KR20100065353A - 오목부 형성 방법, 요철 제품의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법 - Google Patents

오목부 형성 방법, 요철 제품의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층에 복수의 오목부를 형성하는 오목부 형성 방법으로서, 상기 기록 재료층에 광원을 포함해서 구성되는 광학계로부터 집광된 광을 조사함으로써 오목부를 형성하는 오목부 형성 공정과, 상기 기록재료층에 있어서의 오목부의 형성 중 또는 형성 후에 있어서 그 오목부에 검사광을 조사하는 검사광 조사 공정과, 상기 오목부로부터 반사 또는 회절되는 검사광의 광량을 검출하는 검출 공정과, 상기 광량에 의거하여 상기 광량이 소정값이 되도록 상기 광원의 출력을 조정하는 출력 조정 공정(S1~S4)을 구비한 방법을 제공한다. 또한, 이 방법을 사용한 요철 제품의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법을 제공한다.

Description

오목부 형성 방법, 요철 제품의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법{CONCAVE PORTION FORMING METHOD, CONCAVE-CONVEX PRODUCT MANUFACTURING METHOD, LIGHT-EMITTING ELEMENT MANUFACTURING METHOD, AND OPTICAL ELEMENT MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 히트 모드형 기록 재료층에 오목부를 양호하게 형성하기 위한 오목부 형성 방법과, 이 방법을 사용한 요철 제품의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 광디스크나, 광디스크를 제조하기 위한 원반이나, 발광면에 요철이 형성되는 발광 소자 등의 소정의 대상물에 요철을 형성하는 방법으로서, 예를 들면 일본 특허공개 평7-161080호 공보에 나타내는 바와 같은 포토레지스트를 사용하는 방법이 알려져 있다. 구체적으로, 이 방법에서는 원반에 포토레지스트를 도포하는 도포 공정과, 레이저광에 의해 포토레지스트를 노광하는 노광 공정과, 노광 부분을 현상액에 의해 제거해서 소정의 오목부를 형성하는 현상 공정과, 반응성 이온 에칭(이하, 「RIE」라고도 칭한다)에 의해 원반을 에칭하는 에칭 공정과, 잔류하는 레지스트를 박리하는 박리 공정을 행함으로써 원반에 요철을 형성하고 있다.
이러한 에칭에 의해 요철을 형성하는 방법에서는 에칭에 사용하는 마스크로서의 포토레지스트에 양호하게 오목부가 형성되어 있지 않으면, 원반 상에 양호한 요철이 형성되지 않는다고 하는 문제가 있다. 이러한 문제에 대해서는 포토레지스트를 노광·현상한 후, 포토레지스트 상에 형성한 오목부의 가공 품질을 검사한다고 하는 방법이 있다.
그러나, 상술한 종래 기술에서는 현상 공정 후에 가공 품질의 검사를 행해야만 하기 때문에 그 검사 결과를 금회의 제품 가공(노광에 의한 오목부의 가공)에는 피드백할 수 없었다. 즉, 노광 공정에 있어서 어떠한 원인에 의해 노광 도중에 오목부에 상당하는 부위로의 노광량이 양호한 값으로부터 벗어난 경우에는 그 이후의 노광이 양호하게 행하여지지 않게 되고, 이러한 노광 불량이 되는 부위에 있어서의 오목부가 모두 불량이 된다고 하는 문제가 있었다.
그런데, 본원 발명자는 요철을 형성하는 방법으로서 포토레지스트 및 RIE를 이용한 종래 기술보다 적합한 방법을 안출하고 있다. 구체적으로, 그 방법은 집광된 레이저광의 조사에 의해 구멍이 형성되는 히트 모드 레지스트 재료를 상술한 포토레지스트 대신에 사용해서 에칭을 행하는 방법이다. 또한, 본원 발명자는 상술한 에칭을 행하지 않고, 레이저광의 조사에 의해 오목부를 형성한 히트 모드 레지스트 재료를 그대로 남김으로써 요철을 형성하는 것도 생각하고 있다. 그리고, 이들 방법에 있어서도 히트 모드 레지스트 재료에 양호하게 오목부가 형성되어 있는지 여부를 검사하는 것은 중요하고, 이 검사로 가공 품질을 신속하게 확인해서 불량 부위의 발생을 억제하는 것이 과제였다.
그래서, 본 발명은 가공 품질을 신속하게 확인함으로써 불량 부위의 발생을 억제할 수 있는 오목부 형성 방법, 요철 제품의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명은 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층에 복수의 오목부를 형성하는 오목부 형성 방법으로서, 상기 기록 재료층에 광원을 포함해서 구성되는 광학계로부터 집광된 광을 조사함으로써 오목부를 형성하는 오목부 형성 공정과, 상기 기록 재료층에 있어서의 오목부 형성 중 또는 형성 후에 있어서 그 오목부에 검사광을 조사하는 검사광 조사 공정과, 상기 오목부로부터 반사 또는 회절하는 검사광의 광량을 검출하는 검출 공정과, 상기 광량에 의거하여 상기 광량이 소정값이 되도록 상기 광원의 출력을 조정하는 출력 조정 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 오목부 형성 공정에 있어서 집광된 광을 기록 재료층에 조사하는 것만으로 오목부가 형성된다. 그 때문에, 종래와 같은 포토레지스트를 사용한 오목부의 형성 방법에 비하여 현상 공정을 행하지 않아도 오목부를 형성할 수 있으므로, 집광된 광에 의한 오목부의 형성 직후 또는 형성 중에 오목부에 검사광을 조사하여 오목부의 검사를 행할 수 있어, 가공 품질을 신속하게 확인할 수 있다. 또한, 이러한 오목부 형성 공정 중에 신속하게 가공 품질을 확인함으로써 그 결과를 동일 오목부 형성 공정에 있어서의 가공에 피드백할 수 있으므로, 불량 부위의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 검사광으로서 상기 광원으로부터 출사되는 광을 사용해도 된다.
이것에 의하면, 장치를 간이화할 수 있고, 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 광원과는 별도의 광원에 의해 상기 검사광을 출사해도 된다.
같은 광원을 사용하면 오목부의 형상 변화가 완전히 종료되기 전을 모니터하게 되지만, 별도의 광원으로 하면 완전히 종료된 형상을 모니터할 수 있다. 또한, 같은 광원이면 가공과 같은 크기의 빔으로 모니터하기 때문에, 가공 피트만의 정보밖에 얻어지지 않는다. 그러나, 별도의 광원으로 빔을 굵게 하면 인접부와의 위치나 간섭에 의한 형상 변화 등을 모니터할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 한편, 같은 광원으로 모니터하면 리얼타임으로, 간편한 장치 구성으로 모니터할 수 있다고 하는 메리트가 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 오목부 형성 방법은 광디스크나 반도체 등의 요철 제품의 제조 방법이나, 발광 소자의 제조 방법이나, 광학 소자의 제조 방법에 이용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층을 사용함으로써 집광된 광을 조사하는 것만으로 오목부가 형성되므로, 이 오목부에 검사광을 조사함으로써 가공 품질을 신속하게 확인할 수 있다. 또한, 이렇게 검출한 가공 품질의 결과를 오목부의 형성에 피드백할 수 있으므로, 불량 부위의 발생을 억제할 수 있다.
도 1의 (a)는 LED 패키지의 도면이고, (b)는 (a)의 확대도이다.
도 2의 (a)는 발광면을 평면적으로 본 일례의 도면이고, (b)는 다른 예의 도면이다.
도 3의 (a)는 오목부의 직경과 피치의 관계를 설명하는 도면이고, (b)는 레이저광의 발광 시간과 주기의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4의 (a)~(c)는 LED 패키지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 기록 재료층 등에 오목부를 형성하는 광디스크 드라이브를 나타내는 도면이다.
도 6은 제어 장치에 의한 레이저 광원의 출력 조정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7의 (a)~(c)는 세정 공정을 나타내는 도면이다.
도 8은 제 2 실시형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 9의 (a)~(c)는 제 3 실시형태에 의한 LED 소자의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 오목부 형성 방법을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된 광디스크를 나타내는 사시도(a)와 단면도(b)이다.
도 11의 (a)~(c)는 제 1 실시형태에 의한 제조 공정에서 배리어층을 형성하는 공정을 제외한 형태를 나타내는 도면이다.
도 12의 (a)~(d)는 제 3 실시형태에 의한 LED 소자의 제조 공정을 일부 변경한 형태를 나타내는 도면이다.
도 13은 광디스크 드라이브의 변형예를 나타내는 도면이다.
[제 1 실시형태]
이어서, 본 발명에 의한 발광 소자의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 발광 소자의 일례로서의 LED 패키지(1)는 발광체의 일례인 LED 소자(10)와, 이 LED 소자(10)를 고정, 배선하기 위한 케이스(20)를 구비하여 이루어진다.
LED 소자(10)는 종래 주지의 소자이고, 상세는 도시하지 않지만 n형 클래드층, p형 클래드층 및 활성층 등을 갖는다. 도 1(a)에 있어서는 상측의 면이 광이 외부로 방출되는 발광면(18)이다.
케이스(20)에는 LED 소자(10)가 고정되어 있다. 케이스(20)에는 LED 소자(10)에 전력을 공급하는 배선(21,22) 등이 형성되어 있다.
도 1(b)에 나타내는 바와 같이, LED 소자(10)는 발광하기 위한 본체 부분인 발광부(11)와, 발광부(11) 상[발광면(18)]에 형성된 기록 재료층(12)과, 배리어층(13)을 이 순서로 구비하여 이루어진다.
기록 재료층(12)은 강한 광의 조사에 의해 광이 열로 변환되고 이 열에 의해 재료가 형상 변화해서 오목부를 형성하는 것이 가능한 층이고, 소위 히트 모드형의 기록 재료의 층이다. 이러한 기록 재료는 종래 광기록 디스크 등의 기록층에 다용되고 있고, 예를 들면 시아닌계, 프탈로시아닌계, 퀴논계, 스쿠아릴륨계, 아줄레늄계, 티올 착염계, 메로시아닌계 등의 기록 재료를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 기록 재료층(12)은 색소를 기록 물질로서 함유하는 색소형으로 하는 것이 바람직하다.
따라서, 기록 재료층(12)에 함유되는 기록 물질로서는 색소 등의 유기 화합물을 들 수 있다. 또한, 기록 재료층(12)의 재료로서는 유기 재료에 한정되지 않고, 무기 재료 또는 무기 재료와 유기 재료의 복합 재료를 사용할 수 있다. 단, 유기 재료이면 성막을 스핀코팅에 의해 용이하게 할 수 있고, 전이온도가 낮은 재료를 얻기 쉽기 때문에 유기 재료를 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 재료 중에서도 광흡수량이 분자설계로 제어 가능한 색소를 채용하는 것이 바람직하다.
