JP2023136381A - 液滴吐出ヘッドの基板加工装置及び液滴吐出ヘッドの基板加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出ヘッドの基板に貫通穴を好適に形成できる液滴吐出ヘッドの基板加工装置及び液滴吐出ヘッドの基板加工方法を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッドの基板加工装置１００において、レーザー光源１は、レーザー光Ｌ１を出射する。反射型空間変調器２は、レーザー光Ｌ１を変調させて複数の加工レーザー光Ｌ２を生成する。揺動ミラー５は、加工レーザー光Ｌ２を反射させる。集光レンズ６は、加工レーザー光Ｌ２を基板ＳＵに集光する。結像光学系３は、反射型空間変調器２の反射面２１と揺動ミラー５の入射面５１とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する。移動機構７は、基板ＳＵを移動させる。ガスブロー機構８は、貫通穴形成時に基板ＳＵから生じる粉塵を除去する。反射型空間変調器２は、基板ＳＵの所定位置に複数の加工レーザー光Ｌ２を照射して均一な形状及び寸法の複数の貫通穴を形成するよう位相ホログラムを補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの基板加工装置及び液滴吐出ヘッドの基板加工方法に関する。

従来、レーザー光を用いて直径１００μｍ程度の小さな穴を基板に形成する装置が知られている。この装置は、意図した形状の穴を意図した位置に高い精度で形成できる。例えば、回折型光学部品と、ガルバノミラーと、多数の分岐ビームを集光するｆｓｉｎθレンズと、を備えた装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、この装置では、回折型光学部品の品質、レンズの歪み等により、実際の穴の加工位置が意図した位置からずれるか、及び／又は、実際の穴の加工形状が意図した形状からずれることがある。

上記の問題点を解決するために、回折型光学部品の代わりに反射型空間変調器を用いた装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。この装置では、反射型空間変調器が、位相ホログラムを用いて、基板の複数の位置に穴を形成するためのレーザー光を同時に集光させる。

特許第３３４６３７４号 特許第６３８２７９６号

しかしながら、上記の装置を用いて、液滴吐出ヘッドを構成する基板に貫通穴を形成する場合、レーザー加工により発生する粉塵により貫通穴が好適に形成されないことがあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液滴吐出ヘッドを構成する基板に貫通穴を好適に形成できる液滴吐出ヘッドの基板加工装置及び液滴吐出ヘッドの基板加工方法を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
液滴吐出ヘッドを構成する基板に穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴を形成する液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
位相ホログラムを用いて前記レーザー光を変調させて、前記基板に一次元的又は二次元的に並んで配置された前記複数の貫通穴を同時に形成するための複数の加工レーザー光を生成する反射型空間変調器と、
前記反射型空間変調器にて生成された前記複数の加工レーザー光を反射させるミラーと、
前記ミラーにより反射された前記複数の加工レーザー光のそれぞれを前記基板に集光する集光レンズと、
前記反射型空間変調器の反射面と前記ミラーの入射面とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系と、
前記複数の加工レーザー光に対して前記基板を移動させる移動機構と、
前記基板に対してガスを噴射して、前記基板から発生する粉塵を除去するガスブロー機構と、を備え、
前記反射型空間変調器は、前記ミラーの反射角度を変化させて前記基板の所定位置に前記複数の加工レーザー光を照射することで前記所定位置に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴を同時に形成するよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記加工レーザー光の偏光方向を順次変更させる偏光方向回転機構を備え、
前記偏光方向回転機構は、１／２λ波長板と、当該１／２λ波長板を前記加工レーザー光の光軸方向に沿った軸周りに回転させる駆動部と、を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記１／２λ波長板の回転数をｘｒｐｍ、前記加工レーザー光の繰り返し周波数をｙＨｚとした場合、下記の（１）を満たすように構成されている。
（１）ｘ×６０＞ｙ

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記結像光学系及び前記集光レンズにより集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差が２０μｍ以下であり、非点隔差が５μｍ以下である。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記結像光学系は、２つの平凸レンズの凸面を向かい合わせて組み合わせた組レンズ、ダブレットレンズ又は非球面レンズで構成される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記集光レンズはｆｓｉｎθレンズである。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記反射型空間変調器は、前記集光レンズにより集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差を小さくするよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記反射型空間変調器は、前記集光レンズにより集光された前記複数の加工レーザー光の強度が均一になるよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記反射型空間変調器は、前記複数の貫通穴の実際の加工ピッチが所望の加工ピッチとなるよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記反射型空間変調器は、前記集光レンズによる前記複数の加工レーザー光の集光位置が０次光の集光位置とは異なるよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記移動機構は、前記基板を一次元的又は二次元的に移動させて、前記基板に連続した穴群を形成させる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
前記移動機構により前記基板を移動させて前記穴群を形成する際に、前記移動機構により移動後の前記基板の位置と前記基板において前記複数の加工レーザー光を照射すべき位置との間にずれが生じていれば、前記反射型空間変調器は、当該ずれを補正するよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項１３に記載の発明は、
液滴吐出ヘッドを構成する基板に穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴を形成する液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光を変調させて、加工レーザー光を生成する反射型空間変調器と、
前記反射型空間変調器にて生成された前記加工レーザー光を反射させるミラーと、
前記ミラーにより反射された前記加工レーザー光のそれぞれを前記基板に集光する集光レンズと、
前記反射型空間変調器の反射面と前記ミラーの入射面とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系と、
前記加工レーザー光に対して前記基板を移動させる移動機構と、
前記基板に対してガスを噴射して、前記基板から発生する粉塵を除去するガスブロー機構と、
を備える。

請求項１４に記載の発明は
基板に穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴を形成する液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
レーザー光を出射する出射工程と、
位相ホログラムを用いて前記レーザー光を変調させて、前記基板に一次元的又は二次元的に並んで配置された前記複数の貫通穴を同時に形成するための複数の加工レーザー光を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された前記複数の加工レーザー光を反射させる反射工程と、
前記反射工程で反射された前記複数の加工レーザー光のそれぞれを前記基板に集光する集光工程と、
前記生成工程における反射面と前記反射工程における入射面とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学工程と、
前記複数の加工レーザー光に対して前記基板を移動させる移動工程と、
前記基板に対してガスを噴射して、前記基板から発生する粉塵を除去するガスブロー工程と、を備え、
前記生成工程は、前記反射工程における反射角度を変化させて前記基板の所定位置に前記複数の加工レーザー光を照射することで前記所定位置に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴を同時に形成するよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記加工レーザー光の偏光方向を順次変更させる偏光方向回転工程を備え、
前記偏光方向回転工程は、１／２λ波長板と、当該１／２λ波長板を前記加工レーザー光の光軸方向に沿った軸周りに回転させる駆動部と、を用いる。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記１／２λ波長板の回転数をｘｒｐｍ、前記加工レーザー光の繰り返し周波数をｙＨｚとした場合、下記の（１）を満たす。
（１）ｘ×６０＞ｙ

請求項１７に記載の発明は、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記結像光学工程及び前記集光工程により集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差が２０μｍ以下であり、非点隔差が５μｍ以下である。

請求項１８に記載の発明は、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記結像光学工程は、２つの平凸レンズの凸面を向かい合わせて組み合わせた組レンズ、ダブレットレンズ又は非球面レンズを用いる。

請求項１９に記載の発明は、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記集光工程はｆｓｉｎθレンズを用いる。

請求項２０に記載の発明は、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記生成工程は、前記集光工程で集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差を小さくするよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項２１に記載の発明は、請求項１４から２０のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記生成工程は、前記集光工程で集光された前記複数の加工レーザー光の強度が均一になるよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項２２に記載の発明は、請求項１４から２１のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記生成工程は、前記複数の貫通穴の実際の加工ピッチが所望の加工ピッチとなるよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項２３に記載の発明は、請求項１４から２２のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記生成工程は、前記集光工程における前記複数の加工レーザー光の集光位置が０次光の集光位置とは異なるよう前記位相ホログラムを補正する。

請求項２４に記載の発明は、請求項１４から２３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記移動工程は、前記基板を一次元的又は二次元的に移動させて、前記基板に連続した穴群を形成させる。

請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
前記移動工程により前記基板を移動させて前記穴群を形成する際に、前記移動工程による移動後の前記基板の位置と前記基板において前記複数の加工レーザー光を照射すべき位置との間にずれが生じている場合、前記生成工程は、当該ずれを補正するよう前記位相ホログラムを補正する。

本発明によれば、液滴吐出ヘッドを構成する基板に貫通穴を好適に形成できる液滴吐出ヘッドの基板加工装置及び液滴吐出ヘッドの基板加工方法を提供することができる。

液滴吐出ヘッドの基板加工装置の全体構成を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの基板加工装置のブロック図である。 液滴吐出ヘッドの基板における、加工レーザー光の偏光方向を示す模式図である。 本実施形態に係る一のガスブロー機構の実施形態を示す模式図である。 本実施形態に係る他のガスブロー機構の実施形態を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの基板への貫通穴の形成例を示す上面図である。 液滴吐出ヘッドの基板に形成した貫通穴の断面形状の例を示す断面図である。 加工レーザー光の配置例を示す図である。 テーパ形状の貫通穴加工における集光点の周回動作の例を示す図である。 像面湾曲収差の影響を受けた複数の加工レーザー光の照射状態を示す模式図である。 像面湾曲収差を補正するために基準位相ホログラムを補正した後の設定上の集光点と、補正後の加工レーザー光集光点位置の配置例を示す図である。 加工レーザー光の強度を均一とするための集光点の基準位相ホログラムの設定上の光強度と補正後の光強度を示す図である。 貫通穴の加工ピッチがずれた状態の一例を示す模式図である。 加工ピッチのずれを補正するための集光点の配置例を示す図である。 ０次光と加工レーザー光の集光点との位置関係の一例を示す図である。 前回形成された貫通穴と今回形成された貫通穴との配置の方向が異なる状態の一例を示す図である。 移動機構の移動により生じる貫通穴の形成位置のずれを補正するための集光点の配置例を示す図である。 液滴吐出ヘッドの基板に形成可能な貫通穴の他の例を示す図である。

［液滴吐出ヘッドの基板加工装置の全体構成］
以下、各図を用いて、液滴吐出ヘッドの基板加工装置１００の構成を説明する。
図１は、基板加工装置１００の全体構成を示す図である。また、図２は基板加工装置１００の機能的構成を示すブロック図である。

基板加工装置１００は、一次元的又は二次元的に並んで配置された複数の加工レーザー光Ｌ２を基板ＳＵに同時に照射することにより、液滴吐出ヘッドの基板ＳＵに一次元的又は二次元的に並んで配置された複数の貫通穴Ｈ（図５参照）を同時に形成し、液滴吐出ヘッドの基板ＳＵを加工する装置である。複数の加工レーザー光Ｌ２は、レーザー光源から出射されたレーザー光Ｌ１を反射型空間変調器により変調することで生成される。
基板加工装置１００は、レーザー光源１と、反射型空間変調器２と、結像光学系３と、偏光方向回転機構４と、揺動ミラー５と、集光レンズ６と、移動機構７と、ガスブロー機構８と、制御部９と、を備える。

なお、本発明において基板加工の対象となる基板ＳＵは、例えば、ノズル孔が形成されるノズル板であるが、液滴吐出ヘッドを構成する基板であれば、どのような基板であってもよい。

（レーザー光源）
レーザー光源１は、レーザー光Ｌ１を出射する。レーザー光源１から出射されるレーザー光Ｌ１は、例えば、近赤外光領域の波長（例えば、１０００ｎｍ～１２００ｎｍの波長）を有する。レーザー光源１は、短パルス光としてレーザー光Ｌ１を出射する。レーザー光Ｌ１のパルス幅は、例えば、ピコ秒～フェムト秒のパルス幅とできる。レーザー光Ｌ１の波長及びパルス幅は、基板ＳＵの材質等により適宜変更できる。

レーザー光源１から出射されたレーザー光Ｌ１は、第１ミラー１１と、第２ミラー１３と、により反射され、反射型空間変調器２に入射される。なお、第２ミラー１３は、例えば、プリズムである。

（反射型空間変調器）
反射型空間変調器２は、レーザー光源１から出射されたレーザー光Ｌ１を反射面２１にて入射し、入射されたレーザー光Ｌ１を変調して加工レーザー光Ｌ２を生成する。反射型空間変調器２は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）による空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。反射型空間変調器２は、レーザー光Ｌ１を変調して加工レーザー光Ｌ２を生成するとともに、当該加工レーザー光Ｌ２を反射させて外部に出射する。

反射型空間変調器２は、反射面２１にアレイ状に形成された画素電極と、当該画素電極に対向して設けられた対向電極と、画素電極と対向電極との間に配置された液晶と、を有している。この反射型空間変調器２においては、各画素電極と対向電極との間に電圧を印加して、画素電極に対応する領域の液晶の配向状態を制御することにより、画素電極毎に屈折率を調整できる。

画素電極に入射したレーザー光Ｌ１は、反射面２１上の各画素電極における光の屈折率に依存した位相を有して反射される。すなわち、レーザー光Ｌ１は、各画素電極の屈折率に依存して位相変調される。従って、反射面２１上の複数の画素電極のそれぞれに対して屈折率を適切に調整し、反射型空間変調器２に入射されたレーザー光Ｌ１を反射面２１上の画素電極単位で位相変調することで、反射型空間変調器２は、任意の形態を有する加工レーザー光Ｌ２を生成できる。反射型空間変調器２にて生成される加工レーザー光Ｌ２の形態は、各画素電極の屈折率を表す「位相ホログラム」により決定される。また、反射型空間変調器２の各画素電極に印加する電圧は、位相ホログラムに基づいて決定できる。

本実施形態において、反射型空間変調器２は、上記の位相ホログラムを用いてレーザー光Ｌ１を位相変調して、一次元的又は二次元的に並んで配置された複数の加工レーザー光Ｌ２を生成する。１つの加工レーザー光Ｌ２は、基板ＳＵに照射されることで１つの貫通穴Ｈを形成する。すなわち、本実施形態の基板加工装置１００では、複数の加工レーザー光Ｌ２を同時に基板ＳＵに照射して、基板ＳＵに複数の貫通穴Ｈを同時に形成できる。

（結像光学系）
結像光学系３は、反射型空間変調器２と揺動ミラー５との間に配置され、第１レンズ３１と、第２レンズ３２と、により構成される光学系である。第１レンズ３１は、加工レーザー光Ｌ２の光路上において、反射型空間変調器２の反射面２１から第１レンズ３１の焦点距離だけ離れた位置に配置される。第２レンズ３２は、加工レーザー光Ｌ２の光路上において、揺動ミラー５の入射面５１から第２レンズ３２の焦点距離だけ離れた位置に配置される。また、第１レンズ３１と第２レンズ３２は、第１レンズ３１の焦点距離と第２レンズ３２の焦点距離の合計と同じ距離だけ離間して配置される。例えば、第１レンズ３１と第２レンズ３２の焦点距離は、例えば１００ｍｍ～２００ｍｍである。

上記のように配置された２つのレンズ（第１レンズ３１、第２レンズ３２）を有する結像光学系３は、反射型空間変調器２の反射面２１と揺動ミラー５の入射面５１とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する。これにより、結像光学系３は、反射型空間変調器２から出射された加工レーザー光Ｌ２が空間伝播によって波面形状が変化して収差が増大するのを抑制できる。

結像光学系３で用いられる第１レンズ３１及び第２レンズ３２は、２つの平凸レンズの凸面を向かい合わせて組み合わせた組レンズである。なお、平凸レンズの組レンズに代えて、ダブレットレンズ、又は、非球面レンズを使用してもよい。ダブレットレンズは、屈折率の異なる凸レンズと凹レンズとを貼り合わせることで形成されたレンズである。第１レンズ３１及び第２レンズ３２として平凸レンズの組レンズ、ダブレットレンズ又は非球面レンズを使用することで、結像光学系３により発生する加工レーザー光Ｌ２の収差を小さくできる。

なお、結像光学系３は、反射型空間変調器２による補正により、加工レーザー光Ｌ２の集光位置を目的の位置に補正可能な範囲で収差を抑えるように、種類や形状が選定される。具体的には、結像光学系３に平凸レンズの組レンズを使用する場合、反射型空間変調器２で補正可能な集光位置の高さに影響する像面湾曲収差は２０μｍ以下とするのが望ましい。平凸レンズの組レンズである結像光学系３の像面湾曲収差は、例えば、１５μｍである。また、反射型空間変調器２による補正が困難な非点隔差については、５μｍ以下とするのが望ましい。一方、結像光学系３にダブレットレンズ、又は、非球面レンズを使用する場合、この結像光学系３の像面湾曲収差は、例えば、６０μｍ以下にすることが望ましい。

（偏光方向回転機構）
偏光方向回転機構４は、加工レーザー光Ｌ２の偏光方向を回転させる。具体的には、偏光方向回転機構４は、１／２λ波長板４１と、当該１／２λ波長板４１を、加工レーザー光Ｌ２の光軸方向に沿った軸周りに回転させる駆動部４２と、を有する。

レーザー加工においては、加工レーザー光Ｌ２の偏光方向によって、基板ＳＵの加工量に偏りが生じてしまう。そのため、液滴吐出ヘッドのノズルとなるような、真円状の貫通穴Ｈを形成するに際しては、加工レーザー光Ｌ２は円偏光とするのが好ましい。

従来、入射光の偏光方向が、１／４λ波長板の速軸または遅軸に対して４５°の方位角となるように入射させることで、直線偏光の加工レーザー光Ｌ２を円偏光に変えることができる。しかし、４５°以外の方位角で入射させた場合、加工レーザー光Ｌ２が円偏光ではなく、楕円偏光に変わってしまい、基板ＳＵの加工量に偏りが生じてしまう。そのため、加工の度に各機器の位置合わせを精密に行う必要があり、手間であった。

これに対して、本実施形態においては、加工レーザー光Ｌ２が、駆動部４２によって、加工レーザー光Ｌ２の光軸方向に沿った軸周りに回転している状態の１／２λ波長板４１を通過する。そのため、図３に示すように、加工レーザー光Ｌ２は、それぞれ異なるベクトルの直線偏光となる。結果、容易に基板ＳＵの加工量の偏りを小さくできる。

なお、駆動部４２による１／２λ波長板４１の回転数としては、少なくとも、加工レーザー光Ｌ２の繰り返し周波数と同等以上であるのが好ましい。具体的には、１／２λ波長板４１の回転数をｘｒｐｍ、加工レーザー光Ｌ２の繰り返し周波数をｙＨｚとした場合、ｘ×６０＞ｙを満たすような回転数とするのが好ましい。
このようにすることで、加工レーザー光Ｌ２のベクトルがいずれの向きともなり得るため、より基板ＳＵの加工量の偏りを小さくできる。

なお、１／２λ波長板４１の回転数と、加工レーザー光Ｌ２の繰り返し周波数は、共に決まった組み合わせに限られない。すなわち、使用者が加工レーザー光Ｌ２の繰り返し周波数を変更可能な構成とした上で、変更された繰り返し周波数に合わせて自動的に１／２λ波長板４１の回転数も変更されるものとしてもよい。

また、偏光方向回転機構４の設置箇所としては、図１に示すような、第２レンズ３２と揺動ミラー５との間の箇所に限られない。少なくとも反射型空間変調器２よりも後側の光路上であって、かつ、集光レンズ６よりも前側の光路上であれば良いが、以後の説明においては図１に示す箇所に設置されているものとして説明を行う。

（揺動ミラー）
揺動ミラー５は、１／２λ波長板４１を通過した加工レーザー光Ｌ２を、集光レンズ６に向けて反射させるミラーである。揺動ミラー５は、加工レーザー光Ｌ２の伝搬方向に対して垂直な軸Ａ１回りに回動可能となっており、加工レーザー光Ｌ２の伝搬方向に対する揺動ミラー５の入射面５１の角度を変更可能となっている。これにより、揺動ミラー５は、入射面５１における加工レーザー光Ｌ２の反射角度を変化させて、移動機構７に載置された基板ＳＵの所定の範囲に加工レーザー光Ｌ２を照射できる。

（集光レンズ）
集光レンズ６は、揺動ミラー５と基板ＳＵとの間に配置され、揺動ミラー５により反射された複数の加工レーザー光Ｌ２のそれぞれを基板ＳＵに集光する。集光レンズ６の瞳位置は、揺動ミラー５の入射面５１と一致させる。これにより、集光レンズ６から出射した複数の加工レーザー光Ｌ２は、テレセントリックとなるので、基板ＳＵの平面に対して垂直に入射するようになる。基板ＳＵに集光された各加工レーザー光Ｌ２は、基板ＳＵに貫通穴Ｈを形成する。なお、集光レンズ６は、図示しない移動機構により、基板ＳＵとの間の距離を変更可能となっている。集光レンズ６は、例えば、焦点距離が５０ｍｍ～１５０ｍｍであるｆｓｉｎθレンズである。

基板加工装置１００においては、上記の結像光学系３及び集光レンズ６は、集光レンズ６により集光された加工レーザー光Ｌ２に対して発生する像面湾曲収差が２０μｍ以下となるように選択されている。これにより、基板ＳＵの位置による加工レーザー光Ｌ２の照射状態の変化が小さくなるので、基板ＳＵの広い範囲に複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを形成できる。

（移動機構）
移動機構７は、集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２に対して、基板ＳＵを移動させる。具体的には、移動機構７は、基板ＳＵを載置するステージ７１と、ステージ７１を三次元的（図１においては、紙面の上下左右方向、及び、紙面の法線方向）に移動させるステージ移動部７２と、を有する。移動機構７により、基板ＳＵを複数の加工レーザー光Ｌ２に対して一次元的（図１の紙面の左右方向、又は、紙面の法線方向）に移動させることで、基板ＳＵに一次元的に並んで連続配置された穴群を形成できる。また、基板ＳＵを複数の加工レーザー光Ｌ２に対して二次元的（図１の紙面の左右方向、及び、紙面の法線方向）に移動させることで、基板ＳＵに二次元的に並んで配置された穴群を形成できる。

（ガスブロー機構）
図４Ａは、図１のガスブロー機構８近傍を拡大した図である。
図４Ａに示すように、ガスブロー機構８は、具体的には、加工レーザー光Ｌ２の波長に対して充分な透過性を有する高圧なアシストガス（例えば、Ｏ_２やＮ_２）を、集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２が照射された基板ＳＵに対して噴射することで、基板ＳＵの加工に際して生じる粉塵を吹き飛ばして除去する装置である。なお、ガスブロー機構８が噴射するガスは、空気でもよい。

ガスブロー機構８と、基板ＳＵにおける加工レーザー光Ｌ２の加工部とは、常に一定の距離となるようにその位置関係が保たれている。具体的には、当該距離は、１～３０ｍｍであるのが好ましい。この場合、ガスブロー機構８のノズル出口における流速を、少なくとも８０ｍｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１２０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることで、基板ＳＵから充分に粉塵を除去することができる。

また、図４Ａに示す、ガスブロー機構８と基板ＳＵのなす角度θが、１５°＜θ≦９０°を満たす位置にガスブロー機構８が設けられているのが好ましい。また、２２．５°≦θ≦４５°を満たす位置にガスブロー機構８が設けられているのがなお好ましい。
ガスブロー機構８が、このような位置に設けられていると、基板ＳＵから生じる粉塵を好適に除去できる。

θ＝９０°となる場合のガスブロー機構８の構成例を図４Ｂに示す。
当該構成においては、ガスブロー機構８は、加工レーザー光Ｌ２の光軸と同軸上に配置されており、側面部のガス導入口から取り込んだアシストガスをガスノズルから射出する。これは、ガスブロー機構８が加工レーザー光Ｌ２に干渉するのを防ぐことを目的とする。

なお、本構成においては、加工レーザー光Ｌ２を透過するウィンドレンズ８１を設ける構成を例示しているが、これに限られない。また、図４Ｂにおいては、ステージ７１として、板状のものを図示しているが、基板ＳＵの加工部と当接する箇所を開口部として、粉塵が抜けるようにしても構わない。また、集塵機を設けてガスブロー機構８が吹き飛ばした粉塵を回収できるようにしても構わない。

（制御部）
制御部９は、ＣＰＵ、記憶装置（例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）など）、各種インタフェースにて構成されるコンピュータシステムであり、基板加工装置１００の各構成要素を制御する。

制御部９は、上記の構成を個別の部品とするコンピュータシステムにより実現されてもよいし、上記の構成を１つのチップに集積したＳｏＣ（System on a Chip）により実現されてもよい。制御部９は、以下に説明する基板加工装置１００の制御を、制御部９を構成するコンピュータシステムで実行可能であるプログラムにより実現する。また、以下の制御の一部をソフトウェア的に実現し、残りの制御をハードウェア的に実現してもよい。

具体的には、制御部９は、レーザー光源１を制御して、レーザー光源１からレーザー光Ｌ１を出射させる。制御部９は、位相ホログラムに基づいて反射型空間変調器２の各画素電極に印加する電圧を決定し、当該電圧を各画素電極に出力することで、反射型空間変調器２を制御する。制御部９は、１／２λ波長板４１の回転数を、加工レーザー光Ｌ２の繰り返し周波数に合わせて制御する。制御部９は、揺動ミラー５を回動させて、入射面５１における加工レーザー光Ｌ２の反射角度を変化させる。制御部９は、移動機構７のステージ移動部７２を制御してステージ７１を移動させることで、ステージ７１に載置された基板ＳＵを移動させる。制御部９は、ガスブロー機構８を制御して、ガスを基板ＳＵに向けて噴射させる。

［基板加工装置による穴形成動作］
以下、上記の構成を有する基板加工装置１００による基板ＳＵへの貫通穴形成動作を説明する。
以下では、図５及び図６に示すような、基板ＳＵの表面から裏面にかけて穴径が小さくなるテーパ形状の貫通穴Ｈを、横に１６個のものが縦に２列並ぶように、合計３２個形成する動作を例にとって説明する。また、基板加工装置１００は、レーザー光Ｌ１を反射型空間変調器２により変調して、図７に示すような横に８個のものが縦に２列並んだ合計１６個の加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｐを、基板ＳＵに形成するものとする。すなわち、基板加工装置１００は、貫通穴Ｈを、横に８個のものが縦に２列並ぶように、合計１６個同時に形成できる。
なお、本実施形態において、図６に示すノズルの貫通穴Ｈの穴径ｗは、好ましくは５μｍ～２００μｍの範囲内である。また、より好ましくは１０μｍ～５０μｍの範囲内である。

図５は基板ＳＵの表面から見た貫通穴Ｈの形成例を示す図であり、図６は個々の貫通穴Ｈの断面形状を示す図である。また、図７は、加工レーザー光Ｌ２の配置例を示す図である。
図５に示すような配置の貫通穴Ｈを形成する場合、基板加工装置１００においては、図７に示すような配置の加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｐを、揺動ミラー５の入射面５１の角度を変更することにより、形成しようとする貫通穴Ｈの外形に沿って周回移動させながら基板ＳＵを上方向に移動させて、貫通穴Ｈを形成する。このとき、図８に示すように、基板ＳＵを上方向に移動させるに従って（すなわち、貫通穴Ｈの深さが深くなるに従って）、集光点Ｐを周回移動させる形状を小さくすることによりテーパ形状の貫通穴Ｈを形成する。図７に示す配置の加工レーザー光Ｌ２で１６個の貫通穴Ｈを形成した後に、基板ＳＵを加工レーザー光Ｌ２に対して横方向に移動させ、当該特定位置と隣接する位置に再び図７に示す配置の貫通穴Ｈを形成することにより、図７に示すような配置の３２個の貫通穴Ｈを形成する。

以下、貫通穴形成動作を具体的に説明する。まず、制御部９が、加工レーザー光Ｌ２を生成するための位相ホログラムのモデルを生成する。具体的には、図７に示す配置の加工レーザー光Ｌ２を基板ＳＵ上に同時に照射可能な位相ホログラムのモデルが生成される。この位相ホログラムのモデルは、集光レンズ６により集光された加工レーザー光Ｌ２に対して収差などが発生しないと仮定して生成される。以後、この位相ホログラムのモデルを、「基準位相ホログラム」と呼ぶ。

次に、制御部９が、基板加工装置１００の光学的な要因により加工レーザー光Ｌ２の照射状態が基板ＳＵの位置により変化しないように、基準位相ホログラムを補正する。具体的には、以下の補正が基準位相ホログラムに対してなされる。なお、以下に説明する複数の補正の全て又は一部が基準位相ホログラムに対して適用されてもよいし、複数の補正のうちいずれか１つのみが適用されてもよい。

第１に、結像光学系３及び集光レンズ６により加工レーザー光Ｌ２に対して発生する像面湾曲収差を小さくするよう、基準位相ホログラムが補正される。像面湾曲収差の影響を受けた加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｐ（Ｐ１～Ｐ８）は、図９に示すように、基板ＳＵからは外れた位置に配置される。具体的には、集光点Ｐが基板ＳＵの表面から上方向にずれる。当該ずれは、複数の加工レーザー光Ｌ２の照射中心位置から離れるほど大きくなる。例えば、複数の加工レーザー光Ｌ２の照射中心位置から離れた位置にある集光点Ｐ１～Ｐ３、Ｐ６～Ｐ８は、特に基板ＳＵの表面よりも上側に配置される。この結果、基準位相ホログラムに補正を加えない場合には、基板ＳＵの位置により加工レーザー光Ｌ２の照射位置が異なるため、基板ＳＵの位置により形状及び／又は寸法が異なる複数の貫通穴Ｈが形成される。図９は、像面湾曲収差の影響を受けた加工レーザー光の照射状態を収差の影響を強調して示す模式図である。

そこで、像面湾曲収差により集光点Ｐが目的の位置（すなわち、基板ＳＵの表面）からずれる場合には、集光点Ｐが目的の位置からずれた距離だけ目的の位置の方向に集光点Ｐの位置を変更した加工レーザー光Ｌ２を生成するよう、基準位相ホログラムを補正する。

例えば、像面湾曲収差の影響を考慮しない場合に基板ＳＵの表面に形成されるように基準位相ホログラムを設定したとき、加工レーザー光Ｌ２を照射して形成された集光点Ｐ１～Ｐ８の位置が実際には像面湾曲収差により基板ＳＵよりも上の位置に配置される場合には、図１０に示すように、加工レーザー光Ｌ２の基準位相ホログラムの設定上の集光点Ｑ１～Ｑ８が目標の照射位置（基板ＳＵの表面）よりも下に配置されるよう、基準位相ホログラムを補正する。その結果、加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｒ１～Ｒ８が、基板ＳＵの表面に位置するようになる。図１０は、像面湾曲収差を補正する前の集光点（Ｐ１～Ｐ８）と、像面湾曲収差を補正するために基準位相ホログラムを補正した後の設定上の集光点（Ｑ１～Ｑ８）と、補正後の加工レーザー光の集光点（Ｒ１～Ｒ８）の配置例を示す図である。

目標の照射位置からずれた加工レーザー光Ｌ２の集光点を生成するよう基準位相ホログラムの設定を補正することにより、加工レーザー光Ｌ２に対して発生する像面湾曲収差の影響を縮小できる。この結果、複数の加工レーザー光Ｌ２の全ての集光点Ｐを目標の照射位置（基板ＳＵの表面）に配置できる。つまり、基板ＳＵの表面上において、基板ＳＵの位置による加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｐを同一にして、基板ＳＵの広い範囲に複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを形成できる。

第２に、集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２の強度が均一になるよう基準位相ホログラムが補正される。具体的には、例えば、図１１に示すように、複数の加工レーザー光Ｌ２のうち、強度が他の加工レーザー光Ｌ２よりも大きくなっている加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｐ３及びＰ５は、基準位相ホログラムの設定上の加工レーザー光の強度が他の加工レーザー光よりも弱くなるように基準位相ホログラムの設定上の光強度が補正される。レーザー光の強度を弱める量は、対応する加工レーザー光Ｌ２の強度に応じて変更する。具体的には、他の加工レーザー光Ｌ２と比較して強度の差が大きい加工レーザー光Ｌ２ほどレーザー光の強度を弱める量を大きくすることで、加工レーザー光Ｌ２の全ての集光点Ｐの強度が均一となる。

または、複数の加工レーザー光Ｌ２のうち、強度が他の加工レーザー光Ｌ２よりも小さくなっている加工レーザー光Ｌ２の強度を増大させるように、基準位相ホログラムが補正されてもよい。

上記のように、集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２の強度が均一になるよう基準位相ホログラムを補正することにより、加工レーザー光Ｌ２の強度が基板ＳＵの広い範囲で均一となるので、基板ＳＵの広い範囲に複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを形成できる。

第３に、複数の貫通穴Ｈの実際の加工ピッチが所望の加工ピッチとなるよう基準位相ホログラムが補正される。例えば、複数の加工レーザー光Ｌ２を基板ＳＵに同時に照射したときに、図１２に示すように、加工レーザー光Ｌ２を照射した領域の側部において貫通穴Ｈの加工ピッチが大きくなった場合（ｄ１＜ｄ２、ｄ１：内側の貫通穴Ｈのピッチ、ｄ２：外側の貫通穴Ｈのピッチ）を考える。なお、所望の貫通穴Ｈのピッチはｄ１とする。図１２は、貫通穴の加工ピッチがずれた状態の一例を強調して示す模式図である。

この場合には、図１３に示すように、側部における加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチＤ２が、内部における加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチＤ１よりも小さくなる（すなわち、Ｄ２＜Ｄ１となる）よう、基準位相ホログラムを補正する。なお、加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチＤ１が、基準位相ホログラムにより決められていた照射ピッチである。図１３は、加工ピッチのずれを補正するための基準位相ホログラムの設定上の集光点の配置例を示す図である。

このように、例えば、貫通穴Ｈの加工ピッチが所望の加工ピッチよりも大きくなったときに、貫通穴Ｈの加工ピッチが大きくなった箇所に照射される加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチを小さくするよう位相ホログラムを補正することにより、実際に加工レーザー光Ｌ２が基板ＳＵに照射されたときに、上記箇所における加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチが、貫通穴Ｈの所望の加工ピッチと同じとなる。この結果、複数の加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチが基板ＳＵの位置により変化することを抑制できるので、加工ピッチが均一である複数の貫通穴Ｈを基板ＳＵの広い範囲に形成できる。

第４に、集光レンズ６による複数の加工レーザー光Ｌ２の集光位置が０次光の集光位置とは異なるよう基準位相ホログラムが補正される。ここでいう０次光とは、反射型空間変調器２により位相変調されていないレーザー光を意味する。このような０次光は、位相変調により生成された加工レーザー光Ｌ２よりも大きい強度を有する。その結果、０次光で基板ＳＵの加工がされた場合には、所望の加工がなされない。従って、基準位相ホログラムを補正して、０次光が基板ＳＵの加工に使用されないようにする。具体的には、図１４に示すように、０次光の集光点が基板ＳＵから離れて位置する一方で、加工レーザー光Ｌ２の集光点Ｐが基板ＳＵの目標の照射位置に位置するように、基準位相ホログラムを補正する。図１４は、０次光と加工レーザー光Ｌ２の集光点との位置関係の一例を示す図である。

このように、０次光が基板ＳＵの加工に使用されないよう、加工レーザー光Ｌ２の集光点の高さ方向の位置を０次光の焦点位置とずらすように基準位相ホログラムを補正することにより、加工レーザー光Ｌ２と比較して強度が大きい０次光が貫通穴Ｈの形成に用いられないので、基板ＳＵの広い範囲に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴Ｈを形成できる。

上記のようにして基準位相ホログラムが補正された後、制御部９が、補正後の基準位相ホログラムに基づいて、反射型空間変調器２の各画素電極に印加する電圧を決定し、当該決定した電圧を対応する画素電極に出力する。これにより、反射型空間変調器２は、反射面２１において、補正後の基準位相ホログラムに対応する屈折率分布（位相ホログラム）を形成できる。

反射面２１に位相ホログラムを形成後、制御部９が、レーザー光源１からレーザー光Ｌ１を出射させる。これにより、レーザー光Ｌ１が反射型空間変調器２の反射面２１に入射される。反射面２１に入射されたレーザー光Ｌ１が位相変調されて、加工レーザー光Ｌ２が生成される。反射型空間変調器２にて生成された加工レーザー光Ｌ２は、集光レンズ６により集光されて、基板ＳＵに照射される。

基板ＳＵの特定の位置に複数の加工レーザー光Ｌ２を照射して複数の貫通穴Ｈを同時に形成した後、制御部９は、移動機構７により基板ＳＵを横方向に移動させ、前回とは異なる位置に複数の加工レーザー光Ｌ２を照射する。これにより、例えば、図７に示すような配置の加工レーザー光Ｌ２を基板ＳＵの特定の領域に照射した後に、基板ＳＵの当該特定の位置と横方向に隣接する領域に図６に示す配置の加工レーザー光Ｌ２を照射することで、図５に示すような３２個の貫通穴Ｈが横方向に並んだ穴群を形成できる。

なお、移動機構７により基板ＳＵを横方向に移動させる代わりに、揺動ミラー５の入射面５１の角度を変えて加工を行う領域を移動させてもよい。加工レーザー光Ｌ２の入射面５１の反射角度を変更して基板ＳＵの異なる位置に加工レーザー光Ｌ２を照射する場合、加工レーザー光Ｌ２の集光レンズ６への入射位置が前回の入射位置と異なる。この場合、今回の加工レーザー光Ｌ２に対して発生する収差等が前回の照射時とは異なる場合がある。このような場合には、上記にて説明した基準位相ホログラムの補正をさらに適用して、前回と同じ照射状態にて加工レーザー光Ｌ２を基板ＳＵに照射できる。

また、移動機構７により基板ＳＵを移動させて基板ＳＵの異なる位置に加工レーザー光Ｌ２を照射する場合、移動機構７による移動方向と図７に示される集光点Ｐの配置の方向の不一致により、基板ＳＵに形成される貫通穴Ｈの配置の方向がずれてしまう場合がある。この場合、例えば、図１５に示すように、前回形成された貫通穴Ｈと、今回形成された貫通穴Ｈにおいて、貫通穴Ｈの配置が、他の貫通穴Ｈの配置とずれてしまうことがある。図１５は、前回形成された貫通穴と今回形成された貫通穴との境界部分で加工位置が異なる状態の一例を示す図である。

従って、移動機構７により基板ＳＵが移動する方向と、基板ＳＵにおいて加工レーザー光Ｌ２の配置の方向との間にずれが生じている場合には、当該ずれを補正するよう基準位相ホログラムが補正される。例えば、図１５に示すように、形成された貫通穴Ｈの位置が移動機構７による移動方向に対して傾いている場合には、図１６に示すように、基準位相ホログラムによる加工レーザー光Ｌ２の各集光点Ｐの配置の方向を、図１５に示した位置ずれとは逆方向に傾斜させるよう基準位相ホログラムを補正する。図１６は、移動機構の移動により生じる貫通穴の形成位置のずれを補正するために基準位相ホログラムを補正した後の設定上の集光点の配置例を示す図である。

なお、集光点Ｐの配置の方向を傾斜することに伴い加工レーザー光Ｌ２に収差等が生じた場合には、集光点Ｐの配置の方向を傾斜させるよう補正された位相ホログラムに対して、上記にて説明した収差等を解消する補正をさらに適用してもよい。

［発明の効果］
以上に示すように、液滴吐出ヘッドを構成する基板ＳＵに穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴Ｈを形成する液滴吐出ヘッドの基板加工装置１００は、レーザー光Ｌ１を出射するレーザー光源１と、位相ホログラムを用いてレーザー光Ｌ１を変調させて、基板ＳＵに一次元的又は二次元的に並んで配置された複数の貫通穴Ｈを同時に形成するための複数の加工レーザー光Ｌ２を生成する反射型空間変調器２と、反射型空間変調器２にて生成された複数の加工レーザー光Ｌ２を反射させるミラー５と、ミラー５により反射された複数の加工レーザー光Ｌ２のそれぞれを基板ＳＵに集光する集光レンズ６と、反射型空間変調器２の反射面２１とミラー５の入射面５１とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系３と、複数の加工レーザー光Ｌ２に対して基板ＳＵを移動させる移動機構７と、基板ＳＵに対してガスを噴射して、基板ＳＵから発生する粉塵を除去するガスブロー機構８と、を備え、反射型空間変調器２は、ミラー５の反射角度を変化させて基板ＳＵの所定位置に複数の加工レーザー光Ｌ２を照射することで所定位置に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴Ｈを同時に形成するよう位相ホログラムを補正する。
当該構成によれば、基板ＳＵの広い範囲に、精密さと均一性が要求される、液滴吐出ヘッドのノズルとなる複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを精度よく形成できる。
また、当該構成によれば、レーザー加工により発生する粉塵が、ガスブロー機構８により除去されるため、貫通穴Ｈを好適に形成できる。

また、加工レーザー光Ｌ２の偏光方向を順次変更させる偏光方向回転機構４を備え、偏光方向回転機構４は、１／２λ波長板４１と、１／２λ波長板４１を加工レーザー光Ｌ２の光軸方向に沿った軸周りに回転させる駆動部４２と、を備える。
当該構成によれば、加工レーザー光Ｌ２が、それぞれ異なるベクトルの直線偏光となるため、容易に貫通穴Ｈの加工量の偏りを小さくできる。

また、１／２λ波長板４１の回転数をｘｒｐｍ、加工レーザー光Ｌ２の繰り返し周波数をｙＨｚとした場合、下記の（１）を満たす。
（１）ｘ×６０＞ｙ
当該構成によれば、加工レーザー光Ｌ２のベクトルがいずれの向きともなり得るため、より貫通穴Ｈの加工量の偏りを小さくできる。

また、結像光学系３及び集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２に対して発生する像面湾曲収差が２０μｍ以下であり、非点隔差が５μｍ以下である。
当該構成によれば、基板ＳＵの位置による加工レーザー光Ｌ２の照射状態の変化が小さくなるので、基板ＳＵの広い範囲に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴Ｈを形成できる。

また、結像光学系３は、２つの平凸レンズの凸面を向かい合わせて組み合わせた組レンズ、ダブレットレンズ又は非球面レンズで構成される。
当該構成によれば、結像光学系３により発生する加工レーザー光Ｌ２の収差を小さくできる。

また、集光レンズ６は、ｆｓｉｎθレンズである。
当該構成によれば、加工レーザー光Ｌ２の収差をより小さくできる。

また、反射型空間変調器２は、集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２に対して発生する像面湾曲収差を小さくするよう位相ホログラムを補正する。
当該構成によれば、基板ＳＵの位置による加工レーザー光Ｌ２の照射状態を同一にすることができ、基板ＳＵの広い範囲に複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを形成できる。

また、反射型空間変調器２は、集光レンズ６により集光された複数の加工レーザー光Ｌ２の強度が均一になるよう位相ホログラムを補正する。
当該構成によれば、加工レーザー光Ｌ２の強度が基板ＳＵの広い範囲で均一となるので、基板ＳＵの広い範囲に複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを形成できる。

また、反射型空間変調器２は、複数の貫通穴Ｈの実際の加工ピッチが所望の加工ピッチとなるよう位相ホログラムを補正する。
当該構成によれば、複数の加工レーザー光Ｌ２の照射ピッチが基板ＳＵの位置により変化することを抑制できるので、加工ピッチが均一である複数の貫通穴Ｈを基板ＳＵの広い範囲に形成できる。

また、反射型空間変調器２は、集光レンズ６による複数の加工レーザー光Ｌ２の集光位置が０次光の集光位置とは異なるよう位相ホログラムを補正する。
当該構成によれば、加工レーザー光Ｌ２と比較して強度が大きい０次光が貫通穴Ｈの形成に用いられなくなるため、基板ＳＵの広い範囲に複数の均一な形状及び寸法の貫通穴Ｈを形成できる。

また、移動機構７は、基板ＳＵを一次元的又は二次元的に移動させて、基板ＳＵに連続した穴群を形成させる。
当該構成によれば、基板ＳＵに一次元的又は二次元的に並んで連続配置された穴群を形成できる。

また、移動機構７により基板ＳＵを移動させて穴群を形成する際に、移動機構７により移動後の基板ＳＵの位置と基板ＳＵにおいて複数の加工レーザー光Ｌ２を照射すべき位置との間にずれが生じていれば、反射型空間変調器２は、当該ずれを補正するよう位相ホログラムを補正する。
当該構成によれば、穴群をより精度よく形成できる。

［変形例］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、反射型空間変調器２が、ミラー５の反射角度を変化させて、基板ＳＵの所定位置に、位相ホログラムを用いて生成した複数の加工レーザー光Ｌ２を照射することで、均一な形状及び寸法の複数の貫通穴Ｈを同時に形成するように、位相ホログラムを補正する構成につき例示したが、これは必須の構成ではなく、必要に応じて設ければよい。

また、基板加工装置１００によって基板ＳＵに形成する貫通穴Ｈは、上記にて説明したテーパ形状に限られず、穴径が段階的に小さくなる段付き穴、断面が楕円や方形の穴など任意の形状とできる。

また、基板加工装置１００は、移動機構７により基板ＳＵを二次元的に移動させることにより、図１７に示すような基板ＳＵの縦横に均等に配置された貫通穴Ｈ’を形成することもできる。図１７は、基板に形成可能な貫通穴Ｈ’の他の例を示す図である。

また、本発明が、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む様々な変更が可能であるのはもちろんである。

１００ 基板加工装置
１ レーザー光源
２ 反射型空間変調器
２１ 反射面
３ 結像光学系
４ 偏光方向回転機構
４１ １／２λ波長板
４２ 駆動部
５ 揺動ミラー（ミラー）
５１ 入射面
６ 集光レンズ
７ 移動機構
７１ ステージ
７２ ステージ移動部
８ ガスブロー機構
９ 制御部
Ｌ１ レーザー光
Ｌ２ 加工レーザー光
Ｐ 集光点
ＳＵ 基板
Ｈ、Ｈ’ 貫通穴

Claims (25)

