JPH05258734A - 光源用白熱体の製造方法 - Google Patents
光源用白熱体の製造方法Info
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- JPH05258734A JPH05258734A JP5406092A JP5406092A JPH05258734A JP H05258734 A JPH05258734 A JP H05258734A JP 5406092 A JP5406092 A JP 5406092A JP 5406092 A JP5406092 A JP 5406092A JP H05258734 A JPH05258734 A JP H05258734A
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- wavelength
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Abstract
(57)【要約】
【目的】アスペクト比の大きな微細な空洞を精度よく形
成する。 【構成】集束イオンビームを用いて酸化シリコンの基材
３に対してシリコンイオンを光放射体１の表面に平行な
断面形状をなすように注入する。次に基材３に注入した
シリコンに選択的に反応して光放射体１を形成する６フ
ッ化タングステンの気体を導入して化学蒸着を行う。化
学蒸着によって基材３の上にシリコンにより形成した型
４の断面形状を有するタングステンの構造物が成長す
る。その後、基材３を除去すれば表面に微細な空洞２を
有した光放射体１を形成することができる。
成する。 【構成】集束イオンビームを用いて酸化シリコンの基材
３に対してシリコンイオンを光放射体１の表面に平行な
断面形状をなすように注入する。次に基材３に注入した
シリコンに選択的に反応して光放射体１を形成する６フ
ッ化タングステンの気体を導入して化学蒸着を行う。化
学蒸着によって基材３の上にシリコンにより形成した型
４の断面形状を有するタングステンの構造物が成長す
る。その後、基材３を除去すれば表面に微細な空洞２を
有した光放射体１を形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として白熱電球の発
光体として用いる光源用白熱体の製造方法に関するもの
である。
光体として用いる光源用白熱体の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、白熱電球は、光源用白熱体であ
るフィラメントに通電することによってフィラメントを
白熱させて光を放射するものであるから、放射エネルギ
のうちの大部分は赤外線であり可視光線のエネルギは少
なく効率が低いという問題がある。また、白熱電球では
連続スペクトルが得られるが、赤色に偏った分光分布を
示すから、色温度が低いという問題があり、色温度を高
めるためにフィラメントを高温にすればフィラメントが
蒸発しやすくなって寿命が短くなるという問題が生じ
る。
るフィラメントに通電することによってフィラメントを
白熱させて光を放射するものであるから、放射エネルギ
のうちの大部分は赤外線であり可視光線のエネルギは少
なく効率が低いという問題がある。また、白熱電球では
連続スペクトルが得られるが、赤色に偏った分光分布を
示すから、色温度が低いという問題があり、色温度を高
めるためにフィラメントを高温にすればフィラメントが
蒸発しやすくなって寿命が短くなるという問題が生じ
る。
【０００３】このような問題を解決する光源用白熱体と
して、図３および図４に示すように、通電により白熱す
る光放射体１の表面に微細な多数の空洞２を形成するこ
とによって光源用白熱体から放射される光の波長領域を
制限することが考えられている（特開平３−１０２７０
１号公報）。この光源用白熱体は、多数の微細な空洞２
を光放射体１の表面に形成し、空洞２内で光の放射場を
制限することによって所定エネルギ以下の光子の存在確
率を著しく低減させるという量子電磁力学的効果を用い
たものであって、所定の波長以上の波長領域の光を遮断
することができるものである。すなわち、空洞２内では
電子と光子とが常に相互作用するが、所定エネルギ以下
の光子は存在確率が非常に小さくなり、有限時間内では
観測されないのである。
