TWI435323B - 凹部形成方法、凹凸製品的製造方法、發光元件的製造方法以及光學元件的製造方法 - Google Patents

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Description

凹部形成方法、凹凸製品的製造方法、發光元件的製造方法以及光學元件的製造方法
本發明是關於一種用於在熱模式(heat mode)型記錄材料層上良好地形成凹部的凹部形成方法、使用此方法的凹凸製品的製造方法、發光元件的製造方法以及光學元件的製造方法。
先前，作為在光碟(optical disk)、用以製造光碟的母盤、或發光面上形成有凹凸的發光元件等預定對象物上形成凹凸的方法，例如已知有如日本專利特開平7-161080號公報所示的使用光阻劑(photoresist)的方法。具體而言，此方法是藉由進行如下步驟而於母盤上形成凹凸：於母盤上塗附光阻劑的塗附步驟；藉由雷射光對光阻劑進行曝光的曝光步驟；藉由顯影液去除曝光部分而形成預定的凹部的顯影步驟；以及藉由反應性離子蝕刻(reactive ion etching)(以下，亦稱為「RIE」)對母盤進行蝕刻的蝕刻步驟；剝離殘留的光阻劑的剝離步驟。
在上述蝕刻而形成凹凸的方法中，若無法於蝕刻所使用的作為遮罩(mask)的光阻劑上良好地形成凹部，則存在無法於母盤上形成良好的凹凸的問題。針對上述問題，有於對光阻劑進行曝光、顯影後，檢查形成於光阻劑上的凹部的加工品質的方法。
然而，上述先前技術因必須於顯影步驟後檢查進行加工品質的檢查，故無法將其檢查結果反饋(feedback)給此次製品的加工(藉由曝光而進行的凹部加工)。即，當於曝光步驟中，由於某些原因而使相當於凹部的部位的曝光量於曝光中途偏離良好的值時，存在其後的曝光無法良好地進行，上述曝光不良的部位的凹部會全部變得不良的問題。
但是，作為形成凹凸的方法，本申請案發明者提出了優於利用光阻劑及RIE的先前技術的方法。具體而言，此方法是使用藉由照射經聚集的雷射光而形成穴的熱模式光阻材料來代替上述光阻劑，而進行蝕刻的方法。另外，本申請案發明者亦考慮不進行上述蝕刻，而是使藉由照射雷射光來形成凹部的熱模式光阻材料直接殘留，藉此來形成凹凸。並且，於此等方法中，重要的是檢查是否於熱模式光阻材料上良好地形成凹部，其課題在於在此檢查中迅速地查明加工品質而抑制不良部位的產生。
因此，本發明的目的在於提供一種可藉由迅速地查明加工品質而抑制不良部位的產生的凹部形成方法、凹凸製品的製造方法、發光元件的製造方法以及光學元件的製造方法。
解決上述課題的本發明，是於可進行熱模式的變形的記錄材料層上形成多個凹部的凹部形成方法，此凹部形成方法包括如下步驟：藉由自包含光源而構成的光學系統對上述記錄材料層照射經聚集的光，而形成凹部的凹部形成步驟；於上述記錄材料層上形成凹部的過程中或形成凹部後，對此凹部照射檢查光的檢查光照射步驟；檢測自上述凹部反射或繞射的檢查光的光量的檢測步驟；以及基於上述光量對上述光源的輸出功率進行調整，以使此光量達到預定值的輸出功率調整步驟。
根據本發明，於凹部形成步驟中，可僅對記錄材料層照射經聚集的光來形成凹部。因此，本發明的方法與如先前的使用光阻劑的凹部的形成方法相比，即使不進行顯影步驟亦可形成凹部，故而可於利用經聚集的光剛形成凹部後或形成期間，對凹部照射檢查光，而進行凹部的檢查，從而可迅速地查明加工品質。另外，藉由於上述凹部形成步驟中迅速地查明加工品質，可將其結果反饋給同一凹部形成步驟中的加工，故而可抑制不良部位的產生。
另外，於本發明中，亦可使用自上述光源射出的光來作為上述檢查光。
藉此，可簡化裝置，而謀求降低成本(cost)。
另外，於本發明中，亦可藉由上述光源以外的其他光源來射出上述檢查光。
若使用相同的光源，則是監測(monitor)凹部的變形完全結束前的情況，若使用其他光源，則可監測完全穩定的形狀。另外，若為相同光源，則是利用與加工所使用的光束大小相同的光束(beam)進行監測，故而僅可獲得加工訊坑(pit)的資訊。但是，若利用其他光源來加粗光束，則有可監測與鄰接部的位置或干涉所引起的變形等優點。另一方面，若以相同光源進行監測，則有可即時(real time)地利用簡便的裝置構成進行監測的優點。
此外，如上所述的本發明的凹部形成方法可用於光碟或半導體等凹凸製品的製造方法、發光元件的製造方法、或者光學元件的製造方法。
根據本發明，藉由使用可進行熱模式的變形的記錄材料層，可僅照射經聚集的光而形成凹部，故而藉由對此凹部照射檢查光，可迅速地查明加工品質。另外，可將如此而檢測出的加工品質的結果反饋給凹部的形成，故而可抑制不良部位的產生。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
 [第1實施形態]
其次，一邊參照圖式一邊對本發明的發光元件的製造方法加以說明。
如圖1(a)所示，作為本實施形態的發光元件的發光二極體(Light Emitting Diode，LED)封裝體(package)1，具備作為發光體的一例的LED元件10，及用於將此LED元件10固定、配線的盒體(case)20。
LED元件10為先前眾所周知的元件，詳細情況並未圖示，但具有n型披覆層(cladding layer)、p型披覆層以及活性層等。於圖1(a)中，上側的面是向外部發出光的發光面18。
盒體20上固定有LED元件10。盒體20上形成有向LED元件10供給電力的配線21、22等。
如圖1(b)所示，LED元件10依序具有：作為用於發光的本體部分的發光部11、形成在發光部11的上表面(發光面18)的記錄材料層12、及障壁(barrier)層13。
記錄材料層12是可藉由照射強光而將光轉換成熱，並利用此熱使材料產生變形而形成凹部的層，即所謂熱模式型記錄材料的層。上述記錄材料在先前多用於光記錄碟片等的記錄層，例如可使用：菁(cyanine)系、酞菁(phthalocyanine)系、醌(quinone)系、方酸(squarylium)系、薁鎓(azulenium)系、硫醇(thiol)錯鹽系、部花青(merocyanine)系等的記錄材料。
本發明中之記錄材料層12較好的是含有色素作為記錄物質的色素型。
因此，作為記錄材料層12中所含有的記錄物質，可列舉色素等有機化合物。此外，作為記錄材料層12的材料，並不限定於有機材料，可使用無機材料、或無機材料與有機材料的複合材料。其中，若為有機材料，則藉由旋塗(spin coat)容易成膜，容易獲得轉移溫度低的材料，故而較好的是採用有機材料。另外，有機材料中，較好的是採用可藉由分子設計來控制光吸收量的色素。
此處，作為記錄材料層12的較佳例，可列舉：甲川(methine)色素(菁色素、半花青(hemicyanine)色素、苯乙烯(styryl)色素、氧喏(oxonol)色素、部花青色素等)、大環狀色素(酞菁色素、萘酞菁(naphthalocyanine)色素、卟啉(porphyrin)色素等)、偶氮色素(包括偶氮金屬螯合物色素)、亞烯丙基(allylidene)色素、錯合物色素、香豆素(coumarin)色素、唑類(azole)衍生物、三嗪類(triazine)衍生物、1-胺基丁二烯(1-aminobutadiene)衍生物、肉桂酸衍生物、喹酞酮(quinophthalone)系色素等。
其中，較好的是藉由雷射光可一次性記錄資訊的色素型的記錄材料層12。其原因在於：有機物的記錄材料可溶解於溶劑中並藉由旋塗或噴塗(spray coat)而形成膜，故而生產性優異。此色素型的記錄材料層12，較好的是含有於記錄波長區域具有吸收性的色素。尤其是，表示光的吸收量的消光係數(extinction coefficient)k值的上限較好的是小於等於10，更好的是小於等於5，更好的是小於等於3，最好的是小於等於1。其原因在於：若消光係數k過高，則光會從記錄材料層12的光的入射側到達相反側，而形成不均勻的穴。另外，消光係數k的下限值較好的是大於等於0.0001，更好的是大於等於0.001，更好的是大於等於0.1。其原因在於：若消光係數k過低，則光吸收量降低，故而需要較大的雷射功率(laser power)，而導致加工速度降低。
