專利名稱：凹部形成方法、凹-凸制品的制造方法、發(fā)光元件的制造方法和光學元件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在熱模式(heat mode)型記錄材料層中整潔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、制造發(fā)光元件和制造光學元件的方法。
背景技術：
在迄今已知的用于在預定的目標對象如光盤、制造光盤的母盤和具有形成有 凹坑和凸起的發(fā)光表面的發(fā)光元件中形成凹坑和凸起的方法中，有一種其中如例如在 JP7-161080A中所述使用光致抗蝕劑的方法。更具體地，此方法包括如下步驟其中將光致 抗蝕劑涂布于母盤的涂布步驟、其中使光致抗蝕劑暴露于激光束的曝光步驟、其中用顯影 溶液將已曝光部分移除以形成預定的凹部的顯影步驟、其中進行反應性離子蝕刻(以下稱 為“RIE”)以將母盤蝕刻的蝕刻步驟，和，其中將殘余的抗蝕劑剝落的剝離步驟，從而在母 盤中形成凹坑和凸起。在通過蝕刻形成凹坑和凸起的此方法中，無法得到整潔地形成在作為蝕刻時使用 的掩模的光致抗蝕劑上的凹部，這將不利地導致無法在母盤中整潔地形成凹坑和凸起。為 了解決此問題，提出了在光致抗蝕劑的曝光和顯影之后檢查在光致抗蝕劑上形成的凹部的 加工質量的方法。然而，根據(jù)如上所述的現(xiàn)有技術，加工質量檢查應當在顯影步驟之后進行，因此檢 查的結果不能作為反饋用于被檢查的制品的加工(通過曝光的凹部的加工)。也就是說，如 果由于一些原因，對應于凹部的部分的曝光量在曝光中途超過所需值，則隨后的曝光不能 適當?shù)剡M行，并且在曝光不適當?shù)剡M行的部分中形成的所有凹部將不利地變得有缺陷。

發(fā)明內容
本申請的發(fā)明人設計了一種用于形成凹坑和凸起的方法，其可以優(yōu)于使用光致 抗蝕劑和RIE的現(xiàn)有技術方法。更具體地，所述方法包括使用其中通過施加會聚激光束 (condensed laser beam)形成孔的熱模式抗蝕劑材料代替上述光致抗蝕劑的蝕刻。本申 請的發(fā)明人還設想了不使用蝕刻形成凹坑和凸起的想法，其中照原樣保持通過施加激光束 形成凹部的熱模式抗蝕劑材料。在這些方法中，檢驗熱模式抗蝕劑材料是否整潔地形成凹 部的檢查也是重要的，并且挑戰(zhàn)在于在檢查中迅速地評價加工質量從而減少缺陷部分的出 現(xiàn)。由此考慮，本發(fā)明的目的是提供一種凹部形成方法、用于制造凹_凸制品的方法、 用于制造發(fā)光元件的方法和用于制造光學元件的方法，通過所述方法可以迅速地評價以減 少缺陷部分的出現(xiàn)?？梢越鉀Q上述問題的本發(fā)明包括用于在可熱變形的熱模式記錄材料層中形成多 個凹部的凹部形成方法，所述方法包括向記錄材料層施加會聚光以形成凹部的凹部形成 步驟，所述會聚光從包括光源的光學系統(tǒng)發(fā)射；在記錄材料層中形成凹部的過程中或在記錄材料層中形成凹部之后向凹部施加檢查光的檢查光照射步驟；檢測從凹部反射或衍射 (diffract)的檢查光的光量的檢測步驟；和基于該光量調節(jié)光源輸出以使得光量成為預 定值的輸出調節(jié)步驟。根據(jù)本發(fā)明的此方面，在凹部形成方法中，可以僅通過向記錄材料層施加會聚光 而形成凹部。因此，與如常規(guī)采用的使用光致抗蝕劑的凹部形成方法相反，凹部可以在沒有 顯影步驟的條件下形成，因而在通過會聚光形成凹部之后立即向凹部施加檢查光以檢查凹 部或在通過會聚光形成凹部的過程中向凹部施加檢查光以檢查凹部，從而可以迅速地評價 加工質量。通過這樣的在凹部形成步驟的過程中迅速地評價加工質量，檢查結果可以作為 反饋用于在同一凹部形成步驟中的加工，并且可以減少缺陷部分的出現(xiàn)。在本發(fā)明的此方面中，從所述光源發(fā)射的光可以用作檢查光。這使得可以簡化裝置并且降低成本。備選地，檢查光可以由不同于所述光源的另一個光源發(fā)射。當使用同一光源時，監(jiān)測在凹部的變形完成之前表現(xiàn)的條件；另一方面，當使用不 同的光源時，可以監(jiān)測變形完全結束的條件。當使用同一光源時，將具有相同寬度的光束用 于監(jiān)測，因此可以得到的信息是僅關于加工中的凹坑的信息。然而，當使用不同的光源并且 將更寬的光束用于監(jiān)測時，有利地，可以監(jiān)測相對于相鄰部分的位置的位置或由與其干涉 產(chǎn)生的變形。另一方面，當使用同一光源時，監(jiān)測可以實時進行并且使用較簡單的裝置結構 實現(xiàn)。如上所述根據(jù)本發(fā)明此方面的凹部形成方法可以在用于制造凹_凸制品如光盤 或半導體的方法、用于制造發(fā)光元件的方法和用于制造光學元件的方法中使用。根據(jù)本發(fā)明，可熱變形的熱模式記錄材料層的使用允許僅通過施加會聚光實現(xiàn)凹 部的形成，從而可以通過向凹部施加檢查光以迅速地評價加工質量。另外，這樣檢測的加工 質量檢查的結果可以作為反饋提供，以用于形成凹部，并且因而減少缺陷部分的出現(xiàn)。附圖簡述

圖1(a)是顯示LED封裝體的圖，而(b)是(a)的放大圖。圖2(a)是顯示在俯視圖中看到的光發(fā)射表面的一個實例的圖，而(b)是顯示在俯 視圖中看到的光發(fā)射表面的另一個實例的圖。圖3(a)是解釋凹部的直徑與間距之間關系的圖，而(b)是解釋激光束的發(fā)光時間 與周期之間關系的圖。圖4(a)_(c)是顯示用于制造LED封裝體的方法的圖。圖5是顯示用于在記錄材料層等中形成凹部的光盤驅動器的圖。圖6是顯示將由控制器實施的激光光源輸出調節(jié)方法的流程圖。圖7 (a)-(c)是顯示清潔方法的圖。圖8是顯示根據(jù)第二實施方案的用于制造光學元件的方法的圖。圖9(a)_(c)是顯示根據(jù)第三實施方案的用于制造LED元件的方法的圖。圖10(a)是通過包括根據(jù)本發(fā)明的凹部形成方法的制造方法制造的光盤的透視 圖，而(b)是其截面圖。圖ll(a)_(c)是顯示由根據(jù)第一實施方案的制造方法中省略了阻擋層形成步驟 的實施方案的圖。
圖12 (a)-(d)是顯示對根據(jù)第三實施方案的LED元件制造方法進行改變所實現(xiàn)的 實施方案的圖。圖13是顯示光盤驅動器的變化實例的圖。實施本發(fā)明的最佳方式[第一實施方案] 下面，參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的用于制造發(fā)光元件的方法。如圖1 (a)中所示，作為根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件的實例的LED封裝體1包括作 為發(fā)光體的實例的LED元件10和用于將LED元件10固定和布線的外殼(case) 20。
LED元件10是常規(guī)已知的元件。盡管沒有詳細顯示在圖中，但是LED元件10包 括η-型包覆層(cladding layer)、ρ-型包覆層和活化層。在圖1(a)中，上表面是光發(fā)射 表面18，從其向外部發(fā)射光。LED元件10固定于外殼20。外殼20配置有用于向LED元件10供給電力的布線 21、22。如圖1 (b)中所示，LED元件10依次包括作為用于發(fā)光的主體部分的發(fā)光部11、 在所述發(fā)光部11 (光發(fā)射表面18)上形成的記錄材料層12，和阻擋層13。記錄材料層12是其中通過施加強光，經(jīng)由所施加光的轉化產(chǎn)生的熱引起的材料 熱變形而可以形成凹部的層，即，所謂的熱模式型記錄材料的層。此類型的記錄材料迄今 通常用于光盤等的記錄層中；例如可將記錄材料如花青-基、酞菁-基、醌-基、方形鐺 (squarylium)-基、奧鐺(azulenium)-基、硫醇配鹽-基和部花青-基的記錄材料用于本發(fā) 明目的。根據(jù)本發(fā)明的記錄材料層12可以優(yōu)選是含有染料作為記錄物質的染料型記錄材料層。因此，記錄材料層12中所含的記錄物質可以選自染料或其它有機化合物。應當理 解，可以用于記錄材料層12的材料不限于有機物質；即，還可使用無機材料或者有機與無 機材料的復合材料。然而，在使用有機材料的情況下，可以容易地通過旋涂進行用于形成膜 的涂布方法，并且易于獲得較低轉變溫度的材料；因此有機材料可以是優(yōu)選的。另外，在各 種有機材料中，可以優(yōu)選的是其光吸收可通過改變其分子設計來控制的染料。