して、図３および図４に示すように、通電により白熱す
る光放射体１の表面に微細な多数の空洞２を形成するこ
とによって光源用白熱体から放射される光の波長領域を
制限することが考えられている（特開平３−１０２７０
１号公報）。この光源用白熱体は、多数の微細な空洞２
を光放射体１の表面に形成し、空洞２内で光の放射場を
制限することによって所定エネルギ以下の光子の存在確
率を著しく低減させるという量子電磁力学的効果を用い
たものであって、所定の波長以上の波長領域の光を遮断
することができるものである。すなわち、空洞２内では
電子と光子とが常に相互作用するが、所定エネルギ以下
の光子は存在確率が非常に小さくなり、有限時間内では
観測されないのである。
【０００４】空洞２の効果を古典物理学的に解釈すれ
ば、空洞２を同調度の低い導波管とみなすことができ
る。したがって、光放射体１から放射された電磁波のう
ちカットオフ波長以上の波長領域の光の伝送を禁止して
いると考えることができる。カットオフ波長を可視光よ
り波長が長い領域、すなわち赤外線領域の光を遮断する
ように設定すれば、光放射体１からの赤外線の放射を抑
制することができる。このような光放射体１を用いれ
ば、赤外線領域の光が遮断されることによって光源用白
熱体の表面温度を下げることができ、白熱電球の発光効
率の向上および長寿命化につながることになる。
ば、空洞２を同調度の低い導波管とみなすことができ
る。したがって、光放射体１から放射された電磁波のう
ちカットオフ波長以上の波長領域の光の伝送を禁止して
いると考えることができる。カットオフ波長を可視光よ
り波長が長い領域、すなわち赤外線領域の光を遮断する
ように設定すれば、光放射体１からの赤外線の放射を抑
制することができる。このような光放射体１を用いれ
ば、赤外線領域の光が遮断されることによって光源用白
熱体の表面温度を下げることができ、白熱電球の発光効
率の向上および長寿命化につながることになる。
【０００５】特開昭３−１０２７０１号公報に記載され
た光源用白熱体は、タングステンやモリブデンよりなる
光放射体１の表面に開口形状が正方形である微細な多数
の空洞２が形成されているものである。また、赤外線の
放射を抑制するために各空洞２のカットオフ波長として
は７００ｎｍが選択され、このカットオフ波長を満たす
設計条件として空洞２の開口断面の一辺の寸法Ｌは３５
０ｎｍに設定されている。隣接する空洞２の間隔ｄは、
７００ｎｍの波長に対するスキンデプス程度である１５
０ｎｍに設定されている。すなわち、各空洞２は独立し
て導波管として機能するのであって、空洞２の連結によ
ってカットオフ波長が長くなることが防止されているの
である。さらに、空洞２の深さＤは７０００ｎｍに設定
されている。
た光源用白熱体は、タングステンやモリブデンよりなる
光放射体１の表面に開口形状が正方形である微細な多数
の空洞２が形成されているものである。また、赤外線の
放射を抑制するために各空洞２のカットオフ波長として
は７００ｎｍが選択され、このカットオフ波長を満たす
設計条件として空洞２の開口断面の一辺の寸法Ｌは３５
０ｎｍに設定されている。隣接する空洞２の間隔ｄは、
７００ｎｍの波長に対するスキンデプス程度である１５
０ｎｍに設定されている。すなわち、各空洞２は独立し
て導波管として機能するのであって、空洞２の連結によ
ってカットオフ波長が長くなることが防止されているの
である。さらに、空洞２の深さＤは７０００ｎｍに設定
されている。
【０００６】上記寸法に設定した場合、導波管理論によ
れば、各空洞２の底面から放射された電磁波のうち開口
寸法の２倍以上の波長の電磁波は遮断されるから、開口
寸法Ｌが３５０ｎｍであれば、７００ｎｍ以上の波長の
光は放射されないのである。一方、空洞２の側壁内で発
生した電磁波の電磁界は各空洞２間の壁を貫通しかつ連
続するという条件を満たすことが必要である。隣接する
空洞２間の側壁の厚みはカットオフ波長に対するスキン
デプス程度に設定されているから、波長がカットオフ波
長以上であると上記条件が満たされないことになる。し
たがって、空洞２間の壁内でもカットオフ波長以上の波
長の電磁波は発生せず、結果的に７００ｎｍ以上の電磁
波は空洞２の壁面からも放射されないことになる。
れば、各空洞２の底面から放射された電磁波のうち開口
寸法の２倍以上の波長の電磁波は遮断されるから、開口
