(57)【要約】【課題】ケイ素又は金属からなる凸条パターンが酸化されて形成される二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる酸化物凸条パターンにおける座屈の発生を低減する。【解決手段】凹凸パターン構造体は、基板１と、基板１上に形成された金属膜又は金属酸化膜からなる非固定化相３と、非固定化相３の上に形成された二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる複数の酸化物凸条パターン１３を有する酸化物パターン１７と、隣り合う酸化物凸条パターン１３の間に形成された酸化物凹条パターン１９と、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】
基板と、
前記基板上に形成された金属膜又は金属酸化膜からなる非固定化相と、
前記非固定化相上に形成された二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる複数の酸化物凸条パターンを有する酸化物パターンと、
隣り合う前記酸化物凸条パターンの間に形成された酸化物凹条パターンと、を備えた凹凸パターン構造体。
【請求項２】
前記酸化物パターンは、前記酸化物凸条パターンと同じ材料からなり、前記非固定化相の上に配置され、かつ、隣り合う前記酸化物凸条パターンの基端部同士を連結する酸化物連結部を備えている請求項１に記載の凹凸パターン構造体。
【請求項３】
前記酸化物パターンと前記非固定化相との間に、酸素と、前記酸化物パターンに含まれているケイ素又は金属と、前記非固定化相に含まれている金属の化合物が形成されている請求項１又は２に記載の凹凸パターン構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の凹凸パターン構造体を備え、
前記凹凸パターン構造体は光透過性を有しており、
前記酸化物凸条パターンと前記酸化物凹条パターンが交互に繰り返して配置されている光学素子。
【請求項５】
前記酸化物凸条パターンと前記酸化物凹条パターンの繰り返し構造は、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で配置されているサブ波長構造を形成している請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記サブ波長構造の凹凸繰返し方向が互いに異なっている複数のサブ波長構造領域を備えている請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
基板の上に金属膜からなる非固定化相を形成する第１工程と、
前記非固定化相の上にケイ素又は金属からなる複数の酸化前凸条パターンを有する酸化前パターンを形成し、隣り合う前記酸化前凸条パターンの間に酸化前凹条パターンを形成する第２工程と、
酸素雰囲気下で前記酸化前パターンを酸化して、二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる複数の酸化物凸条パターンを有する酸化物パターンを形成し、前記酸化物凸条パターンの間に酸化物凹条パターンを形成する第３工程と、を含む凹凸パターン構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第３工程において、前記非固定化相に含まれる金属が酸化されて金属酸化物が形成される請求項７に記載の凹凸パターン構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第２工程において、前記酸化前パターンとして、前記酸化物凸条パターンと同じ材料からなり、前記非固定化相上に配置され、かつ、隣り合う前記酸化前凸条パターンの基端部同士を連結する酸化前連結部を備えているものを形成し、
前記第３工程において、前記酸化前連結部も酸化して、前記酸化物パターンとして、隣り合う前記酸化物凸条パターンの基端部同士を連結する酸化物連結部を備えているものを形成する請求項７又は８に記載の凹凸パターン構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程において、前記酸化物パターンと前記非固定化相との間に、酸素と、前記酸化前凸条パターンに含まれているケイ素又は金属と、前記非固定化相に含まれている金属の化合物を形成する請求項７から９のいずれか一項に記載の凹凸パターン構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の凹凸パターン構造体の製造方法を用い、
前記凹凸パターン構造体として光透過性を有するものを形成し、
前記凹凸パターン構造体の前記酸化物凸条パターンと前記酸化物凹条パターンを交互に繰り返して配置して形成する光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記酸化物凸条パターンと前記酸化物凹条パターンの繰り返し構造として、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で配置されているサブ波長構造を形成する請求項１１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記サブ波長構造の凹凸繰返し方向が互いに異なっている複数のサブ波長構造領域を形成する請求項１２に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸パターン構造体及び光学素子並びのそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学素子として微細なラインアンドスペースパターンからなるサブ波長構造（Sub-Wavelength Structures：ＳＷＳ）を有するものがある。このような光学素子として例えば偏光解消素子が知られている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
偏光解消素子は、レーザプリンタなどで問題となる偏光を解消させるための光学部品として用いられたり、光学露光装置や光学測定機などの光学機器の光学系のスペックルの発生を低減させるスペックル低減素子として用いられたりしている。
【０００４】
レーザーからの光をマイクロレンズアレイやフライアイレンズを通すことによってひとつの光束を複数の光束に分割する際、通常、分割された光は偏光方向が同一方向に揃っている。光学系の中で特定の条件が整うと、分割された光がそれぞれ迷光の原因となって光学系の途中で光が強めあう点と弱めあう点が発生してスペックルが生じる場合がある。スペックルは光が強めあう点と弱めあう点の輝点間の（標準偏差）／（平均値）で定義される。スペックルは、いろいろな光学系で発生することが知られており、これを解消する方法が種々提案されているが、有効な解決策は確立されていない。
【０００５】
レーザーのスペックルを解消する方法の一つとしては、偏光状態が様々になったいわゆるランダム偏光状態になっていることが望ましい。偏光が不揃いであると、光の干渉が起こりにくいからである。
