JP2000321528A - マスク投影同時走査型露光装置 - Google Patents

マスク投影同時走査型露光装置

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JP2000321528A
JP2000321528A JP11130825A JP13082599A JP2000321528A JP 2000321528 A JP2000321528 A JP 2000321528A JP 11130825 A JP11130825 A JP 11130825A JP 13082599 A JP13082599 A JP 13082599A JP 2000321528 A JP2000321528 A JP 2000321528A
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scanning
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Jun Koide
小出  純
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッドの精密なレプリカ
型等を安価に一括加工できる露光装置を実現する。 【解決手段】 紫外線レーザ等の光源から発振された光
束(レーザ光)Lは、ビームエキスパンダー1を経てフ
ォトマスク2に照射され、結像レンズ系3の第1、第4
のレンズ3a,3dによって被加工物Wに結像される。
結像レンズ系3はマスク側と被加工物の双方にテレセン
トリックな両側テレセントリック光学系であり、第2、
第3のレンズ3b,3cは入射側と出射側に焦点面を有
するキャッツアイレンズを構成し、第1、第4のレンズ
3a,3dによる結像光学系の瞳AをBの位置に投影転
送する。一方の瞳Aに絞り4、他方の瞳Bに走査ミラー
5を設けることで、マスクパターンの走査による2次元
的な広範な加工と線状の微細加工を同時に行なう露光装
置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッドの型成形に用いるレプリカ型等を製作するため
の露光装置であって、特に、インク液室やインク供給路
等の2次元的な広範な加工と、インク吐出口やインク流
路等の微細な溝加工等を同時に行なうことのできるマス
ク投影同時走査型露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口、インク流路、インク液室およびインク供給路
等を製作する工程は、インク供給路やインク液室等を機
械加工によって作製した金型を用いて、比較的簡単な形
状のヘッド形状物を射出成形によって製造し、機械加工
に不向きである極微細なインク流路やインク吐出口等
は、紫外線レーザを用いてフォトマスクのパターンを投
影するレーザ照射等によって昇華加工して形成してお
り、加工形状ごとに個別のフォトマスクを用いてインク
ジェット記録ヘッド一個一個をレーザ加工していた。
【0003】このように型製造が困難な極微細な部分を
レーザ照射によって加工する方法は、加工精度は高い
が、各製品ごとにレーザ加工が必要であるから、レーザ
加工の時間分がインクジェット記録ヘッド1個当りの製
造コストに付加されて著しくコスト高となる。
【0004】このようなコスト上昇を防ぐために、イン
クジェット記録ヘッドのインク液室やインク供給路に加
えて、微細なインク吐出口やインク流路を形成した精密
な成形型を製作し、これを用いた射出成形によってイン
クジェット記録ヘッドの細部まで一括して成形すること
が望まれる。ところが、精密な成形型を製作するために
は、成形型の雄型となるレプリカ型をレーザ加工によっ
て精密に製作する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、レーザ加工によってレプリカ型を製作
するにあたって、従来からレプリカ型を微細加工するの
に用いられている光走査型のレーザ露光装置によって、
単純で大きなインク液室やインク供給路まで加工してい
ると、加工時間が膨大となりレプリカ型を製作する効率
が落ちてしまう。他方、フォトマスクのパターンを一括
投影するマスク投影露光装置では、微細な部分を精密に
加工するのが難しく、例えば、加工深さ方向の精度等を
出すのが困難となる。
【0006】従って、効率よく加工ができ、かつ、微細
加工部分では精密な加工ができるようにするためには、
パターンを投影することで効率的に加工し、かつ、微細
な加工部は、光走査によって精密に加工するのが望まし
い。すなわち、パターン投影と光走査を同時に実行でき
るマスク投影同時走査型露光装置が必要となる。
【0007】このような露光装置を実現するためには、
光走査を行なうための走査ミラー等の光偏向器と、フォ
トマスクのパターン開口を通過して回折発散した光束を
