(57)【要約】【課題】入射角が変化しても、消光比が大きく変化することがない偏光子を提供する。【解決手段】偏光子１０は透明基板１と、透明基板１上の複数の細線２とを有する。所望数の細線２毎に単位細線領域２Ａが形成され、各単位細線領域２Ａ内において、細線２間の配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は互いに異なる配置ピッチを含む。また、各単位細線領域２Ａ内において細線２の幅ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は互いに異なる細線幅を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
この透明基板上に互いに平行に設けられた複数の細線とを備え、
前記複数の細線は、所望数の細線毎に単位細線領域を形成し、各単位細線領域内において各細線間の配置ピッチは互いに異なる配置ピッチを含むことを特徴とする偏光子。
【請求項２】
各単位細線領域は、互いに同一の領域幅を有することを特徴とする請求項１記載の偏光子。
【請求項３】
各単位細線領域内において、各細線間の配置ピッチは、各細線の幅を変化させることにより異なることを特徴とする請求項１または２記載の偏光子。
【請求項４】
各単位細線領域内において、各細線間の配置ピッチは各細線間の間隙の幅を変化させることにより異なることを特徴とする請求項１または２記載の偏光子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の入射角が変化しても消光比が大きく変化することがない偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶表示装置に用いられる配向膜に対して配向処理を施すため、例えば紫外線を偏光子を介して照射する露光処理が行なわれている。
【０００３】
このような露光処理に用いられる偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを選択的に通すように設計された部材である。従来の偏光子としては、樹脂フィルムを延伸させた偏光フィルムがあるが、強い紫外線を照射した場合の耐久性に問題があった。
【０００４】
これに対し、耐久性に優れた偏光子として、複数の細線とスペースを交互に並べたワイヤグリッド型偏光子が提案されている。ワイヤグリッド型偏光子では、細線に垂直に振動する電気ベクトルを持つような偏光成分（Ｐ波という）を透過し、細線に平行に振動する電気ベクトルを持つ偏光成分（Ｓ波という）を反射または吸収することにより、直線偏光を得ている。このようなワイヤグリッド型偏光子は、２光束干渉法、ワイヤーグリッドパターンのあるマスター版を用いて感光性レジストに光学的に転写するフォトリソグラフィ法、凹凸のあるマスター版を用いるインプリント法等の様々な製法で製造されている。ただ、細線の微細化が求められている現在では、各マスター版は、電子線描画装置によって製造されている。
【０００５】
ところで、従来のワイヤグリッド型偏光子は、透明基板と、この透明基板上に互いに平行に設けられた複数の細線とを備えており、各細線の線幅と配置ピッチは同一に定められている。
【０００６】
このような構成からなるワイヤグリッド型偏光子において、光の入射角が０度の場合（透明基板面に対し垂直入射の場合）、適度なＰ波透過率（出射光中のＰ波成分／入射光中のＰ波成分）および消光比（Ｐ波透過率／Ｓ波透過率）を得ることができるが、光の入射角が徐々に傾斜していくにつれて、透過率および消光比の双方が大きく変化し、透過率および消光比の角度依存性が顕著となる。
【０００７】
このように透過率および消光比が入射角によって大きく変化する場合、配向膜の場所に応じて異なる配向処理が施されることになり、配向膜の品質が低下してしまう。ここで、透過率の角度依存性によって偏光光の強度分布の不均一を生じるが、このような不均一は光源の配置の調整等により軽減することが可能である。一方、消光比の角度依存性は、偏光素子が除去しようとしているＳ波成分の比率が変化している現象であり、透過率の角度依存性のように追加の手段で改善することは難しく、消光比の角度依存性そのものの改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２６５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、入射角が変化しても消光比が大きく変化することがない偏光子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、透明基板と、この透明基板上に互いに平行に設けられた複数の細線とを備え、前記複数の細線は、所望数の細線毎に単位細線領域を形成し、各単位細線領域内において各細線間の配置ピッチが互いに異なる細線を含むことを特徴とする偏光子である。
【００１１】
本発明は、各単位細線領域は、互いに同一の領域幅を有することを特徴とする偏光子である。
【００１２】
本発明は、各単位細線領域内において、各細線間の配置ピッチは、各細線の幅を変化させることにより異なることを特徴とする偏光子である。
【００１３】
本発明は、各単位細線領域内において、各細線間の配置ピッチは各、細線間の間隙の幅を変化させることにより異なることを特徴とする偏光子である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、入射角が変化しても、消光比が大きく変化することがない偏光子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は本発明による偏光子を示す斜視図、図１（ｂ）はその平面図、図１（ｃ）はその断面図である。
【図２】図２は本発明による偏光領域と遮光膜をもつ偏光子の一部分を示す平面図。