【０００６】
スペックルを解消するには、偏光、波長、位相などの異なる特性の光を重ね合わせることが有効であると言われている。そのことに基づき、偏光を解消する手法の１つとして、基板表面を任意の領域に分割し、互いに特性の異なるサブ波長構造を各領域に設けた偏光解消素子が提案されている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００７】
この偏光解消素子は、基板表面に互いに特性（光学軸）が異なるサブ波長構造領域をいくつも設けることで基板を光が通過する際に各サブ波長構造に応じた偏光を持たせ、各サブ波長構造を通過した光を重ね合わせることによってスペックルを解消する。ここで、サブ波長構造の光学軸は、サブ波長構造の凸条パターンと凹条パターンの凹凸繰返し方向を意味する。
【０００８】
サブ波長構造は、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で繰り返して配列された凸条パターンと凹条パターンをもつ周期構造である。使用する光の波長よりも微小な周期の周期構造を有する格子構造は構造性複屈折作用をもつ。
【０００９】
凹凸繰返しパターンのサブ波長構造を有する光学素子は偏光解消素子だけではない。凹凸繰返しパターンのサブ波長構造は例えば回折格子や偏光変換素子などにも用いられる（例えば特許文献２を参照。）。
【００１０】
一般に、サブ波長構造を形成するための工法としてドライエッチング工法が用いられる。ドライエッチング工法では、例えば透明ガラス等の光学材料の上に所望のサブ波長構造に応じた凹凸パターンが形成される。そしてドライエッチング技術によってその凹凸パターンが光学材料に転写されることによってサブ波長構造が形成される。
【００１１】
しかし、例えばパターン深さが２μｍ（マイクロメートル）を超えるサブ波長構造をドライエッチング工法によって光学材料に形成することは工法上難しい。
【００１２】
そこで、エッチング技術によってシリコン基板やシリコン膜などのシリコン層を加工してシリコンからなる凹凸パターンを形成した後、そのシリコン層に熱酸化処理を施して二酸化ケイ素からなる凹凸パターンを形成することが考えられる。シリコンからなる凹凸パターンに熱酸化処理を施して二酸化ケイ素からなる凹凸パターンを形成することは例えば非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３４１４５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４８２１３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２１９３５号公報
【特許文献４】特開２００７−１２２０１７号公報
【特許文献５】特開２００７−２６４４７６号公報
【特許文献６】特開２００５−２８５３０５号公報
【特許文献７】特開２０１１−１８０５８１号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Kuei-Sung Chang et al. "A micro-fuel processor with trench-refilled thick silicon dioxide for thermal isolation fabricated by water-immersion contact photolithography', Journal of Micromechanics and Microengineering, Volume 15, 2005, S171-S178
【非特許文献２】今榮真紀子、外３名，「構造性複屈折を用いた広帯域１／４波長板の最適設計」，コニカミノルタテクノロジーレポート、ＶＯＬ．３，コニカミノルタホールディングス株式会社，２００６年，ｐ．６２−６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ケイ素からなる凸条パターンを酸化して形成された二酸化ケイ素からなる凸条パターンの体積は酸化前のケイ素からなる凸条パターンの体積に比べて大きくなる。例えば、歪みが解放されやすい幅方向の膨張率は２倍程度である。また、長さ方向にも１％程度の膨張が発生する。そのため、酸化後の二酸化ケイ素からなる凸条パターンにおいて歪みや傾き、倒れなどの座屈が発生するという問題があった。
【００１６】
このような不具合は、サブ波長構造の凹凸パターンを形成する場合だけでなく、ケイ素からなる凸条パターンを酸化して二酸化ケイ素からなる凸条パターンを形成する場合に同様に生じる。また、このような不具合は、ケイ素からなる凸条パターンを酸化する場合に限らず、金属からなる凸条パターンを酸化して金属酸化物からなる凸条パターンを形成する場合に同様に生じる。
【００１７】
本発明の目的は、ケイ素又は金属からなる凸条パターンが酸化されて形成される二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる酸化物凸条パターンにおける座屈の発生を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の実施形態に係る凹凸パターン構造体は、基板と、上記基板上に形成された金属膜又は金属酸化膜からなる非固定化相と、上記非固定化相上に形成された二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる複数の酸化物凸条パターンを有する酸化物パターンと、隣り合う上記酸化物凸条パターンの間に形成された酸化物凹条パターンと、を備えたものである。
【００１９】
本発明の実施形態に係る光学素子は、本発明の実施形態の凹凸パターン構造体を備え、上記凹凸パターン構造体は光透過性を有しており、上記酸化物凸条パターンと上記酸化物凹条パターンが交互に繰り返して配置されているものである。
【００２０】
本発明の実施形態に係る凹凸パターン構造体の形成方法は、基板の上に金属膜からなる非固定化相を形成する第１工程と、上記非固定化相の上にケイ素又は金属からなる複数の酸化前凸条パターンを有する酸化前パターンを形成し、隣り合う上記酸化前凸条パターンの間に酸化前凹条パターンを形成する第２工程と、酸素雰囲気下で上記酸化前パターンを酸化して、二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる複数の酸化物凸条パターンを有する酸化物パターンを形成し、上記酸化物凸条パターンの間に酸化物凹条パターンを形成する第３工程と、を含む。
【００２１】
