JP2001212795A - 紫外線または紫外線より波長の短い光を用いた材料の加工装置および加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料を所望の３次元形状に容易に加工するこ
と。 【解決手段】 紫外線または紫外線より波長が短く所定
の強度の光を放射するＳＲ光源１と、放射された光を透
過する所定形状の透過口を有するＸ線マスクと、材料の
面上の位置と加工量とからなる加工形状を入力する入力
部６と、材料の露光量と加工量との関係を記憶する記憶
部７と、記憶された露光量と加工量との関係に従って、
入力部６で入力された加工形状を材料の面上の位置と露
光量とからなる有効露光量分布に変換し、有効露光量分
布と透過口を透過する光の強度分布とに基づき、材料の
露光量分布が有効露光量分布となるように、透過口を透
過した光で材料が照射される照射領域を材料の面上で移
動させる移動パターンを算出するメインコントローラ５
と、算出された移動パターンにしたがってＸ線マスクと
材料とを相対的に移動させる露光用ステージ３とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は紫外線または紫外
線より波長の短い光を用いた材料の加工装置および加工
方法に関し、特に、紫外線または紫外線より波長の短い
光を材料に照射して、材料を除去することにより、また
は、材料の物理的もしくは化学的性質を変化させること
により、３次元形状の部品を微細加工する加工装置およ
び加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロマシンの構造部品に代表
されるような微細加工部品を高精度で加工する方法が求
められている。微細加工方法としては、半導体集積回路
の製造に用いられるフォトリソグラフィ等が知られてい
る。この半導体集積回路の製造に用いられる微細加工技
術は、主として２次元平面上に薄層を積層することによ
り、部品を配置する技術である。この技術を用いて積層
することのできる層の厚さは数ミクロン程度である。こ
のため、深さ方向に数十ミクロンから数百ミクロンのオ
ーダで加工が必要な３次元構造の部品の製造に用いるこ
とはできない。

【０００３】深さ方向に数十ミクロンから数百ミクロン
のオーダで加工することができる微細加工方法として、
シンクロトロン放射光によるＸ線を用いたＬＩＧＡ法が
知られている。ＬＩＧＡ法は、ドイツで開発された手法
であり、ドイツ語のLithographie（リソグラフィ）、Ga
lvanoformung（電着成形）、Abformung（成形）の略で
ある。ＬＩＧＡ法は、Ｘ線が有する高い直進性とエネル
ギを利用した技術である。

【０００４】ＬＩＧＡ法は、基板の表面にポリメチルメ
タクリレート（以下ＰＭＭＡという）からなるレジスト
を数百ミクロンの厚さで塗布し、Ｘ線を照射することに
よりレジストの分子鎖を切断する。これを現像して露光
部のレジストを除去する。残ったレジストを型として電
気鋳造により金属の構造体を作製する。さらに、この金
属の構造体を型にしてプラスチック等を成形することが
できる。これにより、高精度の微細加工部品を大量に生
産することが可能である。

【０００５】ＬＩＧＡ法では、材料を露光する場合に、
レジストに照射されるＸ線の照射領域を制限するため
に、Ｘ線を透過する透過部を有するマスクが用いられ
る。Ｘ線は高い直進性を有するため、レジストに照射さ
れるＸ線の照射領域は透過部の形状と一致する。従っ
て、加工形状と一致する形状の透過部を有するマスクが
用いられていた。

【０００６】このようにＬＩＧＡ法では、Ｘ線の入射方
向に垂直な断面の形状が同じで、数百ミクロンの厚さの
３次元構造体を作製することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＩＧＡ法では、加工形状と一致する形状の透過部を有
するマスクを用いるため、Ｘ線の入射方向に垂直な断面
の形状が深さにより異なる３次元構造体を作製すること
ができなかった。この問題に対して、加工形状よりも小
さな形状の透過部を有するＸ線マスクを用いて、Ｘ線マ
スクをレジストに対して相対的に移動させることで、加
工形状に応じた露光量分布でレジストを露光することが
考えられる。

【０００８】しかし、Ｘ線マスクの透過部の形状とＸ線
の入射方向に垂直な断面の形状とが一致しないこと、お
よび、レジストの深さ方向の加工量が位置によって異な
ることから、目的とする３次元の加工形状に応じた露光
量分布となるように、Ｘ線マスクを移動させるパターン
を決定するのが困難であった。このため、Ｘ線の入射方
向に垂直な断面の形状が深さにより異なる３次元構造体
を作製することが困難であった。

【０００９】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的の１つは、材料を所望の３次
元の形状に容易に加工することが可能な加工装置または
加工方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めにこの発明のある局面に従うと、材料に紫外線または
紫外線より波長の短い光を照射して、材料を除去するこ
とにより、または、材料の物理的もしくは化学的性質を
変化させることにより加工する加工装置であって、紫外
線または紫外線より波長が短い光を放射する光源と、光
源から放射された光を透過する所定形状の透過部を有す
るマスクと、材料の面上の位置と加工量とからなる加工
形状を入力するための入力手段と、材料の露光量と加工
量との関係を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶され
た露光量と加工量との関係に従って、入力手段で入力さ
れた加工形状を材料の面上の位置と露光量とからなる有
効露光量分布に変換する変換手段と、有効露光量分布と
透過口の形状とに基づき、材料の露光量分布が有効露光
量分布となるように、透過口を透過した光で材料が照射
される照射領域を材料の面上で移動させる移動パターン
を算出する算出手段と、算出された移動パターンに従っ
てマスクと材料とを相対的に移動させる移動手段とを備
える。

【００１１】この発明によれば、記憶手段に記憶された
露光量と加工量との関係に従って、入力手段で入力され
た加工形状が材料の面上の位置と露光量とからなる有効
露光量分布に変換される。これにより、有効露光量分
布、照射領域に照射される光の強度分布、および、移動
パターンが、線型となる。そして、有効露光量分布と透
過口の形状とに基づき、材料の露光量分布が有効露光量
分布となるように、材料の面上で照射領域を移動させる
移動パターンが算出される。算出された移動パターンに
従って照射部と材料とを相対的に移動させる。従って、
材料が有効露光量分布で露光されるので、材料を所望の
３次元の形状に容易に加工することが可能な加工装置を
提供することができる。

【００１２】好ましくは、光源から放射される光の強度
を測定するための測定手段をさらに備え、移動手段は、
測定手段により測定された強度に基づき、照射領域の露
光量を検出する検出手段を含むことを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、測定手段により測定さ
れた強度に基づき、照射領域の露光量が検出されるの
で、光源から放射される光の強度の変化に応じて、照射
領域を材料の面上で移動させることができる。この結
果、光源から放射される光の強度に減衰などの変動があ
る場合であっても、材料を所望の３次元の形状に正確に
加工することができる。

【００１４】好ましくは、算出手段は、有効露光量分布
とマスクの透過率分布とをフーリエ変換するフーリエ変
換手段と、フーリエ変換された有効露光量分布をフーリ
エ変換されたマスクの透過率分布で除算した結果をフー
リエ逆変換するフーリエ逆変換手段とを含むことを特徴
とする。

【００１５】この発明によれば、有効露光量分布とマス
クの透過率分布とがフーリエ変換され、フーリエ変換さ
れた有効露光量分布をフーリエ変換されたマスクの透過
率分布で除算した結果がフーリエ逆変換される。これに
より、材料の面上で照射領域を移動させる移動パターン
を、さらに容易に求めることができる。

【００１６】さらに好ましくは、フーリエ変換された有
効露光量分布をフーリエ変換されたマスクの透過率分布
で除算した結果から高周波成分を除去するための除去手
段をさらに備える。

