(57)【要約】【課題】  製造コストの大幅な上昇を招くことなく、微細で十分な深さのピットを形成する。【解決手段】  第１ステップにて、下フォトレジスト層、窒化シリコン層、上フォトレジスト層からなる多層レジストをサファイア基板表面に形成する。第２，第３ステップにて、レーザ光照射と現像液の作用により上フォトレジスト層に複数の微細ピットを形成する。第４ステップにて、１００％の四弗化炭素（ＣＦ4、フロン１４）によるガスエッチングにより窒化シリコン層に微細ピットを形成する。第５ステップにて、１００％の酸素（Ｏ2）によるガスエッチングにより下フォトレジスト層にピットを形成する。第６ステップにて、Ｃｌ2／ＣＨ4／Ａｒの混合ガスによるガスエッチングによりサファイア基板にピットを形成する。【選択図】  図１
2009164406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光照射により反応跡またはピットの形成可能な最上の層と、前記最上の層の下に形成されガスエッチング可能な層とを有する多層レジストを、基板面上に形成する多層レジスト形成ステップと、
前記多層レジスト形成ステップにより前記多層レジストが形成されたレジスト付き基板の最上の層にレーザ光を照射することにより、または、前記最上の層にレーザ光を照射した上で最上の層に現像液を作用させることにより、前記最上の層にピットを形成する第１ピット形成ステップと、
前記第１ピット形成ステップにより最上の層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面にエッチングガスを作用させ、前記ガスエッチング可能な層にピットを形成する第２ピット形成ステップと、
前記第２ピット形成ステップによりガスエッチング可能な層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面に前記第２ピット形成ステップで用いたエッチングガスとは異なるエッチングガスを作用させ、前記基板にピットを形成する第３ピット形成ステップと
を含むことを特徴とする基板のピット形成方法。
【請求項２】
前記多層レジスト形成ステップは、前記ガスエッチング可能な層を少なくとも２つの層で形成し、前記ガスエッチング可能な層の最上の層をレーザ光照射により反応跡またはピットが形成されない層で形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の基板のピット形成方法。
【請求項３】
前記多層レジスト形成ステップは、
前記ガスエッチング可能な層を、上層と下層との２つの層で形成し、
前記第２ピット形成ステップは、
前記第１ピット形成ステップにより最上の層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面に第１エッチングガスを作用させ、前記ガスエッチング可能な層の上層にピットを形成する上層ピット形成ステップと、
前記上層ピット形成ステップによりガスエッチング可能な層の上層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面に第１エッチングガスとは異なる第２エッチングガスを作用させ、前記ガスエッチング可能な層の下層にピットを形成する下層ピット形成ステップとを含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板のピット形成方法。
【請求項４】
前記レーザ光照射により反応跡またはピットが形成される最上の層と、前記ガスエッチング可能な層の下層とは、同じレジスト材料で形成されることを特徴とする請求項３に記載の基板のピット形成方法。
【請求項５】
前記基板は、サファイア基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項記載の基板のピット形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、サファイア基板のような高硬度基板の表面にガスエッチングにより微細なピットを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤにおいては、発光層で生じた光に対する外界に取り出せる光の割合、つまり、光取り出し効率の向上が重要な課題となっている。そのため、種々の工夫が施されているが、その１つにサファイアなどからなる基板の表面を凹凸状に形成し、異なる屈折率を有する半導体材料からなる層をバッファ層を介するかまたは直接凹凸を埋め込んで成長させ、その上に発光層を含む半導体結晶層が積層された構造が提案されている。この構造によれば、横方向に伝搬する光を効率良く外界に取り出すことができる。
【０００３】
こうした構造を作製するためには、サファイアのような高硬度基板に複数のピットを形成して凹凸状とすることが必要である。高硬度基板に複数のピットを形成する方法としては、例えば、特許文献１，２に示されている。特許文献１に示された方法は、高エネルギーのレーザ光を高硬度の基板に直接照射して、照射箇所にピットを形成するものである。また、特許文献２に示された方法は、高硬度の基板上にフォトレジストの層を形成し、レーザ照射と現像によりフォトレジストにピットを形成した後エッチングを行い、フォトレジストのピット形成箇所の下にピットを形成するものである。