여기에서, 기록 재료층(12)의 바람직한 예로서는 메틴 색소(시아닌 색소, 헤미시아닌 색소, 스티릴 색소, 옥소놀 색소, 메로시아닌 색소 등), 대환상 색소(프탈로시아닌 색소, 나프탈로시아닌 색소, 포르피린 색소 등), 아조 색소(아조 금속 킬레이트 색소를 포함한다), 아릴리덴 색소, 착체 색소, 쿠마린 색소, 아졸 유도체, 트리아진 유도체, 1-아미노부타디엔 유도체, 계피산 유도체, 퀴노프탈론계 색소 등을 들 수 있다.
그 중에서도 레이저광에 의해 1회에 한해 정보의 기록이 가능한 색소형의 기록 재료층(12)인 것이 바람직하다. 유기물의 기록 재료는 용제에 용해해서 스핀코트나 스프레이 도포에 의해 막을 형성할 수 있으므로 생산성이 우수하기 때문이다. 이러한 색소형의 기록 재료층(12)은 기록 파장 영역에 흡수를 갖는 색소를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 특히, 광의 흡수량을 나타내는 흡광 계수(k)의 값은 그 상한이 10 이하인 것이 바람직하고, 5 이하인 것이 보다 바람직하며, 3 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1 이하인 것이 가장 바람직하다. 그 이유는, 흡광 계수(k)가 지나치게 높으면 기록 재료층(12)의 광의 입사측으로부터 반대측까지 광이 도달하지 않아, 불균일한 구멍이 형성되기 때문이다. 또한, 흡광 계수(k)의 하한값은 0.0001 이상인 것이 바람직하고, 0.001 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.1 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는 흡광 계수(k)가 지나치게 낮으면, 광흡수량이 적어지기 때문에 그만큼 큰 레이저 파워가 필요하게 되어 가공 속도의 저하를 초래하기 때문이다.
또한, 기록 재료층(12)은 상기한 바와 같이 기록 파장에 있어서 광흡수가 있을 필요가 있고, 이러한 관점으로부터 레이저 광원의 파장에 따라 적당하게 색소를 선택하거나, 구조를 개변하거나 할 수 있다.
예를 들면, 레이저 광원의 발진 파장이 780㎚ 부근이었을 경우, 펜타메틴시아닌 색소, 헵타메틴옥소놀 색소, 펜타메틴옥소놀 색소, 프탈로시아닌 색소, 나프탈로시아닌 색소 등으로부터 선택하는 것이 유리하다.
또한, 레이저 광원의 발진 파장이 660㎚ 부근이었을 경우에는 트리메틴시아닌 색소, 펜타메틴옥소놀 색소, 아조 색소, 아조 금속 착체 색소, 피로메텐 착체 색소 등으로부터 선택하는 것이 유리하다.
또한, 레이저 광원의 발진 파장이 405㎚ 부근이었을 경우에는 모노메틴시아닌 색소, 모노메틴옥소놀 색소, 제로메틴메로시아닌 색소, 프탈로시아닌 색소, 아조 색소, 아조 금속 착체 색소, 포르피린 색소, 아릴리덴 색소, 착체 색소, 쿠마린 색소, 아졸 유도체, 트리아진 유도체, 벤조트리아졸 유도체, 1-아미노부타디엔 유도체, 퀴노프탈론계 색소 등으로부터 선택하는 것이 유리하다.
이하, 레이저 광원의 발진 파장이 780㎚ 부근(근적외 레이저 파장역)이었을 경우, 660㎚ 부근(가시광 레이저 파장역, 특히 적색 레이저 파장역)이었을 경우, 405㎚ 부근(근자외 레이저 파장역)이었을 경우에 대하여 기록 재료층(12)(기록층 화합물)으로서 각각 바람직한 화합물의 예를 든다. 여기에서, 이하의 화학식 1, 2로 나타내는 화합물(Ⅰ-1~Ⅰ-10)은 레이저 광원의 발진 파장이 780㎚ 부근이었을 경우의 화합물이다. 또한, 화학식 3, 4로 나타내는 화합물(Ⅱ-1~Ⅱ-8)은 660㎚ 부근이었을 경우의 화합물이다. 또한, 화학식 5, 6으로 나타내는 화합물(Ⅲ-1~Ⅲ-14) 및 화학식 7로 나타내는 화합물은 405㎚ 부근이었을 경우의 화합물이다. 또한, 본 발명은 이들을 기록층 화합물에 사용했을 경우에 한정되는 것은 아니다.
<레이저 광원의 발진 파장이 780㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00001
<레이저 광원의 발진 파장이 780㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00002
<레이저 광원의 발진 파장이 660㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00003
<레이저 광원의 발진 파장이 660㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00004
<레이저 광원의 발진 파장이 405㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00005
<레이저 광원의 발진 파장이 405㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00006
<레이저 광원의 발진 파장이 405㎚ 부근이었을 경우의 기록층 화합물 예>
Figure pct00007
또한, 일본 특허공개 평4-74690호 공보, 일본 특허공개 평8-127174호 공보, 일본 특허공개 평11-53758호 공보, 일본 특허공개 평11-334204호 공보, 일본 특허공개 평11-334205호 공보, 일본 특허공개 평11-334206호 공보, 일본 특허공개 평11-334207호 공보, 일본 특허공개 2000-43423호 공보, 일본 특허공개 2000-108513호 공보, 및 일본 특허공개 2000-158818호 공보 등에 기재되어 있는 색소도 적합하게 사용된다.
이러한 색소형 기록 재료층(12)은 색소를 결합제 등과 함께 적당한 용제에 용해해서 도포액을 조제하고, 이어서 이 도포액을 기판 상에 도포해서 도막을 형성한 후에 건조함으로써 형성할 수 있다. 그 때, 도포액을 도포하는 면의 온도는 10~40℃의 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 하한값이 15℃ 이상이고, 20℃ 이상인 것이 더욱 바람직하며, 23℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 상한값으로서는 35℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 30℃ 이하인 것이 더욱 바람직하며, 27℃ 이하인 것이 특히 바람직하다. 이렇게 피도포면 온도가 상기 범위에 있으면 도포 편차나 도포 고장의 발생을 방지하여, 도막의 두께를 균일하게 할 수 있다.
또한, 상기 상한값 및 하한값은 각각이 임의이고 조합할 수 있다.
여기에서, 기록 재료층(12)은 단층이어도 중층이어도 되고, 중층 구조일 경우에 도포 공정을 복수회 행함으로써 형성된다.
도포액 중의 색소 농도는 일반적으로 0.01~30질량%의 범위이고, 바람직하게는 0.1~20질량%의 범위, 보다 바람직하게는 0.5~10질량%의 범위, 가장 바람직하게는 0.5~3질량%의 범위이다.
도포액의 용제로서는 아세트산 부틸, 락트산 에틸, 셀로솔브아세테이트 등의에스테르; 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤; 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 클로로포름 등의 염소화 탄화수소; 디메틸포름아미드 등의 아미드; 메틸시클로헥산 등의 탄화수소; 테트라히드로푸란, 에틸에테르, 디옥산 등의 에테르; 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올디아세톤알코올 등의 알코올; 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올 등의 불소계 용제; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 글리콜에테르류 등을 들 수 있다.
상기 용제는 사용하는 색소의 용해성을 고려해서 단독으로, 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다. 도포액 중에는 산화방지제, UV 흡수제, 가소제, 윤활제 등 각종 첨가제를 목적에 따라서 더 첨가해도 된다.
도포 방법으로서는 스프레이법, 스핀코팅법, 딥법, 롤코팅법, 블레이드코팅법, 닥터롤법, 닥터블레이드법, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다. 또한, 생산성이 뛰어나고 막두께의 컨트롤이 용이하다고 하는 점에서 스핀코팅법을 채용하는 것이 바람직하다.
기록 재료층(12)(기록층 화합물)은 스핀코팅법에 의한 형성에 유리하다고 하는 점으로부터 유기 용매에 대하여 0.01wt% 이상 30wt% 이하로 용해하는 것이 바람직하고, 0.1wt% 이상 20wt% 이하로 용해하는 것이 보다 바람직하다. 특히 테트라플루오로프로판올에 0.5wt% 이상 10wt% 이하로 용해하는 것이 바람직하다. 또한, 기록층 화합물은 열분해 온도가 150℃ 이상 500℃ 이하인 것이 바람직하고, 200℃ 이상 400℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
도포시에 도포액의 온도는 23~50℃의 범위인 것이 바람직하고, 24~40℃의 범위인 것이 보다 바람직하며, 그 중에서도 25~30℃의 범위인 것이 특히 바람직하다.
스핀코팅은 우선 회전시키면서 도포액을 기판 상에 토출시킨다. 이 때 회전수는 20~700rpm이 바람직하고, 50~500rpm이 보다 바람직하며, 100~400rpm이 더욱 바람직하다. 그 후, 건조시킬 때의 회전수는 500~10000rpm이 바람직하고, 1000~7000rpm이 보다 바람직하며, 2000~5000rpm이 더욱 바람직하다.
도포액이 결합제를 함유할 경우, 결합제의 예로서는 젤라틴, 셀룰로오스 유도체, 덱스트란, 로진, 고무 등의 천연 유기 고분자 물질; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리이소부틸렌 등의 탄화수소계 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐·폴리아세트산 비닐 공중합체 등의 비닐계 수지, 폴리아크릴산 메틸, 폴리메타크릴산 메틸 등의 아크릴 수지, 폴리비닐알코올, 염소화 폴리에틸렌, 에폭시 수지, 부티랄 수지, 고무 유도체, 페놀·포름알데히드 수지 등의 열경화성 수지의 초기 축합물 등의 합성 유기 고분자를 들 수 있다. 기록 재료층(12)의 재료로서 결합제를 병용할 경우에 결합제의 사용량은 일반적으로 색소에 대하여 0.01배량~50배량(질량비)의 범위에 있고, 바람직하게는 0.1배량~5배량(질량비)의 범위에 있다.
또한, 기록 재료층(12)에는 기록 재료층(12)의 내광성을 향상시키기 위해서 여러 가지 퇴색 방지제를 함유시킬 수 있다.