【００１７】この発明によれば、フーリエ変換された有
効露光量分布をフーリエ変換されたマスクの透過率分布
で除算した結果から高周波成分が除去される。除去され
る高周波成分は、フーリエ逆変換後の露光量変化の極端
に激しい部分に該当し、この部分を取り除いても加工形
状に影響を与えることが少ない。このため、高周波成分
を除去することで、滑らかな移動パターンを求めること
ができる。

【００１８】さらに好ましくは、フーリエ逆変換手段
は、マスクの透過率分布をフーリエ変換した結果に所定
の閾値を下回る値が含まれる場合は、下回る値について
予め定められた所定の値を用いてフーリエ逆変換するこ
とを特徴とする。

【００１９】この発明によれば、マスクの透過率分布を
フーリエ変換した結果に所定の閾値を下回る値が含まれ
る場合は、下回る値について予め定められた所定の値を
用いてフーリエ逆変換される。その結果、誤差をさらに
少なくした移動パターンを求めることができる。

【００２０】さらに好ましくは、フーリエ逆変換手段
は、フーリエ逆変換の結果に負の値が含まれる場合に
は、負の値の絶対値以上の値をフーリエ逆変換の結果全
体に加算することを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、フーリエ逆変換の結果
に負の値が含まれる場合には、負の値の絶対値以上の値
がフーリエ逆変換の結果全体に加算される。この結果、
移動パターンをより正確に求めることができる。

【００２２】さらに好ましくは、移動手段は、照射領域
の材料に対する移動軌跡の少なくとも１部が直線を描く
ように移動させることを特徴とする。

【００２３】この発明によれば、移動手段は、照射領域
の材料に対する移動軌跡の少なくとも１部が直線を描く
ように移動させる。従って、移動パターンをより正確に
求めることができ、加工精度を向上させることができ
る。

【００２４】さらに好ましくは、移動手段は、照射領域
の材料に対する移動軌跡の少なくとも一部が円を描くよ
うに移動させることを特徴とする。

【００２５】この発明によれば、移動手段は、照射領域
の材料に対する移動軌跡の少なくとも一部が円を描くよ
うに移動させる。従って、移動パターンをより正確に求
めることができ、加工精度を向上させることができる。

【００２６】さらに好ましくは、移動パターンは、照射
領域の材料の面上の位置ごとの露光量で表わされ、移動
手段は、移動パターンを複数の分割移動パターンに露光
量で分割し、分割された複数の分割移動パターンごとに
移動させることを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、移動手段は、移動パタ
ーンを複数の分割移動パターンに露光量で分割し、分割
された複数の分割移動パターンごとに移動させる。これ
により、材料の加工部分は分割した分割移動パターンの
数だけ露光が行なわれる。従って、移動手段の制御誤差
が複数回に分散され、誤差が平均化される。その結果、
加工精度を向上させることができる。

【００２８】さらに好ましくは、移動手段は、照射領域
を材料の面上で静止させる状態と移動させる状態とを繰
返し制御し、移動させる状態では、材料の除去、また
は、材料の物理的もしくは化学的性質の変化に影響を与
えない速さで移動させることを特徴とする。

【００２９】この発明によれば、照射領域を材料の面上
で静止させる状態と移動させる状態とを繰返し制御し、
移動させる状態では、材料の除去、または、材料の物理
的もしくは化学的性質の変化に影響を与えない速さで移
動させる。これにより、移動手段の制御が容易になる。

【００３０】さらに好ましくは、移動パターンは、照射
領域の材料の面上の位置ごとの露光量で表わされ、移動
手段は、照射領域の材料の面上の位置に対応した露光量
に反比例する速さで移動させることを特徴とする。

【００３１】この発明によれば、移動手段は、照射領域
の材料の面上の位置に対応した露光量に反比例する速さ
で移動させる。これにより、より精度の高い加工を行な
うことができる。

【００３２】さらに好ましくは、光源からの光を遮断す
るための遮断手段をさらに備え、遮断手段は、材料を露
光しないときに遮断することを特徴とする。

【００３３】この発明によれば、材料を露光しないとき
に光源からの光が遮断されるので、材料を露光しないと
きに材料が露光されるのを防止することができる。さら
に、移動手段で材料の面上で照射領域を容易に移動させ
ることができる。

【００３４】この発明の他の局面にしたがうと、材料に
紫外線または紫外線より波長の短い光を照射して、材料
を除去することにより、または、材料の物理的もしくは
化学的性質を変化させることにより加工する加工方法で
あって、所定の形状をした照射領域に紫外線または紫外
線より波長の短い光を照射するステップと、材料の面上
の位置と加工量とからなる加工形状を入力するためのス
テップと、材料の露光量と加工量との関係に従って、入
力された加工形状を材料の面上の位置と露光量とからな
る有効露光量分布に変換するステップと、有効露光量分
布と照射領域の形状とに基づき、材料の露光量分布が有
効露光量分布となるように、材料の面上で照射領域を移
動させる移動パターンを算出するステップと、算出され
た移動パターンに従って、照射領域と材料とを相対的に
移動させるステップとを含む。

【００３５】この発明によれば、材料の露光量と加工量
との関係に従って、入力された加工形状が材料の面上の
位置と露光量とからなる有効露光量分布に変換される。
そして、有効露光量分布と照射領域の形状とに基づき、
材料の露光量分布が有効露光量分布となるように、材料
の面上で照射領域を移動させる移動パターンが算出され
る。そして、算出された移動パターンに従って、照射領
域と材料とを相対的に移動させる。従って、材料が有効
露光量分布で露光されるので、所望の３次元の形状に容
易に加工することが可能な加工方法を提供することがで
きる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の１つ
における加工装置について説明する。なお、図中同一符
号は同一または相当する部材を示し、説明は繰返さな
い。

【００３７】図１は、本実施の形態における加工装置の
概略構成を示すブロック図である。図１を参照して、加
工装置は、装置全体を制御するためのメインコントロー
ラ５と、メインコントローラ５にそれぞれ接続された入
力部６、記憶部７、表示部８、および、ステージコント
ローラ４と、ステージコントローラ４に接続され、加工
材料をナノメータオーダで移動させることが可能な露光
用ステージ３と、加工材料にシンクロトロン放射光（以
下「ＳＲ光」という）を照射するシンクロトロン放射光
源（以下「ＳＲ光源」という）１と、線量モニタ１０と
を含む。

【００３８】入力部６は、加工装置の操作者が必要な指
示や情報を入力するための入力デバイスである。記憶部
７は、メインコントローラ５で実行するプログラムやそ
のプログラムの実行に必要な変数等を記憶する。表示部
８は、操作者に必要な情報を表示する。

【００３９】メインコントローラ５、入力部６、記憶部
７、および、表示部８は、パーソナルコンピュータで構
成することができる。この場合は、パーソナルコンピュ
ータの中央演算装置（ＣＰＵ）がメインコントローラ５
に該当し、キーボードまたはマウスが入力部６に該当
し、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）、および、ハードディスクが記憶部７に該
当し、ディスプレイおよびプリンタが表示部８に該当す
る。

【００４０】ＳＲ光源１から放射されるＳＲ光を、ベリ
リウムフィルタやポリイミドフィルタ等でフィルタリン
グすることにより、所定の波長のＸ線を抽出して露光用
チャンバ２に入射させることができる。

【００４１】また、ＳＲ光源１から放射されるＳＲ光の
Ｘ線は、シャッタ９が閉じているときには、シャッタ９
で遮断され、露光用チャンバ２へは入射しない。シャッ
タ９が開いているときに、ＳＲ光のＸ線が露光用チャン
バ２に入射する。シャッタ９の開閉は、メインコントロ
ーラ５により制御される。