【特許文献１】特開２００４−１１４０７５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３４７４２号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された方法では、高エネルギーのレーザが必要なためレーザ加工装置が大型となり広い作業スペースが必要となる。また、高エネルギーのためにレーザ加工装置のコストがアップし製造コストを引き上げてしまうといった問題も生じる。更に、光取り出し効率の向上のためには、高硬度の基板に形成されるピットをできるかぎり微細なものにする必要があるが、レーザスポットにおいてレーザ強度の高い中心部分のみでピットを形成しようとすると十分な深さのピットを作成できない。つまり、深いピットを形成しようとすると、それに応じてピット径も大きくなってしまい、結局、微細ピットを形成することができない。
【０００５】
一方、特許文献２に示された方法では、ピットを微細にするためにはフォトレジストの反応跡を小さくする必要があり、フォトレジストの反応跡を小さくして高硬度の基板に到達するピットを作製するためには、フォトレジストを薄くしなければならない。しかし、フォトレジストを薄くすると、フォトレジストがエッチングされることによる影響が出る前にエッチングを終了しなくてはならないため、十分な深さのピットを形成できないという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、サファイアのような高硬度の基板に微細ピットを形成する方法において、製造コストの大幅な上昇を招くことなく、微細で十分な深さのピットを形成することが可能なピット形成方法を提供することにある。
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の特徴は、レーザ光照射により反応跡またはピットの形成可能な最上の層と、前記最上の層の下に形成されガスエッチング可能な層とを有する多層レジストを、基板面上に形成する多層レジスト形成ステップと、前記多層レジスト形成ステップにより前記多層レジストが形成されたレジスト付き基板の最上の層にレーザ光を照射することにより、または、前記最上の層にレーザ光を照射した上で最上の層に現像液を作用させることにより、前記最上の層にピットを形成する第１ピット形成ステップと、前記第１ピット形成ステップにより最上の層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面にエッチングガスを作用させ、前記ガスエッチング可能な層にピットを形成する第２ピット形成ステップと、前記第２ピット形成ステップによりガスエッチング可能な層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面に前記第２ピット形成ステップで用いたエッチングガスとは異なるエッチングガスを作用させ、前記基板にピットを形成する第３ピット形成ステップとを含むことにある。
【０００８】
この発明は、サファイア基板等の高硬度基板に、例えば、幅約４００ｎｍ、深さ約４００ｎｍといった微細なピットを複数形成する場合に好適である。また、基板に形成するピットの断面形状（深さ方向に対して直交する断面形状）は、円形のものが好ましいが、長く延びているものであってもよい。
【０００９】
この発明においては、まず、多層レジスト形成ステップにおいて、レーザ光照射により反応跡またはピットの形成可能な最上の層と、最上の層の下に形成されガスエッチング可能な層と含む多層レジストが基板面上に形成される。この多層レジスト形成ステップによりレジスト付き基板が作製される。尚、最上の層は、レーザ光照射により反応するものであればよく、ガスエッチング不能であるという意味を有するわけではない。
【００１０】
続いて、第１ピット形成ステップにおいて、レジスト付き基板の最上の層にレーザ光を照射し、または、レーザ光を照射した上で最上の層に現像液を作用させることにより、最上の層にピットが形成される。この場合、最上の層を薄いフォトレジストにすることで、最上の層に微細でガスエッチング可能な層に到達するピットを形成することができる。この最上の層に形成されるピットは、最上の層を貫通する開口であることが望ましい。一般に、ピットとは凹部を意味するが、この発明においては、レジスト付き基板としてとらえた凹部であって、各層ごとにみれば貫通した開口を含むものである。
【００１１】
続いて、第２ピット形成ステップにおいて、最上の層をマスクとして使ってレジスト付き基板の上面にエッチングガスを作用させることにより、最上の層の下の層にピットが形成される。つまり、最上の層に形成されたピットを介してその下の層（ガスエッチング可能な層）にエッチングガスが作用しピットが形成される。従って、最上層の下の層にも微細なピットを形成することができる。このピットも、ガスエッチング可能な層を貫通する開口であることが望ましいが、底部を少し残したものであっても良い。