寸法Ｌが３５０ｎｍであれば、７００ｎｍ以上の波長の
光は放射されないのである。一方、空洞２の側壁内で発
生した電磁波の電磁界は各空洞２間の壁を貫通しかつ連
続するという条件を満たすことが必要である。隣接する
空洞２間の側壁の厚みはカットオフ波長に対するスキン
デプス程度に設定されているから、波長がカットオフ波
長以上であると上記条件が満たされないことになる。し
たがって、空洞２間の壁内でもカットオフ波長以上の波
長の電磁波は発生せず、結果的に７００ｎｍ以上の電磁
波は空洞２の壁面からも放射されないことになる。
【０００７】結局、カットオフ波長以上の波長の電磁波
が放射される部位は、空洞２の開口面を含む光放射体１
の表面のうち隣接する空洞２間であって、カットオフ波
長に対するスキンデプス程度の厚み範囲ということにな
る。空洞２が光放射体１の表面のほぼ全面に亙って等間
隔に配列されているとすれば、光放射体１の光放射面に
対する空洞２の開口率は約５０％になるから、カットオ
フ波長以上の波長の光が放射される面は、光放射体１の
光放射面に対して高々５０％ということになる。また、
カットオフ波長以上の波長の光を放射する領域がカット
オフ波長のスキンデプス以下の薄い領域に制限され、同
一波長の光子が内部から供給されないから、熱力学的平
衡状態に達することがなく輻射量は黒体輻射よりも少な
くなる。黒体輻射での放射量に対して光束が２０％にな
るとすれば、カットオフ波長以上の波長の光の量は、空
洞２を設けていない場合の１０分の１程度になる。一
方、カットオフ波長より波長の短い光は空洞２間の壁内
からも発生するから、熱力学的平衡状態に達することが
でき黒体輻射による光束に達することができる。その結
果、カットオフ波長よりも短い光の光束に対するカット
オフ波長以上の光の光束が大幅に低減されるのである。
が放射される部位は、空洞２の開口面を含む光放射体１
の表面のうち隣接する空洞２間であって、カットオフ波
長に対するスキンデプス程度の厚み範囲ということにな
る。空洞２が光放射体１の表面のほぼ全面に亙って等間
隔に配列されているとすれば、光放射体１の光放射面に
対する空洞２の開口率は約５０％になるから、カットオ
フ波長以上の波長の光が放射される面は、光放射体１の
光放射面に対して高々５０％ということになる。また、
カットオフ波長以上の波長の光を放射する領域がカット
オフ波長のスキンデプス以下の薄い領域に制限され、同
一波長の光子が内部から供給されないから、熱力学的平
衡状態に達することがなく輻射量は黒体輻射よりも少な
くなる。黒体輻射での放射量に対して光束が２０％にな
るとすれば、カットオフ波長以上の波長の光の量は、空
洞２を設けていない場合の１０分の１程度になる。一
方、カットオフ波長より波長の短い光は空洞２間の壁内
からも発生するから、熱力学的平衡状態に達することが
でき黒体輻射による光束に達することができる。その結
果、カットオフ波長よりも短い光の光束に対するカット
オフ波長以上の光の光束が大幅に低減されるのである。
【０００８】このような構成の光源用白熱体を用いた白
熱電球は、従来より提供されているタングステンフィラ
メントを用いた白熱電球と比較して、可視光領域におい
て同程度の発光輝度を得るために放射面の温度を下げる
ことができるから、発光効率が高くなり、また、光源用
白熱体の蒸発量も低減して寿命が長くなるのである。す
なわち、図５に実線で示すように、赤外線領域でのパワ
ースペクトルが従来（図５に破線で示す）よりも大幅に
小さくなった結果、可視光領域で同じエネルギを得るた
めの供給エネルギが大幅に低減することになって効率が
高くなるのである。
熱電球は、従来より提供されているタングステンフィラ
メントを用いた白熱電球と比較して、可視光領域におい
て同程度の発光輝度を得るために放射面の温度を下げる
ことができるから、発光効率が高くなり、また、光源用
白熱体の蒸発量も低減して寿命が長くなるのである。す
なわち、図５に実線で示すように、赤外線領域でのパワ
ースペクトルが従来（図５に破線で示す）よりも大幅に
小さくなった結果、可視光領域で同じエネルギを得るた
めの供給エネルギが大幅に低減することになって効率が
高くなるのである。
【０００９】ところで、上記形状の光源用白熱体では、
空洞２の深さは開口幅に対して２倍以上に形成すること