此外，記錄材料層12如上所述必須於記錄波長下具有光吸收性，就上述觀點而言，可根據雷射光源的波長而適當選擇色素，或者改變構造。
例如，當雷射光源的振盪波長(oscillation wavelength)在780nm附近時，較為有利的是自五甲川菁(pentamethine cyanine)色素、七甲川氧喏(heptamethine oxonol)色素、五甲川氧喏(pentamethine oxonol)色素、酞菁色素、萘酞菁色素等之中進行選擇。
另外，當雷射光源的振盪波長在660nm附近時，較為有利的是自三甲川菁(trimethine cyanine)色素、五甲川氧喏色素、偶氮色素、偶氮金屬錯合物色素、吡咯甲川(pyrromethene)錯合物色素等之中進行選擇。
並且，當雷射光源的振盪波長在405nm附近時，較為有利的是自單甲川菁色素、單甲川氧喏色素、零甲川部花青色素、酞菁色素、偶氮色素、偶氮金屬錯合物色素、卟啉色素、亞烯丙基色素、錯合物色素、香豆素色素、唑衍生物、三嗪衍生物、苯并三唑衍生物、1-胺基丁二烯衍生物、喹酞酮系色素等之中進行選擇。
以下，針對當雷射光源的振盪波長在780nm附近(近紅外雷射波長域)時、在660nm附近(可見光雷射波長域、尤其是紅色雷射波長域)時、在405nm附近(近紫外雷射波長域)時，分別列舉記錄材料層12(記錄層化合物)的較佳化合物的例子。此處，以下化學式1、2所表示的化合物(Ⅰ-1～Ⅰ-10)為雷射光源的振盪波長在780nm附近時的化合物。另外，化學式3、4所表示的化合物(Ⅱ-1～Ⅱ-8)為雷射光源的振盪波長在660nm附近時的化合物。進而，化學式5、6所表示的化合物(Ⅲ-1～Ⅲ-14)以及化學式7所表示的化合物為雷射光源的振盪波長在405nm附近時的化合物。此外，本發明並不限定於將此等用於記錄層化合物的情況。
＜雷射光源的振盪波長在780nm附近時的記錄層化合物例＞
＜雷射光源的振盪波長在780nm附近時的記錄層化合物例＞
＜雷射光源的振盪波長在660nm附近時的記錄層化合物例＞
＜雷射光源的振盪波長在660nm附近時的記錄層化合物例＞
＜雷射光源的振盪波長在405nm附近時的記錄層化合物例＞
＜雷射光源的振盪波長在405nm附近時的記錄層化合物例＞
＜雷射光源的振盪波長在405nm附近時的記錄層化合物例＞
另外，亦可較好地使用日本專利特開平4-74690號公報、日本專利特開平8-127174號公報、日本專利特開平11-53758號公報、日本專利特開平11-334204號公報、日本專利特開平11-334205號公報、日本專利特開平11-334206號公報、日本專利特開平11-334207號公報、日本專利特開2000-43423號公報、日本專利特開2000-108513號公報、以及日本專利特開2000-158818號公報等中所記載的色素。
上述色素型的記錄材料層12可藉由如下方式形成：將色素與黏合劑等一同溶解於適當的溶劑中而製備塗佈液，接著將此塗佈液塗佈於基板上而形成塗膜後，再進行乾燥。此時，塗佈塗佈液的面的溫度較好的是10～40℃的範圍。更好的是下限值大於等於15℃，更好的是大於等於20℃，特別好的是大於等於23℃。另外，作為上限值，更好的是小於等於35℃，更好的是小於等於30℃，特別好的是小於等於27℃。若如此被塗佈面溫度於上述範圍內，則可防止發生塗佈不均或塗佈故障，而使塗膜的厚度達到均勻。
此外，上述上限值以及下限值可各自任意組合。
此處，記錄材料層12既可為單層亦可為重疊層，於重疊層構造的情況下，可藉由進行多次塗佈步驟而形成。
塗佈液中的色素的濃度一般為0.01～30mass%(質量百分比)的範圍，較好的是0.1～20mass%的範圍，更好的是0.5～10mass%的範圍，最好的是0.5～3mass%的範圍。
作為塗佈液的溶劑，可列舉：乙酸丁酯、乳酸乙酯、乙酸溶纖劑等酯；甲基乙基酮、環己酮、甲基異丁基酮等酮；二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿等氯化烴；二甲基甲醯胺等醯胺；甲基環己烷等烴；四氫呋喃、乙醚、二噁烷等醚；乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、二丙酮醇等醇；2,2,3,3-四氟丙醇等氟系溶劑；乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚等二醇醚類等。
考慮到所使用的色素的溶解性，上述溶劑可單獨使用，或者組合使用兩種或兩種以上。塗佈液中，亦可視目的進而添加抗氧化劑、紫外線吸收劑、塑化劑、潤滑劑等各種添加劑。
作為塗佈方法，可列舉：噴霧(spray)法、旋塗法、浸漬(dip)法、輥塗(roll coat)法、刮塗(blade coat)法、刮刀輥(doctor roll)法、刮刀(doctor blade)法、網版印刷(screen print)法等。此外，就生產性優異、容易控制膜厚方面而言，較好的是採用旋塗法。
就有利於藉由旋塗法進行形成方面而言，記錄材料層12(記錄層化合物)較好的是於有機溶媒中溶解大於等於0.01wt%、小於等於30wt%，更好的是溶解大於等於0.1wt%、小於等於20wt%。尤其是於四氟丙醇中，較好的是溶解大於等於0.5wt%、小於等於10wt%。另外，記錄層化合物之熱分解溫度較好的是大於等於150℃、小於等於500℃，更好的是大於等於200℃、小於等於400℃。
塗佈時，塗佈液的溫度較好的是23～50℃的範圍，更好的是24～40℃的範圍，其中特別好的是25～30℃的範圍。
旋塗首先是一邊旋轉一邊將塗佈液噴出至基板上。此時，轉速較好的是20～700rpm，更好的是50～500rpm，更好的是100～400rpm。其後，乾燥時的轉速較好的是500～10000rpm，更好的是1000～7000rpm，更好的是2000～5000rpm。
當塗佈液含有黏合劑時，作為黏合劑的例子，可列舉：明膠(gelatin)、纖維素(cellulose)衍生物、葡聚糖(dextran)、松香(rosin)、橡膠(gum)等天然有機高分子物質；聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚異丁烯等烴系樹脂，聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物等乙烯系樹脂，聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸樹脂，聚乙烯醇、氯化聚乙烯、環氧樹脂、縮丁醛樹脂、橡膠衍生物、苯酚-甲醛樹脂等熱硬化性樹脂的初期縮合物等合成有機高分子。當併用黏合劑作為記錄材料層12的材料時，黏合劑的使用量相對於色素一般在0.01倍量～50倍量(質量比)的範圍內，較好的是0.1倍量～5倍量(質量比)的範圍。
另外，為了提高記錄材料層12的耐光性，記錄材料層12中可含有各種抗褪色劑。
作為抗褪色劑，一般可使用單線態氧淬滅劑(singlet oxygen quencher)。作為單線態氧淬滅劑，可利用已記載在公知的專利說明書等刊行物中的單線態氧淬滅劑。