制限する絞りが必要であるが、従来の投影光学系では瞳
が一つしか存在せず、絞りと光偏向器の偏向面を同じ光
学系内に設けることができない。
【0008】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、2次元的なパターン
投影と、極微細な溝加工等のための光走査を同時に行な
うことで、インクジェット記録ヘッドのレプリカ型等の
加工コストを大幅に低減できるマスク投影同時走査型露
光装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のマスク投影同時走査型露光装置は、レー
ザ光を発生する光源と、マスクを経て前記レーザ光を被
加工物に照射する投影光学系を備えており、該投影光学
系が、内部に少なくとも2個の瞳を形成しかつ前記マス
ク側と前記被加工物側の双方にテレセントリックである
両側テレセントリック光学系を有し、該両側テレセント
リック光学系の前記2個の瞳のうちの一方に光学的絞
り、他方に光偏向器が配設されていることを特徴とす
る。
【0010】光偏向器が走査ミラーであるとよい。
【0011】両側テレセントリック光学系が、少なくと
も4群のフーリエ変換レンズによって構成されていると
よい。
【0012】4群のフーリエ変換レンズのうち少なくと
も一対が、レーザ光の入射側と出射側の等距離の位置に
焦点面を有するキャッツアイレンズを形成する合成系で
あるとよい。
【0013】
【作用】マスク側(物体側)と被加工物側(像側)の双
方にテレセントリックであり、しかも内部にキャッツア
イレンズによる少なくとも2個の瞳が形成されている両
側テレセントリック光学系によって、フォトマスク等の
マスクのパターンを被加工物に結像させる。前記両側テ
レセントリック光学系の2個の瞳のうちの一方に光学的
絞りを、他方の走査ミラー等の光偏向器を配設すること
で、マスク投影と光走査を同時に行なうレーザ加工が可
能となる。
【0014】このようにマスク投影による2次元的な加
工と、光走査による微細加工を同時に行なうことで、イ
ンクジェット記録ヘッド等のレプリカ型を安価に精密加
工することができる。
【0015】インクジェット記録ヘッド等を細部まで射
出成形できる精密な成形型の製造コストを大幅に低減
し、インクジェット記録ヘッド等の低価格化に貢献でき
る。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0017】図1は一実施の形態によるマスク投影同時
走査型露光装置の投影光学系を示すもので、これは、図
示しない紫外線レーザ等の光源から発振された光束(レ
ーザ光)Lを第1、第2のレンズ1a,1bから構成さ
れるビームエキスパンダー1に導き、マスクであるフォ
トマスク2のマスキングのサイズに合わせてビームエキ
スパンダー1によって光束Lのビーム径を拡大しフォト
マスク2を照明する。
【0018】フォトマスク2のパターン開口を通過出射
した光束はパターン開口の大きさにしたがって回折発散
し、それぞれフーリエ変換レンズを構成する第1〜第4
レンズ3a〜3dからなる結像レンズ系3の第1レンズ
3aに到達する。第1レンズ3aは第4レンズ3dとの
合成で結像光学系を形成しており、また光路の中間にあ
る第2レンズ3bと第3レンズ3cの合成系は2枚1組
でキャッツアイレンズを形成しており、これも結像光学
系を形成する。すなわち、第2、第3レンズ3b,3c
の合成系であるキャッツアイレンズは、レーザ光の入射
側と出射側の等距離の位置にそれぞれ焦点面を有し、第
1レンズ3aと第4レンズ3dの合成による結像光学系
の瞳であるAをBの位置に投影転送している。
【0019】すなわち、結像レンズ系3の第1〜第4の
レンズ3a〜3dは、4群のフーリエ変換レンズとして
これらの合成による1つの合成結像レンズをなしてお
り、フォトマスク2のパターンを被加工物Wに投影す
る。この合成結像レンズ内にはAとBの位置に2個の瞳
を有し、フォトマスク側(マスク側)すなわち物体側
と、被加工物側すなわち像側ともにテレセントリックな
両側テレセントリック光学系となっている。
【0020】結像レンズ系3の2つの瞳A、Bの一方A
には光学的絞りである絞り4が配置され、レーザ光束を
有限に規制する。他方の瞳Bには光偏向器である走査ミ
ラー5の偏向面が設けられ、最終のフーリエ変換レンズ
である第4レンズ3dをfθレンズにした光走査が行な
えるように構成されている。
【0021】図示しないモータによって走査ミラー5が
図1の矢印で示す方向に2軸回転し、フォトマスク2に
描かれたパターン像が被加工物W上を走査する。レーザ
光の光源はパルス発振タイプを用いることで、高エネル
ギー紫外線レーザ照射による被加工物の2次元加工と線
状の微細加工が同時に行なわれる。
【0022】被加工物Wの材料には、有機樹脂材料が用
いられる。レーザ加工されたワークはインクジェット記