【００４２】線量モニタ１０は、ＳＲ光源１から放射さ
れるＳＲ光のＸ線の強度を随時モニタする。モニタされ
たＸ線強度は、メインコントローラ５に送られる。

【００４３】露光用ステージ３は、露光用チャンバ２内
に設けられ、ステージコントローラ４によりその駆動が
制御される。ステージコントローラ４は、メインコント
ローラ５からの指令に従って、露光用ステージ３に駆動
電圧を印加する。

【００４４】図２は、露光用ステージ３の側面図であ
る。図２を参照して、露光用ステージ３は、加工材料２
０を保持するためのサンプルホルダ３１と、Ｘ線を透過
するための所定の形状をした透過口を有するＸ線マスク
３２と、Ｘ線マスク３２を加工材料２０に対して水平２
軸方向に移動させるためのマスク移動機構３３と、サン
プルホルダ３１、マスク移動機構３３およびＸ線マスク
３２を水平１軸方向に移動させるための往復移動機構３
４を含む。

【００４５】Ｘ線マスク３２は、ＳＲ光源１が照射する
ＳＲ光のＸ線を透過する円形の透過口を有する。透過口
の大きさは、加工形状のＸ線が入射する方向に垂直な断
面の面積よりも小さい。加工材料２０は、基板上にＰＭ
ＭＡを数百ミクロンの厚さで塗布したものである。

【００４６】マスク移動機構３３は、ナノメータオーダ
の位置制御が可能なＸＹステージである。マスク移動機
構３３は、圧電素子（ＰＺＴ）をアクチュエータとし、
図中矢印Ｘで示す方向と、図面に垂直な方向ＹにＸ線マ
スク３２を移動させる。

【００４７】また、マスク移動機構３３は、Ｘ線マスク
３２の位置を検知するためのセンサを有する。センサの
出力は、圧電素子を駆動するための信号にフィードバッ
クされる。マスク移動機構３３としては、Physik Instr
umente社製Model Ｐ−７３１．１０型ステージを用いる
ことができる。

【００４８】サンプルホルダ３１は、加工材料２０とマ
スク移動機構３３とを保持する。往復移動機構３４は、
図中の矢印Ｘの方向に沿って１［ｍｍ／ｓ］の速さでサ
ンプルホルダ３１を往復移動させる。ＳＲ光のＸ線は、
Ｘ線マスク３２に照射されるが、ＳＲ光源１から照射さ
れるＳＲ光のＸ線は、強度になだらかな分布が存在す
る。このため、往復移動機構３４でサンプルホルダ３１
を移動させることにより、Ｘ線マスク３２の透過口が、
Ｘ線が照射される範囲の全体を通過するようにする。こ
れにより、Ｘ線マスク３２の透過口を透過するＸ線の強
度分布が均一に補正される。

【００４９】なお、補正をより確実に行なうために、往
復移動機構３４でサンプルホルダ３１を方向Ｘに往復移
動させるだけでなく、図面に直交する方向Ｙ（以下「方
向Ｙ」という）に沿って往復移動させるようにしてもよ
い。

【００５０】マスク移動機構３３の圧電素子を駆動する
ための駆動電圧は、ステージコントローラ４から印加さ
れる。また、Ｘ線マスク３２の位置を検知するためのセ
ンサの出力は、ステージコントローラ４に送信される。
従って、センサの出力を圧電素子を駆動するための信号
にフィードバックする制御は、ステージコントローラ４
で行なわれる。

【００５１】次に、図１に示した加工装置を用いた、イ
ンクジェットプリンタのインク吐出部に用いられるノズ
ルプレートの加工について説明する。インクジェットプ
リンタは、近年、高速化および高画質化が要求されてい
る。このため、インクを吐出するためのノズルの密度を
高くする必要があり、その加工には微細加工技術が要求
されている。このため、本実施の形態における加工装置
による加工に適している。

【００５２】なお、実際の加工は、２次元の領域にＸ線
を照射することにより行なわれるが、ここでは説明を簡
単にするため、特に記載のない限り１次元で説明する。

【００５３】図３は、目的とする加工形状を示す図であ
る。図３を参照して、横軸は位置を、縦軸は加工量を示
しており、位置と加工量とで加工形状が特定される。こ
こで示される加工形状は、Ｘ線の進行方向（縦軸に平行
な方向）と平行な部分４３，４５と、斜めの部分４７と
が含まれる。

【００５４】ここで、レジストの露光量と加工量との関
係について説明する。図４は、レジストにＰＭＭＡを用
いた場合の露光量と加工量との関係を示す図である。図
４に示した露光量と加工量との関係は、加工に先立って
同一条件で露光量を変えて露光した一連の試料を測定す
ることで得られた値である。ここでの加工量は、露光し
たＰＭＭＡを現像することにより除去された量を測定し
た値である。現像は、次の組成の現像液および停止液を
用いて、４０℃で１２０分間おこなった。

【００５５】（１）現像液は、ＧＧ現像液を用い、組成
は、２−（２−Butoxvethoxy）ethanolが６０［ｖｏｌ
％］、モルホリンが２０［ｖｏｌ％］、2-Aminoethanol
が５［ｖｏｌ％］、水が１５［ｖｏｌ％］である。

【００５６】（２）停止液の組成は、２−（２−Butoxv
ethoxy）ethanolが８０［ｖｏｌ％］、水が２０［ｖｏ
ｌ％］である。

【００５７】図４を参照して明らかなように、露光量と
加工量とは線形関係にない。従って、加工形状に従って
Ｘ線マスク３２を移動させて露光を行なったのでは、目
的とする加工形状に加工することができない。このた
め、加工量を露光量に変換する必要がある。

【００５８】図４に示した露光量と加工量との関係は、
加工装置の記憶部７に記憶される。記憶部７には、測定
値の全てをデジタルデータとして記憶してもよいし、測
定値を関数に近似して記憶するようにしてもよい。ま
た、露光量と加工量との関係は、加工の直前に入力する
ようにしてもよいし、記憶部７のデータベースに予め記
憶しておき、入力部６からの指示により選択するように
してもよい。

【００５９】図４の露光量と加工量との関係に従って、
図３に示した目的とする形状を位置ごとの有効露光量に
変換する。ここで有効露光量とは、実際の加工に必要な
露光量をいう。図５は、図３に示した目的とする加工形
状の加工量を有効露光量に変換して得られる有効露光量
分布を示す図である。

【００６０】目的とする加工形状の加工量を有効露光量
へ変換する方法としては、本実施の形態においては、図
４に示した露光量と加工量との関係をデジタル化したル
ックアップテーブルを記憶部７に記憶しておき、このル
ックアップテーブルを参照することにより加工量を有効
露光量に変換するようにしている。なお、この変換は、
図４に示した露光量と加工量との関係を関数で近似した
場合には、その関数の逆関数を求めることにより、加工
量を有効露光量に変換すればよい。

【００６１】図５を参照して、位置ごとに露光に必要な
露光量が有効露光量として表わされている。ここで、図
５に示した位置ごとの有効露光量を、位置ｘの関数ｈ
（ｘ）で表わすことができる。

【００６２】Ｘ線マスク３２の透過口を透過したＸ線の
強度は、ＳＲ光源１が放射するＸ線の強度をＩ［Ｗ・ｍ
^-2］、Ｘ線マスク３２の透過口の透過率をＴとすると、
ＩＴとなる。本実施の形態においては、ＳＲ光源１が放
射するＳＲ光のＸ線の強度Ｉは、線量モニタ１０でモニ
タされる。Ｘ線マスク３２の透過口の透過率Ｔは、透過
口全体に亘って一定としている。Ｘ線の強度ＩＴは、メ
インコントローラ５で随時把握される。また、加工直前
に線量モニタ１０でＸ線強度を測定し、測定した結果と
ＳＲ光源１が放射するＸ線の減衰特性とから、経時的に
変化するＸ線の強度を予測するようにしても良い。