作為其具體例，可列舉：日本專利特開昭58-175693號公報、日本專利特開昭59-81194號公報、日本專利特開昭60-18387號公報、日本專利特開昭60-19586號公報、日本專利特開昭60-19587號公報、日本專利特開昭60-35054號公報、日本專利特開昭60-36190號公報、日本專利特開昭60-36191號公報、日本專利特開昭60-44554號公報、日本專利特開昭60-44555號公報、日本專利特開昭60-44389號公報、日本專利特開昭60-44390號公報、日本專利特開昭60-54892號公報、日本專利特開昭60-47069號公報、日本專利特開昭63-209995號公報、日本專利特開平4-25492號公報、日本專利特公平1-38680號公報、以及日本專利特公平6-26028號公報等各公報，德國專利350399號說明書，以及日本化學會志1992年10月號第1141頁等中所記載的單線態氧淬滅劑。上述單線態氧淬滅劑等抗褪色劑的使用量，相對於色素的量通常為0.1～50mass%的範圍，較好的是0.5～45mass%的範圍，更好的是3～40mass%的範圍，特別好的是5～25mass%的範圍。
以上，對記錄材料層12為色素型記錄層時的溶劑塗佈法進行了說明，記錄材料層12亦可根據記錄物質的物性，藉由蒸鍍、濺鍍(sputtering)、化學氣相沈積法(chemical vapor deposition，CVD)等成膜法而形成。
此外，色素是使用：於下述凹部15的加工中所使用的雷射光的波長下，具有高於其他波長的光吸收率的色素。尤其是期待於加工時的雷射光的波長下，光的吸收率高於LED元件10等發光元件的發光波長下的吸收率。
此色素的吸收峰的波長並不限定在可見光的波長域內，亦可於紫外域或紅外域中。
尤其是，於構成發光元件的發光面的材料的折射率高的情況下，較好的是構成凹部15的記錄材料層12以及障壁層13的折射率高。
色素於吸收波長的峰值波長(peak wavelength)的長波側存在折射率高的波長域，較好的是使此波長域與發光元件的發光波長重合。為此，較好的是色素吸收波長λa小於發光元件之中心波長λc(λa＜λc)。λa與λc的差值較好的是大於等於10nm，更好的是大於等於25nm，更好的是遠大於50nm。其原因在於：若λa與λc過於接近，則色素的吸收波長域會靠近發光元件之中心波長λc，而吸收光。另外，λa與λc的差值的上限較好的是小於等於500nm，更好的是小於等於300nm，更好的是小於等於200nm。其原因在於：若λa與λc相差過大，則對發光元件的光而言，會導致折射率降低。
以雷射記錄凹部15的波長λW較好的是滿足λa＜λw的關係。其原因在於：若為上述關係，則色素的光吸收量合適且記錄效率提高，可形成完整的凹凸形狀。另外，較好的是滿足λW＜λc的關係。其原因在於：由於λW應為吸收色素的波長，故而藉由使發光元件之中心波長λc存在於大於此λw的波長的波長側，使發光元件所發出的光不被色素吸收而提高透射率，結果提高發光效率。
就以上觀點而言，認為最好的是滿足λa＜λw＜λc的關係。
此外，用以形成凹部15的雷射光的波長λw為可獲得大雷射功率的波長即可，例如，當記錄材料層12中使用色素時，較好的是193nm、210nm、266nm、365nm、405nm、488nm、532nm、633nm、650nm、680nm、780nm、830nm等小於等於1000nm的波長。
另外，作為雷射光的種類，可為氣體雷射、固體雷射、半導體雷射等任一種雷射。其中，為了簡化光學系統，較好的是採用固體雷射或半導體雷射。雷射光既可為連續光，亦可為脈衝(pulse)光，較好的是採用可自由地改變發光間隔的雷射光。例如，較好的是採用半導體雷射。當無法直接對雷射進行開關調變(on off modulation)時，較好的是以外部調變元件進行調變。
另外，為了提高加工速度，較好的是雷射功率較高。其中，隨著雷射功率提高，必須提高掃描速度(以雷射光掃描記錄材料層12的速度；例如，下述的光碟驅動器(optical disk drive)的旋轉速度)。因此，考慮到掃描(scan)速度的上限值，雷射功率的上限值較好的是100W，更好的是10W，更好的是5W，最好的是1W。另外，雷射功率的下限值較好的是0.1mW，更好的是0.5mW，更好的是1mW。
並且，雷射光較好的是發射波長寬度以及同調性(coherency)優異、可收縮為波長程度的光點大小(spot size)的光。另外，記錄策略(recording strategy)(用以較好地形成凹部15的光脈衝照射條件)較好的是採用光碟中所使用的策略。即，較好的是採用光碟中所使用的記錄速度或照射的雷射光的波高值、脈衝寬度等條件。
記錄材料層12的厚度較好的是使之對應於下述凹部15的深度。
此厚度例如可於1～10000nm的範圍內適當設定，厚度的下限較好的是大於等於10nm，更好的是大於等於30nm。其原因在於：若厚度過薄，則所形成的凹部15較淺，無法獲得光學效果。另一原因在於：如下所述，當利用記錄材料層12作為蝕刻遮罩時，難以獲得蝕刻效果。另外，厚度的上限較好的是小於等於1000nm，更好的是小於等於500nm。其原因在於：若厚度過厚，則需要大的雷射功率，同時難以形成深的穴，並且加工速度會下降。
另外，記錄材料層12的厚度t與凹部15的直徑d較好的是滿足以下關係。即，記錄材料層12的厚度t的上限值較好的是設為滿足t＜10d的值，更好的是設為滿足t＜5d的值，更好的是設為滿足t＜3d的值。另外，記錄材料層12的厚度t的下限值較好的是設為滿足t＞d/100的值，更好的是設為滿足t＞d/10的值，更好的是設為滿足t＞d/5的值。此外，如此根據與凹部15的直徑d的關係來設定記錄材料層12的厚度t的上限值以及下限值的原因與上述原因相同。
期待凹部的直徑d的上限值小於等於100000nm，較好的是小於等於10000nm，更好的是小於等於1000nm。期待下限值為大於等於10nm，較好的是大於等於50nm，更好的是大於等於100nm。
形成記錄材料層12時，將成為記錄材料的物質溶解或分散於合適的溶劑中而製備塗佈液後，將此塗佈液藉由旋塗、浸塗、擠壓塗佈(extrusion coat)等塗佈法塗佈於發光面18的表面，藉此可形成記錄材料層。
形成障壁層13是為了防止記錄材料層12受到衝擊等，障壁層13可任意地設置。障壁層13若為透明的材質，則並無特別限定，較好的是聚碳酸酯、三乙酸纖維素等，更好的是在23℃、50%RH下的吸濕率小於等於5%的材料。另外，亦可使用SiO2 、ZnS、GaO等氧化物、硫化物。
此外，所謂「透明」，是表示可透射LED元件10所發出的光(透射率：大於等於90%)的程度即視為透明。
障壁層13是利用如下方式形成：將構成接著層的光硬化性樹脂溶解於合適的溶劑中而製備塗佈液後，於預定溫度下將此塗佈液塗佈在記錄材料層12上而形成塗佈膜，於此塗佈膜上積層(laminate)例如利用塑膠的擠出加工而獲得的三乙酸纖維素薄膜(TAC薄膜)，自經積層的TAC薄膜之上方照射光而使塗佈膜硬化。作為上述TAC薄膜，較好的是含有紫外線吸收劑的薄膜。障壁層13的厚度為0.01～0.2mm的範圍，較好的是0.03～0.1mm的範圍，更好的是0.05～0.095mm的範圍。
記錄材料層12以及障壁層13上週期性地形成有多個凹部15。凹部15是藉由對記錄材料層12以及障壁層13照射經聚集的光，來使此照射部分變形(包括消失所引起的變形)而形成的。期待於發光面18發出光的範圍內密集地形成凹部15。
此外，形成凹部15的原理如下。
若對記錄材料層12(記錄層化合物)照射可被材料吸收的波長(被材料吸收的波長)的雷射光，則雷射光會被記錄材料層12所吸收，此經吸收的光轉換成熱，而使光的照射部分的溫度上升。藉此，記錄材料層12會引起軟化、液化、氣化、昇華、分解等化學及/或物理變化。並且，引起上述變化的材料會移動及/或消失，藉此形成凹部15。此外，障壁層13為非常薄的層，故而會隨著記錄材料層12的移動及/或消失而一同移動及/或消失。並且，當形成上述凹部15時，產生化學及/或物理變化的記錄材料層12的一部分會成為異物而殘留在凹部15的周圍。