퇴색 방지제로서는 일반적으로 일중항산소 퀀쳐(quencher)가 사용된다. 일중항산소 퀀쳐로서는 이미 공지의 특허 명세서 등의 간행물에 기재된 것을 이용할 수 있다.
그 구체예로서는 일본 특허공개 소58-175693호 공보, 일본 특허공개 소59-81194호 공보, 일본 특허공개 소60-18387호 공보, 일본 특허공개 소60-19586호 공보, 일본 특허공개 소60-19587호 공보, 일본 특허공개 소60-35054호 공보, 일본 특허공개 소60-36190호 공보, 일본 특허공개 소60-36191호 공보, 일본 특허공개 소60-44554호 공보, 일본 특허공개 소60-44555호 공보, 일본 특허공개 소60-44389호 공보, 일본 특허공개 소60-44390호 공보, 일본 특허공개 소60-54892호 공보, 일본 특허공개 소60-47069호 공보, 일본 특허공개 소63-209995호 공보, 일본 특허공개 평4-25492호 공보, 일본 특허공고 평1-38680호 공보, 및 일본 특허공고 평6-26028호 공보 등의 각 공보, 독일 특허 350399호 명세서, 그리고 일본 화학회지 1992년 10월호 제 1141쪽 등에 기재된 것을 들 수 있다. 상기 일중항산소 퀀쳐 등의 퇴색방지제의 사용량은 색소의 양에 대하여 통상 0.1~50질량%의 범위이고, 바람직하게는 0.5~45질량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3~40질량%의 범위, 특히 바람직하게는 5~25질량%의 범위이다.
이상, 기록 재료층(12)이 색소형 기록층인 경우의 용제 도포법에 대해서 서술했지만, 기록 재료층(12)은 기록 물질의 물성에 맞춰 증착, 스퍼터링, CVD 등의 성막법에 의해 형성할 수도 있다.
또한, 색소는 후술하는 오목부(15)의 가공에 사용하는 레이저광의 파장에 있어서 다른 파장보다 광의 흡수율이 높은 것이 사용된다. 특히, LED 소자(10) 등의 발광 소자의 발광 파장보다 가공시의 레이저광의 파장에 있어서 광의 흡수율이 높은 것이 바람직하다.
이 색소의 흡수 피크의 파장은 반드시 가시광의 파장역 내인 것에 한정되지 않고, 자외역이나, 적외역에 있는 것이어도 상관없다.
특히 발광 소자의 발광면을 구성하는 재료의 굴절률이 높을 경우에는 오목부(15)를 구성하는 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)의 굴절률이 높은 것이 바람직하다.
색소에는 흡수 파장의 피크 파장의 장파측에 굴절률이 높은 파장역이 존재하지만, 이 파장역과 발광 소자의 발광 파장을 맞추는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 색소 흡수 파장(λa)이 발광 소자의 중심 파장(λc)보다 짧은(λa<λc) 것이 바람직하다. λa와 λc의 차는 바람직하게는 10㎚ 이상, 보다 바람직하게는 25nm 이상, 더욱 바람직하게는 50nm 이상 차이나는 것이 좋다. λa와 λc가 너무 가까우면 색소의 흡수 파장역이 발광 소자의 중심 파장(λc)에 걸쳐져, 광이 흡수되기 때문이다. 또한, λa와 λc의 차의 상한은 500nm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 300nm 이하, 더욱 바람직하게는 200nm 이하이다. λa와 λc가 지나치게 차이나면 발광 소자의 광에 있어서 굴절률이 작아지게 되어 버리기 때문이다.
레이저로 오목부(15)를 기록하는 파장(λw)은 λa<λw의 관계인 것이 바람직하다. 이러한 관계에 있으면, 색소의 광흡수량이 적절하여 기록 효율이 높아지고, 정교한 요철 형상을 형성할 수 있기 때문이다. 또한, λw<λc의 관계인 것이 바람직하다. λw는 색소가 흡수하는 파장이어야 하므로, 이 λw의 파장보다 장파장측에 발광 소자의 중심 파장(λc)이 있음으로써 발광 소자가 발하는 광이 색소에 흡수되지 않아 투과율이 향상되고, 결과적으로 발광 효율이 향상될 수 있기 때문이다.
이상과 같은 관점으로부터 λa<λw<λc의 관계에 있는 것이 가장 바람직하다고 할 수 있다.
또한, 오목부(15)를 형성하기 위한 레이저광의 파장(λw)은 큰 레이저 파워가 얻어지는 파장이면 되고, 예를 들면 기록 재료층(12)에 색소를 사용하는 경우에는 193㎚, 210㎚, 266㎚, 365㎚, 405㎚, 488㎚, 532㎚, 633㎚, 650㎚, 680㎚, 780㎚, 830㎚ 등, 1000㎚ 이하가 바람직하다.
또한, 레이저광의 종류로서는 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저 등 어떠한 레이저라도 된다. 단, 광학계를 간단하게 하기 위해서 고체 레이저나 반도체 레이저를 채용하는 것이 바람직하다. 레이저광은 연속광이어도 펄스광이어도 되지만, 자유롭게 발광 간격이 변경 가능한 레이저광을 채용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 반도체 레이저를 채용하는 것이 바람직하다. 레이저를 직접 온오프 변조할 수 없는 경우에는 외부 변조 소자로 변조하는 것이 바람직하다.
또한, 레이저 파워는 가공 속도를 높이기 위해서는 높은 편이 바람직하다. 단, 레이저 파워를 높임에 따라 스캔 속도[레이저광으로 기록 재료층(12)을 주사하는 속도; 예를 들면 후술하는 광디스크 드라이브의 회전 속도]를 올려야만 한다. 그 때문에, 레이저 파워의 상한값은 스캔 속도의 상한값를 고려하여 100W가 바람직하고, 10W가 보다 바람직하며, 5W가 더욱 바람직하고, 1W가 가장 바람직하다. 또한, 레이저 파워의 하한값은 0.1mW가 바람직하고, 0.5mW가 보다 바람직하며, 1mW가 더욱 바람직하다.
또한, 레이저광은 발신 파장폭 및 간섭성이 뛰어나고, 파장과 비슷한 스폿 사이즈로 한정할 수 있는 광인 것이 바람직하다. 또한, 기록 스트레티지(recording strategy)[오목부(15)를 적정하게 형성하기 위한 광펄스 조사 조건]는 광디스크에 사용되고 있는 스트레티지를 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 광디스크에 사용되고 있는 기록 속도나 조사하는 레이저광의 파고값, 펄스폭 등의 조건을 채용하는 것이 바람직하다.
기록 재료층(12)의 두께는 후술하는 오목부(15)의 깊이에 대응시키는 것이 좋다.
이 두께는, 예를 들면 1~10000㎚의 범위에서 적당하게 설정할 수 있고, 두께의 하한은 바람직하게는 10㎚ 이상이고, 보다 바람직하게는 30㎚ 이상이다. 그 이유는 두께가 지나치게 얇으면 오목부(15)가 얕게 형성되기 때문에 광학적인 효과가 얻어지지 않게 되기 때문이다. 또한, 후술하는 바와 같이 기록 재료층(12)을 에칭 마스크로서 이용할 경우에는 에칭 효과가 얻어지기 어려워지기 때문이다. 또한, 두께의 상한은 바람직하게는 1000㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하이다. 그 이유는 두께가 지나치게 두꺼우면 큰 레이저 파워가 필요하게 됨과 아울러 깊은 구멍을 형성하는 것이 곤란해지기 때문이며, 또한 가공 속도가 저하되기 때문이다.
또한, 기록 재료층(12)의 두께(t)와, 오목부(15)의 직경(d)은 이하의 관계인 것이 바람직하다. 즉, 기록 재료층(12)의 두께(t)의 상한값은 t<10d를 만족시키는 값으로 하는 것이 바람직하고, t<5d를 만족시키는 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, t<3d를 만족시키는 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 기록 재료층(12)의 두께(t)의 하한값은 t>d/100을 만족시키는 값으로 하는 것이 바람직하고, t>d/10을 만족시키는 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, t>d/5를 만족시키는 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이렇게 오목부(15)의 직경(d)과의 관계로 기록 재료층(12)의 두께(t)의 상한값 및 하한값을 설정하는 이유는 상기한 이유와 마찬가지이다.
오목부의 직경(d)의 상한값은 100000㎚ 이하, 바람직하게는 10000㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 1000㎚ 이하가 바람직하다. 하한값은 10㎚ 이상, 바람직하게는 50㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 100㎚ 이상이 바람직하다.
기록 재료층(12)을 형성할 때는 기록 재료가 되는 물질을 적당한 용제에 용해 또는 분산시켜서 도포액을 조제한 후, 이 도포액을 스핀코팅, 딥코팅, 익스트루젼코팅 등의 도포법에 의해 발광면(18)의 표면에 도포함으로써 형성할 수 있다.
배리어층(13)은 기록 재료층(12)을 충격 등으로부터 막기 위해서 형성되고, 임의적으로 형성된다. 배리어층(13)은 투명한 재질이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 폴리카보네이트, 트리아세트산 셀룰로오스 등이고, 보다 바람직하게는 23℃ 50%RH에서의 흡습률이 5% 이하인 재료이다. 또한, SiO2, ZnS, GaO 등의 산화물, 황화물을 사용할 수도 있다.
또한, 「투명」이란 LED 소자(10)가 발하는 광에 대하여 상기 광을 투과할 (투과율 : 90% 이상) 정도로 투명인 것을 의미한다.
배리어층(13)은 접착층을 구성하는 광경화성 수지를 적당한 용제에 용해해서 도포액을 조제한 후, 이 도포액을 소정 온도로 기록 재료층(12) 상에 도포해서 도포막을 형성하고, 상기 도포막 상에, 예를 들면 플라스틱의 압출 가공에 의해 얻어진 트리아세트산 셀룰로오스 필름(TAC 필름)을 라미네이트하고, 라미네이트한 TAC 필름 상에 광을 조사해서 도포막을 경화시켜서 형성된다. 상기 TAC 필름으로서는 자외선 흡수제를 함유하는 것이 바람직하다. 배리어층(13)의 두께는 0.01~0.2mm의 범위이고, 바람직하게는 0.03~0.1mm의 범위, 보다 바람직하게는 0.05~0.095mm의 범위이다.
기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에는 주기적으로 복수의 오목부(15)가 형성되어 있다. 오목부(15)는 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 집광된 광을 조사함으로써 상기 조사 부분을 변형(소실에 의한 변형을 포함한다)시켜서 형성된 것이다. 오목부(15)는 발광면(18)의 광이 방출되는 범위에 빈틈없이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 오목부(15)가 형성되는 원리는 이하와 같이 되어 있다.