【００１２】
続いて、第３ピット形成ステップにおいて、ガスエッチング可能な層をマスクとして使ってレジスト付き基板の上面に第２ピット形成ステップで用いたエッチングガスとは種類の異なるエッチングガスを作用させることにより、基板にピットが形成される。つまり、基板上に残っている多層レジスト（すべての層が残っている必要はない）に形成されたピットを介して、基板上面にエッチングガスが作用し、基板にピット（凹部）が形成される。この場合、前のステップにおいて、基板面上に微細なピットが形成されたガスエッチング可能な層（マスク層）を厚く形成しておくことができるため、ガスエッチングによりマスク層が目減りして基板に影響を及ぼしてしまう前に、基板に十分な深さのピットを形成することができる。
【００１３】
この結果、高硬度の基板に対しても十分な深さの微細ピットを形成することができる。また、従来に比べてレジスト層の層数が増えるものの、通常のレーザ光強度のレーザ加工装置を用いることができるため、大幅な製造コストの上昇を招かない。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記多層レジスト形成ステップは、前記ガスエッチング可能な層を少なくとも２つの層で形成し、前記ガスエッチング可能な層の最上の層をレーザ光照射により反応跡またはピットが形成されない層で形成するようにしたことにある。
【００１５】
この発明によれば、レーザ光照射と現像による最上層のピット作成の影響がガスエッチング可能な層に及ばないため、形状のよいピットをガスエッチング可能な層に形成することができる。
【００１６】
本発明の他の特徴は、前記多層レジスト形成ステップは、前記ガスエッチング可能な層を、上層と下層との２つの層で形成し、前記第２ピット形成ステップは、前記第１ピット形成ステップにより最上の層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面に第１エッチングガスを作用させ、前記ガスエッチング可能な層の上層にピットを形成する上層ピット形成ステップと、前記上層ピット形成ステップによりガスエッチング可能な層の上層にピットが形成されたレジスト付き基板の上面に第１エッチングガスとは異なる第２エッチングガスを作用させ、前記ガスエッチング可能な層の下層にピットを形成する下層ピット形成ステップとを含むことにある。
【００１７】
この発明においては、ガスエッチング可能な層が上層と下層との２つの層で形成される。そして、第２ピット形成ステップにおいては、上層ピット形成ステップと下層ピット形成ステップとが行われる。上層ピット形成ステップにおいては、最上の層をマスクとして使ってレジスト付き基板の上面に第１エッチングガスを作用させることにより、ガスエッチング可能な層の上層にピットが形成される。従って、ガスエッチング可能な層の上層にも微細なピットを形成することができる。このピットも、ガスエッチング可能な層の上層を貫通する開口であることが望ましいが、底部を少し残したものであっても良い。
【００１８】
続いて、下層ピット形成ステップにおいて、ガスエッチング可能な層の上層をマスクとして使ってレジスト付き基板の上面に第２エッチングガスを作用させることにより、ガスエッチング可能な層の下層にピットが形成される。このピットも、ガスエッチング可能な層の下層を貫通する開口であることが望ましいが、底部を少し残したものであっても良い。ガスエッチング可能な層の下層は、第３ピット形成ステップにおいて、基板をガスエッチングするときのマスクとして使用される。この場合、第２エッチングガスにおける下層と上層とのエッチング選択比（下層のエッチング速度／上層のエッチング速度）を適宜設定することにより、下層ピット形成ステップが終了したときの下層に、第３ピット形成ステップにおいて基板をガスエッチングするときのマスクとして必要な厚さ分を確保することができる。この結果、高硬度の基板に対しても十分な深さの微細ピットを形成することができる。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記レーザ光照射により反応跡またはピットが形成される最上の層と、前記ガスエッチング可能な層の下層とは、同じレジスト材料で形成されることにある。この発明によれば、使用するレジスト材料の種類を少なくすることができ、製造コストを抑えることができる。
【００２０】
本発明の他の特徴は、前記基板は、サファイア基板であることにある。この発明によれば、ピットが形成された基板を、例えばＬＥＤの基板に適用することができ、利用範囲が広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態としての高硬度基板の一つであるサファイア基板へ微細ピットを形成する方法（以下、微細ピット形成方法と呼ぶ）を示すフローチャートであり、図２は、図１の第１ステップをサブステップに分けて表したフローチャートである。また、図３（図３Ａ、図３Ｂ）は、各ステップにおけるサファイア基板とレジスト層の形成状態を表す断面図である。