此外，作為凹部15的形成方法，例如可應用一次寫入光碟(Write Once Optical Disk)或可錄式光碟(recordable disc)等所採用的訊坑的形成方法。具體而言，例如可應用以下方法：檢測出根據訊坑大小而變化的雷射的反射光的強度，對雷射的輸出功率進行修正，以使此反射光的強度達到固定，而形成均勻的訊坑。此外，於下文對此方法進行詳細說明。
另外，如上所述的記錄材料層12(記錄層化合物)的氣化、昇華或分解，較好的是其變化的比率較大且急遽。具體而言，記錄層化合物於氣化、昇華或分解時利用示差熱天秤(TG-DTA)所測定的重量減少率較好的是大於等於5%，更好的是大於等於10%，更好的是大於等於20%。另外，記錄層化合物於氣化、昇華或分解時利用示差熱天秤(TG-DTA)所測定的重量減少的斜率(溫度每升高1℃的重量減少率)較好的是大於等於0.1%/℃，更好的是大於等於0.2%/℃，更好的是大於等於0.4%/℃。
另外，軟化、液化、氣化、昇華、分解等化學及/或物理變化的轉移溫度的上限值較好的是小於等於2000℃，更好的是小於等於1000℃，更好的是小於等於500℃。其原因在於：若轉移溫度過高，則需要大的雷射功率。另外，轉移溫度的下限值較好的是大於等於50℃，更好的是大於等於100℃，更好的是大於等於150℃。其原因在於：若轉移溫度過低，則與周圍的溫度梯度(temperature gradient)小，故而無法形成明瞭的穴邊緣形狀。
如圖2(a)所示，凹部15亦可採用形成點(dot)狀，並將此點排列成格子狀的凹部。另外，如圖2(b)所示，凹部15亦可為形成細長的溝槽狀，並間斷地將此溝槽狀相連而成的凹部。進而，雖省略圖示，但亦可形成連續的溝槽狀。
鄰接的凹部15彼此的間距(pitch)P為作為發光體的LED元件10所發出的光的中心波長λc的0.01～100倍。
凹部15的間距P較好的是中心波長λc的0.05～20倍，更好的是0.1～5倍，最好的是0.2～2倍。具體而言，間距P的下限值較好的是中心波長λc的0.01倍或0.01倍以上，更好的是0.05倍或0.05倍以上，更好的是0.1倍或0.1倍以上，最好的是0.2倍或0.2倍以上。另外，間距P的上限值較好的是中心波長λc的100倍或100倍以下，更好的是20倍或20倍以下，更好的是5倍或5倍以下，最好的是2倍或2倍以下。
凹部15的直徑或溝槽的寬度為中心波長λc的0.005～25倍，較好的是0.025～10倍，更好的是0.05～2.5倍，最好的是0.25～2倍。
此外，此處所謂之直徑或溝槽的寬度，是指凹部15於一半深度處的寬度，即所謂半值寬度。
凹部15的直徑或溝槽的寬度可於上述範圍內適當設定，期待根據間距P的大小來進行調整，以使折射率於宏觀上隨著遠離發光面18而逐漸變小。即，當間距P較大時，凹部15的直徑或溝槽的寬度亦較大；當間距P較小時，凹部15的直徑或溝槽的寬度亦較小。就此觀點而言，直徑或溝槽的寬度較好的是間距P的2分之1左右的大小，例如為間距P的20～80%，更好的是30～70%，更好的是40～60%。
凹部15的深度較好的是中心波長λc的0.01～20倍，更好的是0.05～10倍，更好的是0.1～5倍，最好的是0.2～2倍。期待深度的上限值小於等於20000nm，較好的是小於等於10000nm，更好的是小於等於5000nm。期待下限值大於等於1nm，較好的是大於等於5nm，更好的是大於等於10nm。
參照圖4(a)至圖4(c)對如上述構成的LED封裝體1的製造方法進行說明。
如圖4(a)所示，首先，準備以先前公知的方法所製造的LED元件10的本體即發光部11。此處，對於所準備的發光部11，期待使用並非對應於1個LED元件10的大小，而是對應於多個LED元件10的大小的發光部(可形成多個LED元件10的晶圓(wafer))。於此情況下，如下所述於晶圓(發光部11)上形成凹凸並加以清潔後，分別切斷對應於多個LED元件10的多個發光部11，藉此可獲得多個LED元件10。
並且，在準備發光部11後，如圖4(b)所示，依序形成記錄材料層12及障壁層13。
其次形成凹部15，形成凹部15的裝置可使用如圖5所示的光碟驅動器DD。具體而言，此光碟驅動器DD包括對記錄材料層12以及障壁層13照射經聚集的光的光學系統30、及控制裝置CA。此外，雖未圖示，但於此光碟驅動器DD上適當設置有使發光部11(LED元件10的本體)旋轉的主軸(spindle)等。
光學系統30包括：雷射光源31、第1透鏡(lens)32、第2透鏡33、半反射鏡(half mirror)34、第3透鏡35、第4透鏡36以及檢測器(detector)37。
雷射光源31用於射出雷射光，並利用控制裝置CA調整其輸出功率。
第1透鏡32用於擴大自雷射光源31射出的雷射光的光束直徑，且配置於雷射光源31的下游側(雷射光的前進方向上的下游側)。
第2透鏡33用於將利用第1透鏡32擴大直徑的雷射光轉換成平行光束，且配置於第1透鏡32的下游側。
半反射鏡34配置於第2透鏡33的下游側，使自雷射光源31射出的雷射光透射，並且使自其相反側返回的雷射光向預定的方向(與雷射光的光軸方向大致呈正交的方向)反射。
第3透鏡35用於聚集透射過半反射鏡34的雷射光，且配置於半反射鏡34的下游側。
第4透鏡36用於聚集由半反射鏡34反射的雷射光，且配置於由半反射鏡34所反射的雷射光的光路(optical path)上。
檢測器37配置於第4透鏡36的下游側，具有檢測由第4透鏡36所聚集的雷射光的光量的功能。並且，將以此檢測器37所檢測出的光量輸出至控制裝置CA。此外，作為檢測器37，例如可採用光二極體(photodiode)、分割式光二極體(split photodiode)等。
控制裝置CA包括：中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、通訊設備等公知的硬體(hardware)(未圖示)，於本實施形態中，特別是基於利用檢測器37所檢測出的光量，以此光量達到預定值的方式調整雷射光源31的輸出功率，而進行控制。具體而言，控制裝置CA是依照圖6所示的流程圖實施控制。
以下，參照圖6對利用控制裝置CA所進行的雷射光源31的輸出功率調整方法進行說明。
如圖6所示，控制裝置CA接收到自檢測器37輸出的光量的資訊(START)後，判斷此光量是否超過預定範圍的上限值(S1)。於步驟(step)S1中，若判斷光量超過上限值(Yes)，則控制裝置CA判斷所形成的凹部15小於所需大小，而將雷射光源31的輸出功率僅提高預定量(S2)。
另外，於步驟S1中，於判斷光量小於等於上限值(No)時，控制裝置CA判斷光量是否小於預定範圍的下限值(S3)。於步驟S3中，若判斷光量小於下限值(Yes)，則控制裝置CA判斷所形成的凹部15小於所需大小，而將雷射光源31的輸出功率僅降低預定量(S4)。並且，於此步驟S4之後、或步驟S2之後、或步驟S3中判斷為No時(即，凹部15形成為所需大小時)，控制裝置CA結束此流程的動作(END)。
使用上述光碟驅動器DD，將LED元件10被形成為矩陣(matrix)狀的晶圓形成為與光碟相同的形狀，或者貼附於空白的光碟上等，裝填至光碟驅動器DD的未圖示的主軸上。並且，根據記錄材料層12的材質，將適於使其變形的合適的輸出功率作為初期值，對記錄材料層12照射雷射光。進而，向雷射光源31輸入脈衝信號或連續信號，以使此照射的圖案符合圖2(a)或圖2(b)所例示的點或溝槽的圖案。此外，如圖3(b)所示，以預定的週期T發光的雷射光的占空比(duty ratio)(發光時間τ/週期T)較好的是低於實際形成的凹部15的占空比(雷射光的掃描方向上的凹部15的長度d/間距P；參照圖3(a))。此處，於圖3(a)中表示為圓狀的雷射光藉由於發光時間τ內以預定的速度移動，而有利於形成橢圓狀的凹部15。此外，作為雷射光的占空比，例如，於將凹部15的間距P設為100時的凹部15的長度d為50的情況下，以低於50%的占空比照射雷射光即可。此外，於此情況下，雷射光的占空比的上限值較好的是小於50%，更好的是小於40%，更好的是小於35%。另外，下限值較好的是大於等於1%，更好的是大於等於5%，更好的是大於等於10%。如上所述，藉由設定占空比，可正確地形成規定間距的凹部15。