【図３】図３は本発明による偏光子を示す側断面図。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は偏光子の製造方法を示す図。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は偏光子の製造方法を示す図。
【図６】図６は偏光子の細線パターンを電子線照射する方法を模式的に示す図。
【図７】図７は偏光子の細線パターンを電子線照射する方法を示す全体構成図。
【図８】図８は偏光子の細線の形状と消光比の入射角による変化を示す図表。
【図９】図９は入射角に対するＰ波透過率の変化を示す図。
【図１０】図１０は入射角に対する消光比の変化を示す図。
【図１１】図１１は偏光子の細線パターンを電子線照射する変形例による描画方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜偏光子＞
以下、本発明の実施の形態に係る偏光子について説明する。
【００１７】
本発明に係る偏光子は、透過性を有する透明基板の上に、複数本の細線が並列に配置された偏光子であって、前記細線が配置された偏光領域の外側に、前記紫外光を遮光する遮光膜が形成されている（遮光帯ともいう）。偏光子は実用上遮光帯を有することが好ましいが、遮光帯を有しなくても偏光子として機能し、本発明の偏光子である。
【００１８】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）乃至図３は、本発明に係る偏光子の一例を示す図であり、このうち図１（ａ）は本発明による偏光子を示す斜視図、図１（ｂ）はその平面図、図１（ｃ）はその断面図、図２は本発明による偏光領域と遮光膜をもつ偏光子を示す平面図、図３は本発明による偏光子を示す側断面図である。
【００１９】
図１乃至図３に示すように、偏光子１０は、透明基板１と、透明基板１上に互いに平行に設けられた複数本の細線２とを有している。複数の細線２は偏光領域３を構成し、この偏光領域３の外周には、遮光膜４が形成されている。
【００２０】
このような構成を有するため、偏光子１０においては、遮光膜４が形成されている領域を挟持することができる。
【００２１】
すなわち、偏光子１０においては、細線２が形成されている領域（偏光領域３）を挟持することなく、偏光子１０を光配向装置に固定することができ、それゆえ、挟持した部分から細線２の破損を連鎖的に引き起こしてしまうという不具合や、破損した細線部分から異物が発生してしまうという不具合を解消することができる。
【００２２】
また、上記のように、細線２が配置された偏光領域３の外周には、遮光膜４が形成されているため、偏光子１０においては、偏光領域３の外側の領域から、入射光、特に入射光のＳ波成分が透過してしまうことを抑制でき、消光比が大きく低下してしまうという不具合を抑制することができる。
【００２３】
以下、本発明に係る偏光子の各構成について詳細に説明する。
【００２４】
（透明基板）
透明基板１としては、細線２を安定的に支持することができ、紫外光透過性に優れたものであり、露光光による劣化の少ないものとすることができるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、中でも合成石英ガラスを好ましく用いることができる。品質が安定しており、また、短波長の光、すなわち、高エネルギーの露光光を用いた場合であっても劣化が少ないからである。
【００２５】
透明基板１の厚みとしては、偏光子１０の用途やサイズ等に応じて適宜選択することができる。
【００２６】
（細線）
細線２は、偏光子１０において、例えば波長３６５ｎｍをもつ短波長の入射光のＰ波成分を効率良く透過し、入射光のＳ波成分の透過率を低く抑える作用を奏するものであり、透明基板１の上に直線状に複数形成され、かつ、平行に配置されるものである。
【００２７】
細線２を構成する材料は、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、チタン、モリブデン、シリコン、クロム、タンタル、ルテニウム、ニオブ、ハフニウム、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、コバルト、マンガン、鉄、インジウム等の金属や合金、および、これらの酸化物、窒化物、または酸窒化物のいずれかを含有する材料を挙げることができる。中でも、モリブデンシリサイドを含有する材料から構成されていることが好ましい。
【００２８】
紫外線領域の短波長においても、消光比およびＰ波透過率を優れたものとすることができ、耐熱性、耐光性にも優れるからである。モリブデンシリサイド系材料に含まれるモリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）および窒素（Ｎ）酸素（Ｏ）などの元素の含有量によって、紫外線領域における屈折率および消衰係数の値を調節することが可能であるからである。また、紫外線領域の光に対する耐光性も良好で、紫外線領域の偏光子の材料として適している。
【００２９】
モリブデンシリサイドを含有する材料としては、例えば、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、モリブデンシリサイド酸化物（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド窒化物（ＭｏＳｉＮ）、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）等を挙げることができる。
【００３０】
なお、細線２は、複数種の材料から構成されていてもよく、また、材料が異なる複数層から構成されていても良い。
【００３１】
図３に示すように、細線２の厚みｔとしては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、６０ｎｍ以上であることが好ましく、なかでも６０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に８０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲であることにより、消光比およびＰ波透過率を優れたものとすることができるからである。