기록 재료층(12)(기록층 화합물)에 재료의 광흡수가 있는 파장(재료에서 흡수되는 파장)의 레이저광을 조사하면 기록 재료층(12)에 의해 레이저광이 흡수되고, 이 흡수된 광이 열로 변환되어 광의 조사 부분의 온도가 상승한다. 이것에 의해, 기록 재료층(12)이 연화, 액화, 기화, 승화, 분해 등의 화학 또는/및 물리 변화를 일으킨다. 그리고, 이러한 변화를 일으킨 재료가 이동 또는/및 소실됨으로써 오목부(15)가 형성된다. 또한, 배리어층(13)은 매우 얇은 층이기 때문에 기록 재료층(12)의 이동 또는/및 소실에 따라서 함께 이동 또는/및 소실된다. 그리고, 이러한 오목부(15)의 형성시에 있어서는 화학 또는/및 물리 변화된 기록 재료층(12)의 일부가 이물이 되어서 오목부(15)의 주위에 남는다.
또한, 오목부(15)의 형성 방법으로서는, 예를 들면 라이트 원스(write once) 광디스크나 추기형 광디스크 등에 채용될 수 있는 피트의 형성 방법을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 피트 사이즈에 따라 변화하는 레이저 반사광의 강도를 검출하고, 이 반사광의 강도가 일정하게 되도록 레이저의 출력을 보정함으로써 균일한 피트를 형성하는 방법을 적용할 수 있다. 또한, 이 방법에 대해서는 후에 상술한다.
또한, 상기한 바와 같은 기록 재료층(12)(기록층 화합물)의 기화, 승화 또는 분해는 그 변화의 비율이 크고, 가파른 것이 바람직하다. 구체적으로는 기록층 화합물의 기화, 승화 또는 분해시의 시차열천칭(TG-DTA)에 의한 중량 감소율이 5% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10% 이상, 더욱 바람직하게는 20% 이상이다. 또한 기록층 화합물의 기화, 승화 또는 분해시의 시차열천칭(TG-DTA)에 의한 중량 감소의 경사(승온 1℃당의 중량 감소율)가 0.1%/℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2%/℃ 이상, 더욱 바람직하게는 0.4%/℃ 이상이다.
또한, 연화, 액화, 기화, 승화, 분해 등의 화학 또는/및 물리 변화의 전이온도는 그 상한값이 2000℃ 이하인 것이 바람직하고, 1000℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 500℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는 전이온도가 지나치게 높으면 큰 레이저 파워가 필요하게 되기 때문이다. 또한, 전이온도의 하한값은 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 100℃ 이상인 것이 보다 바람직하며, 150℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는 전이온도가 지나치게 낮으면, 주위와의 온도구배가 작기 때문에 명료한 구멍 엣지 형상을 형성할 수 없게 되기 때문이다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 오목부(15)는 도트 형상으로 형성되고, 이 도트가 격자상으로 배열된 것을 채용할 수 있다. 또한, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 오목부(15)는 가늘고 긴 홈 형상으로 형성되고, 이것이 단속적으로 이어진 것이어도 된다. 또한, 도시는 생략하지만, 연속한 홈 형상으로 해서 형성할 수도 있다.
인접하는 오목부(15)끼리의 피치(P)는 발광체인 LED 소자(10)가 발광하는 광 의 중심 파장(λc)의 0.01~100배이다.
오목부(15)의 피치(P)는 바람직하게는 중심 파장(λc)의 0.05~20배이고, 보다 바람직하게는 0.1~5배이며, 가장 바람직하게는 0.2~2배이다. 구체적으로는, 피치(P)의 하한값은 중심 파장(λc)의 0.01배 이상이 바람직하고, 0.05배 이상이 보다 바람직하며, 0.1배 이상이 더욱 바람직하고, 0.2배 이상이 가장 바람직하다. 또한, 피치(P)의 상한값은 중심 파장(λc)의 100배 이하가 바람직하고, 20배 이하가 보다 바람직하며, 5배 이하가 더욱 바람직하고, 2배 이하가 가장 바람직하다.
오목부(15)의 직경 또는 홈의 폭은 중심 파장(λc)의 0.005~25배이고, 바람직하게는 0.025~10배, 보다 바람직하게는 0.05~2.5배, 가장 바람직하게는 0.25~2배이다.
또한, 여기에서 말하는 직경 또는 홈의 폭은 오목부(15)의 절반의 깊이에 있어서의 크기, 소위 반값폭이다.
오목부(15)의 직경 또는 홈의 폭은 상기 범위에서 적당하게 설정할 수 있지만, 발광면(18)으로부터 멀어짐에 따라 거시적으로 서서히 굴절률이 작아지도록 피치(P)의 크기에 따라 조정하는 것이 바람직하다. 즉, 피치(P)가 클 경우에는 오목부(15)의 직경 또는 홈의 폭도 크게 하고, 피치(P)가 작을 경우에는 오목부(15)의 직경 또는 홈의 폭도 작게 하는 것이 바람직하다. 이 관점으로부터 직경 또는 홈의 폭은 피치(P)에 대하여 2분의 1정도의 크기인 것이 바람직하고, 예를 들면 피치(P)의 20~80%이고, 보다 바람직하게는 30~70%, 더욱 바람직하게는 40~60%이다.
오목부(15)의 깊이는 바람직하게는 중심 파장(λc)의 0.01~20배이고, 보다 바람직하게는 0.05~10배, 더욱 바람직하게는 0.1~5배이며, 가장 바람직하게는 0.2~2배이다. 깊이의 상한값은 20000㎚ 이하, 바람직하게는 10000㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 5000㎚ 이하가 바람직하다. 하한값은 1㎚ 이상, 바람직하게는 5㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 10㎚ 이상이 바람직하다.
이상과 같은 구성의 LED 패키지(1)의 제조 방법에 대해서 도 4(a)~(c)를 참조해서 설명한다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 우선 종래 공지의 방법으로 제조된 LED 소자(10)의 본체인 발광부(11)를 준비한다. 여기에서, 준비하는 발광부(11)는 1개의 LED 소자(10)에 대응한 크기의 것이 아니라, 복수의 LED 소자(10)에 대응한 크기의 것[복수의 LED 소자(10)를 형성할 수 있는 웨이퍼]을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 후술하는 바와 같이 웨이퍼[발광부(11)]에 요철을 형성해서 세정한 후, 복수의 LED 소자(10)에 대응하는 복수의 발광부(11)의 각각을 분리함으로써 복수의 LED 소자(10)가 얻어진다.
그리고, 발광부(11)를 준비한 후에는 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 기록 재료층(12)과 배리어층(13)을 이 순서로 형성한다.
이어서, 오목부(15)를 형성하지만 오목부(15)를 형성하는 장치는 도 5에 나타내는 바와 같은 광디스크 드라이브(DD)를 사용할 수 있다. 구체적으로, 이 광디스크 드라이브(DD)는 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 집광된 광을 조사하는 광학계(30)과, 제어 장치(CA)를 구비하고 있다. 또한, 이 광디스크 드라이브(DD)에는 도시는 하지 않지만 발광부(11)[LED 소자(10)의 본체]를 회전시키는 스핀들 등이 적당하게 설치되어 있다.
광학계(30)는 레이저 광원(31), 제 1 렌즈(32), 제 2 렌즈(33), 반투명경(34), 제 3 렌즈(35), 제 4 렌즈(36) 및 디텍터(detector)(37)를 구비하고 있다.
레이저 광원(31)은 레이저광을 출사하는 것이고, 제어 장치(CA)에 의해 그 출력이 조정된다.
제 1 렌즈(32)는 레이저 광원(31)으로부터 출사된 레이저광의 빔 지름을 확대하는 것이고, 레이저 광원(31)의 하류측(레이저광의 진행 방향에 있어서의 하류측)에 배치되어 있다.
제 2 렌즈(33)는 제 1 렌즈(32)에 의해 확경된 레이저광을 평행한 광속(光束)으로 변환하는 것이고, 제 1 렌즈(32)의 하류측에 배치되어 있다.
반투명경(34)은 제 2 렌즈(33)의 하류측에 배치되어 있고, 레이저 광원(31)으로부터 출사되어 오는 레이저광을 투과시킴과 아울러 그 반대측으로부터 되돌아오는 레이저광을 소정의 방향(레이저광의 광축 방향에 대하여 대략 직교하는 방향)으로 반사시키고 있다.
제 3 렌즈(35)는 반투명경(34)을 투과해 온 레이저광을 집광하기 위한 것이고, 반투명경(34)의 하류측에 배치되어 있다.
제 4 렌즈(36)는 반투명경(34)에 의해 반사된 레이저광을 집광하는 것이고, 반투명경(34)에 의해 반사되는 레이저광의 광로 상에 배치되어 있다.
디텍터(37)는 제 4 렌즈(36)의 하류측에 배치되고, 제 4 렌즈(36)에 의해 집광된 레이저광의 광량을 검출하는 기능을 갖고 있다. 그리고, 이 디텍터(37)에서 검출된 광량은 제어 장치(CA)에 출력되도록 되어 있다. 또한, 디텍터(37)로서는, 예를 들면 포토다이오드, 분할 포토다이오드 등을 채용할 수 있다.
제어 장치(CA)는 CPU, ROM, RAM, 통신 기기 등의 공지의 하드웨어(도시 생략)를 구비하고 있고, 본 실시형태에 있어서는 특히 디텍터(37)에서 검출한 광량에 의거하여 상기 광량이 소정값이 되도록 레이저 광원(31)의 출력을 조정하는 제어를 행하고 있다. 구체적으로 제어 장치(CA)는 도 6에 나타내는 바와 같은 흐름도에 따라서 제어를 실행한다.
이하에, 도 6을 참조하면서 제어 장치(CA)에 의한 레이저 광원(31)의 출력 조정 방법을 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(CA)는 디텍터(37)로부터 출력되어 오는 광량의 정보를 받으면(START), 이 광량이 소정 범위의 상한값을 초과하고 있는지 여부를 판단한다(S1). 스텝 S1에 있어서 광량이 상한값을 초과하고 있다고 판단하면(Yes), 제어 장치(CA)는 오목부(15)가 소망의 크기보다 작게 형성되어 있다고 판단하고, 레이저 광원(31)의 출력을 소정량만큼 높인다(S2).