【００６３】また、Ｘ線マスク３２の透過口を透過した
Ｘ線が加工材料２０のレジストを照射する照射領域の露
光量Ｅは、時間をｔとするとき、次式（１）により表わ
される。

【００６４】Ｅ＝∫ＩＴｄｔ … （１） 透過口の透過率Ｔは、透過口全体に亘って一定としてい
るため、照射領域の露光量Ｅは、Ｘ線強度Ｉと露光時間
とにより定まることになる。

【００６５】図６は、Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分
布を示す図である。図６を参照して、Ｘ線マスク３２の
透過口の形状に対応して透過率が高くなり、透過口全体
で同じ透過率となっている。したがって、Ｘ線マスクの
Ｘ線の透過率分布は、透過口の形状を表すとも言える。

【００６６】また、Ｘ線は直進性が高い性質を有するた
め、透過口を透過したＸ線が加工材料２０に照射される
照射領域の形状は、Ｘ線マスク３２の透過口と同じ形状
となる。

【００６７】Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布は、位
置ｘの関数ｍａｓｋ（ｘ）で表わすことができる。ここ
で、Ｘ線マスク３２の移動を位置ｘの関数ｍｏｖｅ
（ｘ）で表わすることとする。関数ｍｏｖｅ（ｘ）は、
Ｘ線マスク３２の移動により位置ｘに瞬間的に生じる露
光量を表わす関数である。換言すれば、関数ｍｏｖｅ
（ｘ）は、Ｘ線マスク３２の透過口の中心が位置ｘにお
いて瞬間的に存在する時間を表わす関数である。図５に
示した有効露光量分布の関数ｈ（ｘ）は、関数ｍａｓｋ
（ｘ）と関数ｍｏｖｅ（ｘ）とのコンボリューションと
して、次式（２）で表わされる。

【００６８】 ｈ（ｘ）＝∫ｍｏｖｅ（ａ）ｍａｓｋ（ｘ−ａ）ｄａ … （２） ただし、ｘ，ａは、位置を表わす変数である。

【００６９】今、目的とする加工形状は、図３に示した
とおり関数ｈ（ｘ）として定まっている。また、Ｘ線マ
スク３２のＸ線の透過率分布は、図６に示した関数ｍａ
ｓｋ（ｘ）として定まっている。従って、（２）式から
Ｘ線マスク３２の移動を表わす関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求
めることができる。

【００７０】ただし、これは、露光量と加工量と関係が
線形であることを条件に、ｍｏｖｅ（ｘ）を導き出すこ
とができるもので、一般にデコンボリューションと呼ば
れる問題である。この解法には種々のものが知られてい
るが、簡単な演算で求めることはできない。

【００７１】このため、本実施の形態における加工装置
では、（２）式をフーリエ変換することにより関数ｍｏ
ｖｅ（ｘ）を求める。（２）式をフーリエ変換したもの
を次式（３）に示す。

【００７２】 Ｈ（ｕ）＝ＭＯＶＥ（ｕ）・ＭＡＳＫ（ｕ） … （３） ここで、それぞれの関数をフーリエ変換した関数は、大
文字で表わしている。また、変数ｕは、長さの逆数の次
元を持つ周波数であり、一般に空間周波数と呼ばれる。

【００７３】従って、マスクの移動を表わす関数ｍａｓ
ｋ（ｘ）は、（３）式を次式（４）に変換してＭＯＶＥ
（ｕ）を求め、求めたＭＯＶＥ（ｕ）をフーリエ逆変換
すれば求まる。

【００７４】 ＭＯＶＥ（ｕ）＝Ｈ（ｕ）／ＭＡＳＫ（ｕ） … （４） すなわち、有効露光量分布を表わす関数ｈ（ｘ）をフー
リエ変換した関数Ｈ（ｕ）を、Ｘ線マスク３２のＸ線の
透過率分布の関数ｍａｓｋ（ｘ）をフーリエ変換した関
数ＭＡＳＫ（ｕ）で除算し、これをフーリエ逆変換する
ことにより有効露光量分布を実現するマスクの移動関数
ｍｏｖｅ（ｘ）を求めることができる。

【００７５】次に、本実施の形態における加工装置で行
なわれる加工処理について説明する。図７は、本実施の
形態における加工装置で行なわれる露光処理の流れを示
すフローチャートである。図７を参照して、露光処理
は、まず、入力部６から加工形状が入力される（ステッ
プＳ０１）。ここでは、図３に示した目的とする加工形
状が入力される。目的とする加工形状は、ノズルプレー
トの位置ｘごとの加工量である。入力は、デジタルデー
タを入力してもよいし、近似した関数を入力するように
してもよい。

【００７６】次に、Ｘ線マスク３２の形状が入力される
（ステップＳ０２）。ここで言うＸ線マスク３２の形状
とは、Ｘ線マスク３２が有する透過口の形状をいう。Ｘ
線マスク３２の形状は、位置ｘごとのＸ線の透過率であ
る。入力は、デジタルデータを入力してもよいし、近似
した関数を入力するようにしてもよい。

【００７７】そして、図４に示した露光量と加工量との
関係に基づいて、ステップＳ０１で入力された加工形状
を位置ｘごとの有効露光量分布に変換する。これによ
り、図５に示した位置ｘごとの露光量を表わす有効露光
量分布を表す関数ｈ（ｘ）が求められる。また、このよ
うに加工量を露光量に変換することで、コンボリューシ
ョンの前提となる線形性が成立していない系を線形性が
成立する系に変換することができる。従って、非線形の
問題が解決され、正しい結果を得ることができる。

【００７８】なお、実際の演算では、フーリエ変換の結
果は複素数で扱うこととなるが、ここでは説明を簡単に
するため、実数部のみの結果で説明する。また、簡単な
関数については、フーリエ変換を解析的に求めるように
してもよい。

【００７９】次に、ステップＳ０２で入力されたＸ線マ
スク３２の形状（位置ｘごとの透過率）から、図６に示
したＸ線マスク３２のＸ線の透過率分布を表す関数ｍａ
ｓｋ（ｘ）が求められる。

【００８０】ここで、透過口と照射領域について説明す
る。照射領域とは、Ｘ線マスク３２の透過口を透過した
Ｘ線が加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）に照射され
る領域をいう。この照射領域は、Ｘ線の直進性から、Ｘ
線マスク３２の透過口の形状と同じとなる。また、照射
領域における露光量分布は、線量モニタ１０によりモニ
タされるＳＲ光源１から照射されるＳＲ光のＸ線の強度
Ｉと透過口におけるＸ線の透過率Ｔとから求められる。

【００８１】次に、ステップＳ０３で求めた有効露光量
分布を表す関数ｈ（ｘ）がフーリエ変換されて関数Ｈ
（ｕ）が求められる（ステップＳ０５）。そして、ステ
ップＳ０４で求められたＸ線マスク３２のＸ線の透過率
分布を表す関数ｍａｓｋ（ｘ）がフーリエ変換されて関
数ＭＡＳＫ（ｕ）が求められる（ステップＳ０６）。

【００８２】フーリエ変換は、高速フーリエ変換（以下
「ＦＦＴ」という）が用いられる。ＦＦＴは、有効露光
量分布を表わす関数ｈ（ｘ）をサンプリングおよび量子
化したデジタルデータを処理することにより行なわれ
る。また、ＦＦＴは、データ数が２のべき乗でなければ
ならない。本実施の形態においては、１０２４点にサン
プリングすることによりデジタル化している。以下、フ
ーリエ変換を行なう場合には、すべてこのＦＦＴを用い
ることとする。