【００３２】
なお、上記細線の厚みは、断面視において、細線の長手方向および幅方向に垂直な方向の厚みのうち最大の厚みをいうものであり、細線が複数層から構成される場合には、全ての層を含む厚みをいうものである。
【００３３】
また、上記細線の厚みは一の偏光子内に異なる厚みのものを含むものであっても良いが、通常、同一の厚みで形成される。
【００３４】
細線２の本数および長さとしては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、偏光子１０の用途等に応じて適宜設定されるものである。
【００３５】
また図３に示すように、細線２の配置ピッチ（以下、ピッチともいう）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５としては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、直線偏光の生成に用いる光の波長等に応じて異なるものであるが、例えば、６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲内とすることができ、なかでも８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、特に９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。上記ピッチであることにより、消光比およびＰ波透過率に優れたものとすることができるからである。
【００３６】
なお、上記細線のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、幅方向に隣接する各細線間の配置ピッチをいうものであり、細線が複数層から構成される場合には、全ての層を含めて求めたピッチをいうものである。
【００３７】
また、上記細線のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は一の単位細線領域内に異なるピッチのものを含む。また細線２は各々の幅ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５をもつ。ｉ番目の細線２のピッチＰｉと細線２の幅ｄｉが決まると細線と隣接する次の細線との間隙の幅ｓｉが細線のピッチＰｉと細線の幅ｄｉの差として決まる。ここでピッチＰｉはｉ番目の細線とｉ＋１番目の細線の配置のピッチであり、細線の幅ｄｉはｉ番目の細線の幅、間隙の幅ｓｉはｉ番目の細線とｉ＋１番目の細線の間隙の幅である。
【００３８】
上記細線のデューティー比、すなわち、細線のピッチに対する細線の幅の比（幅／ピッチ）としては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、０．２以上０．６以下の範囲内とすることができ、なかでも０．２５以上０．４５以下の範囲内であることが好ましい。上記デューティー比であることにより、高いＰ波透過率を有したまま消光比に優れた偏光子とすることができ、さらに細線加工を容易にすることができるからである。
【００３９】
なお、上記細線の幅は、平面視において、細線の長手方向に垂直方向の長さをいうものであり、細線が複数層から構成される場合には、全ての層を含む幅（すなわち最大の幅）をいうものである。
【００４０】
また、上記細線の幅は一の偏光子内に異なる幅のものを含む。
【００４１】
（偏光領域）
偏光領域３は、多数の細線が配置された領域であり、図２および図３に示す偏光子１０においては、遮光膜４によって周りを囲まれている。また、遮光膜４によって規定された領域が入射光が透過する領域であり、図２および図３に示す偏光子１０においては、入射光が透過する領域と偏光領域３が平面視で一致している。
【００４２】
本発明において、入射光が透過する領域を、偏光領域３よりも大きな領域とすることも可能である。より具体的には、細線２が、その長手方向において遮光膜４に接続していない形態であっても良い。
【００４３】
また、細線２の配列方向（平面視において、細線２の長手方向に垂直な方向）において、末端の細線２と遮光膜４との間隔は、細線２同士の間隔ｓｉよりも大きなサイズであってもよい。
【００４４】
しかしながら、高い消光比を得るためには、細線２は、その長手方向において遮光膜４に接続している形態であることが好ましい。偏光領域３の外側の細線２が存在しない領域、すなわち、入射光が透過するが偏光されない領域を、より小さくすることができ、入射光のＳ波成分が透過してしまうことを、より抑制できるからである。
【００４５】
また、細線２の配列方向における末端の細線２と遮光膜４との間隔は、細線２同士の間隔と同じ大きさであることが好ましい。
【００４６】
本発明においては、例えば、細線２を形成する工程と遮光膜４を形成する工程を同一工程にすることで、遮光膜４と細線２の位置関係を精度良く作製でき、遮光膜４のエッジの方向と細線２の方向を高精度に平行、または垂直に作製することができる。
【００４７】
なお、上記のように、遮光膜４に細線２が接続している形態であれば、偏光子に照射される光により細線２に蓄積する熱を遮光膜４に分散させることや、帯電防止の効果を奏することもできる。
【００４８】
また、遮光膜４に細線２が接続している形態であれば、偏光子１０の製造工程において、細線２を形成するための細いレジストパターン（細線パターン）を、遮光膜４を形成するための大面積のレジストパターン（遮光膜パターン）に接続させることができ、細線２を形成するための細いレジストパターン（細線パターン）が製造工程中で倒壊したり、剥離したりする不具合を、抑制することもできる。
【００４９】
（遮光膜）
遮光膜４は、偏光領域３の外側に形成され、入射光、特に入射光のＳ波成分が透過してしまうことを抑制するものである。
【００５０】
