凹部形成方法、凹-凸制品的制造方法、发光元件的制造方法和光学元件的制造方法

专利名称：凹部形成方法、凹-凸制品的制造方法、发光元件的制造方法和光学元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于在热模式(heat mode)型记录材料层中整洁地形成凹部的凹部形成方法，和使用所述方法制造凹_凸制品、制造发光元件和制造光学元件的方法。
背景技术：
在迄今已知的用于在预定的目标对象如光盘、制造光盘的母盘和具有形成有 凹坑和凸起的发光表面的发光元件中形成凹坑和凸起的方法中，有一种其中如例如在 JP7-161080A中所述使用光致抗蚀剂的方法。更具体地，此方法包括如下步骤其中将光致 抗蚀剂涂布于母盘的涂布步骤、其中使光致抗蚀剂暴露于激光束的曝光步骤、其中用显影 溶液将已曝光部分移除以形成预定的凹部的显影步骤、其中进行反应性离子蚀刻(以下称 为“RIE”)以将母盘蚀刻的蚀刻步骤，和，其中将残余的抗蚀剂剥落的剥离步骤，从而在母 盘中形成凹坑和凸起。在通过蚀刻形成凹坑和凸起的此方法中，无法得到整洁地形成在作为蚀刻时使用 的掩模的光致抗蚀剂上的凹部，这将不利地导致无法在母盘中整洁地形成凹坑和凸起。为 了解决此问题，提出了在光致抗蚀剂的曝光和显影之后检查在光致抗蚀剂上形成的凹部的 加工质量的方法。然而，根据如上所述的现有技术，加工质量检查应当在显影步骤之后进行，因此检 查的结果不能作为反馈用于被检查的制品的加工(通过曝光的凹部的加工)。也就是说，如 果由于一些原因，对应于凹部的部分的曝光量在曝光中途超过所需值，则随后的曝光不能 适当地进行，并且在曝光不适当地进行的部分中形成的所有凹部将不利地变得有缺陷。

发明内容
本申请的发明人设计了一种用于形成凹坑和凸起的方法，其可以优于使用光致 抗蚀剂和RIE的现有技术方法。更具体地，所述方法包括使用其中通过施加会聚激光束 (condensed laser beam)形成孔的热模式抗蚀剂材料代替上述光致抗蚀剂的蚀刻。本申 请的发明人还设想了不使用蚀刻形成凹坑和凸起的想法，其中照原样保持通过施加激光束 形成凹部的热模式抗蚀剂材料。在这些方法中，检验热模式抗蚀剂材料是否整洁地形成凹 部的检查也是重要的，并且挑战在于在检查中迅速地评价加工质量从而减少缺陷部分的出 现。由此考虑，本发明的目的是提供一种凹部形成方法、用于制造凹_凸制品的方法、 用于制造发光元件的方法和用于制造光学元件的方法，通过所述方法可以迅速地评价以减 少缺陷部分的出现。可以解决上述问题的本发明包括用于在可热变形的热模式记录材料层中形成多 个凹部的凹部形成方法，所述方法包括向记录材料层施加会聚光以形成凹部的凹部形成 步骤，所述会聚光从包括光源的光学系统发射；在记录材料层中形成凹部的过程中或在记录材料层中形成凹部之后向凹部施加检查光的检查光照射步骤；检测从凹部反射或衍射 (diffract)的检查光的光量的检测步骤；和基于该光量调节光源输出以使得光量成为预 定值的输出调节步骤。根据本发明的此方面，在凹部形成方法中，可以仅通过向记录材料层施加会聚光 而形成凹部。因此，与如常规采用的使用光致抗蚀剂的凹部形成方法相反，凹部可以在没有 显影步骤的条件下形成，因而在通过会聚光形成凹部之后立即向凹部施加检查光以检查凹 部或在通过会聚光形成凹部的过程中向凹部施加检查光以检查凹部，从而可以迅速地评价 加工质量。通过这样的在凹部形成步骤的过程中迅速地评价加工质量，检查结果可以作为 反馈用于在同一凹部形成步骤中的加工，并且可以减少缺陷部分的出现。在本发明的此方面中，从所述光源发射的光可以用作检查光。这使得可以简化装置并且降低成本。备选地，检查光可以由不同于所述光源的另一个光源发射。当使用同一光源时，监测在凹部的变形完成之前表现的条件；另一方面，当使用不 同的光源时，可以监测变形完全结束的条件。当使用同一光源时，将具有相同宽度的光束用 于监测，因此可以得到的信息是仅关于加工中的凹坑的信息。然而，当使用不同的光源并且 将更宽的光束用于监测时，有利地，可以监测相对于相邻部分的位置的位置或由与其干涉 产生的变形。另一方面，当使用同一光源时，监测可以实时进行并且使用较简单的装置结构 实现。如上所述根据本发明此方面的凹部形成方法可以在用于制造凹_凸制品如光盘 或半导体的方法、用于制造发光元件的方法和用于制造光学元件的方法中使用。根据本发明，可热变形的热模式记录材料层的使用允许仅通过施加会聚光实现凹 部的形成，从而可以通过向凹部施加检查光以迅速地评价加工质量。另外，这样检测的加工 质量检查的结果可以作为反馈提供，以用于形成凹部，并且因而减少缺陷部分的出现。附图简述

图1(a)是显示LED封装体的图，而(b)是(a)的放大图。图2(a)是显示在俯视图中看到的光发射表面的一个实例的图，而(b)是显示在俯 视图中看到的光发射表面的另一个实例的图。图3(a)是解释凹部的直径与间距之间关系的图，而(b)是解释激光束的发光时间 与周期之间关系的图。图4(a)_(c)是显示用于制造LED封装体的方法的图。图5是显示用于在记录材料层等中形成凹部的光盘驱动器的图。图6是显示将由控制器实施的激光光源输出调节方法的流程图。图7 (a)-(c)是显示清洁方法的图。图8是显示根据第二实施方案的用于制造光学元件的方法的图。图9(a)_(c)是显示根据第三实施方案的用于制造LED元件的方法的图。图10(a)是通过包括根据本发明的凹部形成方法的制造方法制造的光盘的透视 图，而(b)是其截面图。图ll(a)_(c)是显示由根据第一实施方案的制造方法中省略了阻挡层形成步骤 的实施方案的图。
图12 (a)-(d)是显示对根据第三实施方案的LED元件制造方法进行改变所实现的 实施方案的图。图13是显示光盘驱动器的变化实例的图。实施本发明的最佳方式[第一实施方案] 下面，参照附图描述根据本发明的用于制造发光元件的方法。如图1 (a)中所示，作为根据本实施方案的发光元件的实例的LED封装体1包括作 为发光体的实例的LED元件10和用于将LED元件10固定和布线的外壳(case) 20。
LED元件10是常规已知的元件。尽管没有详细显示在图中，但是LED元件10包 括η-型包覆层(cladding layer)、ρ-型包覆层和活化层。在图1(a)中，上表面是光发射 表面18，从其向外部发射光。LED元件10固定于外壳20。外壳20配置有用于向LED元件10供给电力的布线 21、22。如图1 (b)中所示，LED元件10依次包括作为用于发光的主体部分的发光部11、 在所述发光部11 (光发射表面18)上形成的记录材料层12，和阻挡层13。记录材料层12是其中通过施加强光，经由所施加光的转化产生的热引起的材料 热变形而可以形成凹部的层，即，所谓的热模式型记录材料的层。此类型的记录材料迄今 通常用于光盘等的记录层中；例如可将记录材料如花青-基、酞菁-基、醌-基、方形鐺 (squarylium)-基、奧鐺(azulenium)-基、硫醇配盐-基和部花青-基的记录材料用于本发 明目的。根据本发明的记录材料层12可以优选是含有染料作为记录物质的染料型记录材料层。因此，记录材料层12中所含的记录物质可以选自染料或其它有机化合物。应当理 解，可以用于记录材料层12的材料不限于有机物质；即，还可使用无机材料或者有机与无 机材料的复合材料。然而，在使用有机材料的情况下，可以容易地通过旋涂进行用于形成膜 的涂布方法，并且易于获得较低转变温度的材料；因此有机材料可以是优选的。另外，在各 种有机材料中，可以优选的是其光吸收可通过改变其分子设计来控制的染料。用于记录材料层12中的材料的优选实例可以包括次甲基染料(花青染料、半花 青(hemicyanine)染料、苯乙烯基染料、氧杂菁(oxonol)染料、部花青染料等)、大环染料 (酞菁染料、萘菁(naphthalocyanine)染料、吓啉染料等)、偶氮染料(包括偶氮-金属螯 合物染料)、亚芳基染料、络合染料、香豆素染料、吡咯衍生物、三嗪衍生物、1-氨基丁二烯 衍生物、肉桂酸衍生物、喹酞酮(quinophthalone)染料等。