及び保護層１０とは反対側の製品基板２の表面に反射防止膜１２を成膜する。
複数の偏光光学素子が形成された一基板の形態で製造工程を進めてきたが、最後に、製品化するためにダイシング装置で個々の偏光光学素子に切断し、切り離す。
【００６２】
得られた偏光光学素子のパターン寸法と光学性能を評価した。製品検査は、抜き取りの断面形状評価と測長ＳＥＭで寸法測定を行なった。上記製造方法の実施例によって、設計通り、透過率：９０％、コントラスト：１２００（λ＝４５０ｎｍ）の偏光特性が得られた。
【００６３】
（実施例２）
図４（Ａ），（Ｂ）に示す偏光光学素子を製作した。図４の（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の導電素子アレイ部分を縦方向に沿って切断した状態の断面図を示している。図１と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。
【００６４】
厚みが１．０ｍｍの光学ガラス（ＢＫ−７）基板からなる製品基板２２の一表面に厚みが４０５ｎｍのアンダーコート層２４が形成されている。アンダーコート層２４は、下層側から順にＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜をそれぞれ１３５ｎｍの膜厚で備えた３層積層構造の膜であり、基板２２と金属材料に対して密着性を有するとともに、反射防止機能を有している。
【００６５】
アンダーコート層２４上に、図１に示した実施例と同じ構成で導電素子６及び導電層８が形成されている。図４でも、図１と同様に導電素子６を拡大し簡略化して４本だけ示している。
導電素子６上及び導電層８上を含むアンダーコート層２４上に二酸化珪素からなる保護層１０が形成されている。保護層１０の厚みは例えば０．８μｍである。
保護層１０表面に、下層側から順にＡｌ２Ｏ３膜（１３５ｎｍ）、ＺｒＯ膜（２７０ｎｍ）、ＭｇＦ２膜（１３５ｎｍ）の３層積層構造の膜からなる反射防止膜１３が成膜されている。この実施例では、図１に示した実施例とは異なり、基板２２の保護層１０とは反対側の面には反射防止膜が形成されていない。ただし、基板２２の保護層１０とは反対側の面に反射防止膜が形成されていてもよい。
【００６６】
図５に偏光光学素子の製作手順を示す。以下に、図５を参照して工程毎の断面図で説明する。
（ａ）図２（ａ）から（ｃ）を参照して説明した上記工程（ａ）から（ｃ）と同じ工程により凹部１８を有する金型１４を形成する。
密着性向上及び反射防止を目的として、下層側から順に、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜をそれぞれ１３５ｎｍの膜厚で備えた３層積層構造の膜を例えば反射防止膜の光学設計ソフトを使用して設計し、設計どおりの機能を有するアンダーコート層２４をＢＫ−７からなる製品基板２２の一表面上に真空蒸着法で形成した。さらにその上に１１０ｎｍのアルミ二ウム膜６ａをスパッタリング法で形成した。この実施例では加熱リフロー処理は行なわなかった。
【００６７】
図２（ｄ）を参照して説明した上記工程（ｄ）と同様にして、金型１４上に紫外線硬化型樹脂２０ａを塗布し、予め別の工程でシランカップリング処理を施した製品基板２２のアルミニウム膜６ａ表面を紫外線硬化型樹脂２０ａに接合させた後、余分な紫外線硬化型樹脂２０ａを除去した。
【００６８】
（ｂ）図２（ｅ）を参照して説明した上記工程（ｅ）と同じ処理により、紫外線硬化型樹脂２０ａを硬化させて樹脂層２０を形成した。このときの紫外線硬化型樹脂層２０の厚みは上記工程（ｅ）と同じく５０ｎｍ以下であり、紫外線硬化型樹脂層２０の最大厚みは１７０ｎｍ以下であった。
【００６９】
（ｃ）図３（ｆ）を参照して説明した上記工程（ｆ）と同じ処理により、紫外線硬化型樹脂層２０を製品基板２２に接合したまま金型１４の表面から剥離させた。
製品基板２２上のアルミニウム膜６ａ上の樹脂層２０の転写形状をアルミニウム膜６ａに転写して導電素子６及び導電層（図示は省略）を形成した。このときのドライエッチングは、ＴＣＰエッチング装置を用い、ＢＣｌ３：１５ｓｃｃｍ、ＣＦ４：１０ｓｃｃｍ、Ａｒ：５ｓｃｃｍのガスを導入しながら、基板バイアス電圧：５００Ｗ、上部電極パワー：１２５０Ｗ、真空度１．０×１０−３Ｔｏｒｒで１．０分間エッチングを行なった。このときのアルミ二ウムのエッチング速度は、１３０ｎｍ／分であった。
【００７０】
このとき、樹脂層２０に対しては、例えば４０ｎｍ程アンダーエッチングで終了させた。つまり表面に僅かに樹脂が残っている状況である。またアルミ二ウムに対しては例えば４０ｎｍ程アンダーエッチングで終了させた。つまりアルミ二ウムが完全にエッチング除去された状況である。エッチングの選択比（製品基板のエッチング速度／樹脂層のエッチング速度）は１．２で、エッチング後の導電素子６の高さは１１０ｎｍであった。その後、通常の酸素アッシングで僅かに残っていた樹脂有機材料層を除去した。また、表面粗さＲａは２ｎｍ以下で良好であった。