另外，藉由使用與公知的光碟驅動器相同的聚焦(focusing)技術、例如像散法(astigmatic method)等，則即使於發光部11上有起伏或翹曲，亦可容易地於發光面18的表面上進行聚光。
如此，如圖4(c)所示，自發光面18側利用光碟驅動器DD的光學系統30聚集雷射光並進行照射。此時，此雷射光除了作為用以於記錄材料層12等上形成凹部15的記錄光而進行照射以外，亦可作為用以檢查凹部15的大小(品質)的檢查光而進行照射。即，雷射光在凹部15的形成結束之前發揮記錄光的功能，而在凹部15的形成結束之後發揮檢查光的功能。此外，經聚集的雷射光之中，是由溫度較高的中心部分來形成凹部15，故而在形成凹部15後，對凹部15進行照射的檢查光是照射凹部15的內面、及凹部15周圍的記錄材料層12的表面。
並且，作為檢查光而照射的雷射光若被凹部15(包括其周圍)反射，則其反射光的光量可利用檢測器37來檢測。具體而言，對未形成凹部15的記錄材料層12以及障壁層13射出經聚集的雷射光並經過預定時間後、即預測已形成凹部15時的來自凹部15的反射光，是利用檢測器37進行檢測。此外，上述直至已形成凹部15所花費的「預定時間」藉由預先進行實驗或模擬(simulation)等而預先確定即可。
並且，當以檢測器37檢測出的光量超過上限值時，提高雷射光源31的輸出功率，於形成下一個凹部15時，藉由輸出功率提高的雷射光來形成凹部15。另外，當以檢測器37檢測出的光量低於下限值時，降低雷射光源31的輸出功率，於形成下一個凹部15時，藉由輸出功率降低的雷射光來形成凹部15。並且，以與在光記錄碟片上記錄資訊相同的方式，一邊使發光部11旋轉，一邊使光學系統30於半徑方向上移動，藉此一邊調整雷射光源31的輸出功率，一邊於發光面18的整個面上形成凹部15。
此外，形成凹部15時的加工條件如下所述。
光學系統30的數值孔徑(numerical aperture)NA的下限較好的是大於等於0.4，更好的是大於等於0.5，更好的是大於等於0.6。另外，數值孔徑NA的上限較好的是小於等於2，更好的是小於等於1，更好的是小於等於0.9。其原因在於：若數值孔徑NA過小，則無法進行微細加工；若數值孔徑過大，則記錄時的角度的邊際(margin)減小。
光學系統30的波長例如為405±30nm、532±30nm、650±30nm、780±30nm。其原因在於：此等是容易獲得大輸出功率的波長。此外，由於波長越短，越可進行微細加工，故而較好。
光學系統30的輸出功率的下限為大於等於0.1mW，較好的是大於等於1mW，更好的是大於等於5mW，更好的是大於等於20mW。光學系統30的輸出功率的上限為小於等於1000mW；較好的是小於等於500mW，更好的是小於等於200mW。其原因在於：若輸出功率過低，則加工耗費時間；若輸出功率過高，則構成光學系統30的構件的耐久性會下降。
使光學系統30相對於記錄材料層12相對地移動的線速的下限為大於等於0.1m/s，較好的是大於等於1m/s，更好的是大於等於5m/s，更好的是大於等於20m/s。線速的上限為小於等於500m/s，較好的是小於等於200m/s，更好的是小於等於100m/s，更好的是小於等於50m/s。其原因在於：若線速過高，則難以提高加工精度；若線速過低，則加工耗費時間，且無法形成良好的形狀。
作為包含光學系統30的具體光碟驅動器DD的一例，例如可使用：Pulstec工業股份有限公司製造的NE0500。
如上所述於記錄材料層12以及障壁層13上形成凹部15後，進行圖7(a)至圖7(c)所示的清潔步驟。此外，於圖7(a)中，為了便於理解，而放大凹部15進行圖示。
如上所述形成凹部15後，將LED元件10自光碟驅動器DD取下，設置(set)於圖7(a)所示的旋塗用裝置40上。接著，驅動此裝置40，使LED元件10沿其表面(發光面18)旋轉，同時於LED元件10之中裝置40的旋轉軸RA側的部位，滴加不與發光部11、記錄材料層12以及障壁層13發生反應的液體L。藉此，如圖7(b)、圖7(c)所示，滴加至LED元件10的發光面18上的液體L因離心力而自旋轉軸RA側(參照圖7(a))向外側移動，並藉由此移動的液體L而將附著於記錄材料層12等上的異物D沖洗至外側。
此處，液體L期待採用含有烴系溶劑、氟系溶劑以及水中的至少一種的液體。此外，烴系溶劑的一例，例如可採用辛烷(octane)、壬烷(nonane)；氟系溶劑的一例，例如可採用氫氟醚(hydrofluoroether)(3M公司製造)。
另外，旋塗用裝置40的一例，例如可採用MS-A100(Mikasa公司製造)。
此外，期待形成凹部15後至開始去除(旋塗)異物D之間的時間大於等於0.1秒、小於等於72小時。此處，自形成凹部15至開始去除異物D之間的時間的下限值較好的是大於等於1秒，更好的是大於等於10秒，最好的是大於等於100秒。藉由如此設定下限值，可使形成有凹部15的記錄材料層12等充分冷卻，故而可抑制藉由對高溫的記錄材料層12等滴加液體L而引起的凹部15的形狀變形。另外，自形成凹部15至開始去除異物D之間的時間的上限值較好的是小於等於24小時，更好的是小於等於1小時，最好的是小於等於10分鐘。藉由如此設定上限值，可抑制長時間放置所造成的異物D固著於記錄材料層12等，故而可利用液體L良好地去除異物D。
另外，液體L的滴加量期待為0.5～20cc，較好的是1～5cc。藉由如此設定下限值，可將異物D確實地以液體L沖洗掉，藉由設定上限值，可縮短異物去除後的乾燥時間。
並且，如上所述藉由液體L沖洗掉異物D後，於預定時間內繼續旋轉，藉此完全吹去殘留於LED元件10上的液體L，而使LED元件10迅速乾燥。
其後，雖未圖示，但藉由於盒體20上固定LED元件10，並進行必要的配線，可製造LED封裝體1。
如此形成的LED封裝體1，藉由形成在發光面18上的微細凹凸形狀，而於發光面18的近傍使折射率於宏觀上逐漸變化，可抑制自發光面18所發出的光於發光面18的內面反射。藉此提高LED封裝體1的發光效率。
並且，如上所述，記錄材料層12的形成可藉由塗佈等而大量同時進行，凹部15的形成可利用與先前公知的光碟驅動器等相同的構成而迅速、廉價地進行。另外，藉由利用公知的聚焦技術，則即使原材料不平整，亦可簡單地製造凹部15。上述步驟與先前的例如必需顯影步驟的使用光阻劑的方法、或塗佈材料並利用烘烤(baking)、曝光、烘烤、蝕刻等複雜步驟的方法等相比，極為簡單。因此，可簡易地於發光元件的發光面上形成微細的凹凸形狀，而提高發光效率。
另外，藉由使用可進行熱模式的變形的記錄材料層12，僅照射經聚集的雷射光即可形成凹部15，故而藉由對此凹部15照射檢查光(雷射光)，可迅速地查明加工品質。另外，可將如此檢測出的加工品質的結果反饋給凹部15的形成，故而可抑制不良部位的產生。
由於利用為了形成凹部15而自雷射光源31射出的光來作為檢查光，故而可簡化裝置，謀求成本的降低。
另外，由於利用液體L去除附著在記錄材料層12等上的異物D，故而可形成良好的凹凸形狀(凹部15)。
將液體L滴加至LED元件10的旋轉軸RA側的部位，即可使液體L遍布LED元件10的整個面，故而可減少所塗附的液體的量。另外，由於藉由旋轉使液體L移動，藉此同時進行液體L對LED元件10整個面的塗附、及附著於記錄材料層12等的異物D的去除，故而可謀求縮短清潔時間。