这些中，可以优选的是其中可以使用激光束仅记录一次信息的染料型记录材料 12。这是因为，这种有机记录材料可以溶解于溶剂中并通过旋涂或喷涂而形成膜，因而生产 率优异。该染料型记录材料层12可以优选含有在记录波长范围内有吸收的染料。尤其是， 表示光吸收的量的消光系数k的上限值可以优选为10以下，更优选为5以下，还更优选为3 以下，最优选为1以下。这是因为过高的消光系数k会妨碍在记录材料层12的一侧上的 光入射到达或通过相反侧，从而使得在记录材料层12中形成的孔不均勻。另一方面，消光 系数k的下限值可以优选为0.0001以上，更优选为0.001以上，还更优选为0.1以上。这是因为，过低的消光系数k将减少光吸收的量，从而需要更高的激光功率，并且降低生产速度。如上所述，应当理解，记录材料层12必须在记录波长范围内具有光吸收；考虑到 这点，可以根据由激光源产生的激光束的波长来进行适合的染料的选择和/或其结构的改变。例如，在从激光源发射的激光束的振荡波长为约780nm的情况下，有利的是选择 染料如五次甲基花青染料、七次甲基氧杂菁染料、五次甲基氧杂菁染料、酞菁染料和萘菁染 料。在从激光源发射的激光束的振荡波长为约660nm的情况下，有利的是选择染料如 三次甲基花青染料、五次甲基氧杂菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料和吡咯亚甲基 (pyrromethene)配合物染料。此外，在从激光源发射的激光束的振荡波长为约405nm的情况下，有利的是选择 染料如单次甲基花青染料、单次甲基氧杂菁染料、零次甲基部花青染料、酞菁染料、偶氮染 料、偶氮-金属配合物染料、P卜啉染料、亚芳基染料、络合染料(complex dye)、香豆素染料、 吡咯衍生物、三嗪衍生物、苯并三唑衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹酞酮染料。下面显示了在从激光源发射的激光束的振荡波长分别为约780nm(近红外范围的激光波长)、约660nm(可见光范围的激光波长，特别是红色范围的激光波长)以及约 405nm(近紫外范围的激光波长)的情况下的用于记录材料层12的优选化合物(即作为记 录层化合物)的实例。在激光束的振荡波长为约780nm的情况下，由下列化学式1、2中的 (I-I)至(1-10)所示的化合物是适合的。在激光束的振荡波长为约660nm的情况下，由化学 式3、4中的(II-I)至(II-8)所示的化合物是适合的，并且在激光束的振荡波长为约405nm 的情况下，由化学式5、6中的(III-I)至(111-14)所示的化合物和由化学式7所示的化合 物是适合的。应当理解，本发明并不限于将这些化合物用作记录层化合物的情况。在振荡波长为约780nm情况下的记录层化合物的实例[化学式1]<formula>formula see original document page 7</formula>(Μ)在振荡波长为约780nm情况下的记录层化合物的实例[化学式2]<formula>formula see original document page 8</formula>
在振荡波长为约660nm情况下的记录层化合物的实例[化学式3]<formula>formula see original document page 9</formula>在振荡波长为约660nm情况下的记录层化合物的实例[化学式4]<formula>formula see original document page 9</formula>
在振荡波长为约405nm情况下的记录层化合物的实例[化学式5]
<formula>formula see original document page 10</formula>在振荡波长为约405nm情况下的记录层化合物的实例[化学式6]<formula>formula see original document page 11</formula>在振荡波长为约405nm情况下的记录层化合物的实例[化学式7]<formula>formula see original document page 11</formula>还可以优选使用在日本公开专利申请出版物(JP-A) 4-74690,8-127174, 11-53758、11-334204、11-334205、11-334206、11-334207、2000-43423、2000-108513 和 2000-158818中描述的染料。染料型记录材料层12可通过如下方式形成将染料与粘合剂一起溶解在适当的 溶剂中以制备涂布液，然后，将该涂布液涂敷在基板上而形成涂膜，然后将所得涂膜干燥。 在该方法中，其上涂敷涂布液的表面的温度可以优选在10-40°C的范围内。更优选地，其下 限值可以为15°C以上，还更优选为20°C以上，并且尤其优选为23°C以上。同时，该表面的上 限值可以更优选为35°C以下，还更优选为30°C以下，并且尤其优选为27°C以下。当被涂布表面的温度在上述范围内时，可以防止涂层的涂布不均或涂布故障，从而可使涂膜的厚度 均勻。上述上限值以及下限值的每一个可相互任意组合。此处，记录材料层12可为单层或多层的。在具有多层构造的记录材料层12的情 况下，多次重复涂布步骤。涂布液中染料的浓度通常在0.01-30质量％的范围内，优选在0. 1_20质量％的范 围内，更优选在0. 5-10质量％的范围内，并且最优选在0. 5-3质量％的范围内。用于涂布液的溶剂的实例包括酯，如乙酸丁酯、乳酸乙酯和乙酸溶纤剂；酮，如 甲基乙基酮、环己酮和甲基异丁基酮；氯化烃，如二氯甲烷、1，2_ 二氯乙烷和氯仿；酰胺，如 二甲基甲酰胺；烃，如甲基环己烷；醚，如四氢呋喃、乙醚和二噁烷；醇，如乙醇、正丙醇、异 丙醇、正丁醇和双丙酮醇；氟化溶剂，如2，2，3，3-四氟丙醇；以及二醇醚，如乙二醇单甲醚、 乙二醇单乙醚和丙二醇单甲醚。考虑到所使用的染料在溶剂中的溶解性，上述溶剂可单独使用、或者将其两种以 上组合使用。可根据目的将各种添加剂如抗氧化剂、UV吸收剂、增塑剂和润滑剂添加到涂 布液中。可使用涂布方法，如喷涂法、旋涂法、浸涂法、辊涂法、刮涂法、刮刀辊法、刮刀法和 丝网印刷法。这些方法中，旋涂法根据其优异生产率以及膜厚度的容易控制性而优选。为了通过旋涂法更好地形成记录材料层12 (记录层化合物)，染料可以优选以 0. 01-30重量％的范围，更优选以0. 1-20重量％的范围溶解在有机溶剂中。尤其优选染料 以0. 5-10重量％的范围溶解在四氟丙醇中。还优选的是，记录层化合物的热分解温度在 1500C _500°C的范围内，更优选在200°C _400°C的范围内。涂布时的涂布液的温度可以优选在23_50°C范围内，更优选在24-40°C范围内，并 且尤其优选在25-30 °C范围内。在旋涂法中，基板在开始时旋转，而涂布液排出到旋转的基板上。此步骤的旋转 速度可以优选在20-700rpm的范围内，更优选在50_500rpm的范围内，并且还更优选在 100-400rpm的范围内。随后干燥步骤的旋转速度可以优选在500-10，OOOrpm的范围内，更 优选在1，000-7, OOOrpm的范围内，并且还更优选在2，000-5, OOOrpm的范围内。在涂布液含有粘合剂的情况下，粘合剂的实例包括天然有机聚合物如明胶、纤维 素衍生物、葡聚糖、松香和橡胶；和，合成有机聚合物，包括烃类树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯和聚异丁烯，乙烯基类树脂如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯和聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯 共聚物，丙烯酸类树脂如聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯，和，热固性树脂的初始缩合物 如聚乙烯醇、氯化聚乙烯、环氧树脂、丁醛树脂、橡胶衍生物和苯酚甲醛树脂。在将粘合剂 一起用作记录材料层12的材料的情况下，粘合剂的用量通常在染料量的0. 01-50倍(质量 比)的范围内，并且优选在染料量的0. 1-5倍(质量比)的范围内。为了提高记录材料层12的耐光性，记录材料层12中可含有各种抗褪色剂 (antifading agent)。通常，将单线态氧猝灭剂(singlet oxygen quencher)用于抗褪色剂。作为这种 单线态氧猝灭剂的实例，可采用迄今在本领域中已知的出版的文献如专利说明书中所述的 那些。
