JP2908082B2 - 薄膜導光素子 - Google Patents
薄膜導光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光メモリ装置などの光
学装置に使用される薄膜導光素子に係り、特に短波長光
に対して良好な透光性を有する薄膜導光素子に関する。
学装置に使用される薄膜導光素子に係り、特に短波長光
に対して良好な透光性を有する薄膜導光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上に導光性材料により薄膜を形成し
て、導光路や薄膜レンズとして使用することが考えられ
ている。従来のこの種の薄膜材料としては、ＳｉＮx、
ＳｉＯx、ＳｉＯxＮyなどのシリコン系材料が主に用い
られていた。
て、導光路や薄膜レンズとして使用することが考えられ
ている。従来のこの種の薄膜材料としては、ＳｉＮx、
ＳｉＯx、ＳｉＯxＮyなどのシリコン系材料が主に用い
られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
シリコン系材料は、短波長光に対して良好な透光性が得
られない欠点がある。一方、光メモリ装置などは高密度
記録を可能にする研究がすすめられており、そのため、
短波長光を使用することが考えられている。この短波長
光を使用した光メモリ装置などの光学装置を小型に実現
するためには、短波長光を透光できる新たな薄膜の導光
路ならびに薄膜レンズの開発が望まれる。
シリコン系材料は、短波長光に対して良好な透光性が得
られない欠点がある。一方、光メモリ装置などは高密度
記録を可能にする研究がすすめられており、そのため、
短波長光を使用することが考えられている。この短波長
光を使用した光メモリ装置などの光学装置を小型に実現
するためには、短波長光を透光できる新たな薄膜の導光
路ならびに薄膜レンズの開発が望まれる。
【０００４】上記のシリコン系材料が短波長光を良好に
透光させることができないのは、原子間の結合（bond）
が弱く、よって短波長光に対し各原子が振動を生じるな
どして光のエネルギーが吸収されてしまうことが原因で
あると予測される。
透光させることができないのは、原子間の結合（bond）
が弱く、よって短波長光に対し各原子が振動を生じるな
どして光のエネルギーが吸収されてしまうことが原因で
あると予測される。
【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、短波長光に対して良好な透光性を発揮できる薄膜
導光路や薄膜レンズなどの薄膜導光素子を提供すること
を目的としている。
あり、短波長光に対して良好な透光性を発揮できる薄膜
導光路や薄膜レンズなどの薄膜導光素子を提供すること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜導光素
子は、短波長光を発する光源が設けられた基板の上に結
晶性のＡｌＮとＡｌ x Ｏ y とが混成状態となって形成され
た薄膜導光素子であって、この薄膜導光素子の一端は前
記光源と接し、他端方向に向かって扇状に広がり、この
他端の端面が前記短波長光を薄膜導光素子の平面方向で
集束する平面形状であり、且つ前記ＡｌＮとＡｌ x Ｏ y の
組成比率が薄膜導光素子の厚さ方向で変化し、前記短波
長光を薄膜導光素子の厚さ方向で集束する屈折率変化を
有することを特徴とするものである。
子は、短波長光を発する光源が設けられた基板の上に結
晶性のＡｌＮとＡｌ x Ｏ y とが混成状態となって形成され
た薄膜導光素子であって、この薄膜導光素子の一端は前
記光源と接し、他端方向に向かって扇状に広がり、この
他端の端面が前記短波長光を薄膜導光素子の平面方向で
集束する平面形状であり、且つ前記ＡｌＮとＡｌ x Ｏ y の
組成比率が薄膜導光素子の厚さ方向で変化し、前記短波
長光を薄膜導光素子の厚さ方向で集束する屈折率変化を
有することを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明による薄膜導光素子では、結晶性の窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化アルミニウム（Ａｌ
xＯy）が混成状態（composite）のものを薄膜材料とし
て使用する。この窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化ア
ルミニウム（Ａｌ x Ｏ y ）の混成状態（composite）は、
原子間の結合（bond）が強く、短波長光の光エネルギー