本発明において、遮光膜４は、２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長の紫外光に対し、光学濃度が２．８以上の遮光性を有することが好ましい。
【００５１】
光配向膜に配向規制力を付与するために照射される紫外光の波長範囲で、遮光膜４が高い遮光性を有することにより、消光比に優れた偏光子を提供することができるからである。
【００５２】
遮光膜４を構成する材料は、所望の光学濃度を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、チタン、モリブデン、シリコン、クロム、タンタル、ルテニウム、ニオブ、ハフニウム、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、コバルト、マンガン、鉄、インジウム等の金属や合金、および、これらの酸化物、窒化物、または酸窒化物のいずれかを含有する材料を挙げることができる。中でも、モリブデンシリサイドを含有する材料を好適に挙げることができる。
【００５３】
遮光膜４を構成する材料が、モリブデンシリサイドを含有する材料から構成されている場合、遮光膜４の厚みが６０ｎｍ以上であれば、２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長の紫外光に対し、光学濃度が２．８以上の遮光性を有することができるからである。
【００５４】
なお、遮光膜４は、複数種の材料から構成されていてもよく、また、材料が異なる複数層から構成されていても良い。
【００５５】
また、遮光膜４を構成する材料は、細線２を構成する材料を含有することが好ましい。
【００５６】
遮光膜４を構成する材料が細線２を構成する材料を含有する場合、細線２を形成する工程で使用する装置や材料を、遮光膜４を形成する工程にも使用することができ、製造コストの削減になるからである。さらに、細線２を形成する工程と遮光膜４を形成する工程を同一工程にすることで、細線２と遮光膜４の相対位置精度を向上させることもできる。
【００５７】
さらに、遮光膜４を構成する材料と細線２を構成する材料が、いずれもモリブデンシリサイドを含有する材料から構成されている場合は、遮光膜４において高い遮光性を有し、かつ、消光比およびＰ波透過率に優れた偏光子とすることができる。
【００５８】
次に図１乃至図３により、偏光子１０の細線２の形状について更に述べる。
【００５９】
偏光子１０は、上述のように透明基板１と、透明基板１上に設けられた複数の細線２とを備えており、このうち細線２は所望数、例えば５本毎に単位細線領域２Ａ、２Ａを形成している。ただし、単位細線領域２Ａ内に含まれる細線２の本数は５本に限られるものではなく、製造上の条件などにより適宜定めることができる。
【００６０】
そして各単位細線領域２Ａ、２Ａは、互いに同一の領域幅ＰＬ、ＰＬを有している。
【００６１】
また各単位細線領域２Ａ、２Ａ内において、各細線２、２間の配置ピッチ（単にピッチともいう）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は後述のように互いに相違している。例えば、図３において、細線２、２間の間隙ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５の幅を変化させることによって配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を相違させてもよい。あるいは、図３において、細線２、２の幅ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５を変化させることによって配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を相違させてもよい。さらに細線の間隙ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５および細線の幅ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５の両者を同時に変化させることにより配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を相違させてもよい。ここで、特別な例として細線の間隙ｓｉの増減と細線の幅ｄｉの増減が相殺するように設定すればピッチＰｉは見かけ上一定で、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は相違していない設定となるが、本願ではこのような特別な例は、例外としてピッチが相違しているとする。つまり、本願でピッチが一定で相違していないとは、細線の幅ｄｉと細線の間隙ｓｉがそれぞれ一定で相違していない場合を意味している。
【００６２】
いずれにしても偏光子１０の細線２の配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が互いに異なることにより、入射角が変わっても光の消光比が大きく変化することはない。
【００６３】
この理由としては、細線２の配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が同一の場合、入射光に対する光学特性が単一の周期構造によって実現されることで急峻な特性を示す（例えば回折格子の分光特性は角度依存性が顕著である）ため、入射光の消光比は角度依存性が大きくなり、入射角の変化に応じて消光比が大きく変わってしまうことが推測される。
【００６４】
他方、細線２の配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が異なる場合、入射光に対しそれぞれ異なるピッチに対応した異なる光学特性が加算されて平均化した光学特性となるため、入射光の消光比は、角度依存性が小さくなり、入射光の変化に応じて大きく変わることはないと推測される。
【００６５】
