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ナノアスペクトレシオ工学

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● マッサンのハイニッカ  

 

 

NHKの朝の連続ドラマ『マッサン』(「マサタカサン」が発音しにくかったので、妻の竹
鶴リタが「マッサン」と呼んだという)でスコッチが話題になっているのだろうか、いつも
のリカーショップ『白い金麦』を購入する際、レジカウンターにで「ハイニッカ」が置か
れていたので、彼女がウイスキーはここにあると指さし、サントリーの角瓶やブラックニ
ッカではなく、これに決まったという次第。

一口、口に含むと、爽やかな森林のイメージが彷彿する感じがするが、癖がないつまり雑
味の少ないが澄んだ香りが印象的だ。

 


 

ところで、ハイニッカは1964年に発売された。当時は酒税に基づいた等級として2級ウイ
スキーとして売り出され、現在よりもアルコール(スピリッツ)を多く含ませてウイスキ
ー原酒の割合を少なくして販売。ブレンデッドとして売り出す上で創業者の竹鶴正孝は、
通常のグレーンウイスキーで使われる複式蒸留器の中でも比較的クラシカルなカフェ式蒸
留器を導入。カフェ式では、単式ほどではないものの、素材となる醸造酒(もろみ)の香
りや味を残しやすい特徴であったが、このカフェグレーンウイスキーが、ニッカの各銘柄
に大きな影響を与える。ハイニッカが発売されると、当時500円の価格と妥協しないうまさ
が人気を呼び、ニッカの売り上げに貢献。この人気に焦ったサントリーが、対抗商品とし
て復活させたのがサントリーレッド。

ほとんどがカフェグレーン原酒でありながらも、ウイスキーとしての体をしっかりし、同
価格帯にあるサントリーレッドやトリスと比べても十分に格上を見せつけられる味――カ
フェグレーンウイスキーを使っているためのメリット。価格は720mlで900円程度で、ブラ
ックニッカに価格では負けるが、しっかりした味が、何かを混ぜているような疑いを持っ
てしまうクリアに対し、 ハイニッカは甘さ控えめで香りや味も控えめで、それでもウイス
キーとしての最低限のレベルを確保している。

 

 

 

 

● ナノアスペクトレシオ工学

産業技術総合研究所集積マイクロシステム研究センタの研究グループが、世界最低損失のアモ
ルファスシリコンの光配線を開発したことを公表。それによると、従来より光損失が1桁低いシリコ
ン薄膜を作り、大規模集積回路(LSI)用の光配線を試作。光損失は実用化に耐えるレ
ベルで、透過率の高いアモルファスシリコンの薄膜の作製に成功した。1センチメートル
当たりの光損失を1%以下に抑えた――これは従来の10分の1以下に相当する。配線に
加工した後の損失は13%と、現在主流の結晶性シリコン配線に匹敵。結晶性シリコンは
1千℃以上の高温が必要だが、アモルファスシリコンは250℃で成膜できる。LSIの
ような複雑な電子部品に採用できる。アモルファスシリコンの光損失を抑えるために成膜
条件を工夫。添加する水素がシリコン基板表面に留まりつつも、水素とシリコンに反応し
やすい温度条件を見いだした。温度が高いと反応性は上がるが、基板表面に留まることが
なかったことがこの発明のポイントとなっている。

光導波路のコア部に単結晶シリコンあるいはアモルファスシリコンを用いたシリコン細線
光導波路を主要構成部とする光回路の研究開発が活発だ。シリコンコア材料と石英系クラ
ッド材料の間で大きな比屈折率差が得られ、小さな曲率半径で光導波路を曲げても光が放
射損失なく、光回路の著しい小型化が実現できるためである。またシリコンCMSLSI の製
造プロセスの転用が可能なため、量産による低廉な製造コストが期待されている。