【００７１】
エッチング後の形状に対して、側長ＳＥＭ装置を用いて、Ｌ／Ｓ寸法測定、段差測定を行なった。この中間工程での光学素子形状は、製品基板２上のアルミ二ウム材料表面にＬ／Ｓ＝３５／３５ｎｍ、Ｐ＝７０ｎｍ、高さ：Ｈ＝１１０ｎｍの導電素子６のアレイ及び導電層（図示は省略）を製作できた。
【００７２】
（ｄ）デジタルスパッタリング装置（カルーセル型スパッタリング装置）を用いて、導電素子６上を含むアンダーコート層２４上に二酸化珪素からなる保護層１０を２．５μｍ程度の膜厚に成膜した。この工程で用いたデジタルスパッタリング装置は、ターゲット材料のスパッタリング成膜室：第１室と、プラズマ処理室：第２室の２室構成で構成されている。そして、円筒型基板ホルダー治具が高速度で回転する機構となっている。本実施例では、第１室でＳｉ材料を単分子層の厚みで成膜し、第２室でＳｉ分子層を酸素プラズマで酸化した。この処理を高速で繰り返すことによって、安定した二酸化珪素膜を成膜できた。
【００７３】
この工程により、導電素子６，６間の溝及び導電素子６、導電層間の溝は保護層１０によって完全に埋められたことをＳＥＭによる成膜後の基板断面観察で確認した。導電素子６の超微細パターンは完全に埋められ、保護層１０の内部に気泡等の欠陥は見られなかった。
次いで、図３（ｆ）を参照して説明した上記工程（ｆ）での研磨工程と同じ処理により、保護層１０の表面を研磨した。研磨後の保護層１０の表面粗さは、Ｒａ＝２ｎｍ以下で良好であった。
【００７４】
（ｅ）保護層１０の表面に反射防止膜１３を成膜した。最後に、製品化するためにダイシング装置で個々の偏光光学素子に切断し、切り離した。
得られた偏光光学素子のパターン寸法と光学性能を評価した。上記製造方法の実施例によって、設計通り、透過率：８３％、コントラスト：６００（λ＝４５０ｎｍ）の偏光特性が得られた。
【００７５】
（実施例３）
図６（Ａ），（Ｂ）に示す偏光光学素子を製作した。図６の（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の導電素子アレイ部分を縦方向に沿って切断した状態の断面図を示している。図１及び図４と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。
【００７６】
厚みが１．０ｍｍの石英基板からなる製品基板２６の一表面に厚みが１００ｎｍのアンダーコート層２４が形成されている。アンダーコート層２４は図４のアンダーコート層２４と同じであり、製品基板２６及び金属材料に対する密着性並びに反射防止機能を有している。
アンダーコート層２４上に、図１及び図４に示した実施例と同じ構成で導電素子６及び導電層８が形成されている。図６でも、図１及び図４と同様に導電素子６を拡大し簡略化して４本だけ示している。
【００７７】
導電素子６上及び導電層８上を含むアンダーコート層２４上に、二酸化珪素と酸化ニオブの混合材料からなる保護層２８が形成されている。保護層２８について、例えば厚みは０．５μｍであり、二酸化珪素と酸化ニオブの混合比は例えば１００：１である。
保護層２８表面に反射防止膜１３が成膜されている。この実施例では、図１に示した実施例とは異なり、製品基板２６の保護層２８とは反対側の面には反射防止膜が形成されていない。ただし、基板２６の保護層２８とは反対側の面に反射防止膜が形成されていてもよい。
【００７８】
図７に偏光光学素子の製作手順を示す。以下に、図５を参照して工程毎の断面図で説明する。
（ａ）図２（ａ）から（ｃ）を参照して説明した上記工程（ａ）から（ｃ）と同じ工程により凹部１８を有する金型１４を形成する。
図５（ａ）を参照して説明した上記工程（ａ）でのアンダーコート層２４形成工程と同様にして、製品基板２６の一表面上にアンダーコート層２４を形成した。さらにその上に１１０ｎｍのアルミ二ウム膜６ａをスパッタリング法で形成した。その後必要に応じて、スパッタリングチャンバー内で加熱ヒーターを使用して３５０℃で加熱リフロー処理を行なってアルミ二ウムを平坦化させた。
【００７９】
図２（ｄ）を参照して説明した上記工程（ｄ）と同様にして、金型１４上に紫外線硬化型樹脂２０ａを塗布し、予め別の工程でシランカップリング処理を施した製品基板２６のアルミニウム膜６ａ表面を紫外線硬化型樹脂２０ａに接合させた後、余分な紫外線硬化型樹脂２０ａを除去した。
図２（ｅ）を参照して説明した上記工程（ｅ）と同じ処理により、紫外線硬化型樹脂２０ａを硬化させて樹脂層２０を形成した。このときの紫外線硬化型樹脂層２０の厚みは上記工程（ｅ）と同じく５０ｎｍ以下であり、紫外線硬化型樹脂層２０の最大厚みは１７０ｎｍ以下であった。