用于記錄材料層12中的材料的優(yōu)選實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、氧雜菁(oxonol)染料、部花青染料等)、大環(huán)染料 (酞菁染料、萘菁(naphthalocyanine)染料、嚇啉染料等)、偶氮染料(包括偶氮-金屬螯 合物染料)、亞芳基染料、絡合染料、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。這些中，可以優(yōu)選的是其中可以使用激光束僅記錄一次信息的染料型記錄材料 12。這是因為，這種有機記錄材料可以溶解于溶劑中并通過旋涂或噴涂而形成膜，因而生產(chǎn) 率優(yōu)異。該染料型記錄材料層12可以優(yōu)選含有在記錄波長范圍內有吸收的染料。尤其是， 表示光吸收的量的消光系數(shù)k的上限值可以優(yōu)選為10以下，更優(yōu)選為5以下，還更優(yōu)選為3 以下，最優(yōu)選為1以下。這是因為過高的消光系數(shù)k會妨礙在記錄材料層12的一側上的 光入射到達或通過相反側，從而使得在記錄材料層12中形成的孔不均勻。另一方面，消光 系數(shù)k的下限值可以優(yōu)選為0.0001以上，更優(yōu)選為0.001以上，還更優(yōu)選為0.1以上。這是因為，過低的消光系數(shù)k將減少光吸收的量，從而需要更高的激光功率，并且降低生產(chǎn)速度。如上所述，應當理解，記錄材料層12必須在記錄波長范圍內具有光吸收；考慮到 這點，可以根據(jù)由激光源產(chǎn)生的激光束的波長來進行適合的染料的選擇和/或其結構的改變。例如，在從激光源發(fā)射的激光束的振蕩波長為約780nm的情況下，有利的是選擇 染料如五次甲基花青染料、七次甲基氧雜菁染料、五次甲基氧雜菁染料、酞菁染料和萘菁染 料。在從激光源發(fā)射的激光束的振蕩波長為約660nm的情況下，有利的是選擇染料如 三次甲基花青染料、五次甲基氧雜菁染料、偶氮染料、偶氮-金屬配合物染料和吡咯亞甲基 (pyrromethene)配合物染料。此外，在從激光源發(fā)射的激光束的振蕩波長為約405nm的情況下，有利的是選擇 染料如單次甲基花青染料、單次甲基氧雜菁染料、零次甲基部花青染料、酞菁染料、偶氮染 料、偶氮-金屬配合物染料、P卜啉染料、亞芳基染料、絡合染料(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。下面顯示了在從激光源發(fā)射的激光束的振蕩波長分別為約780nm(近紅外范圍的激光波長)、約660nm(可見光范圍的激光波長，特別是紅色范圍的激光波長)以及約 405nm(近紫外范圍的激光波長)的情況下的用于記錄材料層12的優(yōu)選化合物(即作為記 錄層化合物)的實例。在激光束的振蕩波長為約780nm的情況下，由下列化學式1、2中的 (I-I)至(1-10)所示的化合物是適合的。在激光束的振蕩波長為約660nm的情況下，由化學 式3、4中的(II-I)至(II-8)所示的化合物是適合的，并且在激光束的振蕩波長為約405nm 的情況下，由化學式5、6中的(III-I)至(111-14)所示的化合物和由化學式7所示的化合 物是適合的。應當理解，本發(fā)明并不限于將這些化合物用作記錄層化合物的情況。在振蕩波長為約780nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式1]<formula>formula see original document page 7</formula>(Μ)在振蕩波長為約780nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式2]<formula>formula see original document page 8</formula>
在振蕩波長為約660nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式3]<formula>formula see original document page 9</formula>在振蕩波長為約660nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式4]<formula>formula see original document page 9</formula>
在振蕩波長為約405nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式5]
<formula>formula see original document page 10</formula>在振蕩波長為約405nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式6]<formula>formula see original document page 11</formula>在振蕩波長為約405nm情況下的記錄層化合物的實例[化學式7]<formula>formula see original document page 11</formula>還可以優(yōu)選使用在日本公開專利申請出版物(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。染料型記錄材料層12可通過如下方式形成將染料與粘合劑一起溶解在適當?shù)?溶劑中以制備涂布液，然后，將該涂布液涂敷在基板上而形成涂膜，然后將所得涂膜干燥。 在該方法中，其上涂敷涂布液的表面的溫度可以優(yōu)選在10-40°C的范圍內。更優(yōu)選地，其下 限值可以為15°C以上，還更優(yōu)選為20°C以上，并且尤其優(yōu)選為23°C以上。同時，該表面的上 限值可以更優(yōu)選為35°C以下，還更優(yōu)選為30°C以下，并且尤其優(yōu)選為27°C以下。當被涂布表面的溫度在上述范圍內時，可以防止涂層的涂布不均或涂布故障，從而可使涂膜的厚度 均勻。上述上限值以及下限值的每一個可相互任意組合。此處，記錄材料層12可為單層或多層的。在具有多層構造的記錄材料層12的情 況下，多次重復涂布步驟。涂布液中染料的濃度通常在0.01-30質量％的范圍內，優(yōu)選在0. 1_20質量％的范 圍內，更優(yōu)選在0. 5-10質量％的范圍內，并且最優(yōu)選在0. 5-3質量％的范圍內。用于涂布液的溶劑的實例包括酯，如乙酸丁酯、乳酸乙酯和乙酸溶纖劑；酮，如 甲基乙基酮、環(huán)己酮和甲基異丁基酮；氯化烴，如二氯甲烷、1，2_ 二氯乙烷和氯仿；酰胺，如 二甲基甲酰胺；烴，如甲基環(huán)己烷；醚，如四氫呋喃、乙醚和二噁烷；醇，如乙醇、正丙醇、異 丙醇、正丁醇和雙丙酮醇；氟化溶劑，如2，2，3，3-四氟丙醇；以及二醇醚，如乙二醇單甲醚、 乙二醇單乙醚和丙二醇單甲醚?？紤]到所使用的染料在溶劑中的溶解性，上述溶劑可單獨使用、或者將其兩種以 上組合使用?？筛鶕?jù)目的將各種添加劑如抗氧化劑、UV吸收劑、增塑劑和潤滑劑添加到涂 布液中?？墒褂猛坎挤椒?，如噴涂法、旋涂法、浸涂法、輥涂法、刮涂法、刮刀輥法、刮刀法和 絲網(wǎng)印刷法。這些方法中，旋涂法根據(jù)其優(yōu)異生產(chǎn)率以及膜厚度的容易控制性而優(yōu)選。為了通過旋涂法更好地形成記錄材料層12 (記錄層化合物)，染料可以優(yōu)選以 0. 01-30重量％的范圍，更優(yōu)選以0. 1-20重量％的范圍溶解在有機溶劑中。尤其優(yōu)選染料 以0. 5-10重量％的范圍溶解在四氟丙醇中。還優(yōu)選的是，記錄層化合物的熱分解溫度在 1500C _500°C的范圍內，更優(yōu)選在200°C _400°C的范圍內。涂布時的涂布液的溫度可以優(yōu)選在23_50°C范圍內，更優(yōu)選在24-40°C范圍內，并 且尤其優(yōu)選在25-30 °C范圍內。在旋涂法中，基板在開始時旋轉，而涂布液排出到旋轉的基板上。此步驟的旋轉 速度可以優(yōu)選在20-700rpm的范圍內，更優(yōu)選在50_500rpm的范圍內，并且還更優(yōu)選在 100-400rpm的范圍內。隨后干燥步驟的旋轉速度可以優(yōu)選在500-10，OOOrpm的范圍內，更 優(yōu)選在1，000-7, OOOrpm的范圍內，并且還更優(yōu)選在2，000-5, OOOrpm的范圍內。在涂布液含有粘合劑的情況下，粘合劑的實例包括天然有機聚合物如明膠、纖維 素衍生物、葡聚糖、松香和橡膠；和，合成有機聚合物，包括烴類樹脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯和聚異丁烯，乙烯基類樹脂如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯和聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯 共聚物，丙烯酸類樹脂如聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯，和，熱固性樹脂的初始縮合物 如聚乙烯醇、氯化聚乙烯、環(huán)氧樹脂、丁醛樹脂、橡膠衍生物和苯酚甲醛樹脂。在將粘合劑 一起用作記錄材料層12的材料的情況下，粘合劑的用量通常在染料量的0. 01-50倍(質量 比)的范圍內，并且優(yōu)選在染料量的0. 1-5倍(質量比)的范圍內。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 (antifading agent)。通常，將單線態(tài)氧猝滅劑(singlet oxygen quencher)用于抗褪色劑。作為這種 單線態(tài)氧猝滅劑的實例，可采用迄今在本領域中已知的出版的文獻如專利說明書中所述的 那些。