通常シリコン細線光導波路を主要構成部とする光回路は、製作プロセス上の理由から同一
平面内に形成され、光回路への光の入出力は、光回路が形成される面と同一面内で光導波
路の断面と垂直な方向――光回路の形成されている面に対して真横の方向から、光導波路
の断面を経由して行うことが最も一般的であるが、シリコン細線光導波路を主要構成部と
する光回路と光ファイバー・光源・受光器などの他の光デバイスとの光の入出力では、光
回路の形成されている平面内とは別の方向――特に垂直方向から結合できると、

(1)ウェハ段階でのシリコン細線光導波路デバイスの検査が可能となる
(2)光源や受光器が垂直方向から実装できる

などの点で技術上多くの利点がある。これまでに、シリコン細線光導波路を主要構成部と
する光回路の形成面内と異なる方向に光を結合させる方法として、光導波路の末端部に平
面回折格子型結合器を形成し、垂直からやや斜めに傾いた方向から光ファイバー等の光デ
バイスを結合させる方法が知られているが、これらの方法の中で、シリコン細線光導波路
自体を上方に立体的に湾曲させる方法は、平面回折格子型結合器のような波長帯域の制約
がなく、ミラー反射型における光導波路端とミラーの間の空間に起因する結合損失の増大
という問題もない優れた方法を用いれば、例えば、シリコン細線光導波路を主要構成部と
する下図に示す光回路のように、シリコン細線光導波路の末端部を上方に湾曲し、上方か
ら光の入出力を実現できる。

このような湾曲構造を、光回路を製造するプロセスと同時に製造することは不可能であり、
あらかじめ製造された光回路のうちシリコン細線光導波路の末端部を、上方に立体的に湾
曲させる加工技術が必要であった。特に実際上は、金属配線を施した回路基板上に形成さ
れた光回路や、能動光素子を駆動するための金属配線を同一基板上に含む光回路基板のよ
うに、高温処理を施すと構成要素が破壊されてしまうような光回路に適用可能な加工技術
の開発を必要としていた。

特開2014-137496

さて、シリコン細線光導波路を立体的に湾曲させる加工方法には、シリコン細線光導波路
の上部にプラズマCVDでシリコン酸化膜を形成し、シリコン細線光導波路の下地の熱酸
化シリコン酸化膜との残留応力の差を利用して自発的に湾曲させる方法がある。下図を用
いて、SOI(Silicon on Insulator)基板を用いる方法は (1)下図(A)(B)のように、
シリコン基板1の上に形成した熱酸化シリコン酸化膜2の上のシリコン層を、リソグラフ
ィ技術で加工し、シリコン細線光導波路3を形成する。(2)下図(C)(D)のように、
プラズマCVD法でシリコン酸化膜4でカバーする。(3)下図(E)(F)のように、
シリコン細線光導波路の両側の、プラズマCVDで形成したシリコン酸化膜4と熱酸化で
形成されたシリコン酸化膜2を、ドライエッチングで垂直に除去する。ただし、シリコン
細線光導波路の両脇はシリコン酸化膜2、4が残る構造にする。(4)下図(G)のよう
に、熱酸化で形成したシリコン酸化膜の下部のシリコン基板1を、等方的なドライエッチ
ングで除去する。その結果、シリコン細線光導波路の上下をプラズマCVDで形成したシ
リコン酸化膜4と熱酸化で形成されたシリコン酸化膜2で挟み込んだ片持ち梁構造が形成
する。この片持ち梁構造は、上下のシリコン酸化膜の内部の残留応力が成膜方法の相違に
起因して異なり上方に反った構造をとる。(5)下図(H)のように、上記構造を400
℃から800℃の高温で加熱処理し、上下のシリコン酸化膜の残留応力の差を拡大させて
湾曲量を増大させ、結果的に上下のシリコン酸化膜に挟まれたシリコン細線光導波路を上
方に立体的に湾曲することで、湾曲したシリコン細線光導波路の末端部5が得られる。加
熱温度が高いほど、末端部5の湾曲量が大きい。上記のように、シリコン細線光導波路自
体を上方に立体的に湾曲させる方法は、シリコン細線光導波路の形成面内と異なる方向に
光を結合させる方法として優れているが、シリコン細線光導波路の上部にプラズマCVD
でシリコン酸化膜を形成し、シリコン細線光導波路の下地の熱酸化で形成されたシリコン
酸化膜との残留応力の差を利用して自発的に湾曲させる方法には次のような問題点がある。