図３（ｆ）を参照して説明した上記工程（ｆ）と同じ処理により、紫外線硬化型樹脂層２０を製品基板２６に接合したまま金型１４の表面から剥離させた。製品基板２６のアルミニウム膜６ａ上の樹脂層２０の転写形状を測定したところ、金型１４の凹部１８に対応する凸部の高さは１１０ｎｍであり、凹部１８の深さに比べて小さくなっていた。
【００８０】
（ｂ）図３（ｇ）を参照して説明した上記工程（ｇ）と同じ処理により、樹脂層２０の転写形状をアルミニウム膜６ａに転写して導電素子６のアレイ及び導電層（図示は省略）を形成した。エッチング後の導電素子６の形状高さは１１０ｎｍであった。その後、通常の酸素アッシングで僅かに残っていた樹脂有機材料層を除去した。また、表面粗さＲａは２ｎｍ以下で良好であった。
エッチング後の形状に対して、側長ＳＥＭ装置を用いて、Ｌ／Ｓ寸法測定、段差測定を行なった。この中間工程での光学素子形状は、製品基板２６上のアルミ二ウム材料表面にＬ／Ｓ＝３５／３５ｎｍ、Ｐ＝７０ｎｍ、高さ：Ｈ＝１１０ｎｍの導電素子６のアレイ及び導電層を製作できた。
【００８１】
（ｃ）デジタルスパッタリング装置（カルーセル型スパッタリング装置）を用いて、導電素子６上及び導電層上を含むアンダーコート層２４上に、二酸化珪素膜に酸化二オブを僅かに混合した屈折率：１．５５の保護層２８を２．５μｍ程度の膜厚に成膜した。この工程で用いたデジタルスパッタリング装置は、ターゲット材料のスパッタリング成膜室：第１室と第２室、プラズマ処理室：第３室の３室構成で構成されており、円筒型基板ホルダー治具が高速度で回転する機構となっている。本実施例では、第１室でＳｉ材料を単分子層の厚みで成膜し、第２室で二オブを成膜し、第３室でＳｉ＋Ｎｂ分子層を酸素プラズマで酸化した。この処理を高速で繰り返すことによって、安定した二酸化珪素＋酸化二オブ膜を成膜できた。
【００８２】
この工程により、導電素子６，６間の溝及び導電素子６、導電層間の溝は保護層２８によって完全に埋められたことをＳＥＭによる成膜後の基板断面観察で確認した。導電素子６の超微細パターンは完全に埋められ、保護層２８の内部に気泡等の欠陥は見られなかった。
【００８３】
次いで、図３（ｆ）を参照して説明した上記工程（ｆ）での研磨工程と同じ処理により、保護層２８の表面を研磨した。研磨後の保護層２８の表面粗さは、Ｒａ＝２ｎｍ以下で良好であった。
このとき、導電素子６，６間の溝及び導電素子６、導電層間の溝は完全に埋められたことをＳＥＭ（電子顕微鏡）で成膜後の基板断面観察で確認した。導電素子６の超微細パターンは完全に埋められ、内部に気泡等の欠陥は見られなかった。
【００８４】
（ｄ）保護層２８の表面に反射防止膜１３を成膜した。最後に、製品化するためにダイシング装置で個々の偏光光学素子に切断し、切り離した。得られた偏光光学素子のパターン寸法と光学性能を評価し、上記製造方法の実施例によって、設計通り、透過率：６５％、コントラスト：２００（λ＝４５０ｎｍ）の偏光特性が得られた。
【００８５】
（実施例４）
図８は偏光光学素子のさらに他の実施例を示す断面図である。図４と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。図８では、偏光光学素子の一部分を拡大して示している。
【００８６】
ＢＫ−７基板からなる製品基板２２の一表面に密着性並びに反射防止機能をもつアンダーコート層２４が形成されている。アンダーコート層２４上に導電素子６及び導電層（図示は省略）が形成されている。導電素子６上を含むアンダーコート層２４上に保護層１０が形成されている。保護層１０表面に反射防止膜１３が成膜されている。
【００８７】
製品基板２２の保護層１０とは反対側の面（以下裏面という）にマイクロレンズアレイ３０が形成されている。マイクロレンズアレイ３０上に樹脂層３２を介してカバーガラス３４が設けられている。
【００８８】
この実施例では、アンダーコート層２４を介して導電素子６のアレイを製品基板２２の一表面上に備え、マイクロレンズアレイ３０を製品基板２２の裏面に備えているので、偏光光学素子とマイクロレンズアレイ部材を接着剤で接合させる必要はない。これにより、従来の方法に比べて位置合わせ工程及び組付け工程が不要になり、製造コストを低減することができる。さらに、接着剤と基板の熱膨張係数の違いに起因する変形が生じない。
【００８９】
マイクロレンズアレイ３０の製造方法の一例を説明する。
例えば、図５（ｄ）を参照して説明した上記工程（ｄ）で保護層１０を形成した後、保護層１０上に反射防止膜１３を形成する。製品基板２２の裏面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストをマイクロレンズ形状に対応して三次元形状に形成する。異方性エッチングによりフォトレジストの表面形状を製品基板２２の裏面に彫り写して転写することにより、製品基板２２の裏面にマイクロレンズアレイ３０を形成することができる。