这样的专利说明书的具体实例包括日本公开专利申请出版物(JP-A) 58-175693、
59-81194、60-18387、60-19586、60-19587、60-35054、60-36190、60-36191、60-44554、 60-44555、60-44389、60-44390、60-54892、60-47069、63-209995和 4-25492 ；日本已审查专 利申请出版物(JP-B) 1-38680 和 6-26028 ；德国专利 350399 ；以及 Nippon Kagaku Kaishi, 10月(1992)，第1141页。相对于染料量，抗褪色剂如单线态氧猝灭剂的用量通常在0. 1-50 质量％的范围内，优选在0. 5-45质量％的范围内，更优选在3-40质量％的范围内，并且尤 其优选在5-25质量％的范围内。以上说明涉及在记录材料层12为染料型记录层的情况下采用的溶剂涂布法 ’然 而，记录材料层12也可通过其它成膜方法如蒸发、溅射和CVD中的任何一种形成，这可以根 据要在本发明中使用的记录材料的物理性质进行选择。要使用的染料是这样的染料其在稍后将描述的用于凹部15的加工中的激光束 的波长下的吸光系数高于在其它波长下的吸光系数。尤其优选在加工中激光束的波长下的 吸光系数高于发光元件如LED元件10的发射波长下的吸光系数。染料显示出峰值吸收的波长可以不一定落入可见光波长的范围内，而可以在紫外 或红外区域的波长范围内。特别地，当构成发光元件的光发射表面的材料的折射率高时，优选的是构成凹部 15的记录材料层12和阻挡层13具有更高的折射率。染料在吸收波长的峰值波长的长波侧具有高折射率的波长范围，并且此波长范围 可以优选与发光元件的发射波长一致。为此，染料对其具有吸收的波长λa可以优选比发 光元件的中心波长Xc短Ua<Xc)。Xa与Xc之间的差可以优选为IOnm以上，更优 选25nm以上，并且还更优选50nm以上。如果Xa和λ c太接近，则染料的吸收波长的范围 与发光元件的中心波长λ c重叠，使得光被吸收。另外，Xa与λ c之间差的上限可以优选 为500nm以下，更优选300nm以下，并且还更优选200nm以下。如果λ a与λ c相差太宽， 则对于从发光元件发射的光，折射率将太小。被发射用于形成凹部15的激光束的波长λ w可以优选满足由Xa< Xw给出的关 系。此关系如果被满足，则允许染料中吸收的光量落入适当的范围内，使得可以改善记录效 率并且可以形成精细的凹坑和凸起的图案。另外，可以优选满足XW< Xc的关系。由于 λ w应当为使得具有此波长的光被染料吸收的波长，因此具有位于波长λ w的长波侧的中 心波长Xc的从发光元件发射的光将不被染料吸收，从而改善透射率因而改善发光效率。从上述内容考虑，最优选满足Aa< λ￥< Ac的关系。被发射用于形成凹部15的激光束的波长入《可以是任何波长，只要获得足够高的 激光功率即可。例如，在将染料用于记录材料层12的情况下，该波长可以优选为等于或小 于 lOOOnm，如 193nm、210nm、266nm、365nm、405nm、488nm、532nm、633nm、650nm、680mm、780nm 和 830nm。激光束的种类可以是任一种已知的类型，如气体激光、固态激光和半导体激光。但 是，为了简化光学系统，优选采用固态激光或半导体激光。激光束可以为连续光束或脉冲光 束。但是，优选采用发射间隔可以自由改变的激光束。例如，优选采用半导体激光。在不直 接对激光束进行通断键控(keyed)的情况下，优选利用外部调制元件调制激光束。为了提高加工速度，优选较高的激光功率。但是，激光功率越高，需要的扫描速度(使用激光束扫描记录材料层12的速度；例如，稍后将描述的光盘驱动器的转速)越高。由于这个原因，考虑到扫描速度的上限值，激光功率的上限值优选为100W，更优选为10W，还 更优选为5W，最优选为1W。同时，激光功率的下限值优选为0. lmW，更优选为0. 5mW，并且还 更优选为lmW。优选激光束具有窄的振荡波长范围和高相干性，且优选激光束能够会聚成与激光 束波长一样小的光点大小。而且，作为记录策略(即，用于适当形成凹部15的光脉冲照射 条件)，优选采用用于光盘的策略。更具体而言，优选采用制备光盘所需的条件，如记录速 度、照射激光束的峰值和脉冲宽度。优选记录材料层12具有根据稍后将描述的凹部15的深度而设定的厚度。该厚度可适当地被设定在例如1-10，OOOnm的范围内。厚度的下限优选为IOnm以 上，并且更优选为30nm以上。这是因为，如果厚度过薄，则形成的凹部15如此浅以致不能 得到光学效果。另外，在如稍后描述的将记录材料层12用作蚀刻掩模的情况下，几乎不能 获得作为蚀刻掩模所需要的效果。同时，厚度的上限优选为1，OOOnm以下，并且更优选为 500nm以下。这是因为，如果厚度过厚，则增加所需的激光功率，难以形成深孔并且加工速度 降低。另外，优选记录材料层12的厚度t与凹部15的直径d具有以下关系。S卩，记录材 料层12的厚度t的上限值优选取满足由t < IOd给出的关系的值，更优选取满足t < 5d的 值，并且还更优选取满足t < 3d的值。记录材料层12的厚度的下限值优选取满足由t > d/100给出的关系的值，更优选取满足t > d/10的值，并且还更优选取满足t > d/5的值。 根据凹部15的直径d确定记录材料层12的厚度t的上限值及下限值的理由与上述理由相 同。优选凹部的直径d的上限值为100，OOOnm以下，更优选为10，OOOnm以下，并且还 更优选为1，OOOnm以下。优选其下限值为IOnm以上，优选为50nm以上，并且还更优选为 IOOnm以上。为了形成记录材料层12，将作为记录材料的物质溶解或者分散于适当的溶剂中以 制备涂布液。之后，通过涂布法如旋涂、浸涂和挤压涂布，用该涂布液涂布发光表面18的表 面，使得可以形成记录材料层12。形成任选提供的阻挡层13，以防止记录材料层12受到冲击等而受损。可以使用任 何材料来形成阻挡层13，只要其为透明材料即可。优选地，阻挡层13由聚碳酸酯、三乙酸纤 维素等制成，并且更优选地，阻挡层13由其在23°C 50% RH的吸湿率为5%以下的材料制 成。还可以使用氧化物和硫化物如Si02、ZnS和GaO。术语“透明”表示材料允许从LED元件10发射的光从其中透过(透射率90%以 上)。阻挡层13如下所述形成。首先，将形成粘合剂层的光固化树脂溶解在合适的溶 剂中以制备涂布液。然后将此涂布液涂布在处于预定温度的记录材料层12上以形成涂 膜，并且例如通过塑性挤出加工将得到的三乙酸纤维素膜(TAC膜)层压在涂膜上。最后， 用光照射层压的TAC膜，使得涂膜固化，从而提供阻挡层13。优选TAC膜含有紫外光吸收 齐U。阻挡层13的厚度在0.01-0. 2mm的范围内，优选在0.03-0. Imm的范围内，并且更优选 在0. 05-0. 095mm的范围内。