録ヘッド等のレプリカ型として、金属膜(クロム等)の
蒸着を施し、電極をつけたのち、電着メッキを厚く施
し、外形を所定形状に機械加工したうえで、レプリカ型
の材料である有機樹脂を溶剤によって融解除去し、残存
したメッキ材が成形型となる。この型を用いて、樹脂材
料の射出成形によって、レプリカ型と同一な、極微細な
形状のインク吐出口やインク流路を有するインクジェッ
ト記録ヘッド等を量産することができる。
【0023】このようにレプリカ型によって製作したメ
ッキ材の成形型は、インクジェット記録ヘッド等の大き
な構造体全体を一体成形するものでもよいし、構造体の
精密な一部分の部分駒型として用いることもできる。
【0024】例えば、インク滴を飛翔させて記録媒体上
にインク滴を付着させるインクジェット記録ヘッドの場
合は、精密構造部であるインク吐出口とインク流路の一
部分の型を駒型として上記のレプリカ型を用いたメッキ
転写で製作し、他方、インク液室やインクの供給路、枠
体等を機械加工型で製作し、これらの型を合体して一つ
の成形型を製作して、射出成形によってインクジェット
記録ヘッドとなる一体的な構造体を製造することができ
る。
【0025】本実施の形態によるマスク投影同時走査型
露光装置は、4群のフーリエ変換レンズを用いて物体側
および像側ともテレセントリック性を有するいわゆる両
側テレセントリック光学系を構成し、このような光学系
内に設けた少なくとも2つの瞳に、マスクパターンを投
影するための光学的絞りと光走査を行なうための走査ミ
ラー等の光偏向器をそれぞれ設けることで、マスクパタ
ーンの投影と走査を同時に行なうように構成したもので
あり、例えばインクジェット記録ヘッドの型成形のため
のレプリカ型を製作する場合は、光走査によるインク吐
出口やインク流路の微細加工と、投影露光によるインク
液室やインク供給路の2次元加工を同時に行なうことが
できる。
【0026】微細なインク吐出口やインク流路まで射出
成形するための精密なレプリカ型を安価に製作すること
ができるため、インクジェット記録ヘッドの製造コスト
の低減に大きく貢献できる。
【0027】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0028】2次元的な広がりをもつパターン投影と、
極微細な溝加工等のための光走査を同時に行なうこと
で、インクジェット記録ヘッドのレプリカ型等の加工コ
ストを大幅に低減できる。このような投影同時走査型露
光装置を用いてインクジェット記録ヘッドのレプリカ型
を製作すれば、インクジェット記録ヘッドを細部まで射
出成形できる精密な成形型の低コスト化を促進し、イン
クジェット記録ヘッドの製造コストの低減に大きく貢献
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態によるマスク投影同時走査型露光
装置の投影光学系を示す図である。
【符号の説明】
1 ビームエキスパンダー 2 フォトマスク 3 結像レンズ系 4 絞り 5 走査ミラー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を発生する光源と、マスクを経
    て前記レーザ光を被加工物に照射する投影光学系を備え
    ており、該投影光学系が、内部に少なくとも2個の瞳を
    形成しかつ前記マスク側と前記被加工物側の双方にテレ
    セントリックである両側テレセントリック光学系を有
    し、該両側テレセントリック光学系の前記2個の瞳のう
    ちの一方に光学的絞り、他方に光偏向器が配設されてい
    ることを特徴とするマスク投影同時走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 光偏向器が走査ミラーであることを特徴
    とする請求項1記載のマスク投影同時走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 両側テレセントリック光学系が、少なく
    とも4群のフーリエ変換レンズによって構成されている
    ことを特徴とする請求項1または2記載のマスク投影同
    時走査型露光装置。
  4. 【請求項4】 4群のフーリエ変換レンズのうち少なく
    とも一対が、レーザ光の入射側と出射側の等距離の位置
    に焦点面を有するキャッツアイレンズを形成する合成系
    であることを特徴とする請求項3記載のマスク投影同時
    走査型露光装置。
  5. 【請求項5】 レーザ光によってインクジェット記録ヘ
    ッドのレプリカ型を加工する露光装置であることを特徴
    とする請求項1ないし4いずれか1項記載のマスク投影
    同時走査型露光装置。
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