 
特開2014-137496
半導体先鋭構造及びその作製方法、並びにスポットサイズ変換器、無反射終端

(1)シリコン細線光導波路の上下をプラズマCVDで形成したシリコン酸化膜及び熱酸
    化シリコン酸化膜で挟み込んだ片持ち梁構造をドライエッチングで形成する必要があ
    り、厚いシリコン酸化膜を深堀りした後に、さらに片持ち梁構造の酸化膜の下のシリ
    コン基板の上部をくり抜くという複雑な加工プロセスが必要である。
(2)残留応力の差を利用するという原理に基づくため、湾曲曲率が片持ち梁構造全域で
    一定となり、湾曲曲率を局所的に変化させることは困難である。
(3)湾曲部の先端を任意の方位に向けるためには、片持ち梁の長さや上下の酸化膜層の
    厚さ及び加熱温度等を厳密に制御する必要があり、高い加工精度が要求される。
(4)上下の酸化膜の残留応力差を利用するため、上下の酸化膜を同じ成膜方法で形成し
    た場合には湾曲させるのが困難である。
(5)大きな湾曲量を得るためには高温加熱プロセスが必要であり、金属配線を施した基
    板上に形成された光回路や、能動光素子を駆動するための金属配線を同一基板上に含
    む光回路のように、構成要素が高温処理で破壊されてしまう光回路への適用が不可能
    である。また、プロセスコストの増大を伴う。

上記課題を解決するための手段は、(1)支持層を介して複数のシリコン細線光導波路が
形成された光回路基板を用意するステップと、シリコン細線光導波路のうち末端部の所望
のシリコン細線光導波路に対し、シリコン細線光導波路の末端部と、隣接する部位の下の
支持層の除去ステップと、シリコン細線光導波路の末端部と隣接する部位に対し特定の方
向からイオンを打ち込むことで、特定の方向にセルフアライメント的にシリコン細線光導
波路の末端部と隣接する部位を湾曲させるステップとを備えたシリコン細線光導波路の加
工方法で、(2)支持層を介し複数のシリコン細線光導波路が形成された光回路基板準備
ステップと、シリコン細線光導波路のうち末端部の所望のシリコン細線光導波路に対し、
シリコン細線光導波路の末端部と隣接する部位の下の支持層の除去ステップと、シリコン
細線光導波路の末端部と隣接する部位に対し特定の方向からイオンを打ち込むことで、特
定の方向にセルフアライメント的にシリコン細線光導波路の末端部と隣接する部位を湾曲
するステップと、湾曲シリコン細線光導波路の末端部が埋設するように、光回路基板上の
低屈折率材料層を形成するステップとを備えたシリコン細線光導波路の加工方法であり、
(3)湾曲した末端部に光デバイスを設置する工程をさらに備えた(1)または(2)に
記載のシリコン細線光導波路の加工方法であり、(4)この光デバイスが、光ファイバー
であることを特徴とする上記(3)に記載のシリコン細線光導波路の加工方法で、(5)
この光デバイスが、フォトディテクターであることを特徴とする(3)に記載のシリコン
細線光導波路の加工方法であり、(6)このイオンが、Siイオンであることを特徴とす
る(1)ないし(5)のいずれかに記載のシリコン細線光導波路の加工方法で、(7)シ
リコン細線光導波路の厚さを200~220nmとし、60keV~100keVの加速
電圧でSiイオンを打ち込むことを特徴とする(1)あるいは(5)のいずれかに記載の
シリコン細線光導波路の加工方法である。

