JP3689490B2 - ノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置に関し、特にマスク面上の照射領域を適切に設定し、マスク面を直線帯状に均一に、且つ効率的に照明し、マスクに設けた物体（マスクパターン）を所定面上に投影する際に好適な、例えばインクジェット方式のプリンタに使用するノズル部材を製作する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、マスク投影方式によって精密部品を製作することが普及してきた。レーザを光源として、これで照明されたマスク上のパターンを投影レンズによって被加工面に投影して、光エネルギーでもってワークピースを精密加工するこの方式は、特に高い生産性と、安定且つ高精度で加工できる点が優れている。
【０００３】
マスク投影方式によるレーザ加工に適している部品加工の一つとしてバブル・ジェット・プリンタ（以下、インクジェットプリンタと称す。）のオリフィス・プレート（ノズル部材）の穴あけ加工がある。一般的に、インクジェットプリンタとは一列に並んだ直径20μm 〜50μm の多数の小穴からインクを紙面上に断続的に吐出して文字、図形を印刷するタイプのプリンタであり、オリフィス・プレートとはこのインクを吐出する多数の小穴（ノズル）を有する部材である。プリントする文字の品位を高めるためにはインク吐出のタイミングの精密な制御と共に、オリフィス・プレート上の多数の小穴を高精度で製作することが重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、オリフィス・プレートの穴あけを光加工によって行えば、高い生産性が得られたが、この時、光源としてエキシマレーザを利用すると、エキシマレーザの光軸の経時変化により、照明領域の位置が変化するという問題があった。
【０００５】
又、このオリフィス・プレートの穴あけ加工を行うに当たって、同時に２個或はそれ以上の個数を加工出来れば、オリフィス・プレートの生産性は飛躍的に高まるが、従来は、同時に複数個を加工できる装置や方法はなかった。
【０００６】
又、線状のマスクパターンを照明するのにマスクパターンの長手方向にはケーラ照明、短手（幅）方向にはクリティカル照明を行う照明系も知られているが、マスクパターンのパターンやパターン寸法によっては幅方向の照明強度分布の均一性が不足し、加工寸法の精度が不足することが生じる。
【０００７】
本発明の目的は、複数の光束を発生させてマスクを照明し、その際、振幅分割をも利用して該複数の光束を発生させて光源の経時変化に対して強く、エネルギーの利用効率の高いノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置の提供である。
【０００８】
更に、
（１−１） 同時に加工片の複数カ所又は複数の加工片を照明し、高い生産性でノズル部材を製造出来る。
（１−２） １個加工によりノズル部材を製造する際、マスクパターンの幅方向の照明強度分布をより平坦化して、従来のものより照明光の持つ不均一性の影響を受けにくく、より高い加工精度が得られる。
（１−３） マスクパターンの形状や寸法に応じて照明方法を適切に選択出来、もってエネルギー損失を低減できる。
等の少なくとも１つの効果を有するノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置の提供である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のノズル部材の製造方法は複数個の照明光束を形成するためにレーザー光源からの光を振幅分割する段階と、
マスクに形成した複数のマスクパターンを同時に加工片へ露光するために、該複数のマスクパターンの各々を前記複数個の照明光束の内の対応する照明光束により照明する段階とを有することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１の発明において前記マスクパターンはノズル部材のノズル穴に対応する複数個の小さな開口を第１の方向に並べたパターンであることを特徴としている。
請求項３の発明は請求項２の発明において前記照明光束は前記マスクの位置において前記第１の方向に延びた複数の線状の照明領域に集光することを特徴としている。
請求項４の発明は請求項３の発明において前記複数のマスクパターンは前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って互いに平行に配置していることを特徴としている。
請求項５の発明は請求項４の発明において前記複数のマスクパターンを共通の基板上に形成していることを特徴としている。
請求項６の発明は請求項５の発明において前記光源からの光を分割する段階は、光軸を含む第２の断面に関して、該光源からの光をｎ個（ｎ２）の互いに略平行な照明光束Ｌ_０，１〜Ｌ_０，ｎに振幅分割で分割し、次いで光軸を含み且つ該第２の断面に直交する第１の断面に関して、各光束Ｌ_０，ｊ（但しｊ＝１〜ｎ）を夫々ｍ個（ｍ２）の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊに分割すると共に該照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめ、次いで該第２の断面に関して、該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）を互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめて複数の照明光束Ｌ_１，１〜Ｌ_ｍ，ｎを形成する又は該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）の各々を更にｑ個の照明光束Ｌ_{ｉ，ｊ，１}〜Ｌ_{ｉ，ｊ，ｑ}に分割すると共に互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめて複数の照明光束Ｌ_{１，１，１}〜Ｌ_{ｍ，ｎ，ｑ}を形成する工程を含むことを特徴としている。
請求項７の発明は請求項６の発明において前記複数のマスクパターンを通過した光は共通の加工片上の相異なる位置を照射することを特徴としている。
請求項８の発明は請求項６の発明において前記複数のマスクパターンを通過した光は互いに異なる加工片上を照射することを特徴としている。
請求項９の発明は請求項６〜８のいずれか１項の発明において前記複数個の照明光束を共通の光学系を介して前記複数のマスクパターンに向けることを特徴としている。
請求項１０の発明は請求項６〜９のいずれか１項の発明において前記複数のマスクパターンを通過した照明光束は投影光学系を介して前記加工片上に向けられ、この照明光束によって該複数のマスクパターンの像を該加工片上に形成することを特徴としている。
請求項１１の発明は請求項１０の発明において前記光源はエキシマレーザであることを特徴としている。
【００１１】
請求項１２の発明のインクジェットプリンタの製造方法は請求項１〜１１のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法によりノズル部材を製造する段階を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項１３の発明は請求項１〜１１のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法によりノズル部材を製造する加工機であって光軸を含む第２の断面に関して、前記光源からの光をｎ個（ｎ≧２）の照明光束Ｌ_０，１〜Ｌ_０，ｎに振幅分割で分割する光束分割手段と、光軸を含み且つ該第２の断面に直交する第１の断面に関して、各光束Ｌ_０，ｊ（但しｊ＝１〜ｎ）を夫々ｍ個（ｍ≧２）の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊに分割し且つ該照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめる第１光学部材と、該第２の断面に関して、該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）を互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめる又は該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）の各々を更にｑ個の照明光束Ｌ_{ｉ，ｊ，１}〜Ｌ_{ｉ，ｊ，ｑ}に分割すると共に互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめて複数の照明光束Ｌ_{１，１，１}〜Ｌ_{ｍ，ｎ，ｑ}を形成する第２光学部材と、該第２光学部材より射出する複数の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊ又はＬ_{１，ｊ，ｋ}〜Ｌ_{ｍ，ｊ，ｋ}毎（但しｊ＝１〜ｎ、ｋ＝１〜ｑ）に前記マスク上で互いに重ね合わせて該マスク上に前記マスクパターンの一つに対応する線状の照明領域を形成するアナモフィックな光学系とを有することを特徴としている。