【００２２】
微細ピット形成方法は、大別すると、第１ステップＳ１から第７ステップＳ７にて構成されており、以下、第１ステップＳ１から順に説明する。尚、以下の説明において示される具体的数値は、最終的にサファイア基板へ直径３００ｎｍ〜５００ｎｍ、深さ３００ｎｍ〜５００ｎｍの断面円形のピットを形成するのに適切な数値である。
【００２３】
＜第１ステップＳ１＞
第１ステップＳ１は、サファイア基板１０の表面に複数のレジスト層（以下、多層レジスト２０と呼ぶ）を形成するステップである。この第１ステップＳ１は、３つのサブステップ（Ｓ１１〜Ｓ１３）から構成される。
＜サブステップＳ１１＞
まず、サファイア基板１０をスピンコータ（回転塗布装置）にセットし、サファイア基板１０の表面上にフォトレジストを塗布する。塗布量は、プリベイクした後のフォトレジストの厚さが２０００ｎｍ〜４０００ｎｍになるように調整する。次いで、フォトレジストを塗布したサファイア基板１０をホットプレートでプリベイクする。プリベイクは、１３５℃〜２３０℃で５分〜１０分間行う。
【００２４】
このようにしてサファイア基板１０の表面に形成されたフォトレジスト層２１を、以下、下フォトレジスト層２１と呼ぶ。下フォトレジスト層２１は、上述した温度条件によるプリベイク（一般に、ハードベイクと呼ばれている）により、光に対して反応しない状態となる。尚、フォトレジストは、色々な種類のものを使用することができるが、本実施形態においては、東京応化工業製のＯＦＰＲ−８００ＬＢを使用する。
【００２５】
＜サブステップＳ１２＞
サブステップＳ１１が終了すると、次に、下フォトレジスト層２１の形成されたサファイア基板１０をＣＶＤ装置に装填し、気相成長により窒化シリコンＳｉ3Ｎ4の膜２２を下フォトレジスト層２１の上に形成する。窒化シリコンＳｉ3Ｎ4の膜２２の厚さは、１００ｎｍ程度になるように気相成長を行う。以下、この下フォトレジスト層２１の上に形成された窒化シリコンＳｉ3Ｎ4の膜２２を窒化シリコン層２２と呼ぶ。
【００２６】
＜サブステップＳ１３＞
サブステップＳ１２が終了すると、次に、窒化シリコン層２２を形成したサファイア基板１０をスピンコータ（回転塗布装置）にセットし、窒化シリコン層２２の上にフォトレジストを塗布する。塗布量は、プリベイクした後のフォトレジストの厚さが２００ｎｍ〜１０００ｎｍになるように調整する。次いで、フォトレジストを塗布したサファイア基板１０をホットプレートでプリベイクする。プリベイクは、９０℃〜１３５℃で５分〜１０分間行う。
【００２７】
このようにして窒化シリコン層２２の上に形成されたフォトレジスト層２３を、以下、上フォトレジスト層２３と呼ぶ。この上フォトレジスト層２３は、上述した低い温度条件でプリベイクされたものであるため、レーザ光に対して反応跡の形成可能な層となる。また、上フォトレジスト層２３は、後述するレーザ光照射により微細なピットを形成する層となるため、その厚さが薄く前記寸法に制限される。尚、フォトレジストは、色々な種類のものを使用することができるが、本実施形態においては、サブステップＳ１１で用いた同じフォトレジストである東京応化工業製のＯＦＰＲ−８００ＬＢを使用する。
【００２８】
こうして、第１ステップＳ１において、図３Ａ（Ｓ１）に示すように、サファイア基板１０の表面上に下フォトレジスト層２１、窒化シリコン層２２、上フォトレジスト層２３からなる多層レジスト２０が形成される。以下、多層レジスト２０が形成されたサファイア基板１０をレジスト付き基板１と呼ぶ。
【００２９】
この第１ステップＳ１が、本発明における多層レジスト形成ステップに相当する。また、上フォトレジスト層２３が、本発明におけるレーザ光照射により反応跡またはピットの形成可能な最上の層に相当し、窒化シリコン層２２および下フォトレジスト層２１が本発明におけるガスエッチング可能な層に相当し、そのうち、窒化シリコン層２２が本発明におけるガスエッチング可能な層の上層に相当し、下フォトレジスト層２１が本発明におけるガスエッチング可能な層の下層に相当する。
【００３０】
＜第２ステップＳ２＞
第２ステップＳ２は、レーザ光照射により上フォトレジスト層２３に反応跡２３ａを形成するステップである。
第１ステップＳ１が終了すると、レジスト付き基板１をレーザ加工装置にセットし、パルス状のレーザ光を多層レジスト２０の上面に対して垂直に照射することにより一定間隔で上フォトレジスト層２３に断面円形の反応跡２３ａを形成する（図３Ａ（Ｓ２）参照）。レーザ光照射の影響は、窒化シリコン層２２には殆どでないため、上フォトレジスト層２３のみに反応跡２３ａが形成される。この第２ステップＳ２で使用するレーザ加工装置についは後述する。
【００３１】
＜第３ステップＳ３＞
第３ステップＳ３は、反応跡２３ａを除去し、上フォトレジスト層２３にピット２３ｐを形成するステップである。