由於自記錄材料層12等沖洗掉異物D後，繼續進行旋轉，藉此進行乾燥，故而與沖洗掉異物後停止旋轉而使之自然乾燥的方法相比，可較快地使記錄材料層12等乾燥。另外，於本實施形態中，由於塗附方法是採用旋塗方法，故而自塗附至乾燥可利用同一裝置40進行，因此可謀求簡化設備。
[第2實施形態]
其次，參照圖8對本發明的第2實施形態的光學元件的製造方法進行說明。
光學元件10A是光的透射性高的構件，其是密著或接著於發光元件的發光面而進行使用。例如，可貼附於第1實施形態中所例示的LED封裝體1的發光面18的表面或螢光管的表面等之上而進行使用。
如圖8所示，光學元件10A於透明支持體11A之上形成有與第1實施形態相同的記錄材料層12以及障壁層13，進而形成有凹部15。
支持體11A對發光元件所發出的光具有充分的透射性(例如透射率大於等於80%左右)即可，例如使用聚碳酸酯等樹脂、或玻璃材料。
當形成凹部15時，使支持體11A移動，同時一邊以與第1實施形態相同的方式調整輸出功率，一邊使雷射光聚集而進行脈衝狀照射，藉此可形成凹部15。此時，亦可如圖8所示自支持體11A側(記錄材料層12之相反側)照射雷射光。當如此自記錄材料層12之相反側照射雷射光時，會發揮如下效果：不會使藉由與雷射光的反應而自記錄材料層12噴出的材料噴出物污染雷射光源。
另外，形成凹部15後，以與第1的實施形態相同的清潔方法，去除附著於記錄材料層12等上的異物D。
如此而構成的光學元件10A，藉由貼附於LED封裝體1的發光面18的表面或螢光管的表面等上，可提高此等發光元件的發光效率。
[第3實施形態]
其次，參照圖9(a)至圖9(c)對本發明的第3實施形態的發光元件的製造方法加以說明。
第3實施形態的LED元件10的製造方法中，首先，藉由經過與第1實施形態相同的步驟(參照圖4(a)至圖4(c)以及圖7(a)至圖7(c))，而如圖9(a)所示，於記錄材料層12以及障壁層13上形成凹部15，並利用液體L對記錄材料層12等進行清潔。其後，將形成有凹部15的記錄材料層12以及障壁層13作為遮罩，進行蝕刻，藉此如圖9(b)所示，於發光面18上形成對應於凹部15的穴部16。並且，如圖9(c)所示，利用預定的剝離液等去除記錄材料層12以及障壁層13，藉此使形成凹凸形狀的發光面18露出。
此處，作為蝕刻，可採用濕式蝕刻(wet etching)或乾式蝕刻(dry etching)等各種蝕刻方法，較好的是採用蝕刻氣體的前進性較高且可進行細微的圖案化的RIE。另外，作為記錄材料層12以及障壁層13的去除方法，可採用乾式的方法或濕式的方法等各種方法。
此外，作為蝕刻方法或去除方法的具體例，例如，當包含發光部11的發光面18的層的材料為玻璃、記錄材料層12的材料為色素、障壁層13的材料為無機材料層時，可採用使用SF6作為蝕刻氣體的RIE，同時採用使用乙醇作為剝離液的濕式的去除方法。此處，包含發光面的層，若為於LED元件10的製造結束後，可與空氣之類的氣體、水之類的液體等外部環境之間形成界面的層，則可為任意的層。
以上，根據第3實施形態的製造方法，是於LED元件10的表面(發光面18)自身形成凹凸，故而無需注意LED元件10與記錄材料層12的折射率差，可簡單地設計凹凸形狀。此外，於本實施形態中，於預先形成於LED元件10的表面上的記錄材料層12上，藉由聚焦技術等形成多個凹部15，藉此可密著於LED元件10的表面上並正確地設置遮罩。因此，於本實施形態中，不會產生如先前所述由於LED元件10的表面翹曲而無法密著遮罩的問題，可簡單地形成凹凸形狀。
以上對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可適當變更而實施。
例如，於上述實施形態中，雖作為發光元件的例子而揭示LED元件，但發光元件並不限於LED元件，若為電漿顯示元件(plasma display element)、雷射、表面傳導電子發射顯示器(Surface-conduction Electron-emitter Display，SED)元件、螢光管、電致發光(Electroluminescence，EL)元件等發光器具，則可為任意者。
另外，於上述各實施形態中，雖將本發明的凹部形成方法應用於發光元件或光學元件的製造方法中，但本發明並不限定於此，於凹凸製品的製造方法中亦可應用本發明。即，如圖10(a)以及10(b)所示，於由無機物構成的基板(基體)51上形成穴部16來作為資訊，於此基板51的穴部16側設置保護層52，藉此製造作為凹凸製品的一例的光學讀取用資訊記錄媒體(光碟50)，於此方法中亦可應用本發明。具體而言，藉由與圖4(a)至圖4(c)所示的方法相同的方法，於基板51上形成記錄材料層12以及障壁層13，針對此記錄材料層12等一邊調整輸出功率一邊照射經聚集的光而形成凹部15。接著，藉由與圖7(a)至圖7(c)所示的方法相同的方法，利用液體清潔附著於基板51上的異物。其後，藉由與圖9(a)至圖9(c)所示的方法相同的方法，將記錄材料層12等作為遮罩，於基板51上形成對應於凹部15的穴部16。根據以上內容，可於基板51上良好地形成穴部16。
此外，作為基板51的材料，較好的是含有Si、Al的材料，例如較好的是Si或SiO2 、Al2 O3 等。另外，作為保護層52的材料，可單獨使用或組合使用SiO2 等無機氧化物、Si3 N4 等無機氮化物之類的無機系材料，或UV硬化樹脂等之類的有機系材料。其中，就光碟50的長壽命化的觀點而言，較好的是保護層52亦由無機系的材料所形成。
另外，作為凹凸製品，並不限於光碟50，例如，亦可為半導體、平板顯示器(flat panel display)(有機EL、液晶、電漿)、SED(表面傳導電子發射顯示器)、電路基板、曝光用遮罩、半導體及其封裝體、中介層(interposer)、印刷基板、儲存媒體(storage media)、生物晶片(biochip)等。
此外，作為用以批量生產上述形成有高密度的微細凹凸的凹凸製品的方法，目前正研究奈米壓印(nanoimprint)技術。此處，所謂奈米壓印技術，是指將於奈米級(nanoscale)應用使用模具的壓製工法的技術，是將具有微細凹凸的模具按壓在被加工材料上進行成型的奈米級的成型加工技術。奈米壓印技術可形成數十奈米寬度的圖案，與使用電子束的同等加工技術相比，具有非常廉價、且可大量成型的優點。並且，在用於上述奈米壓印技術中的模具中形成微細凹凸時，亦可採用使用上述的熱模式光阻材料的方法。
於上述實施形態中，是於發光元件或光學元件的發光面或構成光碟50的基板51的表面上，直接設置記錄材料層12，但亦可與發光面或表面之間介由其他材料而設置記錄材料層12。另外，當於包含半導體的LED元件的表面上設置有保護層或透鏡時，此等保護層或透鏡的表面(與空氣的界面)成為發光面，故而可於此等表面設置記錄材料層12以及凹部15。
於上述實施形態中，形成凹部15時是使用雷射光，但若可聚光為必要的大小，則亦可不使用雷射光之類的單色光。
此外，為了獲得最小加工形狀，而期待藉由照射微小時間的雷射光而形成的凹形狀的直徑小於雷射光的波長。即，較好的是縮小雷射光的點直徑，以使其滿足上述關係。
另外，當凹部15大於最小加工形狀(以下稱為「雷射點」)時，藉由連接雷射點而形成凹部15即可。此處，若對熱模式型記錄材料層12照射雷射光，則所照射的部分之中僅溫度達到轉移溫度的部分產生變化。即，由於雷射光於中心附近光強度最強，並向外側而逐漸減弱，故而可於記錄材料層12上形成直徑小於雷射光的點直徑的微細的穴(雷射點)。並且，當使微細的穴連接而形成凹部15時，可提高凹部15的形狀精度。並且，若為光子模式(photon mode)型的材料，則照射雷射光的部分全部產生反應，故而照射1次雷射光所形成的穴(雷射點)較大，其形狀精度比熱模式型材料差。因此，較好的是如本發明般使用熱模式型材料。