が吸収されにくいため、短波長光に対して良好な透光性
を発揮できるようになる。
アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化アルミニウム（Ａｌ
xＯy）が混成状態（composite）のものを薄膜材料とし
て使用する。この窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化ア
ルミニウム（Ａｌ x Ｏ y ）の混成状態（composite）は、
原子間の結合（bond）が強く、短波長光の光エネルギー
が吸収されにくいため、短波長光に対して良好な透光性
を発揮できるようになる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は本発
明による薄膜導光素子３０が基板３１の表面に形成され
ている状態を斜視図により示している。基板３１は例え
ばシリコン（Ｓｉ）であり、その表面に薄膜導光素子３
０として薄膜導光路３２と薄膜レンズ３３とが形成され
ている。さらに薄膜導光路３２の端部には半導体レーザ
チップ（短波長レーザチップ）３４が設けられている。
半導体レーザ３４から発せられる短波長光は、薄膜導光
路３２内を通過し、薄膜レンズ３３により集光されて、
例えば光ディスクなどの記録媒体へ照射される。
明による薄膜導光素子３０が基板３１の表面に形成され
ている状態を斜視図により示している。基板３１は例え
ばシリコン（Ｓｉ）であり、その表面に薄膜導光素子３
０として薄膜導光路３２と薄膜レンズ３３とが形成され
ている。さらに薄膜導光路３２の端部には半導体レーザ
チップ（短波長レーザチップ）３４が設けられている。
半導体レーザ３４から発せられる短波長光は、薄膜導光
路３２内を通過し、薄膜レンズ３３により集光されて、
例えば光ディスクなどの記録媒体へ照射される。
【０００９】ここで、上記薄膜導光路３２は、結晶性の
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と結晶性の酸化アルミニウ
ム例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とが混成状態（composit
e）となったものが使用される。この構成状態は、窒化
アルミニウムとアルミナの各結晶が混合状態に存在して
いるものであり、各結晶における原子間の結合（bond）
が強いため、短波長光に対し原子の振動による光エネル
ギーの吸収が生じにくく、よって短波長光を良好に透光
できるものとなる。また窒化アルミニウムとアルミナの
組成比率を変えることにより、屈折率も任意に設定でき
る。例えばアルミナの組成比率を高くすると屈折率が低
下し、窒化アルミニウムの組成比率を高くすると、屈折
率が高くなる。
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と結晶性の酸化アルミニウ
ム例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とが混成状態（composit
e）となったものが使用される。この構成状態は、窒化
アルミニウムとアルミナの各結晶が混合状態に存在して
いるものであり、各結晶における原子間の結合（bond）
が強いため、短波長光に対し原子の振動による光エネル
ギーの吸収が生じにくく、よって短波長光を良好に透光
できるものとなる。また窒化アルミニウムとアルミナの
組成比率を変えることにより、屈折率も任意に設定でき
る。例えばアルミナの組成比率を高くすると屈折率が低
下し、窒化アルミニウムの組成比率を高くすると、屈折
率が高くなる。
【００１０】また薄膜レンズ３３は端面３３ａが平面形
状にて円形に形成されており、薄膜導光路３２ならびに
薄膜レンズ３３内を通過したレーザ光のうちの平面方向
の拡散成分が端面３３ａにより集束させられる。
状にて円形に形成されており、薄膜導光路３２ならびに
薄膜レンズ３３内を通過したレーザ光のうちの平面方向
の拡散成分が端面３３ａにより集束させられる。
【００１１】さらに薄膜レンズ３３の厚さ方向について
も、屈折率が変化しており、厚さ方向の光成分も集光で
きるようになっている。すなわち図２に薄膜レンズ３３
の厚さ方向の構成を示しているように、厚さ方向の中心
部（中心線Ｏの部分）の層は結晶性のアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3）を主体とするものである。アルミナの屈折率は約
１．５ないし１．６程度である。そして基板３１に面し
ている部分および表面部分（（イ）と（ロ）の部分）の