第２ステップＳ２が終了すると、次に、レジスト付き基板１を現像液の入った容器に数分間浸し、反応跡２３ａを除去する（図３（Ｓ３）参照）。その後、容器からレジスト付き基板１を取り出し、洗浄して現像液を除去し乾燥させる。現像液は、フォトレジストに対応したものを使用すれば良く、本実施形態においては、東京応化工業製ＯＦＰＲ−８００ＬＢに対応する現像液である東京応化工業製ＮＭＤ−３を使用する。この場合、上フォトレジスト層２３の下に形成されている窒化シリコン層２２は、現像液浸漬を行っても殆ど変化しない。
【００３２】
上フォトレジスト層２３は、上述したように薄く形成されている。従って、この第２，第３ステップＳ２，Ｓ３により、上フォトレジスト層２３に良好な形状をした微細なピット２３ｐを形成することができる。このピット２３ｐは、上フォトレジスト層２３を貫通した断面円形の開口となる。第２ステップＳ２，第３ステップＳ３が、本発明の第１ピット形成ステップに相当する。
【００３３】
＜第４ステップＳ４＞
第４ステップＳ４は、ガスエッチングにより窒化シリコン層２２にピット２２ｐを形成するステップである。
第３ステップＳ３が終了すると、レジスト付き基板１をエッチング装置に装填し、上フォトレジスト層２３をマスクとして使って、エッチングガスを多層レジスト２０の上面に対して垂直方向に作用させる。これにより、窒化シリコン層２２における上フォトレジスト層２３のピット２３ｐに臨む部位にピット２２ｐが形成される（図３Ｂ（Ｓ４）参照）。このピット２２ｐは、窒化シリコン層２２を貫通した断面円形の開口となる。エッチングガスは、上フォトレジスト層２３と窒化シリコン層２２とを同時にエッチングするが、上フォトレジスト層２３が目減りしてマスク機能が失われる前に、窒化シリコン層２２にピットを形成させることができるエッチングガスを使用すれば良い。本実施形態においては、１００％の四弗化炭素（ＣＦ4，フロン１４）を使用する。この例では、上フォトレジスト層２３と窒化シリコン層２２との選択比は、ほぼ１：１である。
【００３４】
この場合、先の第２，第３ステップＳ２，Ｓ３において、レーザ光照射および現像液浸漬に対して窒化シリコン層２２が殆ど変化していないため、窒化シリコン層２２には上フォトレジスト層２３と同様に良好な形状の微細なピット２２ｐを形成することができる。
【００３５】
＜第５ステップＳ５＞
第５ステップＳ５は、ガスエッチングにより下フォトレジスト層２１にピット２１ｐを形成するステップである。
第４ステップＳ４が終了すると、次に、レジスト付き基板１を同じエッチング装置に装填したまま（または別のエッチング装置に装填し）、窒化シリコン層２２をマスクとして使って、別のエッチングガスを多層レジスト２０の上面に対して垂直方向に作用させる。これにより、下フォトレジスト層２１における窒化シリコン層２２のピット２２ｐに臨む部位にピット２１ｐが形成される（図３Ｂ（Ｓ５）参照）。このピット２１ｐは、下フォトレジスト層２１を貫通した断面円形の開口となる。
【００３６】
この第５ステップＳ５におけるエッチング開始時においては、窒化シリコン層２２上に残っている上フォトレジスト層２３もマスクとして機能するが、早い段階でガスエッチングにより除去され、実質的には窒化シリコン層２２がマスクとして使用される。エッチングガスは、窒化シリコン層２２と下フォトレジスト層２１を同時にエッチングするが、窒化シリコン層２２が目減りしてマスク機能が失われる前に、下フォトレジスト層２１にピット２１ｐを形成させることができるエッチングガスを使用すれば良い。本実施形態においては、１００％の酸素（０2）を使用する。この例では、下フォトレジスト層２１と窒化シリコン層２２との選択比（下フォトレジスト層２１のエッチング速度／窒化シリコン層２２のエッチング速度）は、ほぼ５０：１である。
【００３７】
これにより、窒化シリコン層２２に形成されたピット２２ｐと同じ断面形状の微細なピット２１ｐを下フォトレジスト層２１に形成することができる。また、残った多層レジスト２０（下フォトレジスト層２１と窒化シリコン層２２）に、後述する第６ステップにおいてサファイア基板１０をガスエッチングするときのマスクとして必要な厚さ分を確保することができる。
【００３８】
この第４ステップＳ４，第５ステップＳ５が、本発明における第２ピット形成ステップに相当する。また、第４ステップＳ４が、本発明における上層ピット形成ステップに相当し、第５ステップＳ５が、本発明における下層ピット形成ステップに相当する。
【００３９】
＜第６ステップＳ６＞
第６ステップＳ６は、ガスエッチングによりサファイア基板１０にピット１０ｐを形成するステップである。
第５ステップＳ５が終了すると、次に、レジスト付き基板１を同じエッチング装置に装填したまま（または別のエッチング装置に装填し）、下フォトレジスト２１をマスクとして使って、別のエッチングガスを多層レジスト２０の面に対して垂直方向に作用させる。これにより、サファイア基板１０における下フォトレジスト層２１のピット２１ｐに臨む部位にピット１０ｐが形成される（図３Ｂ（Ｓ６）参照）。
【００４０】