또한, 스텝 S1에 있어서 광량이 상한값 이하다라고 판단하면(No), 제어 장치(CA)는 광량이 소정 범위의 하한값을 하회하고 있는지 여부를 판단한다(S3). 스텝 S3에 있어서 광량이 하한값을 하회하고 있다고 판단하면(Yes), 제어 장치(CA)는 오목부(15)가 소망의 크기보다 크게 형성되어 있다고 판단하고, 레이저 광원(31)의 출력을 소정량만큼 낮춘다(S4). 그리고, 이 스텝 S4의 후나, 스텝 S2의 후나, 스텝 S3에서 No라고 판단되었을 경우[즉, 오목부(15)가 소망의 크기로 형성되어 있을 경우]에는 제어 장치(CA)는 이 흐름에 따른 동작을 종료한다(END).
이러한 광디스크 드라이브(DD)를 사용하여 매트릭스 형상으로 LED 소자(10)가 형성된 웨이퍼를 광디스크와 같은 형상으로 형성하거나, 또는 더미의 광디스크에 부착하거나 해서 광디스크 드라이브(DD)의 도시하지 않는 스핀들에 장전한다. 그리고, 기록 재료층(12)의 재질에 따라서 이것을 변형시키는데 적당한 출력을 초기값으로 해서 레이저광을 기록 재료층(12)에 조사한다. 또한, 이 조사의 패턴이 도 2(a)나 도 2(b)에 예시한 도트 또는 홈의 패턴에 맞도록 레이저 광원(31)에 펄스 신호 또는 연속 신호를 입력한다. 또한, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 소정의 주기(T)로 발광되는 레이저광의 듀티비[발광 시간(τ)/주기(T)]는 실제로 형성하는 오목부(15)의 듀티비[레이저광의 주사 방향에 있어서의 오목부(15)의 길이(d)/피치(P); 도 3(a) 참조]보다 낮게 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 도 3(a)에 원 형상으로 나타내는 레이저광은 발광 시간(τ) 동안에 있어서 소정의 속도로 이동함으로써 타원상 오목부(15)의 형성에 기여하고 있다. 또한, 레이저광의 듀티비로서는, 예를 들면 오목부(15)의 피치(P)를 100이라고 했을 때의 오목부(15)의 길이(d)가 50인 경우에는 50%보다 낮은 듀티비로 레이저광을 조사하면 된다. 또한, 이 경우에 레이저광의 듀티비의 상한값은 50% 미만이 바람직하고, 40% 미만이 보다 바람직하며, 35% 미만이 더욱 바람직하다. 또한, 하한값은 1% 이상이 바람직하고, 5% 이상이 보다 바람직하며, 10% 이상이 더욱 바람직하다. 이상과 같이, 듀티비를 설정함으로써 규정 피치의 오목부(15)를 정확하게 형성할 수 있다.
또한, 공지의 광디스크 드라이브와 마찬가지의 포커싱 기술, 예를 들면 비점수차법 등을 사용함으로써 발광부(11)에 뒤틀림이나 휘어짐이 있었다고 하여도 발광면(18)의 표면에 용이하게 집광할 수 있다.
이렇게 하여, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 발광면(18)측으로부터 광디스크 드라이브(DD)의 광학계(30)로 레이저광을 집광해서 조사한다. 이 때, 이 레이저광은 기록 재료층(12) 등에 오목부(15)를 형성하기 위한 기록광으로서 조사되는 이외에, 오목부(15)의 크기(품질)를 검사하기 위한 검사광으로서도 조사된다. 즉, 레이저광은 오목부(15)의 형성이 완료될 때까지 기록광으로서 기능하고, 오목부(15)의 형성이 완료된 후에는 검사광으로서 기능한다. 또한, 집광된 레이저광 중 온도가 높은 중심 부분에 오목부(15)가 형성되기 때문에 오목부(15)의 형성 후에 오목부(15)에 대하여 조사되는 검사광은 오목부(15)의 내면과 오목부(15) 주위의 기록 재료층(12)의 표면에 조사되도록 되어 있다.
그리고, 검사광으로서 조사된 레이저광이 오목부(15)(그 주위를 포함한다)에서 반사되면, 그 반사광의 광량이 디텍터(37)에서 검출된다. 구체적으로는 오목부(15)가 형성되어 있지 않은 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 집광된 레이저광을 출사하고 나서 소정 시간 후, 즉 오목부(15)의 형성이 완료되었다고 예측되는 시점에 있어서의 오목부(15)로부터의 반사광을 디텍터(37)에 의해 검출한다. 또한, 상술한 오목부(15)의 형성이 완료될 때까지 걸리는 「소정 시간」은 미리 실험이나 시뮬레이션 등을 행함으로써 미리 정해 두면 된다.
그리고, 디텍터(37)에서 검출한 광량이 상한값을 초과하고 있을 경우에는 레이저 광원(31)의 출력을 높여서, 다음 오목부(15)의 형성시에 있어서 출력 업된 레이저광에 의해 오목부(15)가 형성된다. 또한, 디텍터(37)에서 검출한 광량이 하한값을 하회하고 있을 경우에는 레이저 광원(31)의 출력을 낮추어서, 다음 오목부(15)의 형성시에 있어서 출력 다운된 레이저광에 의해 오목부(15)가 형성된다. 그리고, 광기록 디스크에 정보를 기록하는 경우와 마찬가지로 발광부(11)를 회전시키면서 광학계(30)를 반경 방향으로 이동시킴으로써, 발광면(18) 전체에 오목부(15)를 레이저 광원(31)의 출력을 조정하면서 형성할 수 있다.
또한, 오목부(15)를 형성할 때의 가공 조건은 이하와 같다.
광학계(30)의 개구수(NA)는 하한이 0.4 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다. 또한, 개구수(NA)의 상한은 2 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 이하, 더욱 바람직하게는 0.9 이하이다. 개구수(NA)가 지나치게 적으면 정밀한 가공을 할 수 없고, 지나치게 많으면 기록시의 각도에 대한 마진이 감소하기 때문이다.
광학계(30)의 파장은, 예를 들면 405±30㎚, 532±30㎚, 650±30㎚, 780±30㎚이다. 이들은 큰 출력이 얻어지기 쉬운 파장이기 때문이다. 또한, 파장은 짧을 수록 정밀한 가공을 할 수 있으므로 바람직하다.
광학계(30)의 출력은 하한이 0.1mW 이상이고, 바람직하게는 1mW 이상, 보다 바람직하게는 5mW 이상, 더욱 바람직하게는 20mW 이상이다. 광학계(30)의 출력의 상한은 1000mW 이하이고, 바람직하게는 500mW 이하, 보다 바람직하게는 200mW 이하이다. 출력이 지나치게 낮으면 가공에 시간이 걸리고, 지나치게 높으면 광학계(30)를 구성하는 부재의 내구성이 낮아지기 때문이다.
광학계(30)를 기록 재료층(12)에 대하여 상대적으로 이동시키는 선속은 하한이 0.1m/s 이상이고, 바람직하게는 1m/s 이상, 보다 바람직하게는 5m/s 이상, 더욱 바람직하게는 20m/s 이상이다. 선속의 상한은 500m/s 이하이고, 바람직하게는 200m/s 이하, 보다 바람직하게는 100m/s 이하, 더욱 바람직하게는 50m/s 이하이다. 선속이 지나치게 높으면 가공 정밀도를 높게 하는 것이 곤란하고, 너무 느리면 가공에 시간이 걸려 양호한 형상으로 가공할 수 없기 때문이다.
광학계(30)를 포함하는 구체적인 광디스크 드라이브(DD)의 일례로서는, 예를 들면 펄스텍코교가부시키가이샤제 NE0500을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 오목부(15)를 형성한 후에는 도 7(a)~(c)에 나타내는 세정 공정을 행한다. 또한, 도 7(a)에 있어서는 이해를 위하여 오목부(15)를 크게 도시하고 있다.
상술한 바와 같이 오목부(15)를 형성한 후에는 LED 소자(10)를 광디스크 드라이브(DD)로부터 분리하고, 도 7(a)에 나타내는 스핀코팅용의 장치(40)에 셋팅한다. 그리고, 이 장치(40)를 구동해서 LED 소자(10)를 그 표면[발광면(18)]을 따라 회전시킴과 아울러 LED 소자(10) 중 장치(40)의 회전축(RA)측 부위에 발광부(11), 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 대하여 미반응이 되는 액체(L)를 적하한다. 이것에 의해, 도 7(b), 도 7(c)에 나타내는 바와 같이 LED 소자(10)의 발광면(18) 상에 적하된 액체(L)가 원심력에 의해 회전축(RA)측[도 7(a) 참조]으로부터 외측으로 이동하고, 이 이동하는 액체(L)에 의해 기록 재료층(12) 등에 부착된 이물(D)이 외측으로 씻겨내어진다.
여기에서, 액체(L)로서는 탄화수소계 용제, 불소계 용제 및 물 중 적어도 하나를 함유한 것을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 탄화수소계 용제의 일례로서는, 예를 들면 옥탄, 노난을 채용할 수 있고, 불소계 용제의 일례로서는, 예를 들면 하이드로플루오로에테르(3M사제)를 채용할 수 있다.
또한, 스핀코팅용 장치(40)의 일례로서는, 예를 들면 MS-A100(미카사사제)을 채용할 수 있다.
또한, 오목부(15)를 형성한 후에 이물(D)의 제거(스핀코팅)를 개시할 때까지의 시간은 0.1초 이상 72시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 오목부(15)의 형성으로부터 이물(D)의 제거 개시까지의 시간의 하한값은 1초 이상이 바람직하고, 10초 이상이 더욱 바람직하며, 100초 이상이 가장 바람직하다. 이렇게 하한값을 설정함으로써 오목부(15)가 형성된 기록 재료층(12) 등을 충분히 냉각할 수 있으므로, 고온의 기록 재료층(12) 등에 액체(L)를 가함으로써 발생하는 오목부(15)의 형상 흐트러짐을 억제할 수 있다. 또한, 오목부(15)의 형성으로부터 이물(D)의 제거 개시까지의 시간의 상한값은 24시간 이하가 바람직하고, 1시간 이하가 더욱 바람직하며, 10분 이하가 가장 바람직하다. 이렇게 상한값을 설정함으로써 장시간방치에 의한 이물(D)이 기록 재료층(12) 등에 고착되는 것이 억제되므로, 액체(L)에 의해 양호하게 이물(D)을 제거할 수 있다.