が必要である。ここに、開口幅に対する空洞２の深さを
アスペクト比と呼ぶことにする。空洞２は微細であるか
ら、光源用白熱体の製造には半導体リソグラフィ技術が
応用されている。すなわち、シリコンの基材の表面に微
細な空洞を設けたレプリカを形成し、このレプリカに熱
ＣＶＤ等の化学蒸着を施すことによってレプリカのシリ
コンをタングステンに置換して光放射体１を形成するの
である。シリコンの基材に空洞を形成する方法として
は、電子ビームによる描画を行ってレジストを露光し、
その後、反応性イオンエッチングや電子サイクロトロン
プラズマエッチング等のドライエッチングを施して基材
に空洞を形成することが考えられている。
空洞２の深さは開口幅に対して２倍以上に形成すること
が必要である。ここに、開口幅に対する空洞２の深さを
アスペクト比と呼ぶことにする。空洞２は微細であるか
ら、光源用白熱体の製造には半導体リソグラフィ技術が
応用されている。すなわち、シリコンの基材の表面に微
細な空洞を設けたレプリカを形成し、このレプリカに熱
ＣＶＤ等の化学蒸着を施すことによってレプリカのシリ
コンをタングステンに置換して光放射体１を形成するの
である。シリコンの基材に空洞を形成する方法として
は、電子ビームによる描画を行ってレジストを露光し、
その後、反応性イオンエッチングや電子サイクロトロン
プラズマエッチング等のドライエッチングを施して基材
に空洞を形成することが考えられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】基材に空洞を形成する
方法として上述の方法を採用した場合には、アスペクト
比の大きい微細な空洞を形成するのが困難である。たと
えば、開口形状が一辺４００ｎｍの正方形である空洞を
形成する場合には、空洞の深さは１０００ｎｍ程度が限
界になる。すなわち、アスペクト比の大きい空洞は形成
することができないという問題がある。
方法として上述の方法を採用した場合には、アスペクト
比の大きい微細な空洞を形成するのが困難である。たと
えば、開口形状が一辺４００ｎｍの正方形である空洞を
形成する場合には、空洞の深さは１０００ｎｍ程度が限
界になる。すなわち、アスペクト比の大きい空洞は形成
することができないという問題がある。
【００１１】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、アスペクト比の大きな微細な空洞を精度よく
形成することができる光源用白熱体の製造方法を提供し
ようとするものである。
のであり、アスペクト比の大きな微細な空洞を精度よく
形成することができる光源用白熱体の製造方法を提供し
ようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、光放射体の表面に微細な空洞
を形成した光源用白熱体を製造する方法であって、集束
イオンビームを用いて基材に対して基材とは異なる物質
のイオンを光放射体の表面に平行な断面形状をなすよう
に注入し、次に基材に注入した物質に選択的に反応して
光放射体を形成する物質を基材の上に成長させる化合物
の気体を用いて化学蒸着を施した後、基材を除去するの
である。
記目的を達成するために、光放射体の表面に微細な空洞
を形成した光源用白熱体を製造する方法であって、集束
イオンビームを用いて基材に対して基材とは異なる物質
のイオンを光放射体の表面に平行な断面形状をなすよう
に注入し、次に基材に注入した物質に選択的に反応して
光放射体を形成する物質を基材の上に成長させる化合物
の気体を用いて化学蒸着を施した後、基材を除去するの
である。
【００１３】請求項２の発明では、基材として酸化シリ
コンを用いるとともに、基材にシリコンイオンを注入
し、６フッ化タングステンの気体を用いた化学蒸着によ
りタングステンを成長させるのである。
コンを用いるとともに、基材にシリコンイオンを注入
し、６フッ化タングステンの気体を用いた化学蒸着によ
りタングステンを成長させるのである。
【００１４】
【作用】請求項１の方法によれば、集束イオンビームを
用いて光放射体の表面の断面形状に相当する形状をなす
ようにイオンを注入するから、微細な形状を精度よく形
成することができ、しかも、イオンを注入して形成した
型の上に光放射体を形成する物質を成長させるから、ア
スペクト比を十分に大きくとることができる。また、イ