這樣的專利說明書的具體實例包括日本公開專利申請出版物(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 ；日本已審查專 利申請出版物(JP-B) 1-38680 和 6-26028 ；德國專利 350399 ；以及 Nippon Kagaku Kaishi, 10月(1992)，第1141頁。相對于染料量，抗褪色劑如單線態(tài)氧猝滅劑的用量通常在0. 1-50 質量％的范圍內，優(yōu)選在0. 5-45質量％的范圍內，更優(yōu)選在3-40質量％的范圍內，并且尤 其優(yōu)選在5-25質量％的范圍內。以上說明涉及在記錄材料層12為染料型記錄層的情況下采用的溶劑涂布法 ’然 而，記錄材料層12也可通過其它成膜方法如蒸發(fā)、濺射和CVD中的任何一種形成，這可以根 據(jù)要在本發(fā)明中使用的記錄材料的物理性質進行選擇。要使用的染料是這樣的染料其在稍后將描述的用于凹部15的加工中的激光束 的波長下的吸光系數(shù)高于在其它波長下的吸光系數(shù)。尤其優(yōu)選在加工中激光束的波長下的 吸光系數(shù)高于發(fā)光元件如LED元件10的發(fā)射波長下的吸光系數(shù)。染料顯示出峰值吸收的波長可以不一定落入可見光波長的范圍內，而可以在紫外 或紅外區(qū)域的波長范圍內。特別地，當構成發(fā)光元件的光發(fā)射表面的材料的折射率高時，優(yōu)選的是構成凹部 15的記錄材料層12和阻擋層13具有更高的折射率。染料在吸收波長的峰值波長的長波側具有高折射率的波長范圍，并且此波長范圍 可以優(yōu)選與發(fā)光元件的發(fā)射波長一致。為此，染料對其具有吸收的波長λa可以優(yōu)選比發(fā) 光元件的中心波長Xc短Ua<Xc)。Xa與Xc之間的差可以優(yōu)選為IOnm以上，更優(yōu) 選25nm以上，并且還更優(yōu)選50nm以上。如果Xa和λ c太接近，則染料的吸收波長的范圍 與發(fā)光元件的中心波長λ c重疊，使得光被吸收。另外，Xa與λ c之間差的上限可以優(yōu)選 為500nm以下，更優(yōu)選300nm以下，并且還更優(yōu)選200nm以下。如果λ a與λ c相差太寬， 則對于從發(fā)光元件發(fā)射的光，折射率將太小。被發(fā)射用于形成凹部15的激光束的波長λ w可以優(yōu)選滿足由Xa< Xw給出的關 系。此關系如果被滿足，則允許染料中吸收的光量落入適當?shù)姆秶鷥?，使得可以改善記錄?率并且可以形成精細的凹坑和凸起的圖案。另外，可以優(yōu)選滿足XW< Xc的關系。由于 λ w應當為使得具有此波長的光被染料吸收的波長，因此具有位于波長λ w的長波側的中 心波長Xc的從發(fā)光元件發(fā)射的光將不被染料吸收，從而改善透射率因而改善發(fā)光效率。從上述內容考慮，最優(yōu)選滿足Aa< λ￥< Ac的關系。被發(fā)射用于形成凹部15的激光束的波長入《可以是任何波長，只要獲得足夠高的 激光功率即可。例如，在將染料用于記錄材料層12的情況下，該波長可以優(yōu)選為等于或小 于 lOOOnm，如 193nm、210nm、266nm、365nm、405nm、488nm、532nm、633nm、650nm、680mm、780nm 和 830nm。激光束的種類可以是任一種已知的類型，如氣體激光、固態(tài)激光和半導體激光。但 是，為了簡化光學系統(tǒng)，優(yōu)選采用固態(tài)激光或半導體激光。激光束可以為連續(xù)光束或脈沖光 束。但是，優(yōu)選采用發(fā)射間隔可以自由改變的激光束。例如，優(yōu)選采用半導體激光。在不直 接對激光束進行通斷鍵控(keyed)的情況下，優(yōu)選利用外部調制元件調制激光束。為了提高加工速度，優(yōu)選較高的激光功率。但是，激光功率越高，需要的掃描速度(使用激光束掃描記錄材料層12的速度；例如，稍后將描述的光盤驅動器的轉速)越高。由于這個原因，考慮到掃描速度的上限值，激光功率的上限值優(yōu)選為100W，更優(yōu)選為10W，還 更優(yōu)選為5W，最優(yōu)選為1W。同時，激光功率的下限值優(yōu)選為0. lmW，更優(yōu)選為0. 5mW，并且還 更優(yōu)選為lmW。優(yōu)選激光束具有窄的振蕩波長范圍和高相干性，且優(yōu)選激光束能夠會聚成與激光 束波長一樣小的光點大小。而且，作為記錄策略(即，用于適當形成凹部15的光脈沖照射 條件)，優(yōu)選采用用于光盤的策略。更具體而言，優(yōu)選采用制備光盤所需的條件，如記錄速 度、照射激光束的峰值和脈沖寬度。優(yōu)選記錄材料層12具有根據(jù)稍后將描述的凹部15的深度而設定的厚度。該厚度可適當?shù)乇辉O定在例如1-10，OOOnm的范圍內。厚度的下限優(yōu)選為IOnm以 上，并且更優(yōu)選為30nm以上。這是因為，如果厚度過薄，則形成的凹部15如此淺以致不能 得到光學效果。另外，在如稍后描述的將記錄材料層12用作蝕刻掩模的情況下，幾乎不能 獲得作為蝕刻掩模所需要的效果。同時，厚度的上限優(yōu)選為1，OOOnm以下，并且更優(yōu)選為 500nm以下。這是因為，如果厚度過厚，則增加所需的激光功率，難以形成深孔并且加工速度 降低。另外，優(yōu)選記錄材料層12的厚度t與凹部15的直徑d具有以下關系。S卩，記錄材 料層12的厚度t的上限值優(yōu)選取滿足由t < IOd給出的關系的值，更優(yōu)選取滿足t < 5d的 值，并且還更優(yōu)選取滿足t < 3d的值。記錄材料層12的厚度的下限值優(yōu)選取滿足由t > d/100給出的關系的值，更優(yōu)選取滿足t > d/10的值，并且還更優(yōu)選取滿足t > d/5的值。 根據(jù)凹部15的直徑d確定記錄材料層12的厚度t的上限值及下限值的理由與上述理由相 同。優(yōu)選凹部的直徑d的上限值為100，OOOnm以下，更優(yōu)選為10，OOOnm以下，并且還 更優(yōu)選為1，OOOnm以下。優(yōu)選其下限值為IOnm以上，優(yōu)選為50nm以上，并且還更優(yōu)選為 IOOnm以上。為了形成記錄材料層12，將作為記錄材料的物質溶解或者分散于適當?shù)娜軇┲幸?制備涂布液。之后，通過涂布法如旋涂、浸涂和擠壓涂布，用該涂布液涂布發(fā)光表面18的表 面，使得可以形成記錄材料層12。形成任選提供的阻擋層13，以防止記錄材料層12受到?jīng)_擊等而受損。可以使用任 何材料來形成阻擋層13，只要其為透明材料即可。優(yōu)選地，阻擋層13由聚碳酸酯、三乙酸纖 維素等制成，并且更優(yōu)選地，阻擋層13由其在23°C 50% RH的吸濕率為5%以下的材料制 成。還可以使用氧化物和硫化物如Si02、ZnS和GaO。術語“透明”表示材料允許從LED元件10發(fā)射的光從其中透過(透射率90%以 上)。阻擋層13如下所述形成。首先，將形成粘合劑層的光固化樹脂溶解在合適的溶 劑中以制備涂布液。然后將此涂布液涂布在處于預定溫度的記錄材料層12上以形成涂 膜，并且例如通過塑性擠出加工將得到的三乙酸纖維素膜(TAC膜)層壓在涂膜上。最后， 用光照射層壓的TAC膜，使得涂膜固化，從而提供阻擋層13。優(yōu)選TAC膜含有紫外光吸收 齊U。阻擋層13的厚度在0.01-0. 2mm的范圍內，優(yōu)選在0.03-0. Imm的范圍內，并且更優(yōu)選 在0. 05-0. 095mm的范圍內。