エッチングガスはサファイア基板１０にピット１０ｐを形成させることができればどのようなものでもよい。サファイア基板１０が高硬度基板であることから、本実施形態においては、エッチング力の大きなＣｌ2／ＣＨ4／Ａｒの混合ガスを使用する。従って、このエッチングガスにより多層レジスト２０もエッチングされるが、下フォトレジスト層２１が２０００ｎｍ〜４０００ｎｍと厚く形成されているため、下フォトレジスト層２１におけるエッチングがサファイア基板１０表面にまで達する前に、サファイア基板１０のエッチングを終了することができる。このため、サファイア基板１０には、多層レジスト２０に形成されたピットと同じ平面形状であって深いピット、つまり、十分な深さの微細ピットを形成することができる。この第６ステップＳ６が、本発明の第３ピット形成ステップに相当する。
【００４１】
＜第７ステップＳ７＞
第７ステップＳ７は、サファイア基板１０に形成された多層レジスト２０（この場合、下フォトレジスト層２１）を除去するステップである。
第６ステップＳ６が終了したサファイア基板１０の表面には、下フォトレジスト層２１が残っている。そこで、この第７ステップＳ７においては、下フォトレジスト層２１の残っているサファイア基板１０を剥離液の入った容器に数分間浸し、サファイア基板１０から下フォトレジスト層２１を除去する（図３Ｂ（Ｓ７）参照）。その後、容器からサファイア基板１０を取り出し、洗浄して剥離液を除去し乾燥させる。尚、剥離液は、フォトレジストに対応したものを使用すれば良く、本実施形態においては、東京応化工業製ＯＦＰＲ−８００ＬＢに対応する剥離液である東京応化工業製１０４を使用する。
【００４２】
以上説明した高硬度基板への微細ピットの形成方法によれば、多層レジスト２０を形成する最上層となる上フォトレジスト層２３を薄く形成しているため、レーザ光照射により上フォトレジスト層２３に微細で直下の層に到達するピット２３ｐを形成することができる。そして、この上フォトレジスト層２３の直下の層としてレーザ光照射に対して反応跡が形成されない層（本実施形態においては窒化シリコン層２２）を設けているため、第４ステップＳ４において同層（第２窒化シリコン層２２）に上フォトレジスト層２３のピット２３ｐと同様な断面形状の微細なピット２２ｐを形成することができる。
【００４３】
更に、第５ステップＳ５において、エッチング選択比を大きく設定しているため、多層レジスト２０の最下層（本実施形態における下フォトレジスト層２１）に、第６ステップにおいてサファイア基板１０をガスエッチングするときのマスクとして必要な厚さ分を確保することができる。
【００４４】
この結果、本実施形態によれば、サファイア基板１０に十分な深さの微細ピット１０ｐを形成することができる。また、サファイア基板１０にレーザ光を直接照射してピットを形成するわけではないため、高エネルギーのレーザ加工装置を必要とせず、製造コストの大幅な上昇を招かない。尚、本発明は、こうした実施形態の数値に限定されるものではなく、レジスト層の厚さ、種類、積層数、エッチングガスの種類等を適宜選択することにより、特に、高硬度基板に幅３００ｎｍ〜８００ｎｍ、深さ１００ｎｍ〜５００ｎｍといった微細なピットを形成する場合に有効に適用することができる。また、本発明は、ピットの形成対象となる基板のエッチングレートがフォトレジストのエッチングレートに対して小さい場合に適用されるものであり、サファイア基板への適用に限定するものでもない。
【００４５】
次に、第２ステップＳ２において使用するレーザ加工装置について説明する。図４は、第２ステップＳ２において使用するレーザ加工装置の全体概略図である。このレーザ加工装置は、レジスト付き基板１を固定支持する支持部材としてのテーブル３１と、レジスト付き基板１の上面に向けてレーザ光を照射してレジスト付き基板１をレーザ加工する加工ヘッド４０とを備えている。テーブル３１は、円形に形成されていて、スピンドルモータ３２及びフィードモータ３３によって駆動される。
【００４６】
スピンドルモータ３２は、その回転により、回転軸３２ａを介してテーブル３１を回転駆動する。スピンドルモータ３２内には、同モータ３２すなわちテーブル３１の回転を検出して、同回転を表す回転検出信号を出力するエンコーダ３２ｂが組み込まれている。エンコーダ３２ｂは、スピンドルモータ３２の回転を検出して同回転を表す回転検出信号をスピンドルモータ制御回路４１に出力する。スピンドルモータ制御回路４１は、後述するコントローラ６０によって制御され、エンコーダ３２ｂから供給される回転検出信号を用いて、スピンドルモータ３２がコントローラ６０が指示する回転速度で回転するように制御する。
【００４７】
フィードモータ３３は、スクリューロッド３４を回転させて、テーブル３１を半径方向に移動する。スクリューロッド３４は、その一端にてフィードモータ３３の回転軸に一体回転するように連結され、その他端に支持部材３５に固着されたナット（図示しない）に螺合している。支持部材３５は、スピンドルモータ３２を固定支持するとともに、テーブル３１の径方向への移動のみが許容されている。したがって、フィードモータ３３が回転すると、スピンドルモータ３２、テーブル３１及び支持部材３５はスクリューロッド３４及びナットからなるねじ機構によりテーブル３１の径方向に移動する。