在记录材料层12和阻挡层13中，间隔地形成多个凹部15。凹部15通过用会聚光 照射记录材料层12和阻挡层13的一部分从而导致在照射部分的变形(包括通过耗散或消 散产生的变形)而形成。优选凹部15形成在发射光的光发射表面18的区域中紧密排列的 位置上。形成凹部15的原理如下。当使用激光束照射记录材料层12 (记录层化合物)，并且该激光束具有使得材料 具有光吸收的波长(即，在材料中吸收的光的波长)时，激光束被记录材料层12吸收，然后 转化为热，从而使在记录材料层12的照射部分的温度上升。这使得记录材料层12经历一 种或多种化学或/和物理变化如软化、液化、气化、升华和分解。这样变化的材料移动或/ 和消散，并且形成凹部15。应理解，阻挡层13为非常薄的层，因此阻挡层13随着记录材料 层12的移动或/和消散一起移动或/或消散。当以此方式形成凹部15时，化学或/和物 理变化的记录材料层12的一部分被留下并且以在凹部15周围的碎屑的形式保留。作为凹部15的形成方法，可采用任何迄今已知的在一次写入光盘或WORM光盘中 用于形成凹坑的方法。更具体而言，例如对根据凹坑尺寸变化的激光束的反射光强度进行 检测，并且调节激光的输出以使该反射光强度变得恒定，从而形成大小均勻的凹坑。此方法 将在稍后详细描述。优选如上所述的记录材料层12 (记录层化合物)的气化、升华或者分解以高的变 化速率进行，即急剧地进行。更具体而言，记录层化合物在气化、升华或者分解过程中由热 重差热分析(TG-DTA)仪器所得到的重量降低率优选为5%以上，更优选为10%以上，并且 还更优选为20%以上。而且，记录层化合物在气化、升华或者分解过程中由热重差热分析 (TG-DTA)仪器所得到的重量降低的斜率(每升温1°C的重量降低率)优选为0.1%/°C以 上，更优选为0. 2% /°C以上，并且还更优选为0. 4% /°C以上。化学或/和物理变化如软化、液化、气化、升华和分解的转变温度的上限值优选为 2，000°C以下，更优选为1，000°C以下，并且还更优选为500°C以下。这是因为，如果转变温 度过高，则需要更大的激光功率。转变温度的下限值优选为50°C以上，更优选为100°C以 上，并且还更优选为150°C以上。这是因为，如果转变温度过低，则该温度梯度相对于环境温 度的温度梯度如此小，以致没有清楚地形成孔的边缘的形状。如图2(a)中所示，凹部15可以形成点阵图案，其中每一个点以栅格图案排列。另 夕卜，如图2(b)中所示，凹部15可以形成有一系列间隔窄的沟槽。尽管没有显示在图中，但 是凹部可以改为形成有连续的沟槽。两个相邻凹部15的间距P在从作为发光元件的LED元件10发射的光的中心波长 λ c的0. 01-100倍的范围内。凹部15的间距P优选在中心波长Ac的0.05-20倍的范围内，更优选在中心波长 λ c的0. 1-5倍的范围内，并且最优选在中心波长λ c的0. 2-2倍的范围内。更具体而言， 间距P的下限值优选等于或大于中心波长λ c的0. 01倍，更优选等于或大于中心波长入c 的0. 05倍，还更优选等于或大于中心波长λ c的0. 1倍，并且最优选等于或大于中心波长 Xc的0.2倍。另外，间距P的上限值优选等于或小于中心波长Ac的100倍，更优选等于 或小于中心波长Xc的20倍，还更优选等于或小于中心波长Xc的5倍，并且最优选等于 或小于中心波长Xc的2倍。
凹部15具有在下列范围内的直径或沟槽的宽度在中心波长的0.005-25 倍的范围内，优选在中心波长X c的0. 025-10倍的范围内，更优选在中心波长X c的 0. 05-2. 5倍的范围内，并且最优选在中心波长人c的0. 25-2倍的范围内。在本文中，凹部15的直径或凹部15的沟槽的宽度是指凹部15在其深度的一半处 的尺寸，这是所谓的半值宽度。凹部15的直径或凹部15的沟槽的宽度可以在上述范围内适当地设定。然而，所 述直径或宽度优选根据间距P的大小调节，使得折射率随其远离光发射表面18而宏观上逐 渐变小。换言之，优选的是，如果间距P越大，则凹部15具有越大的直径或越大的沟槽的宽 度，而如果间距P越小，则凹部15具有越小的直径或越小的沟槽的宽度。从这点考虑，优选 的是所述直径或沟槽的宽度定为间距P的约一半的大小。例如，所述直径或沟槽的宽度优 选在间距P的20-80%的范围内，更优选在间距P的30-70%的范围内，并且最优选在间距 P的40-60%的范围内。凹部15的深度优选在中心波长入c的0.01-20倍的范围内，更优选在中心波长 入c的0. 05-10倍的范围内，还更优选在中心波长入c的0. 1-5倍的范围内，并且最优选在 中心波长的0.2-2倍的范围内。深度的适宜上限值为20，000nm以下，优选10，000nm 以下，并且更优选5，000nm以下。深度的适宜下限值为lnm以上，优选5nm以上，并且更优 选10nm以上。下面参照图4(a)_(c)描述制造如上所述构造的LED封装体1的方法。如图4(a)中所示，制备作为LED元件10的主体的发光部11，其中发光部11通过 本领域已知的方法制备。在此要制备的发光部11优选具有不对应于单一 LED元件10但对 应于多个LED元件10的尺寸(S卩，发光部11可以为其上能够形成多个LED元件10的晶 片)。在此构造中，在将晶片(发光部11)加工成具有形成在其上的凹坑和凸起并且如稍后 所述清洁之后，将对应于多个LED元件10的多个发光部11中的每一个彼此分离，以得到多 个LED元件10。在制备发光部11之后，如图4(b)中所示，顺序地形成记录材料层12和阻挡层13。接着，形成凹部15。作为用于形成凹部15的装置，可以使用如图5中所示的光盘 驱动器DD。具体地，光盘驱动器DD包括用于使用会聚光照射记录材料层12和阻挡层13 的光学系统30，和控制器CA。尽管没有在图中示出，但是光盘驱动器DD还包括用于旋转发 光部11 (LED元件10的主体)的主轴(spindle)，和其它组件。光盘30包括激光源31、第一透镜32、第二透镜33、半透明镜34、第三透镜35、第四 透镜36和检测器37。激光源31是构造为发射激光束的装置，并且其输出由控制器CA调节。第一透镜32是构造为放大从激光源31发射的激光束的束直径的元件，并且位于 激光源31的下游(在激光束传播方向上的下游)。第二透镜33是构造为将具有扩大直径的光束转化成平行束的元件，并且位于第 一透镜32的下游。半透明镜34位于第二透镜33的下游，并且构造为透射从激光源31发射的激光束 并且将从相反方向回来的激光束反射到预定方向(基本上与激光束的光轴方向垂直的方 向)上。
第三透镜35是构造为将通过半透明镜34的激光束会聚的元件，并且位于半透明 镜34的下游。第四镜36是构造为将反射离开半透明镜34的激光束会聚的元件，并且位于反射 离开半透明镜34的激光束传播的光路上。检测器37位于第四透镜36的下游，并且具有检测被第四透镜36会聚的激光束的 光量的功能。由检测器37这样检测的光量向控制器CA输出。作为检测器37，可以采用例 如光电二极管、分节型光电二极管(segmentedtype photodiode)等。控制器CA包括CPU、R0M、RAM、通讯装置和本领域已知硬件的其它组件(未显示)， 并且在本实施方案中，特别构造了基于由检测器37检测的光量实行对激光源31的输出的 调节的控制，以使得光量成为预定值。更具体而言，控制器CA根据图6中所示的流程图执 行控制过程。下面，参照图6描述要由控制器CA执行的对激光源31的输出的调节。如图6中所示，当控制器CA接收从检测器37输出的关于光量的信息时(开始)， 控制器CA确定光量是否高于预定范围的上限值(S1)。如果在步骤S1中确定光量高于上限 值(是)，则控制器CA确定形成的凹部15小于所需尺寸，并且将激光源31的输出提高预定 的量(S2)。如果在步骤S1中确定光量不高于上限值(否)，则控制器CA确定光量是否低于预 定范围的下限值(S3)。