在記錄材料層12和阻擋層13中，間隔地形成多個凹部15。凹部15通過用會聚光 照射記錄材料層12和阻擋層13的一部分從而導致在照射部分的變形(包括通過耗散或消 散產(chǎn)生的變形)而形成。優(yōu)選凹部15形成在發(fā)射光的光發(fā)射表面18的區(qū)域中緊密排列的 位置上。形成凹部15的原理如下。當使用激光束照射記錄材料層12 (記錄層化合物)，并且該激光束具有使得材料 具有光吸收的波長(即，在材料中吸收的光的波長)時，激光束被記錄材料層12吸收，然后 轉化為熱，從而使在記錄材料層12的照射部分的溫度上升。這使得記錄材料層12經(jīng)歷一 種或多種化學或/和物理變化如軟化、液化、氣化、升華和分解。這樣變化的材料移動或/ 和消散，并且形成凹部15。應理解，阻擋層13為非常薄的層，因此阻擋層13隨著記錄材料 層12的移動或/和消散一起移動或/或消散。當以此方式形成凹部15時，化學或/和物 理變化的記錄材料層12的一部分被留下并且以在凹部15周圍的碎屑的形式保留。作為凹部15的形成方法，可采用任何迄今已知的在一次寫入光盤或WORM光盤中 用于形成凹坑的方法。更具體而言，例如對根據(jù)凹坑尺寸變化的激光束的反射光強度進行 檢測，并且調節(jié)激光的輸出以使該反射光強度變得恒定，從而形成大小均勻的凹坑。此方法 將在稍后詳細描述。優(yōu)選如上所述的記錄材料層12 (記錄層化合物)的氣化、升華或者分解以高的變 化速率進行，即急劇地進行。更具體而言，記錄層化合物在氣化、升華或者分解過程中由熱 重差熱分析(TG-DTA)儀器所得到的重量降低率優(yōu)選為5%以上，更優(yōu)選為10%以上，并且 還更優(yōu)選為20%以上。而且，記錄層化合物在氣化、升華或者分解過程中由熱重差熱分析 (TG-DTA)儀器所得到的重量降低的斜率(每升溫1°C的重量降低率)優(yōu)選為0.1%/°C以 上，更優(yōu)選為0. 2% /°C以上，并且還更優(yōu)選為0. 4% /°C以上?；瘜W或/和物理變化如軟化、液化、氣化、升華和分解的轉變溫度的上限值優(yōu)選為 2，000°C以下，更優(yōu)選為1，000°C以下，并且還更優(yōu)選為500°C以下。這是因為，如果轉變溫 度過高，則需要更大的激光功率。轉變溫度的下限值優(yōu)選為50°C以上，更優(yōu)選為100°C以 上，并且還更優(yōu)選為150°C以上。這是因為，如果轉變溫度過低，則該溫度梯度相對于環(huán)境溫 度的溫度梯度如此小，以致沒有清楚地形成孔的邊緣的形狀。如圖2(a)中所示，凹部15可以形成點陣圖案，其中每一個點以柵格圖案排列。另 夕卜，如圖2(b)中所示，凹部15可以形成有一系列間隔窄的溝槽。盡管沒有顯示在圖中，但 是凹部可以改為形成有連續(xù)的溝槽。兩個相鄰凹部15的間距P在從作為發(fā)光元件的LED元件10發(fā)射的光的中心波長 λ c的0. 01-100倍的范圍內。凹部15的間距P優(yōu)選在中心波長Ac的0.05-20倍的范圍內，更優(yōu)選在中心波長 λ c的0. 1-5倍的范圍內，并且最優(yōu)選在中心波長λ c的0. 2-2倍的范圍內。更具體而言， 間距P的下限值優(yōu)選等于或大于中心波長λ c的0. 01倍，更優(yōu)選等于或大于中心波長入c 的0. 05倍，還更優(yōu)選等于或大于中心波長λ c的0. 1倍，并且最優(yōu)選等于或大于中心波長 Xc的0.2倍。另外，間距P的上限值優(yōu)選等于或小于中心波長Ac的100倍，更優(yōu)選等于 或小于中心波長Xc的20倍，還更優(yōu)選等于或小于中心波長Xc的5倍，并且最優(yōu)選等于 或小于中心波長Xc的2倍。
凹部15具有在下列范圍內的直徑或溝槽的寬度在中心波長的0.005-25 倍的范圍內，優(yōu)選在中心波長X c的0. 025-10倍的范圍內，更優(yōu)選在中心波長X c的 0. 05-2. 5倍的范圍內，并且最優(yōu)選在中心波長人c的0. 25-2倍的范圍內。在本文中，凹部15的直徑或凹部15的溝槽的寬度是指凹部15在其深度的一半處 的尺寸，這是所謂的半值寬度。凹部15的直徑或凹部15的溝槽的寬度可以在上述范圍內適當?shù)卦O定。然而，所 述直徑或寬度優(yōu)選根據(jù)間距P的大小調節(jié)，使得折射率隨其遠離光發(fā)射表面18而宏觀上逐 漸變小。換言之，優(yōu)選的是，如果間距P越大，則凹部15具有越大的直徑或越大的溝槽的寬 度，而如果間距P越小，則凹部15具有越小的直徑或越小的溝槽的寬度。從這點考慮，優(yōu)選 的是所述直徑或溝槽的寬度定為間距P的約一半的大小。例如，所述直徑或溝槽的寬度優(yōu) 選在間距P的20-80%的范圍內，更優(yōu)選在間距P的30-70%的范圍內，并且最優(yōu)選在間距 P的40-60%的范圍內。凹部15的深度優(yōu)選在中心波長入c的0.01-20倍的范圍內，更優(yōu)選在中心波長 入c的0. 05-10倍的范圍內，還更優(yōu)選在中心波長入c的0. 1-5倍的范圍內，并且最優(yōu)選在 中心波長的0.2-2倍的范圍內。深度的適宜上限值為20，000nm以下，優(yōu)選10，000nm 以下，并且更優(yōu)選5，000nm以下。深度的適宜下限值為lnm以上，優(yōu)選5nm以上，并且更優(yōu) 選10nm以上。下面參照圖4(a)_(c)描述制造如上所述構造的LED封裝體1的方法。如圖4(a)中所示，制備作為LED元件10的主體的發(fā)光部11，其中發(fā)光部11通過 本領域已知的方法制備。在此要制備的發(fā)光部11優(yōu)選具有不對應于單一 LED元件10但對 應于多個LED元件10的尺寸(S卩，發(fā)光部11可以為其上能夠形成多個LED元件10的晶 片)。在此構造中，在將晶片(發(fā)光部11)加工成具有形成在其上的凹坑和凸起并且如稍后 所述清潔之后，將對應于多個LED元件10的多個發(fā)光部11中的每一個彼此分離，以得到多 個LED元件10。在制備發(fā)光部11之后，如圖4(b)中所示，順序地形成記錄材料層12和阻擋層13。接著，形成凹部15。作為用于形成凹部15的裝置，可以使用如圖5中所示的光盤 驅動器DD。具體地，光盤驅動器DD包括用于使用會聚光照射記錄材料層12和阻擋層13 的光學系統(tǒng)30，和控制器CA。盡管沒有在圖中示出，但是光盤驅動器DD還包括用于旋轉發(fā) 光部11 (LED元件10的主體)的主軸(spindle)，和其它組件。光盤30包括激光源31、第一透鏡32、第二透鏡33、半透明鏡34、第三透鏡35、第四 透鏡36和檢測器37。激光源31是構造為發(fā)射激光束的裝置，并且其輸出由控制器CA調節(jié)。第一透鏡32是構造為放大從激光源31發(fā)射的激光束的束直徑的元件，并且位于 激光源31的下游(在激光束傳播方向上的下游)。第二透鏡33是構造為將具有擴大直徑的光束轉化成平行束的元件，并且位于第 一透鏡32的下游。半透明鏡34位于第二透鏡33的下游，并且構造為透射從激光源31發(fā)射的激光束 并且將從相反方向回來的激光束反射到預定方向(基本上與激光束的光軸方向垂直的方 向)上。
第三透鏡35是構造為將通過半透明鏡34的激光束會聚的元件，并且位于半透明 鏡34的下游。第四鏡36是構造為將反射離開半透明鏡34的激光束會聚的元件，并且位于反射 離開半透明鏡34的激光束傳播的光路上。檢測器37位于第四透鏡36的下游，并且具有檢測被第四透鏡36會聚的激光束的 光量的功能。由檢測器37這樣檢測的光量向控制器CA輸出。作為檢測器37，可以采用例 如光電二極管、分節(jié)型光電二極管(segmentedtype photodiode)等?？刂破鰿A包括CPU、R0M、RAM、通訊裝置和本領域已知硬件的其它組件(未顯示)， 并且在本實施方案中，特別構造了基于由檢測器37檢測的光量實行對激光源31的輸出的 調節(jié)的控制，以使得光量成為預定值。更具體而言，控制器CA根據(jù)圖6中所示的流程圖執(zhí) 行控制過程。下面，參照圖6描述要由控制器CA執(zhí)行的對激光源31的輸出的調節(jié)。如圖6中所示，當控制器CA接收從檢測器37輸出的關于光量的信息時(開始)， 控制器CA確定光量是否高于預定范圍的上限值(S1)。如果在步驟S1中確定光量高于上限 值(是)，則控制器CA確定形成的凹部15小于所需尺寸，并且將激光源31的輸出提高預定 的量(S2)。如果在步驟S1中確定光量不高于上限值(否)，則控制器CA確定光量是否低于預 定范圍的下限值(S3)。