【００４８】
フィードモータ３３内にも、フィードモータ３３の回転を検出して、前記エンコーダ３２ｂと同様な回転検出信号を出力するエンコーダ３３ａが組み込まれている。この回転検出信号は、半径位置検出回路４３及びフィードモータ制御回路４４に出力される。半径位置検出回路４３は、エンコーダ３３ａからの回転検出信号をカウントするカウント回路を有し、このカウント回路のカウント値に基づいてレーザ光が照射されるテーブルの半径位置を検出して、半径位置を表す検出信号を出力する。なお、カウント回路の初期設定は、コントローラ６０による指示により、フィードモータ制御回路４４と協働して行われる。
【００４９】
すなわち、コントローラ６０は、初期において、フィードモータ制御回路４４に支持部材３５の初期位置への移動及び半径位置検出回路４３に初期設定を指示する。この指示により、フィードモータ制御回路４４は、フィードモータ３３を回転させて支持部材３５を初期位置に移動させる。なお、この初期位置は、フィードモータ３３によって駆動される支持部材３５の駆動制限位置である。半径位置検出回路４３は、この支持部材３５の移動中、エンコーダ３３ａからの回転検出信号を入力し続けている。そして、支持部材３５が初期位置まで達してフィードモータ３３の回転が停止すると、半径位置検出回路４３はエンコーダ３３ａからの回転検出信号の入力停止を検出して、内蔵のカウント回路のカウント値を「０」にリセットする。このとき、半径位置検出回路４３は、フィードモータ制御回路４４に出力停止のための信号を出力し、これにより、フィードモータ制御回路４４はフィードモータ３３への駆動信号の出力を停止する。
【００５０】
フィードモータ制御回路４４は、コントローラ６０の指示により、フィードモータ３３を駆動制御して、レーザ光の照射位置をテーブル３１の指定半径位置へ移動させたり、テーブル３１を半径方向に指定速度で移動させたりする。具体的には、フィードモータ制御回路４４は、コントローラ６０によって指定される半径位置へのレーザ光の照射位置の移動が指示されたときには、半径位置検出回路４３によって検出される半径位置を用いてフィードモータ３３の回転を制御し、検出される半径位置がコントローラ６０から指定された半径位置に等しくなるまでフィードモータ３３を回転させる。また、フィードモータ制御回路４４は、コントローラ６０によって指定される移動速度でレーザ光の照射位置をテーブル３１の半径方向に移動させることが指示されたときには、エンコーダ３３ａからの回転検出信号からテーブル３１の半径方向への移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ６０によって指定される移動速度に等しくなるようにフィードモータ３３の回転を制御する。
【００５１】
加工ヘッド４０は、レーザ光源４０ａ、コリメートレンズ４０ｂ、偏光ビームスプリッタ４０ｃ、１／４波長板４０ｄ、対物レンズ４０ｅ、凸レンズ４０ｆ、シリンドリカルレンズ４０ｇ、４分割フォトディテクタ４０ｈ、フォーカスアクチュエータ４０ｉなどを備え、レーザ光源４０ａからのレーザ光をレジスト付き基板１の表面に集光させるとともにレジスト付き基板１からの反射光を受光する。レーザ光源４０ａは、コントローラ６０によって作動制御される発光信号供給回路４５及びレーザ駆動回路４６によって駆動制御される。発光信号供給回路４５は、コントローラ６０からの加工模様（ピット形状）を表すデータを入力して、同データに対応したパルス列信号をレーザ駆動回路４６に供給する。レーザ駆動回路４６は、コントローラ６０によって制御されて、発光信号供給回路４５からのパルス列信号に対応した駆動信号をレーザ光源４０ａに供給する。
【００５２】
また、このレジスト付き基板１に照射されたレーザ光による反射光は、４分割フォトディテクタ４０ｈに導かれて受光される。４分割フォトディテクタ４０ｈは、ＨＦ信号増幅回路４７を介して４つの信号からなる受光信号をフォーカスエラー信号生成回路４８に供給する。フォーカスエラー信号生成回路４８は、４分割フォトディテクタ４０ｈにより検出されてＨＦ信号増幅回路４７にて増幅された受光信号に基づいて、フォーカスエラー信号を生成してフォーカスサーボ回路４９に出力する。フォーカスサーボ回路４９は、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成し、ドライブ回路５０に供給する。ドライブ回路５０は、このフォーカスサーボ信号に応じて加工ヘッド４０内のフォーカスアクチュエータ４０ｉを駆動制御して、レーザ光がレジスト付き基板１の表面で合焦するように制御する。なお、フォーカスアクチュエータ４０ｉは、加工ヘッド４０内に設けられて対物レンズ４０ｅをレーザ光の光軸方向に変位させるものである。
【００５３】
コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶装置などからなるコンピュータによって構成されており、キーボード、マウスなどからなる入力装置６１からの指示に従って、プログラムを実行することにより、レーザ加工装置を作動させる。また、コントローラ６０には、作動指示及び作動状況を作業者に対して視覚的に知らせるための表示装置６２も接続されている。