オンを注入した物質に選択的に反応する化合物の気体を
用いて化学蒸着を行うから、イオン注入によって形成し
た型に対応する光放射体を精度よく形成することができ
る。
用いて光放射体の表面の断面形状に相当する形状をなす
ようにイオンを注入するから、微細な形状を精度よく形
成することができ、しかも、イオンを注入して形成した
型の上に光放射体を形成する物質を成長させるから、ア
スペクト比を十分に大きくとることができる。また、イ
オンを注入した物質に選択的に反応する化合物の気体を
用いて化学蒸着を行うから、イオン注入によって形成し
た型に対応する光放射体を精度よく形成することができ
る。
【００１５】請求項２の方法は、望ましい実施態様であ
る。
る。
【００１６】
【実施例】本発明方法では、まず、図１（ａ）に示すよ
うに、シリコンウェハ５の上に熱酸化法によって酸化シ
リコン膜を形成し、この酸化シリコン膜を基材３とす
る。次に基材３に対して集束イオンビームを用いてシリ
コンイオンを注入することによって、形成すべき光放射
体１の表面に平行な断面形状を有する型４を形成する。
すなわち、光放射体１の空洞２の間の壁に対応する形状
を有した型４が形成される。その後、シリコンに対して
選択的に反応してタングステンを成長する６フッ化タン
グステンの気体を用いて化学蒸着（ＣＶＤ）を行い、型
４に対応した形状のタングステンよりなる光放射体１を
形成する。シリコンと６フッ化タングステンとは、次の
ように反応することが知られている。
うに、シリコンウェハ５の上に熱酸化法によって酸化シ
リコン膜を形成し、この酸化シリコン膜を基材３とす
る。次に基材３に対して集束イオンビームを用いてシリ
コンイオンを注入することによって、形成すべき光放射
体１の表面に平行な断面形状を有する型４を形成する。
すなわち、光放射体１の空洞２の間の壁に対応する形状
を有した型４が形成される。その後、シリコンに対して
選択的に反応してタングステンを成長する６フッ化タン
グステンの気体を用いて化学蒸着（ＣＶＤ）を行い、型
４に対応した形状のタングステンよりなる光放射体１を
形成する。シリコンと６フッ化タングステンとは、次の
ように反応することが知られている。
【００１７】 ＷＦ6 (g) ＋3/2 Ｓｉ(s) →Ｗ(s) ＋3/2 ＳｉＦ4 (g) 上の反応式において、(g) は気相、(s) は固相を示す。
すなわち、６フッ化タングステンの気体が固体シリコン
に反応することによって、固体タングステンが堆積し、
４フッ化シリコンが気体として蒸散するのである。した
がって、シリコンによって型４を形成すれば、型４と同
じ断面形状を有するようにタングステンが成長し、光放
射体１を形成することができる。
すなわち、６フッ化タングステンの気体が固体シリコン
に反応することによって、固体タングステンが堆積し、
４フッ化シリコンが気体として蒸散するのである。した
がって、シリコンによって型４を形成すれば、型４と同
じ断面形状を有するようにタングステンが成長し、光放
射体１を形成することができる。
【００１８】集束イオンビームによるイオン注入の条件
は、以下の通りである。イオン源としてはＡｕ−Ｓｉを
用いた。加速電圧は３０ｋＶ、ビーム電流は４ｐＡ、ビ
ーム径は１００ｎｍとした。また、質量分析器を用いて
シリコンイオンのみを抽出して基材３に注入した。シリ
コンイオンの放射量（ドーズ量）は実験的に求め、最適
値になるように設定した。ここでは、基材３の厚みを５
００ｎｍとし、型４は幅が１５０ｎｍである格子状とし
た。シリコンイオンの基材３への注入を行った後、同一
チャンバ内で気相メッキを施した。また、気相メッキの
際にもイオンビームを照射することによって反応を促進
させ、タングステンの成長速度を大きくした。その結
果、図１（ｂ）のように、壁の厚みが１５０ｎｍで高さ
が３００ｎｍであるタングステンの構造体を得ることが
できた。その後、周知の湿式エッチングによってシリコ
ンウェハ５と酸化シリコンの基材３とを除去した。ここ
では、表面が約１ｍｍ角の光放射体１を得ることができ
た。
は、以下の通りである。イオン源としてはＡｕ−Ｓｉを
用いた。加速電圧は３０ｋＶ、ビーム電流は４ｐＡ、ビ
ーム径は１００ｎｍとした。また、質量分析器を用いて
シリコンイオンのみを抽出して基材３に注入した。シリ
コンイオンの放射量（ドーズ量）は実験的に求め、最適