【００８３】図８は、図５に示した有効露光量分布を表
わす関数ｈ（ｘ）をフーリエ変換した結果得られる関数
Ｈ（ｕ）を示す図である。横軸は位置ｘから定まる距離
の逆数を示す周波数であり、縦軸は露光量を示す。

【００８４】図９は、図６に示したＸ線マスク３２のＸ
線の透過率分布を表わす関数ｍａｓｋ（ｘ）をフーリエ
変換した結果得られる関数ＭＡＳＫ（ｕ）を示す図であ
る。横軸は位置ｘから定まる距離の逆数を示す周波数で
あり、縦軸は透過率を示す。

【００８５】図７に戻って、次に、関数ＭＡＳＫ（ｕ）
に所定のしきい値Ｋ以下の値が含まれるか否かが判断さ
れる（ステップＳ０７）。

【００８６】ＭＡＳＫ（ｕ）がしきい値Ｋ以下の周波数
ｕについては、ステップＳ０８の処理が行なわれ、そう
でない周波数ｕについては、ステップＳ０９の処理が行
なわれる。

【００８７】ステップＳ０８では、関数ＭＯＶＥ（ｕ）
に「０」が設定される。ステップＳ０９では、次式
（５）に従って関数ＭＯＶＥ（ｕ）が求められる。

【００８８】 ＭＯＶＥ（ｕ）＝Ｈ（ｕ）／ＭＡＳＫ（ｕ） … （５） ステップＳ０７〜ステップＳ０９の処理は、ステップＳ
０９で（５）式を演算するにあたって、分母となるＭＡ
ＳＫ（ｕ）が「０」や微小な値をとることによって、関
数ＭＯＶＥ（ｕ）が発散してしまうのを防ぐためであ
る。なお、このように関数ＭＯＶＥ（ｕ）が発散してし
まうのを防止するためには、ここで説明した技術の他に
多くの公知の技術が知られており、それらを適用しても
よい。

【００８９】そして、ステップＳ０８またはステップＳ
０９で求められた関数ＭＯＶＥ（ｕ）から高周波成分の
除去が行なわれる（ステップＳ１０）。高周波成分の除
去は、公知のローパスフィルタを用いることにより行な
われる。関数ＭＯＶＥ（ｕ）に含まれる高周波成分は、
後で説明するフーリエ逆変換の結果得られるマスク移動
関数ｍｏｖｅ（ｘ）に含まれる露光量変化の極端に激し
い部分である。この露光量変化の極端に激しい部分は、
実質的にはマスク移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）から取除くよ
うにしても、加工される形状に与える影響が少ない。

【００９０】また、取除く高周波成分は、加工する形状
に応じて定められる。加工する形状に応じた高周波成分
をフィルタリング処理することで、滑らかなマスク移動
関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求めることができる。

【００９１】次に、高周波成分が除去された関数ＭＯＶ
Ｅ（ｕ）がフーリエ逆変換されて目的とする移動関数ｍ
ｏｖｅ（ｘ）が求められる（ステップＳ１１）。

【００９２】そして、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）にマイナ
スの値が含まれるか否かが判断される（ステップＳ１
２）。マイナスの値が含まれる場合にはステップＳ１３
が実行され、含まれない場合にはステップＳ１４に進
む。

【００９３】ステップＳ１３では、移動関数ｍｏｖｅ
（ｘ）の補正が行なわれる。加工形状または、Ｘ線マス
ク３２の透過口の形状によっては、求められる移動関数
ｍｏｖｅ（ｘ）に負の値が含まれる場合がある。移動関
数ｍｏｖｅ（ｘ）は、位置ごとの露光量を示すため、露
光量がマイナスになることはあり得ない。移動関数ｍｏ
ｖｅ（ｘ）の全体に対して、マイナスとなる露光量の絶
対値をプラスする。このように補正することで、補正さ
れた移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）が負の値を含む不具合が是
正される。なお、予め定められた所定の値を移動関数ｍ
ｏｖｅ（ｘ）にプラスするようにしてもよい。

【００９４】図１０は、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を示す
図である。横軸は位置を示し、縦軸は露光量を示す。横
軸の位置ｘは、図６に示したＸ線マスク３２のＸ線の透
過率分布において、透過率が高い部分の中心点の位置を
示す。換言すれば、位置ｘは、Ｘ線マスク３２の透過口
の中心となる位置を示す。従って、ＳＲ光源１が照射す
るＳＲ光のＸ線強度が一定の場合には、移動関数ｍｏｖ
ｅ（ｘ）は、Ｘ線マスク３２の透過口の中心が、加工材
料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）の位置ｘに対応する位置
で停止する時間を示す関数ともいえる。また、Ｘ線強度
に比較的長期的な変動（減衰等）が存在するような場合
でも、Ｘ線強度を線量モニタ１０で随時モニタし、この
強度にしたがってＸ線マスク３２を停止させる時間を求
めれば、Ｘ線強度が一定の場合と同一の露光量を加工材
料２０の照射領域に与えることができる。

【００９５】図７に戻って、求められた移動関数ｍｏｖ
ｅ（ｘ）に従って、Ｘ線マスク３２が露光用ステージ３
により移動される（ステップＳ１４）。これにより、加
工材料２０のレジストが有効露光分布となるように露光
され、目的とする加工形状に加工される。

【００９６】上述した露光処理は、メインコントローラ
５で行なわれ、メインコントローラ５では、求められた
移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に従って、ステージコントロー
ラ４に指令を送信する。ステージコントローラ４では、
受信した指令に従って、露光用ステージ３を移動させ
る。

【００９７】図１１は、図１０に示した移動関数ｍｏｖ
ｅ（ｘ）に従ってＸ線マスク３２を移動させて加工材料
２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を露光した結果をシミュレ
ーションにより求めた結果を示す図である。図３に示し
た目的とする加工形状と比較し、ほぼ同じ形状に加工さ
れている。また、図１１に示す形状には、演算における
誤差等の原因で生じた微小な凹凸が含まれているが、加
工材料２０のレジスト全体を軽くエッチングすることに
より、インクの飛翔に影響を及ぼすことのない程度にま
で凹凸を取除くことができる。

【００９８】もし、Ｘ線マスク３２の透過口が加工形状
の寸法に比べて無視できるくらい小さいならば、目的と
する加工形状通りにＸ線マスク３２を移動させれば目的
とする加工形状に加工することができる。しかし、通常
は、Ｘ線マスク３２の透過部は加工形状に比べて無視で
きない大きさなので、本発明の手法で正しい移動パター
ンを求めない限り、形状にはＸ線マスク３２の透過口の
影響により、１種のボケが生じて、加工形状に目的とす
る形状とは異なる歪が生じてしまう。図１２は、図３に
示した目的とする加工形状に従ってＸ線マスク３２を移
動させて加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を露光し
た結果をシミュレーションにより求めた結果を示す図で
ある。Ｘ線マスク３２の透過口がある大きさを持つこと
により生じるボケが生じている。具体的には、本来は垂
直であるべきノズルの側壁がテーパ状になっており、目
的とする加工形状とは異なった歪んだ形状になってい
る。

【００９９】インクジェットプリンタのヘッドに用いら
れるノズルには、インクが真っ直ぐに飛翔すること、お
よび、インクの飛翔方向が正確であることが求められ
る。現在では、プリント速度の高速化のために多くのノ
ズルが用いられているため、インクの飛翔方向が多数の
ノズル間で均一であることが極めて重要となっている。
インクの飛翔方向を真っ直ぐにするためには、ノズルの
断面形状にスレート部分を設けることが有効である。図
１１に示した加工形状では、このスレート部分が加工さ
れているが、図１２に示した加工形状ではスレート部分
がテーパ状になってしまい飛翔方向の均一性を図ること
ができない。