如果在步驟S3中確定光量低于下限值(是)，則控制器CA確定形 成的凹部15大于所需尺寸，并且將激光源31的輸出降低預定的量(S4)。在步驟S4和S2 之后，或如果在步驟S3中確定為否(即，如果形成的凹部15尺寸如所需尺寸)，則控制器 CA將此流程圖中的操作結束(結束)。使用上述光盤驅動器DD，其中以矩陣圖案形成LED元件10的晶片形成與光盤的形 狀相同的形狀，或將該晶片連接到空光盤(dummy opticaldisc)上，使得晶片設置在光盤驅 動器DD中的主軸(未顯示)上。然后用激光束照射記錄材料層12，該激光束的初始輸出值 根據(jù)記錄材料層12的材料設定在適于使材料變形的輸出值。另外，向激光源31輸入脈沖信 號或連續(xù)信號使得激光束的照射圖案符合圖2(a)或(b)的點陣圖案或溝槽圖案。如在圖 3(b)中所看到的，優(yōu)選將以預定周期T發(fā)射的激光束的占空因數(shù)(被定義為t/T，其中t 表示發(fā)射時間并且T表示周期)設定為小于實際形成的凹部15的占空因數(shù)(S卩，凹部15在 激光束掃描方向上的長度d與間距P的比值；參見圖3(a))。應指出，可以通過在發(fā)射時間 t期間以預定速度移動圖3(a)中顯示的圓形的激光束而形成長橢圓形(oblong-shaped) 的凹部15。例如，假定凹部15的長度d為50，而凹部15的間距P為100，優(yōu)選激光束以低 于50%的占空因數(shù)發(fā)射。在此情況下，激光束的占空因數(shù)的上限值優(yōu)選小于50%，更優(yōu)選 小于40%，并且還更優(yōu)選小于35%。同時，該占空因數(shù)的下限值優(yōu)選等于或大于1 %，更優(yōu) 選等于或大于5%，并且還更優(yōu)選等于或大于10%。如上所述，通過設定占空因數(shù)，可準確 地形成具有預定間距的凹部15。此外，還可以采用在光盤驅動器中使用的已知聚焦方法。例如，通過使用散光法， 可以容易地將激光束聚焦在光發(fā)射表面18的表面上，而與發(fā)光部11的翹曲或彎曲無關。因此，如圖4(c)中所示，LED元件10被來自光發(fā)射表面18側的激光束照射，所述 激光束使用光盤驅動器DD的光學系統(tǒng)30會聚。在此操作中，激光束不僅作為用于在記錄材料層12等中形成凹部15的記錄光發(fā)射，還作為用于檢查凹部15的尺寸(質量)的檢查 光發(fā)射。更具體而言，激光束起到記錄光的作用直至凹部15的形成完成，并且在凹部15的 形成完成之后起到檢查光的作用。由于凹部15在溫度較高的會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的檢查光到達凹部15的內表面和圍繞凹部15的記錄 材料層12的表面。當作為檢查光發(fā)射的激光束反射離開凹部15 (包括圍繞凹部15的區(qū)域)時，反射 光的光量由檢測器37檢測。更具體而言，在要進入沒有形成凹部15的記錄材料層12和阻 擋層13中的會聚激光束被發(fā)射之后經(jīng)過預定時期的時候，即，當推定凹部15的形成完成的 時候，由檢測器37檢測反射光。應當理解，上述的在凹部15的形成完成之前經(jīng)過的“預定 的時期”可以預先通過預備試驗、模擬等確定。如果由檢測器37檢測的光量高于上限值，則對于下一個凹部15的形成，激光源31 的輸出提高，并且凹部15用提高的激光形成。另一方面，如果由檢測器37檢測的光量低于 下限值，則對于下一個凹部15的形成，激光源31的輸出降低，并且用降低的激光形成凹部 15。類似于為了在光學記錄盤上記錄信息所執(zhí)行的操作，使發(fā)光部11旋轉，并且光學系統(tǒng) 30在發(fā)光部的徑向上移動，使得在對激光源31的輸出進行調節(jié)的情況下可以在整個光發(fā) 射表面18中形成凹部15。凹部15在如下加工條件下形成。光學系統(tǒng)30的數(shù)值孔徑NA設定為其下限優(yōu)選為0. 4以上，更優(yōu)選為0. 5以上，并 且還更優(yōu)選為0. 6以上。同時，數(shù)值孔徑NA的上限優(yōu)選為2以下，更優(yōu)選為1以下，并且還 更優(yōu)選為0.9以下。如果數(shù)值孔徑NA過小，則不能進行精細加工。如果數(shù)值孔徑NA過大， 則記錄時相對于角度的邊界(margin)減小。光學系統(tǒng)30的波長被設定為例如405 士 30nm、532 士 30nm、650 士 30nm和 780士30nm。這些波長對于獲得較大輸出是優(yōu)選的。應理解，較短波長是優(yōu)選的，因為波長 越短，能夠進行的加工越精細。光學系統(tǒng)30的輸出設定為其下限值為0. lmW以上，優(yōu)選為lmW以上，更優(yōu)選為5mW 以上，并且還更優(yōu)選為20mW以上。光學系統(tǒng)30的輸出的上限值為1，OOOmff以下，優(yōu)選為 500mff以下，并且更優(yōu)選為200mW以下。這是因為，如果輸出過低，則加工花費太多的時間， 而如果輸出過高，則構成光學系統(tǒng)30的部件的耐久性變差。光學系統(tǒng)30相對于記錄材料層12相對移動的線速度被設定，使得該線速度的下 限值為0. lm/s以上，優(yōu)選為lm/s以上，更優(yōu)選為5m/s以上，并且還更優(yōu)選為20m/s以上。 同時，線速度的上限為500m/s以下，優(yōu)選為200m/s以下，更優(yōu)選為100m/S以下，并且還更 優(yōu)選為50m/s以下。這是因為如果線速度過大，則難以以提高的精度進行加工，而如果線速 度過小，則加工需要太多時間并且不能充分進行加工以獲得合適的形狀。作為包括光學系統(tǒng)30的光盤驅動器DD的具體實例，可使用由帕路斯特克工業(yè)股 份有限公司(Pulstec Industrial Co.，Ltd.)制造的 NE0500。在如上所述的在記錄材料層12和阻擋層13中形成凹部15之后，進行如圖 7 (a)-(c)中所示的清潔步驟。在圖7 (a)中，為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，將LED元件10從光盤驅動器DD移走，并且如圖7(a)中所示，放置在用于旋涂的設備40中。然后，開動設備40; S卩，在LED元件10沿其表面(光發(fā)射表 面18)轉動的同時，將對發(fā)光部11、記錄材料層12和阻擋層13非活性的液體L滴到LED元 件10上的點上，所述點位于設備40主軸RA側。因此，如圖7 (b)、(c)中所示，滴到LED元 件10的光發(fā)射表面18上的液體L由于離心力而從主軸RA側(參見圖7(a))向外移動，并 且附著于記錄材料層12和其它組件的碎屑D被這種移動的液體L沖洗到外部?？梢詢?yōu)選采用含有烴溶劑、氟化溶劑和水中的至少一種的液體L。烴溶劑的實例可 以包括，例如，辛烷和壬烷。氟化溶劑的實例可以包括，例如，氫氟醚(由3M公司生產(chǎn))。用于旋涂的設備40的實例可以包括，例如，MS-A100 (Mikasa Co.，Ltd.)。從形成了凹部15的時刻起至開始移除碎屑D(旋涂)之前所經(jīng)過的時間可以優(yōu)選 設定在0. 1秒至72小時的范圍內。從形成了凹部15的時刻起至開始移除碎屑D之前所經(jīng) 過的時間的下限值可以優(yōu)選為1秒以上，更優(yōu)選10秒以上，并且最優(yōu)選100秒以上。如果 如上所述設定下限值則可以充分冷卻其中形成凹部15的記錄材料層12和其它組件，因此 可以抑制由于液體L被設置在高溫記錄材料層12和其它組件上而產(chǎn)生的凹部15形狀的擾 動。從形成了凹部15的時刻其至開始移除碎屑D之前所經(jīng)過的時間的上限值可以為優(yōu)選 24小時以下，更優(yōu)選1小時以下，并且最優(yōu)選10分鐘以下。如果如上所述設定上限值，則可 以防止碎屑D由于長時期的碎屑D保持不移動而被固定在記錄材料層12或其它組件上，因 而可以有效地通過液體L將碎屑D移除。要滴加的液體L的量可以優(yōu)選為0. 5-20cc,并且更優(yōu)選為l_5cc。如果如上所述 設定下限值，則必定能夠通過液體L將碎屑D洗掉；如果如上所述設定上限值，則可以縮短 在碎屑移除之后干燥的時間。在如上所述通過液體L將碎屑D洗掉之后，繼續(xù)旋轉預定的時間，并且將保留在 LED元件10上的液體L全部掃走，以便LED元件10迅速干燥。之后，盡管圖中沒有顯示，將LED元件10固定在外殼20中，并且提供必要的布線； 以這種方式，制造了 LED封裝體1。如上所述形成的LED封裝體1具有形成在其光發(fā)射表面18中的凹坑和凸起的精 細圖案，并且因而折射率在光發(fā)射表面18的附近宏觀且逐漸地變化；因此，可以限制從光 發(fā)射表面18發(fā)射的光被光發(fā)射表面18的內表面反射。這可以改善LED封裝體1的發(fā)光效率。如上所述，記錄材料層12可以通過涂布等方法同時大量形成，因而凹部15可以使 用結構類似于常規(guī)已知的光盤驅動器的裝置迅速且廉價地形成。另外，可以采用已知的聚 焦方法使得可以用簡單的方法形成凹部15，而與材料的翹曲無關。當與需要使用光致抗蝕 劑的顯影步驟的方法或包括涂敷材料、烘焙、曝光、烘焙和蝕刻的常規(guī)復雜方法相比時，此 制造方法是非常簡單的。因此，可以在發(fā)光元件的光發(fā)射表面中簡單地形成凹坑和凸起的 精細圖案從而改善發(fā)光效率。由于使用了可熱變形熱模式型記錄材料層12，因而僅通過會聚激光束的發(fā)射而形 成凹部15，所以可以通過向凹部15施加檢查光(激光束)而迅速地評價加工質量。另外， 這樣檢測的加工質量的檢查結果可以作為反饋提供，以用于凹部的15形成，從而可以減少 缺陷部分的出現(xiàn)。由于為了形成凹部15的目的從激光源31發(fā)射的光可以被用作檢查光，所以可以