ところで、図１乃至図３に示すように、５本の細線２から構成された単位細線領域２Ａは、互いに同一の領域幅ＰＬを有している。このような単位細線領域２Ａのパターンを領域幅ＰＬだけ移動と露光を繰り返してパターン形成することで、所定の光学特性を有する必要なサイズのワイヤーグリッド偏光子１０をパターン形成することができる。
【００６６】
このため、細線２の幅ｄｉと細線２の間隙ｓｉの組み合わせ、もしくは細線２の幅ｄｉと細線２のピッチＰｉの組み合わせを単位細線領域２Ａの範囲で決定すれば、ワイヤグリッド偏光子１０全体の細線２のパターンが決定される。
【００６７】
次に図８乃至図１０を用いて、偏光子１０の細線２の具体的な形状とその光学特性、特に消光比の角度依存性について説明する。
【００６８】
偏光子として、図８の表に示すような偏光子Ａ〜Ｇを用意した。次に偏光子Ａ〜Ｇに対して３６５ｎｍの波長をもつ入射光を、入射角を０度から６０度まで変化させて照射した場合のＰ波透過率及び消光比の変化を電磁界シミュレーションによって求め、Ｐ波透過率および消光比の角度依存性を確認した（図９および図１０）。電磁界シミュレーションは厳密結合波理論（ＲＣＷＡ法（Rigorous Coupled Wave Analysys）とも言う）に基づくシミュレーンモデルを作成してＰ波透過率、Ｓ波透過率を求め、消光比を求めた。厳密結合波理論（ＲＣＷＡ法）については、例えば「回折光学素子の数値解析とその応用」（丸善出版、小館香椎子監修）に記載されている。
【００６９】
図９は、入射光の入射角が０度から６０度まで変化したときのＰ波透過率の変化を示すグラフであり、入射角度が大きくなるにしたがってＰ波透過率が減少する傾向をしめしている。図１０は、入射光の入射角が０度から６０度まで変化したときの消光比の変化を示すグラフであり、入射角度が大きくなるにしたがって消光比が大きくなる傾向を示している。曲線ＡからＧは、今回評価したワイヤーグリッド偏光子ＡからＧに対応したＰ波透過率の変化を示している。
【００７０】
図８の表には、今回評価したワイヤーグリッド偏光子の各部の寸法と電磁界シミュレーションによる消光比の計算結果を記載している。偏光子Ａは、細線幅、細線間隙とも一定（従って細線ピッチも一定）の従来例である。偏光子Ｂ、Ｃ、Ｄは、細線幅は一定で細線間隙ｓｉを変化させた実施例である。偏光子Ｆ、Ｇは、細線間隙は一定で細線幅ｄｉを変化させた実施例である。偏光子Ｅは細線幅ｄｉ、細線間隙ｓｉの両者を変化させた実施例である。
【００７１】
図８の表では、消光比の角度依存性を評価するため、入射角０度（ワイヤーグリッド偏光子に対し垂直入射）の場合の消光比と、入射角６０度の場合の消光比の差の絶対値を入射角０度の消光比で割った値をパーセント表示した値を「消光比変化率」と定義して求めた。消光比変化率が小さいほど、消光比の角度依存性が少ない。以下で、ワイヤグリッド偏光子の細線の幅や細線の間隙を変化させた場合の消光比変化率について調べる。
【００７２】
偏光子Ａは従来の設計に基づくワイヤーグリッド偏光子であり、細線２の配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が同一の１００ｎｍとなっており、細線２の幅も同一の３０ｎｍとなっている。従って、細線２間の間隙も７０ｎｍと一定である。偏光子Ａ（従来例）の消光比変化率は４８．４％であった。
【００７３】
偏光子Ｂは実施例であり、細線２間の間隙が７０〜７４ｎｍに変化し、細線２の幅が３０ｎｍに固定されて、配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が１００〜１０４ｎｍに変化している。偏光子Ｂの消光比変化率は４０．２％であり、従来例より８．２％消光比変化率が減少し、角度依存性が改善されている（すなわち、角度依存性が少ない）。
【００７４】
偏光子Ｃは実施例であり、細線２間の間隙が７１〜７５ｎｍに変化し、細線２の幅が３０ｎｍに固定されて、配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が１０１〜１０５ｎｍに変化している。偏光子Ｃの消光比変化率は３６．５％であり、従来例より１１．５％消光比変化率が減少し、角度依存性がより改善されている。
【００７５】
偏光子Ｄは実施例であり、細線２間の間隙が７０〜７８ｎｍに変化し、細線２の幅が３０ｎｍに固定されて、配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が１００〜１０８ｎｍに変化している。偏光子Ｄの消光比変化率は３２．４％であり、従来例より１６％消光比変化率が減少し、角度依存性がさらに改善されている。
【００７６】
偏光子Ｅは実施例であり、細線２間の間隙が７０〜７４ｎｍに変化し、細線２の幅が３０〜３４ｎｍに変化して、配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が１００〜１０８ｎｍに変化している。偏光子Ｅの消光比変化率は２５．６％であり、従来例より２２．８％消光比変化率が減少し、角度依存性が良好に改善されている。
【００７７】
偏光子Ｆは実施例であり、細線２間の間隙が７０ｎｍに固定され、細線２の幅が３０〜３４ｎｍに変化して、配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が１００〜１０４ｎｍに変化している。偏光子Ｆの消光比変化率は３３．２％であり、従来例より１５．４％消光比変化率が減少し、角度依存性が偏光子Ｄと同程度に改善されている。
【００７８】
偏光子Ｇは実施例であり、細線２間の間隙が７０ｎｍに固定され、細線２の幅が３０〜３８ｎｍに変化して配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が１００〜１０８ｎｍに変化している。偏光子Ｇの消光比変化率は２０．０％であり、従来例より２８．４％消光比変化率が減少し、角度依存性は今回シミュレーションした実施例の中では最も良好に改善されている。
【００７９】