【０１００】また、図１２に示した加工形状では、ノズ
ルの開口部分に相当する上の辺の幅が、図３に示した目
的とする加工形状の寸法よりも小さくなってしまってい
る。ノズルの開口部の寸法は、インクの吐出体積に影響
し、プリント画像の濃度、画質など全般にわたって大き
な影響を与えることになる。従って、ノズルの開口部分
が、目的とする加工形状の寸法よりも小さくなるのは好
ましくない。

【０１０１】次に、マスク移動機構３３におけるＸ線マ
スク３２の移動について説明する。これまでの説明を簡
単にするために１次元における移動について説明した
が、実際には２次元の移動が行なわれ、２次元の直交座
標で表わしたマスク移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に従っ
て、２次元の走査露光が行なわれる。

【０１０２】［Ｘ線マスク３２の停止と移動を繰返し行
なう走査方法］図１３は、２次元の走査による露光を説
明するための第１の図である。図１３（Ａ）は、加工材
料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を照射領域１００が走査
する軌跡１０５を示す図であり、図１３（Ｂ）は照射領
域１００の形状を示す図である。図１３を参照して、加
工形状の２次元平面１０３と照射領域１００の形状は、
ともに四角形である。照射領域１００の走査は、走査軌
跡１０５に沿った直線移動である。

【０１０３】図１４は、本実施の形態における加工装置
で行なわれる走査処理の流れを示す第１の図である。図
１４を参照して、走査処理は、まず、Ｘ線マスク３２を
初期位置に移動させる（ステップＳ１１）。これによ
り、図１３中において、照射領域１００が加工形状の２
次元平面１０３中で左上の位置に移動する。

【０１０４】そして、照射領域１００の位置（ｘ、ｙ）
における露光量が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）と等しく
なったか否かが判断される。位置（ｘ、ｙ）における露
光は、露光量が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）と等しくな
るまで行なわれ、等しくなった時点で、ステップＳ１３
に進む。

【０１０５】露光量は、ＳＲ光源１が放射するＸ線強度
が一定の場合には、露光量は露光時間を計時することに
より求められる。Ｘ線強度に比較的長期的な変動（減衰
等）が存在する場合には、線量モニタ１０でモニタされ
たＸ線強度がフィードバックされることにより求められ
る。具体的には、線量モニタ１０でモニタされたＸ線強
度ＩとＸ線マスク３２の透過口の透過率Ｔとから求めら
れるＸ線強度に基づき、照射領域１００の露光量が検出
される。そして、検出された露光量を積算した値が移動
関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）と等しくなるまで、位置（ｘ，
ｙ）で照射領域１００を停止させる。

【０１０６】なお、加工直前に線量モニタ１０でＸ線強
度を測定し、測定した結果とＳＲ光源１が放射するＸ線
の減衰特性とから、経時的に変化するＸ線の強度を予測
し、予測したＸ線強度に基づき照射領域１００の露光量
を求めてもよい。

【０１０７】ステップＳ１３では、Ｘ方向の走査が終了
したか否かが判断される。Ｘ方向の走査が終了した場合
には、ステップＳ１５に進み、そうでない場合はステッ
プＳ１４に進む。

【０１０８】ステップＳ１４では、Ｘ方向に１単位の距
離だけ高速でＸ線マスク３２を移動させる。Ｘ方向の１
単位の距離は、本実施の形態における加工装置では、照
射領域１００のＸ方向の長さの１／２としている。移動
する速さは、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）の露
光に実質上影響しない速さである。この速さは、図３に
示した露光量と加工量との関係から定めることができ
る。たとえば、露光量が０〜０．０５［Ａ・ｍｉｎ］の
場合の加工量は０［μｍ］であるので、これに相当する
速さで移動させることにより、全く露光されていない部
分については露光に影響を与えない速さとなる。

【０１０９】ステップＳ１５では、Ｙ方向の走査が終了
したか否かが判断される。Ｙ方向の走査が終了した場合
には露光処理を終了し、そうでない場合はステップＳ１
６に進む。

【０１１０】ステップＳ１６では、Ｙ方向に１単位の距
離だけ高速でＸ線マスク３２を移動させる。Ｙ方向の１
単位の距離は、本実施の形態における加工装置では、照
射領域１００のＹ方向の長さの１／２としている。移動
する速さは、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）の露
光に実質上影響しない速さである。

【０１１１】ここで、ステップＳ１４とステップＳ１６
で行なわれるＸ線マスク３２の移動について詳細に説明
する。なお、Ｘ線マスク３２の移動と照射領域の移動と
は同意である。図１５は照射領域の移動を説明するため
の図である。図１５（Ａ）はＸ方向の移動を、図１５
（Ｂ）はＹ方向の移動を説明するための図である。図１
５（Ａ）を参照して、照射領域１００Ａは、Ｘ方向の１
単位の距離の移動により、照射領域１００のＸ方向の長
さの１／２だけ移動して照射領域１００Ｂの位置とな
る。照射領域１００Ａと照射領域１００Ｂとは、それぞ
れ半分が重なっている。

【０１１２】Ｙ方向の移動は、Ｘ方向の移動と同様に、
図１５（Ｂ）を参照して、照射領域１００Ｃは、Ｙ方向
の１単位の距離の移動により、照射領域１００のＹ方向
の長さの１／２だけ移動して照射領域１００Ｄの位置と
なる。照射領域１００Ｃと照射領域１００Ｄとは、それ
ぞれ半分が重なっている。

【０１１３】このように照射領域が重なるように加工形
状の２次元平面が分割され、分割された照射領域それぞ
れにおける露光時間が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）により定
められる。ただし、加工形状の２次元平面を分割する間
隔、換言すれば、Ｘ方向およびＹ方向へ移動する１単位
の距離に基づいて、それぞれの照射領域における露光時
間は補正される。

【０１１４】本実施の形態においては、Ｘ方向またはＹ
方向へ移動する１単位の距離を照射領域のＸ方向または
Ｙ方向の長さの１／２としたが、これに限定されること
なく、これより長くしても良いし、短くしても良い。た
とえば、照射領域の重なる部分を小さくして照射領域が
接する程度まで１単位の距離を長くすることができる。
逆に、１単位の距離を、露光用ステージ３でＸ線マスク
３２を移動可能な最小の距離にすることができる。

【０１１５】１単位の距離を長くすることにより、照射
領域を移動させる回数が減少するので、加工時間を短く
することができる。一方、１単位の距離を短くすること
により加工精度が向上する。このように、加工時間と加
工精度とはトレードオフの関係となるので、加工形状や
加工時間の制約などの状況に応じて、１単位の距離を定
めるのが望ましい。さらに、加工精度を重視するのであ
れば、照射領域が移動と停止を繰り返し行う走査より
は、次に説明する照射領域を連続的に移動させるのが望
ましい。

【０１１６】移動機構３４は露光中、ステージコントロ
ーラ４からの指令に基づき、サンプルホルダ３１をＸ方
向に１［ｍｍ／ｓ］の速度で往復移動させる。これによ
り、ＳＲ光源１が放射するＳＲ光のＸ線の強度分布が均
一となっていない場合であっても、ＳＲ光源１が放射す
るＳＲ光のＸ線が照射される範囲全体をＸ線マスク３２
の透過口が移動するので、照射領域１００における強度
分布が均一となるように補正することができる。