19簡化系統(tǒng)并且降低成本。由于附著于記錄材料層12或其它組件的碎屑D被液體L移除，所以可以形成凹坑 和凸起(凹部15)的整潔圖案。由于通過僅將液體L滴落在LED元件10的主軸側的點上而使液體L在LED元件 10的整個表面上均勻地分布，所以可以減少用于涂敷的液體L的量。另外，由于液體L在 LED元件10的整個表面上的涂敷與附著于記錄材料層12或其它組件的碎屑的移除通過旋 轉以導致液體L移動而同時實現(xiàn)，所以可以縮短清潔時間。由于在將碎屑D從記錄材料層12或其它組件洗掉之后繼續(xù)旋轉以便進行干燥操 作，所以與在洗掉碎屑之后停止旋轉的風干法相比，記錄材料層12和其它組件可以更迅速 地干燥。另外，由于本實施方案采用旋涂法作為涂敷方法，所以可以通過同一設備40進行 從涂敷至干燥的操作，由此可以簡化裝置。[第二實施方案]參照圖8描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的用于制造光學元件的方法。光學元件IOA是具有高的光透射率的元件，并且緊密連接或附著于發(fā)光元件的光 發(fā)射表面。例如，光學元件IOA與在第一實施方案中示例的LED封裝體1的光發(fā)射表面18 的表面連接或與熒光管的表面連接。如圖8中所示，構造光學元件10A，使得在透明支撐構件IlA上形成的與在第一實 施方案中所述的記錄材料層12和阻擋層13類似的記錄材料層12和阻擋層13，并且形成凹 部15。支撐構件IlA對于從發(fā)光元件發(fā)射的光可以具有足夠的透射率(例如，約80%以 上的透射率)。支撐構件IlA由樹脂如聚碳酸酯或玻璃材料制成。為了形成凹部15，移動支撐構件11A，并且在如第一實施方案中調節(jié)激光束的輸 出的情況下將激光束會聚，使得支撐構件IlA被脈沖激光束照射。在這種情況下，如圖8中 所示，光學元件IOA可以被來自支撐構件IlA側(記錄材料層12的相反側)的激光束照 射。在從與記錄材料層12相反側發(fā)射激光束的情況下，激光束源有利地不受通過與激光束 反應而從記錄材料層12噴出的噴射物質污染。在凹部15形成之后，通過與第一實施方案中的清潔方法類似的清潔方法，將附著 于記錄材料層12或其它組件的碎屑D移除。將如上所述構造的光學元件IOA與LED封裝體1的光發(fā)射表面18的表面連接或 與熒光管的表面連接，從而可以改善這些發(fā)光元件的發(fā)光效率。[第三實施方案]參照圖9(a)_(c)描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的制造發(fā)光元件的方法。在根據(jù)第三實施方案的制造LED元件10的方法中，如圖9(a)中所示，通過與在 第一實施方案中所述相同的加工步驟(參見圖4和7)在記錄材料層12和阻擋層13中形 成凹部15，并且用液體L清潔記錄層材料12和其它組件。之后，在將其中形成凹部15的 記錄材料層12和阻擋層13用作掩模的條件下進行蝕刻，從而如圖9(b)中所示，在光發(fā)射 表面18中形成多個對應于的凹部15的孔16。最后，如圖9(c)中所示，使用預定的剝離劑 (stripping agent)等將記錄材料層12和阻擋層13移除，使得具有凹坑和凸起的精細圖案 的光發(fā)射表面18暴露出來。
可以采用各種蝕刻方法，例如濕法蝕刻和干法蝕刻。然而，RIE是優(yōu)選的，因為蝕 刻氣體趨于直線運動，從而可以進行精細圖案化。另外，記錄材料層12和阻擋層13的移除 可以通過包括干法和濕法在內的各種方法進行。作為蝕刻方法和移除方法的具體實例，例如，在包括發(fā)光部11的光發(fā)射表面18的 層由玻璃制成，記錄材料層12含有染料并且阻擋層13由無機材料層制成的情況下，可以采 用使用SF6作為蝕刻氣體的RIE和使用乙醇作為剝離劑的濕法移除方法。在本文中，術語 “包括光發(fā)射表面的層”表示任何層，只要其在LED元件10的制造之后形成相對于外部環(huán)境 如氣體(例如空氣)和液體(例如水)的表面邊界即可。根據(jù)此第三實施方案中的制造方法，由于在LED元件10的表面(光發(fā)射表面18) 自身中形成凹坑和凸起，可以在不考慮LED元件10與記錄材料層12之間的折射率差的情 況下，簡單設計凹坑和凸起的圖案。根據(jù)此實施方案，使用例如聚焦技術在預先在LED元件 10的表面上形成的記錄材料層12中形成多個凹部15，使得掩?？煽康嘏cLED元件10的表 面緊密接觸放置。因此，根據(jù)此實施方案的制造方法沒有常規(guī)制造方法的缺點，即由于LED 元件10的表面的翹曲或彎曲，掩模不與LED元件10的表面緊密接觸。因此，可以容易地形 成凹坑和凸起的圖案。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實施方案，但本發(fā)明不限于這些實施方案并且在合 適時可以進行各種變化和改變。例如，在上述實施方案中，LED元件作為發(fā)光元件的實例顯示。然而，發(fā)光元件不 限于LED元件并且可以是任何發(fā)光器件，如等離子體顯示元件、激光器、SED元件、熒光管和 EL元件。在上述各個實施方案中，將根據(jù)本發(fā)明的凹部形成方法應用于制造發(fā)光元件或光 學元件的方法。本發(fā)明不限于這些實施方案；本發(fā)明可以應用于制造凹_凸制品的方法。 艮口，如圖10(a)和(b)中所示，本發(fā)明可以應用于通過下列方法制備作為凹-凸制品的實例 的光學可讀信息記錄介質(光盤50)的方法在由無機物質制成的基板(基底)51上形成 作為信息的孔16，并且在基板51形成孔16的一側設置保護層52。更具體而言，在基板51 上形成記錄材料層12和阻擋層13，并且通過與圖4中所示方法相同的方法，通過向記錄材 料層12和其它層施加會聚光而形成凹部15，所述會聚光在其輸出被調節(jié)的條件下發(fā)射。隨 后，附著到基板51上的碎屑通過與圖7中所示方法相同的方法被液體清潔。之后，使用記 錄材料層12和其它層作為掩模，通過與圖9中所示方法相同的方法，形成對應于凹部15的 孔16。用此方法，可以在基板51中整潔地形成孔16。用于基板51的材料可以優(yōu)選選自含有Si或Al的材料；例如，可以優(yōu)選采用Si、 SiO2, Al2O3等。用于保護層52的材料可以優(yōu)選選自無機材料如SiO2或其它無機氧化物和 Si3N4或其它無機氮化物，以及可以單獨或組合采用的有機材料如UV固化樹脂。然而，為了 延長光盤50的壽命，適宜的是保護層52也由無機材料形成。凹-凸制品不限于光盤50，而包括半導體、平板顯示器(有機電致發(fā)光、液晶和等 離子體顯示器)、SED(表面-傳導電子-發(fā)射極顯示器)、電路板、曝光用掩模、半導體及其 封裝體、插入體(interposers)、印刷電路板、存儲介質、生物芯片等。作為具有密集形成的精細凹坑和凸起的凹_凸制品的大規(guī)模生產(chǎn)的方法，納米印 刻(nanoimprint)技術成為了研究的焦點。納米印刻技術是將使用模具或模頭的壓制加工(press work)應用于納米尺度生產(chǎn)的技術領域，并且稱為納米尺度模塑加工技術，其中將具有精細的凹坑和凸起的模具對著工件壓制以產(chǎn)生所需形狀。使用納米印刻技術，可以形 成數(shù)十納米寬的圖案。與使用電子束的相關加工技術相比，納米印刻技術的優(yōu)點在于可以 以低成本且大量地實現(xiàn)模塑加工。上述使用熱模式抗蝕劑材料的方法可以用于在納米印刻 技術應用中使用的模具中形成精細的凹坑和凸起的方法。