請求項１４の発明は請求項１３の発明において前記光束分割手段はビームスプリッタと反射ミラーを有することを特徴としている。
請求項１５の発明は請求項１３又は１４の発明において前記光源と前記光束分割手段との間に該光源からの光を前記第２の断面内で位置調整する光束調整手段を有することを特徴としている。
請求項１６の発明は請求項１３〜１５のいずれか１項発明において前記第１光学部材は複数のプリズムを有することを特徴としている。
請求項１７の発明は請求項１３〜１６のいずれか１項の発明において前記第２光学部材は複数のプリズムを有することを特徴としている。
請求項１８の発明は請求項１３〜１７のいずれか１項の発明において前記第２の位置と前記投影光学系の入射瞳の位置とが光学的に共役な位置関係にあることを特徴としている。
請求項１９の発明は請求項１３〜１８のいずれか１項の発明において前記光学系は前記第１及び第２の断面に関して互いに異なる屈折力を有するアナモフィックレンズと、該第１及び第２の断面に関して互いに同じ屈折力を有するレンズ系とを有し、
該アナモフィックレンズは前記複数の照明光束Ｌ_１，１〜Ｌ_ｍ，ｎ又はＬ_{１，１，１}〜Ｌ_{ｍ，ｎ，ｑ}を前記第２の位置にあって前記光軸に直交する平面上に該第１の断面に関してフォーカスし、該レンズ系は該平面からの複数の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊ又はＬ_{１，ｊ，ｋ}〜Ｌ_{ｍ，ｊ，ｋ}毎（但しｊ＝１〜ｎ、ｋ＝１〜ｑ）に前記マスク上で互いに重ね合わせ且つ該マスク上に該第２の断面に関してフォーカスすることを特徴としている。
請求項２０の発明は請求項１９の発明において前記アナモフィックレンズは少なくとも一枚のシリンドリカルレンズより成ることを特徴としている。
請求項２１の発明は請求項１９又は２０の発明において前記アナモフィックレンズの前記第１の断面に関する後側焦点が前記第２の位置にあることを特徴としている。
請求項２２の発明は請求項１９〜２１のいずれか１項の発明において前記アナモフィックレンズの前記第１の断面に関する前側焦点が前記第１の位置にあることを特徴としている。
請求項２３の発明は請求項２２の発明において前記光源はエキシマレーザであることを特徴としている。
【００１５】
請求項２４の発明のノズル部材の製造方法は、光源と、入射する光束を光軸を含む第１の断面内で分割する第１光学部材と、該第１の断面内のみに屈折力のあるアナモフィックレンズと、
入射する光束を光軸を含み且つ該第１の断面に直交する第２の断面内で分割して分割光束の夫々を該第２の断面内で結像させる第２光学部材と、
該第２光学部材の結像点に前側焦点を位置させている集光光学系と、
ノズル部材のノズル穴に対応する複数個の小さな開口を該第１の断面内で光軸と直交する第１の方向に並べたマスクパターンを備え、該集光光学系の後側焦点に設置しているマスクと、
該マスクパターンの像を被加工物上に結像する投影光学系と、を用い、
前記光源からの光束を、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを通過させて複数の光束に分割し、
該光源からの光束は、前記第１の断面内で、前記第１光学部材により分割され、前記アナモフィックレンズにより中間像を形成した後、前記集光光学系を介して前記投影光学系の入射瞳に結像するように前記マスクパターンを照明し、
該光源からの光束は、前記第２の断面内で、前記第２光学部材により分割され前記集光光学系の前側焦点で結像させられ、該集光光学系を介して前記マスクパターンを照明し、
前記第１光学部材と前記第２光学部材とを通過した前記複数の光束は、前記マスク上で前記第１の断面内及び前記第２の断面内で夫々重なって該マスクに照明域を形成し、
該照射された前記マスクパターンの像を、前記投影光学系により、前記被加工物上に結像し、
前記マスクパターンとは形状及び／又は寸法が異なるパターンを照明する際に、前記第２光学部材を光路から離脱又は他の光学素子と交換することにより、前記第２の断面内で、前記光源からの光束を、前記集光光学系で該パターン上に集光し該パターンをクリチカル照明することを特徴としている。
【００１６】
請求項２５の発明は請求項２４の発明において前記第２光学部材は前記第１の方向に母線を有する複数のシリンドリカルレンズを前記第２の断面内で光軸と直交する第２の方向に並べて構成したシリンドリカルレンズアレイであることを特徴としている。
請求項２６の発明は請求項２５の発明において前記マスクパターンの前記第２の方向の幅をＬ_ｚ０、前記集光光学系の焦点距離をｆ_９、前記第２光学部材による光束の分割数をｕ、該第２光学部材へ入射する光束の該第２の方向の幅をａ_６１ｚとする時、前記シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ_６１ｚが条件式：
【数３】
を満足していることを特徴としている。
請求項２７の発明は請求項２６の発明において前記マスクから前記投影光学系の入射瞳までの距離をｓとする時、該入射瞳の径Ａ_１１が以下の条件式：
【数４】
を満足していることを特徴としている。
請求項２８の発明は請求項２４〜２７のいずれか１項の発明において前記光源からの光を光束分割手段により前記第２の断面に関してｎ個（ｎ≧２）の互いに略平行な照明光束Ｌ_０，１〜Ｌ_０，ｎに振幅分割で分割し、次いで前記第１光学部材により前記第１の断面に関して、各光束Ｌ_０，ｊ（但しｊ＝１〜ｎ）を夫々ｍ個（ｍ≧２）の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊに分割すると共に該照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめた後前記アナモフィックレンズに入射せしめ、次いで前記第２光学部材により該第２の断面に関して、照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ毎に（但しｉ＝１〜ｍ）ｕ個の光束に分割することを特徴としている。
請求項２９の発明は請求項２８の発明において前記光束分割手段はビームスプリッタと反射ミラーを有することを特徴としている。
請求項３０の発明は請求項２８又は２９の発明において前記光源と前記光束分割手段との間に該光源からの光を前記第２の断面内で位置調整する光束調整手段を有することを特徴としている。
請求項３１の発明は請求項２４〜３０のいずれか１項の発明において前記光源はエキシマレーザであることを特徴としている。
【００１７】
請求項３２の発明のインクジェットプリンタの製造方法は請求項２４〜３１のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法によりノズル部材を製造する段階を有することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のノズル部材の製造方法及びこれを用いた加工装置の実施形態１の要部概略図（平面図）であり、図２は本発明の実施形態１の要部概略図（側面図）である。説明の便宜上光学系の光軸（後述の投影レンズ１２の光軸を光学系の光軸とする）をx 軸とし、平面図をx-y 面、側面図をx-z 面とするようなxyz 座標系を設定する。そしてy 軸方向を第１の方向、z 軸方向を第２の方向、x-y 面を第１の平面（第１の断面）、x-z 面を第２の平面（第２の断面）とする。
【００２４】
