光学素子およびその製造方法
【課題】空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、該空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層するに当たり、該構造体の形状の乱れを抑制することが可能となる光学素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子であって、
前記第１の層は、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されている構成とする。
【解決手段】基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子であって、
前記第１の層は、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されている構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびその製造方法に関し、例えば、基板上に可視光の波長以下のピッチの凹凸構造体の該凹部空間を含む凸部上に、薄膜を積層して形成される偏光ビームスプリッタなどの光学素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、ラインアンドスペース等における空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
これらの空間を含む構造部上に薄膜を積層して光学素子を製造する方法が知られている（特許文献１参照）。
従来のこのような光学素子の製造方法を、基板上に形成された凹凸構造体の凹部による空間を有したまま、該凸部上に薄膜を積層するようにした光学素子の製造方法を例にとり、以下に説明する。
図１２に、上記従来例の凹凸構造による光学素子の製造方法を説明するための図を示す。図１２（ａ）から図１２（ｃ）は、上記従来例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
【０００３】
図１２（ａ）に示すように、ガラス基板（下部クラッド）１５１上にコア層１５２を所望の厚みだけ堆積する。
更に、その上に第一上部クラッド層１５３を堆積した後、最後にマスク層１５４を堆積する。
マスク層１５４は、通常の露光・現像工程により、所望の幅にパターニングされる。
マスク層１５４の厚みは、ドライエッチングに耐えられる程度であれば良い。
次に、図１２（ｂ）に示すように、コア層１５２及び上部クラッド層１５３をエッチングする。
そして、コア層１５２から所望の幅の光導波路（コア）１５５以外の部分を除去し、形成される光導波路１５５の中間に光導波路１５５を横断する凹部１５６を形成する。
この際、凹部１５６を基板１５１の内部に所望の深さだけ食い込ませる。光導波路１５５及び凹部１５６を形成した後、マスク層１５４を除去する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、第一上部クラッド層１５３の上から、ガラス層１５７をＣＶＤ法等により所望の厚み以上堆積する。
その際、凹部１５６による空間が残留し、凹部１５６の底部に山なりにガラス層１５７が堆積し、さらにその凹部１５６による空間は上に行くほど細くなる。
【０００４】
以上の従来例では、凹部１５６を基板１５１内へ食い込ませることで、凹部１５６の底面にできる山なりのガラス層１５７を基板１５１内に追いやっている。さらに、第一上部クラッド層１５３の光導波路１５５上への形成により、凹部１５６による空間の上の位置で細くなる箇所を第一上部クラッド層１５３の位置に追いやっている。これらのことにより、凹部１５６による空間の体積を確保している。
【特許文献１】特開２００３−０７５６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した凹凸構造体の凹部空間を含む凸部構造部上に薄膜を積層するようにした光学素子では、図１５（ｃ）から明らかなように、凹凸構造体上に成膜を行うと凹部底面と側面に膜が入り込み、凹凸構造体の形状を乱してしまう場合が生じる。
【０００６】
以上のように、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
これら空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層する場合、上記したような構造体の形状の乱れは、光学特性を劣化させ、またその上に積層された構造体又は薄膜との密着力を低下させてしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
該空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層するに当たり、該構造体の形状の乱れを抑制することが可能となる光学素子およびその製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、つぎのように構成した光学素子およびその製造方法を提供するものである。
本発明の光学素子は、基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子であって、
前記第１の層は、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１００°≦θ１≦１７０°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２＜１８０°の角度範囲であることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１０５°≦θ１≦１６５°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２≦（２８０−θ１）°の角度範囲であることを特徴とする。また、本発明の光学素子は、前記斜面が、長さＬが１５ｎｍ≦Ｌ≦１９５ｎｍの長さ範囲であることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造体が、ラインアンドスペース構造を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造体が、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凸部がホールパターン構造を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造体が、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凹部がドットパターン構造を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子の製造方法は、
基板上に第１の層を堆積する工程と、
前記第１の層を、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体に形成する工程と、
前記構造部の上部に斜面を形成する工程と、
前記構造体の空間を含む前記構造部上に、第２の層または構造体を積層する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
該空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層するに当たり、該構造体の形状の乱れを抑制することが可能となる光学素子およびその製造方法が実現できる。これにより、光学特性の劣化や、その上に積層された構造体又は薄膜との密着力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を、つぎの実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した、基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子において、