【０１１７】このように、Ｘ線マスク３２が加工材料２
０に対して停止する状態と直線移動する状態とを繰り返
すことにより、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に応じてＸ
線マスク３２を移動させることができる。

【０１１８】［Ｘ線マスク３２を露光時間に反比例する
速さで移動させる走査方法］図１６は、２次元の走査に
よる露光を説明するための第２の図である。図１６
（Ａ）は、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を照射
領域１１０が走査する軌跡１５０を示す図であり、図１
６（Ｂ）は照射領域１１０の形状を示す図である。図１
６を参照して、加工形状の２次元平面１０３が円形であ
り、照射領域１１０も円形である。

【０１１９】加工形状の２次元平面１０３が回転対称の
場合には、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を極座標形式で表現
することにより、ステージコントローラ４による移動機
構３３の制御を容易にすることができる。マスク移動機
構３３は、Ｘ線マスク３２を、照射領域１１０の軌跡１
５０が円を描くように移動させるとともに、移動する速
さを極座標で求めた移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に従っ
て制御する。移動する速さは、位置（ｘ、ｙ）における
速さが、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）を線量モニタ１０
で計測されたＸ線強度で除算して求まる露光時間に反比
例する速さである。そして、半径方向に直線移動した
後、回転半径を変化させて次の軌跡における走査が行な
われる。

【０１２０】マスク移動機構３３でＸ線マスク３２を回
転移動させるためには、ＸＹ２方向に位相の異なった正
弦波を与えるようにする。これにより、マスク移動機構
３３でＸ線マスク３２を加工材料２０のレジスト（ＰＭ
ＭＡ）に対して相対的に回転するように移動させること
ができる。

【０１２１】図１７は、本実施の形態における加工装置
で行なわれる走査処理の流れを示す第２の図である。図
１７を参照して、走査処理は、まず、Ｘ線マスク３２を
初期位置に移動させる（ステップＳ２１）。これによ
り、図１６において示されるように照射領域１１０が加
工形状の２次元平面１０３中で最も外側の位置に移動す
る。

【０１２２】次に、シャッタ９が開かれ、露光が開始さ
れる（ステップＳ２２）。そして、Ｘ線マスク３２が移
動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に従った速さで移動される
（ステップＳ２３）。移動する速さは、移動関数ｍｏｖ
ｅ（ｘ，ｙ）を線量モニタ１０で計測されたＸ線強度で
除算して求まる露光時間に反比例した速さである。露光
時間が多い場合には遅くし、露光時間が少ない場合には
速くする。このように移動する速さを制御することで、
目的とする加工形状に応じた露光量で加工材料２０のレ
ジストを露光するように照射領域１１０を移動させるこ
とができる。

【０１２３】１回の円移動による走査が終了したか否か
が判断され（ステップＳ２４）、終了するまでステップ
Ｓ２３の処理が行なわれる。終了した場合には、シャッ
タ９が閉じられる（ステップＳ２５）。これにより、加
工材料２０のレジストへの露光が中断される。

【０１２４】そして、全ての走査が終了したか否かが判
断され（ステップＳ２６）、終了した場合には走査処理
を終了する。終了していない場合には、半径方向に１単
位だけＸ線マスク３２を移動させる（ステップＳ２
７）。１単位の距離は、照射領域１１０の直径に該当す
る。これにより、照射領域１１０が半径方向に重ならな
いように露光することができる。なお、照射領域１１０
が半径方向に重なるように露光しても良い。この場合に
は、１単位の距離は、照射領域１１０の直径よりも短く
なるとともに、重なり量に応じて露光時間が補正され
る。これは、上述した停止と移動を繰り返し行う操作の
場合と同じである。

【０１２５】そして、次の走査を行なうために、ステッ
プＳ２２に戻って、上述の処理が繰返し行なわれる。

【０１２６】このように、Ｘ線マスク３２の移動する速
さを極座標変換された移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）の露
光量に反比例する速さで加工材料２０に対して円を描く
ように移動させることにより、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，
ｙ）に応じてＸ線マスク３２を移動させることができ
る。

【０１２７】［露光量を分割して複数回の走査を行なう
走査方法］次に、露光量を分割して複数回の走査を行な
う走査方法について説明する。図１０に示した移動関数
ｍｏｖｅ（ｘ）において、０〜Ａ、Ａ〜Ｂ、Ｂ〜Ｃ、Ｃ
〜Ｄ、Ｄ〜Ｅ、Ｅ〜Ｆ、Ｆ〜Ｇ、Ｇ〜Ｈ、Ｈ〜Ｉの９つ
のレベルに露光量を分割する。そして、分割された露光
量のレベルごとに走査をおこなう。

【０１２８】具体的には、露光量がＡとなるまで、露光
量がＡ以上の値をとるすべての位置について露光を行な
う。露光量がＡに満たない位置については、その位置に
対する露光量まで露光を行なう。

【０１２９】次に、露光量がＢとなるまで露光量がＡを
超えるすべての位置について露光を行なう。露光量がＢ
に満たない位置については、その位置に対応する露光量
になるまで露光を行なう。この走査を、９つに分割した
露光量のレベルすべてについて行なう。

【０１３０】このように、複数回の走査に分割して露光
することにより、１回の走査で露光する場合に比べて位
置や露光時間の誤差を複数回に分散させることになり、
誤差が平均化される。その結果、加工精度が向上する。

【０１３１】なお、位置ごとの露光量を所定の分割数で
分割するようにしても、同様の効果を得ることができ
る。また、所定時間の露光を繰返し行なうようにしても
よい。この場合、位置ごとに積算された露光量が移動関
数ｍｏｖｅ（ｘ）となるまで、位置ごとに露光される。
さらに、露光量で分割するのではなく、露光時間で分割
することによっても同様の走査を行なうことができる。

【０１３２】また、露光量を分割して複数回の走査を行
なう走査方法は、上述したＸ線マスク３２の停止と移動
を繰返し行なう走査方法と、Ｘ線マスク３２を露光時間
に反比例する速さで移動させる走査方法の２つの方法に
対して用いることができる。

【０１３３】以上説明した加工材料２０のレジスト（Ｐ
ＭＭＡ）を露光し、化学的処理を施して加工した基板を
ベースに電気鋳造することで、金属製の部品を得ること
ができる。さらに、製造された金属製の部品を型とし
て、樹脂をモールドすることで、必要な形状の部品を大
量に得ることができる。これらの製造プロセスについて
は、従来のＬＩＧＡ法と同様であるので、ここでは説明
を省略する。

【０１３４】なお、本実施の形態における加工装置は、
フーリエ変換した空間周波数面において演算を行なうよ
うにしたが、フーリエ変換を行なうことなく、空間面に
おいてデコンボリューションを行なうことが可能な種々
の手法を用いることによっても、マスク移動関数を求め
ることができる。

【０１３５】また、本実施の形態による加工装置では、
レジストとしてＰＭＭＡを用いた例について説明した
が、ＰＭＭＡの代わりにテフロン（polytetrafluoroeth
ylene）を用いることができる。テフロンを用いる場合
には、ＳＲ光のＸ線による直接加工（直接除去）が可能
となる。従って、現像処理は不要である。

【０１３６】以上説明したように本実施の形態における
加工装置においては、目的とする加工形状と、Ｘ線マス
ク３２の透過口の形状とがわかれば、簡単な演算でＸ線
マスク３２を移動させるための移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）
を求めることができる。

【０１３７】なお、本実施の形態においては、Ｘ線マス
ク３２を移動させるようにしたが、Ｘ線マスク３２を固
定して加工材料２０を移動させるようにしてもよいし、
Ｘ線マスク３２と加工材料２０とをともに移動させるよ
うにしてもよい。