【００５４】
レジスト付き基板１は、円盤形状をなし、図５に示すように、基板固定治具７０を介してテーブル３１にセットされる。基板固定治具７０は、レジスト付き基板１をテーブル３１の中心軸まわりに周方向に複数枚（本実施形態では４枚）並べて固定するための固定孔７０ｈが穿設されておりテーブル３１の上面に載置される。レジスト付き基板１は、図６に示すように、多層レジスト２０形成面側を上に向けて基板固定治具７０の固定孔７０ｈに挿入される。テーブル３１の上面には複数の吸引孔３１ａが形成されており、図示しない吸引装置の作動により、吸引孔３１ａに負圧を発生させて基板固定治具７０とレジスト付き基板１とをテーブル３１の上面に吸引固定する。
【００５５】
このレーザ加工装置においては、コントローラ６０によりスピンドルモータ制御回路４１、フィードモータ制御回路４４、レーザ駆動回路４６に制御信号を出力することにより、テーブル３１を回転させながら半径方向に送るとともに、加工ヘッド４０からパルス状のレーザ光を照射する。従って、１つのテーブル３１で複数のレジスト付き基板１の上フォトレジスト層２３に対して、反応跡２３ａあるいは微細ピット２３ｐを形成することができる。尚、本実施形態においては、テーブル３１を半径方向に移動させる構成をとっているが、加工ヘッド４０をテーブル３１の半径方向に移動させる構成を採用しても良い。
【００５６】
このように本実施形態においては、第２ステップＳ２においてレジスト付き基板１にレーザ光を照射するとき、レジスト付き基板１をテーブル３１上にテーブルの中心軸まわりに周方向に複数枚並べ、テーブル３１を回転させながらテーブル３１と加工ヘッド４０との相対位置をテーブル３１の半径方向に変化させるため、加工効率が非常によい。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について詳しく説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
【００５８】
例えば、本実施形態においては、第２ステップＳ２にてレーザ光照射により上フォトレジスト層２３に反応跡２３ａを形成し、第３ステップＳ３にて現像液を作用させることにより上フォトレジスト層２３にピット２３ｐを形成したが、レーザ光照射によりピット２３ｐが形成されるレジスト材料を用いることで、現像液で反応跡を除去するステップを省略するようにしてもよい。この場合には、第３ステップＳ３を省略することができ、一層効率よくサファイア基板１０にピット１０ｐを形成することができる。
【００５９】
また、本実施形態においては、第７ステップＳ７にて、剥離液を使ってサファイア基板１０に残った下フォトレジスト層２１の除去を行うようにしているが、レジスト付き基板１を同じエッチング装置に装填したまま（または別のエッチング装置に装填し）、第５ステップＳ５で用いたエッチングガスである１００％の酸素（０2）を下フォトレジスト層２１に作用させて除去するようにしてもよい。この場合、サファイア基板１０は、１００％の酸素（０2）ではエッチングされないため、残っている下フォトレジスト層２１を除去できる時間より多めにエッチングガスを作用させればよい。
【００６０】
また、本実施形態において、レーザ加工装置は、一度に複数枚のレジスト付き基板１をテーブルに載せてレーザ光照射する構成を採用しているが、それに限定されるものではなく、任意のレーザ加工装置を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の基板のピット形成方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の基板のピット形成方法の第１ステップをサブステップに分けて示したフローチャートである。
【図３Ａ】レジスト付き基板の各ステップ（前半）ごとの断面図である。
【図３Ｂ】レジスト付き基板の各ステップ（後半）ごとの断面図である。
【図４】第２ステップにて使用するレーザ加工装置の概略システム構成図である。
【図５】レジスト付き基板のテーブルへのセット方法を表す説明図である。
【図６】レジスト付き基板がテーブルにセットされた状態を表す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…レジスト付き基板、１０…サファイア基板、１０ｐ…ピット（微細ピット）、２０…多層レジスト、２１…下フォトレジスト層、２１ｐ…ピット、２２…窒化シリコン層、２２ｐ…ピット、２３…上フォトレジスト層、２３ａ…反応跡、２３ｐ…ピット、３１…テーブル、３２…スピンドルモータ、３３…フィードモータ、４０…加工ヘッド、６０…コントローラ、７０…基板固定治具、７０ｈ…固定孔。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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