層は結晶性の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である。窒化
アルミニウムの屈折率は約２．１程度である。また中心
線Ｏのアルミナの層と（イ）と（ロ）の窒化アルミニウ
ムの層との中間はアルミナと窒化アルミニウムの混成状
態（composite）である。そして中心線Ｏの層から上下
外側方向に向かうにしたがって、アルミナの組成比率が
減少し、窒化アルミニウムの組成比が増大する。よって
図３に示すように、中心線Ｏから上下の（イ）と（ロ）
の層に行くにしたがって屈折率が徐々に高くなる構成と
なる。よって薄膜レンズ３３の端面３３ａから出射され
る光は薄膜レンズの厚さ方向においても集束されること
になる。なお屈折率の変化はアルミナと窒化アルミニウ
ムの組成比率を変えることにより任意に設定できる。
も、屈折率が変化しており、厚さ方向の光成分も集光で
きるようになっている。すなわち図２に薄膜レンズ３３
の厚さ方向の構成を示しているように、厚さ方向の中心
部（中心線Ｏの部分）の層は結晶性のアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3）を主体とするものである。アルミナの屈折率は約
１．５ないし１．６程度である。そして基板３１に面し
ている部分および表面部分（（イ）と（ロ）の部分）の
層は結晶性の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である。窒化
アルミニウムの屈折率は約２．１程度である。また中心
線Ｏのアルミナの層と（イ）と（ロ）の窒化アルミニウ
ムの層との中間はアルミナと窒化アルミニウムの混成状
態（composite）である。そして中心線Ｏの層から上下
外側方向に向かうにしたがって、アルミナの組成比率が
減少し、窒化アルミニウムの組成比が増大する。よって
図３に示すように、中心線Ｏから上下の（イ）と（ロ）
の層に行くにしたがって屈折率が徐々に高くなる構成と
なる。よって薄膜レンズ３３の端面３３ａから出射され
る光は薄膜レンズの厚さ方向においても集束されること
になる。なお屈折率の変化はアルミナと窒化アルミニウ
ムの組成比率を変えることにより任意に設定できる。
【００１２】次に上記の薄膜導光素子の材料である窒化
アルミニウムとアルミナとの混成状態（composite）の
製造方法の一例を説明する。この製造方法は特願平３−
９８１５０号として出願しているものと同じである。図
４はその製造方法に使用されるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の構造を示す断面図である。図４において、符号
１は石英管などによって形成された反応管であり、その
内部が反応室Ａとなっている。符号２はマイクロ波プラ
ズマ発生装置である。２ａはマイクロ波発振器であり、
この実施例では、サイクロトロンにより２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波が発振される。２ｂは導波管、２ｃは整合
器、２ｄは反射板である。シリコン（Ｓi）基板３１
は、反応室Ａ内にて支持部材４上に設置される。支持部
材４は、その上端にホルダ４ａが設けられ、このホルダ
４ａに前記基板３１が設置される。ホルダ４ａは、窒化
シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）によって形成されている。ホルダ
４ａの支持部４ｂは石英管ならびに金属管により構成さ
れており、その内部に赤外線放射温度計の検出ヘッドが
収納されている。この検出ヘッドは光ファイバ５を介し
て検出回路部（図示せず）に接続されている。上記検出
ヘッドから発せられる赤外線は石英管内を通過し、ホル
ダ４ａ内にて基板３１に照射される。よって反応室Ａ内
のプラズマの影響を受けることなく、基板３１の温度測
定が正確に行われるようになる。
アルミニウムとアルミナとの混成状態（composite）の
製造方法の一例を説明する。この製造方法は特願平３−
９８１５０号として出願しているものと同じである。図
４はその製造方法に使用されるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の構造を示す断面図である。図４において、符号
１は石英管などによって形成された反応管であり、その
内部が反応室Ａとなっている。符号２はマイクロ波プラ
ズマ発生装置である。２ａはマイクロ波発振器であり、
この実施例では、サイクロトロンにより２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波が発振される。２ｂは導波管、２ｃは整合