在以上實施方案中，記錄材料層12直接設置在發(fā)光元件或光學元件的光發(fā)射表 面上，或構成光盤50的基板51的表面上。然而，可以在光發(fā)射表面或表面與記錄材料層12 之間插入另外的材料。在保護層或/和透鏡設置在構成半導體的LED元件的表面上的情況 下，保護層或透鏡的表面(與空氣的表面邊界)成為光發(fā)射表面。在這種情況下，記錄材料 層12和凹部15可以設置在保護層的表面上或透鏡的表面上。在以上實施方案中，凹部15使用激光束形成。然而，只要光可以會聚成所需尺寸， 就可以使用除單色光如激光束以外的另一種光。為了得到最小的加工形狀，激光束以無限小的時間間隔發(fā)射。通過激光束形成的 凹部的直徑優(yōu)選小于激光束的波長。換言之，優(yōu)選的是將激光束會聚成具有滿足上述關系 的較小的光點直徑。當要形成尺寸比最小加工形狀(以下稱為“激光點”)的尺寸大的凹部15時，可 以將激光點連接以提供較大的凹部15。應當指出，當用激光束照射熱模式型記錄材料層12 時，記錄材料的變化僅發(fā)生在照射部分中達到轉變溫度的那部分中。由于光強度在激光束 橫截面中的中心處最大并且朝向激光束的邊緣逐漸衰減，所以可以在記錄材料層12中形 成直徑比激光束的光點直徑小的微小的孔(激光點)。當凹部15形成有連續(xù)排列的這種精 細孔時，可以提高凹部15形狀的精度。另一方面，如果采用光子模式型材料，其反應發(fā)生在 激光束照射到其表面的整個照射部分中。因此，與采用熱模式型材料的情況相比，由激光束 的單脈沖形成的孔(即，激光點)的尺寸較大，并且其形狀的精度降低。在此方面，如本發(fā) 明中使用的熱模式型材料是優(yōu)選的。在上述實施方案中，阻擋層13形成在記錄材料層12上。然而，本發(fā)明不限于此構 造，并且如圖11中所示，可以不設置阻擋層13。特別地，如果如在第三實施方案中或如在圖 10所示的實施方案中那樣將記錄材料層12用作蝕刻掩模，則可以優(yōu)選將阻擋層13省略。根據(jù)上述第三實施方案，孔16形成在LED元件10的表面中。然而，本發(fā)明不限于 此構造，并且如在第二實施方案中所述，通過采用記錄材料層12或其它層作為蝕刻掩模， 可以將孔形成在光學元件IOA的表面(支撐構件IlA的表面)中。在上述第三實施方案或圖10所示的實施方案中，直接在要形成孔16的表面(即， 光發(fā)射表面18或基板51的表面)上形成作為蝕刻掩模的記錄材料層12和其它層，但是 本發(fā)明不限于此構造。例如，如果記錄材料層12和其它層容易地被蝕刻氣體剝離，則如圖 12(a)中所示，可以在光發(fā)射表面18和記錄材料層12之間設置掩模層17，掩模層17可以 進行采用基本上不影響記錄材料層12和其它層的蝕刻氣體的蝕刻。應當理解，圖12示例 了一個實施方案，其中孔16形成在光發(fā)射表面18中，但是在其中孔16形成在基板51的表 面中的另一個實施方案中，可以類似地設置掩模層17。根據(jù)此構造，首先，如在第一實施方案中，凹部15通過激光束形成在記錄材料層 12和阻擋層13中，并且記錄材料層12和其它層通過液體L清潔(參見圖12(a))。接著，如圖12(b)中所示，掩模層17進行采用第一蝕刻氣體的蝕刻以在掩模層17中形成對應于 凹部15的通孔17a。在此步驟中，由于選擇使得記錄材料層12和阻擋層13不由此被剝離 的特別類型的氣體作為第一蝕刻氣體，所以掩模層17在記錄材料層12和阻擋層22作為掩 模的條件下進行蝕刻。之后，如圖12(c)中所示，通過第二蝕刻氣體對具有光發(fā)射表面18的層進行蝕刻， 使得在光發(fā)射表面18上形成對應于凹部15的孔16。在此方法的過程中，進行了采用第二 蝕刻氣體的蝕刻的記錄材料層12和阻擋層13被迅速移除；然而，因為掩模層17起到掩模 作用，所以光發(fā)射表面18可以成功且優(yōu)異地被蝕刻。之后，如圖12(d)中所示，通過使用預 定的剝離劑等將掩模層17移除，從而使其上形成了凹坑和凸起的光發(fā)射表面18暴露出來。作為圖12中所示構造的具體實例，例如，在包括發(fā)光部11的光發(fā)射表面18的層由藍寶石制成，記錄材料層12含有染料，并且阻擋層13由無機材料層制成的情況下，可以 將由TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD.生產(chǎn)的含Si的雙-層(Bi-Layer)光致抗蝕劑用作掩模 層17，SF6可以用作第一蝕刻氣體，而Cl2可以用作第二蝕刻氣體。在上述實施方案中，通過旋涂將清潔用的液體L涂敷到記錄材料層12和其它 層的表面上，但是本發(fā)明不限于此構造；可以采用任何方法，包括，例如，噴涂、模涂(die coating)、浸涂等。在通過這些涂敷方法中的任一種將液體涂敷于記錄材料層12和其它層 的表面上之后，可以如上述實施方案中那樣轉動工件(要加工的制品，具有記錄材料層12 或其它層)以移動液體，從而將碎屑從表面洗掉。在浸涂中，當工件浸入液體中時，可以在 液體中移動工件以便可以洗掉表面上的碎屑。在上述實施方案中，轉動工件以干燥工件的表面，但是本發(fā)明不限于此構造；例 如，可以使表面風干，或在鼓風機的幫助下通過鼓風而干燥。在上述實施方案中，除光學加工裝置(光盤驅動器DD)以外還提供用于涂敷液體 L和干燥的設備，但是本發(fā)明不限于此構造；液體的涂敷和干燥可以在光學加工裝置的轉 盤上進行。然而，根據(jù)上述實施方案的其中除光學加工裝置以外還提供用于涂敷和干燥的 設備的構造是優(yōu)選的，原因在于要防止光學加工裝置的加工頭(processing head)(發(fā)光表 面)被液體污染。在上述實施方案中，將從光盤驅動器DD的激光源31發(fā)射的激光束用作檢查光，但 是本發(fā)明不限于此構造；如圖13中所示，從不同于激光源31的另外的光源60發(fā)射的光可 以用作檢查光。在本文中，圖13顯示了一個其中將圖5中所示光盤驅動器DD的一部分改 變的實施方案，因此與圖5中所示元件相同的元件用相同的附圖標記表示，并且省略重復 的描述。更具體而言，在圖13中所示的構造中，將從光源60發(fā)射的光施加于凹部15，并且 通過檢測器37檢測從凹部15反射的光的光量。從檢測結果也可以基于反射光的光量大小 確定凹部15的尺寸，并且可以將該結果作為反饋提供，以用于加工凹部15，從而可以整潔 地形成凹部15。圖13中的光源60可以選自例如激光源、LED(發(fā)光二極管)等。在上述實施方案中，在凹部15完全形成之后照射到凹部15的激光被用作檢查光， 因而完成了形成的凹部15的質量基于從該凹部15反射的檢查光進行評價，并且將檢查結 果作為反饋提供，以用于隨后的凹部15的加工；然而，本發(fā)明不限于此構造。例如，在凹部 15的形成過程中照射到凹部15的激光束(例如，記錄光束)也可以用作檢查光，并且基于 從同一凹部15反射回來的檢查光評價形成處于進程中的凹部15的質量，并且將檢查結果作為反饋提供，以用于同一凹部15的加工。更具體而言，例如，在圖13中所示的構造中，在 通過來自激光源31的激光束形成凹部的中途，從光源60向正在形成的凹部15發(fā)射光，并 且通過檢測器37檢測從正在形成的凹部15反射回來的光。然后，控制器CA確定反射光的 光量是否在預定范圍內，從而確定正在形成的凹部的尺寸是否落入預定范圍內，即凹部15 的形成是否令人滿意地進行。如果確定光量在預定范圍以外，則如第一實施方案中那樣調 節(jié)激光源31的輸出。在此構造中，當前正在形成的凹部15的檢查結果可以作為反饋提供， 以用于正在加工的同一凹部15的加工，因此可以更有效地減少缺陷部分的出現(xiàn)。在上述實施方案中，檢測從凹部15反射的光的光量，但是本發(fā)明不限于此構造； 可以檢測從凹部15衍射的光的光量，從而基于此光量調節(jié)光源的輸出。然而，在此情況下， 當衍射光的光量超過預定范圍(預定值)時形成尺寸大于所需尺寸的凹部15，而當光量低 于預定范圍時形成尺寸小于所需尺寸的凹部時，圖6的流程圖中的步驟S2的加工應當與步 驟S4的加工互換。在上述實施方案中，光量的大小參照作為閾值采用的預定范圍的值(上限值和下 限值之間的預定范圍)確定，但是本發(fā)明不限于此構造；即，閾值可以為一個值。