図中、１は光源であり、例えばKrF エキシマレーザ等のレーザを用いる。２、３は折り返しミラーであり、光源からの射出光束の方向を調整する。G_Pは平行平板ガラスであり、y 軸に平行な回転軸を中心に回転可能であり、入射光束をx-z 面内でz 方向にシフトする。B_Sはビームスプリッターであり、入射する光束を透過光束と反射光束に振幅分割する。M は反射ミラーであり、ビームスプリッターB_Sで反射された光束を反射して前記透過光束と略平行にする。尚、反射ミラーM はy 軸に平行な回転軸を中心として回転してその傾きを変えられ、且つそのz 方向の位置も変えることができる。平行平板ガラスG_P等は光束調整手段の一要素を構成しており、ビームスプリッターB_S、反射ミラーM 等は光束分割手段の一要素を構成している。
【００２５】
４はy 方向光束分割手段（第１光学部材）であり、一対の頂角が等しいプリズム4a,4b を離して設置して構成し、レーザ光束をx-y 面内で進行方向の異なる３つの照明光束に分割する。５は中央に開口を形成している遮光マスク、６はz 方向光束分割手段（第２光学部材）であり、一対の頂角が等しいプリズム6a,6b で構成し、レーザ光束をx-z 面内で方向の異なる２つの照明光束に分割する。７はx-y 面内にだけ集光作用を持つ第１シリンドリカルレンズ（アナモフィックレンズ）である。９は集光光学系を構成する凸レンズ（レンズ系）であり、通常のx-y 面及びx-z 面に関して互いに同じ屈折力即ち同じ集光作用をもつ回転対称なレンズである。
【００２６】
１０はマスクであり、このマスク面は照明光束による被照明面である。マスク１０の位置は凸レンズ９の後側焦点F9' と略一致している。１２は投影レンズ（投影光学系）、 １１は投影レンズ１２の入射瞳（ときとして絞りが入射瞳になる場合がある）である。１３は被加工物（加工片）であり、本実施形態の場合、インクジェットプリンタのオリフィス・プレート（ノズル部材）として加工する一対の板材である。１４はマスク１０の保持部材であり、１５は被加工物１３の保持部材（第１、第２の被露光基板を保持する手段）である。投影レンズ１２はマスク１０上のパターン（複数のマスクパターン）の像を被加工物１３の表面に投影している。
【００２７】
図３は平行平板ガラスG_Pから第１シリンドリカルレンズ７までの部分の詳細図である。図３(A) は平面図、図３(B) は側面図である。
【００２８】
図４は本実施形態のマスク１０の正面図である。マスク１０のパターンは不透明の背景部に直径L_z0 の透明な小穴（開口）をy 軸に平行な二直線に添って規則正しく設けた形状であり、y 方向の全体の長さはL_y0 であり、小穴の幅はL_z0 であり、小穴列間の間隔はS_zである。マスク１０は透明基板上にクロム膜等の金属膜（背景部）を形成し、パターニングによってパターン（小穴列）を形成している。なお、このパターンはノズル部材のインク吐出穴（ノズル穴）に対応するパターンであり、パターンの在る領域はマスクパターン領域である。
【００２９】
本実施形態のマスクのパターンは、第１の方向に長く、第２の方向には狭小な範囲(L_y0×L_z0 、 下付字のy ，z は夫々y 方向、z 方向の要素であることを示す）に形成された小穴列から成る個別パターン（マスクパターン）P_iを２個、間隔S_zをおいて平行に配置した構成となっている。つまり、２個のマスクパターンを第２の方向に沿って互いに平行に配置している。本実施形態の場合、個別パターンP₁を第１のマスクパターン、個別パターンP₂を第２のマスクパターンとする。本実施形態ではマスク１０の一対のマスクパターンを被加工物（一対の加工片）１３上に投影して被加工物上の２ケ所に長さ略10mmの間に直径20μm〜50μm の多数の小穴を穿つのである。
【００３０】
投影レンズ１２の投影倍率を1/5 とすれば、各マスクパターンはL_y0=50mmにわたって直径L_z0=0.1〜0.25mmの透明な小穴が並んでいるマスクパターンになる。
【００３１】
マスクの長手方向（y 方向）とy 方向光束分割手段４の光束分割方向は全て一致しており、マスク１０はその中心がx 軸と一致するようにマスク保持部材１４に取り付けられている。
【００３２】
なお、第１シリンドリカルレンズ７及び凸レンズ９はアナモフィックな光学系の一要素を構成している。
【００３３】
本実施形態の作用を説明する。本実施形態の光学的作用はx-y 平面内の作用と、x-z 平面内の作用とで差異があるので、２つに分けて説明する。
【００３４】
先ず、主に図１と図３(A) を用いてx-y 平面（第１の断面）内の作用を説明する。光源から光軸方向に射出するレーザビームは、z 方向の幅よりy 方向の幅が大きい断面形状の光束である。この光束は折り返しミラー２、３で反射されてマスク長手方向であるy 軸と光束の長手方向を一致させて、且つx 軸に平行にした後、平行平板ガラスG_Pに入射する。
【００３５】
x-y 平面内においては平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM は何んらの収束発散作用も行わない。但し、光源からの光束L₀はビームスプリッターB_s、反射ミラーM によってx-z 面内で２つの照明光束L_0,1及びL_0,2に分割されているので、y 方向光束分割手段４に入射する光束はL_0,jと表わす(j=1,2) 。
【００３６】
y 方向光束分割手段４は図３(A) に示すようにy 方向に２個のプリズム4a,4b を隙間を設けて並べて構成したもので、入射光束L_0,jを、x-y 平面内で、進行方向の異なる３つの照明光束L_1,j,L_2,j,L_3,jに分割する。
【００３７】
分割された３つの照明光束L_1,j,L_2,j,L_3,jの各中心光線は光軸上の一点F_7y （第１の位置）で交わり、この位置F_7y に遮光マスク５を配置している。遮光マスク５は分割された３つの照明光束のy 方向の幅を等しくすると共に、y 方向光束分割手段４以前で発生した迷光を排除している。
【００３８】
この遮光マスク５の設置位置F_7y は第１シリンドリカルレンズ７の前側焦点であり、これによって第１シリンドリカルレンズ７から射出する３つの照明光束の各中心光線は光軸に対して平行に射出する。つまり、マスク５と第１シリンドリカルレンズ７は所謂テレセントリック光学系を構成している。なお、３つの照明光束が第１シリンドリカルレンズ７に入射する前にz 方向光束分割手段６を透過するが、x-y 平面内では、３つの照明光束はz 方向光束分割手段６の平行平板としての光学作用を受けるのみである。（ただし、実際には後述するようにx-z 面内で前記の２つの照明光束L_i,1,L_i,2 は互いに向きを変えられる。) そして３つの照明光束L_1,j,L_2,j,L_3,jは第１シリンドリカルレンズ７を透過後、その像界側の後側焦点位置F_7y'（第２の位置、第１集光面）にフォーカスされ、３つの像（x-y 面内の中間像）I_7y+,I_7y0,I_7y-を形成する。なお、これらの像は、x-z 面内では、各光束が拡がっている為に実際にはz 軸に平行な直線状の像となっている。
【００３９】
ついで凸レンズ９は、上記の３つの線像I_7y+,I_7y0,I_7y-を投影レンズ１２の入射瞳面１１に像I_9y-,I_9y0,I_9y+として再結像する。この時、マスク１０の位置では、ここが凸レンズ９の後側焦点F₉' である為に、３つの照明光束は全てx-y 面内で重なるが、デフォーカスしている。この重なった長さ（照明領域の長さ）をL_yとする。この大きさL_yは、図５に示すように、マスクパターンP₁，P₂のy 方向の大きさL_y0 を十分カバーするようにしている。
【００４０】
投影レンズ１２はマスク１０の各マスクパターンを被加工物１３上に結像する。その際、入射瞳１１を投影レンズ１２の前側焦点の位置に設定しておれば投影レンズ１２を出た照明光束の主光線は光軸に平行に出射する。
【００４１】
以上の構成により、本実施形態のx-y 平面内ではレーザ光源からの光束を３つの照明光束L_1,j,L_2,j,L_3,jに分割して、夫々を線像I_7y+,I_7y0,I_7y-として、フォーカスし、次に像I_9y-,I_9y0,I_9y+として投影レンズ１２の入射瞳１１内に再結像している。又、ケーラ照明を実現してマスク１０全体をy 方向に均一に照明している。
【００４２】
なお、第１シリンドリカルレンズ７の焦点距離ｆ_7yは、このレンズ７へ入射する照明光束L_iのy 方向の直径a_7y 、凸レンズ９の焦点距離f₉及びマスク１０の照明域の長さL_yで定まる。即ち、凸レンズ９が第１シリンドリカルレンズ７で形成された線像I_7y+,I_7y0,I_7y-を入射瞳１１上に結像するときの結像倍率をm_9y 、凸レンズ９の後側主平面から投影レンズ１２の入射瞳１１までの距離をb_9y とすると、第１シリンドリカルレンズ７の焦点距離f_7y は
f_7y=a_7y*{(b_9y −f₉)/L_y}*|1/m_9y| ・・・（１）
で与えられる。(*はかけ算を表す。）
通常、エキシマレーザから射出した直後のレーザ光束のy 方向の幅をa_0y 、y 方向光束分割手段４での分割数をm とすればa_7y=a_0y/m である。これらの関係を用いて実際に照明すべき範囲から各パラメータを決定すれば良い。
【００４３】
マスク１０の照明域L_yはマスクパターンP₁，P₂のy 方向の長さL_y0 に対して同程度から、20％程大きい寸法、即ち
L_y0≦L_y≦1.2*L_y0 ・・・（２）
までが望ましい。そのためには第１シリンドリカルレンズ７への照明光束L_iの入射幅であるa_7y をa_7y 〜（a_7y/1.2)として第１シリンドリカルレンズ７の焦点距離f_7y を決定し、実際には幅a_7y の照明光束を入射させれば良い。つまり、f_7y を次式により決定すれば良い。
【００４４】
f_7y=k*a_7y*{(b_9y-f₉)/L_y0}*|1/m_9y| ・・・（３）
但し、k=1〜1/1.2 (*はかけ算を表す。）
次に、この結果からy 方向光束分割手段４を構成する２つのプリズム4a,4b の条件を求める。y 方向光束分割手段４からの出射角度は第１シリンドリカルレンズ７の焦点距離f_7y と投影レンズ１２の入射瞳１１の直径A₁₁ と凸レンズ９のy 方向の結像倍率m_9y で定まる。
【００４５】
即ち、上記の３つの線像I_7y+,I_7y0,I_7y-が入射瞳１１（絞りの開口）の中に結像される為には、次の条件を満たさなければならない。
【００４６】
tan(θ_7y-max) ≦(A₁₁/2)/(f_7y*m_9y) ・・・（４）
ここに、
θ_7y-max：y 方向光束分割手段４から斜め方向に射出する照明光束が光軸となす角度である（図３）。(*はかけ算を表す。）
２つのプリズム4a,4b は（４）式で得られるθ_7y-maxを偏角として与えるプリズムで構成すれば良い。
【００４７】
なお、光学配置の決定に際しては次に説明するz 方向光束分割手段６の光学作用を考慮しておかなければならない。以上が本実施形態のx-y 平面内の作用である。
【００４８】
次に、図２と図３(B) を用いて、x-z 平面（第２の断面）内の作用について説明する。光源１から光軸方向に射出するレーザビームは通常、z 方向の幅よりy 方向の幅が大きい断面形状の光束である。この光束は折り返しミラー２、３によってマスク長手方向であるy 軸と光束の長手方向を一致させて、且つx 軸に平行にした後、平行平板ガラスG_Pに入射する。
【００４９】
光束は平行平板ガラスG_Pでz 方向に平行にシフトする。シフトした光束L₀は次いでビームスプリッターB_sに入射し、ここで振幅分割されて透過光束L_0,2と反射光束L_0,1の２つの光束に分かれる。反射光束L_0,1は反射ミラーM で再度反射されて、光軸と略平行な光束となり、透過光束L_0,2と並んでy 方向光束分割手段４に入射する。
【００５０】
このx-z 面内では、y 方向光束分割手段４は入射光束に対して単に平行平板としての作用しか及ぼさない。しかし、光束L_0,1及び光束L_0,2は前に説明したようにy 方向光束分割手段４を通過して、x-y 面内では３つの照明光束L_1,j,L_2,j,L_3,jに分割されているので (但し、j=1,2)、図３(B) ではy 方向光束分割手段４を通過して光束L_i,1,L_i,2 となり（但しi=1,2,3)、遮光マスク５を通過してz 方向光束分割手段６に入射する。
【００５１】
z 方向光束分割手段６は、図３(B) に示すように、z 方向に２個の頂角が等しいプリズム6a,6b を並べて構成したもので、入射する照明光束L_i,1,L_i,2 の方向をx-z 平面内で互いに交差するように変える。これらの２つの照明光束Ｌ_i,1,Ｌ _i,2は第１シリンドリカルレンズ７によってはz 方向に何んらの収束、発散作用も受けない。
【００５２】
方向を変えた２つの平行照明光束L_i,1,L_i,2 の各中心光線は第１シリンドリカルレンズ７を透過した後、このレンズの後側焦点位置F_7y'において互いに交わる。次いでこれらの２つの平行照明光束は夫々凸レンズ９に入射し、これを透過後、凸レンズ９の後側焦点F₉' に設置しているマスク１０の位置に像I_9z+,I_9z- としてフォーカスする。この像はy 方向には図５に示すL_yの大きさに拡がっているので、夫々長さL_yの線像である。また２つの線像I_9z+,I_9z- の間隔はS_zである。投影レンズ１２は、このようなz 方向には点に近い大きさで照明されているマスク１０の複数のマスクパターンを被加工物１３上に結像しているのである。
【００５３】
以上のx-z 平面内の作用において、本発明の特徴である平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM の機能をより詳細に説明する。
【００５４】
被加工物への露光の前にこの部分を調整する。まず平行平板ガラスG_Pを回転してレ−ザ光束L₀をz 方向にシフトして、ビームスプリッターB_sを透過する光束L_0,2が全てプリズム6aに入射して屈折され、プリズム6bには全く入射しないように、z 方向光束分割手段６での光束入射位置を見ながら調整する。
【００５５】
次いで、反射ミラーM の傾きとz 方向の位置を調整してビームスプリッターB_sで反射された光束L_0,1を透過光束L_0,2と平行にして，光束L_0,1が全てプリズム6bに入射して屈折され、プリズム6aには全く入射しないようにする。
【００５６】
このようにして、z 方向光束分割手段６の各プリズム6a,6b にビームスプリッターB_sの透過光束L_0,2と反射光束L_0,1が１つ１つ対応して入射するように調整する。各プリズムに入射する光束はいずれも光軸に平行なので各プリズムからの出射光束の光軸に対する角度の絶対値は等しくなる。
【００５７】
なお、この時２つの光束の強度は必ずしも等しくならないので、場合によっては強度を合わせ込むために強度の大きいほうに減光フィルター等を挿入して強度を調整する。
【００５８】
以上で平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM の調整を終え、被加工物１３への加工を開始するのである。
【００５９】
このように平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM は光源からの光束を振幅分割してz 方向に２倍の大きさに拡大すると共に、z 方向光束分割手段６へ光束が適切に入射するように調整する機能を有している。
【００６０】
z 方向光束分割手段６を構成するプリズム6a,6b の頂角は次の関係に基づいて決定される。即ち、プリズム6a,6b の偏角はそのまま凸レンズ９への平行光束の入射角θ_9z (図２）となるから、
tanθ_9z=(S_z/2)/f₉
なる関係が得られる。プリズム6a,6b をこのθ_9zを偏角として与えるプリズムで構成すれば良い。このプリズムは、x-z 面内で分割された２つの照明光束L_i,1,L_i,2 の各中心光線が第１シリンドリカルレンズ７の後側焦点F_7y'の位置（第２の位置）で光軸と交わるような位置に設定する。凸レンズ９は前述のように線像I_7y+,I_7y0,I_7y-を投影レンズ１２の入射瞳１１の中に結像するため、z 方向に分割された各照明光束の中心光線がF_7y'の位置で光軸と交わるならば、投影レンズ１２で照明光束がケラレる様なことはない。
【００６１】
なお、マスク１０上に形成される線像I_9z+,I_9z- の夫々のz 方向の幅L_zは、レーザ１の発散角をw とし、凸レンズ９の焦点距離をf₉とすると、
L_z=w*f₉ ・・・（５）
となる。そして実験によれば、この幅L_zとして
3*L_z0≦L_z≦30*L_z0 ・・・（６）
とすると好結果を得ている。(*はかけ算を表す。）
即ち、x-z 面に関してはレーザの発散角w と照明領域の所望の幅L_zとから、（５）式を満たす凸レンズ９の焦点距離f₉を決定すれば良い。
【００６２】
前記のようにマスク１０上の線状パターンのz 方向の寸法L_z0 は0.10〜0.25mm程度であり、エキシマレーザの発散角w は数mradであり、且つ集光レンズ９の焦点距離f₉は数100mm であるので、像I_9z+,I_9z- 夫々のz 方向の幅L_zは必要とされる大きさの3〜10倍程度となるので加工上問題にはならない。
【００６３】
なお、入射瞳１１内には直線状の像I_9y-,I_9y0,I_9y+が結像するが、これらの像全体の形状は矩形であるので、入射瞳１１の寸法や形状はこの点を考慮して適切に定める。
【００６４】
以上の構成により、本実施形態は、z 方向には、図５に示すように、マスク１０上に、２つの線状のマスクパターンP₁,P₂ 夫々のz 方向の寸法L_z0 を十分カバーするようにレーザ光を線状に結像し、クリチカル照明を実現している。これによって被加工物上にマスクパターンを投影する際に、極めて高いエネルギー密度の照明を実現している。以上がx-z 平面内の作用である。
【００６５】
以上のように本実施形態は、光軸を含む第２の断面に関して、前記光源からの光を光束分割手段によりn 個(n≧2)の照明光束L_0、1〜L_0、nに振幅分割で分割し、次いで光軸を含み且つ該第２の断面に直交する第１の断面に関して、各光束L_0,j（但しj=1〜n)を第１光学部材により夫々m 個(m≧2)の照明光束L_1,j〜L_m,jに分割すると共に該照明光束L_1,j〜L_m,jを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめ、該第２の断面に関して、該第１の位置で交差した各照明光束L_i,1〜L_i,n（但しi=1〜m)を第２光学部材により互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめ、該第２光学部材より射出する複数の照明光束L_1,1〜L_m,nを、アナモフィックな光学系により複数の照明光束L_1,j〜L_m,j毎(j=1〜n) にマスク上で互いに重ね合わせて該マスク上にマスクパターンの一つに対応する線状の照明領域を形成している。
【００６６】
そして、本実施形態はy 方向には、マスクパターンのy 方向の長さを十分カバーして、且つこれを均一に照明するケーラー照明を実現しており、z 方向には平行な２直線上に配置されたマスクパターン夫々のz 方向の寸法を適切な範囲でカバーして、光源からの光束をその範囲に結像するクリチカル照明を実現している。本実施形態は、これによって、マスク１０上に線状の照明領域を２個形成し、従来のレーザ加工光学系に比べてエネルギー利用効率の優れ、同時に２個の加工片を加工できる加工装置（投影装置）を達成している。
【００６７】
なお、本実施形態ではシリンドリカルレンズ７を１個のシリンドリカルレンズで構成しているが、レンズ７は必要に応じて複数のシリンドリカルレンズで構成しても良い。又、本実施形態では凸レンズ９を１個のレンズで構成しているが、レンズ９は必要に応じて複数のレンズで構成しても良い。
【００６８】
又、レーザの発散角w はz 方向の照明幅L_zを決定する重要な要素である。従ってこの発散角w を制御する為のレンズ、ビーム径可変ユニットを光源１とy 方向光束分割手段４の間に配置しても良い。
【００６９】
更に、本実施形態ではy 方向光束分割手段４を２つのプリズムで構成して、光束を３分割しているが、必要に応じてプリズム数を増やして照明光束の分割数を増やすことも出来る。
【００７０】
又、本実施形態ではz 方向光束分割手段６を２つのプリズム6a,6b で構成して、各照明光束L_i,1,L_i,2 を互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差させたが、マスクパターンが３つ或はそれ以上の場合や複数のマスクパターンが一直線に並んだパターンである場合は、光束分割手段のビームスプリッタB_Sや反射ミラーM を増やし、光束分割手段での分割数を増やすと共にz 方向光束分割手段を構成するプリズム数を増やすとか、或は光束分割手段で２つに分割した照明光束L_i,1,L_i,2 の各々をプリズム数を４つに増やしたz 方向光束分割手段で更にx-z 面内で２つづつ(q=2) に分割して複数の照明光束L_i,1、1〜L_i,2、2を形成するとかして、対応することが出来る。
【００７１】
本実施形態の投影装置をオリフィス・プレート（ノズル部材）ひいてはインクジェットプリンタの製造に応用すれば、レーザ光源の出力を上げずともオリフィス・プレートを１度の露光で２個加工でき、高い生産性で製作出来るので、オリフィス・プレートひいてはインクジェットプリンタの低コスト化が可能になる。
【００７２】
又、以上の実施形態は被加工物にインク吐出穴の列を加工する加工装置（投影装置）であったが、本発明は穴加工に限られるものでなく、例えば一つ又は複数の加工片上に直線状に分布するデバイスパターンを同時に複数個形成してデバイスを製造する場合に用いることも出来る。この時も１度の露光で複数のデバイスを同時に加工出来るので高い生産性が得られる。
【００７３】
図６は本発明のノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置の実施形態２の要部概略図（平面図）であり、図７は実施形態２の要部概略図（側面図）である。本実施形態は従来の加工装置で問題となっていたマスクパターンの幅方向の照明強度分布をより平坦化することを目的としている。
【００７４】
本実施形態は実施形態１に対してz 方向光束分割手段（第２光学部材）と第１シリンドリカルレンズの配置順序とz 方向光束分割手段の構成等が異なっている。異なる部分を重点的に説明する。なお、実施形態１と同じ要素には同じ符号を付している。
【００７５】
７はマスク１０の長手方向（y 方向）の照明域を決定する第１シリンドリカルレンズ（アナモフィックレンズ）であり、その作用は実施形態１と同じである。６１はマスク１０の幅方向（z 方向）に光束を分割するz 方向光束分割手段 (第２光学部材）であり、夫々y 軸に平行な母線を有する２つのシリンドリカルレンズをz 方向に積み上げたシリンドリカルレンズアレイで構成している。
【００７６】
又１６は本実施形態の被加工物（加工片）であり、インクジェットプリンタのオリフィス・プレート（ノズル部材）として加工する１個の板材である。
【００７７】
又、本実施形態のマスク１０のパターンは、図９に示すように第１の方向に長く、第２の方向には狭小な範囲(L_y0×L_z0)に形成された小穴列から成るマスクパターンP を１個備えたものである。そしてマスク１０はマスクパターンP の中心を光軸と一致させて設置している。
【００７８】
本実施形態の作用を説明する。光源１から出たレーザ光束が遮光マスク５の開口を通るまでの作用は実施形態１と同じである。遮光マスク５を射出する光束はx-y 平面内では夫々方向の異なる３つの照明光束L_1、j,L_2、j,L_3,j、x-z 平面内では平行な２つの光束L_i,1,L_i,2 として第１シリンドリカルレンズ７へ入射する。これから以後はx-y 平面内、x-z 平面内別々に説明する。
【００７９】
先ず、主に図６と図８(A) を用いてx-y 平面（第１の断面）内の作用を説明する。３つの照明光束L_1、j,L_2、j,L_3,jの各中心光線は遮光マスク５の位置で交わるが、この遮光マスク５の設置位置は第１シリンドリカルレンズ７の前側焦点F_7y に位置しており、これによって第１シリンドリカルレンズ７から射出する３つの照明光束の各中心光線は光軸に対して平行に射出する。つまり、マスク５と第１シリンドリカルレンズ７は所謂テレセントリック光学系を構成している。
【００８０】
そして３つの照明光束L_1、j,L_2、j,L_3,jは第１シリンドリカルレンズ７を透過後、その像界側の後側焦点位置F_7y'（第２の位置、第１集光面）にフォーカスされ、３つの像（x-y 面内の中間像）I_7y+,I_7y0,I_7y-を形成する。なお、これらの像は、x-z 面内では、各光束が拡がっている為に実際にはz 軸に平行な直線状の像となっている。
【００８１】
次いで、３つの照明光束はz 方向光束分割手段６１を透過するが、x-y 平面内では、３つの照明光束はz 方向光束分割手段６１の平行平板としての光学作用を受けるのみである。（ただし、実際には後述するようにx-z 面内で前記の２つの照明光束L_i,1,L_i,2 は夫々集光光束に変換される。）
ついで凸レンズ（集光光学系）９は、上記の３つの線像I_7y+,I_7y0,I_7y-を投影レンズ（投影光学系）１２の入射瞳面１１に像I_9y-,I_9y0,I_9y+として再結像する。この時、マスク１０の位置では、ここが凸レンズ９の後側焦点F₉' である為に、３つの照明光束は全てx-y 面内で重なるが、デフォーカスしている。この重なった長さ（照明領域の長さ）をL_yとする。この大きさL_yは、図１０に示すように、マスクパターンP のy 方向の大きさL_y0 を十分カバーするようにしている。
