JP2009117806A - 凹部形成方法、凹凸製品の製造方法、発光素子の製造方法および光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加工品質を迅速に見極めることで不良部位の発生を抑えることができる凹部形成方法、凹凸製品の製造方法、発光素子の製造方法および光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ヒートモードの形状変化が可能な記録材料層に複数の凹部を形成する凹部形成方法であって、前記記録材料層に、光源を含んで構成される光学系から集光した光を照射することで凹部を形成する凹部形成工程と、前記記録材料層への凹部の形成中または形成後において、その凹部に検査光を当てる検査光照射工程と、前記凹部から反射または回折する検査光の光量を検出する検出工程と、前記光量に基づいて当該光量が所定値となるように前記光源の出力を調整する出力調整工程（Ｓ１〜Ｓ４）と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、ヒートモード型記録材料層に凹部を良好に形成するための凹部形成方法と、この方法を用いた凹凸製品の製造方法、発光素子の製造方法および光学素子の製造方法に関する。

従来、光ディスクや、光ディスクを製造するための原盤や、発光面に凹凸が形成される発光素子などの所定の対象物に凹凸を形成する方法として、例えば、特許文献１に示すようなフォトレジストを用いる方法が知られている。具体的に、この方法では、原盤にフォトレジストを塗付する塗付工程と、レーザ光によりフォトレジストを露光する露光工程と、露光部分を現像液により除去して所定の凹部を形成する現像工程と、反応性イオンエッチング（以下、「ＲＩＥ」とも呼ぶ）により原盤をエッチングするエッチング工程と、残留するレジストを剥離する剥離工程を行うことで、原盤に凹凸を形成している。

このようなエッチングにより凹凸を形成する方法では、エッチングに用いるマスクとしてのフォトレジストに良好に凹部が形成されていないと、原盤上に良好な凹凸が形成されないという問題がある。このような問題に対しては、フォトレジストを露光・現像した後、フォトレジスト上に形成した凹部の加工品質を検査するといった方法がある。

特開平７−１６１０８０号公報

しかしながら、前述の従来技術では、現像工程後に加工品質の検査を行わなければならないため、その検査結果を今回の製品の加工（露光による凹部の加工）にはフィードバックすることができなかった。すなわち、露光工程において、何らかの原因により、露光の途中で凹部に相当する部位への露光量が良好な値から外れた場合には、それ以後の露光が良好に行われなくなり、このような露光不良となる部位における凹部が全て不良となるといった問題があった。

ところで、本願発明者は、凹凸を形成する方法として、フォトレジストおよびＲＩＥを利用した従来技術よりも好適な方法を案出している。具体的に、その方法は、集光したレーザ光の照射により穴が形成されるヒートモードレジスト材料を、前述したフォトレジストの代わりに用いてエッチングを行う方法である。また、本願発明者は、前述のエッチングを行わずに、レーザ光の照射により凹部を形成したヒートモードレジスト材料をそのまま残すことで、凹凸を形成することも考えている。そして、これらの方法においても、ヒートモードレジスト材料に良好に凹部が形成されているか否かを検査することは重要であり、この検査で加工品質を迅速に見極めて不良部位の発生を抑えることが課題であった。

そこで、本発明は、加工品質を迅速に見極めることで不良部位の発生を抑えることができる凹部形成方法、凹凸製品の製造方法、発光素子の製造方法および光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、ヒートモードの形状変化が可能な記録材料層に複数の凹部を形成する凹部形成方法であって、前記記録材料層に、光源を含んで構成される光学系から集光した光を照射することで凹部を形成する凹部形成工程と、前記記録材料層への凹部の形成中または形成後において、その凹部に検査光を当てる検査光照射工程と、前記凹部から反射または回折する検査光の光量を検出する検出工程と、前記光量に基づいて当該光量が所定値となるように前記光源の出力を調整する出力調整工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、凹部形成工程において、集光した光を記録材料層に照射するだけで凹部が形成される。そのため、従来のようなフォトレジストを用いた凹部の形成方法に比べ、現像工程を行わなくても凹部を形成することができるので、集光した光による凹部の形成の直後または最中に、凹部に検査光を当てて、凹部の検査を行うことができ、加工品質を迅速に見極めることができる。また、このような凹部形成工程中に迅速に加工品質を見極めることで、その結果を同じ凹部形成工程における加工にフィードバックすることができるので、不良部位の発生を抑えることができる。

また、本発明では、前記検査光として前記光源から出射される光を用いてもよい。
これによれば、装置を簡易化でき、コストの低減を図ることができる。

また、本発明では、前記光源とは別の光源によって、前記検査光を出射してもよい。
同じ光源を用いると、凹部の形状変化が完全に終了する前をモニタすることになるが、別光源とすると、完全に落ち着いた形状をモニタすることができる。また、同じ光源だと、加工と同じ大きさのビームでモニタするため、加工ピットのみの情報しか得られない。しかし、別光源でビームを太くすると、隣接部との位置や干渉による形状変化などをモニタできるというメリットがある。一方、同じ光源でモニタするとリアルタイムに、簡便な装置構成でモニタできるというメリットがある。

なお、前述したような本発明に係る凹部形成方法は、光ディスクや半導体などの凹凸製品の製造方法や、発光素子の製造方法や、光学素子の製造方法に利用できる。

本発明によれば、ヒートモードの形状変化が可能な記録材料層を用いることで、集光した光を照射するだけで凹部が形成されるので、この凹部に検査光を当てることで、加工品質を迅速に見極めることができる。また、このように検出した加工品質の結果を凹部の形成にフィードバックすることができるので、不良部位の発生を抑えることができる。

［第１実施形態］
次に、本発明に係る発光素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。参照する図において、図１（ａ）は、ＬＥＤパッケージの図であり、（ｂ）は、（ａ）の拡大図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る発光素子の一例としてのＬＥＤパッケージ１は、発光体の一例であるＬＥＤ素子１０と、このＬＥＤ素子１０を固定、配線するためのケース２０とを備えてなる。
ＬＥＤ素子１０は、従来周知の素子であり、詳細は図示しないが、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層および活性層などを有する。図１（ａ）においては、上側の面が、光が外部へ放出される発光面１８である。

ケース２０には、ＬＥＤ素子１０が固定されている。ケース２０には、ＬＥＤ素子１０に電力を供給する配線２１，２２等が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１０は、発光するための本体部分である発光部１１と、発光部１１の上（発光面１８）に形成された記録材料層１２と、バリア層１３とをこの順に備えてなる。
記録材料層１２は、強い光の照射により光が熱に変換されてこの熱により材料が形状変化して凹部を形成することが可能な層であり、いわゆるヒートモード型の記録材料の層である。このような記録材料は、従来、光記録ディスクなどの記録層に多用されており、たとえば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などの記録材料を用いることができる。

本発明における記録材料層１２は、色素を記録物質として含有する色素型とすることが好ましい。
従って、記録材料層１２に含有される記録物質としては、色素等の有機化合物が挙げられる。なお、記録材料層１２の材料としては、有機材料に限られず、無機材料または無機材料と有機材料の複合材料を使用できる。ただし、有機材料であると、成膜をスピンコートにより容易にでき、転移温度が低い材料を得易いため、有機材料を採用するのが好ましい。また、有機材料の中でも、光吸収量が分子設計で制御可能な色素を採用するのが好ましい。

ここで、記録材料層１２の好適な例としては、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。

中でも、レーザ光により一回限りの情報の記録が可能な、色素型の記録材料層１２であることが好ましい。有機物の記録材料は、溶剤に溶かしてスピンコートやスプレー塗布により膜を形成することができるので、生産性に優れるからである。かかる色素型の記録材料層１２は、記録波長領域に吸収を有する色素を含有していることが好ましい。特に、光の吸収量を示す消衰係数ｋの値は、その上限が、１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましく、３以下であることがさらに好ましく、１以下であることが最も好ましい。その理由は、消衰係数ｋが高すぎると、記録材料層１２の光の入射側から反対側まで光が届かず、不均一な穴が形成されるからである。また、消衰係数ｋの下限値は、０．０００１以上であることが好ましく、０．００１以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましい。その理由は、消衰係数ｋが低すぎると、光吸収量が少なくなるため、その分大きなレーザパワーが必要となり、加工速度の低下を招くからである。