本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法は、本発明の実施形態の凹凸パターン構造体の製造方法を用い、上記凹凸パターン構造体として光透過性を有するものを形成し、上記凹凸パターン構造体の上記酸化物凸条パターンと上記酸化物凹条パターンを交互に繰り返して配置して形成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施形態の凹凸パターン構造体及び光学素子並びのそれらの製造方法は、ケイ素又は金属からなる凸条パターンが酸化されて形成される二酸化ケイ素又は金属酸化物からなる酸化物凸条パターンにおける座屈の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】光学素子の製造方法の一実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法の一実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。
【図２】サブ波長構造を説明するための概略的な断面図である。
【図３】光学素子の一実施例を模式的に示した平面図である。
【図４】光学素子の他の実施例を模式的に示した平面図である。
【図５】光学素子の実施例を模式的に示した断面図である。
【図６】光学素子の製造方法の他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法の他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。
【図７】光学素子の製造方法のさらに他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法のさらに他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。
【図８】光学素子の製造方法のさらに他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法のさらに他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。
【図９】光学素子の製造方法のさらに他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法のさらに他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１０】非固定化相の材料と膜厚と透過率について検討した結果を示す図表である。
【図１１】非固定化相の材料と膜厚と透過率について検討した結果を示す図表である。
【図１２】非固定化相の材料と膜厚と透過率について検討した結果を示す図表である。
【図１３】非固定化相の材料と膜厚と透過率について検討した結果を示す図表である。
【図１４】酸化物凸条パターンに座屈の発生をともなう凹凸パターン構造体の製造方法の参考例を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態の凹凸パターン構造体において、例えば、上記酸化物パターンは、上記酸化物凸条パターンと同じ材料からなり、上記非固定化相の上に配置され、かつ、隣り合う上記酸化物凸条パターンの基端部同士を連結する酸化物連結部を備えているようにしてもよい。ただし、上記酸化物パターンは、上記酸化物連結部を備えていなくてもよい。
【００２５】
本発明の実施形態の凹凸パターン構造体において、例えば、上記酸化物パターンと上記非固定化相との間に、酸素と、上記酸化物パターンに含まれているケイ素又は金属と、上記非固定化相に含まれている金属の化合物が形成されているようにしてもよい。ただし、本発明の実施形態の凹凸パターン構造体において、上記化合物は形成されていなくてもよい。
【００２６】
本発明の実施形態の光学素子は、例えば波長分割素子、広帯域波長板を含む波長板、波長分割フィルター、ピックアップ用波長分割素子などに適用することができる（例えば特許文献３−６を参照。）。
【００２７】
本発明の実施形態の光学素子において、例えば、上記酸化物凸条パターンと上記酸化物凹条パターンの繰り返し構造は、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で配置されているサブ波長構造を形成しているようにしてもよい。ただし、本発明の実施形態の光学素子は、上記酸化物凸条パターンと上記酸化物凹条パターンが使用する光の波長よりも長い凹凸周期で配置されているものも含む。
【００２８】
さらに、本発明の実施形態の光学素子は、例えば、上記サブ波長構造の凹凸繰返し方向が互いに異なっている複数のサブ波長構造領域を備えているようにしてもよい。ただし、本発明の実施形態の光学素子において、上記サブ波長構造領域は１つであってもよい。
【００２９】
本発明の実施形態の凹凸パターン構造体の製造方法は、例えば、上記第３工程において、上記非固定化相に含まれる金属が酸化されて金属酸化物が形成されるようにしてもよい。ただし、上記非固定化相は上記第３工程で酸化されない金属膜によって形成されていて上記金属酸化物が形成されなくてもよい。
【００３０】
本発明の実施形態の凹凸パターン構造体の製造方法は、例えば、上記第２工程において、上記酸化前パターンとして、上記酸化物凸条パターンと同じ材料からなり、上記非固定化相上に配置され、かつ、隣り合う上記酸化前凸条パターンの基端部同士を連結する酸化前連結部を備えているものを形成し、上記第３工程において、上記酸化前連結部も酸化して、上記酸化物パターンとして、隣り合う上記酸化物凸条パターンの基端部同士を連結する酸化物連結部を備えているものを形成するようにしてもよい。ただし、本発明の実施形態の凹凸パターン構造体の製造方法は、上記酸化前連結部及び上記酸化物連結部を形成しない局面を含む。
【００３１】
本発明の実施形態の凹凸パターン構造体の製造方法は、例えば、上記第３工程において、上記酸化物パターンと上記非固定化相との間に、酸素と、上記酸化前凸条パターンに含まれているケイ素又は金属と、上記非固定化相に含まれている金属の化合物を形成するようにしてもよい。ただし、上記酸化前パターンの材料や上記非固定化相の材料によっては、上記化合物は形成されない。
【００３２】
本発明の実施形態の光学素子の製造方法は、例えば、上記酸化物凸条パターンと上記酸化物凹条パターンの繰り返し構造として、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で配置されているサブ波長構造を形成するようにしてもよい。ただし、本発明の実施形態の光学素子の製造方法は、使用する光の波長よりも長い凹凸周期で配置されている上記酸化物凸条パターン及び上記酸化物凹条パターンを形成するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、本発明の実施形態の光学素子の製造方法は、例えば、上記サブ波長構造の凹凸繰返し方向が互いに異なっている複数のサブ波長構造領域を形成するようにしてもよい。ただし、本発明の実施形態の光学素子の製造方法は、上記サブ波長構造領域を１つだけ形成するようにしてもよい。
【００３４】
図１は、光学素子の製造方法の一実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法の一実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。図１におけるカッコ数字（１），（２）は以下に説明される工程（１），（２）に対応している。なお、本発明の凹凸パターン構造体の製造方法及び光学素子の製造方法は以下に説明される実施例に限定されるものではない。