【００８２】
投影レンズ１２はマスク１０のマスクパターンを被加工物１６上に結像する。その際、入射瞳１１を投影レンズ１２の前側焦点の位置に設定しておれば投影レンズ１２を出た照明光束の主光線は光軸に平行に出射する。
【００８３】
以上の構成により、本実施形態では_、 x-y 平面内ではレーザ光源からの光束を３つの照明光束L_1、j,L_2、j,L_3,jに分割して、夫々を線像I_7y+,I_7y0,I_7y-として、フォーカスし、次に像I_9y-,I_9y0,I_9y+として投影レンズ１２の入射瞳１１内に再結像している。又、ケーラ照明を実現してマスク１０全体をy 方向に均一に照明している。
【００８４】
次に、図７と図８(B) を用いて、x-z 平面（第２の断面）内の作用について説明する。図８(B) に示すようにビームスプリッタB_Sと反射ミラーM により形成された略平行な２つの光束L_0,1,L_0,2 はy 方向光束分割手段４を通過して光束L_i,1,L_i,2 となり（但しi=1、2、3)、遮光マスク５を通過して第１シリンドリカルレンズ７に入射する。これらの２つの照明光束L_i,1,L_i,2 は第１シリンドリカルレンズ７によってはz 方向に何んらの収束、発散作用も受けない。
【００８５】
次いで、光束はz 方向光束分割手段６１に入射する。z 方向光束分割手段６１は、図８(B) に示すように、夫々y 軸に平行な母線を持つ２個のシリンドリカルレンズをz 方向に積み上げて構成したシリンドリカルレンズアレイであり、入射する照明光束L_i,1 ,L_i,2を夫々凸レンズ９の前側焦点位置F₉に結像させる。
【００８６】
この時、マスクパターンP のz 方向の幅をL_z0 、凸レンズ９の焦点距離をf₉、z 方向光束分割手段６１を構成するシリンドリカルレンズの焦点距離をf_61z、光束のz 方向の分割数をu 、z 方向光束分割手段６１に入射する光束の大きさをa_{6 1z}として、これらの諸元を以下の関係を満足するように設定する。
【００８７】
【数５】
(*はかけ算を表す。）つまり、L_z0,a_61z,u,f₉ が与えられればシリンドリカルレンズの焦点距離f_61zを決定することができる。
【００８８】
そして、条件式（７）を満足すればz 方向光束分割手段６１によって分割された各光束は凸レンズ９から夫々光軸に対して傾いた平行光束として射出され、マスク１０において重ね合わされる。この作用によってマスク１０のz 方向の照明域の強度分布が平坦化される。
【００８９】
この後、マスク１０からの光束は投影レンズの入射瞳１１、投影レンズ１２を経由して加工物１６に到達し、加工物１６を光加工する。
【００９０】
照明光束をしてマスク１０を通過し、入射瞳１１でけられなく投影レンズ１２に入射させるには、凸レンズ９から出射する光束が或る制限を受ける。これについて考察する。
【００９１】
z 方向光束分割手段６１がu 個のシリンドリカルレンズで構成されているものとする。x-z 面内において光軸から最も外側にあるシリンドリカルレンズ６１u の中心までの距離d は、
【００９２】
【数６】
である。この中心を通る光線は凸レンズ９までは光軸と平行に進み、凸レンズ９を通過後、その後側焦点F₉' を通るから、マスク１０から入射瞳１１までの距離をs とすると、この光線が入射瞳１１を通る高さδは
【００９３】
【数７】
となる。(*はかけ算を表す。）そして、入射瞳１１において最も外側を通る光線の高さh_11zは、このδにL_z0/2 を加えた値になる。そしてこのh_11zは入射瞳１１の直径をA₁₁ とすると、次の式を満足させなければならない。
【００９４】
【数８】
(*はかけ算を表す。）つまり、式（７）、（８）を満足するようにz 方向光束分割手段６１を構成するシリンドリカルレンズの焦点距離f_61zと分割数u を決定すれば良い。
【００９５】
本実施形態は以上の構成により、y 方向にはマスクパターンP のy 方向の寸法L_y0 を十分カバーしてこれを均一な明るさで照明するケーラ照明を実現しており、z 方向にもマスク１０上で複数の光束を重ね合わせて強度分布の平坦な照明を実現している。
【００９６】
以上のx-z 平面内の作用において、本発明の特徴である平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM の部分の調整方法を説明する。
【００９７】
被加工物への露光の前にこの部分を調整する。まず平行平板ガラスG_Pを回転してレ−ザ光束L₀をz 方向にシフトして、ビームスプリッターB_sを透過する光束L_0,2が全てシリンドリカルレンズ61a に入射して屈折され、シリンドリカルレンズ61b には全く入射しないように、z 方向光束分割手段６１での光束入射位置を見ながら調整する。
【００９８】
次いで、反射ミラーM の傾きとz 方向の位置を調整してビームスプリッターB_sで反射された光束L_0,1を透過光束L_0,2と平行にして，光束L_0,1が全てシリンドリカルレンズ61b に入射して屈折され、シリンドリカルレンズ61a には全く入射しないようにする。
【００９９】
このようにして、z 方向光束分割手段６１の各シリンドリカルレンズ61a,61b にビームスプリッターB_sの透過光束L_0,2と反射光束L_0,1が１つ１つ対応して入射するように調整する。各シリンドリカルレンズに入射する光束はいずれも光軸に平行なので各シリンドリカルレンズの中心からの出射光線は夫々光軸に対して平行となる。
【０１００】
なお、この時２つの光束の強度は必ずしも等しくならないので、場合によっては強度を合わせ込むために強度の大きいほうに減光フィルター等を挿入して強度を調整する。
【０１０１】
以上で平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM の調整を終え、被加工物１６への加工を開始するのである。
【０１０２】
このように平行平板ガラスG_P、ビームスプリッターB_s、反射ミラーM は光源からの光束を振幅分割してz 方向に２倍の大きさに拡大すると共に、z 方向光束分割手段６１へ光束が適切に入射するように調整する機能を有している。
【０１０３】
なお、本実施形態のz 方向光束分割手段６１はy 方向に移動するステージの上に設置している。このステージには該z 方向光束分割手段６１が光路から出た時に新たに光路内に配置される光学フィルター（平板光学素子）１７を備えている。これにより本実施形態のマスク１０での照明域はz 方向光束分割手段６１が光路内に配置されている時にはz 方向に均一に対象照明域を照明し、光学フィルター１７が光路内に配置されたときには、マスク１０を線状にクリチカル照明する照明域を形成することになる。 (場合によっては、z 方向光束分割手段６１のみを光路から離脱・挿入させるように構成しても良い。)
本実施形態は以上の構成によりマスク上の照明域の強度分布がマスクの長手方向、幅方向共に良く平坦化され、照明光が持つ不均一性の影響を受けにくく、加工精度を上げることができる。
【０１０４】
なお、本実施形態のx-z 平面内の照明方法は一見ケーラ照明に類似に見えるが、本実施形態の照明方法はケーラ照明では得られない効果を有する。即ち、もしx-z 平面内でz 方向光束分割手段６１への入射光束L_i,1,L_i,2 を合わせて第１シリンドリカルレンズ７の後側焦点F_7y'の所へ結像させれば、x-z 平面内でもマスク１０をケーラ照明することになる。
【０１０５】
しかしながら、マスク１０上の小穴のz 方向の寸法L_z0 は前記のように0.1〜0.25mmと極めて小さいので、x-z 平面内でマスクパターンP を通過して投影レンズ１２へ入射する光束のNAも極めて小さくなる。つまり、入射光束の径a_61zや凸レンズ９が大きくてもエネルギーの利用効率は非常に小さくなる。
【０１０６】
本発明においては、x-z 平面内で凸レンズ９からマスク１０に向かう平行光束の径がL_z0 に対して余裕が有りしかも不必要に無駄が無い大きさ、例えばL_z0 の10倍程度になるようにz 方向光束分割手段６１を構成するシリンドリカルレンズの幅a_61z/uを設定する。ちなみに、この時凸レンズ９から射出する平行光束の幅は、
【０１０７】
【数９】
となる。この関係式に基づき分割数u 、シリンドリカルレンズの焦点距離f_61zを設定すれば、x-z 平面内においてもz 方向光束分割手段６１への入射光束を全て利用してマスクパターンP をケーラ照明と同じように均一に照明することができる。
【０１０８】
又、本実施形態はz 方向光束分割手段６１と光学フィルター１７のいずれかを選ぶことにより照明状態を変えることができるので、マスクパターンの形状や大きさに応じて適切に照明出来、もってエネルギー損失を低減することができる。なお、本実施形態ではy 方向光束分割手段４を２つのプリズムで構成して、光束を３分割しているが、これは実施形態１と同様に必要に応じてプリズム数を増やして照明光束の分割数を増やすことも出来る。
【０１０９】
又、本実施形態のz 方向光束分割手段６１によるz 方向の光束分割数は２であるが、先の条件式を満足出来れば分割数を変更しても問題はない。
【０１１０】
更に、z 方向光束分割手段６１を構成するシリンドリカルレンズを各々ズームレンズで構成してバックフォーカスを一定に保ったまま焦点距離を変えることにより照明域の大きさを変化させることも出来る。
【０１１１】
本発明は以上の構成により、１次元的な線状のマスクパターン、しかも実施形態１では複数の線状パターンに対して、又、実施形態２では１個の線状パターンに対して極めて高いエネルギー利用効率で照明することができ、しかも光源からの光束を振幅分割で分割することでマスク面での幅方向の大きさは20〜30% 大きくなり、マスク調整時の調整時間の短縮が図られる。同時に、エキシマレーザの射出方向の経時変化によりマスク面での照明域の位置が変動するが、レーザビームの幅を拡大することでエキシマレーザの経時変化に強い加工装置を達成している。
【０１１２】
又、フライアイレンズを用いないy 方向光束分割手段及びz 方向光束分割手段を利用することにより、簡易な構成で、高精度のレーザ加工ができる加工装置を達成している。
【０１１３】
又、実施形態１によれば、部品加工として例えば、１回の加工で２個加工出来、エネルギー損失を抑えつつ、装置の加工能力を倍増して生産性を飛躍的に高め、コストダウンを達成することのできるノズル部材の製造方法を達成している。又、本発明の加工装置を用いると低コストのオリフィス・プレートを使用する低コストのバブル・ジェット・プリンタを達成できる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明は以上の構成により、複数の光束を発生させてマスクを照明し、その際、振幅分割をも利用して該複数の光束を発生させて光源の経時変化に対して強く、エネルギーの利用効率の高いノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置を達成する。
【０１１５】
更に、
（３−１） 同時に加工片の複数カ所又は複数の加工片を照明し、高い生産性でノズル部材を製造出来る。
（３−２） １個加工によりノズル部材を製造する際、マスクパターンの幅方向の照明強度分布をより平坦化して、従来のものより照明光の持つ不均一性の影響を受けにくく、より高い加工精度が得られる。
（３−３） マスクパターンの形状や寸法に応じて照明方法を適切に選択出来、もってエネルギー損失を低減できる。
等の少なくとも１つの効果を有するノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置の実施形態１の要部概略図（平面図）
【図２】 実施形態１の要部概略図（側面図）
【図３】 平行平板ガラスから第１シリンドリカルレンズ７までの部分の
詳細図
【図４】 実施形態１のマスク正面図
【図５】 実施形態１のマスクパターンの照明範囲説明図
【図６】 本発明のノズル部材の製造方法及びそれを用いた加工装置の実施形態２の要部概略図（平面図）
【図７】 実施形態２の要部概略図（側面図）
【図８】 平行平板ガラスからz 方向光束分割手段６１までの部分の詳細図
【図９】 実施形態２のマスク正面図
【図１０】 実施形態２のマスクパターンの照明範囲説明図
【符号の説明】
１ 光源
２、３ 折り返しミラー
G_P 平行平板ガラス
B_S ビームスプリッタ
M 反射ミラー
４ y 方向光束分割手段（第１光学部材）
５ 遮光マスク
６ z 方向光束分割手段（第２光学部材）
７ 第１シリンドリカルレンズ（アナモフィックレンズ）
９ 凸レンズ（レンズ系）
１０ マスク
１１ 入射瞳
１２ 投影レンズ（投影光学系）
１３ 実施形態１の被加工物（加工片）
１４ マスク保持部材
１５ 被加工物の保持部材
１６ 実施形態２の被加工物
１７ 光学フィルター（平板光学素子）
６１ z 方向光束分割手段 (シリンドリカルレンズアレイ)
L_y0 マスクパターンのy 方向の長さ
L_z0 マスクのパターンを構成しているマスクパターンのz 方向の長さ
L_y y 方向のマスク照射幅
L_z z 方向のマスク照射幅
P ，P_i マスクパターン（個別パターン）
S_z ２つマスクパターン間の間隔

Claims (32)

1. 複数個の照明光束を形成するためにレーザー光源からの光を振幅分割する段階と、
   マスクに形成した複数のマスクパターンを同時に加工片へ露光するために、該複数のマスクパターンの各々を前記複数個の照明光束の内の対応する照明光束により照明する段階とを有することを特徴とするノズル部材の製造方法。
2. 前記マスクパターンはノズル部材のノズル穴に対応する複数個の小さな開口を第１の方向に並べたパターンであることを特徴とする請求項１のノズル部材の製造方法。
3. 前記照明光束は前記マスクの位置において前記第１の方向に延びた複数の線状の照明領域に集光することを特徴とする請求項２のノズル部材の製造方法。
4. 前記複数のマスクパターンは前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って互いに平行に配置していることを特徴とする請求項３のノズル部材の製造方法。
5. 前記複数のマスクパターンを共通の基板上に形成していることを特徴とする請求項４のノズル部材の製造方法。
6. 前記光源からの光を分割する段階は、光軸を含む第２の断面に関して、該光源からの光をｎ個（ｎ≧２）の互いに略平行な照明光束Ｌ_０，１〜Ｌ_０，ｎに振幅分割で分割し、次いで光軸を含み且つ該第２の断面に直交する第１の断面に関して、各光束Ｌ_０，ｊ（但しｊ＝１〜ｎ）を夫々ｍ個（ｍ≧２）の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊに分割すると共に該照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめ、次いで該第２の断面に関して、該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）を互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめて複数の照明光束Ｌ_１，１〜Ｌ_ｍ，ｎを形成する又は該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）の各々を更にｑ個の照明光束Ｌ_{ｉ，ｊ，１}〜Ｌ_{ｉ，ｊ，ｑ}に分割すると共に互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめて複数の照明光束Ｌ_{１，１，１}〜Ｌ_{ｍ，ｎ，ｑ}を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５のノズル部材の製造方法。
7. 前記複数のマスクパターンを通過した光は共通の加工片上の相異なる位置を照射することを特徴とする請求項６のノズル部材の製造方法。
8. 前記複数のマスクパターンを通過した光は互いに異なる加工片上を照射することを特徴とする請求項６のノズル部材の製造方法。
9. 前記複数個の照明光束を共通の光学系を介して前記複数のマスクパターンに向けることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法。
10. 前記複数のマスクパターンを通過した照明光束は投影光学系を介して前記加工片上に向けられ、この照明光束によって該複数のマスクパターンの像を該加工片上に形成することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法。
11. 前記光源はエキシマレーザであることを特徴とする請求項１０のノズル部材の製造方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法によりノズル部材を製造する段階を有することを特徴とするインクジェットプリンタの製造方法。
13. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法によりノズル部材を製造する加工装置であって、光軸を含む第２の断面に関して、前記光源からの光をｎ個（ｎ≧２）の照明光束Ｌ_０，１〜Ｌ_０，ｎに振幅分割で分割する光束分割手段と、光軸を含み且つ該第２の断面に直交する第１の断面に関して、各光束Ｌ_０，ｊ（但しｊ＝１〜ｎ）を夫々ｍ個（ｍ≧２）の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊに分割し且つ該照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめる第１光学部材と、該第２の断面に関して、該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）を互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめる又は該第１の位置で交差した各照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ（但しｉ＝１〜ｍ）の各々を更にｑ個の照明光束Ｌ_{ｉ，ｊ，１}〜Ｌ_{ｉ，ｊ，ｑ}に分割すると共に互いに異なる方向に向けて第２の位置で交差せしめて複数の照明光束Ｌ_{１，１，１}〜Ｌ_{ｍ，ｎ，ｑ}を形成する第２光学部材と、該第２光学部材より射出する複数の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊ又はＬ_{１，ｊ，ｋ}〜Ｌ_{ｍ，ｊ，ｋ}毎（但しｊ＝１〜ｎ、ｋ＝１〜ｑ）に前記マスク上で互いに重ね合わせて該マスク上に前記マスクパターンの一つに対応する線状の照明領域を形成するアナモフィックな光学系とを有することを特徴とする加工装置。
14. 前記光束分割手段はビームスプリッタと反射ミラーを有することを特徴とする請求項１３の加工装置。
15. 前記光源と前記光束分割手段との間に該光源からの光を前記第２の断面内で位置調整する光束調整手段を有することを特徴とする請求項１３又は１４の加工装置。
16. 前記第１光学部材は複数のプリズムを有することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の加工装置。
17. 前記第２光学部材は複数のプリズムを有することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の加工装置。
18. 前記第２の位置と前記投影光学系の入射瞳の位置とが光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の加工装置。
19. 前記光学系は前記第１及び第２の断面に関して互いに異なる屈折力を有するアナモフィックレンズと、該第１及び第２の断面に関して互いに同じ屈折力を有するレンズ系とを有し、
    該アナモフィックレンズは前記複数の照明光束Ｌ_１，１〜Ｌ_ｍ，ｎ又はＬ_{１，１，１}〜Ｌ_{ｍ，ｎ，ｑ}を前記第２の位置にあって前記光軸に直交する平面上に該第１の断面に関してフォーカスし、該レンズ系は該平面からの複数の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊ又はＬ_{１，ｊ，ｋ}〜Ｌ_{ｍ，ｊ，ｋ}毎（但しｊ＝１〜ｎ、ｋ＝１〜ｑ）に前記マスク上で互いに重ね合わせ且つ該マスク上に該第２の断面に関してフォーカスすることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の加工装置。
20. 前記アナモフィックレンズは少なくとも一枚のシリンドリカルレンズより成ることを特徴とする請求項１９の加工装置。
21. 前記アナモフィックレンズの前記第１の断面に関する後側焦点が前記第２の位置にあることを特徴とする請求項１９又は２０の加工装置。
22. 前記アナモフィックレンズの前記第１の断面に関する前側焦点が前記第１の位置にあることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の加工装置。
23. 前記光源はエキシマレーザであることを特徴とする請求項２２の加工装置。
24. 光源と、入射する光束を光軸を含む第１の断面内で分割する第１光学部材と、該第１の断面内のみに屈折力のあるアナモフィックレンズと、
    入射する光束を光軸を含み且つ該第１の断面に直交する第２の断面内で分割して分割光束の夫々を該第２の断面内で結像させる第２光学部材と、
    該第２光学部材の結像点に前側焦点を位置させている集光光学系と、
    ノズル部材のノズル穴に対応する複数個の小さな開口を該第１の断面内で光軸と直交する第１の方向に並べたマスクパターンを備え、該集光光学系の後側焦点に設置しているマスクと、
    該マスクパターンの像を被加工物上に結像する投影光学系と、を用い、
    前記光源からの光束を、前記第１光学部材と前記第２光学部材とを通過させて複数の光束に分割し、
    該光源からの光束は、前記第１の断面内で、前記第１光学部材により分割され、前記アナモフィックレンズにより中間像を形成した後、前記集光光学系を介して前記投影光学系の入射瞳に結像するように前記マスクパターンを照明し、
    該光源からの光束は、前記第２の断面内で、前記第２光学部材により分割され前記集光光学系の前側焦点で結像させられ、該集光光学系を介して前記マスクパターンを照明し、
    前記第１光学部材と前記第２光学部材とを通過した前記複数の光束は、前記マスク上で前記第１の断面内及び前記第２の断面内で夫々重なって該マスクに照明域を形成し、
    該照射された前記マスクパターンの像を、前記投影光学系により、前記被加工物上に結像し、
    前記マスクパターンとは形状及び／又は寸法が異なるパターンを照明する際に、前記第２光学部材を光路から離脱又は他の光学素子と交換することにより、前記第２の断面内で、前記光源からの光束を、前記集光光学系で該パターン上に集光し該パターンをクリチカル照明することを特徴とするノズル部材の製造方法。
25. 前記第２光学部材は前記第１の方向に母線を有する複数のシリンドリカルレンズを前記第２の断面内で光軸と直交する第２の方向に並べて構成したシリンドリカルレンズアレイであることを特徴とする請求項２４のノズル部材の製造方法。
26. 前記マスクパターンの前記第２の方向の幅をＬ_ｚ０、前記集光光学系の焦点距離をｆ_９、前記第２光学部材による光束の分割数をｕ、該第２光学部材へ入射する光束の該第２の方向の幅をａ_６１ｚとする時、前記シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ_６１ｚが条件式：
    を満足していることを特徴とする請求項２５のノズル部材の製造方法。
27. 前記マスクから前記投影光学系の入射瞳までの距離をｓとする時、該入射瞳の径Ａ_１１が以下の条件式：
    を満足していることを特徴とする請求項２６のノズル部材の製造方法。
28. 前記光源からの光を光束分割手段により前記第２の断面に関してｎ個（ｎ≧２）の互いに略平行な照明光束Ｌ_０，１〜Ｌ_０，ｎに振幅分割で分割し、次いで前記第１光学部材により前記第１の断面に関して、各光束Ｌ_０，ｊ（但しｊ＝１〜ｎ）を夫々ｍ個（ｍ≧２）の照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊに分割すると共に該照明光束Ｌ_１，ｊ〜Ｌ_ｍ，ｊを互いに異なる方向に向けて第１の位置で交差せしめた後前記アナモフィックレンズに入射せしめ、次いで前記第２光学部材により該第２の断面に関して、照明光束Ｌ_ｉ，１〜Ｌ_ｉ，ｎ毎に（但しｉ＝１〜ｍ）ｕ個の光束に分割することを特徴とする請求項２４〜２７のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法。
29. 前記光束分割手段はビームスプリッタと反射ミラーを有することを特徴とする請求項２８のノズル部材の製造方法。
30. 前記光源と前記光束分割手段との間に該光源からの光を前記第２の断面内で位置調整する光束調整手段を有することを特徴とする請求項２８又は２９のノズル部材の製造方法。
31. 前記光源はエキシマレーザであることを特徴とする請求項２４〜３０のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法。
32. 請求項２４〜３１のいずれか１項に記載のノズル部材の製造方法によりノズル部材を製造する段階を有することを特徴とするインクジェットプリンタの製造方法。