如果在步骤S3中确定光量低于下限值(是)，则控制器CA确定形 成的凹部15大于所需尺寸，并且将激光源31的输出降低预定的量(S4)。在步骤S4和S2 之后，或如果在步骤S3中确定为否(即，如果形成的凹部15尺寸如所需尺寸)，则控制器 CA将此流程图中的操作结束(结束)。使用上述光盘驱动器DD，其中以矩阵图案形成LED元件10的晶片形成与光盘的形 状相同的形状，或将该晶片连接到空光盘(dummy opticaldisc)上，使得晶片设置在光盘驱 动器DD中的主轴(未显示)上。然后用激光束照射记录材料层12，该激光束的初始输出值 根据记录材料层12的材料设定在适于使材料变形的输出值。另外，向激光源31输入脉冲信 号或连续信号使得激光束的照射图案符合图2(a)或(b)的点阵图案或沟槽图案。如在图 3(b)中所看到的，优选将以预定周期T发射的激光束的占空因数(被定义为t/T，其中t 表示发射时间并且T表示周期)设定为小于实际形成的凹部15的占空因数(S卩，凹部15在 激光束扫描方向上的长度d与间距P的比值；参见图3(a))。应指出，可以通过在发射时间 t期间以预定速度移动图3(a)中显示的圆形的激光束而形成长椭圆形(oblong-shaped) 的凹部15。例如，假定凹部15的长度d为50，而凹部15的间距P为100，优选激光束以低 于50%的占空因数发射。在此情况下，激光束的占空因数的上限值优选小于50%，更优选 小于40%，并且还更优选小于35%。同时，该占空因数的下限值优选等于或大于1 %，更优 选等于或大于5%，并且还更优选等于或大于10%。如上所述，通过设定占空因数，可准确 地形成具有预定间距的凹部15。此外，还可以采用在光盘驱动器中使用的已知聚焦方法。例如，通过使用散光法， 可以容易地将激光束聚焦在光发射表面18的表面上，而与发光部11的翘曲或弯曲无关。因此，如图4(c)中所示，LED元件10被来自光发射表面18侧的激光束照射，所述 激光束使用光盘驱动器DD的光学系统30会聚。在此操作中，激光束不仅作为用于在记录材料层12等中形成凹部15的记录光发射，还作为用于检查凹部15的尺寸(质量)的检查 光发射。更具体而言，激光束起到记录光的作用直至凹部15的形成完成，并且在凹部15的 形成完成之后起到检查光的作用。由于凹部15在温度较高的会聚入射激光束的中心部形 成，在凹部形成之后用于照射凹部15的检查光到达凹部15的内表面和围绕凹部15的记录 材料层12的表面。当作为检查光发射的激光束反射离开凹部15 (包括围绕凹部15的区域)时，反射 光的光量由检测器37检测。更具体而言，在要进入没有形成凹部15的记录材料层12和阻 挡层13中的会聚激光束被发射之后经过预定时期的时候，即，当推定凹部15的形成完成的 时候，由检测器37检测反射光。应当理解，上述的在凹部15的形成完成之前经过的“预定 的时期”可以预先通过预备试验、模拟等确定。如果由检测器37检测的光量高于上限值，则对于下一个凹部15的形成，激光源31 的输出提高，并且凹部15用提高的激光形成。另一方面，如果由检测器37检测的光量低于 下限值，则对于下一个凹部15的形成，激光源31的输出降低，并且用降低的激光形成凹部 15。类似于为了在光学记录盘上记录信息所执行的操作，使发光部11旋转，并且光学系统 30在发光部的径向上移动，使得在对激光源31的输出进行调节的情况下可以在整个光发 射表面18中形成凹部15。凹部15在如下加工条件下形成。光学系统30的数值孔径NA设定为其下限优选为0. 4以上，更优选为0. 5以上，并 且还更优选为0. 6以上。同时，数值孔径NA的上限优选为2以下，更优选为1以下，并且还 更优选为0.9以下。如果数值孔径NA过小，则不能进行精细加工。如果数值孔径NA过大， 则记录时相对于角度的边界(margin)减小。光学系统30的波长被设定为例如405 士 30nm、532 士 30nm、650 士 30nm和 780士30nm。这些波长对于获得较大输出是优选的。应理解，较短波长是优选的，因为波长 越短，能够进行的加工越精细。光学系统30的输出设定为其下限值为0. lmW以上，优选为lmW以上，更优选为5mW 以上，并且还更优选为20mW以上。光学系统30的输出的上限值为1，OOOmff以下，优选为 500mff以下，并且更优选为200mW以下。这是因为，如果输出过低，则加工花费太多的时间， 而如果输出过高，则构成光学系统30的部件的耐久性变差。光学系统30相对于记录材料层12相对移动的线速度被设定，使得该线速度的下 限值为0. lm/s以上，优选为lm/s以上，更优选为5m/s以上，并且还更优选为20m/s以上。 同时，线速度的上限为500m/s以下，优选为200m/s以下，更优选为100m/S以下，并且还更 优选为50m/s以下。这是因为如果线速度过大，则难以以提高的精度进行加工，而如果线速 度过小，则加工需要太多时间并且不能充分进行加工以获得合适的形状。作为包括光学系统30的光盘驱动器DD的具体实例，可使用由帕路斯特克工业股 份有限公司(Pulstec Industrial Co.，Ltd.)制造的 NE0500。在如上所述的在记录材料层12和阻挡层13中形成凹部15之后，进行如图 7 (a)-(c)中所示的清洁步骤。在图7 (a)中，为了更好地理解的目的，凹部15以放大的方式 示出。在形成凹部15之后，将LED元件10从光盘驱动器DD移走，并且如图7(a)中所示，放置在用于旋涂的设备40中。然后，开动设备40; S卩，在LED元件10沿其表面(光发射表 面18)转动的同时，将对发光部11、记录材料层12和阻挡层13非活性的液体L滴到LED元 件10上的点上，所述点位于设备40主轴RA侧。因此，如图7 (b)、(c)中所示，滴到LED元 件10的光发射表面18上的液体L由于离心力而从主轴RA侧(参见图7(a))向外移动，并 且附着于记录材料层12和其它组件的碎屑D被这种移动的液体L冲洗到外部。可以优选采用含有烃溶剂、氟化溶剂和水中的至少一种的液体L。烃溶剂的实例可 以包括，例如，辛烷和壬烷。氟化溶剂的实例可以包括，例如，氢氟醚(由3M公司生产)。用于旋涂的设备40的实例可以包括，例如，MS-A100 (Mikasa Co.，Ltd.)。从形成了凹部15的时刻起至开始移除碎屑D(旋涂)之前所经过的时间可以优选 设定在0. 1秒至72小时的范围内。从形成了凹部15的时刻起至开始移除碎屑D之前所经 过的时间的下限值可以优选为1秒以上，更优选10秒以上，并且最优选100秒以上。如果 如上所述设定下限值则可以充分冷却其中形成凹部15的记录材料层12和其它组件，因此 可以抑制由于液体L被设置在高温记录材料层12和其它组件上而产生的凹部15形状的扰 动。从形成了凹部15的时刻其至开始移除碎屑D之前所经过的时间的上限值可以为优选 24小时以下，更优选1小时以下，并且最优选10分钟以下。如果如上所述设定上限值，则可 以防止碎屑D由于长时期的碎屑D保持不移动而被固定在记录材料层12或其它组件上，因 而可以有效地通过液体L将碎屑D移除。要滴加的液体L的量可以优选为0. 5-20cc,并且更优选为l_5cc。如果如上所述 设定下限值，则必定能够通过液体L将碎屑D洗掉；如果如上所述设定上限值，则可以缩短 在碎屑移除之后干燥的时间。在如上所述通过液体L将碎屑D洗掉之后，继续旋转预定的时间，并且将保留在 LED元件10上的液体L全部扫走，以便LED元件10迅速干燥。之后，尽管图中没有显示，将LED元件10固定在外壳20中，并且提供必要的布线； 以这种方式，制造了 LED封装体1。如上所述形成的LED封装体1具有形成在其光发射表面18中的凹坑和凸起的精 细图案，并且因而折射率在光发射表面18的附近宏观且逐渐地变化；因此，可以限制从光 发射表面18发射的光被光发射表面18的内表面反射。这可以改善LED封装体1的发光效率。如上所述，记录材料层12可以通过涂布等方法同时大量形成，因而凹部15可以使 用结构类似于常规已知的光盘驱动器的装置迅速且廉价地形成。另外，可以采用已知的聚 焦方法使得可以用简单的方法形成凹部15，而与材料的翘曲无关。当与需要使用光致抗蚀 剂的显影步骤的方法或包括涂敷材料、烘焙、曝光、烘焙和蚀刻的常规复杂方法相比时，此 制造方法是非常简单的。因此，可以在发光元件的光发射表面中简单地形成凹坑和凸起的 精细图案从而改善发光效率。由于使用了可热变形热模式型记录材料层12，因而仅通过会聚激光束的发射而形 成凹部15，所以可以通过向凹部15施加检查光(激光束)而迅速地评价加工质量。另外， 这样检测的加工质量的检查结果可以作为反馈提供，以用于凹部的15形成，从而可以减少 缺陷部分的出现。由于为了形成凹部15的目的从激光源31发射的光可以被用作检查光，所以可以