値になるように設定した。ここでは、基材３の厚みを５
００ｎｍとし、型４は幅が１５０ｎｍである格子状とし
た。シリコンイオンの基材３への注入を行った後、同一
チャンバ内で気相メッキを施した。また、気相メッキの
際にもイオンビームを照射することによって反応を促進
させ、タングステンの成長速度を大きくした。その結
果、図１（ｂ）のように、壁の厚みが１５０ｎｍで高さ
が３００ｎｍであるタングステンの構造体を得ることが
できた。その後、周知の湿式エッチングによってシリコ
ンウェハ５と酸化シリコンの基材３とを除去した。ここ
では、表面が約１ｍｍ角の光放射体１を得ることができ
た。
【００１９】上述のようにして形成した光源用白熱体
を、空洞２を設けていない光源用白熱体と比較したとこ
ろ、図２に示すような結果が得られた。すなわち、空洞
２がある白熱体と空洞２がない白熱体とについて、それ
ぞれ光放射体１に通電して約２１００°Ｋに加熱し、発
光スペクトルを測定した。空洞２がない光放射体１では
破線のように長波長領域の放射が見られたのに対して、
空洞２を設けた光放射体１では実線のように７００ｎｍ
以上の波長領域の放射が抑制され、発光効率が大幅に向
上した。
を、空洞２を設けていない光源用白熱体と比較したとこ
ろ、図２に示すような結果が得られた。すなわち、空洞
２がある白熱体と空洞２がない白熱体とについて、それ
ぞれ光放射体１に通電して約２１００°Ｋに加熱し、発
光スペクトルを測定した。空洞２がない光放射体１では
破線のように長波長領域の放射が見られたのに対して、
空洞２を設けた光放射体１では実線のように７００ｎｍ
以上の波長領域の放射が抑制され、発光効率が大幅に向
上した。
【００２０】上述したように、微細な空洞２を表面に形
成した光放射体１では空洞２の開口寸法によって放射す
る波長領域を調節することができるから、開口幅を複数
段階に設定すれば、異なる分光分布を有した光が混合さ
れ、光色を調節することができる。上記方法を採用すれ
ば、集束イオンビームによるイオンの注入幅を制御する
ことによって、開口幅を複数段階に設定することが容易
にできるから、所望の光色を得るのが容易になる。
成した光放射体１では空洞２の開口寸法によって放射す
る波長領域を調節することができるから、開口幅を複数
段階に設定すれば、異なる分光分布を有した光が混合さ
れ、光色を調節することができる。上記方法を採用すれ
ば、集束イオンビームによるイオンの注入幅を制御する
ことによって、開口幅を複数段階に設定することが容易
にできるから、所望の光色を得るのが容易になる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、集束イオンビームを用いて光
放射体の表面の断面形状に相当する形状をなすようにイ
オンを注入するから、微細な形状を精度よく形成するこ
とができ、しかも、イオンを注入して形成した型の上に
光放射体を形成する物質を成長させるから、アスペクト
比を十分に大きくとることができるという利点がある。
また、イオンを注入した物質に選択的に反応する化合物
の気体を用いて化学蒸着を行うから、イオン注入によっ
て形成した型に対応する光放射体を精度よく形成すると
いう効果を奏する。
放射体の表面の断面形状に相当する形状をなすようにイ
オンを注入するから、微細な形状を精度よく形成するこ
とができ、しかも、イオンを注入して形成した型の上に
光放射体を形成する物質を成長させるから、アスペクト
比を十分に大きくとることができるという利点がある。
また、イオンを注入した物質に選択的に反応する化合物
の気体を用いて化学蒸着を行うから、イオン注入によっ
て形成した型に対応する光放射体を精度よく形成すると
いう効果を奏する。
【図１】実施例を示し、（ａ）は基材にイオンを注入し
た状態の斜視図、（ｂ）は基材の上にタングステンを成
長させた状態の斜視図である。
た状態の斜視図、（ｂ）は基材の上にタングステンを成
長させた状態の斜視図である。
【図２】実施例により形成した光放射体の動作特性例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】本発明に係る光源用白熱体を示す斜視図であ
る。
る。
【図４】本発明に係る光源用白熱体を示す断面図であ
る。
る。
【図５】本発明に係る光源用白熱体の動作特性例を示す
説明図である。