なお、いずれの偏光子Ａ〜Ｇも、各々固有の単位細線領域の領域幅ＰＬを有している。この場合、偏光子Ａ〜Ｇの単位細線領域２Ａの領域幅ＰＬは、各々５００ｎｍ、５１０ｎｍ、５１５ｎｍ、５２０ｎｍ、５２０ｎｍ、５１０ｎｍ、５２０ｎｍとなっている。
【００８０】
図１０に示すように、細線の配置ピッチが異なる偏光子Ｂ〜Ｇは、細線の配置ピッチが同一で細線幅も同一の従来の偏光子Ａに比べて、入射光の入射角が変化しても、消光比の変化は小さく、このため偏光子Ｂ〜Ｇは消光比の角度依存性が小さくなり改善されていることが判明した。
【００８１】
とりわけ、細線幅を変化させた偏光子Ｅ、偏光子Ｆ、偏光子Ｇは、細線間隙のみを変化させた偏光子Ｂ、偏光子Ｃ、偏光子Ｄより消光比の角度依存性が小さいことが判明した。一方、細線幅のみを変化させた偏光子Ｆ、偏光子Ｇは、消光比の角度依存性は減少させるが、同時にＰ波透過率が低下する傾向が顕著となる。これに対し、偏光子Ｅは細線幅、細線間隙の両者を変化させており、消光比の角度依存性を偏光子Ｆ、Ｇと同程度に改善するとともに、Ｐ波透過率の低下については、偏光子Ｆ、Ｇに比較し軽減でき、ワイヤグリッド偏光子設計上有利である。
【００８２】
＜偏光子の製造方法＞
次に、本発明に係る偏光子の製造方法について説明する。
【００８３】
本発明に係る偏光子の製造方法は、透過性を有する透明基板の上に、複数本の細線、および、紫外光を遮光する遮光膜を有する偏光子の製造方法であって、前記透明基板の上に細線用材料層を形成した積層体を準備する工程と、前記細線用材料層の上にレジスト層を形成する工程と、細線パターンと遮光膜パターンを有するレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記積層体をエッチング加工する工程と、を備えるものである。
【００８４】
本発明においては、細線パターンと遮光膜パターンを有するレジストパターンを形成し、エッチングする、細線２を形成する工程と遮光膜４を形成する工程を同一工程にすることで、製造工程を短縮することができ、かつ、細線２と遮光膜４の相対位置精度を向上させることができる。
【００８５】
また、細線２と遮光膜４を、同じ材料から構成することで、製造コストを低く抑えることもできる。
【００８６】
図４および図５は、本発明に係る偏光子の製造方法の一例を示す概略工程図である。
【００８７】
例えば、本発明に係る偏光子の製造方法を用いて偏光子１０を製造するには、図４（ａ）に示すように、まず、透明基板１の上に、細線２および遮光膜４を構成する材料からなる偏光材料層（細線用材料層）３１、および、偏光材料層３１をエッチング加工する際のハードマスクとして作用するハードマスク材料層３２を、順次形成した積層体１Ａを準備する。
【００８８】
次に、積層体１Ａ上に、レジスト成膜装置においてレジスト層３３を形成し（図４（ｂ））、電子線照射装置において電子線４０を照射し（図４（ｃ））、現像装置にて現像を施して、細線パターン３４ａと遮光膜パターン３４ｂを有するレジストパターン３４を形成する（図４（ｄ））。
【００８９】
本発明においては、後述のように例えば、半導体リソグラフィ用フォトマスクの製造に用いられる電子線描画装置を用いて、細線パターン３４ａと遮光膜パターン３４ｂ、さらに上記のアライメントマーク等を同一工程で作製することで、電子線描画装置の高精度な位置精度管理下でそれらの相対位置を制御できる。
【００９０】
次に、エッチング装置において、レジストパターン３４をエッチングマスクに用いてハードマスク材料層３２をエッチング加工して、ハードマスクパターン３２Ｐを形成する（図５（ｅ））。例えば、ハードマスク材料層３２の材料にクロムを用いた場合には、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスクパターン３２Ｐを形成することができる。
【００９１】
次に、エッチング装置において、レジストパターン３４およびハードマスクパターン３２Ｐをエッチングマスクに用いて、偏光材料層３１をエッチング加工して、細線２と遮光膜４を有する偏光材料パターン３１Ｐを形成する（図５（ｆ））。例えば、偏光材料層３１の材料にモリブデンシリサイドを用いた場合には、ＳＦ６ガスを用いたドライエッチングにより、偏光材料パターン３１Ｐを形成することができる。
【００９２】
次に、剥離装置において、レジストパターン３４を除去し（図５（ｇ））、次いで、ハードマスクパターン３２Ｐを除去して、透明基板１の上に、複数本の細線２と遮光膜４を有する偏光子１０を得る（図５（ｈ））。
【００９３】
なお、図４および図５に示す例においては省略しているが、本発明においては、大面積の透明基板１上に複数本の細線２と遮光膜４を形成し、その後、細線２が配置された偏光領域３の外側を切断して、所望のサイズおよび形態に切り出した偏光子１０を得ても良い。
【００９４】
また、上記においては、レジストパターン３４を残した状態で偏光材料層３１をエッチング加工しているが、本発明においては、図５（ｅ）に示すハードマスクパターン３２Ｐを形成する工程の後、レジストパターン３４を除去し、ハードマスクパターン３２Ｐのみをエッチングマスクに用いて偏光材料層３１をエッチング加工して偏光材料パターン３１Ｐを形成してもよい。
【００９５】
また、上記においては、得られる偏光子１０として、ハードマスクパターン３２Ｐを除去した形態について説明したが、本発明においては、必要に応じてハードマスクパターン３２Ｐを全面又は部分的に残しておいても良い。
【００９６】
例えば、図５（ｇ）に示す形態のように、ハードマスクパターン３２Ｐを全面に残した形態を、最終的に得られる偏光子の形態としてもよい。この場合、ハードマスクパターン３２Ｐを除去する工程を省くことができ、工程短縮の効果を奏することができる。
【００９７】
また、上記においては、偏光材料層３１の上にハードマスク材料層３２を設ける形態について説明したが、本発明においては、ハードマスク材料層３２を設けずに、偏光材料層３１の上にレジスト層３３を形成し、レジストパターン３４をエッチングマスクに用いて偏光材料層３１をエッチング加工して、細線２と遮光膜４を有する偏光材料パターン３１Ｐを形成してもよい。