19简化系统并且降低成本。由于附着于记录材料层12或其它组件的碎屑D被液体L移除，所以可以形成凹坑 和凸起(凹部15)的整洁图案。由于通过仅将液体L滴落在LED元件10的主轴侧的点上而使液体L在LED元件 10的整个表面上均勻地分布，所以可以减少用于涂敷的液体L的量。另外，由于液体L在 LED元件10的整个表面上的涂敷与附着于记录材料层12或其它组件的碎屑的移除通过旋 转以导致液体L移动而同时实现，所以可以缩短清洁时间。由于在将碎屑D从记录材料层12或其它组件洗掉之后继续旋转以便进行干燥操 作，所以与在洗掉碎屑之后停止旋转的风干法相比，记录材料层12和其它组件可以更迅速 地干燥。另外，由于本实施方案采用旋涂法作为涂敷方法，所以可以通过同一设备40进行 从涂敷至干燥的操作，由此可以简化装置。[第二实施方案]参照图8描述根据本发明的第二实施方案的用于制造光学元件的方法。光学元件IOA是具有高的光透射率的元件，并且紧密连接或附着于发光元件的光 发射表面。例如，光学元件IOA与在第一实施方案中示例的LED封装体1的光发射表面18 的表面连接或与荧光管的表面连接。如图8中所示，构造光学元件10A，使得在透明支撑构件IlA上形成的与在第一实 施方案中所述的记录材料层12和阻挡层13类似的记录材料层12和阻挡层13，并且形成凹 部15。支撑构件IlA对于从发光元件发射的光可以具有足够的透射率(例如，约80%以 上的透射率)。支撑构件IlA由树脂如聚碳酸酯或玻璃材料制成。为了形成凹部15，移动支撑构件11A，并且在如第一实施方案中调节激光束的输 出的情况下将激光束会聚，使得支撑构件IlA被脉冲激光束照射。在这种情况下，如图8中 所示，光学元件IOA可以被来自支撑构件IlA侧(记录材料层12的相反侧)的激光束照 射。在从与记录材料层12相反侧发射激光束的情况下，激光束源有利地不受通过与激光束 反应而从记录材料层12喷出的喷射物质污染。在凹部15形成之后，通过与第一实施方案中的清洁方法类似的清洁方法，将附着 于记录材料层12或其它组件的碎屑D移除。将如上所述构造的光学元件IOA与LED封装体1的光发射表面18的表面连接或 与荧光管的表面连接，从而可以改善这些发光元件的发光效率。[第三实施方案]参照图9(a)_(c)描述根据本发明的第三实施方案的制造发光元件的方法。在根据第三实施方案的制造LED元件10的方法中，如图9(a)中所示，通过与在 第一实施方案中所述相同的加工步骤(参见图4和7)在记录材料层12和阻挡层13中形 成凹部15，并且用液体L清洁记录层材料12和其它组件。之后，在将其中形成凹部15的 记录材料层12和阻挡层13用作掩模的条件下进行蚀刻，从而如图9(b)中所示，在光发射 表面18中形成多个对应于的凹部15的孔16。最后，如图9(c)中所示，使用预定的剥离剂 (stripping agent)等将记录材料层12和阻挡层13移除，使得具有凹坑和凸起的精细图案 的光发射表面18暴露出来。
可以采用各种蚀刻方法，例如湿法蚀刻和干法蚀刻。然而，RIE是优选的，因为蚀 刻气体趋于直线运动，从而可以进行精细图案化。另外，记录材料层12和阻挡层13的移除 可以通过包括干法和湿法在内的各种方法进行。作为蚀刻方法和移除方法的具体实例，例如，在包括发光部11的光发射表面18的 层由玻璃制成，记录材料层12含有染料并且阻挡层13由无机材料层制成的情况下，可以采 用使用SF6作为蚀刻气体的RIE和使用乙醇作为剥离剂的湿法移除方法。在本文中，术语 “包括光发射表面的层”表示任何层，只要其在LED元件10的制造之后形成相对于外部环境 如气体(例如空气)和液体(例如水)的表面边界即可。根据此第三实施方案中的制造方法，由于在LED元件10的表面(光发射表面18) 自身中形成凹坑和凸起，可以在不考虑LED元件10与记录材料层12之间的折射率差的情 况下，简单设计凹坑和凸起的图案。根据此实施方案，使用例如聚焦技术在预先在LED元件 10的表面上形成的记录材料层12中形成多个凹部15，使得掩模可靠地与LED元件10的表 面紧密接触放置。因此，根据此实施方案的制造方法没有常规制造方法的缺点，即由于LED 元件10的表面的翘曲或弯曲，掩模不与LED元件10的表面紧密接触。因此，可以容易地形 成凹坑和凸起的图案。尽管已经描述了本发明的一些实施方案，但本发明不限于这些实施方案并且在合 适时可以进行各种变化和改变。例如，在上述实施方案中，LED元件作为发光元件的实例显示。然而，发光元件不 限于LED元件并且可以是任何发光器件，如等离子体显示元件、激光器、SED元件、荧光管和 EL元件。在上述各个实施方案中，将根据本发明的凹部形成方法应用于制造发光元件或光 学元件的方法。本发明不限于这些实施方案；本发明可以应用于制造凹_凸制品的方法。 艮口，如图10(a)和(b)中所示，本发明可以应用于通过下列方法制备作为凹-凸制品的实例 的光学可读信息记录介质(光盘50)的方法在由无机物质制成的基板(基底)51上形成 作为信息的孔16，并且在基板51形成孔16的一侧设置保护层52。更具体而言，在基板51 上形成记录材料层12和阻挡层13，并且通过与图4中所示方法相同的方法，通过向记录材 料层12和其它层施加会聚光而形成凹部15，所述会聚光在其输出被调节的条件下发射。随 后，附着到基板51上的碎屑通过与图7中所示方法相同的方法被液体清洁。之后，使用记 录材料层12和其它层作为掩模，通过与图9中所示方法相同的方法，形成对应于凹部15的 孔16。用此方法，可以在基板51中整洁地形成孔16。用于基板51的材料可以优选选自含有Si或Al的材料；例如，可以优选采用Si、 SiO2, Al2O3等。用于保护层52的材料可以优选选自无机材料如SiO2或其它无机氧化物和 Si3N4或其它无机氮化物，以及可以单独或组合采用的有机材料如UV固化树脂。然而，为了 延长光盘50的寿命，适宜的是保护层52也由无机材料形成。凹-凸制品不限于光盘50，而包括半导体、平板显示器(有机电致发光、液晶和等 离子体显示器)、SED(表面-传导电子-发射极显示器)、电路板、曝光用掩模、半导体及其 封装体、插入体(interposers)、印刷电路板、存储介质、生物芯片等。作为具有密集形成的精细凹坑和凸起的凹_凸制品的大规模生产的方法，纳米印 刻(nanoimprint)技术成为了研究的焦点。纳米印刻技术是将使用模具或模头的压制加工(press work)应用于纳米尺度生产的技术领域，并且称为纳米尺度模塑加工技术，其中将具有精细的凹坑和凸起的模具对着工件压制以产生所需形状。使用纳米印刻技术，可以形 成数十纳米宽的图案。与使用电子束的相关加工技术相比，纳米印刻技术的优点在于可以 以低成本且大量地实现模塑加工。上述使用热模式抗蚀剂材料的方法可以用于在纳米印刻 技术应用中使用的模具中形成精细的凹坑和凸起的方法。在以上实施方案中，记录材料层12直接设置在发光元件或光学元件的光发射表 面上，或构成光盘50的基板51的表面上。然而，可以在光发射表面或表面与记录材料层12 之间插入另外的材料。