또한, 액체(L)를 적하하는 양은 0.5~20cc가 바람직하고, 바람직하게는 1~5cc가 바람직하다. 이렇게 하한값을 설정함으로써 이물(D)을 확실하게 액체(L)로 씻어낼 수 있고, 상한값을 설정함으로써 이물 제거 후의 건조 시간을 단축할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 액체(L)에 의해 이물(D)을 씻어낸 후, 소정 시간 동안 회전을 계속함으로써 LED 소자(10) 상에 남아있는 액체(L)가 모두 날려져서 LED 소자(10)가 신속하게 건조된다.
그 후는 도시하지 않지만 케이스(20)에 LED 소자(10)를 고정하고, 필요한 배선을 함으로써 LED 패키지(1)를 제조할 수 있다.
이렇게 하여 형성된 LED 패키지(1)는 발광면(18)에 형성된 미세한 요철 형상에 의해 발광면(18)의 근방에 있어서 거시적으로 굴절률이 서서히 변화하고, 발광면(18)으로부터 방출된 광이 발광면(18)의 내면에서 반사되는 것이 억제된다. 이것에 의해, LED 패키지(1)의 발광 효율이 향상된다.
그리고, 상술한 바와 같이 기록 재료층(12)의 형성은 도포 등에 의해 대량으로 일제히 행할 수 있어, 오목부(15)의 형성은 종래 공지의 광디스크 드라이브 등과 마찬가지의 구성으로 빠르고, 저렴하게 행할 수 있다. 또한, 공지의 포커싱 기술을 이용함으로써 소재에 뒤틀림이 있어도 오목부(15)를 간단하게 제조할 수 있다. 이러한 공정은 종래와 같이, 예를 들면 현상 공정을 필요로 하는 포토레지스트를 사용한 방법이나, 재료를 도포해서 베이킹, 노광, 베이킹, 에칭과 같은 복잡한 공정을 이용하는 방법 등과 비교하면 매우 간단하다. 따라서, 간이하게 발광 소자의 발광면에 미세한 요철 형상을 형성해서 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층(12)을 사용함으로써 집광된 레이저광을 조사하는 것만으로 오목부(15)가 형성되므로, 이 오목부(15)에 검사광(레이저광)을 조사함으로써 가공 품질을 신속하게 확인할 수 있다. 또한, 이렇게 검출한 가공 품질의 결과를 오목부(15)의 형성에 피드백할 수 있으므로, 불량부위의 발생을 억제할 수 있다.
오목부(15)를 형성하기 위해서 레이저 광원(31)으로부터 출사되는 광을 검사광으로서 이용하므로, 장치를 간이화할 수 있고, 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
또한, 액체(L)에 의해 기록 재료층(12) 등에 부착된 이물(D)이 제거되므로, 양호한 요철 형상[오목부(15)]을 형성할 수 있다.
액체(L)를 LED 소자(10)의 회전축(RA)측 부위에 적하하는 것만으로 액체(L)가 LED 소자(10)의 전체면에 빈틈없이 퍼지므로, 도포하는 액체의 양을 적게 할 수 있다. 또한, 회전에 의해 액체(L)가 이동함으로써 액체(L)의 LED 소자(10)의 전체면으로의 도포와, 기록 재료층(12) 등에 부착되어 있는 이물(D)의 제거가 동시에 행하여지므로 세정 시간의 단축을 꾀할 수 있다.
기록 재료층(12) 등으로부터 이물(D)이 씻어내어진 후에도 회전을 계속함으로써 건조를 행하기 때문에, 이물이 씻어내어진 후에 회전을 멈춰서 자연건조시키는 방법에 비하여 기록 재료층(12) 등을 빠르게 건조시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 도포의 방법으로서 스핀코팅에 의한 방법을 채용하고 있기 때문에, 도포부터 건조까지 같은 장치(40)에서 행할 수 있으므로 설비의 간이화를 꾀할 수 있다.
[제 2 실시형태]
이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 광학 소자의 제조 방법에 대해서 도 8을 참조하면서 설명한다.
광학 소자(10A)는 광의 투과성이 높은 부재이고, 발광 소자의 발광면에 밀착 또는 접착되어서 사용된다. 예를 들면, 제 1 실시형태에 예시한 LED 패키지(1)의 발광면(18)의 표면이나, 형광관의 표면 등에 부착해서 사용된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 광학 소자(10A)는 투명한 지지체(11A) 상에 제 1 실시형태와 마찬가지의 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)이 형성되고, 또한 오목부(15)가 형성된다.
지지체(11A)는 발광 소자가 발하는 광에 대하여 충분한 투과성(예를 들면 투과율 80%정도 이상)을 갖고 있으면 되고, 예를 들면 폴리카보네이트 등의 수지나, 유리 재료가 사용된다.
오목부(15)를 형성할 경우에는 지지체(11A)를 이동시키면서 제 1 실시형태와 마찬가지로 해서 출력 조정하면서 레이저광을 집광해서 펄스 형상으로 조사함으로써 형성할 수 있다. 이 때, 도 8에 나타내는 바와 같이 레이저광을 지지체(11A)측[기록 재료층(12)과는 반대측]으로부터 조사해도 상관없다. 이렇게, 레이저광을 기록 재료층(12)과는 반대측으로부터 조사했을 경우에는 레이저광과의 반응에 의해 기록 재료층(12)으로부터 분출되는 재료 분출물에 의해 레이저 광원이 오염되는 일이 없다고 하는 효과를 얻는다.
또한, 오목부(15)를 형성한 후에는 제 1 실시형태와 마찬가지의 세정 방법에 의해 기록 재료층(12) 등에 부착된 이물(D)을 제거한다.
이렇게 하여 구성된 광학 소자(10A)는 LED 패키지(1) 발광면(18)의 표면이나, 형광관의 표면 등에 부착함으로써 이들 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
[제 3 실시형태]
이어서, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 발광 소자의 제조 방법에 대해서 도 9(a)~(c)를 참조하면서 설명한다.
제 3 실시형태에 의한 LED 소자(10)의 제조 방법에서는, 우선 제 1 실시형태와 마찬가지의 공정(도 4 및 도 7 참조)을 거침으로써 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 오목부(15)를 형성함과 아울러 기록 재료층(12) 등을 액체(L)에 의해 세정한다. 그 후에는 오목부(15)가 형성된 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)을 마스크로 해서 에칭을 행함으로써, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 발광면(18)에 오목부(15)에 대응한 구멍부(16)를 형성한다. 그리고, 도 9(c)에 나타내는 바와 같이, 소정의 박리액 등에 의해 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)을 제거함으로써 요철 형상으로 형성된 발광면(18)이 노출되게 된다.
여기에서, 에칭으로서는 웨트 에칭이나 드라이 에칭 등 여러 가지 에칭 방법을 채용할 수 있지만, 에칭 가스의 직진성이 높아 정밀한 패터닝이 가능한 RIE를 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)의 제거 방법으로서는 건식 방법이나 습식 방법 등 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.
또한, 에칭 방법이나 제거 방법의 구체예로서는, 예를 들면 발광부(11)의 발광면(18)을 포함하는 층의 재료가 유리이고, 기록 재료층(12)의 재료가 색소이며, 배리어층(13)의 재료가 무기 재료층일 경우에는 에칭 가스로서 SF6을 사용한 RIE를 채용함과 아울러 박리액으로서 에탄올을 사용한 습식 제거 방법을 채용할 수 있다. 여기에서, 발광면을 포함하는 층이라고 하는 것은 LED 소자(10)의 제조 종료 후에 있어서, 공기와 같은 기체, 물과 같은 액체 등의 외부 환경과의 사이에서 계면을 형성하는 층이면 어떠한 층이라도 상관없다.
이상, 제 3 실시형태에 의한 제조 방법에 의하면 LED 소자(10)의 표면[발광면(18)] 자체에 요철이 형성되므로, LED 소자(10)와 기록 재료층(12)의 굴절률차를 신경쓰지 않고 간단하게 요철 형상을 설계할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 미리 LED 소자(10)의 표면에 형성한 기록 재료층(12)에 포커싱 기술 등에 의해 복수의 오목부(15)를 형성함으로써 LED 소자(10)의 표면 상에 밀착해서 정확하게 마스크가 셋팅된 것이 된다. 그 때문에 본 실시형태에서는 종래와 같이 LED 소자(10)의 표면이 휘어지는 것에 의해 마스크를 밀착시킬 수 없다고 하는 문제는 발생하지 않고, 간단하게 요철 형상을 형성할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일없이 적당하게 변경해서 실시할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는 발광 소자의 예로서 LED 소자를 나타냈지만, 발광 소자는 LED 소자에 한정되지 않고, 플라즈마 디스플레이 소자, 레이저, SED 소자, 형광관, EL 소자 등 발광하는 기구이면 무엇이든 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 발광 소자나 광학 소자의 제조 방법에 본 발명에 의한 오목부 형성 방법을 적용했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 요철 제품의 제조 방법에 본 발명을 적용해도 된다. 즉, 도 10(a) 및 도 10(b)에 나타내는 바와 같이 무기물로 이루어지는 기판(기체)(51) 상에 구멍부(16)를 정보로서 형성하고, 이 기판(51)의 구멍부(16)측에 보호층(52)을 형성함으로써 요철 제품의 일례로서의 광학 판독용 정보기록매체[광디스크(50)]를 제조하는 방법에도 본 발명을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 방법과 같은 방법으로 기판(51) 상에 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)을 형성하고, 이 기록 재료층(12) 등에 집광된 광을 출력 조정하면서 조사해서 오목부(15)를 형성한다. 이어서, 도 7에 나타내는 방법과 같은 방법으로 기판(51) 상에 부착된 이물을 액체로 세정한다. 그 후, 도 9에 나타내는 방법과 같은 방법으로 기록 재료층(12) 등을 마스크로 해서 기판(51)에 오목부(15)에 대응한 구멍부(16)를 형성한다. 이상에 의하면, 기판(51)에 구멍부(16)를 양호하게 형성할 수 있다.
또한, 기판(51)의 재료로서는 Si, Al을 갖는 재료가 바람직하고, 예를 들면Si나 SiO2, Al2O3 등이 바람직하다. 또한, 보호층(52)의 재료로서는 SiO2 등의 무기산화물, Si3N4 등의 무기질소화물과 같은 무기계의 것이나, UV 경화 수지 등과 같은 유기계의 것을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 단, 광디스크(50)의 장기 수명화의 관점으로부터 보호층(52)도 무기계의 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 요철 제품으로서는 광디스크(50)에 한정하지 않고, 예를 들면 반도체, 플랫 패널 디스플레이(유기EL, 액정, 플라즈마), SED(표면 전계 디스플레이), 회로기판, 노광용 마스크, 반도체 및 그 패키지, 인터포저, 프린트 기판, 스토리지 미디어, 바이오 칩 등이어도 된다.