【００９８】
＜電子線照射方法＞
ここで、上記の図４（ｃ）で示したレジストパターン３４の形成に用いる方法は、所望の細線パターン３４ａと遮光膜パターン３４ｂを有するレジストパターン３４を形成することができる方法であれば用いることができるが、中でも、電子線を照射する方法が好ましい。
【００９９】
電子線を照射する方法によるレジストパターン形成は、半導体用のフォトマスク製造等で実績があり、例えば、ピッチが６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲の細線パターンを、所望の領域に精度良く形成することができるからである。また、細線パターン３４ａと遮光膜パターン３４ｂの相対位置精度も、半導体用のフォトマスク製造に求められる、ナノメートルレベルの精度とすることができるからである。
【０１００】
また、本発明においては、レジスト層３３が、ポジ型の電子線レジストから構成されており、細線パターン３４ａと遮光膜パターン３４ｂを有するレジストパターン３４を形成する工程が、所望の細線と所望の遮光膜が形成される位置以外のレジスト層３３に電子線を照射する工程であることが好ましい。
【０１０１】
より具体的には、細線パターン３４ａがラインアンドスペースパターンを構成しており、上記のラインアンドスペースパターンのスペースパターン部となる位置のレジスト層３３に電子線を照射する工程であることが好ましい。
【０１０２】
上記の位置に電子線を照射する方法であれば、電子線を照射する面積を小さくすることができ、電子線照射工程の時問を短くすることができるからである。
【０１０３】
上記について、より詳しく説明する。
【０１０４】
例えば、図３に示すように、偏光子１０の細線２の幅が、細線２のピッチの半分の大きさである場合、ネガ型の電子線レジストを用いて、偏光子１０の細線パターンと遮光膜パターンを得ようとする場合、電子線照射する面積は、細線２全てを合わせた面積に遮光膜４の面積を加えた面積となる。
【０１０５】
一方、ポジ型の電子線レジストを用いた場合、電子線照射する面積は、細線２のスペース部分（間隙部分）の全てを合わせた面積、すなわち、概ね、細線２全てを合わせた面積で済み、遮光膜４の面積を照射する時問を削減できる。
【０１０６】
次に図６および図７により電子線照射方法について更に説明する。図６および図７に示すように、レジスト層３３に細線パターン３４ａと遮光膜パターン３４ｂとを有するレジストパターン３４を形成するため、電子線照射装置を用いた電子線照射方法が使用される。
【０１０７】
このような電子線照射装置１１は、図６および図７に示すように、電子線４０を生成する電子銃１２と、電子銃１２から生成された電子線４０を通過させる矩形状開口１３ａをもつ第１アパーチャ１３と、第１アパーチャ１３を通過した電子線４０を偏向させる第１偏向器１４と、第１偏向器１４により偏向された電子線４０を通過させる複数の線状開口１５ａをもつ第２アパーチャ１５と、第２アパーチャ１５を通過した電子線４０を偏向させ、偏向した電子線４０を、上述した積層体１Ａの偏光材料層３１上に設けられたレジスト層３３に照射する第２偏向器１６とを備えている。
【０１０８】
このうち第１アパーチャ１３は、単一の矩形状の開口１３ａをもち、第２アパーチャ１５は、複数の線状開口１５ａと、線状開口１５ａ間の線状マスク１５ｂとを有する。
【０１０９】
一般に電子銃１２から生成された電子線４０は、その中心付近のエネルギが大きく、周縁付近のエネルギは小さくなっている。
【０１１０】
このため電子銃１２から生成された電子線４０が矩形状の開口１３ａをもつ第１アパーチャ１３を通過することにより、電子線４０のうち、エネルギが大きい中心付近の電子線４０のみを使用することができる。
【０１１１】
次に第１アパーチャ１３を通過した電子線４０が複数の線状開口１５ａを有する第２アパーチャ１５を通過することにより、第２アパーチャ１５により複数の線状電子線４０ａを得ることができ、このようにして得られた線状電子線４０ａを積層体１Ａ上に設けられたレジスト層３３に照射することができる。
【０１１２】
次にこのような構成からなる電子線照射装置１１を用いた電子線照射方法について説明する。
【０１１３】
図６および図７に示すように、電子銃１２から生成された電子線４０は第１アパーチャ１３の矩形状の開口１３ａを通過し、電子線４０のうちエネルギの大きな中心付近の電子線４０のみが選択される。
【０１１４】
次に第１アパーチャ１３を通過した電子線４０は第１偏向器１４によって偏向されて第２アパーチャ１５に入る。次に電子線４０は第２アパーチャ１５の線状開口１５ａを通過し、複数の線状電子線４０ａを形成する。次に線状電子線４０ａは第２偏向器１６を経て偏向され、積層体１Ａ上に設けられたレジスト層３３に対して照射される。
【０１１５】
この際、線状電子線４０ａは、レジスト層３３にショット毎に照射され、ショット毎に照射された線状電子線４０ａは、レジスト層３３上において、所定の数の線状電子線４０ａを含む矩形状の電子線の単位領域４０Ａを形成する。
【０１１６】
この場合、電子線の単位領域４０Ａに含まれる線状電子線４０ａは、レジスト層３３の電子レジストの型によって、細線２または細線２間のスペースに対応する。
【０１１７】
図６において、レジスト層３３に形成された電子線の単位領域４０に含まれる線状電子線４０ａは、偏光子１０の細線２に対応して示されている。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態によれば、偏光子１０の細線２の配置ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が互いに異なるため、入射角が変化しても、消光比が大きく変化することはない。一般に、所定位置の点光源から発した光を偏光子１０を介して配向膜に照射する場合、配向膜の場所によって偏光子への入射光の入射角が変化することになるが、上述のように、入射角が変化しても消光比が大きく変化することはないので、特定の場所によらず配向膜全域に渡って均一性が改善された配向処理を施すことができる。このことにより、配向膜に対して精度良く配向処理を施すことができる。
【０１１９】
＜本発明の変形例＞
次に本発明の変形例について説明する。上記実施の形態において、電子線照射装置１１として図６および図７に示すものを示したが、これに限らず電子線照射装置として図１１（ａ）（ｂ）に示す電子線照射装置１１を用いてもよい。
【０１２０】
このような電子線照射装置１１は、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、電子線４０を生成する電子銃１２と、第１集光器１７と、電子銃１２から生成された電子線４０を通過させる矩形状開口１３ａをもつ第１アパーチャ１３と、第１アパーチャ１３を通過した電子線４０を偏向させる第１偏向器１４と、第１偏向器１４により偏向された第２集光器１８により集光された電子線４０を通過させる矩形状開口１５ｃをもつ第２アパーチャ１５と、第２アパーチャ１５を通過した点状電子線４０ｂを偏向させ、偏向した電子線４０を、上述した積層体１Ａの偏光材料層３１上に設けられたレジスト層３３に第３集光器１９を介して照射する第２偏向器１６とを備えている。
【０１２１】
このうち第１アパーチャ１３は、矩形状開口１３ａをもち、第２アパーチャ１５は、矩形状開口１５ｃを有する。
【０１２２】
一般に電子銃１２から生成された電子線４０は、その中心付近のエネルギが大きく、周縁付近のエネルギは小さくなっている。
【０１２３】
このため電子銃１２から生成された電子線４０が矩形状の開口１３ａをもつ第１アパーチャ１３を通過することにより、電子線４０のうち、エネルギが大きい中心付近の電子線４０のみを使用することができる。
【０１２４】
次に第１アパーチャ１３の矩形状開口１３ａを通過した電子線４０が第２アパーチャ１５の矩形状開口１５ｃの隅部を通過することにより、第２アパーチャ１５により点状電子線４０ａを得ることができ、このようにして得られた点状電子線（正確には、微小な矩形状に整形された電子線）４０ｂを積層体１Ａ上に設けられたレジスト層３３に照射することができる。すなわち、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、第１アパーチャ１３の矩形状開口１３ａと第２アパーチャ１５の矩形状開口１５ｃは互いにその隅部で重なる関係をもち、このため矩形状開口１３ａの隅部と矩形状開口１５ｃの隅部により、点状の電子線４０ｂを得ることができる。
【０１２５】
次にこのような構成からなる電子線照射装置１１を用いた電子線照射方法について説明する。
【０１２６】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、電子銃１２から生成された電子線４０は第１集光器１７を通り、第１アパーチャ１３の矩形状の開口１３ａを通過して、電子線４０のうちエネルギの大きな中心付近の電子線４０のみが選択される。
【０１２７】
次に第１アパーチャ１３を通過した電子線４０は第１偏向器１４によって偏向され、第２集光器１８を通り第２アパーチャ１５に入る。次に電子線４０は第２アパーチャ１５の矩形状開口１５ｃの隅部を通過し、点状の電子線４０ｂを形成する。次に点状電子線４０ｂは第２偏向器１６および第３集光器１９を経て偏向され、積層体１Ａ上に設けられたレジスト層３３に対して照射される。
【０１２８】
この際、点状電子線４０ｂは第２偏向器１６および第３集光器１９により積層体１Ａ上を走行し、このことによりレジスト層３３上に電子描画方式により所望のパターン、すなわち細線２または細線２間の間隙に対応するパターンを形成することができる。このような点状電子線４０ｂを用いたパターン形成方法を用いれば、製造上、単位細線領域２Ａ としてあらかじめ用意した細線２のピッチを変化させた露光パターンを用い、繰り返し露光により偏光領域３全体を露光する必要が無い。すなわち、点状電子線４０ｂを用いた電子描画方式によるパターン形成方法を用いる場合は、細線２のピッチを一定の値の範囲内でランダムに変化させたパターンを点状電子線４０ｂで描画することで、単位細線領域２Ａによるパターンの繰り返し露光による場合と同様に、消光比の角度依存性を低減する効果を有する偏光子を得ることができる。このような実施形態は、単位細線領域２Ａのサイズが偏光領域３と一致した場合であるが、細線２のピッチを変化させたパターンで偏光子を形成しており、本願の権利の範囲内である。
【０１２９】
更にまた、レジスト層３３にレジストパターン３４を電子線照射方式により形成した例を示したが、これに限らず、凹凸パターンが形成された柔軟なモールドを用いて、レジスト層３３にモールドの凹凸パターンを転写するナイインプリント方式を用いてレジスト層３３にレジストパターンを形成してもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１  透明基板
１Ａ  積層体
２  細線
２Ａ  単位細線領域
３  偏光領域
４  遮光膜
１０  偏光子
１１  電子線照射装置
１２  電子銃
１３  第１アパーチャ
１３ａ  矩形状開口
１４  第１偏向器
１５  第２アパーチャ
１５ａ  線状開口
１５ｂ  線状マスク
１５ｃ  矩形状開口
１６  第２偏向器
４０  電子線
４０ａ  線状電子線
４０ｂ  点状電子線
【図１】
2017044793.tif 000003
【図２】
2017044793.tif 000004
【図３】
2017044793.tif 000005
【図４】
2017044793.tif 000006
【図５】
2017044793.tif 000007
【図６】
2017044793.tif 000008
【図７】
2017044793.tif 000009
【図８】
2017044793.tif 000010
【図９】
2017044793.tif 000011
【図１０】
2017044793.tif 000012
【図１１】
2017044793.tif 000013