器、２ｄは反射板である。シリコン（Ｓi）基板３１
は、反応室Ａ内にて支持部材４上に設置される。支持部
材４は、その上端にホルダ４ａが設けられ、このホルダ
４ａに前記基板３１が設置される。ホルダ４ａは、窒化
シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）によって形成されている。ホルダ
４ａの支持部４ｂは石英管ならびに金属管により構成さ
れており、その内部に赤外線放射温度計の検出ヘッドが
収納されている。この検出ヘッドは光ファイバ５を介し
て検出回路部（図示せず）に接続されている。上記検出
ヘッドから発せられる赤外線は石英管内を通過し、ホル
ダ４ａ内にて基板３１に照射される。よって反応室Ａ内
のプラズマの影響を受けることなく、基板３１の温度測
定が正確に行われるようになる。
【００１３】反応室Ａの上端にはガス供給ノズル６が配
置されている。このガス供給ノズル６は多重管であり、
この実施例の場合には三重管となっている。ソース供給
部には、恒温室１１が設けられている。この恒温室１１
内はサーモスタットにより常に一定の温度に保たれる。
恒温室１１の内部にはバブラ１２が配置されている。こ
のバブラ１２内にアルミニウム原子を含む反応性ガス源
として臭化アルミニウム（ＡｌＢr3）が充填されてい
る。また１３は導入ガスとして使用される水素ガス（Ｈ
2）のボンベである。また符号１４は窒素原子を供給す
るための窒素ガス（Ｎ2）のボンベである。符号１５は
酸素原子を供給するための笑気ガス（Ｎ2Ｏ）のボンベ
である。符号１６はアルゴンガス（Ａr）を供給するた
めのボンベである。符号１７ａ〜１７ｄはそれぞれ流量
調節器で、１８ａ〜１８ｄはバルブである。
置されている。このガス供給ノズル６は多重管であり、
この実施例の場合には三重管となっている。ソース供給
部には、恒温室１１が設けられている。この恒温室１１
内はサーモスタットにより常に一定の温度に保たれる。
恒温室１１の内部にはバブラ１２が配置されている。こ
のバブラ１２内にアルミニウム原子を含む反応性ガス源
として臭化アルミニウム（ＡｌＢr3）が充填されてい
る。また１３は導入ガスとして使用される水素ガス（Ｈ
2）のボンベである。また符号１４は窒素原子を供給す
るための窒素ガス（Ｎ2）のボンベである。符号１５は
酸素原子を供給するための笑気ガス（Ｎ2Ｏ）のボンベ
である。符号１６はアルゴンガス（Ａr）を供給するた
めのボンベである。符号１７ａ〜１７ｄはそれぞれ流量
調節器で、１８ａ〜１８ｄはバルブである。
【００１４】前記ガス供給ノズル６は三重管であるが、
笑気ガス（Ｎ2Ｏ）は中心の管６ａから反応室Ａ内に供
給される。また窒素ガス（Ｎ2）は中間の管６ｂから、
臭化アルミニウム（ＡｌＢr3）はさらに外側の管６ｃか
らそれぞれ反応室Ａへ供給される。このように各ガスを
三重管を用いて別々の経路にて反応室Ａへ供給すること
により、管内にて各ガスが混合されるのを防止しまたプ
ラズマにより管内壁に合成物が析出されるのが防止され
る。
笑気ガス（Ｎ2Ｏ）は中心の管６ａから反応室Ａ内に供
給される。また窒素ガス（Ｎ2）は中間の管６ｂから、
臭化アルミニウム（ＡｌＢr3）はさらに外側の管６ｃか
らそれぞれ反応室Ａへ供給される。このように各ガスを
三重管を用いて別々の経路にて反応室Ａへ供給すること
により、管内にて各ガスが混合されるのを防止しまたプ
ラズマにより管内壁に合成物が析出されるのが防止され
る。
【００１５】前記アルゴンガス（Ａr）は前記ガス供給
ノズル６とは別の経路にて反応室Ａの上方（図では左上
方）から供給される。これはアルゴンガスを反応室Ａ内
のプラズマ発生領域の外側から供給するためである。プ
ラズマ中にその外部からアルゴンガスを供給することに
より、プラズマ中における中性粒子、イオン、電子など
への解離が促進されるようになる。しかも同軸線路型マ
イクロ波プラズマＣＶＤの場合、プラズマが電界の影響
を受けやすく、反応室の管壁部分で電界が強く、反応さ
せる基板が設置されている中心部では弱くなってプラズ
マの領域が不均一となるが、アルゴンガスをプラズマ域
外から供給することにより、プラズマ域が拡大するよう
になる。またアルゴンガスなどのような単原子分子の場
合には、プラズマ中にて分解されると再結合しにくく、
また再結合する場合であっても周囲のエネルギーを奪う
ことがなく、安定して分解を継続する。よって、これが
一種の着火源になってプラズマ域が拡大されるものと予
測される。これは従来のプラズマＣＶＤにおいて真空度
を高くしたのと同じ状態であり、しかも真空圧を単純に