또한, 이러한 고밀도의 미세한 요철이 형성된 요철 제품을 양산하기 위한 수단으로서 나노임프린트 기술이 연구되고 있다. 여기에서 나노임프린트 기술이란, 금형을 사용한 프레스 공법을 나노 스케일에 응용한 것이고, 미세한 요철이 있는 금형을 피가공재에 압박해서 성형하는 나노 스케일의 성형 가공 기술이다. 나노임프린트 기술은 수십 나노미터 폭의 패턴 형성이 가능하고, 전자빔을 사용한 동등의 가공 기술과 비교하여 매우 저렴하며, 또한 대량으로 성형할 수 있는 이점이 있다. 그리고, 이러한 나노임프린트 기술에 사용하는 금형에 미세한 요철을 형성할 때에도 상술한 히트 모드 레지스트 재료를 사용한 방법을 채용할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서는, 발광 소자 또는 광학 소자의 발광면이나 광디스크(50)를 구성하는 기판(51)의 표면에 직접 기록 재료층(12)을 형성했지만, 발광면 또는 표면과의 사이에 다른 재료를 개재해서 기록 재료층(12)을 형성해도 된다. 또한, 반도체로 이루어지는 LED 소자의 표면에 보호층이나 렌즈가 설치되어 있는 경우에는 그들의 보호층이나 렌즈의 표면(공기와의 계면)이 발광면이 되므로, 그들 표면에 기록 재료층(12) 및 오목부(15)를 형성하면 된다.
상기 실시형태에 있어서는 오목부(15)를 형성하는데 레이저광을 사용했지만, 필요한 크기로 집광할 수 있다면 레이저광과 같은 단색광이 아니어도 상관없다.
또한, 최소 가공 형상을 얻기 위해서 미소 시간의 레이저광의 조사에 의해 형성되는 오목 형상의 직경은 레이저광의 파장보다 짧게 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기한 관계가 되도록 레이저광의 스폿 지름을 작게 한정하는 것이 바람직하다.
또한, 오목부(15)가 최소 가공 형상(이하, 「레이저 스폿」이라고 한다)보다 클 경우에는 레이저 스폿을 연결함으로써 오목부(15)를 형성하면 된다. 여기에서, 히트 모드형의 기록 재료층(12)에 레이저광을 조사하면 조사된 부분 중 온도가 전이온도가 된 부분만이 변화한다. 즉, 레이저광은 중심 부근에서 광강도가 가장 강하고 외측을 향함에 따라서 서서히 약해지고 있기 때문에, 레이저광의 스폿 지름보다 작은 지름의 미세한 구멍(레이저 스폿)을 기록 재료층(12)에 형성하는 것이 가능하게 되어 있다. 그리고, 이러한 미세한 구멍을 연속시켜서 오목부(15)를 형성할 경우에는 오목부(15)의 형상 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 포톤 모드형의 재료이면 레이저광이 조사된 부분 전체에서 반응이 일어나기 때문에, 1회의 레이저광에 의해 형성되는 구멍(레이저 스폿)이 크고, 그 형상 정밀도는 히트 모드형의 재료에 비하여 나빠진다. 따라서, 본 발명과 같이 히트 모드형의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실시형태에서는 기록 재료층(12) 상에 배리어층(13)을 형성했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 도 11에 나타내는 바와 같이 배리어층(13)은 없어도 된다. 특히, 제 3 실시형태나 도 10에 나타낸 형태와 같이 기록 재료층(12)을 에칭 마스크로서 이용한 경우에는 배리어층(13)은 없는 편이 바람직하다.
상기한 제 3 실시형태에서는 LED 소자(10)의 표면에 구멍부(16)를 형성했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 제 2 실시형태와 같은 광학 소자(10A)의 표면[지지체(11A)의 표면]에 기록 재료층(12) 등을 에칭 마스크로 해서 구멍부를 형성해도 된다.
상기한 제 3 실시형태나 도 10에 나타낸 형태에서는 구멍부(16)를 형성하는 면[발광면(18) 또는 기판(51)의 표면] 상에 직접 기록 재료층(12) 등을 에칭 마스크로 해서 형성했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 에칭 가스에 의해 기록 재료층(12) 등이 용이하게 박리되어 버리는 경우에는, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 기록 재료층(12) 등에 영향을 거의 주지 않는 에칭 가스에 의해 에칭 가능한 마스크층(17)을 발광면(18)과 기록 재료층(12) 사이에 형성해도 된다. 또한, 도 12에서는 발광면(18)에 구멍부(16)를 형성하는 형태를 나타내지만, 기판(51) 표면에 구멍부(16)를 형성하는 경우도 마찬가지로 마스크층(17)을 형성할 수 있다.
이것에 의하면, 우선 제 1 실시형태와 마찬가지로 레이저광으로 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)에 오목부(15)를 형성함과 아울러 기록 재료층(12) 등을 액체(L)에 의해 세정한다[도 12(a) 참조]. 이어서, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이 제 1 에칭 가스에 의해 마스크층(17)을 에칭함으로써 마스크층(17)에 오목부(15)에 대응한 관통 구멍(17a)을 형성한다. 여기에서, 제 1 에칭 가스로서 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)이 박리되지 않는 종류의 가스가 선택되어 있으므로, 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)이 마스크로 되어서 마스크층(17)이 에칭된다.
그 후, 도 12(c)에 나타내는 바와 같이, 제 2 에칭 가스에 의해 발광면(18)을 포함하는 층을 에칭함으로써 발광면(18) 상에 오목부(15)에 대응한 구멍부(16)가 형성된다. 이 때, 제 2 에칭 가스에 의해 기록 재료층(12) 및 배리어층(13)은 에칭되어서 즉시 제거되지만, 마스크층(17)이 마스크로 되어서 발광면(18)이 양호하게에칭된다. 그리고, 그 후에는 도 12(d)에 나타내는 바와 같이 소정의 박리액 등에 의해 마스크층(17)을 제거함으로써 요철 형상으로 형성된 발광면(18)이 노출되게 된다.
여기에서, 도 12에 나타내는 형태의 구체예로서는, 예를 들면 발광부(11)의 발광면(18)을 포함하는 층의 재료가 사파이어이고, 기록 재료층(12)의 재료가 색소이며, 배리어층(13)의 재료가 무기층일 경우에는 마스크층(17)으로서 토쿄오카코교가부시키가이샤제의 Si 함유 Bi-Layer 포토레지스트를 채용하고, 제 1 에칭 가스로서 SF6을 채용하고, 제 2 에칭 가스로서 Cl2를 채용하면 된다.
상기 각 실시형태에서는 스핀코팅에 의해 기록 재료층(12) 등의 표면에 세정용 액체(L)를 도포했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 스프레이코팅, 다이코팅, 딥코팅 등 어떤 방법이라도 상관없다. 또한, 각 도포 방법으로 기록 재료층(12) 등의 표면에 액체를 도포한 후에는 상기 실시형태와 마찬가지로 워크[기록 재료층(12) 등을 갖는 가공품]를 회전시킴으로써 액체를 이동시켜서 표면의 이물을 씻어내면 된다. 또한, 딥코팅에 있어서는 액체 속에 워크를 담글 때에 액 내에서 워크를 움직이게 함으로써 표면의 이물을 씻어내도록 해도 된다.
상기 각 실시형태에서는 워크를 회전시킴으로써 워크의 표면을 건조시켰지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 자연건조나 송풍기에 의한 송풍 등에 의해 건조시켜도 된다.
상기 각 실시형태에서는 액체(L)의 도포·건조를 행하는 장치를 광학 가공기[광디스크 드라이브(DD)]와는 별도로 설치했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 광학 가공기의 회전 테이블에 있어서 액체의 도포·건조를 행해도 된다. 단, 광학 가공기의 가공 헤드(광출사면)에 액체가 부착되는 것을 방지하기 위해서 상기 각 실시형태와 같이 도포·건조를 행하는 장치를 광학 가공기와는 별도로 설치하는 것이 바람직하다.
상기 각 실시형태에서는 광디스크 드라이브(DD)의 레이저 광원(31)으로부터 출사되는 레이저광을 검사광으로서 이용했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 도 13에 나타내는 바와 같이 레이저 광원(31)과는 별도의 광원(60)으로부터 출사되는 광을 검사광으로 해도 된다. 여기에서, 도 13은 도 5에 나타낸 광디스크 드라이브(DD)의 일부를 변경한 형태를 나타내는 도면이기 때문에, 도 5와 같은 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 구체적으로, 이 도 13에 나타내는 구조에서는 광원(60)으로부터 출사된 광을 오목부(15)에 조사하고, 그 반사광의 광량을 디텍터(37)에서 검출하고 있다. 이것에 의해서도, 반사광의 광량의 대소로 오목부(15)의 대소를 판단할 수 있고, 그 결과를 오목부(15)의 가공에 피드백해서 양호한 오목부(15)를 형성할 수 있다. 또한, 도 13에 있어서의 광원(60)으로서는, 예를 들면 레이저 광원, LED(발광 다이오드) 등을 채용할 수 있다.
상기 각 실시형태에서는 오목부(15)의 형성 후에 오목부(15)에 조사되는 레이저광을 검사광으로서 이용함으로써 형성이 완료된 오목부(15)로부터 반사되어 오는 검사광에 의거하여 오목부(15)의 품질을 검사하고, 그 결과를 다음 오목부(15)의 가공에 피드백했지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 오목부(15)의 형성 중에 오목부(15)에 조사되는 레이저광(기록광)을 검사광으로서도 겸용함으로써 형성 중에 오목부(15)로부터 반사되어 오는 검사광에 의거하여 오목부(15)의 품질을 검사하고, 그 결과를 금회의 오목부(15) 가공에 피드백해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면 도 13에 나타내는 형태에 있어서 레이저 광원(31)으로부터의 레이저광으로 오목부(15)를 도중까지 형성했을 때에 이 형성 도중의 오목부(15)에 광원(60)으로부터 광을 출사하고, 그 반사광을 디텍터(37)에서 검출한다. 그리고, 제어 장치(CA)에 의해 반사광의 광량이 소정 범위 내에 들어가 있는지 여부를 판단함으로써 그 형성 도중의 오목부(15)의 크기가 소정 범위 내에 들어가 있는지, 즉 순조롭게 오목부(15)의 형성이 행하여지고 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 광량이 소정 범위 밖일 경우에는 제 1 실시형태와 마찬가지로 해서 레이저 광원(31)의 출력을 조정한다. 이것에 의하면, 현재 형성하고 있는 도중의 오목부(15)의 검사 결과를 현재의 오목부(15)의 가공에 피드백할 수 있으므로, 불량 부위의 발생을 보다 억제할 수 있다.