なお、記録材料層１２は、前記したように記録波長において光吸収があることが必要であり、かような観点からレーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
さらに、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。

以下、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近（近赤外レーザ波長域）であった場合、６６０ｎｍ付近（可視光レーザ波長域、特に赤色レーザ波長域）であった場合、４０５ｎｍ付近（近紫外レーザ波長域）であった場合に対し、記録材料層１２（記録層化合物）としてそれぞれ好ましい化合物の例を挙げる。ここで、以下の化学式１，２で示す化合物（Ｉ−１〜Ｉ−１０）は、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の化合物である。また、化学式３，４で示す化合物（ＩＩ−１〜ＩＩ−８）は、６６０ｎｍ付近であった場合の化合物である。さらに、化学式５，６で示す化合物（ＩＩＩ−１〜ＩＩＩ−１４）および化学式７で示す化合物は、４０５ｎｍ付近であった場合の化合物である。なお、本発明はこれらを記録層化合物に用いた場合に限定されるものではない。

＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

また、特開平４−７４６９０号公報、特開平８−１２７１７４号公報、同１１−５３７５８号公報、同１１−３３４２０４号公報、同１１−３３４２０５号公報、同１１−３３４２０６号公報、同１１−３３４２０７号公報、特開２０００−４３４２３号公報、同２０００−１０８５１３号公報、及び同２０００−１５８８１８号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。

このような色素型の記録材料層１２は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調製し、次いで、この塗布液を、基板上又は後述する光反射層上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成できる。その際、塗布液を塗布する面の温度は、１０〜４０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が、１５℃以上であり、２０℃以上であることが更に好ましく、２３℃以上であることが特に好ましい。また、上限値としては、３５℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることが更に好ましく、２７℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さを均一とすることができる。
なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれが任意で組み合わせることができる。
ここで、記録材料層１２は、単層でも重層でもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数回行うことによって形成される。
塗布液中の色素の濃度は、一般に０．０１〜３０質量％の範囲であり、好ましくは０．１〜２０質量％の範囲、より好ましくは０．５〜１０質量％の範囲、最も好ましくは０．５〜３質量％の範囲である。

塗布液の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；等を挙げることができる。
上記溶剤は使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは二種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液中には、更に、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、潤滑剤等各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。

塗布方法としては、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等を挙げることができる。なお、生産性に優れ膜厚のコントロールが容易であるという点でスピンコート法を採用するのが好ましい。
記録材料層１２（記録層化合物）は、スピンコート法による形成に有利であるという点から、有機溶媒に対して０．０１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下で溶解することが好ましく、０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下で溶解することがより好ましい。特にテトラフルオロプロパノールに０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下で溶解することが好ましい。また、記録層化合物は、熱分解温度が１５０℃以上５００℃以下であることが好ましく、２００℃以上４００℃以下であることがより好ましい。
塗布の際、塗布液の温度は、２３〜５０℃の範囲であることが好ましく、２４〜４０℃の範囲であることがより好ましく、中でも、２５〜３０℃の範囲であることが特に好ましい。
スピンコートは、まず回転させながら塗布液を基板上に吐出させる。このとき回転数は２０〜７００ｒｐｍが好ましく、５０〜５００ｒｐｍがより好ましく、１００〜４００ｒｐｍがさらに好ましい。その後、乾燥させる時の回転数は５００〜１００００ｒｐｍが好ましく、１０００〜７０００ｒｐｍがより好ましく、２０００〜５０００ｒｐｍがさらに好ましい。

塗布液が結合剤を含有する場合、結合剤の例としては、ゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物等の合成有機高分子；を挙げることができる。記録材料層１２の材料として結合剤を併用する場合に、結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）の範囲にあり、好ましくは０．１倍量〜５倍量（質量比）の範囲にある。

また、記録材料層１２には、記録材料層１２の耐光性を向上させるために、種々の褪色防止剤を含有させることができる。
褪色防止剤としては、一般的に一重項酸素クエンチャーが用いられる。一重項酸素クエンチャーとしては、既に公知の特許明細書等の刊行物に記載のものを利用することができる。
その具体例としては、特開昭５８−１７５６９３号公報、同５９−８１１９４号公報、同６０−１８３８７号公報、同６０−１９５８６号公報、同６０−１９５８７号公報、同６０−３５０５４号公報、同６０−３６１９０号公報、同６０−３６１９１号公報、同６０−４４５５４号公報、同６０−４４５５５号公報、同６０−４４３８９号公報、同６０−４４３９０号公報、同６０−５４８９２号公報、同６０−４７０６９号公報、同６３−２０９９９５号公報、特開平４−２５４９２号公報、特公平１−３８６８０号公報、及び同６−２６０２８号公報等の各公報、ドイツ特許３５０３９９号明細書、そして日本化学会誌１９９２年１０月号第１１４１頁等に記載のものを挙げることができる。前記一重項酸素クエンチャー等の褪色防止剤の使用量は、色素の量に対して、通常０．１〜５０質量％の範囲であり、好ましくは、０．５〜４５質量％の範囲、更に好ましくは、３〜４０質量％の範囲、特に好ましくは５〜２５質量％の範囲である。

以上、記録材料層１２が色素型記録層である場合の溶剤塗布法について述べたが、記録材料層１２は記録物質の物性に合わせ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の成膜法によって形成することもできる。

なお、色素は、後述する凹部１５の加工に用いるレーザ光の波長において、他の波長よりも光の吸収率が高いものが用いられる。特に、ＬＥＤ素子１０などの発光素子の発光波長よりも、加工時のレーザ光の波長において光の吸収率が高いことが望ましい。
この色素の吸収ピークの波長は、必ずしも可視光の波長域内であるものに限定されず、紫外域や、赤外域にあるものであっても構わない。

特に発光素子の発光面を構成する材料の屈折率が高い場合には、凹部１５を構成する記録材料層１２およびバリア層１３の屈折率が高いことが好ましい。
色素には、吸収波長のピーク波長の長波側に屈折率の高い波長域が存在するが、この波長域と発光素子の発光波長とを合わせることが好ましい。そのためには、色素吸収波長λａが発光素子の中心波長λｃより短い（λａ＜λｃ）ことが好ましい。λａとλｃの差は、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２５ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上離れるのがよい。λａとλｃが近すぎると、色素の吸収波長域が発光素子の中心波長λｃにかかり、光が吸収されるからである。また、λａとλｃの差の上限は、５００ｎｍ以下であるのが好ましく、より好ましくは３００ｎｍ以下、さらに好ましくは２００ｎｍ以下である。λａとλｃが離れすぎると、発光素子の光にとって屈折率が小さくなってしまうからである。

レーザで凹部１５を記録する波長λｗは、λａ＜λｗの関係であることが好ましい。このような関係にあれば、色素の光吸収量が適切で記録効率が高まるし、きれいな凹凸形状が形成できるからである。また、λｗ＜λｃの関係であることが好ましい。λｗは、色素が吸収する波長であるべきなので、このλｗの波長よりも長波長側に発光素子の中心波長λｃがあることで、発光素子の発する光が色素に吸収されず透過率が向上し、結果として発光効率が向上できるからである。
以上のような観点から、λａ＜λｗ＜λｃの関係にあることが最も好ましいといえる。

なお、凹部１５を形成するためのレーザ光の波長λｗは、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、記録材料層１２に色素を用いる場合は、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１０００ｎｍ以下が好ましい。

また、レーザ光の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザや半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザ光は、連続光でもパルス光でもよいが、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。例えば、半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザを直接オンオフ変調できない場合は、外部変調素子で変調するのが好ましい。

また、レーザパワーは、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。ただし、レーザパワーを高めるにつれ、スキャン速度（レーザ光で記録材料層１２を走査する速度；例えば、後述する光ディスクドライブの回転速度）を上げなければならない。そのため、レーザパワーの上限値は、スキャン速度の上限値を考慮して、１００Ｗが好ましく、１０Ｗがより好ましく、５Ｗがさらに好ましく、１Ｗが最も好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷが好ましく、０．５ｍＷがより好ましく、１ｍＷがさらに好ましい。