上げた場合のようなデメリット、例えばエレクトロンの
密度が上がり成膜速度が低下するような不都合が生じる
のを避けることができるようになる。このようなプラズ
マ域の拡大とラジカル解離率の向上により、安定した合
成ができ、また成膜速度も速まることになる。
ノズル６とは別の経路にて反応室Ａの上方（図では左上
方）から供給される。これはアルゴンガスを反応室Ａ内
のプラズマ発生領域の外側から供給するためである。プ
ラズマ中にその外部からアルゴンガスを供給することに
より、プラズマ中における中性粒子、イオン、電子など
への解離が促進されるようになる。しかも同軸線路型マ
イクロ波プラズマＣＶＤの場合、プラズマが電界の影響
を受けやすく、反応室の管壁部分で電界が強く、反応さ
せる基板が設置されている中心部では弱くなってプラズ
マの領域が不均一となるが、アルゴンガスをプラズマ域
外から供給することにより、プラズマ域が拡大するよう
になる。またアルゴンガスなどのような単原子分子の場
合には、プラズマ中にて分解されると再結合しにくく、
また再結合する場合であっても周囲のエネルギーを奪う
ことがなく、安定して分解を継続する。よって、これが
一種の着火源になってプラズマ域が拡大されるものと予
測される。これは従来のプラズマＣＶＤにおいて真空度
を高くしたのと同じ状態であり、しかも真空圧を単純に
上げた場合のようなデメリット、例えばエレクトロンの
密度が上がり成膜速度が低下するような不都合が生じる
のを避けることができるようになる。このようなプラズ
マ域の拡大とラジカル解離率の向上により、安定した合
成ができ、また成膜速度も速まることになる。
【００１６】ただし、アルゴンガスをプラズマ域外から
供給することが必要であり、仮にアルゴンガスなどをノ
ズルからプラズマ中にて基板に直接吹きかけたりする
と、逆にスパッタ状態となり成膜速度が低下することに
なる。また符号２１は反応室Ａ内を真空圧にするための
排気管であり、メカニカルブースタポンプ及びロータリ
ポンプが接続されている。
供給することが必要であり、仮にアルゴンガスなどをノ
ズルからプラズマ中にて基板に直接吹きかけたりする
と、逆にスパッタ状態となり成膜速度が低下することに
なる。また符号２１は反応室Ａ内を真空圧にするための
排気管であり、メカニカルブースタポンプ及びロータリ
ポンプが接続されている。
【００１７】なお、実施例の装置では、基板３１の表面
位置をマイクロ波の通路中心よりｌ1 だけ高くし、ガス
供給ノズル６の下端位置を基板表面よりもｌ2 だけ高く
して、ｌ1 とｌ2 を共に４０ｍｍに設定している。これ
は反応室Ａ内ではプラズマ発生領域の中心から外れた上
部または下部が最も合成が促進されやすく、しかもプラ
ズマの下部に基板を設置した場合には、ガス供給ノズル
６の噴出口がプラズマ領域中となり、管内で反応が生
じ、管内面に合成物が析出してしまうからである。
位置をマイクロ波の通路中心よりｌ1 だけ高くし、ガス
供給ノズル６の下端位置を基板表面よりもｌ2 だけ高く
して、ｌ1 とｌ2 を共に４０ｍｍに設定している。これ
は反応室Ａ内ではプラズマ発生領域の中心から外れた上
部または下部が最も合成が促進されやすく、しかもプラ
ズマの下部に基板を設置した場合には、ガス供給ノズル
６の噴出口がプラズマ領域中となり、管内で反応が生
じ、管内面に合成物が析出してしまうからである。
【００１８】（合成例）以下は、上記ＣＶＤ装置を使用
して合成を行ったときの条件を記載したものである。
して合成を行ったときの条件を記載したものである。
【００１９】
【表１】
【００２０】上記において基板Ｓiの（１００）または
（１１１）はミラー指数であり、（ａｂｃ）とした場
合、ａ軸とｂ軸は水平な直交座標、ｃ軸はａ軸とｂ軸に
垂直な座標であり、カッコ内の各数字は各軸の座標を示
し、この座標によって示される結晶面を有していること
が表わされている。なおこの合成例における各ガスの供
給流量などの条件は以下の表２の通りである。
（１１１）はミラー指数であり、（ａｂｃ）とした場
合、ａ軸とｂ軸は水平な直交座標、ｃ軸はａ軸とｂ軸に
垂直な座標であり、カッコ内の各数字は各軸の座標を示
し、この座標によって示される結晶面を有していること
が表わされている。なおこの合成例における各ガスの供
給流量などの条件は以下の表２の通りである。
【００２１】
【表２】Ａｒの供給流量 … １７５cc/min ＡｌＢr3／Ｈ2 の流量 … ４０cc/min ＡｌＢr3バブラー温度 … １８０ ℃ Ｎ2の流量 … 図５に示す範囲にて変化させる。 Ｎ2Ｏの流量 … 図５に示す範囲にて変化させる。
【００２２】図５は、上記の合成条件において、笑気ガ
スの供給流量と窒素ガスの供給流量を変化させた場合を
示している。同図において、横軸は笑気ガスの供給流量
(cc/min)を示し、縦軸は窒素ガスの供給流量(cc/min)を
示している。なお他の条件は前記表１と表２に示したと
おりである。笑気ガスの供給流量と窒素ガスの供給流量
との相関関係により、合成される物質はほぼ３種類の状
態に分けられることがわかった。図５における領域
（Ａ）では、ｃ軸配向の結晶状態の窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）が合成される。
スの供給流量と窒素ガスの供給流量を変化させた場合を
示している。同図において、横軸は笑気ガスの供給流量
(cc/min)を示し、縦軸は窒素ガスの供給流量(cc/min)を
示している。なお他の条件は前記表１と表２に示したと
おりである。笑気ガスの供給流量と窒素ガスの供給流量
との相関関係により、合成される物質はほぼ３種類の状
態に分けられることがわかった。図５における領域
（Ａ）では、ｃ軸配向の結晶状態の窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）が合成される。
【００２３】また中間のハッチングの領域（Ｂ）は左右
の各領域の中間の領域であり、この（Ｂ）の領域の条件
により合成された膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）との混成状態（composite）であ
り、図５における（Ｃ）の領域の条件により合成された
ものは主にアルミナであり、これに窒素原子が分散して
いるものである。
の各領域の中間の領域であり、この（Ｂ）の領域の条件
により合成された膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）との混成状態（composite）であ
り、図５における（Ｃ）の領域の条件により合成された
ものは主にアルミナであり、これに窒素原子が分散して
いるものである。
【００２４】図４に示す装置を使用し前記表１と表２の
合成条件とし、さらに図５に示すように窒素ガスの供給
流量と笑気ガスの供給流量を変化させることにより、窒
化アルミニウムとアルミナの合成状態（composite）
（図５の（Ｂ）の条件）と、結晶性の窒化アルミニウム
（図５の（Ａ）の条件）、さらにはアルミナを主体とす
るもの（図５の（Ｃ）の条件）を析出できる。
合成条件とし、さらに図５に示すように窒素ガスの供給
流量と笑気ガスの供給流量を変化させることにより、窒
化アルミニウムとアルミナの合成状態（composite）
（図５の（Ｂ）の条件）と、結晶性の窒化アルミニウム
（図５の（Ａ）の条件）、さらにはアルミナを主体とす
るもの（図５の（Ｃ）の条件）を析出できる。
【００２５】よって図１に示すシリコン基板３１にマス
キングを施し、図５の（Ｂ）の条件により合成すること
により符号３２で示す薄膜導光路を、窒化アルミニウム
とアルミナとの混成状態（composite）により製造する
ことが可能である。
キングを施し、図５の（Ｂ）の条件により合成すること
により符号３２で示す薄膜導光路を、窒化アルミニウム
とアルミナとの混成状態（composite）により製造する
ことが可能である。
【００２６】さらに薄膜レンズ３３も他の部分をマスキ
ングして成膜することが可能である。この場合、図２と
図３に示すように、膜の厚さ方向屈折率を変化させるこ
とが可能である。すなわち基板３１の表面の（イ）で示
す層を成膜する場合には、図５の（Ａ）の領域の条件に
より結晶性の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を析出させ
る。その後図５の（Ｂ）の領域の条件により前記混成状
態（composite）を析出させる。ただしこのとき成膜時
間の経過にしたがって笑気ガス（Ｎ2Ｏ）の流量を徐々
に増加させ、さらに窒素ガス（Ｎ2）の流量を減少させ
て、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）よりもアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）の組成比率を増加させ、中心線Ｏに行くにしたが
って屈折率を低下させる。そして中心線Ｏの部分では図
５の（Ｃ）の領域の条件によりアルミナを主体としたも
のとする。さらに図５（Ｂ）の条件により前記混成状態
（composite）の物質を析出させ、このとき窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）の組成比率をアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）よ