説明図である。
１ 光放射体 ２ 空洞 ３ 基材 ４ 型
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】上記寸法に設定した場合、導波管理論によ
れば、各空洞２の底面から放射された電磁波のうち開口
寸法の２倍以上の波長の電磁波は遮断されるから、開口
寸法Ｌが３５０ｎｍであれば、７００ｎｍ以上の波長の
光は放射されないのである。一方、空洞２の側壁内で発
生した電磁波の電磁界は各空洞２間の壁側面において連
続するという条件を満たすことが必要である。隣接する
空洞２間の側壁の厚みはカットオフ波長に対するスキン
デプス程度に設定されているから、波長がカットオフ波
長以上であると上記条件が満たされないことになる。し
たがって、空洞２間の壁内でもカットオフ波長以上の波
長の電磁波は発生せず、結果的に７００ｎｍ以上の電磁
波は空洞２の壁面からも放射されないことになる。
れば、各空洞２の底面から放射された電磁波のうち開口
寸法の２倍以上の波長の電磁波は遮断されるから、開口
寸法Ｌが３５０ｎｍであれば、７００ｎｍ以上の波長の
光は放射されないのである。一方、空洞２の側壁内で発
生した電磁波の電磁界は各空洞２間の壁側面において連
続するという条件を満たすことが必要である。隣接する
空洞２間の側壁の厚みはカットオフ波長に対するスキン
デプス程度に設定されているから、波長がカットオフ波
長以上であると上記条件が満たされないことになる。し
たがって、空洞２間の壁内でもカットオフ波長以上の波
長の電磁波は発生せず、結果的に７００ｎｍ以上の電磁
波は空洞２の壁面からも放射されないことになる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】結局、カットオフ波長以上の波長の電磁波
が放射される部位は、空洞２の開口面を含む光放射体１
の表面のうち隣接する空洞２間であって、カットオフ波
長に対するスキンデプス程度の厚み範囲ということにな
る。空洞２が光放射体１の表面のほぼ全面に亙って等間
隔に配列されているとすれば、光放射体１の光放射面に
対する空洞２の開口率は約５０％になるから、カットオ
フ波長以上の波長の光が放射される面は、光放射体１の
光放射面に対して高々５０％ということになる。また、
カットオフ波長以上の波長の光を放射する領域がカット
オフ波長のスキンデプス程度の薄い領域に制限され、同
一波長の光子が内部から供給されないから、熱力学的平
衡状態に達することがなく輻射量は黒体輻射よりも少な
くなる。黒体輻射での放射量に対して光束が２０％にな
るとすれば、カットオフ波長以上の波長の光の量は、空
洞２を設けていない場合の１０分の１程度になる。一
方、カットオフ波長より波長の短い光は空洞２間の壁内
からも発生するから、熱力学的平衡状態に達することが
でき黒体輻射による光束に達することができる。その結
果、カットオフ波長よりも短い光の光束に対するカット
オフ波長以上の光の光束が大幅に低減されるのである。
が放射される部位は、空洞２の開口面を含む光放射体１
の表面のうち隣接する空洞２間であって、カットオフ波
長に対するスキンデプス程度の厚み範囲ということにな
る。空洞２が光放射体１の表面のほぼ全面に亙って等間
隔に配列されているとすれば、光放射体１の光放射面に
対する空洞２の開口率は約５０％になるから、カットオ
フ波長以上の波長の光が放射される面は、光放射体１の
光放射面に対して高々５０％ということになる。また、
カットオフ波長以上の波長の光を放射する領域がカット
オフ波長のスキンデプス程度の薄い領域に制限され、同
一波長の光子が内部から供給されないから、熱力学的平
衡状態に達することがなく輻射量は黒体輻射よりも少な
くなる。黒体輻射での放射量に対して光束が２０％にな
るとすれば、カットオフ波長以上の波長の光の量は、空
洞２を設けていない場合の１０分の１程度になる。一
方、カットオフ波長より波長の短い光は空洞２間の壁内
からも発生するから、熱力学的平衡状態に達することが
でき黒体輻射による光束に達することができる。その結
果、カットオフ波長よりも短い光の光束に対するカット
オフ波長以上の光の光束が大幅に低減されるのである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】集束イオンビームによるイオン注入の条件