在保护层或/和透镜设置在构成半导体的LED元件的表面上的情况 下，保护层或透镜的表面(与空气的表面边界)成为光发射表面。在这种情况下，记录材料 层12和凹部15可以设置在保护层的表面上或透镜的表面上。在以上实施方案中，凹部15使用激光束形成。然而，只要光可以会聚成所需尺寸， 就可以使用除单色光如激光束以外的另一种光。为了得到最小的加工形状，激光束以无限小的时间间隔发射。通过激光束形成的 凹部的直径优选小于激光束的波长。换言之，优选的是将激光束会聚成具有满足上述关系 的较小的光点直径。当要形成尺寸比最小加工形状(以下称为“激光点”)的尺寸大的凹部15时，可 以将激光点连接以提供较大的凹部15。应当指出，当用激光束照射热模式型记录材料层12 时，记录材料的变化仅发生在照射部分中达到转变温度的那部分中。由于光强度在激光束 横截面中的中心处最大并且朝向激光束的边缘逐渐衰减，所以可以在记录材料层12中形 成直径比激光束的光点直径小的微小的孔(激光点)。当凹部15形成有连续排列的这种精 细孔时，可以提高凹部15形状的精度。另一方面，如果采用光子模式型材料，其反应发生在 激光束照射到其表面的整个照射部分中。因此，与采用热模式型材料的情况相比，由激光束 的单脉冲形成的孔(即，激光点)的尺寸较大，并且其形状的精度降低。在此方面，如本发 明中使用的热模式型材料是优选的。在上述实施方案中，阻挡层13形成在记录材料层12上。然而，本发明不限于此构 造，并且如图11中所示，可以不设置阻挡层13。特别地，如果如在第三实施方案中或如在图 10所示的实施方案中那样将记录材料层12用作蚀刻掩模，则可以优选将阻挡层13省略。根据上述第三实施方案，孔16形成在LED元件10的表面中。然而，本发明不限于 此构造，并且如在第二实施方案中所述，通过采用记录材料层12或其它层作为蚀刻掩模， 可以将孔形成在光学元件IOA的表面(支撑构件IlA的表面)中。在上述第三实施方案或图10所示的实施方案中，直接在要形成孔16的表面(即， 光发射表面18或基板51的表面)上形成作为蚀刻掩模的记录材料层12和其它层，但是 本发明不限于此构造。例如，如果记录材料层12和其它层容易地被蚀刻气体剥离，则如图 12(a)中所示，可以在光发射表面18和记录材料层12之间设置掩模层17，掩模层17可以 进行采用基本上不影响记录材料层12和其它层的蚀刻气体的蚀刻。应当理解，图12示例 了一个实施方案，其中孔16形成在光发射表面18中，但是在其中孔16形成在基板51的表 面中的另一个实施方案中，可以类似地设置掩模层17。根据此构造，首先，如在第一实施方案中，凹部15通过激光束形成在记录材料层 12和阻挡层13中，并且记录材料层12和其它层通过液体L清洁(参见图12(a))。接着，如图12(b)中所示，掩模层17进行采用第一蚀刻气体的蚀刻以在掩模层17中形成对应于 凹部15的通孔17a。在此步骤中，由于选择使得记录材料层12和阻挡层13不由此被剥离 的特别类型的气体作为第一蚀刻气体，所以掩模层17在记录材料层12和阻挡层22作为掩 模的条件下进行蚀刻。之后，如图12(c)中所示，通过第二蚀刻气体对具有光发射表面18的层进行蚀刻， 使得在光发射表面18上形成对应于凹部15的孔16。在此方法的过程中，进行了采用第二 蚀刻气体的蚀刻的记录材料层12和阻挡层13被迅速移除；然而，因为掩模层17起到掩模 作用，所以光发射表面18可以成功且优异地被蚀刻。之后，如图12(d)中所示，通过使用预 定的剥离剂等将掩模层17移除，从而使其上形成了凹坑和凸起的光发射表面18暴露出来。作为图12中所示构造的具体实例，例如，在包括发光部11的光发射表面18的层由蓝宝石制成，记录材料层12含有染料，并且阻挡层13由无机材料层制成的情况下，可以 将由TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD.生产的含Si的双-层(Bi-Layer)光致抗蚀剂用作掩模 层17，SF6可以用作第一蚀刻气体，而Cl2可以用作第二蚀刻气体。在上述实施方案中，通过旋涂将清洁用的液体L涂敷到记录材料层12和其它 层的表面上，但是本发明不限于此构造；可以采用任何方法，包括，例如，喷涂、模涂(die coating)、浸涂等。在通过这些涂敷方法中的任一种将液体涂敷于记录材料层12和其它层 的表面上之后，可以如上述实施方案中那样转动工件(要加工的制品，具有记录材料层12 或其它层)以移动液体，从而将碎屑从表面洗掉。在浸涂中，当工件浸入液体中时，可以在 液体中移动工件以便可以洗掉表面上的碎屑。在上述实施方案中，转动工件以干燥工件的表面，但是本发明不限于此构造；例 如，可以使表面风干，或在鼓风机的帮助下通过鼓风而干燥。在上述实施方案中，除光学加工装置(光盘驱动器DD)以外还提供用于涂敷液体 L和干燥的设备，但是本发明不限于此构造；液体的涂敷和干燥可以在光学加工装置的转 盘上进行。然而，根据上述实施方案的其中除光学加工装置以外还提供用于涂敷和干燥的 设备的构造是优选的，原因在于要防止光学加工装置的加工头(processing head)(发光表 面)被液体污染。在上述实施方案中，将从光盘驱动器DD的激光源31发射的激光束用作检查光，但 是本发明不限于此构造；如图13中所示，从不同于激光源31的另外的光源60发射的光可 以用作检查光。在本文中，图13显示了一个其中将图5中所示光盘驱动器DD的一部分改 变的实施方案，因此与图5中所示元件相同的元件用相同的附图标记表示，并且省略重复 的描述。更具体而言，在图13中所示的构造中，将从光源60发射的光施加于凹部15，并且 通过检测器37检测从凹部15反射的光的光量。从检测结果也可以基于反射光的光量大小 确定凹部15的尺寸，并且可以将该结果作为反馈提供，以用于加工凹部15，从而可以整洁 地形成凹部15。图13中的光源60可以选自例如激光源、LED(发光二极管)等。在上述实施方案中，在凹部15完全形成之后照射到凹部15的激光被用作检查光， 因而完成了形成的凹部15的质量基于从该凹部15反射的检查光进行评价，并且将检查结 果作为反馈提供，以用于随后的凹部15的加工；然而，本发明不限于此构造。例如，在凹部 15的形成过程中照射到凹部15的激光束(例如，记录光束)也可以用作检查光，并且基于 从同一凹部15反射回来的检查光评价形成处于进程中的凹部15的质量，并且将检查结果作为反馈提供，以用于同一凹部15的加工。更具体而言，例如，在图13中所示的构造中，在 通过来自激光源31的激光束形成凹部的中途，从光源60向正在形成的凹部15发射光，并 且通过检测器37检测从正在形成的凹部15反射回来的光。然后，控制器CA确定反射光的 光量是否在预定范围内，从而确定正在形成的凹部的尺寸是否落入预定范围内，即凹部15 的形成是否令人满意地进行。如果确定光量在预定范围以外，则如第一实施方案中那样调 节激光源31的输出。在此构造中，当前正在形成的凹部15的检查结果可以作为反馈提供， 以用于正在加工的同一凹部15的加工，因此可以更有效地减少缺陷部分的出现。在上述实施方案中，检测从凹部15反射的光的光量，但是本发明不限于此构造； 可以检测从凹部15衍射的光的光量，从而基于此光量调节光源的输出。然而，在此情况下， 当衍射光的光量超过预定范围(预定值)时形成尺寸大于所需尺寸的凹部15，而当光量低 于预定范围时形成尺寸小于所需尺寸的凹部时，图6的流程图中的步骤S2的加工应当与步 骤S4的加工互换。在上述实施方案中，光量的大小参照作为阈值采用的预定范围的值(上限值和下 限值之间的预定范围)确定，但是本发明不限于此构造；即，阈值可以为一个值。