在上述實施方案中，提供半透明鏡34以將從凹部15反射離開的激光束反射 到檢測器，但是本發(fā)明不限于此構造；而是可以提供偏振束分離器(polarized beam splitter)。在此備選構造中，可以在適當?shù)那闆r下提供本領域中已知的光學元件如延遲板 (retardation plate)0在上述實施方案中，當反射光的量落在預定范圍以外時，僅調節(jié)激光源31的輸 出，但是本發(fā)明不限于此構造；可以采用其它構造，使得當反射光的量落在預定范圍以外 時，每次當發(fā)生這種情況時在存儲設備中記錄作為質量信息的形成凹部(向其施加檢查光 的凹部)的位置。更具體而言，例如，如果反射光的量等于或低于正常反射光量的一半，則 可以認為此時加工的部分是有缺陷的，因此如在存儲設備中記錄的位置可以用于定位缺陷 部分。以這種方法，例如，當之后將具有多個形成的凹部的基板分成多個塊以制備更小尺寸 的部件如芯片時，可以基于記錄的關于缺陷部分的位置信息將缺陷部分移除，從而可以改 善制品的質量。確定所述部分是否有缺陷不僅可以基于光量的絕對值進行，還可以另外基 于由檢測的光量與正常(normal)光量的比率表示的反射率以及從采用該反射率反射檢查 光的凹部的長度(具體地，用于加工該長度所需的時間)進行。例如，可以采用一種方法， 使得如果在正常反射率為1的情況下，確定的該反射率變?yōu)?. 3以下，則無條件地確定相關 部分不合格，而如果該反射率變?yōu)?. 5以下并且反射率持續(xù)為0. 5以下的狀態(tài)歷時5 μ m以 上(即，加工對應于5 μ m的部分所需經(jīng)過的時間)，確定相關部分不合格。
實施例下面描述經(jīng)實施的已經(jīng)證實了本發(fā)明的有益效果的一個實例。在執(zhí)行實施例中，在盤狀基板(支撐構件)上形成厚度為IOOnm的含染料的層(記 錄材料層)，并且在對激光束的輸出進行調節(jié)的條件下，在基板的25mm至40mm的半徑范圍 內，以0. Imm的徑向間距以及以Ιμπι的圓周間距，順序從徑向內側形成凹部。在形成凹部 之后，清潔該含染料的層的表面，并且通過干法蝕刻在基板中形成凹坑和凸起。每一層的細節(jié)如下。
-基板材料硅厚度0. 5mm外徑101. 6讓(4英寸)內徑15mm-含染料的層(記錄材料層)將2g的由下式所示的含染料的材料溶解于IOOml的TFP (四氟丙醇)溶劑中，并且將所得的溶液旋涂。在以500rpm的分配開始轉速和1，OOOrpm的分配結束轉速進行的這種 旋涂工藝中，將涂布液分配至基板的內半徑(irmer-radius)區(qū)域，并且將轉速逐漸提高至 2, 200rpmo含染料的材料的折射率η為1. 986，并且含染料的材料的消光系數(shù)k為0. 0418。
<formula>formula see original document page 25</formula>在上述光學記錄介質中，利用其中提供有球面象差校正板(sphericalaberration corrector plate)的由帕路斯特克工業(yè)股份有限公司制造的DDU1000 (波長405nm，ΝΑ: 0. 65)，從含染料的層側形成精細的凹部。用于形成凹部的條件如下。初始激光輸出2. 5mff線速度5m/s記錄信號5MHz的方波在形成凹部之后，將設置在上述設備(DDU1000)中的檢測器用于檢測反射光量， 其在控制器中轉化成反射率，并且進行檢測的反射率與預先存儲在存儲設備中的正常反射 率“1”之間的比較。在此，從反射光量向反射率的轉化通過計算檢測的反射光量與正常值 的比率而進行，所述正常值作為當通過激光輸出為2. 5mff的激光束在含染料的層中形成正 常尺寸的凹部時檢測的反射光的光量得到?；诒容^的結果，實施控制使得每次當反射率 降低0. 1時，激光輸出增加0. Imff,并且每次當反射率增加0. 1時，激光輸出降低0. lmW。在實施上述控制的條件下，用2. 5mff的激光輸出從內徑側形成凹部；然后，在不小于25mm并且小于30mm的半徑范圍內，檢測的反射率變成“ 1”，因此在不調節(jié)激光輸出的條 件下進行凹部的加工。之后，在半徑30mm的位置，反射率變成“0. 9”，因此將激光輸出降低 至2. 4mW，這使得反射率回到“1”。此外，在半徑35mm的位置，反射率再次變成“0. 9”，因此 將激光輸出降低至2. 3mW，這使得反射率回到“1”。之后，用2. 3mff的激光輸出，形成凹部直 至半徑40mm的位置。通過使用含染料的層作為掩模的干法蝕刻(RIE)在基板中形成凹坑和凸起，并且 通過剝離液體將含染料的層移除。干法蝕刻的條件如下蝕刻氣體SF6+CHF3(1 1)剝離液體乙醇通過SEM(掃描電子顯微鏡)觀察如上所述制造的基板的表面。作為比較例，在不 執(zhí)行上述控制的條件下，用2. 5mW的激光輸出在整個25mm至40mm的半徑范圍中加工凹部， 之后進行使用含染料的層作為掩模的干法蝕刻；通過SEM觀察基板的表面。因此，在執(zhí)行實施例中，顯示了在基板的25至40mm的半徑范圍內基本上均勻地形 成了直徑約0. 3 μ m的孔。另一方面，在比較例中，顯示了在基板的25至40mm的半徑范圍 內形成的孔是這樣的直徑約0. 3 μ m的孔形成在25mm的半徑范圍內，而直徑為約0. 4 μ m 的孔形成在40mm的半徑范圍內。因此，證明了基于反射光的光量的激光輸出調節(jié)對在基板 上形成凹坑和凸起的整潔形狀圖案是有貢獻的。
權利要求
一種用于在可熱變形的熱模式記錄材料層中形成多個凹部的凹部形成方法，所述方法包括凹部形成步驟，即，向所述記錄材料層施加會聚光以形成所述凹部，所述會聚光從包括光源的光學系統(tǒng)發(fā)射；檢查光照射步驟，即，在所述記錄材料層中形成所述凹部的過程中或之后，向所述凹部施加檢查光；檢測步驟，即，檢測從所述凹部反射或衍射的所述檢查光的光量；和輸出調節(jié)步驟，即，基于所述光量調節(jié)所述光源的輸出，使得所述光量變成預定值。
2.根據(jù)權利要求1所述的凹部形成方法，其中將從所述光源發(fā)射的所述光用作所述檢查光。
3.根據(jù)權利要求1所述的凹部形成方法，其中所述檢查光從不同于所述光源的另一個 光源發(fā)射。
4.一種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 列步驟在所述基板的表面上形成可熱變形的熱模式記錄材料層；通過根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的凹部形成方法，在所述記錄材料層中形成多個 凹部；和使用所述記錄材料層作為掩模，通過蝕刻在所述基板的表面中形成對應于所述凹部的孔。
5.一種用于制造具有發(fā)光體的發(fā)光元件的方法，所述方法包括下列步驟 在光發(fā)射表面上形成可熱變形的熱模式記錄材料層；和通過根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的凹部形成方法，在所述記錄層材料層中形成多 個凹部。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于制造發(fā)光元件的方法，所述方法包括使用其中形成了 凹部的所述記錄材料層作為掩模，通過蝕刻在所述光發(fā)射表面中形成對應于所述凹部的 孔。
7.一種用于制造光學元件的方法，所述光學元件要安裝到發(fā)光元件的光發(fā)射表面上從 而改善所述發(fā)光元件的發(fā)光效率，所述方法包括下列步驟在支撐構件的表面上形成可熱變形的熱模式記錄材料層，所述支撐構件允許從所述發(fā) 光元件發(fā)射的光從其中透射穿過；和根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的凹部形成方法，在所述記錄層材料層中形成多個凹部。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于制造光學元件的方法，所述方法包括使用其中形成了 凹部的所述記錄材料層作為掩模，通過蝕刻在所述支撐構件的表面中形成對應于所述凹部 的孔。
全文摘要
提供一種用于在其形狀可變的熱模式記錄材料層中形成凹部的凹部形成方法，所述方法包括用從包括光源的光學系統(tǒng)會聚的光照射記錄材料層以形成凹部的凹部形成步驟；在所述記錄材料層中的所述凹部形成的過程中或之后，用檢查光照射所述凹部的檢查光照射步驟；檢測從所述凹部反射或衍射的檢查光的光量的檢測步驟；和根據(jù)光量調節(jié)所述光源的輸出使得所述光量達到預定值的輸出調節(jié)步驟(S1-S4)。此外，提供使用上述方法的凹-凸制品制造方法、發(fā)光元件制造方法和光學元件制造方法。
文檔編號G11B7/26GK101828228SQ200880111779
公開日2010年9月8日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權日2007年10月15日
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