상기 각 실시형태에서는 오목부(15)로부터의 반사광의 광량을 검출했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 오목부(15)에서 회절된 회절광의 광량을 검출하고, 이 광량에 의거하여 광원의 출력을 조정해도 된다. 단, 이 경우에 회절광의 광량이 소정 범위(소정값)를 초과했을 때에 오목부가 소망의 크기보다 크게 형성되고, 회절광의 광량이 소정 범위를 하회했을 때에 오목부가 소망의 크기보다 작게 형성되므로 도 6의 흐름도에 있어서의 스텝 S2와 스텝 S4의 처리를 교체하면 된다.
상기 각 실시형태에서는 광량의 대소를 판단하는 역치로서, 소정 폭의 일정 값(상한값부터 하한값까지의 소정 범위)을 채용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 1개의 값이어도 된다.
상기 각 실시형태에서는 오목부(15)로부터 반사되어 오는 레이저광을 디텍터에 반사시키기 위해서 반투명경(34)을 설치했지만 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 편광 빔 스플리터를 대신에 설치해도 된다. 또한, 이 경우에는 공지의 파장판 등의 광학 부품을 적당하게 설치해도 된다.
상기 각 실시형태에서는 반사광량이 소정 범위 밖이 되었을 경우에 레이저 광원(31)의 출력의 조정만을 행했지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 반사광량이 소정 범위 밖이 되었을 경우에 금회 형성한 오목부(검사광을 조사한 오목부)의 위치를 품질 정보로서 수시 기억 장치에 기록해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면 반사광량이 정상시의 반사광량의 절반 이하가 되었을 경우에는 금회 형성하고 있는 부위가 결함 부위라고 생각되기 때문에, 그 위치를 기억 장치에 기록해 둠으로써 결함 부위를 파악할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 기판에 복수의 오목부를 형성한 후에 기판을 복수로 분할해서 칩 등의 소사이즈 부품을 제조할 경우에는 기억하고 있는 결함 부위의 위치 정보에 의거하여 불량품을 제거하는 것이 가능해지므로, 제품의 품질을 높일 수 있다. 또한, 결함 부위로서의 판단은 광량의 절대값만으로 결정하는 것은 아니고, 검출한 광량과 정상시의 광량의 비를 나타내는 반사율과, 이 반사율로 검사광을 반사하는 오목부의 길이(구체적으로는, 그 길이만큼의 가공에 필요한 시간)를 병용해서 결정할 수 있다. 예를 들면, 정상시의 반사율을 1이라고 했을 때의 반사율이 0.3 이하가 되었을 경우에는 즉각 그 부위를 NG라고 하고, 반사율이 0.5 이하가 되었을 경우에는 이 상태가 5㎛ 이상 계속되었을 경우(5㎛만큼의 가공에 필요한 시간이 경과했을 때)에 그 부위를 NG라고 하는 방법을 채용할 수 있다.
실시예
이어서, 본 발명의 효과를 확인한 일실시예에 대하여 설명한다.
실시예로서는 원반상의 기판(지지체) 상에 100㎚ 두께의 색소층(기록 재료층)을 형성하고, 이 기판의 반경 25mm~40mm의 범위에 레이저광의 출력을 조정하면서 내주측으로부터 순서대로 오목부를 지름 방향으로 0.1㎜ 피치, 둘레 방향으로 1㎛ 피치로 형성했다. 또한, 오목부의 형성 후에 색소층의 표면을 세정하고, 드라이 에칭에 의해 기판에 요철을 형성했다.
각 층의 상세는 이하와 같다.
·기판
재질 규소
두께 0.5㎜
외경 101.6㎜(4인치)
내경 15㎜
·색소층(기록 재료층)
하기 화학식의 색소 재료 2g을 TFP(테트라플루오로프로판올) 용제 100㎖에 용해하고, 스핀코팅했다. 스핀코팅시에는 도포 개시 회전수 500rpm, 도포 종료 회전수 1000rpm으로 해서 도포액을 기판의 내주부에 디스펜스하고, 서서히 2200rpm까지 회전을 높였다. 또한, 색소 재료의 굴절률(n)은 1.986이고, 흡광 계수(k)는 0.0418이다.
Figure pct00008
상기 광기록 매체의 색소층측의 면에 대하여 구면수차 보정판이 설치된 펄스텍코교가부시키가이샤제 DDU1000(파장 405㎚, NA 0.65)으로 미세한 오목부를 기록했다.
오목부의 형성 조건은 하기와 같다.
레이저 출력의 초기값 2.5mW
선속 5m/s
기록 신호 5MHz의 구형파(Square wave)
또한, 각 오목부의 기록 후에 상술한 장치(DDU1000)에 설치되어 있는 디텍터에 의해 반사광량을 검출하고, 이것을 제어 장치에 의해 반사율로 변환하고, 검출한 반사율과, 미리 기억 장치에 기억되어 있는 정상의 반사율 「1」과 비교했다. 여기에서, 반사광량의 반사율로의 변환은 레이저 출력이 2.5mW가 되는 레이저광에 의해 색소층에 오목부가 정상의 크기로 형성되었을 때의 반사광의 광량을 정상값이라고 하고, 이 정상값과, 검출한 반사광량의 비를 산출함으로써 실행된다. 그리고, 비교의 결과, 반사율이 0.1 내려갈 때마다 레이저 출력을 0.1mW만큼 높이고, 반사율이 0.1 올라갈 때마다 레이저 출력을 0.1mW만큼 낮추는 제어를 행했다.
그리고, 상술한 제어를 행하면서 레이저 출력 2.5mW로 오목부를 내주측으로부터 기록해 가면, 반경 25㎜~30㎜ 미만의 범위에서는 검출한 반사율이 「1」이 되었기 때문에 레이저 출력을 조정하지 않고 오목부의 가공을 행했다. 그 후, 반경 30㎜의 위치에 있어서 반사율이 「0.9」가 되었기 때문에 레이저 출력을 2.4mW로 낮춘 결과, 반사율이 「1」로 돌아왔다. 또한, 반경 35㎜의 위치에 있어서 반사율이 다시 「0.9」가 되었기 때문에 레이저 출력을 2.3mW로 낮춘 결과, 반사율이 「1」로 돌아왔다. 그 후에는 레이저 출력 2.3mW로 반경 40㎜의 위치까지 오목부의 형성을 행했다.
그리고, 색소층을 마스크로 해서 드라이 에칭(RIE)에 의해 기판에 요철을 형성하고, 박리액으로 색소층을 제거했다. 또한, 드라이 에칭의 조건은 이하와 같다.
에칭 가스 SF6+CHF3(1:1)
박리액 에탄올
이상과 같이 제작한 기판의 표면을 SEM(주사형 전자현미경)에 의해 관찰했다. 또한, 비교예로서 상술한 제어를 행하지 않고, 반경 25㎜~40㎜의 범위를 모두 2.5mW의 레이저 출력으로 오목부를 가공한 후에 색소층을 마스크로 한 드라이 에칭을 행해서 기판을 제작하고, 그 표면을 SEM으로 관찰했다.
그 결과, 실시예에 있어서는 기판의 반경 25~40㎜의 범위에 직경 대략 0.3㎛의 구멍이 대략 균일하게 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 비교예에 있어서는 기판의 반경 25~40㎜의 범위 중에 반경 25㎜의 부분에는 대략 0.3㎛의 구멍이 형성되어 있었지만, 반경 40㎜의 부위에는 0.4㎛의 구멍이 형성되어 있었던 것이 확인되었다. 이상에 의해, 반사광의 광량에 의거하여 레이저 출력을 조정함으로써 기판 상에 양호한 요철 형상이 형성되는 것이 확인되었다.

Claims (8)

  1. 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층에 복수의 오목부를 형성하는 오목부 형성 방법으로서:
    상기 기록 재료층에 광원을 포함해서 구성되는 광학계로부터 집광된 광을 조사함으로써 오목부를 형성하는 오목부 형성 공정;
    상기 기록 재료층에 있어서의 오목부의 형성 중 또는 형성 후에 있어서 그 오목부에 검사광을 조사하는 검사광 조사 공정;
    상기 오목부로부터 반사 또는 회절되는 검사광의 광량을 검출하는 검출 공정; 및
    상기 광량에 의거하여 상기 광량이 소정값이 되도록 상기 광원의 출력을 조정하는 출력 조정 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 오목부 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사광으로서 상기 광원으로부터 출사되는 광을 사용한 것을 특징으로 하는 오목부 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과는 별도의 광원에 의해 상기 검사광을 출사하는 것을 특징으로 하는 오목부 형성 방법.
  4. 기체의 표면 상에 요철을 갖는 요철 제품의 제조 방법으로서:
    상기 기체의 표면 상에 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층을 형성하는 공정;
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 오목부 형성 방법에 의해 상기 기록 재료층에 복수의 오목부를 형성하는 공정; 및
    복수의 오목부가 형성된 기록 재료층을 마스크로 해서 에칭을 행함으로써 상기 기체의 표면 상에 상기 오목부에 대응한 구멍부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 요철 제품의 제조 방법.
  5. 발광체를 갖는 발광 소자의 제조 방법으로서:
    발광면에 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층을 형성하는 공정; 및
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 오목부 형성 방법에 의해 상기 기록 재료층에 복수의 오목부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 오목부가 형성된 상기 기록 재료층을 마스크로 해서 에칭을 행함으로써 상기 발광면에 상기 오목부에 대응한 구멍부를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  7. 발광 소자의 발광면에 장착됨으로써 상기 발광 소자의 발광 효율을 향상시키는 광학 소자의 제조 방법으로서:
    상기 발광 소자가 발하는 광이 투과 가능한 지지체의 표면에 히트 모드의 형상 변화가 가능한 기록 재료층을 형성하는 공정; 및
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 오목부 형성 방법에 의해 상기 기록 재료층에 복수의 오목부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 소자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    복수의 오목부가 형성된 상기 기록 재료층을 마스크로 해서 에칭을 행함으로써 상기 지지체의 표면에 상기 오목부에 대응한 구멍부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 제조 방법.
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