在上述实施方案中，提供半透明镜34以将从凹部15反射离开的激光束反射 到检测器，但是本发明不限于此构造；而是可以提供偏振束分离器(polarized beam splitter)。在此备选构造中，可以在适当的情况下提供本领域中已知的光学元件如延迟板 (retardation plate)0在上述实施方案中，当反射光的量落在预定范围以外时，仅调节激光源31的输 出，但是本发明不限于此构造；可以采用其它构造，使得当反射光的量落在预定范围以外 时，每次当发生这种情况时在存储设备中记录作为质量信息的形成凹部(向其施加检查光 的凹部)的位置。更具体而言，例如，如果反射光的量等于或低于正常反射光量的一半，则 可以认为此时加工的部分是有缺陷的，因此如在存储设备中记录的位置可以用于定位缺陷 部分。以这种方法，例如，当之后将具有多个形成的凹部的基板分成多个块以制备更小尺寸 的部件如芯片时，可以基于记录的关于缺陷部分的位置信息将缺陷部分移除，从而可以改 善制品的质量。确定所述部分是否有缺陷不仅可以基于光量的绝对值进行，还可以另外基 于由检测的光量与正常(normal)光量的比率表示的反射率以及从采用该反射率反射检查 光的凹部的长度(具体地，用于加工该长度所需的时间)进行。例如，可以采用一种方法， 使得如果在正常反射率为1的情况下，确定的该反射率变为0. 3以下，则无条件地确定相关 部分不合格，而如果该反射率变为0. 5以下并且反射率持续为0. 5以下的状态历时5 μ m以 上(即，加工对应于5 μ m的部分所需经过的时间)，确定相关部分不合格。
实施例下面描述经实施的已经证实了本发明的有益效果的一个实例。在执行实施例中，在盘状基板(支撑构件)上形成厚度为IOOnm的含染料的层(记 录材料层)，并且在对激光束的输出进行调节的条件下，在基板的25mm至40mm的半径范围 内，以0. Imm的径向间距以及以Ιμπι的圆周间距，顺序从径向内侧形成凹部。在形成凹部 之后，清洁该含染料的层的表面，并且通过干法蚀刻在基板中形成凹坑和凸起。每一层的细节如下。
-基板材料硅厚度0. 5mm外径101. 6讓(4英寸)内径15mm-含染料的层(记录材料层)将2g的由下式所示的含染料的材料溶解于IOOml的TFP (四氟丙醇)溶剂中，并且将所得的溶液旋涂。在以500rpm的分配开始转速和1，OOOrpm的分配结束转速进行的这种 旋涂工艺中，将涂布液分配至基板的内半径(irmer-radius)区域，并且将转速逐渐提高至 2, 200rpmo含染料的材料的折射率η为1. 986，并且含染料的材料的消光系数k为0. 0418。
<formula>formula see original document page 25</formula>在上述光学记录介质中，利用其中提供有球面象差校正板(sphericalaberration corrector plate)的由帕路斯特克工业股份有限公司制造的DDU1000 (波长405nm，ΝΑ: 0. 65)，从含染料的层侧形成精细的凹部。用于形成凹部的条件如下。初始激光输出2. 5mff线速度5m/s记录信号5MHz的方波在形成凹部之后，将设置在上述设备(DDU1000)中的检测器用于检测反射光量， 其在控制器中转化成反射率，并且进行检测的反射率与预先存储在存储设备中的正常反射 率“1”之间的比较。在此，从反射光量向反射率的转化通过计算检测的反射光量与正常值 的比率而进行，所述正常值作为当通过激光输出为2. 5mff的激光束在含染料的层中形成正 常尺寸的凹部时检测的反射光的光量得到。基于比较的结果，实施控制使得每次当反射率 降低0. 1时，激光输出增加0. Imff,并且每次当反射率增加0. 1时，激光输出降低0. lmW。在实施上述控制的条件下，用2. 5mff的激光输出从内径侧形成凹部；然后，在不小于25mm并且小于30mm的半径范围内，检测的反射率变成“ 1”，因此在不调节激光输出的条 件下进行凹部的加工。之后，在半径30mm的位置，反射率变成“0. 9”，因此将激光输出降低 至2. 4mW，这使得反射率回到“1”。此外，在半径35mm的位置，反射率再次变成“0. 9”，因此 将激光输出降低至2. 3mW，这使得反射率回到“1”。之后，用2. 3mff的激光输出，形成凹部直 至半径40mm的位置。通过使用含染料的层作为掩模的干法蚀刻(RIE)在基板中形成凹坑和凸起，并且 通过剥离液体将含染料的层移除。干法蚀刻的条件如下蚀刻气体SF6+CHF3(1 1)剥离液体乙醇通过SEM(扫描电子显微镜)观察如上所述制造的基板的表面。作为比较例，在不 执行上述控制的条件下，用2. 5mW的激光输出在整个25mm至40mm的半径范围中加工凹部， 之后进行使用含染料的层作为掩模的干法蚀刻；通过SEM观察基板的表面。因此，在执行实施例中，显示了在基板的25至40mm的半径范围内基本上均勻地形 成了直径约0. 3 μ m的孔。另一方面，在比较例中，显示了在基板的25至40mm的半径范围 内形成的孔是这样的直径约0. 3 μ m的孔形成在25mm的半径范围内，而直径为约0. 4 μ m 的孔形成在40mm的半径范围内。因此，证明了基于反射光的光量的激光输出调节对在基板 上形成凹坑和凸起的整洁形状图案是有贡献的。
权利要求
一种用于在可热变形的热模式记录材料层中形成多个凹部的凹部形成方法，所述方法包括凹部形成步骤，即，向所述记录材料层施加会聚光以形成所述凹部，所述会聚光从包括光源的光学系统发射；检查光照射步骤，即，在所述记录材料层中形成所述凹部的过程中或之后，向所述凹部施加检查光；检测步骤，即，检测从所述凹部反射或衍射的所述检查光的光量；和输出调节步骤，即，基于所述光量调节所述光源的输出，使得所述光量变成预定值。
2.根据权利要求1所述的凹部形成方法，其中将从所述光源发射的所述光用作所述检查光。
3.根据权利要求1所述的凹部形成方法，其中所述检查光从不同于所述光源的另一个 光源发射。
4.一种用于制造在基板表面上具有凹坑和凸起的凹_凸制品的方法，所述方法包括下 列步骤在所述基板的表面上形成可热变形的热模式记录材料层；通过根据权利要求1-3中任一项所述的凹部形成方法，在所述记录材料层中形成多个 凹部；和使用所述记录材料层作为掩模，通过蚀刻在所述基板的表面中形成对应于所述凹部的孔。
5.一种用于制造具有发光体的发光元件的方法，所述方法包括下列步骤 在光发射表面上形成可热变形的热模式记录材料层；和通过根据权利要求1-3中任一项所述的凹部形成方法，在所述记录层材料层中形成多 个凹部。
6.根据权利要求5所述的用于制造发光元件的方法，所述方法包括使用其中形成了 凹部的所述记录材料层作为掩模，通过蚀刻在所述光发射表面中形成对应于所述凹部的 孔。
7.一种用于制造光学元件的方法，所述光学元件要安装到发光元件的光发射表面上从 而改善所述发光元件的发光效率，所述方法包括下列步骤在支撑构件的表面上形成可热变形的热模式记录材料层，所述支撑构件允许从所述发 光元件发射的光从其中透射穿过；和根据权利要求1-3中任一项所述的凹部形成方法，在所述记录层材料层中形成多个凹部。
8.根据权利要求7所述的用于制造光学元件的方法，所述方法包括使用其中形成了 凹部的所述记录材料层作为掩模，通过蚀刻在所述支撑构件的表面中形成对应于所述凹部 的孔。
全文摘要
提供一种用于在其形状可变的热模式记录材料层中形成凹部的凹部形成方法，所述方法包括用从包括光源的光学系统会聚的光照射记录材料层以形成凹部的凹部形成步骤；在所述记录材料层中的所述凹部形成的过程中或之后，用检查光照射所述凹部的检查光照射步骤；检测从所述凹部反射或衍射的检查光的光量的检测步骤；和根据光量调节所述光源的输出使得所述光量达到预定值的输出调节步骤(S1-S4)。此外，提供使用上述方法的凹-凸制品制造方法、发光元件制造方法和光学元件制造方法。
文档编号G11B7/26GK101828228SQ200880111779
公开日2010年9月8日 申请日期2008年10月7日 优先权日2007年10月15日
发明者宇佐美由久 申请人:富士胶片株式会社