1. 液滴吐出ヘッドを構成する基板に穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴を形成する液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
   レーザー光を出射するレーザー光源と、
   位相ホログラムを用いて前記レーザー光を変調させて、前記基板に一次元的又は二次元的に並んで配置された前記複数の貫通穴を同時に形成するための複数の加工レーザー光を生成する反射型空間変調器と、
   前記反射型空間変調器にて生成された前記複数の加工レーザー光を反射させるミラーと、
   前記ミラーにより反射された前記複数の加工レーザー光のそれぞれを前記基板に集光する集光レンズと、
   前記反射型空間変調器の反射面と前記ミラーの入射面とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系と、
   前記複数の加工レーザー光に対して前記基板を移動させる移動機構と、
   前記基板に対してガスを噴射して、前記基板から発生する粉塵を除去するガスブロー機構と、を備え、
   前記反射型空間変調器は、前記ミラーの反射角度を変化させて前記基板の所定位置に前記複数の加工レーザー光を照射することで前記所定位置に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴を同時に形成するよう前記位相ホログラムを補正する、
   液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
2. 前記加工レーザー光の偏光方向を順次変更させる偏光方向回転機構を備え、
   前記偏光方向回転機構は、１／２λ波長板と、当該１／２λ波長板を前記加工レーザー光の光軸方向に沿った軸周りに回転させる駆動部と、を備える請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
3. 前記１／２λ波長板の回転数をｘｒｐｍ、前記加工レーザー光の繰り返し周波数をｙＨｚとした場合、下記の（１）を満たすように構成されている請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
   （１）ｘ×６０＞ｙ
4. 前記結像光学系及び前記集光レンズにより集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差が２０μｍ以下であり、非点隔差が５μｍ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
5. 前記結像光学系は、２つの平凸レンズの凸面を向かい合わせて組み合わせた組レンズ、ダブレットレンズ又は非球面レンズで構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
6. 前記集光レンズはｆｓｉｎθレンズである、請求項１から５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
7. 前記反射型空間変調器は、前記集光レンズにより集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差を小さくするよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１から６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
8. 前記反射型空間変調器は、前記集光レンズにより集光された前記複数の加工レーザー光の強度が均一になるよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１から７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
9. 前記反射型空間変調器は、前記複数の貫通穴の実際の加工ピッチが所望の加工ピッチとなるよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１から８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
10. 前記反射型空間変調器は、前記集光レンズによる前記複数の加工レーザー光の集光位置が０次光の集光位置とは異なるよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１から９のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
11. 前記移動機構は、前記基板を一次元的又は二次元的に移動させて、前記基板に連続した穴群を形成させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
12. 前記移動機構により前記基板を移動させて前記穴群を形成する際に、前記移動機構により移動後の前記基板の位置と前記基板において前記複数の加工レーザー光を照射すべき位置との間にずれが生じていれば、前記反射型空間変調器は、当該ずれを補正するよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
13. 液滴吐出ヘッドを構成する基板に穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴を形成する液滴吐出ヘッドの基板加工装置であって、
    レーザー光を出射するレーザー光源と、
    前記レーザー光を変調させて、加工レーザー光を生成する反射型空間変調器と、
    前記反射型空間変調器にて生成された前記加工レーザー光を反射させるミラーと、
    前記ミラーにより反射された前記加工レーザー光のそれぞれを前記基板に集光する集光レンズと、
    前記反射型空間変調器の反射面と前記ミラーの入射面とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系と、
    前記加工レーザー光に対して前記基板を移動させる移動機構と、
    前記基板に対してガスを噴射して、前記基板から発生する粉塵を除去するガスブロー機構と、
    を備える液滴吐出ヘッドの基板加工装置。
14. 液滴吐出ヘッドの基板に穴径が５μｍ～２００μｍの複数の貫通穴を形成する液滴吐出ヘッドの基板加工方法であって、
    レーザー光を出射する出射工程と、
    位相ホログラムを用いて前記レーザー光を変調させて、前記基板に一次元的又は二次元的に並んで配置された前記複数の貫通穴を同時に形成するための複数の加工レーザー光を生成する生成工程と、
    前記生成工程で生成された前記複数の加工レーザー光を反射させる反射工程と、
    前記反射工程で反射された前記複数の加工レーザー光のそれぞれを前記基板に集光する集光工程と、
    前記生成工程における反射面と前記反射工程における入射面とが結像する関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学工程と、
    前記複数の加工レーザー光に対して前記基板を移動させる移動工程と、
    前記基板に対してガスを噴射して、前記基板から発生する粉塵を除去するガスブロー工程と、を備え、
    前記生成工程は、前記反射工程における反射角度を変化させて前記基板の所定位置に前記複数の加工レーザー光を照射することで前記所定位置に均一な形状及び寸法の複数の貫通穴を同時に形成するよう前記位相ホログラムを補正する、
    液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
15. 前記加工レーザー光の偏光方向を順次変更させる偏光方向回転工程を備え、
    前記偏光方向回転工程は、１／２λ波長板と、当該１／２λ波長板を前記加工レーザー光の光軸方向に沿った軸周りに回転させる駆動部と、を用いる請求項１４に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
16. 前記１／２λ波長板の回転数をｘｒｐｍ、前記加工レーザー光の繰り返し周波数をｙＨｚとした場合、下記の（１）を満たす請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
    （１）ｘ×６０＞ｙ
17. 前記結像光学工程及び前記集光工程により集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差が２０μｍ以下であり、非点隔差が５μｍ以下である請求項１４から１６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
18. 前記結像光学工程は、２つの平凸レンズの凸面を向かい合わせて組み合わせた組レンズ、ダブレットレンズ又は非球面レンズを用いる、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
19. 前記集光工程はｆｓｉｎθレンズを用いる、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
20. 前記生成工程は、前記集光工程で集光された前記複数の加工レーザー光に対して発生する像面湾曲収差を小さくするよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
21. 前記生成工程は、前記集光工程で集光された前記複数の加工レーザー光の強度が均一になるよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１４から２０のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
22. 前記生成工程は、前記複数の貫通穴の実際の加工ピッチが所望の加工ピッチとなるよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１４から２１のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
23. 前記生成工程は、前記集光工程における前記複数の加工レーザー光の集光位置が０次光の集光位置とは異なるよう前記位相ホログラムを補正する、請求項１４から２２のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
24. 前記移動工程は、前記基板を一次元的又は二次元的に移動させて、前記基板に連続した穴群を形成させる、請求項１４から２３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。
25. 前記移動工程により前記基板を移動させて前記穴群を形成する際に、前記移動工程による移動後の前記基板の位置と前記基板において前記複数の加工レーザー光を照射すべき位置との間にずれが生じている場合、前記生成工程は、当該ずれを補正するよう前記位相ホログラムを補正する、請求項２４に記載の液滴吐出ヘッドの基板加工方法。

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