【０１３８】また、本実施の形態においては、単一のノ
ズルを加工する例を示したが、多数のノズルが配列され
たインクジェットノズル列に対しても、Ｘ線マスクおよ
び加工形状を表した関数をノズルピッチの周期関数とし
て扱うことにより適用することができる。

【０１３９】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態における加工装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】 本実施の形態における加工装置の露光用ステ
ージ３の側面図である。

【図３】 目的形状を示す図である。

【図４】 レジストにＰＭＭＡを用いた場合の露光量と
加工量との関係を示す図である。

【図５】 図３に示した目的形状の加工量を有効露光量
に変換した有効露光量分布を示す図である。

【図６】 Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布を示す図
である。

【図７】 本実施の形態における加工装置で行なわれる
露光処理の流れを示すフローチャートである。

【図８】 図５に示した有効露光量分布を表わす関数ｈ
（ｘ）をフーリエ変換した結果得られる関数Ｈ（ｕ）を
示す図である。

【図９】 図６に示したＸ線マスク３２のＸ線の透過率
分布を表わす関数ｍａｓｋ（ｘ）をフーリエ変換した結
果得られる関数ＭＡＳＫ（ｕ）を示す図である。

【図１０】 移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を示す図である。

【図１１】 図１０に示した移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に
従ってＸ線マスク３２を移動させて行なうレジスト（Ｐ
ＭＭＡ）の露光をシミュレーションにより求めた結果を
示す図である。

【図１２】 図３に示した目的形状に従ってＸ線マスク
３２を移動させて行なうレジスト（ＰＭＭＡ）の露光を
シミュレーションにより求めた結果を示す図である。

【図１３】 ２次元の走査による露光を説明するための
第１の図である。

【図１４】 本実施の形態における加工装置で行なわれ
る走査処理の流れを示す第１の図である。

【図１５】 照射領域の移動を説明するための図であ
る。

【図１６】 ２次元の走査による露光を説明するための
第２の図である。

【図１７】 本実施の形態における加工装置で行なわれ
る走査処理の流れを示す第２の図である。

【符号の説明】

１ ＳＲ光源、２ 露光用チャンバ、３ 露光用ステー
ジ、４ ステージコントローラ、５ メインコントロー
ラ、６ 入力部、７ 記憶部、８ 表示部、３１ サン
プルホルダ、３２ Ｘ線マスク、３３ マスク移動機
構、３４ 往復移動機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水口 淳 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H097 BB01 CA12 CA15 FA03 FA06 LA15

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料に紫外線または紫外線より波長の短
   い光を照射して、前記材料を除去することにより、また
   は、前記材料の物理的もしくは化学的性質を変化させる
   ことにより加工する加工装置であって、 紫外線または紫外線より波長が短い光を放射する光源
   と、 前記光源から放射された光を透過する所定形状の透過部
   を有するマスクと、 前記材料の面上の位置と加工量とからなる加工形状を入
   力するための入力手段と、 前記材料の露光量と加工量との関係を記憶する記憶手段
   と、 前記記憶手段に記憶された露光量と加工量との関係に従
   って、前記入力手段で入力された加工形状を前記材料の
   面上の位置と露光量とからなる有効露光量分布に変換す
   る変換手段と、 前記有効露光量分布と前記透過口の形状とに基づき、前
   記材料の露光量分布が前記有効露光量分布となるよう
   に、前記透過口を透過した光で前記材料が照射される照
   射領域を前記材料の面上で移動させる移動パターンを算
   出する算出手段と、 算出された前記移動パターンに従って前記マスクと前記
   材料とを相対的に移動させる移動手段とを備えた、加工
   装置。
2. 【請求項２】 前記光源から放射される光の強度を測定
   するための測定手段をさらに備え、 前記移動手段は、前記測定手段により測定された強度に
   基づき、前記照射領域の露光量を検出する検出手段を含
   むことを特徴とする、請求項１に記載の加工装置。
3. 【請求項３】 前記算出手段は、前記有効露光量分布と
   前記マスクの透過率分布とをフーリエ変換するフーリエ
   変換手段と、 フーリエ変換された前記有効露光量分布をフーリエ変換
   された前記マスクの透過率分布で除算した結果をフーリ
   エ逆変換するフーリエ逆変換手段とを含むことを特徴と
   する、請求項１または2に記載の加工装置。
4. 【請求項４】 フーリエ変換された前記有効露光量分布
   をフーリエ変換された前記マスクの透過率分布で除算し
   た結果から高周波成分を除去するための除去手段をさら
   に備えた、請求項３に記載の加工装置。
5. 【請求項５】 前記フーリエ逆変換手段は、前記マスク
   の透過率分布をフーリエ変換した結果に所定の閾値を下
   回る値が含まれる場合は、下回る値について予め定めら
   れた所定の値を用いてフーリエ逆変換することを特徴と
   する、請求項３または４に記載の加工装置。
6. 【請求項６】 前記フーリエ逆変換手段は、フーリエ逆
   変換の結果に負の値が含まれる場合には、前記負の値の
   絶対値以上の値を前記フーリエ逆変換の結果全体に加算
   することを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載
   の加工装置。
7. 【請求項７】 前記移動手段は、前記照射領域の前記材
   料に対する移動軌跡の少なくとも１部が直線を描くよう
   に移動させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれ
   かに記載の加工装置。
8. 【請求項８】 前記移動手段は、前記照射領域の前記材
   料に対する移動軌跡の少なくとも一部が円を描くように
   移動させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか
   に記載の加工装置。
9. 【請求項９】 前記移動パターンは、前記照射領域の前
   記材料の面上の位置ごとの露光量で表わされ、 前記移動手段は、前記移動パターンを複数の分割移動パ
   ターンに露光量で分割し、分割された前記複数の分割移
   動パターンごとに移動させることを特徴とする、請求項
   １〜８のいずれかに記載の加工装置。
10. 【請求項１０】 前記移動手段は、前記照射領域を前記
    材料の面上で静止させる状態と移動させる状態とを繰返
    し制御し、前記移動させる状態では、前記材料の除去、
    または、前記材料の物理的もしくは化学的性質の変化に
    影響を与えない速さで移動させることを特徴とする、請
    求項１〜９のいずれかに記載の加工装置。
11. 【請求項１１】 前記移動パターンは、前記照射領域の
    前記材料の面上の位置ごとの露光量で表わされ、 前記移動手段は、前記照射領域の前記材料の面上の位置
    に対応した露光量に反比例する速さで移動させることを
    特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の加工装
    置。
12. 【請求項１２】 前記光源からの光を遮断するための遮
    断手段をさらに備え、前記遮断手段は、前記材料を露光
    しないときに遮断することを特徴とする、請求項１〜１
    １のいずれかに記載の加工装置。
13. 【請求項１３】 材料に紫外線または紫外線より波長の
    短い光を照射して、前記材料を除去することにより、ま
    たは、前記材料の物理的もしくは化学的性質を変化させ
    ることにより加工する加工方法であって、 所定の形状をした照射領域に紫外線または紫外線より波
    長の短い光を照射するステップと、 前記材料の面上の位置と加工量とからなる加工形状を入
    力するためのステップと、 前記材料の露光量と加工量との関係に従って、入力され
    た加工形状を前記材料の面上の位置と露光量とからなる
    有効露光量分布に変換するステップと、 前記有効露光量分布と前記照射領域の形状とに基づき、
    前記材料の露光量分布が前記有効露光量分布となるよう
    に、前記材料の面上で前記照射領域を移動させる移動パ
    ターンを算出するステップと、 算出された前記移動パターンに従って、前記照射領域と
    前記材料とを相対的に移動させるステップとを含む、加
    工方法。