前記第１の層が、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成例として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されている光学素子およびその製造方法について説明する。
図１に、本実施例におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図を示す。
図１（ａ）から図１（ｄ）は、本実施例のラインアンドスペース構造による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図１において、１１は透明基板、１２はラインアンドスペース構造、１３はラインの上部斜面、１４はスペース部の空間、１５は膜である。
【００１２】
本実施例において、まず、基板上に第１の層を堆積し、該第１の層を空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体に形成する工程を、つぎのように実施する。
図１（ａ）に示されるように、透明基板１１上にＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造１２を設けた基板を準備する。
このＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造１２は、ＴｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、通常の露光・現像工程によりフォトレジスト層をパターニングする。
その後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜のスペース部をエッチングし、残りのレジストを適切な溶剤によって除去することにより形成される。
【００１３】
次に、前記構造部の上部に斜面を形成する工程において、図１（ｂ）に示されるように、Ａｒイオンによるスパッタエッチングを行うことにより、ＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造１２のライン上部に斜面１３を形成する。
以下、このライン上部に形成された斜面をラインの上部斜面と記す。
この際、ライン上面（構造部の上面）とラインの上部斜面１３のなす角θ１が１３５°、ラインの上部斜面の長さＬが３０ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、ライン側面とラインの上部斜面１３のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１３５°である。
次に、図１（ｃ）に示されるように、通常のスパッタ法によりＴｉＯ２の成膜をおこなう。
次に、前記構造体の空間を含む前記構造部上に、第２の層または構造体を積層する工程を、つぎのように実施する。
すなわち、図１（ｄ）に示されるように、スペース部の空間１４を有したまま、ラインアンドスペース構造上に、ＴｉＯ２膜１５を形成する。
【００１４】
さらにＴｉＯ２膜１５に構造体を形成してもよい。構造体の形成方法は、従来知られている方法を用いることができる。例えば、ＴｉＯ２膜１５上に通常の露光・現像工程により
フォトレジスト層をパターニングした後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜１５のスペース部をエッチングし、残りのレジストを適切な溶剤によって除去することにより形成される。
【００１５】
つぎに、本実施例におけるラインの上部斜面の具体的構成について説明する。図２に、ラインの上部斜面の具体的構成について説明する図を示す。
図２において、θ１はライン上面（構造部の上面）とライン（構造部）の上部斜面とのなす角度、θ２はライン側面（構造部の側面）とラインの上部斜面とのなす角度、Ｌは斜面の長さを示している。
また、図３に、種々の検討により得られた、角度θ１とテンティング性の関係を説明する図を示す。
ここで、テンティング性とは凸部上面の法線方向への成膜レートに対する凸部側面の法線方向への成膜レートの比率である。
このテンティング性を、図４を用いて説明すると、テンティング性はｄ／ｔ×１００（％）で表される。
【００１６】
図３から明らかなように、スパッタ粒子がラインの上面に対して垂直に入射する通常のスパッタ法では、ラインの上部に斜面を形成することでテンティング性が向上する。
θ１が１００°≦θ１≦１７０°の角度範囲にあるとき６０％以上のテンティング性が得られ、１０５°≦θ１≦１６５°の角度範囲にあるとき７０％以上のテンティング性が得られる。
さらに、θ１＝１３５°の時に最大値を示し、このときテンティング性は約８２％で斜面が無い場合に比べおよそ２．２倍向上する。
【００１７】
また、本実施例のラインアンドスペース構造において、ラインは基板に対して垂直であることが理想的だが、実際にはラインはあるテーパ角を有する。
そのため、θ２は（２７０−θ１）°≦θ２＜１８０°の角度範囲にあることになる。
さらに、ライン全体のテーパ角は８０°以上９０°以下であることが望ましく、このことからθ２は（２７０−θ１）°≦θ２≦（２８０−θ１）°の角度範囲にあるほうがより好ましい。
【００１８】
つぎに、上記ラインの上部斜面の長さＬに関して説明する。
種々の検討により、ラインの上部斜面の長さＬが１５ｎｍより短い場合、斜面の効果が薄れてしまうことが分かった。
そのため、ラインの上部斜面の長さＬは１５ｎｍ以上である必要がある。
さらに、本実施例のラインアンドスペース構造は、波長以下のピッチの繰り返し構造であるため、構造上１９５ｎｍ以上のラインの上部斜面を形成することができない。
これらのことから、ラインの上部斜面の長さＬは１５ｎｍ≦Ｌ≦１９５ｎｍの範囲にあることになる。
本実施例では、θ１＝１３５°、θ２＝１３５°、Ｌ＝３０ｎｍとした。
【００１９】
図１１に、従来手法（テンティング性は３５％）および本実施例手法（テンティング性は６０％）を用いて作成したＰＢＳのｓ偏光反射率のシミュレーション結果を示す。
図１１から分かるように、テンティング性を向上することで、ｓ偏光反射率を低減させることができる。
本実施例によれば、このように、反射漏れ光を低減できるため、高性能なＰＢＳを製造することが可能となる。
【００２０】
［実施例２］
実施例２においては、上記実施例１とは異なる形態のラインアンドスペース構造による光学素子およびその製造方法について説明する。
図５に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図５（ａ）から図５（ｄ）は、本実施例のラインアンドスペース構造による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図５において、５１は透明基板、５２はラインアンドスペース構造、５３はラインの上部斜面、５４はスペース部の空間、５５はＴｉＯ２膜である。
【００２１】
本実施例における図５（ａ）及び図５（ｂ）に示される工程では、実施例１と同様にして、透明基板５１上にＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造５２およびラインの上部斜面５３を形成する。
この際、ライン上面とラインの上部斜面５３のなす角θ１が１０５°、ラインの上部斜面の長さＬが１００ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、ライン側面とラインの上部斜面５３のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１６５°である。
次に、図５（ｃ）に示されるように、斜入射スパッタ法によりスパッタ粒子の入射方向がラインの上部斜面５３に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、ラインの両側のラインの上部斜面５３に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図５（ｄ）に示されるように、スペース部の空間５４を有したままラインアンドスペース構造上にＴｉＯ２膜５５を形成することができる。
【００２２】
図６に、種々の検討により得られた、ライン上面とラインの上部斜面とのなす角θ１とテンティング性の関係を説明する図を示す。
ここで、スパッタ粒子の入射方向は、ラインの上部斜面に対して垂直である。
図６から明らかなように、スパッタ粒子の入射方向をラインの上部斜面に対して垂直に設定した斜入射スパッタ法では、θ１が小さくなるに伴いテンティング性は向上することが分かる。
【００２３】
本実施例によれば、θ１＝１０５°であるため、テンティング性は約２６５％となり、ラインの上部斜面が無い場合に比べ、およそ７．４倍向上する。
以上の実施例により形成された位相板の特性を評価したところ、透過率の高い特性が得られた。
【００２４】
［実施例３］
実施例３においては、上記各実施例とは異なる形態の凹凸構造体による光学素子およびその製造方法について説明する。
図７に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図７（ａ）から図７（ｅ）は、本実施例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図７において、７１は透明基板、７２はホールパターン構造、７３はフォトレジスト、７４は凸部の上部斜面、７５はホール部の空間、７６はＴｉＯ２膜である。
【００２５】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、まず、図７（ａ）に示されるように、透明基板７１上にＴｉＯ２からなるホールパターン構造７２および凸部上面にフォトレジスト７３を設けた基板を準備する。
ここで、図７（ａ）を上から見た様子を図７（ａ’）に、また斜め上前方より見た様子を図７（ａ’’）に示す。
図７（ａ）は図７（ａ’）のａ−ａ断面図になっている。
このＴｉＯ２からなるホールパターン構造７２および凸部上面のフォトレジスト７３は、ＴｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、通常の露光・現像工程によりフォトレジスト層をパターニングする。
その後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜のホール部をエッチングすることにより形成される。
【００２６】
次に、図７（ｂ）に示されるように、ＣＤＥなどの等方性ドライエッチングを用いてフォトレジスト７３の幅を所望の寸法に細らせる。
次に、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト７３をマスクとしてドライエッチング法によるテーパエッチングを用いて、凸部の上部斜面７４を形成する。この際、凸部上面と凸部の上部斜面７４のなす角θ１が１６５°、凸部の上部斜面の長さＬが５０ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、ライン側面と凸部の上部斜面７４のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１０５°である。
次に、図７（ｄ）に示すように、斜入射イオンプレーティング法により成膜粒子の入射方向が斜面７４に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、凸部の上部斜面７４に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図７（ｅ）に示されるように、ホール部の空間７５を有したままホールパターン構造上にＴｉＯ２膜７６を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【００２７】
［実施例４］
実施例４においては、上記各実施例とは異なる形態の凹凸構造体による光学素子およびその製造方法について説明する。
図８に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図８（ａ）から図８（ｅ）は、本実施例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図８において、８１は透明基板、８２はドットパターン構造、８３はフォトレジスト、８４は凸部の上部斜面、８５は凹部の空間、８６はＴｉＯ２膜である。
【００２８】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、まず、図８（ａ）に示されるように、透明基板８１上にＴｉＯ２からなるドットパターン構造８２を設けた基板を準備する。
ここで、図８（ａ）を上から見た様子を図８（ａ’）に、また斜め上前方より見た様子を図８（ａ’’）に示す。
図８（ａ）は図８（ａ’）のａ−ａ断面図になっている。
このＴｉＯ２からなるドットパターン構造８２は、ＴｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、通常の露光・現像工程によりフォトレジスト層をパターニングする。その後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜の凹部をエッチングした後、残りのレジストを適切な溶剤によって除去することにより形成される。
次に、図８（ｂ）に示されるように、ドットパターン構造８２のドット上に所望の寸法にパターニングされたフォトレジスト層８３を形成する。
次に、図８（ｃ）に示されるように、フォトレジスト層８３をマスクとしてドライエッチング法によるテーパエッチングを用いて、上部斜面８４を形成する。
この際、ドット上面と上部斜面８４のなす角θ１が１０５°、斜面の長さＬが１５０ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。ここで、ライン側面と斜面８４のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１６５°である。
次に、図８（ｄ）に示されるように、斜入射蒸着法により成膜粒子の入射方向が上部斜面８４に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、ドット端部の斜面８４に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図８（ｅ）に示されるように、凹部の空間８５を有したままドットパターン構造上にＴｉＯ２膜８６を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【００２９】
［実施例５］
実施例５においては、上記実施例１及び実施例２とは異なる形態のラインアンドスペース構造による光学素子およびその製造方法について説明する。
図９に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図９（ａ）から図９（ｄ）は、本実施例のラインアンドスペース構造による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図９において、９１は透明基板、９２はラインアンドスペース構造、９３はラインの上部斜面、９４はスペース部の空間、９５はＴｉＯ２膜である。
【００３０】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、図９（ａ）に示すように実施例１と同様にして、透明基板９１上にＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造９２を形成する。
この際、ラインは順テーパ形状に形成される。本実施例ではラインは８０°のテーパ角を有している。
次に、図９（ｂ）に示されるように、実施例１と同様にスパッタエッチングを用いてラインの上部斜面９３を形成する。
この際、ライン上面と斜面９３のなす角θ１が１７０°、斜面の長さＬが１５ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。ここでテーパ角が８０°で、θ１が１７０°であるため、θ２は１１０°となる。
次に、図９（ｃ）に示されるように、斜入射スパッタ法によりスパッタ粒子の入射方向が斜面９３に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、ラインの両側の上部斜面９３に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図９（ｄ）に示されるように、スペース部の空間９４を有したままラインアンドスペース構造上にＴｉＯ２膜９５を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【００３１】
［実施例６］
実施例６においては、上記実施例３及び実施例４とは異なる形態の凹凸構造体による光学素子およびその製造方法について説明する。
図１０に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、本実施例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図１０において、１０１は透明基板、１０２はドットパターン構造、１０３は凸部の上部斜面、１０４は凹部の空間、１０５はＴｉＯ２膜である。
【００３２】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、図１０（ａ）に示されるように、実施例４と同様にして、透明基板１０１上にＴｉＯ２からなるドットパターン構造１０２を形成する。
本実施例でのドットパターン構造１０２は完全な周期構造ではなく、欠陥を有する。
次に、図１０（ｂ）に示されるように、実施例１と同様にスパッタエッチングを用いて凸部の上部斜面１０３を形成する。
この際、凸部上面と凸部の上部斜面１０３のなす角θ１が１００°、凸部の上部斜面の長さＬが１９５ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、凸部側面と凸部の上部斜面１０３のなす角度θ２は、本実施例では凸部が基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１７０°である。
次に、図１０（ｃ）に示されるように、斜入射スパッタ法によりスパッタ粒子の入射方向が斜面１０３に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、凸部の両側の凸部の上部斜面１０３に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図１０（ｄ）に示されるように、凹部の空間１０４を有したまま凹凸構造体上にＴｉＯ２膜１０５を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図２】本発明の実施例１のラインアンドスペース構造におけるラインの上部斜面の具体的構成について説明する図。
【図３】本発明の実施例１におけるライン上面（構造部の上面）とライン（構造部）の上部斜面とのなす角度θ１とテンティング性の関係を説明する図。
【図４】本発明の実施例１におけるテンティング性を説明する図。
【図５】本発明の実施例２におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図６】本発明の実施例２におけるライン上面（構造部の上面）とライン（構造部）の上部斜面とのなす角度θ１とテンティング性の関係を説明する図。
【図７】本発明の実施例３における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図８】本発明の実施例４における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図９】本発明の実施例５におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図１０】本発明の実施例６における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図１１】ＰＢＳのｓ偏光反射率のシミュレーション結果を示す図。
【図１２】従来例における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【符号の説明】
【００３４】
１１、５１、７１、８１、９１、１０１：透明基板
１２、５２、９２：ラインアンドスペース構造
１３、５３、７４、８４、９３、１０３：ラインあるいは凸部の上部斜面
１４、５４、９４：スペース部の空間
１５、５５、７６、８６、９５、１０５：ＴｉＯ２膜
７２：ホールパターン構造
７３、８３：フォトレジスト
７５：ホール部の空間
８２、１０２：ドットパターン構造
８５、１０４：凹部の空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびその製造方法に関し、例えば、基板上に可視光の波長以下のピッチの凹凸構造体の該凹部空間を含む凸部上に、薄膜を積層して形成される偏光ビームスプリッタなどの光学素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、ラインアンドスペース等における空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
これらの空間を含む構造部上に薄膜を積層して光学素子を製造する方法が知られている（特許文献１参照）。
従来のこのような光学素子の製造方法を、基板上に形成された凹凸構造体の凹部による空間を有したまま、該凸部上に薄膜を積層するようにした光学素子の製造方法を例にとり、以下に説明する。
図１２に、上記従来例の凹凸構造による光学素子の製造方法を説明するための図を示す。図１２（ａ）から図１２（ｃ）は、上記従来例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
【０００３】
図１２（ａ）に示すように、ガラス基板（下部クラッド）１５１上にコア層１５２を所望の厚みだけ堆積する。
更に、その上に第一上部クラッド層１５３を堆積した後、最後にマスク層１５４を堆積する。
マスク層１５４は、通常の露光・現像工程により、所望の幅にパターニングされる。
マスク層１５４の厚みは、ドライエッチングに耐えられる程度であれば良い。
次に、図１２（ｂ）に示すように、コア層１５２及び上部クラッド層１５３をエッチングする。
そして、コア層１５２から所望の幅の光導波路（コア）１５５以外の部分を除去し、形成される光導波路１５５の中間に光導波路１５５を横断する凹部１５６を形成する。
この際、凹部１５６を基板１５１の内部に所望の深さだけ食い込ませる。光導波路１５５及び凹部１５６を形成した後、マスク層１５４を除去する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、第一上部クラッド層１５３の上から、ガラス層１５７をＣＶＤ法等により所望の厚み以上堆積する。
その際、凹部１５６による空間が残留し、凹部１５６の底部に山なりにガラス層１５７が堆積し、さらにその凹部１５６による空間は上に行くほど細くなる。
【０００４】
以上の従来例では、凹部１５６を基板１５１内へ食い込ませることで、凹部１５６の底面にできる山なりのガラス層１５７を基板１５１内に追いやっている。さらに、第一上部クラッド層１５３の光導波路１５５上への形成により、凹部１５６による空間の上の位置で細くなる箇所を第一上部クラッド層１５３の位置に追いやっている。これらのことにより、凹部１５６による空間の体積を確保している。
【特許文献１】特開２００３−０７５６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した凹凸構造体の凹部空間を含む凸部構造部上に薄膜を積層するようにした光学素子では、図１５（ｃ）から明らかなように、凹凸構造体上に成膜を行うと凹部底面と側面に膜が入り込み、凹凸構造体の形状を乱してしまう場合が生じる。
【０００６】
以上のように、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
これら空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層する場合、上記したような構造体の形状の乱れは、光学特性を劣化させ、またその上に積層された構造体又は薄膜との密着力を低下させてしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
該空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層するに当たり、該構造体の形状の乱れを抑制することが可能となる光学素子およびその製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、つぎのように構成した光学素子およびその製造方法を提供するものである。
本発明の光学素子は、基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子であって、
前記第１の層は、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１００°≦θ１≦１７０°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２＜１８０°の角度範囲であることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１０５°≦θ１≦１６５°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２≦（２８０−θ１）°の角度範囲であることを特徴とする。また、本発明の光学素子は、前記斜面が、長さＬが１５ｎｍ≦Ｌ≦１９５ｎｍの長さ範囲であることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造体が、ラインアンドスペース構造を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造体が、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凸部がホールパターン構造を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子は、前記構造体が、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凹部がドットパターン構造を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光学素子の製造方法は、
基板上に第１の層を堆積する工程と、
前記第１の層を、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体に形成する工程と、
前記構造部の上部に斜面を形成する工程と、
前記構造体の空間を含む前記構造部上に、第２の層または構造体を積層する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで交互に繰り返し配列された構造体において、
該空間を含む構造部上に構造体又は薄膜を積層するに当たり、該構造体の形状の乱れを抑制することが可能となる光学素子およびその製造方法が実現できる。これにより、光学特性の劣化や、その上に積層された構造体又は薄膜との密着力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を、つぎの実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した、基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子において、
前記第１の層が、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成例として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されている光学素子およびその製造方法について説明する。
図１に、本実施例におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図を示す。
図１（ａ）から図１（ｄ）は、本実施例のラインアンドスペース構造による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図１において、１１は透明基板、１２はラインアンドスペース構造、１３はラインの上部斜面、１４はスペース部の空間、１５は膜である。
【００１２】
本実施例において、まず、基板上に第１の層を堆積し、該第１の層を空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体に形成する工程を、つぎのように実施する。
図１（ａ）に示されるように、透明基板１１上にＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造１２を設けた基板を準備する。
このＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造１２は、ＴｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、通常の露光・現像工程によりフォトレジスト層をパターニングする。
その後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜のスペース部をエッチングし、残りのレジストを適切な溶剤によって除去することにより形成される。
【００１３】
次に、前記構造部の上部に斜面を形成する工程において、図１（ｂ）に示されるように、Ａｒイオンによるスパッタエッチングを行うことにより、ＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造１２のライン上部に斜面１３を形成する。
以下、このライン上部に形成された斜面をラインの上部斜面と記す。
この際、ライン上面（構造部の上面）とラインの上部斜面１３のなす角θ１が１３５°、ラインの上部斜面の長さＬが３０ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、ライン側面とラインの上部斜面１３のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１３５°である。
次に、図１（ｃ）に示されるように、通常のスパッタ法によりＴｉＯ２の成膜をおこなう。
次に、前記構造体の空間を含む前記構造部上に、第２の層または構造体を積層する工程を、つぎのように実施する。
すなわち、図１（ｄ）に示されるように、スペース部の空間１４を有したまま、ラインアンドスペース構造上に、ＴｉＯ２膜１５を形成する。
【００１４】
さらにＴｉＯ２膜１５に構造体を形成してもよい。構造体の形成方法は、従来知られている方法を用いることができる。例えば、ＴｉＯ２膜１５上に通常の露光・現像工程により
フォトレジスト層をパターニングした後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜１５のスペース部をエッチングし、残りのレジストを適切な溶剤によって除去することにより形成される。
【００１５】
つぎに、本実施例におけるラインの上部斜面の具体的構成について説明する。図２に、ラインの上部斜面の具体的構成について説明する図を示す。
図２において、θ１はライン上面（構造部の上面）とライン（構造部）の上部斜面とのなす角度、θ２はライン側面（構造部の側面）とラインの上部斜面とのなす角度、Ｌは斜面の長さを示している。
また、図３に、種々の検討により得られた、角度θ１とテンティング性の関係を説明する図を示す。
ここで、テンティング性とは凸部上面の法線方向への成膜レートに対する凸部側面の法線方向への成膜レートの比率である。
このテンティング性を、図４を用いて説明すると、テンティング性はｄ／ｔ×１００（％）で表される。
【００１６】
図３から明らかなように、スパッタ粒子がラインの上面に対して垂直に入射する通常のスパッタ法では、ラインの上部に斜面を形成することでテンティング性が向上する。
θ１が１００°≦θ１≦１７０°の角度範囲にあるとき６０％以上のテンティング性が得られ、１０５°≦θ１≦１６５°の角度範囲にあるとき７０％以上のテンティング性が得られる。
さらに、θ１＝１３５°の時に最大値を示し、このときテンティング性は約８２％で斜面が無い場合に比べおよそ２．２倍向上する。
【００１７】
また、本実施例のラインアンドスペース構造において、ラインは基板に対して垂直であることが理想的だが、実際にはラインはあるテーパ角を有する。
そのため、θ２は（２７０−θ１）°≦θ２＜１８０°の角度範囲にあることになる。
さらに、ライン全体のテーパ角は８０°以上９０°以下であることが望ましく、このことからθ２は（２７０−θ１）°≦θ２≦（２８０−θ１）°の角度範囲にあるほうがより好ましい。
【００１８】
つぎに、上記ラインの上部斜面の長さＬに関して説明する。
種々の検討により、ラインの上部斜面の長さＬが１５ｎｍより短い場合、斜面の効果が薄れてしまうことが分かった。
そのため、ラインの上部斜面の長さＬは１５ｎｍ以上である必要がある。
さらに、本実施例のラインアンドスペース構造は、波長以下のピッチの繰り返し構造であるため、構造上１９５ｎｍ以上のラインの上部斜面を形成することができない。
これらのことから、ラインの上部斜面の長さＬは１５ｎｍ≦Ｌ≦１９５ｎｍの範囲にあることになる。
本実施例では、θ１＝１３５°、θ２＝１３５°、Ｌ＝３０ｎｍとした。
【００１９】
図１１に、従来手法（テンティング性は３５％）および本実施例手法（テンティング性は６０％）を用いて作成したＰＢＳのｓ偏光反射率のシミュレーション結果を示す。
図１１から分かるように、テンティング性を向上することで、ｓ偏光反射率を低減させることができる。
本実施例によれば、このように、反射漏れ光を低減できるため、高性能なＰＢＳを製造することが可能となる。
【００２０】
［実施例２］
実施例２においては、上記実施例１とは異なる形態のラインアンドスペース構造による光学素子およびその製造方法について説明する。
図５に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図５（ａ）から図５（ｄ）は、本実施例のラインアンドスペース構造による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図５において、５１は透明基板、５２はラインアンドスペース構造、５３はラインの上部斜面、５４はスペース部の空間、５５はＴｉＯ２膜である。
【００２１】
本実施例における図５（ａ）及び図５（ｂ）に示される工程では、実施例１と同様にして、透明基板５１上にＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造５２およびラインの上部斜面５３を形成する。
この際、ライン上面とラインの上部斜面５３のなす角θ１が１０５°、ラインの上部斜面の長さＬが１００ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、ライン側面とラインの上部斜面５３のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１６５°である。
次に、図５（ｃ）に示されるように、斜入射スパッタ法によりスパッタ粒子の入射方向がラインの上部斜面５３に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、ラインの両側のラインの上部斜面５３に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図５（ｄ）に示されるように、スペース部の空間５４を有したままラインアンドスペース構造上にＴｉＯ２膜５５を形成することができる。
【００２２】
図６に、種々の検討により得られた、ライン上面とラインの上部斜面とのなす角θ１とテンティング性の関係を説明する図を示す。
ここで、スパッタ粒子の入射方向は、ラインの上部斜面に対して垂直である。
図６から明らかなように、スパッタ粒子の入射方向をラインの上部斜面に対して垂直に設定した斜入射スパッタ法では、θ１が小さくなるに伴いテンティング性は向上することが分かる。
【００２３】
本実施例によれば、θ１＝１０５°であるため、テンティング性は約２６５％となり、ラインの上部斜面が無い場合に比べ、およそ７．４倍向上する。
以上の実施例により形成された位相板の特性を評価したところ、透過率の高い特性が得られた。
【００２４】
［実施例３］
実施例３においては、上記各実施例とは異なる形態の凹凸構造体による光学素子およびその製造方法について説明する。
図７に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図７（ａ）から図７（ｅ）は、本実施例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図７において、７１は透明基板、７２はホールパターン構造、７３はフォトレジスト、７４は凸部の上部斜面、７５はホール部の空間、７６はＴｉＯ２膜である。
【００２５】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、まず、図７（ａ）に示されるように、透明基板７１上にＴｉＯ２からなるホールパターン構造７２および凸部上面にフォトレジスト７３を設けた基板を準備する。
ここで、図７（ａ）を上から見た様子を図７（ａ’）に、また斜め上前方より見た様子を図７（ａ’’）に示す。
図７（ａ）は図７（ａ’）のａ−ａ断面図になっている。
このＴｉＯ２からなるホールパターン構造７２および凸部上面のフォトレジスト７３は、ＴｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、通常の露光・現像工程によりフォトレジスト層をパターニングする。
その後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜のホール部をエッチングすることにより形成される。
【００２６】
次に、図７（ｂ）に示されるように、ＣＤＥなどの等方性ドライエッチングを用いてフォトレジスト７３の幅を所望の寸法に細らせる。
次に、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト７３をマスクとしてドライエッチング法によるテーパエッチングを用いて、凸部の上部斜面７４を形成する。この際、凸部上面と凸部の上部斜面７４のなす角θ１が１６５°、凸部の上部斜面の長さＬが５０ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、ライン側面と凸部の上部斜面７４のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１０５°である。
次に、図７（ｄ）に示すように、斜入射イオンプレーティング法により成膜粒子の入射方向が斜面７４に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、凸部の上部斜面７４に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図７（ｅ）に示されるように、ホール部の空間７５を有したままホールパターン構造上にＴｉＯ２膜７６を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【００２７】
［実施例４］
実施例４においては、上記各実施例とは異なる形態の凹凸構造体による光学素子およびその製造方法について説明する。
図８に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図８（ａ）から図８（ｅ）は、本実施例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図８において、８１は透明基板、８２はドットパターン構造、８３はフォトレジスト、８４は凸部の上部斜面、８５は凹部の空間、８６はＴｉＯ２膜である。
【００２８】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、まず、図８（ａ）に示されるように、透明基板８１上にＴｉＯ２からなるドットパターン構造８２を設けた基板を準備する。
ここで、図８（ａ）を上から見た様子を図８（ａ’）に、また斜め上前方より見た様子を図８（ａ’’）に示す。
図８（ａ）は図８（ａ’）のａ−ａ断面図になっている。
このＴｉＯ２からなるドットパターン構造８２は、ＴｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、通常の露光・現像工程によりフォトレジスト層をパターニングする。その後、ドライエッチング法にてＴｉＯ２膜の凹部をエッチングした後、残りのレジストを適切な溶剤によって除去することにより形成される。
次に、図８（ｂ）に示されるように、ドットパターン構造８２のドット上に所望の寸法にパターニングされたフォトレジスト層８３を形成する。
次に、図８（ｃ）に示されるように、フォトレジスト層８３をマスクとしてドライエッチング法によるテーパエッチングを用いて、上部斜面８４を形成する。
この際、ドット上面と上部斜面８４のなす角θ１が１０５°、斜面の長さＬが１５０ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。ここで、ライン側面と斜面８４のなす角度θ２は、本実施例ではラインが基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１６５°である。
次に、図８（ｄ）に示されるように、斜入射蒸着法により成膜粒子の入射方向が上部斜面８４に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、ドット端部の斜面８４に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図８（ｅ）に示されるように、凹部の空間８５を有したままドットパターン構造上にＴｉＯ２膜８６を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【００２９】
［実施例５］
実施例５においては、上記実施例１及び実施例２とは異なる形態のラインアンドスペース構造による光学素子およびその製造方法について説明する。
図９に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図９（ａ）から図９（ｄ）は、本実施例のラインアンドスペース構造による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図９において、９１は透明基板、９２はラインアンドスペース構造、９３はラインの上部斜面、９４はスペース部の空間、９５はＴｉＯ２膜である。
【００３０】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、図９（ａ）に示すように実施例１と同様にして、透明基板９１上にＴｉＯ２からなるラインアンドスペース構造９２を形成する。
この際、ラインは順テーパ形状に形成される。本実施例ではラインは８０°のテーパ角を有している。
次に、図９（ｂ）に示されるように、実施例１と同様にスパッタエッチングを用いてラインの上部斜面９３を形成する。
この際、ライン上面と斜面９３のなす角θ１が１７０°、斜面の長さＬが１５ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。ここでテーパ角が８０°で、θ１が１７０°であるため、θ２は１１０°となる。
次に、図９（ｃ）に示されるように、斜入射スパッタ法によりスパッタ粒子の入射方向が斜面９３に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、ラインの両側の上部斜面９３に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図９（ｄ）に示されるように、スペース部の空間９４を有したままラインアンドスペース構造上にＴｉＯ２膜９５を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【００３１】
［実施例６］
実施例６においては、上記実施例３及び実施例４とは異なる形態の凹凸構造体による光学素子およびその製造方法について説明する。
図１０に、本実施例における光学素子およびその製造方法について説明する図を示す。図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、本実施例の凹凸構造体による光学素子の製造方法を説明する工程図である。
図１０において、１０１は透明基板、１０２はドットパターン構造、１０３は凸部の上部斜面、１０４は凹部の空間、１０５はＴｉＯ２膜である。
【００３２】
本実施例において、光学素子を製造するに際し、図１０（ａ）に示されるように、実施例４と同様にして、透明基板１０１上にＴｉＯ２からなるドットパターン構造１０２を形成する。
本実施例でのドットパターン構造１０２は完全な周期構造ではなく、欠陥を有する。
次に、図１０（ｂ）に示されるように、実施例１と同様にスパッタエッチングを用いて凸部の上部斜面１０３を形成する。
この際、凸部上面と凸部の上部斜面１０３のなす角θ１が１００°、凸部の上部斜面の長さＬが１９５ｎｍになるようにエッチング条件を設定する。
ここで、凸部側面と凸部の上部斜面１０３のなす角度θ２は、本実施例では凸部が基板に対して垂直であるとしているため、θ２＝１７０°である。
次に、図１０（ｃ）に示されるように、斜入射スパッタ法によりスパッタ粒子の入射方向が斜面１０３に対して垂直になるようにＴｉＯ２の成膜を行う。
この際、基板を例えば２０ｒｐｍ程度で回転させることにより、凸部の両側の凸部の上部斜面１０３に対して均一に成膜することができる。
このようにして、図１０（ｄ）に示されるように、凹部の空間１０４を有したまま凹凸構造体上にＴｉＯ２膜１０５を形成することができる。
以上の実施例により形成された光学素子の特性を評価したところ、高い特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図２】本発明の実施例１のラインアンドスペース構造におけるラインの上部斜面の具体的構成について説明する図。
【図３】本発明の実施例１におけるライン上面（構造部の上面）とライン（構造部）の上部斜面とのなす角度θ１とテンティング性の関係を説明する図。
【図４】本発明の実施例１におけるテンティング性を説明する図。
【図５】本発明の実施例２におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図６】本発明の実施例２におけるライン上面（構造部の上面）とライン（構造部）の上部斜面とのなす角度θ１とテンティング性の関係を説明する図。
【図７】本発明の実施例３における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図８】本発明の実施例４における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図９】本発明の実施例５におけるラインアンドスペースによって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図１０】本発明の実施例６における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【図１１】ＰＢＳのｓ偏光反射率のシミュレーション結果を示す図。
【図１２】従来例における凹凸構造によって構成された構造体による光学素子およびその製造方法について説明する工程図。
【符号の説明】
【００３４】
１１、５１、７１、８１、９１、１０１：透明基板
１２、５２、９２：ラインアンドスペース構造
１３、５３、７４、８４、９３、１０３：ラインあるいは凸部の上部斜面
１４、５４、９４：スペース部の空間
１５、５５、７６、８６、９５、１０５：ＴｉＯ２膜
７２：ホールパターン構造
７３、８３：フォトレジスト
７５：ホール部の空間
８２、１０２：ドットパターン構造
８５、１０４：凹部の空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子であって、
前記第１の層は、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項２】
前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１００°≦θ１≦１７０°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２＜１８０°の角度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１０５°≦θ１≦１６５°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２≦（２８０−θ１）°の角度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記斜面は、長さＬが１５ｎｍ≦Ｌ≦１９５ｎｍの長さ範囲であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記構造体は、ラインアンドスペース構造を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記構造体は、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凸部がホールパターン構造を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記構造体は、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凹部がドットパターン構造を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
基板上に第１の層を堆積する工程と、
前記第１の層を、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体に形成する工程と、
前記構造部の上部に斜面を形成する工程と、
前記構造体の空間を含む前記構造部上に、第２の層または構造体を積層する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１】
基板上に、少なくとも第１の層と、該第１の層上に積層された第２の層とを有する光学素子であって、
前記第１の層は、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体によって構成され、
前記構造部の上部には、前記第２の層を積層するに当たり、前記構造体の形状の乱れを抑制するための構成として、
前記第２の層の積層面と平行方向に延びる前記構造部の上面に対し、所定のなす角度を有する斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項２】
前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１００°≦θ１≦１７０°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２＜１８０°の角度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記構造部の上面とのなす角度をθ１とするとき、該角度θ１が１０５°≦θ１≦１６５°の角度範囲であり、
且つ、前記構造部の側面とのなす角度をθ２とするとき、該角度θ２が（２７０−θ１）°≦θ２≦（２８０−θ１）°の角度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記斜面は、長さＬが１５ｎｍ≦Ｌ≦１９５ｎｍの長さ範囲であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記構造体は、ラインアンドスペース構造を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記構造体は、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凸部がホールパターン構造を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記構造体は、凹凸構造体からなり、該凹凸構造体の凹部がドットパターン構造を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
基板上に第１の層を堆積する工程と、
前記第１の層を、空間と構造部とが可視光の波長以下のピッチで、交互に繰り返し配列された構造体に形成する工程と、
前記構造部の上部に斜面を形成する工程と、
前記構造体の空間を含む前記構造部上に、第２の層または構造体を積層する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１３９７９３（Ｐ２００９−１３９７９３Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８０５０（Ｐ２００７−３１８０５０）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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