【００９０】
マイクロレンズアレイ３０上に樹脂３２及びカバーガラス３４の形成を行なった後、ダイシング装置で個々の偏光光学素子に切り出すことにより、アンダーコート層２４を介して導電素子６のアレイを製品基板２２の一表面上に備え、マイクロレンズアレイ３０を製品基板２２の裏面に備えた偏光光学素子を得ることができる。
【００９１】
図８を参照して説明した実施例は、図４に示した実施例の製品基板２２の裏面にマイクロレンズアレイ３０を備えたものであるが、製品基板の裏面にマイクロレンズアレイを備えた本発明の偏光光学素子はこれに限定されるものではない。例えば図６に示した実施例の製品基板２６の裏面にマイクロレンズアレイを備えてもよい。また、図１に示した実施例の製品基板２の裏面側の反射防止膜１２を形成せずに、製品基板２の裏面にマイクロレンズアレイを備えてもよい。
【００９２】
以上、本発明の実施例を説明したが、寸法、形状、材料、配置、製造条件などは一例であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の偏光光学素子は、入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ無機誘電体基板の平坦な表面に、同じ幅、同じ高さをもち、入射光の波長よりも短いピッチで等間隔に配列された金属材料からなる多数の帯状導電素子で構成される帯状導電素子アレイを備え、上記帯状導電素子アレイ上を含む上記無機誘電体基板の上記平坦な表面上に、入射光に対して透明で、平坦な表面をもつ保護層を備えているので、保護層により覆われていることにより、耐熱性がよく、耐久性にも優れている。また、保護層表面は平坦で凹凸がないため、手で触れて汚れがついても容易に除去することができ、手扱いが容易になる。
【００９４】
本発明の製造方法では、表面に微細形状をもつ金型の表面に硬化可能な樹脂を介して製品基板上の金属層を押し当て、金型の表面形状の反転形状をその樹脂に転写し、その樹脂を硬化させ、その樹脂を製品基板上の金属層に接合させた状態で金型を剥離した後、その樹脂に転写された形状をドライエッチング法によって金属層に転写することにより、微細表面構造をもつ物品を製造するようにしたので、微細構造（高精度の表面３次元構造）を高精度で、量産製品を大量に生産可能となった。生産の工程を簡素化して再現性あるかつ容易な製造工程とし、低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の偏光光学素子を示す図で、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の導電素子アレイ部分を縦方向に沿って切断した状態の断面図である。
【図２】製造方法の一実施例の前半部を示す工程断面図である。
【図３】製造方法の一実施例の後半部を示す工程断面図である。
【図４】他の実施例の偏光光学素子を示す図で、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の導電素子アレイ部分を縦方向に沿って切断した状態の断面図である。
【図５】製造方法の他の実施例を示す工程断面図である。
【図６】さらに他の実施例の偏光光学素子を示す図で、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の導電素子アレイ部分を縦方向に沿って切断した状態の断面図である。
【図７】製造方法のさらに他の実施例を示す工程断面図である。
【図８】さらに他の実施例の偏光光学素子を示す断面図である。
【図９】従来の偏光光学素子を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
２，２２，２６    製品基板（無機誘電体基板）
４，２４    アンダーコート層
６      導電素子
６ａ    アルミニウム膜
８      導電層
１０，２８    保護層
１２，１３    反射防止膜
１４ａ    金型母材料
１４      金型
１６ａ    レジスト
１６      レジストパターン
１８      金型の凹部
２０ａ    紫外線硬化型樹脂
２０      樹脂層
３０      マイクロレンズアレイ
３２      樹脂
３４      カバーガラス
【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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