このことにより、シリコン細線光導波路の上下を酸化膜で挟み込む従来の加工方法と比べ
て次のような利点を有する。

(1)シリコン細線自体の内部ひずみ応力を利用しているため、上下の酸化膜が不要。
(2)イオンビームの打ち込み方向や照射量を調節で湾曲曲率がを節できる。
(3)曲率半径5μm以下の急峻な湾曲も可能で、さらに素子を小型化できる。
(4)イオン打ち込み方向にセルフアライメント的に湾曲先端部が伸長できる。
(5)低温プロセスで加工可能で、高温処理で破壊される光回路への適用が可能。


以上のことを踏まえ、産業技術総合研究所集積マイクロシステム研究センタの研究グルー
プは、新しい湾曲構造の形成方法――片持ち梁構造を有するシリコン細線光導波路構造の
外部の特定の方位からイオンビームを打ち込むことにより、細線構造自体の内部に応力を
発生させて湾曲させることに成功する(以下、実施形態についてここでは割愛する)。
尚、この新規考案における細線光導波路のコア構造に使用するシリコン材料は、結晶シリ
コンに限らずアモルファスシリコンでよく。アモルファスシリコンの場合、材料の吸収損
失を低減化できるので水素化アモルファスシリコンが望ましいとしている。

※参考 WO2014156233 A1 シリコン系細線光導波路の加工方法 
 

 

   ● 今夜の一曲 


  Since she's been gone I want no one to talk to me.
  It's not the same but I'm to blame, it's plain to see.

  So go away, leave me alone, don't bother me.

  I can't believe that she would leave me on my own.
  It's just not right when every night I'm all alone.

  I've got no time for you right now, don't bother me.

  I know I'll never be the same if I don't get her back again.
  Because I know she'll always be the only girl for me.

  But 'till she's here please don't come near, just stay away.
  I'll let you know when she's come home. Until that day,

  Don't come around, leave me alone, don't bother me.

   I've got no time for you right now, don't bother me.

 

  I know I'll never be the same if I don't get her back again.
  Because I know she'll always be the only girl for me.

 

  But 'till she's here please don't come near, just stay away.
  I'll let you know when she's come home. Until that day,


                          ” Don't Bother Me” 
                     Music&Word  George Harrison

 

1963年11月22日に発売された2作目のイギリス盤公式オリジナル・アルバム『ウィズ・ザ・
ビートルズ』のA面4曲目に収録されたジョージ・ハリスンの楽曲。リード・ヴォーカル
もジョージ・ハリスン。ジョージの最初の作品。米国では1964年に発表されたキャピトル・
レコード編集アルバムで当国でのデビュー・アルバム『ミート・ザ・ビートルズ』に収録
された。ジョージは生前に「他の二人を見ていたからやり方は分かっていたけど、これは
あまりいい歌とはいえない」と語っていた。ジョージが本格的にシンガーソングライター
として活動するのは2年後に発表されたアルバム『4人はアイドル』にて「アイ・ニード・
ユー」と「ユー・ライク・ミー・トゥ・マッチ」の収録曲2曲を発表してからである。この
作品はジョージが病気を理由にイギリス国内ライブツアーを休んでいた最中に作られた曲
である。ジョージは、ビル・ハリー(ジョンの友人)から「ジョンやポールが曲を書くの
に、君はなぜ作らないの?」と手紙でたずねられていて、その返答として書いたのがこの曲
だとか。タイトルを直訳すると「煩わさないでくれ」「五月蠅く言わないでくれ」という意味合い。こ
れがジョージのハリーへの返歌となる。

”Bazaar” と ”Bother” の違いなのだが、文化ホールの駐車場で「バザー」の準備をしていたを見て
突然、車のなかで、ジョージのこの楽曲が聴きたいと思ったというのがその理由。それにしても「歌
の力」って、なんて言うか、不思議な魅力というのか、超時空力といっていいのか、不思議だね。

 


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