りも増加させ、表面の（ロ）の層に向かうにしたがって
屈折率を増加させる。そして（ロ）の層では、図５の
（Ａ）の条件により結晶性の窒化アルミニウムを析出さ
せる。これにより図３に示すように厚さ方向に屈折率の
変化する薄膜レンズ３３を製造することが可能となる。
ングして成膜することが可能である。この場合、図２と
図３に示すように、膜の厚さ方向屈折率を変化させるこ
とが可能である。すなわち基板３１の表面の（イ）で示
す層を成膜する場合には、図５の（Ａ）の領域の条件に
より結晶性の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を析出させ
る。その後図５の（Ｂ）の領域の条件により前記混成状
態（composite）を析出させる。ただしこのとき成膜時
間の経過にしたがって笑気ガス（Ｎ2Ｏ）の流量を徐々
に増加させ、さらに窒素ガス（Ｎ2）の流量を減少させ
て、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）よりもアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）の組成比率を増加させ、中心線Ｏに行くにしたが
って屈折率を低下させる。そして中心線Ｏの部分では図
５の（Ｃ）の領域の条件によりアルミナを主体としたも
のとする。さらに図５（Ｂ）の条件により前記混成状態
（composite）の物質を析出させ、このとき窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）の組成比率をアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）よ
りも増加させ、表面の（ロ）の層に向かうにしたがって
屈折率を増加させる。そして（ロ）の層では、図５の
（Ａ）の条件により結晶性の窒化アルミニウムを析出さ
せる。これにより図３に示すように厚さ方向に屈折率の
変化する薄膜レンズ３３を製造することが可能となる。
【００２７】さらに図２ならびに図３とは逆に中心部を
窒化アルミニウムとし（イ）と（ロ）の層をアルミナと
し、その中間は前記混成状態にて屈折率が徐々に変化す
るようにして、中心線Ｏにて屈折率が高くその両側の縁
層に向かって徐々に屈折率が低くなる構成も可能であ
る。また図１の薄膜導光路３２においても厚さ方向に屈
折率を変化させることが可能である。
窒化アルミニウムとし（イ）と（ロ）の層をアルミナと
し、その中間は前記混成状態にて屈折率が徐々に変化す
るようにして、中心線Ｏにて屈折率が高くその両側の縁
層に向かって徐々に屈折率が低くなる構成も可能であ
る。また図１の薄膜導光路３２においても厚さ方向に屈
折率を変化させることが可能である。
【００２８】また上記実施例では（ＡｌＮ）と（Ａｌ2
Ｏ3）との混成状態のものを主体として薄膜導光素子を
製造したが、例えば（ＳｉＯ2）と（ＡｌＮ）の混成状
態（composite）によって同様に薄膜導光素子を製造す
ることが可能である。この場合のシリコン（Ｓｉ）の供
給源としては、図４の装置においてシランガスを窒素ガ
スで希釈したものなどが使用可能である。この場合も
（ＳｉＯ2）と（ＡｌＮ）の組成比率を変えることによ
り、図２と図３に示すように、膜の厚さ方向に屈折率を
変化させることが可能である。さらに他の材料として
（ＢＮ）と（ＳｉＯ2）の混成状態（composite）により
薄膜導光素子を製造することが可能である。
Ｏ3）との混成状態のものを主体として薄膜導光素子を
製造したが、例えば（ＳｉＯ2）と（ＡｌＮ）の混成状
態（composite）によって同様に薄膜導光素子を製造す
ることが可能である。この場合のシリコン（Ｓｉ）の供
給源としては、図４の装置においてシランガスを窒素ガ
スで希釈したものなどが使用可能である。この場合も
（ＳｉＯ2）と（ＡｌＮ）の組成比率を変えることによ
り、図２と図３に示すように、膜の厚さ方向に屈折率を
変化させることが可能である。さらに他の材料として
（ＢＮ）と（ＳｉＯ2）の混成状態（composite）により
薄膜導光素子を製造することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、短波長光
に対して良好な透光性を有する薄膜導光素子を得ること
ができる。
に対して良好な透光性を有する薄膜導光素子を得ること
ができる。
【図１】本発明による薄膜導光素子の一例を示す斜視
図、
図、
【図２】図１の薄膜導光素子の断面図、