は、以下の通りである。イオン源としてはＡｕ−Ｓｉを
用いた。加速電圧は３０ｋＶ、ビーム電流は１０ｐＡ、
ビーム径は１００ｎｍとした。また、質量分析器を用い
てシリコンイオンのみを抽出して基材３に注入した。シ
リコンイオンの放射量（ドーズ量）は実験的に求め、最
適値になるように設定した。ここでは、基材３の厚みを
５００ｎｍとし、型４は幅が１５０ｎｍである格子状と
した。シリコンイオンの基材３への注入を行った後、同
一チャンバ内でＣＶＤを施した。また、ＣＶＤの際にも
イオンビームを照射することによって反応を促進させ、
タングステンの成長速度を大きくした。その結果、図１
（ｂ）のように、壁の厚みが１５０ｎｍで高さが３００
０ｎｍであるタングステンの構造体を得ることができ
た。その後、周知の湿式エッチングによってシリコンウ
ェハ５と酸化シリコンの基材３とを除去した。ここで
は、表面が約１ｍｍ角の光放射体１を得ることができ
た。
は、以下の通りである。イオン源としてはＡｕ−Ｓｉを
用いた。加速電圧は３０ｋＶ、ビーム電流は１０ｐＡ、
ビーム径は１００ｎｍとした。また、質量分析器を用い
てシリコンイオンのみを抽出して基材３に注入した。シ
リコンイオンの放射量（ドーズ量）は実験的に求め、最
適値になるように設定した。ここでは、基材３の厚みを
５００ｎｍとし、型４は幅が１５０ｎｍである格子状と
した。シリコンイオンの基材３への注入を行った後、同
一チャンバ内でＣＶＤを施した。また、ＣＶＤの際にも
イオンビームを照射することによって反応を促進させ、
タングステンの成長速度を大きくした。その結果、図１
（ｂ）のように、壁の厚みが１５０ｎｍで高さが３００
０ｎｍであるタングステンの構造体を得ることができ
た。その後、周知の湿式エッチングによってシリコンウ
ェハ５と酸化シリコンの基材３とを除去した。ここで
は、表面が約１ｍｍ角の光放射体１を得ることができ
た。
Claims (2)
- 【請求項１】 光放射体の表面に微細な空洞を形成した
光源用白熱体を製造する方法であって、集束イオンビー
ムを用いて基材に対して基材とは異なる物質のイオンを
光放射体の表面に平行な断面形状をなすように注入し、
次に基材に注入した物質に選択的に反応して光放射体を
形成する物質を基材の上に成長させる化合物の気体を用
いて化学蒸着を施した後、基材を除去することを特徴と
する光源用白熱体の製造方法。 - 【請求項２】 基材として酸化シリコンを用いるととも
に、基材にシリコンイオンを注入し、６フッ化タングス
テンの気体を用いた化学蒸着によりタングステンを成長
させることを特徴とする請求項１記載の光源用白熱体の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5406092A JPH05258734A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 光源用白熱体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5406092A JPH05258734A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 光源用白熱体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05258734A true JPH05258734A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12960075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5406092A Withdrawn JPH05258734A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 光源用白熱体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05258734A (ja) |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP5406092A patent/JPH05258734A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |