(57)【要約】      （修正有）【課題】短い加工時間で精度良くインクジェットヘッドのノズル用テーパ穴を形成することができるテーパ穴形成装置を提供する。【解決手段】テーパ穴形成装置１０は、光源１１と、光を振幅変調する振幅変調マスク１４と、振幅変調された光を結像して被加工物１８にテーパ穴を形成する結像光学系１７とを備える。振幅変調マスク１４は、テーパ穴の貫通部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部とからなる。また、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ、複数の振幅変調単位領域からなる。【選択図】図１
2010188418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、
前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記変調マスクは、振幅変調マスクまたは位相変調マスクからなり、
被加工物に照射される光の光強度は、被加工物においてテーパ穴の貫通部若しくは底部分が形成される領域に照射される光の中央部と、被加工物においてテーパ穴のテーパ部が形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物においてテーパ穴が形成されない領域に照射される光の周縁部とで異なり、
前記光の中央部の光強度は、前記光の傾斜部の光強度よりも大きく、
前記光の傾斜部の光強度は、前記光の周縁部の光強度よりも大きく、
前記光の傾斜部における光強度の分布は、光の傾斜部のうち前記光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置。
【請求項２】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、
前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記変調マスクは、振幅変調マスクまたは位相変調マスクからなり、
被加工物に照射される光の光強度は、被加工物においてテーパ穴の貫通部若しくは底部分が形成される領域に照射される光の中央部と、被加工物においてテーパ穴のテーパ部が形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物においてテーパ穴が形成されない領域に照射される光の周縁部とで異なり、
前記光の中央部の光強度は、前記光の傾斜部の光強度よりも大きく、
前記光の傾斜部の光強度は、前記光の周縁部の光強度よりも大きく、
光強度の分布は、前記光の中央部と前記光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から降下する段部を含むとともに、光の傾斜部において、光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置。
【請求項３】
光の傾斜部における光強度の分布は、光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布しているとともに、光の傾斜部における光強度の分布の減少率は、光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かうにつれて小さくなることを特徴とする請求項２に記載のテーパ穴形成装置。
【請求項４】
前記変調マスクは、複数の変調単位領域からなり、
前記変調マスクにより変調され出射された光は、前記変調単位領域に基づく光強度分布を有し、
前記変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のテーパ穴形成装置。
【請求項５】
前記変調マスクは、複数の変調単位領域からなり、
前記変調マスクにより変調され出射された光は、前記変調単位領域に基づく光強度分布を有し、
前記変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
光強度の分布は、前記光の中央部と前記光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から光の傾斜部に向って一定の幅をもって降下する段部を含み、
当該段部の幅は、２×Ｒよりも小さいことを特徴とする請求項２または３に記載のテーパ穴形成装置。
【請求項６】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、
前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴａ１の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かってＴａ１が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置。
【請求項７】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、
前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、
第１振幅変調単位領域の占有率の分布は、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置。
【請求項８】
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１０とし、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１０とするとき、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係を満たすことを特徴とする請求項７に記載のテーパ穴形成装置。
【請求項９】
前記第１振幅変調単位領域の第１の光透過率は１であり、
前記第２振幅変調単位領域の第２の光透過率は０であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のテーパ穴形成装置。
【請求項１０】
前記第１振幅変調単位領域は、光透過性基板からなり、
前記第２振幅変調単位領域は、光透過性基板に金属もしくは金属酸化物もしくは金属と金属酸化物の積層体からなる光遮蔽膜をパターンニングした積層体からなることを特徴とする請求項９に記載のテーパ穴形成装置。
【請求項１１】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、
前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記位相変調マスクの前記変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、
前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴｐ１およびＴｐ２の分布は、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置。
【請求項１２】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、
前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記位相変調マスクの前記変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、
｛（第１位相変調単位領域の占有率−第２位相変調単位領域の占有率）の絶対値｝の分布は、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部と前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置。
【請求項１３】
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２０とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２０とするとき、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１２に記載のテーパ穴形成装置。
【請求項１４】
前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度異なることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載のテーパ穴形成装置。
【請求項１５】
前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載のテーパ穴形成装置。
【請求項１６】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、
前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた振幅変調マスクにおいて、
前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴａ１の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かってＴａ１が減少するよう分布していることを特徴とする振幅変調マスク。
【請求項１７】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、
前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた振幅変調マスクにおいて、
前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、
第１振幅変調単位領域の占有率の分布は、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とする振幅変調マスク。
【請求項１８】
前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１０とし、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１０とするとき、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１７に記載の振幅変調マスク。
【請求項１９】
前記第１振幅変調単位領域の第１の光透過率が１であり、
前記第２振幅変調単位領域の第２の光透過率が０であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の振幅変調マスク。
【請求項２０】
前記第１振幅変調単位領域は、光透過性基板からなり、
前記第２振幅変調単位領域は、光透過性基板に金属もしくは金属酸化物もしくは金属と金属酸化物の積層体からなる光遮蔽膜をパターンニングした積層体からなることを特徴とする請求項１９に記載の振幅変調マスク。
【請求項２１】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、
前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた位相変調マスクにおいて、
前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記位相変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、
前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴｐ１およびＴｐ２の分布は、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝が減少するよう分布していることを特徴とする位相変調マスク。
【請求項２２】
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、
前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた位相変調マスクにおいて、
前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、
前記位相変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、
｛（第１位相変調単位領域の占有率−第２位相変調単位領域の占有率）の絶対値｝の分布は、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部と前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とする位相変調マスク。
【請求項２３】
前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２０とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２０とするとき、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係を満たすことを特徴とする請求項２２に記載の位相変調マスク。
【請求項２４】
前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度異なることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の位相変調マスク。
【請求項２５】
前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の位相変調マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置に関する。さらに具体的には、本発明は、エキシマレーザを用いたレーザ加工により、インクジェットヘッドのノズルを形成するためのテーパ穴形成装置に関する。また本発明は、テーパ穴形成装置で用いられる振幅変調マスクまたは位相変調マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタなどに使用されるインクジェットヘッドのノズルは、良好なインクの吐出性能を得るために、インクの吐出口が基端部よりも細くなるようテーパがつけられた形状を有している。
【０００３】
図１７に、従来のインクジェットヘッドのノズル形成方法における光学装置１００を示す。光学装置１００のステージ１０９上には、ポリイミド等の樹脂プレートからなり、レーザ加工によりノズルが形成されるノズル形成用シート１０８が載置されている。レーザ光源１０２から出射されるパルス状のレーザ光は、光強度分布を均一化する照明光学系１０３を通過した後、マスク１０４に入射される。マスク１０４は、光を透過させる石英ガラス層１０５と、光を遮蔽する金属からなる光遮蔽膜１０６とを積層することにより形成されており、また、光遮蔽膜１０６はその中央部に円形の開口部１０６ａを有している。このため、マスク１０４に入射したレーザ光のうち、光遮蔽膜１０６の開口部１０６ａに対応する領域に入射したレーザ光のみがマスク１０４を透過し、その他の光はマスク１０４の光遮蔽膜１０６により遮蔽される。マスク１０４を透過したレーザ光は、結像光学系１０７によりノズル形成用シート１０８上に結像される。ノズル形成用シート１０８上に結像され照射された光は、光遮蔽膜１０６の開口部１０６ａに対応する円形パターンを有しており、このため、ノズル形成用シート１０８が円形に加工される。これによって、テーパがつけられた形状を有するノズル１１０が作製される。
【０００４】
レーザ加工により作製されるノズル１１０のテーパ角と、照射されるレーザ光のエネルギ密度との間には、図１８に示すように、照射エネルギ密度を小さくするとテーパ角が大きくなる関係があることが知られている。この関係を利用することにより、照射されるレーザ光のエネルギ密度を調整して所望角度のテーパ部１１０ｂを形成することが可能となる。例えば特許文献１において、所定の角度を有するテーパ部１１０ｂを形成するよう、照射されるレーザ光のエネルギ密度を調整してノズル１１０を形成する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６７３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなノズルの形成方法においては、大きなテーパ角を得るために照射エネルギ密度を小さくすることにより、アブレーションレート( 一回のパルス光照射で除去される被加工物の深さ) が低下する。このため、同じ深さのテーパ穴を加工する場合でも、大きなテーパ角を得るためには、レーザ光の照射回数を増やす必要があり、これによって、テーパ穴を形成するのに必要な加工時間が長くなるという問題が生じる。また、レーザ光源１０２の寿命はレーザ光を出射した回数により決まるため、被加工物へのレーザ光の照射回数を増やすと、レーザ光源１０２の寿命が短くなり、これによって、レーザ光源１０１の交換頻度が増加するという問題も生じる。さらに、大きなテーパ角を得るために照射エネルギ密度を小さくすると、作製されたノズル１１０の先端部１１０ｃにおける内径のばらつきが大きくなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、短い加工時間で精度良くインクジェットヘッドのノズル用テーパ穴を形成することができるテーパ穴形成装置を提供することを目的とする。また本発明は、当該テーパ穴形成装置で用いられる振幅変調マスクまたは位相変調マスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記変調マスクは、振幅変調マスクまたは位相変調マスクからなり、被加工物に照射される光の光強度は、被加工物においてテーパ穴の貫通部若しくは底部分が形成される領域に照射される光の中央部と、被加工物においてテーパ穴のテーパ部が形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物においてテーパ穴が形成されない領域に照射される光の周縁部とで異なり、前記光の中央部の光強度は、前記光の傾斜部の光強度よりも大きく、前記光の傾斜部の光強度は、前記光の周縁部の光強度よりも大きく、前記光の傾斜部における光強度の分布は、光の傾斜部のうち前記光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置である。
【０００９】
第２の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記変調マスクは、振幅変調マスクまたは位相変調マスクからなり、被加工物に照射される光の光強度は、被加工物においてテーパ穴の貫通部若しくは底部分が形成される領域に照射される光の中央部と、被加工物においてテーパ穴のテーパ部が形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物においてテーパ穴が形成されない領域に照射される光の周縁部とで異なり、前記光の中央部の光強度は、前記光の傾斜部の光強度よりも大きく、前記光の傾斜部の光強度は、前記光の周縁部の光強度よりも大きく、光強度の分布は、前記光の中央部と前記光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から降下する段部を含むとともに、光の傾斜部において、光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置である。
【００１０】
第２の本発明において、光の傾斜部における光強度の分布は、光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布しているとともに、光の傾斜部における光強度の分布の減少率は、光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かうにつれて小さくなっていてもよい。
【００１１】
第１および第２の本発明において、好ましくは、前記変調マスクは、複数の変調単位領域からなり、前記変調マスクにより変調され出射された光は、前記変調単位領域に基づく光強度分布を有し、前記変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義される。
【００１２】
第２の本発明において、好ましくは、前記変調マスクは、複数の変調単位領域からなり、前記変調マスクにより変調され出射された光は、前記変調単位領域に基づく光強度分布を有し、前記変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、光強度の分布は、前記光の中央部と前記光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から光の傾斜部に向って一定の幅をもって降下する段部を含み、当該段部の幅は、２×Ｒよりも小さい。
【００１３】
第３の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴａ１の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かってＴａ１が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置である。
【００１４】
第４の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、第１振幅変調単位領域の占有率の分布は、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置である。
【００１５】
第４の本発明において、好ましくは、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１０とし、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１０とするとき、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係が満たされている。
【００１６】
第３および第４の本発明において、前記第１振幅変調単位領域の第１の光透過率は１であり、前記第２振幅変調単位領域の第２の光透過率は０であってもよい。
【００１７】
第３および第４の本発明において、前記第１振幅変調単位領域は、光透過性基板からなり、前記第２振幅変調単位領域は、光透過性基板に金属もしくは金属酸化物もしくは金属と金属酸化物の積層体からなる光遮蔽膜をパターンニングした積層体からなっていてもよい。
【００１８】
第５の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記位相変調マスクの前記変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴｐ１およびＴｐ２の分布は、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝が減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置である。
【００１９】
第６の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記位相変調マスクの前記変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、｛（第１位相変調単位領域の占有率−第２位相変調単位領域の占有率）の絶対値｝の分布は、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部と前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とするテーパ穴形成装置である。
【００２０】
第６の本発明において、好ましくは、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２０とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２０とするとき、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係が満たされている。
【００２１】
第５および第６の本発明において、前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度異なっていてもよい。
【００２２】
第６の本発明において、前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度の奇数倍だけ異なっていてもよい。
【００２３】
第７の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた振幅変調マスクにおいて、前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴａ１の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かってＴａ１が減少するよう分布していることを特徴とする振幅変調マスクである。
【００２４】
第８の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を振幅変調して出射する平板状の振幅変調マスクと、前記振幅変調マスクの出射側に設けられ、振幅変調マスクにより振幅変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた振幅変調マスクにおいて、前記振幅変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記振幅変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域と、からなり、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１、前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係を満たし、第１振幅変調単位領域の占有率の分布は、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とする振幅変調マスクである。
【００２５】
第８の本発明において、好ましくは、前記振幅変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＣａ１０とし、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１振幅変調単位領域の占有率をＴａ１０とするとき、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係が満たされている。
【００２６】
第７および第８の本発明において、前記第１振幅変調単位領域の第１の光透過率が１であり、前記第２振幅変調単位領域の第２の光透過率が０であってもよい。
【００２７】
第７および第８の本発明において、前記第１振幅変調単位領域は、光透過性基板からなり、前記第２振幅変調単位領域は、光透過性基板に金属もしくは金属酸化物もしくは金属と金属酸化物の積層体からなる光遮蔽膜をパターンニングした積層体からなっていてもよい。
【００２８】
第９の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた位相変調マスクにおいて、前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記位相変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部におけるＴｐ１およびＴｐ２の分布は、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝が減少するよう分布していることを特徴とする位相変調マスクである。
【００２９】
第１０の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも１つの先細状テーパ穴を形成するテーパ穴形成装置であって、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する平板状の位相変調マスクと、前記位相変調マスクの出射側に設けられ、位相変調マスクにより位相変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備えたテーパ穴形成装置に組み込まれた位相変調マスクにおいて、前記位相変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部と、各位相変調マスクテーパ穴形成中央部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部と、各位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部の周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Ｒは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をＮＡとするとき、Ｒ＝０．６１λ／ＮＡで定義され、前記位相変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域と、からなり、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２とし、前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域の占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域の占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係を満たし、｛（第１位相変調単位領域の占有率−第２位相変調単位領域の占有率）の絶対値｝の分布は、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部と前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から前記位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布していることを特徴とする位相変調マスクである。
【００３０】
第１０の本発明において、好ましくは、前記位相変調マスクテーパ穴形成中央部のうち、前記位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＣｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＣｐ２０とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部のうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域における第１位相変調単位領域の占有率をＴｐ１０、第２位相変調単位領域の占有率をＴｐ２０とするとき、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係が満たされている。
【００３１】
第９および第１０の本発明において、前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度異なっていてもよい。
【００３２】
第１０の本発明において、前記第１位相変調単位領域の第１の位相変調量と、前記第２位相変調単位領域の第２の位相変調量とが１８０度の奇数倍だけ異なっていてもよい。
【発明の効果】
【００３３】
第１の本発明によれば、被加工物に照射される光の光強度は、被加工物においてテーパ穴の貫通部が形成される領域に照射される光の中央部と、被加工物においてテーパ穴のテーパ部が形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物においてテーパ穴が形成されない領域に照射される光の周縁部とで異なり、光の中央部の光強度は、光の傾斜部の光強度よりも大きく、光の傾斜部の光強度は、光の周縁部の光強度よりも大きく、光の傾斜部における光強度の分布は、光の傾斜部のうち光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布している。このため、テーパ穴の貫通部が形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴のテーパ部が形成される領域にはそれよりも低いエネルギを有する光が照射される。このことにより、短い加工時間で精度良くテーパ穴を形成することが可能となる。
【００３４】
第２の本発明によれば、変調マスクにより変調されて被加工物に照射される光の光強度は、被加工物においてテーパ穴の貫通部が形成される領域に照射される光の中央部と、被加工物においてテーパ穴のテーパ部が形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物においてテーパ穴が形成されない領域に照射される光の周縁部とで異なり、光の中央部の光強度は、光の傾斜部の光強度よりも大きく、光の傾斜部の光強度は、光の周縁部の光強度よりも大きく、光の傾斜部の光強度は、光の周縁部の光強度よりも大きく、光強度の分布は、光の中央部と光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から降下する段部を含むとともに、光の傾斜部において、光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布している。このため、テーパ穴の貫通部が形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴のテーパ部が形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光が照射される。このことにより、１つの変調マスクにより、被加工物に、光の照射方向に平行に延びるストレート部と、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部となめらかにつなげられたテーパ部とを有するテーパ穴を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【００３５】
第３および第７の本発明によれば、振幅変調マスクの振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、振幅変調単位領域を結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さい。また、振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域とからなる。このため、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率を各々所定の値に設定することにより、振幅変調マスクから出射される光の強度分布を、被加工物のうちテーパ穴の貫通部が形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴のテーパ部が形成される領域にはそれよりも低いエネルギを有する光が照射されるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良くテーパ穴を形成することが可能となる。
【００３６】
第４および第８の本発明によれば、振幅変調マスクの振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の振幅変調単位領域からなり、振幅変調マスクにより振幅変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に振幅変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、振幅変調単位領域を結像光学系の結像面に換算した振幅変調単位換算領域は、結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さい。また、振幅変調単位領域は、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域とからなる。また、第１振幅変調単位領域の占有率の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含んでいる。このため、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部および振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１振幅変調単位領域の占有率を各々所定の値に設定することにより、テーパ穴の貫通部が形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴のテーパ部が形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光が照射されるように調整することができる。このことにより、１つの振幅変調マスクにより、被加工物に、光の照射方向に平行に延びるストレート部と、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部となめらかにつなげられたテーパ部とを有するテーパ穴を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【００３７】
第５および第９の本発明によれば、位相変調マスクの位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、位相変調単位領域を結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さい。また、位相変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域とからなる。このため、位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域および第２位相変調単位領域の占有率を各々所定の値に設定することにより、位相変調マスクから出射される光の強度分布を、被加工物のうちテーパ穴の貫通部が形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴のテーパ部が形成される領域にはそれよりも低いエネルギを有する光が照射されるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良くテーパ穴を形成することが可能となる。
【００３８】
第６および第１０の本発明によれば、位相変調マスクの位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部はそれぞれ複数の位相変調単位領域からなり、位相変調マスクにより位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、位相変調単位領域を結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さい。また、位相変調単位領域は、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域とからなる。また、｛（第１位相変調単位領域の占有率−第２位相変調単位領域の占有率）の絶対値｝の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部と振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含んでいる。このため、位相変調マスクテーパ穴形成中央部、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部および位相変調マスクテーパ穴形成周縁部における第１位相変調単位領域および第２位相変調単位領域の占有率を各々所定の値に設定することにより、位相変調マスクから出射される光の強度分布を、被加工物のうちテーパ穴の貫通部が形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴のテーパ部が形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光が照射されるように調整することができる。このことにより、１つの振幅変調マスクにより、被加工物に、光の照射方向に平行に延びるストレート部と、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部となめらかにつなげられたテーパ部とを有するテーパ穴を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけるテーパ穴形成装置を示す図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態において、振幅変調マスクの出射側を示す図。
【図３】図３は、図２に示す振幅変調マスクのうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態における振幅変調マスクの側面を示す図。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態において、結像光学系から出射された光の被加工物に対する結像面を示す図、図５（ｂ）は、結像面における点像分布関数を示す図、図５（ｃ）は、結像面における点像分布関数と振幅変調マスクにおける振幅変調単位領域との関係を示す図、図５（ｄ）は、結像面の点像分布関数内における光強度の概念を示す図。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態において、結像光学系における瞳関数を示す図、図６（ｂ）は、結像面における点像分布関数を示す図。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態において、振幅変調マスクの設計フローチャートを示す図。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第１の実施の形態において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図、図８（ｂ）は、被加工物に形成されるテーパ穴を示す平面図。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態における位相変調マスクの出射側を示す図。
【図１０】図１０は、図９に示す位相変調マスクのうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態における位相変調マスクの側面を示す図。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態において、位相変調マスクの設計フローチャートを示す図。
【図１３】図１３（ａ）は、実施例１において、被加工物に形成されるテーパ穴の形状を示す図、図１３（ｂ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図、図１３（ｃ）は、被加工物に形成されたテーパ穴を示す平面図。
【図１４】図１４は、実施例１における振幅変調マスクを示す図。
【図１５】図１５（ａ）は、従来のテーパ穴形成装置を用いた場合において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す図、図１５（ｂ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図、図１５（ｃ）は、被加工物に形成されたテーパ穴を示す平面図。
【図１６】図１６は、実施例２における位相変調マスクを示す図。
【図１７】図１７は、従来のテーパ穴形成装置を示す図。
【図１８】図１８は、テーパ角度と照射エネルギの関係を示す図。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施の形態において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図。
【図２０】図２０は、本発明の第３の実施の形態において、振幅変調マスクの出射側を示す図。
【図２１】図２１は、本発明の第３の実施の形態において、振幅変調マスクにおける第１振幅変調単位領域の占有率の分布を示す図。
【図２２】図２２（ａ）は、本発明の第３の実施の形態において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図、図２２（ｂ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図。
【図２３】図２３は、比較例としてのテーパ穴形成方法を示す図。
【図２４】図２４（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の変形例において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図、図２４（ｂ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図、図２４（ｃ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度の減少率を示す図。
【図２５】図２５は、本発明の第３の実施の形態のその他の変形例において、振幅変調マスクにおける第１振幅変調単位領域の占有率の分布を示す図。
【図２６】図２６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態のその他の変形例において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図、図２６（ｂ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図。
【図２７】図２７は、本発明の第４の実施の形態において、位相変調マスクの出射側を示す図。
【図２８】図２８は、本発明の第４の実施の形態において、位相変調マスクにおける第１および第２位相変調単位領域の占有率の分布を示す図。
【図２９】図２９は、実施例３における振幅変調マスクを示す図。
【図３０】図３０は、実施例４における位相変調マスクを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
第１の実施の形態
以下、図１乃至図８を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００４１】
（テーパ穴形成装置）
はじめに、図１を参照して、テーパ穴形成装置１０全体について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０を示す図である。図１に示すように、テーパ穴形成装置１０は、被加工物１８を載置する加工台１９と、光を出射する光源１１と、光源１１の出射側に設けられ、光源１１からの光を振幅変調して出射する振幅変調マスク１４と、振幅変調マスク１４の出射側に設けられ、振幅変調マスク１４により振幅変調された光を結像して被加工物１８に照射し、被加工物１８に貫通部２０ａとテーパ部２０ｂとを有する少なくとも１つの後述するテーパ穴２０を形成する結像光学系１７と、を備えている。
【００４２】
このうち光源１１は、パルス状のレーザ光を出射するレーザ光源１２と、レーザ光源１２からのレーザ光の光強度分布を均一化する照明光学系１３とを有している。具体的には、レーザ光源１２は、アブレーションにより被加工物１８を加工するための３０８ｎｍの波長を有する光を供給するＸｅＣｌエキシマレーザ光源１２からなる。また照明光学系１３は、レーザ光源１２からの光の面内強度分布を均一化するとともに、照明光学系１３から振幅変調マスク１４に入射される光の入射角度分布を均一化するものであり、フライアイレンズ（図示せず）と、コンデンサ光学系（図示せず）とを有している。
【００４３】
振幅変調マスク１４は、前述のとおり、光源１１の出射側に設けられ、光源１１からの光を変調して出射するものである。詳細については後述する。
【００４４】
振幅変調マスク１４において振幅変調されたレーザ光は、振幅変調マスク１４の出射側に設けられた結像光学系１７に入射される。結像光学系１７は、振幅変調マスク１４により振幅変調された光を結像して被加工物１８に照射するものであり、図１に示すように、凸レンズ１７ａと、凸レンズ１７ｂと、両レンズ１７ａ、１７ｂの間に設けられた開口絞り１７ｃとを有している。なお開口絞り１７ｃの開口部１７ｋの大きさは、実質的に結像光学系１７の像側開口数ＮＡに対応している。後述するように、当該開口部１７ｋの大きさは被加工物１８において所要の光強度分布を発生させるように設定されている。
【００４５】