【図３】膜の厚さ方向での屈折率の変化を示す線図、
【図４】薄膜導光素子を製造する装置の一例としてマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置を示す構成図、
クロ波プラズマＣＶＤ装置を示す構成図、
【図５】図４の装置による製造条件を示す線図、
１ 反応管 Ａ 反応室 ６ ガス供給ノズル ３０ 薄膜導光素子 ３１ 基板 ３２ 薄膜導光路 ３３ 薄膜レンズ
フロントページの続き (72)発明者 平井 敏雄 宮城県仙台市泉区高森３丁目４番地の91 (72)発明者 佐々木 眞 宮城県仙台市若林区南小泉３丁目１番３ 号 (56)参考文献 特開 昭63−194205（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−230534（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−306202（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−5343（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 G02B 6/12 - 6/14
Claims (1)
- 【請求項１】 短波長光を発する光源が設けられた基板
の上に結晶性のＡｌＮとＡｌ x Ｏ y とが混成状態となって
形成された薄膜導光素子であって、この薄膜導光素子の
一端は前記光源と接し、他端方向に向かって扇状に広が
り、この他端の端面が前記短波長光を薄膜導光素子の平
面方向で集束する平面形状であり、且つ前記ＡｌＮとＡ
ｌ x Ｏ y の組成比率が薄膜導光素子の厚さ方向で変化し、
前記短波長光を薄膜導光素子の厚さ方向で集束する屈折
率変化を有することを特徴とする薄膜導光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3254526A JP2908082B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 薄膜導光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3254526A JP2908082B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 薄膜導光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565649A JPH0565649A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2908082B2 true JP2908082B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=17266267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3254526A Expired - Fee Related JP2908082B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 薄膜導光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2908082B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3782608B2 (ja) | 1998-05-22 | 2006-06-07 | キヤノン株式会社 | 薄膜材料および薄膜作成法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2883100B2 (ja) * | 1989-05-22 | 1999-04-19 | キヤノン株式会社 | 軟ｘ線・真空紫外線用ハーフミラー又はビームスプリッター |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP3254526A patent/JP2908082B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0565649A (ja) | 1993-03-19 |
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|---|---|---|---|
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