さらに、レーザ光は、発信波長幅およびコヒーレンシが優れていて、波長並みのスポットサイズに絞ることができるような光であることが好ましい。また、記録ストラテジ（凹部１５を適正に形成するための光パルス照射条件）は、光ディスクで使われているようなストラテジを採用するのが好ましい。すなわち、光ディスクで使われているような、記録速度や照射するレーザ光の波高値、パルス幅などの条件を採用するのが好ましい。

記録材料層１２の厚さは、後述する凹部１５の深さに対応させるのがよい。
この厚みは、例えば、１〜１００００ｎｍの範囲で適宜設定することができ、厚さの下限は、好ましくは１０ｎｍ以上であり、より好ましくは３０ｎｍ以上である。その理由は、厚さが薄すぎると、凹部１５が浅く形成されるため、光学的な効果が得られなくなるからである。また、後述するように記録材料層１２をエッチングマスクとして利用する場合には、エッチング効果が得難くなるからである。また、厚さの上限は、好ましくは１０００ｎｍ以下であり、より好ましくは５００ｎｍ以下である。その理由は、厚さが厚すぎると、大きなレーザパワーが必要になるとともに、深い穴を形成することが困難になるからであり、さらには、加工速度が低下するからである。

また、記録材料層１２の厚さｔと、凹部１５の直径ｄとは、以下の関係であることが好ましい。すなわち、記録材料層１２の厚さｔの上限値は、ｔ＜１０ｄを満たす値とするのが好ましく、ｔ＜５ｄを満たす値とするのがより好ましく、ｔ＜３ｄを満たす値とするのがさらに好ましい。また、記録材料層１２の厚さｔの下限値は、ｔ＞ｄ／１００を満たす値とするのが好ましく、ｔ＞ｄ／１０を満たす値とするのがより好ましく、ｔ＞ｄ／５を満たす値とするのがさらに好ましい。なお、このように凹部１５の直径ｄとの関係で記録材料層１２の厚さｔの上限値および下限値を設定する理由は、前記した理由と同様である。
凹部の直径ｄの上限値は、１０００００ｎｍ以下、好ましくは１００００ｎｍ以下、更に好ましくは１０００ｎｍ以下が望ましい。下限値は、１０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上、更に好ましくは１００ｎｍ以上が望ましい。

記録材料層１２を形成するときは、記録材料となる物質を適当な溶剤に溶解または分散して塗布液を調製した後、この塗布液をスピンコート、ディップコート、エクストルージョンコートなどの塗布法により発光面１８の表面に塗布することにより形成することができる。

バリア層１３は、記録材料層１２を衝撃などから防ぐために形成され、任意的に設けられる。バリア層１３は、透明な材質であれば特に限定されないが、好ましくはポリカーボネート、三酢酸セルロース等であり、より好ましくは、２３℃５０％ＲＨでの吸湿率が５％以下の材料である。また、ＳｉＯ_２、ＺｎＳ、ＧａＯなどの酸化物、硫化物を用いることもできる。
なお、「透明」とは、ＬＥＤ素子１０が発する光に対して、当該光を透過する（透過率：９０％以上）ほどに透明であることを意味する。

バリア層１３は、接着層を構成する光硬化性樹脂を適当な溶剤に溶解して塗布液を調製した後、この塗布液を所定温度で記録材料層１２上に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜上に、例えばプラスチックの押出加工で得られた三酢酸セルロースフィルム（ＴＡＣフィルム）をラミネートし、ラミネートしたＴＡＣフィルムの上から光を照射して塗布膜を硬化させて形成される。前記ＴＡＣフィルムとしては、紫外線吸収剤を含むものが好ましい。バリア層１３の厚さは、０．０１〜０．２ｍｍの範囲であり、好ましくは０．０３〜０．１ｍｍの範囲、より好ましくは０．０５〜０．０９５ｍｍの範囲である。

記録材料層１２およびバリア層１３には、周期的に複数の凹部１５が形成されている。凹部１５は、記録材料層１２およびバリア層１３に集光した光を照射することで、当該照射部分を変形（消失による変形を含む）させて形成されたものである。凹部１５は、発光面１８の光が放出される範囲に密に形成するのが望ましい。

なお、凹部１５が形成される原理は、以下の通りとなっている。
記録材料層１２（記録層化合物）に、材料の光吸収がある波長（材料で吸収される波長）のレーザ光を照射すると、記録材料層１２によってレーザ光が吸収され、この吸収された光が熱に変換され、光の照射部分の温度が上昇する。これにより、記録材料層１２が、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化を起こす。そして、このような変化を起こした材料が移動または／および消失することで、凹部１５が形成される。なお、バリア層１３は非常に薄い層であるため、記録材料層１２の移動または／および消失に伴って、一緒に移動または／および消失する。そして、このような凹部１５の形成時においては、化学または／および物理変化した記録材料層１２の一部が、異物となって凹部１５の周囲に残る。

なお、凹部１５の形成方法としては、例えば、ライトワンス光ディスクや追記型光ディスクなどで採用されているピットの形成方法を適用することができる。具体的には、例えば、ピットサイズによって変化するレーザの反射光の強度を検出し、この反射光の強度が一定となるようにレーザの出力を補正することで、均一なピットを形成する方法を適用することができる。なお、この方法については、後で詳述する。

また、前記したような記録材料層１２（記録層化合物）の気化、昇華または分解は、その変化の割合が大きく、急峻であることが好ましい。具体的には、記録層化合物の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少率が５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上である。また記録層化合物の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少の傾き（昇温１℃あたりの重量減少率が０．１％／℃以上であることが好ましく、より好ましくは０．２％／℃以上、更に好ましくは０．４％／℃以上である。

また、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化の転移温度は、その上限値が、２０００℃以下であることが好ましく、１０００℃以下であることがより好ましく、５００℃以下であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が高すぎると、大きなレーザパワーが必要となるからである。また、転移温度の下限値は、５０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましく、１５０℃以上であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が低すぎると、周囲との温度勾配が少ないため、明瞭な穴エッジ形状を形成することができなくなるからである。

図２（ａ）は、発光面を平面的に見た一例の図であり、（ｂ）は、他の例の図であり、図３（ａ）は、凹部の直径とピッチとの関係を説明する図であり、（ｂ）は、レーザ光の発光時間と周期との関係を説明する図である。図２（ａ）に示すように、凹部１５は、ドット状に形成され、このドットが格子状に配列されたものを採用することができる。また、図２（ｂ）に示すように、凹部１５は、細長い溝状に形成され、これが断続的につながったものでもよい。さらに、図示は省略するが、連続した溝形状として形成することもできる。

隣接する凹部１５同士のピッチＰは、発光体であるＬＥＤ素子１０が発光する光の中心波長λｃの０．０１〜１００倍である。

凹部１５のピッチＰは、好ましくは、中心波長λｃの０．０５〜２０倍であり、より好ましくは０．１〜５倍であり、最も好ましくは０．２〜２倍である。具体的には、ピッチＰの下限値は、中心波長λｃの０．０１倍以上が好ましく、０．０５倍以上がより好ましく、０．１倍以上がさらに好ましく、０．２倍以上が最も好ましい。また、ピッチＰの上限値は、中心波長λｃの１００倍以下が好ましく、２０倍以下がより好ましく、５倍以下がさらに好ましく、２倍以下が最も好ましい。

凹部１５の直径または溝の幅は、中心波長λｃの０．００５〜２５倍であり、好ましくは０．０２５〜１０倍、より好ましくは０．０５〜２．５倍、最も好ましくは０．２５〜２倍である。
なお、ここでいう直径または溝の幅は、凹部１５の半分の深さにおける大きさ、いわゆる半値幅である。

凹部１５の直径または溝の幅は、上記の範囲で適宜設定することができるが、発光面１８から離れるにつれ、巨視的に徐々に屈折率が小さくなるように、ピッチＰの大きさに応じて調整するのが望ましい。すなわち、ピッチＰが大きい場合には、凹部１５の直径または溝の幅も大きくし、ピッチＰが小さい場合には、凹部１５の直径または溝の幅も小さくするのが好ましい。この観点から、直径または溝の幅は、ピッチＰに対して２分の１程度の大きさであるのが好ましく、例えば、ピッチＰの２０〜８０％であり、より好ましくは３０〜７０％、さらに好ましくは４０〜６０％である。

凹部１５の深さは、好ましくは中心波長λｃの０．０１〜２０倍であり、より好ましくは０．０５〜１０倍、さらに好ましくは０．１〜５倍であり、最も好ましくは０．２〜２倍である。深さの上限値は、２００００ｎｍ以下、好ましくは１００００ｎｍ以下、更に好ましくは５０００ｎｍ以下が望ましい。下限値は、１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上が望ましい。

以上のような構成のＬＥＤパッケージ１の製造方法について説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤパッケージの製造工程を示す図である。
図４（ａ）に示すように、まず、従来公知の方法で製造されたＬＥＤ素子１０の本体である発光部１１を用意する。ここで、用意する発光部１１は、１つのＬＥＤ素子１０に対応した大きさのものではなく、複数のＬＥＤ素子１０に対応した大きさのもの（複数のＬＥＤ素子１０を形成可能なウェハ）を用いるのが望ましい。この場合、後述するようにウェハ（発光部１１）に凹凸を形成して洗浄した後、複数のＬＥＤ素子１０に対応する複数の発光部１１のそれぞれを切り離すことで、複数のＬＥＤ素子１０が得られる。
そして、発光部１１を用意した後は、図４（ｂ）に示すように、記録材料層１２とバリア層１３をこの順に形成する。

次に、凹部１５を形成するが、凹部１５を形成する装置は、図５に示すような光ディスクドライブＤＤを用いることができる。具体的に、この光ディスクドライブＤＤは、記録材料層１２およびバリア層１３に集光した光を照射する光学系３０と、制御装置ＣＡとを備えている。なお、この光ディスクドライブＤＤには、図示はしないが、発光部１１（ＬＥＤ素子１０の本体）を回転させるスピンドル等が適宜設けられている。

光学系３０は、レーザ光源３１、第１レンズ３２、第２レンズ３３、ハーフミラー３４、第３レンズ３５、第４レンズ３６およびディテクタ３７を備えている。

レーザ光源３１は、レーザ光を出射するものであり、制御装置ＣＡによってその出力が調整される。

第１レンズ３２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光のビーム径を拡大するものであり、レーザ光源３１の下流側（レーザ光の進行方向における下流側）に配置されている。

第２レンズ３３は、第１レンズ３２で拡径されたレーザ光を平行な光束に変換するものであり、第１レンズ３２の下流側に配置されている。

ハーフミラー３４は、第２レンズ３３の下流側に配置されており、レーザ光源３１から出射されてくるレーザ光を透過させるとともに、その反対側から戻ってくるレーザ光を所定の方向（レーザ光の光軸方向に対して略直交する方向）へ反射させている。

第３レンズ３５は、ハーフミラー３４を透過してきたレーザ光を集光するためのものであり、ハーフミラー３４の下流側に配置されている。

第４レンズ３６は、ハーフミラー３４で反射されたレーザ光を集光するものであり、ハーフミラー３４によって反射されるレーザ光の光路上に配置されている。

ディテクタ３７は、第４レンズ３６の下流側に配置され、第４レンズ３６で集光したレーザ光の光量を検出する機能を有している。そして、このディテクタ３７で検出した光量は、制御装置ＣＡに出力されるようになっている。なお、ディテクタ３７としては、例えばフォトダイオード、分割フォトダイオードなどを採用することができる。

制御装置ＣＡは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信機器などの公知のハードウェア（図示せず）を備えており、本実施形態においては特に、ディテクタ３７で検出した光量に基づいて、当該光量が所定値となるようにレーザ光源３１の出力を調整する制御を行っている。具体的に、制御装置ＣＡは、図６に示すようなフローチャートに従って制御を実行する。

以下に、制御装置ＣＡによるレーザ光源３１の出力調整方法を説明する。参照する図面において、図６は、制御装置によるレーザ光源の出力調整方法を示すフローチャートである。

図６に示すように、制御装置ＣＡは、ディテクタ３７から出力されてくる光量の情報を受けると（ＳＴＡＲＴ）、この光量が所定範囲の上限値を超えているか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において光量が上限値を超えていると判断すると（Ｙｅｓ）、制御装置ＣＡは、凹部１５が所望の大きさよりも小さく形成されていると判断して、レーザ光源３１の出力を所定量だけ上げる（Ｓ２）。

また、ステップＳ１において光量が上限値以下であると判断すると（Ｎｏ）、制御装置ＣＡは、光量が所定範囲の下限値を下回っているか否かを判断する（Ｓ３）。ステップＳ３において光量が下限値を下回っていると判断すると（Ｙｅｓ）、制御装置ＣＡは、凹部１５が所望の大きさよりも大きく形成されていると判断して、レーザ光源３１の出力を所定量だけ下げる（Ｓ４）。そして、このステップＳ４の後や、ステップＳ２の後や、ステップＳ３でＮｏと判断された場合（すなわち、凹部１５が所望の大きさに形成されている場合）には、制御装置ＣＡは、このフローによる動作を終了する（ＥＮＤ）。

このような光ディスクドライブＤＤを用い、マトリクス状にＬＥＤ素子１０が形成されたウエハを光ディスクと同じ形状に形成し、またはダミーの光ディスクに貼り付けるなどして光ディスクドライブＤＤの図示せぬスピンドルに装填する。そして、記録材料層１２の材質に応じ、これを変形させるのに適当な出力を初期値としてレーザ光を記録材料層１２に照射する。さらに、この照射のパターンが、図２（ａ）や（ｂ）に例示したドットまたは溝のパターンに合うように、レーザ光源３１にパルス信号または連続信号を入力する。なお、図３（ｂ）に示すように、所定の周期Ｔで発光されるレーザ光のデューティ比（発光時間τ／周期Ｔ）は、実際に形成する凹部１５のデューティ比（レーザ光の走査方向における凹部１５の長さｄ／ピッチＰ；図３（ａ）参照）より低くするのが好ましい。ここで、図３（ａ）に円状に示すレーザ光は、発光時間τの間において所定の速度で移動することで、楕円状の凹部１５の形成に寄与している。なお、レーザ光のデューティ比としては、例えば、凹部１５のピッチＰを１００としたときの凹部１５の長さｄが５０である場合には、５０％よりも低いデューティ比でレーザ光を照射すればよい。なお、この場合、レーザ光のデューティ比の上限値は、５０％未満が好ましく、４０％未満がより好ましく、３５％未満がさらに好ましい。また、下限値は、１％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、１０％以上がさらに好ましい。以上のように、デューティ比を設定することで、規定のピッチの凹部１５を正確に形成することができる。
また、公知の光ディスクドライブと同様のフォーカシング技術、例えば、非点収差法などを用いることにより、発光部１１にうねりや反りがあったとしても、発光面１８の表面に容易に集光することが可能である。

このようにして、図４（ｃ）に示すように、発光面１８側から光ディスクドライブＤＤの光学系３０でレーザ光を集光して照射する。このとき、このレーザ光は、記録材料層１２等に凹部１５を形成するための記録光として照射される他、凹部１５の大きさ（品質）を検査するための検査光としても照射される。すなわち、レーザ光は、凹部１５の形成が完了するまで記録光として機能し、凹部１５の形成が完了した後は検査光として機能する。なお、集光したレーザ光のうち温度が高い中心部分で凹部１５が形成されるため、凹部１５の形成後に凹部１５に対して照射される検査光は、凹部１５の内面と凹部１５の周囲の記録材料層１２の表面とに当たるようになっている。

そして、検査光として照射されたレーザ光が凹部１５（その周囲を含む）で反射されると、その反射光の光量がディテクタ３７によって検出される。具体的には、凹部１５の形成されていない記録材料層１２およびバリア層１３に集光したレーザ光を出射してから所定時間後、すなわち凹部１５の形成が完了したと予測される時点における凹部１５からの反射光をディテクタ３７によって検出する。なお、前述した凹部１５の形成が完了するまでにかかる「所定時間」は、予め実験やシミュレーション等を行うことで、予め決めておけばよい。

そして、ディテクタ３７で検出した光量が上限値を超えている場合には、レーザ光源３１の出力が上げられて、次の凹部１５の形成時において、出力アップしたレーザ光によって凹部１５が形成される。また、ディテクタ３７で検出した光量が下限値を下回っている場合には、レーザ光源３１の出力が下げられて、次の凹部１５の形成時において、出力ダウンしたレーザ光によって凹部１５が形成される。そして、光記録ディスクに情報を記録する場合と同様に、発光部１１を回転させながら、光学系３０を半径方向に移動させることで、発光面１８の全体に凹部１５をレーザ光源３１の出力を調整しながら形成することができる。

なお、凹部１５を形成する時の加工条件は以下の通りである。
光学系３０の開口数ＮＡは、下限が０．４以上が好ましく、より好ましくは０．５以上、さらに好ましくは０．６以上である。また、開口数ＮＡの上限は、２以下であるのが好ましく、より好ましくは１以下、さらに好ましくは０．９以下である。開口数ＮＡが小さすぎると、細かい加工ができず、大きすぎると、記録時の角度に対するマージンが減るからである。

光学系３０の波長は、例えば４０５±３０ｎｍ、５３２±３０ｎｍ、６５０±３０ｎｍ、７８０±３０ｎｍである。これらは、大きな出力が得やすい波長だからである。なお、波長は短い程、細かい加工ができるので好ましい。

光学系３０の出力は、下限が０．１ｍＷ以上であり、好ましくは１ｍＷ以上、より好ましくは５ｍＷ以上、さらに好ましくは２０ｍＷ以上である。光学系３０の出力の上限は、１０００ｍＷ以下であり、好ましくは５００ｍＷ以下、より好ましくは２００ｍＷ以下である。出力が低すぎると加工に時間が掛かり、高すぎると、光学系３０を構成する部材の耐久性が低くなるからである。

光学系３０を記録材料層１２に対し相対的に移動させる線速は、下限が０．１ｍ／ｓ以上であり、好ましくは１ｍ／ｓ以上、より好ましくは５ｍ／ｓ以上、さらに好ましくは２０ｍ／ｓ以上である。線速の上限は、５００ｍ／ｓ以下であり、好ましくは２００ｍ／ｓ以下、より好ましくは１００ｍ／ｓ以下、さらに好ましくは５０ｍ／ｓ以下である。線速が高すぎると、加工精度を高くするのが困難であり、遅すぎると加工に時間が掛かるし、良好な形状に加工できないからである。

光学系３０を含む具体的な光ディスクドライブＤＤの一例としては、例えば、パルステック工業株式会社製ＮＥ０５００を用いることができる。

前述したように記録材料層１２およびバリア層１３に凹部１５を形成した後は、図７（ａ）〜（ｃ）に示す洗浄工程を行う。ここで、図７（ａ）〜（ｃ）は、洗浄工程を示す図である。なお、図７（ａ）においては、理解のため、凹部１５を大きく図示している。

前述したように凹部１５を形成した後は、ＬＥＤ素子１０を光ディスクドライブＤＤから外して、図７（ａ）に示すスピンコート用の装置４０にセットする。そして、この装置４０を駆動してＬＥＤ素子１０をその表面（発光面１８）に沿って回転させるとともに、ＬＥＤ素子１０のうち装置４０の回転軸ＲＡ側の部位に、発光部１１、記録材料層１２およびバリア層１３に対して未反応となる液体Ｌを滴下する。これにより、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、ＬＥＤ素子１０の発光面１８上に滴下された液体Ｌが遠心力によって回転軸ＲＡ側（図７（ａ）参照）から外側へ移動し、この移動する液体Ｌによって記録材料層１２等に付着した異物Ｄが外側に洗い流される。

ここで、液体Ｌとしては、炭化水素系溶剤、フッ素系溶剤および水の少なくとも１つを含んだものを採用するのが望ましい。なお、炭化水素系溶剤の一例としては、例えばオクタン、ノナンを採用でき、フッ素系溶剤の一例としては、例えばハイドロフルオロエーテル（３Ｍ社製）を採用できる。
また、スピンコート用の装置４０の一例としては、例えば、ＭＳ−Ａ１００（ミカサ社製）を採用することができる。

なお、凹部１５を形成してから異物Ｄの除去（スピンコート）を開始するまでの時間は、０．１秒以上７２時間以下とするのが望ましい。ここで、凹部１５の形成から異物Ｄの除去の開始までの時間の下限値は、１秒以上が好ましく、１０秒以上がさらに好ましく、１００秒以上が最も好ましい。このように下限値を設定することで、凹部１５が形成された記録材料層１２等を十分冷却することができるので、高温の記録材料層１２等に液体Ｌをかけることで生じる凹部１５の形状の乱れを抑えることができる。また、凹部１５の形成から異物Ｄの除去の開始までの時間の上限値は、２４時間以下が好ましく、１時間以下がさらに好ましく、１０分以下が最も好ましい。このように上限値を設定することで、長時間放置による異物Ｄが記録材料層１２等に固着することが抑制されるので、液体Ｌにより良好に異物Ｄを除去することができる。

また、液体Ｌの滴下する量は、０．５〜２０ｃｃが望ましく、好ましくは１〜５ｃｃが望ましい。このように下限値を設定することで、異物Ｄを確実に液体Ｌで洗い流すことができ、上限値を設定することで、異物除去後の乾燥時間を短縮することができる。

そして、前述のように液体Ｌにより異物Ｄを洗い流した後、所定時間の間回転を継続することで、ＬＥＤ素子１０上に残っている液体Ｌが全て吹き飛ばされて、ＬＥＤ素子１０が迅速に乾燥される。

その後は、図示しないが、ケース２０にＬＥＤ素子１０を固定して、必要な配線をすることでＬＥＤパッケージ１が製造できる。

このようにして形成されたＬＥＤパッケージ１は、発光面１８に形成された微細な凹凸形状により、発光面１８の近傍において巨視的に屈折率が徐々に変化し、発光面１８から放出された光が発光面１８の内面で反射することが抑制される。これにより、ＬＥＤパッケージ１の発光効率が向上する。
そして、上述したように、記録材料層１２の形成は塗布などにより大量に一斉に行うことができ、凹部１５の形成は、従来公知の光ディスクドライブなどと同様の構成で、早く、安価に行うことができる。また、公知のフォーカシング技術を利用することで、素材にうねりがあっても凹部１５を簡単に製造することができる。このような工程は、従来のように、例えば現像工程を必要とするフォトレジストを用いた方法や、材料を塗布してベーキング、露光、ベーキング、エッチングといった複雑な工程を利用する方法などと比較すると極めて簡単である。したがって、簡易に発光素子の発光面に微細な凹凸形状を形成して発光効率を向上することが可能である。

また、ヒートモードの形状変化が可能な記録材料層１２を用いることで、集光したレーザ光を照射するだけで凹部１５が形成されるので、この凹部１５に検査光（レーザ光）を当てることで、加工品質を迅速に見極めることができる。また、このように検出した加工品質の結果を凹部１５の形成にフィードバックすることができるので、不良部位の発生を抑えることができる。

凹部１５を形成するためにレーザ光源３１から出射される光を、検査光として利用するので、装置を簡易化でき、コストの低減を図ることができる。

また、液体Ｌによって記録材料層１２等に付着した異物Ｄが除去されるので、良好な凹凸形状（凹部１５）を形成することができる。
液体ＬをＬＥＤ素子１０の回転軸ＲＡ側の部位に滴下するだけで、液体ＬがＬＥＤ素子１０の全面に万遍なく行き渡るので、塗付する液体の量を少なくすることができる。また、回転により液体Ｌが移動することで、液体ＬのＬＥＤ素子１０の全面への塗付と、記録材料層１２等に付着している異物Ｄの除去とが同時に行われるので、洗浄時間の短縮を図ることができる。

記録材料層１２等から異物Ｄが洗い流された後も回転を継続することで乾燥を行うため、異物が洗い流された後に回転を止めて自然乾燥させる方法に比べて、記録材料層１２等を早く乾燥させることができる。また、本実施形態では塗付の方法としてスピンコートによる方法を採用しているため、塗付から乾燥まで同じ装置４０で行うことができるので、設備の簡易化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法について説明する。参照する図において、図８は、第２実施形態に係る光学素子の図である。
光学素子１０Ａは、光の透過性が高い部材で、発光素子の発光面に密着または接着されて用いられる。例えば、第１実施形態に例示したＬＥＤパッケージ１の発光面１８の表面や、蛍光管の表面などに貼り付けて用いられる。

図８に示すように、光学素子１０Ａは、透明な支持体１１Ａの上に、第１実施形態と同様の記録材料層１２およびバリア層１３が形成され、さらに凹部１５が形成される。
支持体１１Ａは、発光素子が発する光に対して十分な透過性（例えば透過率８０％程度以上）を有していればよく、例えばポリカーボネートなどの樹脂や、ガラス材料が用いられる。

凹部１５を形成する場合には、支持体１１Ａを移動させつつ、第１実施形態と同様にして出力調整しながらレーザ光を集光してパルス状に照射することにより形成できる。この際、図８に示すようにレーザ光を支持体１１Ａ側（記録材料層１２とは反対側）から照射しても構わない。このように、レーザ光を記録材料層１２とは反対側から照射した場合には、レーザ光との反応により記録材料層１２から噴出する材料噴出物によってレーザ光源が汚れることがないといった効果を奏する。
また、凹部１５を形成した後は、第１の実施形態と同様の洗浄方法により、記録材料層１２等に付着した異物Ｄを除去する。

このようにして構成された光学素子１０Ａは、ＬＥＤパッケージ１の発光面１８の表面や、蛍光管の表面などに貼り付けることで、これらの発光素子の発光効率を向上することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る発光素子の製造方法について説明する。参照する図において、図９（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係るＬＥＤ素子の製造工程を示す図である。

第３実施形態に係るＬＥＤ素子１０の製造方法では、まず、第１実施形態と同様の工程（図４および図７参照）を経ることで、図９（ａ）に示すように、記録材料層１２およびバリア層１３に凹部１５を形成するとともに、記録材料層１２等を液体Ｌにより洗浄する。その後は、凹部１５が形成された記録材料層１２およびバリア層１３をマスクとして、エッチングを行うことで、図９（ｂ）に示すように、発光面１８に凹部１５に対応した穴部１６を形成する。そして、図９（ｃ）に示すように、所定の剥離液などによって記録材料層１２およびバリア層１３を除去することで、凹凸形状に形成された発光面１８が露出することとなる。

ここで、エッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングなど、種々のエッチング方法を採用できるが、エッチングガスの直進性が高く細かなパターニングが可能なＲＩＥを採用するのが好ましい。また、記録材料層１２およびバリア層１３の除去方法としては、乾式の方法や湿式の方法など種々の方法を採用できる。

なお、エッチング方法や除去方法の具体例としては、例えば、発光部１１の発光面１８を含む層の材料が、ガラスであり、記録材料層１２の材料が色素であり、バリア層１３の材料が無機材料層である場合には、エッチングガスとしてＳＦ６を用いたＲＩＥを採用するとともに、剥離液としてエタノールを用いた湿式の除去方法を採用することができる。ここで、発光面を含む層というのは、ＬＥＤ素子１０の製造終了後において、空気のような気体、水のような液体等の外部環境との間で界面を形成する層であれば、どのような層でも構わない。

以上、第３実施形態に係る製造方法によれば、ＬＥＤ素子１０の表面（発光面１８）自体に凹凸が形成されるので、ＬＥＤ素子１０と記録材料層１２との屈折率差を気にすることなく、簡単に凹凸形状を設計することができる。なお、本実施形態では、予めＬＥＤ素子１０の表面に形成した記録材料層１２に、フォーカシング技術等により複数の凹部１５を形成することで、ＬＥＤ素子１０の表面上に密着して正確にマスクがセットされたこととなる。そのため、本実施形態では、従来のようにＬＥＤ素子１０の表面が反ることによりマスクを密着できないといった問題は生じず、簡単に凹凸形状を形成することができる。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜変更して実施することが可能である。
たとえば、前記実施形態においては、発光素子の例としてＬＥＤ素子を示したが、発光素子は、ＬＥＤ素子に限られず、プラズマディスプレイ素子、レーザ、ＳＥＤ素子、蛍光間、ＥＬ素子など、発光する器具であれば何でもよい。

また、前記各実施形態では、発光素子や光学素子の製造方法に本発明に係る凹部形成方法を適用したが、本発明はこれに限定されず、凹凸製品の製造方法に本発明を適用してもよい。すなわち、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、無機物からなる基板（基体）５１上に穴部１６を情報として形成し、この基板５１の穴部１６側に保護層５２を設けることで、凹凸製品の一例としての光学読取用の情報記録媒体（光ディスク５０）を製造する方法にも本発明を適用することができる。具体的には、図４に示す方法と同じ方法で、基板５１上に記録材料層１２およびバリア層１３を形成し、この記録材料層１２等に集光した光を出力調整しながら照射して凹部１５を形成する。続いて、図７に示す方法と同じ方法で、基板５１上に付着した異物を液体で洗浄する。その後、図９に示す方法と同じ方法で、記録材料層１２等をマスクとして基板５１に凹部１５に対応した穴部１６を形成する。以上によれば、基板５１に穴部１６を良好に形成することができる。

なお、基板５１の材料としては、Ｓｉ、Ａｌを有する材料が好ましく、例えば、ＳｉやＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などが好ましい。また、保護層５２の材料としては、ＳｉＯ_２などの無機酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４などの無機窒素化物のような無機系のものや、ＵＶ硬化樹脂などのような有機系のものを、単独あるいは組み合わせて使用できる。ただし、光ディスク５０の長寿命化の観点から、保護層５２も無機系の材料で形成するのが好ましい。
また、凹凸製品としては、光ディスク５０に限らず、例えば、半導体、フラットパネルディスプレイ（有機ＥＬ、液晶、プラズマ）、ＳＥＤ（表面電界ディスプレイ）、回路基板、露光用マスク、半導体及びそのパッケージ、インターポーザ、プリント基板、ストレージメディア、バイオチップなどであってもよい。

なお、このような高密度の微細な凹凸が形成された凹凸製品を量産するための手段として、ナノインプリント技術が研究されている。ここで、ナノインプリント技術とは、金型を用いたプレス工法をナノスケールに応用したものであり、微細な凹凸のある金型を被加工材に押し付けて成型するナノスケールの成型加工技術である。ナノインプリント技術は、数十ナノメートル幅のパターン形成が可能であり、電子ビームを用いた同等の加工技術と比較して、非常に安価に、かつ、大量に成型できる利点がある。そして、このようなナノインプリント技術に用いる金型に微細な凹凸を形成する際にも、前述したヒートモードレジスト材料を用いた方法を採用することができる。

前記実施形態においては、発光素子または光学素子の発光面や光ディスク５０を構成する基板５１の表面に直接記録材料層１２を設けたが、発光面または表面との間に他の材料を介して記録材料層１２を設けてもよい。また、半導体からなるＬＥＤ素子の表面に、保護層やレンズが設けられている場合には、それらの保護層やレンズの表面（空気との界面）が発光面になるので、それらの表面に記録材料層１２および凹部１５を設ければよい。
前記実施形態においては、凹部１５を形成するのにレーザ光を用いたが、必要な大きさに集光できれば、レーザ光のような単色光でなくても構わない。

なお、最小加工形状を得るために微小時間のレーザ光の照射で形成される凹形状の直径は、レーザ光の波長よりも短くするのが望ましい。すなわち、前記した関係となるように、レーザ光のスポット径を小さく絞るのが好ましい。

また、凹部１５が最小加工形状（以下、「レーザスポット」という）よりも大きい場合には、レーザスポットを繋げることによって、凹部１５を形成すればよい。ここで、ヒートモード型の記録材料層１２にレーザ光を照射すると、照射された部分のうち温度が転移温度になった部分のみが変化する。すなわち、レーザ光は中心付近で光強度が最も強く、外側に向かうにつれて徐々に弱くなっているため、レーザ光のスポット径よりも小さな径の微細な穴（レーザスポット）を記録材料層１２に形成することが可能となっている。そして、このような微細な穴を連続させて凹部１５を形成する場合には、凹部１５の形状精度を高めることができる。ちなみに、フォトンモード型の材料であると、レーザ光が照射された部分全てで反応が起こるため、１回のレーザ光で形成される穴（レーザスポット）が大きく、その形状精度はヒートモード型の材料に比べ悪くなる。したがって、本発明のようにヒートモード型の材料を使うのが好ましい。

前記実施形態では、記録材料層１２の上にバリア層１３を形成したが、本発明はこれに限定されず、図１１に示すようにバリア層１３はなくてもよい。特に、第３実施形態や図１０に示した形態のように記録材料層１２をエッチングマスクとして利用する場合には、バリア層１３はない方が好ましい。

前記した第３実施形態では、ＬＥＤ素子１０の表面に穴部１６を形成したが、本発明はこれに限定されず、第２実施形態のような光学素子１０Ａの表面（支持体１１Ａの表面）に、記録材料層１２等をエッチングマスクとして穴部を形成してもよい。
前記した第３実施形態や図１０に示した形態では、穴部１６を形成する面（発光面１８または基板５１の表面）上に直接記録材料層１２等をエッチングマスクとして形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、エッチングガスによって記録材料層１２等が容易に削られてしまう場合には、図１２（ａ）に示すように、記録材料層１２等に影響をほとんど与えないエッチングガスによってエッチング可能なマスク層１７を、発光面１８と記録材料層１２との間に設けてもよい。なお、図１２では、発光面１８に穴部１６を形成する形態を示すが、基板５１の表面に穴部１６を形成する場合も同様にマスク層１７を設けることができる。

これによれば、まず、第１実施形態と同様に、レーザ光で記録材料層１２およびバリア層１３に凹部１５を形成するとともに、記録材料層１２等を液体Ｌにより洗浄する（図１２（ａ）参照）。次に、図１２（ｂ）に示すように、第１のエッチングガスによって、マスク層１７をエッチングすることで、マスク層１７に凹部１５に対応した貫通孔１７ａを形成する。ここで、第１のエッチングガスとして、記録材料層１２およびバリア層１３を削らないような種類のガスが選択されているので、記録材料層１２およびバリア層１３がマスクとなってマスク層１７がエッチングされる。

その後、図１２（ｃ）に示すように、第２のエッチングガスによって、発光面１８を含む層をエッチングすることで、発光面１８上に凹部１５に対応した穴部１６が形成される。このとき、第２のエッチングガスによって記録材料層１２およびバリア層１３はエッチングされて直ぐに消滅するが、マスク層１７がマスクとなって発光面１８が良好にエッチングされる。そして、その後は、図１２（ｄ）に示すように、所定の剥離液などによってマスク層１７を除去することで、凹凸形状に形成された発光面１８が露出することとなる。

ここで、図１２に示す形態の具体例としては、例えば、発光部１１の発光面１８を含む層の材料が、サファイアであり、記録材料層１２の材料が色素であり、バリア層１３の材料が無機層である場合には、マスク層１７として東京応化工業株式会社製のＳｉ含有Ｂｉ−Ｌａｙｅｒフォトレジストを採用し、第１のエッチングガスとしてＳＦ６を採用し、第２のエッチングガスとしてＣｌ２を採用すればよい。

前記各実施形態では、スピンコートによって記録材料層１２等の表面に洗浄用の液体Ｌを塗付したが、本発明はこれに限定されず、例えば、スプレーコート、ダイコート、ディップコートなど、どのような方法でも構わない。なお、各塗布方法で記録材料層１２等の表面に液体を塗付した後は、前記実施形態と同様に、ワーク（記録材料層１２等を有する加工品）を回転させることで液体を移動させて、表面の異物を洗い流せばよい。なお、ディップコートにおいては、液体の中にワークを浸す際に、液中でワークを動かすことで、表面の異物を洗い流すようにしてもよい。

前記各実施形態では、ワークを回転させることでワークの表面を乾燥させたが、本発明はこれに限定されず、例えば自然乾燥や送風機による送風などによって乾燥させてもよい。
前記各実施形態では、液体Ｌの塗付・乾燥を行う装置を光学加工機（光ディスクドライブＤＤ）とは別に設けたが、本発明はこれに限定されず、光学加工機の回転テーブルにおいて、液体の塗付・乾燥を行ってもよい。ただし、光学加工機の加工ヘッド（光出射面）に液体が付着するのを防止するために、前記各実施形態のように塗付・乾燥を行う装置を光学加工機とは別に設けるのが望ましい。

前記各実施形態では、光ディスクドライブＤＤのレーザ光源３１から出射するレーザ光を検査光として利用したが、本発明はこれに限定されず、図１３に示すように、レーザ光源３１とは別の光源６０から出射する光を、検査光としてもよい。ここで、図１３は、図５に示した光ディスクドライブＤＤの一部を変更した形態を示す図であるため、図５と同じ構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。具体的に、この図１３に示す構造では、光源６０から出射した光を凹部１５に当て、その反射光の光量をディテクタ３７で検出している。これによっても、反射光の光量の大小から凹部１５の大小を判断することができ、その結果を凹部１５の加工にフィードバックして、良好な凹部１５を形成することができる。なお、図１３における光源６０としては、例えば、レーザ光源、ＬＥＤ（発光ダイオード）などを採用できる。

前記各実施形態では、凹部１５の形成後に凹部１５に当たるレーザ光を検査光として利用することで、形成が完了した凹部１５から反射されてくる検査光に基づいて凹部１５の品質を検査し、その結果を次の凹部１５の加工にフィードバックしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、凹部１５の形成中に凹部１５に当たるレーザ光（記録光）を検査光としても兼用することで、形成中に凹部１５から反射されてくる検査光に基づいて凹部１５の品質を検査し、その結果を今回の凹部１５の加工にフィードバックしてもよい。具体的には、例えば図１３に示す形態において、レーザ光源３１からのレーザ光で凹部１５を途中まで形成したときに、この形成途中の凹部１５に光源６０から光を出射し、その反射光をディテクタ３７で検出する。そして、制御装置ＣＡによって、反射光の光量が所定範囲内に収まっているか否かを判断することで、その形成途中の凹部１５の大きさが所定範囲内に収まっているか、すなわち順調に凹部１５の形成が行われているか否かを判断する。そして、光量が所定範囲外である場合には第１の実施形態と同様にしてレーザ光源３１の出力を調整する。これによれば、現在形成している最中の凹部１５の検査結果を、現在の凹部１５の加工にフィードバックできるので、不良部位の発生をより抑えることができる。

前記各実施形態では、凹部１５からの反射光の光量を検出したが、本発明はこれに限定されず、凹部１５で回折した回折光の光量を検出し、この光量に基づいて光源の出力を調整してもよい。ただし、この場合、回折光の光量が所定範囲（所定値）を超えたときに、凹部が所望の大きさよりも大きく形成され、回折光の光量が所定範囲を下回ったときに、凹部が所望の大きさよりも小さく形成されるので、図６のフローチャートにおけるステップＳ２とステップＳ４の処理を入れ替えればよい。

前記各実施形態では、光量の大小を判断する閾値として、所定の幅のある値（上限値から下限値までの所定範囲）を採用したが、本発明はこれに限定されず、１つの値であってもよい。
前記各実施形態では、凹部１５から反射してくるレーザ光をディテクタに反射させるためにハーフミラー３４を設けたが、本発明はこれに限定されず、偏光ビームスプリッタを代わりに設けてもよい。なお、この場合は、公知の波長板などの光学部品を適宜設けてもよい。

前記各実施形態では、反射光量が所定範囲外となった場合に、レーザ光源３１の出力の調整だけを行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射光量が所定範囲外となった場合に、今回形成した凹部（検査光を当てた凹部）の位置を品質情報として随時記憶装置に記録してもよい。具体的には、例えば、反射光量が正常時の反射光量の半分以下となった場合には、今回形成している部位が欠陥部位であると考えられるため、その位置を記憶装置に記録しておくことで欠陥部位を把握することができる。そのため、例えば、基板に複数の凹部を形成した後、基板を複数に分割してチップなどの小サイズの部品を製造する場合には、記憶してある欠陥部位の位置情報に基づいて、不良品を除去することが可能となるので、製品の品質を高めることができる。なお、欠陥部位としての判断は、光量の絶対値のみで決めるのではなく、検出した光量と正常時の光量との比を表す反射率と、この反射率で検査光を反射する凹部の長さ（具体的には、その長さ分の加工に必要な時間）とを併用して決めることができる。例えば、正常時の反射率を１としたときの反射率が０．３以下になった場合には即刻その部位をＮＧとし、反射率が０．５以下になった場合には、この状態が５μｍ以上続いた場合（５μｍ分の加工に必要な時間が経過したとき）に、その部位をＮＧとする方法を採用できる。

次に、本発明の効果を確認した一実施例について説明する。
実施例としては、円盤状の基板（支持体）上に１００ｎｍ厚の色素層（記録材料層）を形成し、この基板の半径２５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲にレーザ光の出力を調整しながら内周側から順に凹部を径方向に０．１ｍｍピッチ、周方向に１μｍピッチで形成した。また、凹部の形成後に、色素層の表面を洗浄し、ドライエッチングにより基板に凹凸を形成した。
各層の詳細は以下の通りである。

・基板
材質 シリコン
厚さ ０．５ｍｍ
外径 １０１．６ｍｍ（４インチ）
内径 １５ｍｍ
・色素層（記録材料層）
下記化学式の色素材料２ｇをＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶剤１００ｍｌに溶解し、スピンコートした。スピンコートの際には、塗布開始回転数５００ｒｐｍ、塗布終了回転数１０００ｒｐｍとして塗布液を基板の内周部にディスペンスし、徐々に２２００ｒｐｍまで回転を上げた。なお、色素材料の屈折率ｎは１．９８６であり、消衰係数ｋは０．０４１８である。

上記の光記録媒体の色素層側の面に対し、球面収差補正板が設置されたパルステック工業株式会社製ＤＤＵ１０００（波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５）で微細な凹部を記録した。
凹部の形成条件は下記の通りである。
レーザ出力の初期値 ２．５ｍＷ
線速 ５ｍ／ｓ
記録信号 ５ＭＨｚの矩形波

また、各凹部の記録後に、前述の装置（ＤＤＵ１０００）に設置されているディテクタにより、反射光量を検出し、これを制御装置で反射率に変換して、検出した反射率と、予め記憶装置に記憶されている正常な反射率「１」と比較した。ここで、反射光量の反射率への変換は、レーザ出力が２．５ｍＷとなるレーザ光によって色素層に凹部が正常な大きさに形成されたときの反射光の光量を正常値とし、この正常値と、検出した反射光量との比を算出することで実行される。そして、比較の結果、反射率が０．１下がるたびにレーザ出力を０．１ｍＷだけ上げ、反射率が０．１上がるたびにレーザ出力を０．１ｍＷだけ下げる制御を行った。

そして、前述の制御を行いつつ、レーザ出力２．５ｍＷで凹部を内周側から記録していくと、半径２５ｍｍ〜３０ｍｍ未満の範囲では、検出した反射率が「１」となったため、レーザ出力を調整せずに、凹部の加工を行った。その後、半径３０ｍｍの位置において、反射率が「０．９」となったため、レーザ出力を２．４ｍＷに下げたところ、反射率が「１」に戻った。さらに、半径３５ｍｍの位置において、反射率が再び「０．９」となったため、レーザ出力を２．３ｍＷに下げたところ、反射率が「１」に戻った。その後は、レーザ出力２．３ｍＷで、半径４０ｍｍの位置まで凹部の形成を行った。

そして、色素層をマスクとしてドライエッチング（ＲＩＥ）により基板に凹凸を形成し、剥離液で色素層を除去した。なお、ドライエッチングの条件は、以下の通りである。
エッチングガス ＳＦ６＋ＣＨＦ３（１：１）
剥離液 エタノール

以上のように製作した基板の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって観察した。また、比較例として、前述した制御を行わずに、半径２５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲を全て２．５ｍＷのレーザ出力で凹部を加工した後、色素層をマスクとしたドライエッチングを行って基板を製作し、その表面をＳＥＭで観察した。

その結果、実施例においては、基板の半径２５〜４０ｍｍの範囲に、直径略０．３μｍの穴が略均一に形成されていることが確認された。また、比較例においては、基板の半径２５〜４０ｍｍの範囲中、半径２５ｍｍの部分には略０．３μｍの穴が形成されていたが、半径４０ｍｍの部位には０．４μｍの穴が形成されていたことが確認された。以上により、反射光の光量に基づいてレーザ出力を調整することで、基板上に良好な凹凸形状が形成されることが確認された。

（ａ）は、ＬＥＤパッケージの図であり、（ｂ）は、（ａ）の拡大図である。 （ａ）は、発光面を平面的に見た一例の図であり、（ｂ）は、他の例の図である。 （ａ）は、凹部の直径とピッチとの関係を説明する図であり、（ｂ）は、レーザ光の発光時間と周期との関係を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤパッケージの製造工程を示す図である。 記録材料層等に凹部を形成する光ディスクドライブを示す図である。 制御装置によるレーザ光源の出力調整方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、洗浄工程を示す図である。 第２実施形態に係る光学素子の図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係るＬＥＤ素子の製造工程を示す図である。 本発明の凹部形成方法を含む製造方法により製造された光ディスクを示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る製造工程からバリア層を形成する工程を除いた形態を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第３実施形態に係るＬＥＤ素子の製造工程を一部変更した形態を示す図である。 光ディスクドライブの変形例を示す図である。

符号の説明

１０ ＬＥＤ素子
１０Ａ 光学素子
１１ 発光部
１１Ａ 支持体
１２ 記録材料層
１３ バリア層
１５ 凹部
１６ 穴部
３０ 光学系
３１ レーザ光源
３７ ディテクタ
５０ 光ディスク
６０ 光源
ＣＡ 制御装置
ＤＤ 光ディスクドライブ

Claims (8)

1. ヒートモードの形状変化が可能な記録材料層に複数の凹部を形成する凹部形成方法であって、
   前記記録材料層に、光源を含んで構成される光学系から集光した光を照射することで凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記記録材料層への凹部の形成中または形成後において、その凹部に検査光を当てる検査光照射工程と、
   前記凹部から反射または回折する検査光の光量を検出する検出工程と、
   前記光量に基づいて当該光量が所定値となるように前記光源の出力を調整する出力調整工程と、を備えたことを特徴とする凹部形成方法。
2. 前記検査光として前記光源から出射される光を用いたことを特徴とする請求項１に記載の凹部形成方法。
3. 前記光源とは別の光源によって、前記検査光を出射することを特徴とする請求項１に記載の凹部形成方法。
4. 基体の表面上に凹凸を有する凹凸製品の製造方法であって、
   前記基体の表面上にヒートモードの形状変化が可能な記録材料層を形成する工程と、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の凹部形成方法により、前記記録材料層に複数の凹部を形成する工程と、
   複数の凹部が形成された記録材料層をマスクとして、エッチングを行うことで、前記基体の表面上に前記凹部に対応した穴部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする凹凸製品の製造方法。
5. 発光体を有する発光素子の製造方法であって、
   発光面にヒートモードの形状変化が可能な記録材料層を形成する工程と、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の凹部形成方法により、前記記録材料層に複数の凹部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法。
6. 複数の凹部が形成された記録材料層をマスクとして、エッチングを行うことで、前記発光面に前記凹部に対応した穴部を形成することを特徴とする請求項５に記載の発光素子の製造方法。
7. 発光素子の発光面に取り付けられることで、前記発光素子の発光効率を向上させる光学素子の製造方法であって、
   前記発光素子が発する光が透過可能な支持体の表面に、ヒートモードの形状変化が可能な記録材料層を形成する工程と、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の凹部形成方法により、前記記録材料層に複数の凹部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
8. 複数の凹部が形成された記録材料層をマスクとして、エッチングを行うことで、前記支持体の表面に前記凹部に対応した穴部を形成することを特徴とする請求項７に記載の光学素子の製造方法。
   
   

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