【００３５】
（１）基板１の上に非固定化相３を形成する。基板１は例えば石英基板である。基板１の厚みは例えば０.３〜１.２ｍｍ（ミリメートル）である。非固定化相３は、後述する熱酸化処理時の処理温度と比較して、融点が低く、沸点が高い金属で形成されている。非固定化相３を構成する金属には、純金属の他、合金も含まれる。非固定化相３は例えばアルミニウムで形成されている。非固定化相３の厚みは例えば５０〜５００ｎｍ（ナノメートル）である。
【００３６】
非固定化相３の上に、酸化前凸条パターン５と酸化前連結部７を有する酸化前パターン９を形成する。隣り合う酸化前凸条パターン５の間に酸化前凹条パターン１１が形成される。酸化前パターン９は例えばシリコンで形成されている。酸化前連結部７は、隣り合う酸化前凸条パターン５の基端部同士を連結している。
【００３７】
酸化前凸条パターン５及び酸化前凹条パターン１１は図１の紙面垂直方向に延伸して形成されている。酸化前凸条パターン５と酸化前凹条パターン１１は交互に繰り返して配置されている。
【００３８】
酸化前凸条パターン５の線幅は例えば８０ｎｍである。酸化前凹条パターン１１のスペース幅は例えば１２０ｎｍである。酸化前凸条パターン５と酸化前凹条パターン１１のピッチ（周期）は例えば２００ｎｍである。
【００３９】
酸化前連結部７の上面からの酸化前凸条パターン５の高さは例えば４μｍ（マイクロメートル）である。酸化前凸条パターン５の長さ（図１の紙面垂直方向の長さ）は例えば５０μｍ以下である。なお、酸化前パターン９において、複数の酸化前凸条パターン５のそれぞれの長さは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００４０】
酸化前連結部７は非固定化相３の直上に形成されている。酸化前連結部７の厚みは例えば５０〜１００ｎｍである。
【００４１】
酸化前パターン９は、例えば、非固定化相３の上に形成されたシリコン層に対してエッチング技術によって溝を形成することによって形成される。まず、厚みが４μｍのシリコン層を形成する。そのシリコン層の上にエッチングマスクパターンを形成する。エッチングマスクパターンは、例えば、電子ビーム描画やフォトリソグラフィによって形成されたレジストパターンや、精密成型やインプリント法によって形成された樹脂パターンなどである。
【００４２】
エッチングマスクパターンをマスクにしてシリコン層をドライエッチング技術によってパターニングして酸化前パターン９と酸化前凹条パターン１１を形成する。このドライエッチング処理には、例えばＳＦ6ベースのガス種が用いられる。その際にドライエッチング条件をサイドエッチングが起こりにくいように設定した。その後、残存するエッチングマスクパターンが除去される。
【００４３】
なお、エッチング技術によって酸化前パターン９と酸化前凹条パターン１１を形成する方法は上記の方法に限定されない。エッチング技術によって凹凸パターンを形成する方法は例えば特許文献７に開示されている。
【００４４】
ドライエッチングの手法としては、一般的なＩＣＰ（inductively coupled plasma）エッチャーを用いた。プラズマ源は、例えばＥＣＲプラズマ（electron cyclotron resonance plasma）や平行平板型ＣＣＰ（capacitively coupled plasma）など、特に制限はない。また、微妙なサイドエッチング量の制御が必要な場合は、必要に応じてボッシュ法や、中性粒子ビーム法などを用いてもよい。
【００４５】
（２）酸化前パターン９に対して、例えばウェット法による熱酸化処理を施す。熱酸化処理条件は、酸化前パターン９が完全に酸化される条件であればよい。例えば、この実施例では、形成される熱酸化膜の厚みが３μｍとした。具体的な条件としては酸化温度１１００℃で１８時間熱酸化した。
【００４６】
この熱酸化処理によって、酸化前パターン９から、酸化物凸条パターン１３と酸化物連結部１５を有する酸化物パターン１７が形成される。また、隣り合う酸化物凸条パターン１３の間に酸化物凹条パターン１９が形成される。酸化物凸条パターン１３と酸化物連結部１５は例えば二酸化ケイ素で形成されている。酸化物連結部１５は、隣り合う酸化物凸条パターン１３の基端部同士を連結している。
【００４７】
酸化物凸条パターン１３の線幅は例えば１００ｎｍである。酸化物凹条パターン１９のスペース幅は例えば１００ｎｍである。酸化物凸条パターン１３と酸化物凹条パターン１９のピッチは例えば２００ｎｍである。酸化物連結部１５の厚みは例えば１０〜１５０ｎｍである。
【００４８】
酸化物連結部１５の上面からの酸化物凸条パターン１３の高さは例えば４.９μｍである。酸化物凸条パターン１３の長さは例えば６３μｍ以下である。なお、酸化物パターン１７において、複数の酸化物凸条パターン１３のそれぞれの長さは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００４９】
また、この熱酸化処理時において、非固定化相３は熱酸化のための温度上昇途中で流動性を有する状態になる。これにより、酸化前パターン９から酸化物パターン１７が形成される過程において酸化物パターン１７は自由に膨張できる。なお、非固定化相３は、熱酸化処理が完了して温度が下がると固体状態になる。
【００５０】
仮に、非固定化相３が形成されておらず酸化前パターン９が基板１の直上に形成されている場合、熱酸化によって酸化前パターン９から酸化物パターン１７が形成される過程において酸化物凸条パターン１３の膨張は制限される。特に、基板１に近い部分、具体的には酸化物凸条パターン１３の基端部と酸化物連結部１５の膨張が制限される。これにより、酸化物凸条パターン１３に座屈が発生する。
【００５１】
図１４は、酸化物凸条パターンに座屈の発生をともなう凹凸パターン構造体の製造方法の参考例を説明するための模式的な断面図である。図１４におけるカッコ数字（１），（２）は以下に説明される工程（１），（２）に対応している。
【００５２】
（１）基板１０１の上に、酸化前凸条パターン１０５と酸化前連結部１０７を有する酸化前パターン１０９を形成する。隣り合う酸化前凸条パターン１０５の間に酸化前凹条パターン１１１が形成される。酸化前パターン１０９は例えば図１に示された酸化前パターン９と同じ構成である。
【００５３】
（２）酸化前パターン１０９に対して、酸化前パターン９が完全に酸化される条件で熱酸化処理を施す。この熱酸化処理によって、酸化前パターン１０９から、酸化物凸条パターン１１３と酸化物連結部１１５を有する酸化物パターン１１７が形成される。また、隣り合う酸化物凸条パターン１１３の間に酸化物凹条パターン１１９が形成される。
【００５４】
この熱酸化処理時において、酸化物連結部１１５の基板１０１と接している部分の膨張は制限される。これにより、酸化物連結部１１５は水平方向（基板１の表面と平行な方向）への膨張が制限される。
【００５５】
酸化物凸条パターン１１３の基端部は酸化物連結部１１５と接しているので、酸化物凸条パターン１１３の基端部は水平方向の膨張が制限される。これに対して酸化物凸条パターン１１３の先端部側は自由に膨張できる。酸化物凸条パターン１１３において先端部側と基端部側とで膨張の自由度が異なっている。したがって、酸化物凸条パターン１１３の座屈が発生する。
【００５６】
図１（２）に戻って光学素子の実施例及び凹凸パターン構造体の実施例の説明を続ける。
酸化物凸条パターン１３と酸化物凹条パターン１９の凹凸繰返し構造はサブ波長構造を構成する。サブ波長構造とは使用する光の波長よりも短い凹凸周期で繰り返して配列された凸条パターンと凹条パターンをもつ周期構造のことである。使用する光の波長よりも微小な周期の周期構造を有する格子構造は構造性複屈折作用をもつ。
【００５７】
本発明の光学素子の製造方法の一実施例は、本発明の凹凸パターン構造体の製造方法の一実施例を用いて、酸化物凸条パターンと酸化物凹条パターンが交互に繰り返して配置された光学素子を形成する。また、本発明の光学素子の製造方法の一実施例は、酸化物凸条パターンと酸化物凹条パターンからなるサブ波長構造の凹凸繰返し方向が互いに異なっている複数のサブ波長構造領域を形成して、光学素子として偏光解消素子を形成する。このような偏光解消素子について説明する。
【００５８】
まず、本発明の光学素子の製造方法の一実施例によって形成され得るサブ波長構造について説明する。
図２は、サブ波長構造を説明するための概略的な断面図である。サブ波長構造の複屈折作用について、図２を参照して説明する。図２に示された構造は一般的なサブ波長構造を示したものである。
【００５９】
サブ波長構造は、使用する光の波長よりも短い凹凸周期（ピッチ）Ｐで繰り返して配列された凸条パターン２１と凹条パターン２３を備えている。例えば、サブ波長構造の媒質として空気と屈折率ｎの媒質を想定する。屈折率ｎの凸条パターン２１の幅がＬ、空気層からなる凹条パターン２３の幅がＳであり、Ｐ＝Ｌ＋Ｓである。また、Ｌ／Ｐはフィリングファクター（ｆ）と呼ばれる。ｄは溝の深さである。
【００６０】
周期Ｐの目安としては、使用する最も短い入射光の波長より短い凹凸周期で、より好ましくは使用波長の半分以下の周期とする。周期Ｐが入射光の波長よりも短い凹凸周期構造は入射光を回折することはないため入射光はそのまま透過し、入射光に対して複屈折特性を示す。すなわち、入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。その結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【００６１】
構造性複屈折とは、屈折率の異なる２種類の媒質を光の波長よりも短い凹凸周期でストライプ状に配置したとき、ストライプに平行な偏光成分（ＴＥ波）とストライプに垂直な偏光成分（ＴＭ波）とで屈折率（有効屈折率と呼ぶ）が異なり、複屈折作用が生じることをいう。
【００６２】
例えば非特許文献２に記載されるように、有効屈折率ｎTE，ｎTMは次の式（１），（２）で示される。さらに、入射光の波長λに対する位相差（リタデーション）δは次の式（３）で示される。
【００６３】
ｎTE＝｛ｎ12×ｆ ＋ ｎ22×（１−ｆ）｝1/2  ・・・（１）
ｎTM＝｛ｎ1-2×ｆ ＋ ｎ2-2×（１−ｆ）｝-1/2  ・・・（２）
δ＝（ｎTE−ｎTM）×ｄ  ・・・（３）
【００６４】
式（１），（２）において、ｎ1は凹条パターン２３の屈折率（例えば空気）、ｎ2は凸条パターン２１の材質の屈折率、ｆはフィリングファクターである。式（３）において、ｄは凹条パターン２３の深さである。
【００６５】
サブ波長構造領域に直線偏光の光が入射すると、この位相差によってその透過光は楕円偏光に変わる。サブ波長構造の凸条パターンと凹条パターンの凹凸繰返し方向（以下、光学軸ともいう）が互いに異なる複数のサブ波長構造領域が配置された偏光解消素子を直線偏光の光が透過すると、サブ波長構造領域間で楕円率が異なる。
【００６６】
図１（２）に示された実施例において、酸化物凸条パターン１３及び酸化物凹条パターン１９はサブ波長構造を形成している。サブ波長構造において凸条パターンに歪みや傾斜などの座屈が発生していると、狙いの位相差（スペックル解消効果発現の源）を得ることができず、光学設計通りの機能が得られない場合がある。上記実施例は、酸化物凸条パターン１３の座屈の発生を低減できるので、光学設計通り又は光学設計に近い機能をもつサブ波長構造を形成できる。
【００６７】
次に、複数のサブ波長構造領域をもつ光学素子の実施例について説明する。
図３は、光学素子の実施例を模式的に示した平面図である。
光学素子３１に複数のサブ波長構造領域３３が配置されている。サブ波長構造領域３３は、例えば互いに隙間のない状態に配置されている。各サブ波長構造領域３３において、サブ波長構造は、サブ波長構造領域３３の境界（ここでは４辺）とは例えば数百ｎｍの間隔をもって形成されている。ただし、サブ波長構造はサブ波長構造領域３３の境界に接して形成されていてもよい。また、隣り合うサブ波長構造領域３３は互いに間隔をもって配置されていてもよい。
【００６８】
図３は８×８＝６４個のサブ波長構造領域３３が配置されたものを示している。ただし、これは概略図であり、その個数に限定されるものではなく、サブ波長構造領域３３の数は多いほどよい。例えば、光学素子３１が５ｍｍ×５ｍｍの正方形で、１個のサブ波長構造領域３３が５０μｍ×５０μｍであるとすると、１００×１００＝１００００個のサブ波長構造領域３３が配置された光学素子３１となる。
【００６９】
サブ波長構造領域３３は、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で繰り返して配列された酸化物凸条パターンと酸化物凹条パターンによって構成されるサブ波長構造をもっている。サブ波長構造の凹凸繰返し方向が光学軸であり、図３では光学軸は矢印で示されている。サブ波長構造領域３３のサブ波長構造は、例えば酸化物凸条パターン１３と酸化物凹条パターン１９によって形成されている（図１（２）を参照。）。
【００７０】
各サブ波長構造領域３３は１つずつの光学軸をもっている。光学軸方向は隣り合うサブ波長構造領域３３間では異なる部分をもつように配置される。ここでは隣り合うサブ波長構造領域３３間で光学軸方向が互いに異なるようにサブ波長構造領域３３が配置されている。サブ波長構造領域３３の光学軸方向は３６０度を例えば１５分割した方向のいずれかの方向をもつように形成されている。光学素子３１としては光学軸方向がランダムになるようにサブ波長構造領域３３が配置されている。
【００７１】
サブ波長構造領域３３内における光学軸は１つである必要はない。例えば、互いに直交する２つの方向の光学軸をもつようにサブ波長構造領域３３を形成することもできる。また、さらに複数個の光学軸をもつようなサブ波長構造領域３３であってもよい。
また、複数のサブ波長構造領域３３について、領域の大きさが互いに異なっていてもよい。
【００７２】
また、後述のように光学軸方向が中心から放射状に広がるようにサブ波長構造を構成する凹凸構造が同心円状に配列されているようなサブ波長構造領域であってもよい。
図４は、光学素子の他の実施例を模式的に示した平面図である。図４の光学素子は、複数のサブ波長構造領域に分割されることなく、全体として１つのサブ波長構造領域からなる。
【００７３】
図４の光学素子４１では、光学素子４１の全面にわたって、使用する光の波長よりも短い凹凸周期で繰り返して配列された二酸化ケイ素凸条パターンと二酸化ケイ素凹条パターンをもち、構造性複屈折を呈するサブ波長構造領域４３が形成されている。サブ波長構造領域４３は、例えば酸化物凸条パターン１３と酸化物凹条パターン１９によって形成されている（図１（２）を参照。）。
【００７４】
サブ波長構造領域４３は、サブ波長構造領域４３の凹凸繰返し方向である光学軸方向が中心から放射状に広がるように、酸化物凸条パターンと酸化物凹条パターンが同心円状に配列されている。したがって、図中に矢印で示される光学軸方向は３６０度にわたって分布している。
【００７５】
光学素子４１では入射光の中心が偏光解消素子の中心（Ａ１）にくるように光学系を配置するのが最も効果的な使用方法である。
【００７６】
本発明の光学素子は、図３又は図４に示されたものに限定されない。
本発明の光学素子は、偏光解消素子に限定されず、他の光学素子であってもよい。
また、本発明の光学素子は、サブ波長構造を有するものに限定されない。
【００７７】
本発明の光学素子及び凹凸パターン構造体は、使用する光の波長と同一の凹凸周期又はその波長よりも長い凹凸周期で繰り返して配置されたものであってもよい。
また、本発明の凹凸パターン構造体は、光学素子以外の物に適用されてもよい。
【００７８】
図１（２）に戻って光学素子の実施例及び凹凸パターン構造体の実施例の説明を続ける。
非固定化相３が熱酸化される金属で形成されている場合、酸化物パターン１７を形成するための熱酸化処理によって、非固定化相３の一部又は全部が金属酸化物になる。
【００７９】
例えば、非固定化相３がＡｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｎｂのいずれかで形成されている場合、熱酸化処理によって、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2、Ａｌ2Ｏ3−Ｎｂ2Ｏ3が形成される。
【００８０】
また、上記熱酸化処理によっては酸化されない金属によって非固定化相３を形成することもできる。このような非固定化相３の材料としては、例えば、Ａｇ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｐｄ、Ｓｒ、Ｃｅなどを挙げることができる。
【００８１】
また、図５に示されるように、酸化前パターン９の材料と非固定化相３の材料の組み合わせによっては、熱酸化処理によって酸化物パターン１７と非固定化相３との間に化合物５１が形成される。化合物５１は、酸素と、酸化物パターン１７に含まれているケイ素又は金属と、非固定化相３に含まれている金属の化合物である。また、化合物５１は光透過性を有する。例えば、酸化前パターン９の材料がケイ素であり、非固定化相３の材料がアルミニウムである場合、化合物５１はアルミノシリケートである。
【００８２】
図１に示された各部材の材料の例について説明する。
基板１の材料は、光透過性を有し、熱酸化処理の処理温度に対する耐熱性を有する材料であればよい。基板１の材料は、石英の他、例えば、サファイアなどの単結晶材料や、アルミン酸イットリウムや酸化イットリウムなどの透明セラミックスや、ガラスセラミックス（結晶化ガラス）などである。ただし、基板１の材料としてここに挙げられた材料は一例である。基板１の材料はこれらに限られるわけではない。
【００８３】
酸化前パターン９の材料は、酸化後に光透過性を有するものであればよい。酸化前パターン９の材料はケイ素の他、例えばインジウム、錫、タンタル、ニオブ、モリブデンなどの純金属や、それらの合金などである。ただし、酸化前パターン９の材料としてここに挙げられた材料は一例である。酸化前パターン９の材料はこれらに限られるわけではない。
【００８４】
酸化前パターン９は一つの物体（層）として挙動してもよい。また、酸化前パターン９は複数構造物に分割されていてもよい。
【００８５】
非固定化相３の材料は、光透過性を有する金属又は金属酸化物であればよい。非固定化相３の材料は、例えば、銀、アルミニウム、インジウム、錫、アンチモン、ゲルマニウム、マグネシウム、ストロンチウム、セリウム、タリウム、ランタン、チタンなどの純金属や、インジウム−錫、アルミニウム−ニオブ、チタン合金などの合金や、シリコン、チタン、アルミニウム、インジウム、錫、アンチモン、ゲルマニウム、マグネシウム、ストロンチウム、セリウム、タリウム、ランタン、チタン等の混合金属物などである。ただし、非固定化相３の材料としてここに挙げられた材料は一例である。非固定化相３の材料はこれらに限られるわけではない。
【００８６】
また、非固定化相３を構成する合金の配合量は、特に限定されるものではない。例えば、インジウムと錫の合金割合は、９８：２、９５：５、９０：１０などがあるが、酸化物パターン１７の膨張を妨げない機能が満足されれば、合金割合は問われない。また、非固定化相３の材料は合金ではなく純金属であることが好ましい。また、非固定化相３の材料が混合金属である場合には混合比に制限はない。
【００８７】
非固定化相３は、酸化物パターン１７の形成時に酸化されて、金属酸化物（金属合金酸化物を含む）になってもよい。
また、非固定化相３は、酸化物パターン１７の形成時に酸化されない材料で形成されていてもよい。
また、非固定化相３は、酸化物パターン１７の形成時に一部分が酸化されて、金属酸化物の部分と、酸化されていない金属の部分とで構成されていてもよい。
【００８８】
非固定化相３は、複数の層で構成されていてもよい。例えば、非固定化相３を構成する複数の層は、各層ごとの機能を有していてもよい。例えば、非固定化相３において、基板１と接する層には密着性を考慮した物質が配置され、その上部の層には流動性を向上させる物質が配置されているようにしてもよい。
【００８９】
また、非固定化相３は、厚み方向において、複数材料の組成の比率が変化している、いわゆる濃度傾斜膜であってもよい。
【００９０】
また、非固定化相３は、酸化物パターン１７に含まれる元素と合金を形成してもよい。非固定化相３は、酸化物パターン１７に含まれる元素又は化合物と複合材料を形成してもよい。
【００９１】
非固定化相３の材料は、熱酸化のための温度上昇途中で熱流動性を有する物質であればよい。非固定化相３の材料は、熱酸化温度と比較して、融点が低く、沸点が高い物質である。また、熱酸化終了時には、非固定化相３は固体状態で流動性を有していない状態である。非固定化相３の材料は、金属／合金／金属酸化物／金属窒化物などの金属化合物であってもよい。
【００９２】
非固定化相３が熱酸化される物質で形成されている場合、非固定化相３の厚みは、熱酸化後に光が透過する厚みである。この場合、非固定化相３の厚みは、例えば１〜５００ｎｍである。また、非固定化相３は反射防止機能を有していることが好ましい。
【００９３】
非固定化相３が熱酸化されない物質で形成されている場合、非固定化相３の厚みは、光が透過する厚みである。この場合、非固定化相３の厚みは、例えば１〜１０ｎｍである。
【００９４】
非固定化相３は、酸化物パターン１７に含まれる元素又は化合物との反応生成物を形成してもよい。ただし、この反応生成物は形成されないことが好ましい。
【００９５】
非固定化相３の厚みと酸化前連結部７の厚みの比率は、例えば１０：１〜１：１０の範囲である。
例えば「非固定化相３の厚み」：「酸化前連結部７の厚み」＝１０：１の場合、非固定化相３の厚みは酸化前連結部７の厚みに対して十分に厚い。したがって、非固定化相３が有する流動性の効果と、非固定化相３による応力や歪の緩和の効果が大きくなる。非固定化相３の厚みをこれ以上厚くすると、酸化前連結部７が酸化されて形成される酸化物連結部１５の形状や平坦性が損なわれる可能性がある。好ましくは、非固定化相３の厚みと酸化前連結部７の厚みの比率は最大でも１０：１程度である。なお、非固定化相３を合金や複数層に形成することで、さらに厚くすることは可能である。
【００９６】
また、例えば「非固定化相３の厚み」：「酸化前連結部７の厚み」＝１：１０の場合、非固定化相３の厚みは酸化前連結部７の厚みに対して十分に薄い。したがって、非固定化相３が有する流動性の効果と、非固定化相３による応力や歪の緩和の効果は小さい。非固定化相３の厚みをこれ以上薄くすると、非固定化相３の流動性の効果が損なわれる可能性がある。好ましくは、非固定化相３の厚みと酸化前連結部７の厚みの比率は最大でも１：３程度である。
【００９７】
非固定化相３は、基板１上の必要な一部に形成されていてもよいし、基板１上の全面に形成されていてもよい。非固定化相３が基板１上の必要な一部に形成されている場合、非固定化相３は必要な部分のみに成膜されてもよいし、基板１上の全面に形成された後に不必要な部分が除去されて必要な部分のみに残存されてもよい。
【００９８】
酸化前パターン９において、酸化前連結部７が形成されておらず、酸化前凸条パターン５が非固定化相３の直上に形成されているようにしてもよい。このような酸化前パターン９が熱酸化されて形成される酸化物パターン１７は、酸化物連結部１５を備えておらず、酸化物凸条パターン１３のみを備えている。
【００９９】
図面を参照しながら他の実施例について説明する。
図６は、光学素子の製造方法の他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法の他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。図６におけるカッコ数字（１）〜（３）は以下に説明される工程（１）〜（３）に対応している。図６において図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１００】
（１）基板１の上に非固定化相３を形成する。非固定化相３の上に、酸化前凸条パターン５と酸化前連結部７を有する酸化前パターン９を形成する。隣り合う酸化前凸条パターン５の間に酸化前凹条パターン１１が形成される。
【０１０１】
（２）写真製版技術及びエッチング技術により、酸化前連結部７の一部分を除去する。酸化前パターン９は、酸化前連結部７の一部分が除去されることによって複数に分割される。分割された酸化前パターン９同士は、完全に分離されていてもよいし、一部分が繋がっていてもよい。
【０１０２】
（３）酸化前パターン９に対して、例えばウェット法による熱酸化処理を施して、酸化前パターン９から、酸化物凸条パターン１３と酸化物連結部１５を有する酸化物パターン１７を形成する。隣り合う酸化物凸条パターン１３の間に酸化物凹条パターン１９が形成される。非固定化相３が酸化される物質で形成されている場合は、非固定化相３は酸化される。
【０１０３】
図７は、光学素子の製造方法のさらに他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法のさらに他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。図７におけるカッコ数字（１）〜（３）は以下に説明される工程（１）〜（３）に対応している。図７において図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１０４】
（１）基板１の上に、非固定化相３と、酸化前凸条パターン５及び酸化前連結部７を有する酸化前パターン９と、酸化前凹条パターン１１を形成する。
【０１０５】
（２）写真製版技術及びエッチング技術により、酸化前連結部７の一部分と非固定化相３の一部分を除去する。酸化前パターン９及び非固定化相３は、酸化前連結部７の一部分が除去されることによって複数に分割される。分割された酸化前パターン９同士は、完全に分離されていてもよいし、一部分が繋がっていてもよい。分割された非固定化相３同士は、完全に分離されていてもよいし、一部分が繋がっていてもよい。
【０１０６】
（３）酸化前パターン９に対して、例えばウェット法による熱酸化処理を施して、酸化前パターン９から、酸化物凸条パターン１３と酸化物連結部１５を有する酸化物パターン１７を形成する。隣り合う酸化物凸条パターン１３の間に酸化物凹条パターン１９が形成される。非固定化相３が酸化される物質で形成されている場合は、非固定化相３は酸化される。
【０１０７】
図６及び図７では、隣り合う酸化物パターン１７同士の間に酸化物連結部１５が形成されていない領域が存在している。ただし、酸化前連結部７の一部分を除去する際に酸化前連結部７の除去部分の寸法を調整することにより、熱酸化時に酸化物連結部１５の隙間が埋められるようにすることも可能である。
【０１０８】
図８は、光学素子の製造方法のさらに他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法のさらに他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。図８におけるカッコ数字（１），（２）は以下に説明される工程（１），（２）に対応している。図８において図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１０９】
（１）基板１の上に非固定化相３を形成する。非固定化相３の上に、複数の酸化前凸条パターン５を有する酸化前パターン９を形成する。隣り合う酸化前凸条パターン５の間に酸化前凹条パターン１１が形成される。この実施例における酸化前パターン９は、酸化前連結部７（図１（１）を参照。）を備えていない。酸化前凸条パターン５は非固定化相３の直上に形成されている。
【０１１０】
（２）酸化前パターン９に対して、例えばウェット法による熱酸化処理を施して、酸化前パターン９から、酸化物凸条パターン１３を有する酸化物パターン１７を形成する。隣り合う酸化物凸条パターン１３の間に酸化物凹条パターン１９が形成される。この実施例における酸化物パターン１７は、酸化物連結部１５（図１（２）を参照。）を備えていない。非固定化相３が酸化される物質で形成されている場合は、非固定化相３は酸化される。
【０１１１】
図９は、光学素子の製造方法のさらに他の実施例を兼ねる凹凸パターン構造体の製造方法のさらに他の実施例の工程を説明するための模式的な断面図である。図８におけるカッコ数字（１），（２）は以下に説明される工程（１），（２）に対応している。図９において図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【０１１２】
（１）基板１の上に非固定化相３を形成する。非固定化相３の上に、複数の酸化前凸条パターン５を有する酸化前パターン９を形成する。隣り合う酸化前凸条パターン５の間に酸化前凹条パターン１１が形成される。
【０１１３】
例えば、基板１の上に非固定化相３を全面に形成し、さらにその上に酸化前パターン９の材料を全面に形成する。写真製版技術及びエッチング技術によって酸化前パターン９の材料をパターニングして酸化前凸条パターン５を形成し、続けて非固定化相３を酸化前凸条パターン５の下のみに残すように非固定化相３をパターニングする。
【０１１４】
（２）酸化前パターン９に対して、例えばウェット法による熱酸化処理を施して、酸化物凸条パターン１３を有する酸化物パターン１７を形成する。隣り合う酸化物凸条パターン１３の間に酸化物凹条パターン１９が形成される。この実施例における酸化物パターン１７は、酸化物連結部１５（図１（２）を参照。）を備えていない。非固定化相３が酸化される物質で形成されている場合は、非固定化相３は酸化される。
【０１１５】
図８又は図９を参照して説明した実施例では、酸化前凸条パターン５のみを酸化して酸化物凸条パターン１３を形成すればよいので、熱酸化時間を大幅に短縮することができる。
【０１１６】
また、図８を参照して説明した実施例において、非固定化相３の上面が酸化前凸条パターン５の材料のエッチング速度と比較してエッチング速度が遅い材料で形成されている場合、非固定化相３はエッチングストッパ膜として機能する。例えば、酸化前凸条パターン５の材料がシリコンであり、非固定化相３の上面がチタンである場合、非固定化相３はエッチングストッパ膜として機能する。エッチングストッパ膜として機能する非固定化相３は、酸化前凸条パターン５の加工工程管理を簡便化し、低コスト化に寄与する。
【０１１７】
なお、酸化前凸条パターン５の材料と、エッチングストッパ膜として機能する非固定化相３の材料の組み合わせは、シリコンとチタンに限定されない。
また、非固定化相３が複数層の膜で形成されている場合、それらの膜のうち少なくとも最上層の膜が上記エッチング速度の遅い材料で形成されていれば、非固定化相３はエッチングストッパ膜として機能する。
【０１１８】
本実施例における非固定化相３が例えば図１０から図１３に記載されている酸化される物質で形成されている場合、非固定化相３は熱酸化される。したがってこれらの実施例では、酸化物パターン、酸化物連結部、非固定化相の構成部位全てが、例えばウェット法等による熱酸化処理によって酸化される。このため、本件実施例の構造物は、全て光透過性材料で構成される。よって、本実施例は、例えば光透過型スペックル解消素子などの光透過型光学素子としての機能及び効果を発揮することができる。
【０１１９】
また、非固定化相３が例えば銀（Ａｇ）のような酸化されない物質で形成されている場合、非固定化相３は熱酸化されない。したがってこの実施例では、酸化物パターン、酸化物連結部が熱酸化処理によって酸化され、非固定化相の構成部位のみが熱酸化されない。このため、本件実施例の構造物はわずかに透過率が低下する。ただし、非固定化相の構成部位をごく薄い膜厚（例えば数ｎｍ程度）に設計することで光透過性を確保することができる。また、この光透過性を設計事項として制御することができる。よって、非固定化相３が酸化されない物質で形成されている場合であっても、この実施例は、例えば光透過型スペックル解消素子などの光透過型光学素子としての機能及び効果を発揮することができる。
【０１２０】
図６から図９を参照して説明した各実施例では、酸化前パターン９が複数に分割されているので、図１を参照して説明された実施例と比較して、熱酸化処理時に酸化物パターン１７の膨張の自由度が向上する。これらの実施例は、図１を参照して説明された実施例と比較して、酸化物凸条パターン１３における座屈の発生をさらに低減することができる。
【０１２１】
図１０から図１３は、非固定化相の材料と膜厚と透過率について検討した結果を示す図表である。サンプルとして図１（１）に示された構造から酸化前凸条パターン５を除去した構造と同様のものを用いた。
【０１２２】
図１０は非固定化相３が単層で形成されたサンプルの結果である。図１１は非固定化相３が基板１側から順に第１層、第２層、第３層の３層構造を有する濃度傾斜膜で形成されたサンプルの結果である。図１２及び図１３は、非固定化相３が基板１側から順に第１層、第２層の２層構造、又は基板１側から順に第１層、第２層、第３層の３層構造を有するサンプルの結果である。
【０１２３】
図１０から図１２は、酸化前パターン９の厚みは２０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍのサンプルの結果である。図１３は、酸化前パターン９の厚みが３０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍのサンプルの結果である。
【０１２４】
図１０から図１３において、「Ｂ部」の語は非固定化相３に対応している。図１３において、「Ｐ部」の語は酸化前連結部７に対応している。
【０１２５】
図１０から図１３において、結果を示す◎印は、光学素子としての有効全面積に対する良品面積比が９０％〜１００％（歩留まり平均９５％程度、ほぼ良品）を示す。また、○印は、良品面積比が７０％〜９０％程度（歩留まり平均８０％程度）を示す。△印は、良品面積比５０％〜７０％程度（歩留まり平均６０％程度）を示す。×印は、良品面積比０％〜５０％以下（歩留まり平均５０％以下）を示す。
【０１２６】
非固定化相の材料と膜厚と透過率について検討した結果、検討したすべての組み合わせで透過率は９９％以上であった。なお、金属酸化物からなる非固定化相３の内部吸収係数は０.５％以下であった。
【０１２７】
以上、本発明の実施例が説明されたが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。
【０１２８】
例えば、上記実施例では酸化前パターン９の熱酸化法としてウェット酸化が用いられているが、この熱酸化処理はドライ酸化で行なわれてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１  基板
３  非固定化相
５  酸化前凸条パターン
７  酸化前連結部
９  酸化前パターン
１１  酸化前凹条パターン
１３  酸化物凸条パターン
１５  酸化物連結部
１７  酸化物パターン
３１，４１  光学素子
３３，４３  サブ波長構造領域
５１  化合物
【図１】
2016139088.tif 000003
【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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