於上述實施形態中，是於記錄材料層12之上形成障壁層13，但本發明並不限定於此，亦可如圖11(a)至圖11(c)所示無障壁層13。尤其是如第3實施形態或圖10(a)及圖10(b)所示的形態般利用記錄材料層12作為蝕刻遮罩時，較好的是無障壁層13。
於上述第3實施形態中，是於LED元件10的表面形成穴部16，但本發明並不限定於此，亦可於如第2實施形態的光學元件10A的表面(支持體11A的表面)上將記錄材料層12等作為蝕刻遮罩來形成穴部。
於上述第3實施形態或圖10(a)及圖10(b)所示的形態中，是於形成穴部16的面(發光面18或基板51的表面)上，直接以記錄材料層12等作為蝕刻遮罩來形成，但本發明並不限定於此。例如，在藉由蝕刻氣體容易除去記錄材料層12等的情況下，如圖12(a)所示，亦可將可藉由對記錄材料層12等幾乎無影響的蝕刻氣體進行蝕刻的遮罩層17，設置於發光面18與記錄材料層12之間。此外，圖12(a)至圖12(d)表示於發光面18上形成穴部16的形態，但於基板51的表面上形成穴部16的情況亦可同樣地設置遮罩層17。
由此，首先以與第1實施形態相同之方式，利用雷射光於記錄材料層12以及障壁層13上形成凹部15，並且利用液體L來清潔記錄材料層12等(參照圖12(a))。其次，如圖12(b)所示，利用第1蝕刻氣體來蝕刻遮罩層17，藉此於遮罩層17上形成對應於凹部15的貫通孔17a。此處，作為第1蝕刻氣體，是選擇可不會除去記錄材料層12以及障壁層13的種類的氣體，故而記錄材料層12以及障壁層13成為遮罩而使遮罩層17被蝕刻。
其後，如圖12(c)所示，利用第2蝕刻氣體來蝕刻包含發光面18的層，藉此於發光面18上形成對應於凹部15的穴部16。此時，記錄材料層12以及障壁層13被第2蝕刻氣體蝕刻而立即消失，遮罩層17成為遮罩而使發光面18被良好地蝕刻。並且，其後，如圖12(d)所示，藉由以預定的剝離液等去除遮罩層17，而使形成為凹凸形狀的發光面18露出。
此處，作為圖12(a)至圖12(d)所示的形態的具體例，例如，當包含發光部11的發光面18的層的材料為藍寶石(sapphire)、記錄材料層12的材料為色素、障壁層13的材料為無機層時，可採用東京應化工業股份有限公司製造的含Si的雙層(Bi-Layer)光阻劑來作為遮罩層17，採用SF6 作為第1蝕刻氣體，採用Cl2 作為第2蝕刻氣體。
於上述各實施形態中，是藉由旋塗於記錄材料層12等的表面塗附清潔用液體L，但本發明並不限定於此，例如亦可藉由噴塗、模塗、浸塗等任意方法。此外，藉由以各塗佈方法於記錄材料層12等的表面塗附液體後，與上述實施形態同樣，可藉由使工件(work)(具有記錄材料層12等的加工品)旋轉而使液體移動，而沖洗掉表面的異物。此外，於浸塗中，亦可在將工件浸漬於液體的過程中，藉由於液中活動工件，而沖洗掉表面的異物。
於上述各實施形態中，是藉由旋轉工件而使工件的表面乾燥，但本發明並不限定於此，例如亦可藉由自然乾燥或利用送風機來送風等而使之乾燥。
於上述各實施形態中，是在光學加工機(光碟驅動器DD)之外另外設置進行液體L的塗附、乾燥的裝置，但本發明並不限定於此，亦可於光學加工機的旋轉台上進行液體的塗附、乾燥。其中，為了防止於光學加工機的加工頭(光出射面)上附著液體，而期待如上述各實施形態般於光學加工機之外另外設置進行塗附、乾燥的裝置。
於上述各實施形態中，是利用自光碟驅動器DD的雷射光源31射出的雷射光來作為檢查光，但本發明並不限定於此，如圖13所示，亦可將自雷射光源31以外的其他光源60射出的光作為檢查光。此處，圖13是表示將圖5所示的光碟驅動器DD的一部分加以變更的形態的圖，故而對與圖5相同的構成要素標記同一符號，並省略其說明。具體而言，於此圖13所示的構造中，向凹部15照射自光源60射出的光，利用檢測器37檢測其反射光的光量。藉此，亦可根據反射光的光量的大小來判斷凹部15的大小，可將其結果反饋給凹部15的加工，而形成良好的凹部15。此外，作為圖13中的光源60，例如可採用雷射光源、LED(發光二極體)等。
於上述各實施形態中，是利用形成凹部15後照射到凹部15的雷射光來作為檢查光，藉此基於已形成的凹部15所反射的檢查光來檢查凹部15的品質，並將其結果反饋給下一凹部15的加工，但本發明並不限定於此。例如，亦可將凹部15的形成中照射至凹部15的雷射光(記錄光)兼用作檢查光，藉此基於形成中自凹部15所反射的檢查光來檢查凹部15的品質，並將其結果反饋給此次凹部15的加工。具體而言，例如於圖13所示的形態中，在利用來自雷射光源31的雷射光形成凹部15至中途時，自光源60向此形成中途的凹部15射出光，利用檢測器37檢測其反射光。並且，利用控制裝置CA來判斷反射光的光量是否被控制在預定範圍內，藉此來判斷其形成中途的凹部15的大小是否控制在預定範圍內，即是否順利地進行凹部15的形成。並且，當光量於預定範圍外時，以與第1的實施形態相同的方式調整雷射光源31的輸出功率。由此，可將正在形成中的凹部15的檢查結果反饋給正在進行的凹部15的加工，故可進一步抑制不良部位的產生。
於上述各實施形態中，是對來自凹部15的反射光的光量進行檢測，但本發明並不限定於此，亦可對於凹部15繞射的繞射光的光量進行檢測，並基於此光量調整光源的輸出功率。其中，於此情況下，當繞射光的光量超出預定範圍(預定值)時，凹部形成為大於所需大小的形狀；當繞射光的光量低於預定範圍時，凹部形成為小於所需大小的形成，故亦可將圖6的流程圖中的步驟S2與步驟S4的處理調換。
於上述各實施形態中，是採用具有預定範圍的值(上限值至下限值的預定範圍)來作為判斷光量大小的閾值，但本發明並不限定於此，亦可為一個值。
於上述各實施形態中，為了使自凹部15反射的雷射光反射至檢測器，而設置半反射鏡34，但本發明並不限定於此，亦可設置偏振分光鏡(polarization beam splitter)來代替半反射鏡34。此外，於此情況下，亦可適當設置公知的波長板等光學零件。
於上述各實施形態中，當反射光量在預定範圍以外時，僅進行雷射光源31的輸出功率調整，但本發明並不限定於此，當反射光量在預定範圍以外時，亦可將此次所形成的凹部(照射檢查光的凹部)的位置作為品質資訊而記錄於隨機記憶裝置中。具體而言，例如當反射光量達到正常時的反射光量的一半或一半以下時，一般認為此次形成的部位為缺陷部位，故而可基於將其位置記錄於記憶裝置而掌握缺陷部位。因此，例如當於基板上形成多個凹部後，將基板分割成數塊而製造晶片(chip)等小尺寸的零件時，可基於所記憶的缺陷部位的位置資訊而去除次品，因此可提高製品的品質。此外，缺陷部位的判斷並不僅由光量的絕對值確定，亦可將表示檢測出的光量與正常時的光量的比的反射率、與以此反射率使檢查光反射的凹部的長度(具體而言為其長度部分的加工所需的時間)加以併用來確定。例如，採用如下方法：當將正常時的反射率設為1時的反射率小於等於0.3時，立刻將此部位設為NG；當反射率小於等於0.5時，於此狀態持續5μm或5μm以上時(經過加工5μm的部分的所需的時間時)，將此部位設為NG。
實施例
其次，就確認本發明的效果的一實施例加以說明。作為實施例，於圓盤狀的基板(支持體)上形成厚度為100nm的色素層(記錄材料層)，於此基板的半徑25mm～40mm的範圍內，一邊調整雷射光的輸出功率，一邊以直徑方向上為0.1mm的間距、圓周方向上為1μm的間距自內周側向外依序形成凹部。另外，於形成凹部後，清潔色素層的表面，藉由乾式蝕刻於基板上形成凹凸。各層的詳細內容如下。
．基板
材質　矽(silicon)厚度　0.5mm外徑　101.6mm(4英吋)內徑　15mm
．色素層(記錄材料層)
將2g下述化學式的色素材料溶解於100ml的TFP(四氟丙醇)溶劑中，進行旋塗。於旋塗時，將塗佈開始轉速設為500rpm，將塗佈結束轉速設為1000rpm，將塗佈液滴塗(dispense)於基板的內周部，將轉速逐漸提高至2200rpm。此外，色素材料的折射率n為1.986，消光係數k為0.0418。
針對上述光記錄媒體的色素層側的面，利用設置有球面像差修正板的Pulstec工業股份有限公司製造的DDU1000(波長為405nm，數值孔徑NA為0.65)來記錄微細的凹部。
凹部的形成條件如下。
雷射輸出功率的初期值　2.5mW線速　5m/s記錄信號　5MHz的矩形波
另外，於記錄各凹部之後，利用設置在上述的裝置(DDU1000)上的檢測器來檢測反射光量，利用控制裝置將其轉換為反射率，將檢測出的反射率與預先記憶在記憶裝置中的正常反射率「1」加以比較。此處，將反射光量變換為反射率是藉由如下方式進行：將利用雷射輸出功率達到2.5mW的雷射光，於色素層上形成正常大小的凹部時的反射光的光重設為正常值，算出此正常值與檢測出的反射光量的比值。並且，比較結果是進行如下的控制：於反射率下降0.1時，僅使雷射輸出功率提高0.1mW；於反射率提高0.1時，僅使雷射輸出功率下降0.1mW。
並且，若一邊進行上述控制，一邊以雷射輸出功率2.5mW自內周側開始記錄凹部，則於半徑25mm～小於30mm的範圍內，所檢測出的反射率成達到「1」，故而不調整雷射輸出功率而進行凹部的加工。其後，於半徑30mm的位置，反射率變為「0.9」，故而使雷射輸出功率下降至2.4mW，結果反射率恢復至「1」。進而，於半徑35mm的位置，反射率再次變為「0.9」，故而使雷射輸出功率下降至2.3mW，結果反射率恢復至「1」。其後，以雷射輸出功率2.3mW形成凹部，直至到達半徑40mm的位置。
並且，以色素層作為遮罩，藉由乾式蝕刻(RIE)於基板上形成凹凸，以剝離液去除色素層。此外，乾式蝕刻的條件如下。
蝕刻氣體　SF6 ＋CHF3 (1：1)剝離液　乙醇
利用SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察了以上述方式製作的基板的表面。另外，比較例是不進行上述的控制，而以2.5mW的雷射輸出功率於半徑25mm～40mm的整個範圍內加工凹部後，以色素層作為遮罩，藉由乾式蝕刻而製作基板，並利用SEM觀察了其表面。
其結果證實：於實施例中，於基板的半徑25～40mm的範圍內，大致均勻地形成有直徑大致為0.3μm的穴。另外確認：於比較例中，於基板的半徑25～40mm的範圍中，雖於半徑25mm的部分形成有大致為0.3μm的穴，但於半徑40mm的部位形成有0.4μm的穴。根據以上證實：藉由基於反射光的光量來調整雷射輸出功率，可於基板上形成良好的凹凸形狀。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．LED封裝體
10．．．LED元件
10A．．．光學元件
11．．．發光部
11A．．．支持體
12．．．記錄材料層
13．．．障壁層
15．．．凹部
16．．．穴部
17．．．遮罩層
17a．．．貫通孔
18．．．發光面
20．．．盒體
21、22．．．配線
30．．．光學系統
31．．．雷射光源
32．．．第1透鏡
33．．．第2透鏡
34．．．半反射鏡
35．．．第3透鏡
36．．．第4透鏡
37．．．檢測器
40．．．旋塗用裝置
50．．．光碟
51．．．基板
52．．．保護層
60．．．光源
CA．．．控制裝置
d．．．記錄材料層12的厚度
D．．．異物
DD．．．光碟驅動器
L．．．液體
P．．．凹部15的間距
T．．．週期
RA．．．旋轉軸
τ．．．發光時間
圖1(a)是LED封裝體的圖，圖1(b)是圖1(a)的放大圖。
圖2(a)為俯視觀察發光面的一例的圖，圖2(b)是另一例的圖。
圖3(a)是說明凹部的直徑與間距的關係的圖，圖3(b)是說明雷射光的發光時間與週期的關係的圖。
圖4(a)至圖4(c)是表示LED封裝體的製造步驟的圖。
圖5是表示可於記錄材料層等上形成凹部的光碟驅動器的圖。
圖6是表示利用控制裝置來調整雷射光源的輸出功率的方法的流程圖。
圖7(a)至圖7(c)是表示清潔步驟的圖。
圖8是表示第2實施形態的光學元件的製造方法的圖。
圖9(a)至圖9(c)是表示第3實施形態的LED元件的製造步驟的圖。
圖10(a)是表示藉由包括本發明的凹部形成方法的製造方法所製造的光碟的立體圖，圖10(b)是圖10(a)的光碟的剖面圖。
圖11(a)至圖11(c)是表示自第1實施形態的製造步驟中去除形成障壁層的步驟之形態的圖。
圖12(a)至圖12(d)是表示將第3實施形態的LED元件的製造步驟加以部分變更之形態的圖。
圖13是表示光碟驅動器的變形例的圖。

Claims (8)

  1. 一種凹部形成方法，其是於可進行熱模式的變形的記錄材料層上形成多個凹部，此凹部形成方法之特徵在於包括如下步驟：僅藉由自包含光源而構成的光學系統對上述記錄材料層照射經聚集的光，而形成凹部的凹部形成步驟；於上述記錄材料層上形成凹部的過程中或形成凹部後，對此凹部照射檢查光的檢查光照射步驟；檢測自上述凹部反射或繞射的檢查光的光量的檢測步驟；以及在凹部形成步驟中，利用控制裝置並基於上述光量對上述光源的輸出功率進行調整，以使此光量達到預定值的輸出功率調整步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的凹部形成方法，其是使用自上述光源射出的光作為上述檢查光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的凹部形成方法，其是利用上述光源以外的其他光源來射出上述檢查光。
  4. 一種凹凸製品的製造方法，其是於基體的表面上具有凹凸的凹凸製品的製造方法，此凹凸製品的製造方法的特徵在於包括如下步驟：於上述基體的表面上形成可進行熱模式的變形之記錄材料層的步驟；藉由如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的凹部形成方法，於上述記錄材料層上形成多個凹部的步 驟；以及以形成有上述多個凹部的上述記錄材料層作為遮罩而進行蝕刻，藉此於上述基體的表面上形成對應於上述凹部的穴部的步驟。
  5. 一種發光元件的製造方法，其是具有發光體的發光元件的製造方法，此發光元件的製造方法的特徵在於包括如下步驟：於發光面上形成可進行熱模式的變形之記錄材料層的步驟；以及藉由如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的凹部形成方法，於上述記錄材料層上以上述發光體所發出的光的中心波長的0.01~100倍的間距來形成多個凹部的步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件的製造方法，其是以形成有上述多個凹部的上述記錄材料層作為遮罩而進行蝕刻，藉此於上述發光面上形成對應於上述凹部的穴部。
  7. 一種光學元件的製造方法，其是藉由安裝於具有發光體的發光元件的發光面上以提高上述發光元件的發光效率的光學元件的製造方法，此光學元件的製造方法的特徵在於包括如下步驟：於上述發光元件所發出的光可透射的支持體的表面上，形成可進行熱模式的變形的記錄材料層的步驟；以及藉由如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的 凹部形成方法，於上述記錄材料層上以上述發光體所發出的光的中心波長的0.01~100倍的間距來形成多個凹部的步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的光學元件的製造方法，其是以形成有上述多個凹部的上述記錄材料層作為遮罩而進行蝕刻，藉此於上述支持體的表面形成對應於上述凹部的穴部。
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