結像光学系１７により結像されたレーザ光は、被加工物１８に照射される。この被加工物１８は、３０８ｎｍの波長を有するレーザ光によるアブレーションが発生しやすい物質から形成されており、例えばポリイミドなどの高分子材料から形成されている。なお被加工物１８は、振幅変調マスク１４と光学的に共役な面、すなわち結像光学系１７の後述する結像面１７ｆ上に配置されている。
【００４６】
（振幅変調マスク）
次に、図２乃至図４を参照して、本実施の形態における振幅変調マスク１４について説明する。図２は、振幅変調マスク１４の出射側から見た場合の振幅変調マスク１４を示す図である。なお本実施の形態において、振幅変調マスク１４は、平板状の形状を有し、その平面部とレーザ光の入射および出射方向とが直交するよう配置されている。また図３は、図２に示す振幅変調マスク１４のうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図であり、図４は、平板状の形状を有する振幅変調マスク１４の側面を示す図である。
【００４７】
はじめに、図２を参照して、振幅変調マスク１４の出射側から見た場合の振幅変調マスク１４の構造について説明する。図２に示すように、振幅変調マスク１４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂと、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃとからなる。また、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃはそれぞれ、複数の振幅変調単位領域１４ｅからなる。なお、振幅変調マスク１４には、被加工物１８に形成されるテーパ穴２０の数に対応する数の振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａおよび振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂがそれぞれ設けられるが、本実施例においては、振幅変調マスク１４に振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａおよび振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂがそれぞれ１つ設けられている場合について説明する。
【００４８】
次に、振幅変調単位領域１４ｅについて詳述する。振幅変調マスク１４のうち、例えば振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂは、図３に示すように、振幅変調単位領域１４ｅ１〜１４ｅ５を有している。またこれらの振幅変調単位領域１４ｅ１〜１４ｅ５を結像光学系１７の後述する結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系１７の後述する点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、振幅変調マスク１４が設計されている。
【００４９】
また図３に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの各振幅変調単位領域１４ｅ１〜１４ｅ５はそれぞれ、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａ１〜１５ａ５と、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂ１〜１５ｂ５とからなる。ここで図３から明らかなように、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの各振幅変調単位領域１４ｅ１〜１４ｅ５において、第１振幅変調単位領域１５ａ１〜１５ａ５の占有率（各振幅変調単位領域１４ｅ１〜１４ｅ５における第１振幅変調単位領域１５ａ１〜１５ａ５の面積率）はそれぞれ異なっている。例えば振幅変調単位領域１４ｅ１における第１振幅変調単位領域１５ａ１の占有率は０．８０であり、振幅変調単位領域１４ｅ５における第１振幅変調単位領域１５ａ１の占有率は０．１０である。
【００５０】
なお、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの各振幅変調単位領域１４ｅ１〜１４ｅ５について図３を参照して説明したが、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおいても同様に、各々の振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、振幅変調マスク１４が設計されている。また、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける各振幅変調単位領域はそれぞれ、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａと、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂと、からなる。
【００５１】
次に、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率について説明する。本実施の形態において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＣａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＴａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係が満たされるよう振幅変調マスク１４が設計されている。さらに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおけるＴａ１の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂのうち振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域から振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに隣接する領域に向かってＴａ１が減少するよう分布している。
【００５２】
次に、図４を参照して振幅変調マスク１４の側面部の構造について説明する。図４に示すように、第２振幅変調単位領域１５ｂ１〜１５ｂ５は、光透過性基板、例えば石英ガラス１６ａからなる振幅変調マスク１４の本体の主表面上に、金属からなる光遮蔽膜１６ｂを部分的にパターニングにより積層させることにより形成されている。また、石英ガラス１６ａの光透過率は約１であり、光遮蔽膜１６ｂの光透過率は約０である。このため、光遮蔽膜１６ｂが積層されていない領域、すなわち第１振幅変調単位領域１５ａにおける第１の光透過率は約１となる。また、光遮蔽膜１６ｂが積層されている領域、すなわち第２振幅変調単位領域１５ｂにおける第２の光透過率は約０となる。なお本実施の形態において、光遮蔽膜１６ｂは、金属酸化物もしくは金属と金属酸化物の積層体から形成されていてもよい。
【００５３】
（レーザ光による加工の原理）
次に、図５および図６を参照して、レーザ光を用いて被加工物１８に先細状テーパ穴２０を形成する原理について説明する。ここで図５（ａ）は、結像光学系１７から出射された光の被加工物１８に対する結像面３ｆを示す図であり、図５（ｂ）は、結像面１７ｆにおける点像分布関数を示す図である。図５（ｃ）は、結像面１７ｆにおける点像分布関数と振幅変調マスク１４における振幅変調単位領域１４ｅとの関係を示す図であり、図５（ｄ）は、結像面１７ｆの点像分布関数内における光強度の概念を示す図である。図６（ａ）は、結像光学系１７における瞳関数を示す図であり、図６（ｂ）は、結像面１７ｆにおける点像分布関数を示す図である。
【００５４】
はじめに、レーザ光の強度とアブレーション深さとの関係について説明する。被加工物１８に照射されるレーザ光の強度と、被加工物１８のうちアブレーションにより除去される部分の深さ（アブレーションレート）との間には、一般に〔数１〕の関係式が成り立つことが知られている。
【数１】
2010188418.tif 000003
ここで、ｄはパルス状のレーザ光を被加工物１８に一回照射したときのアブレーションレート、αは被加工物の光吸収率、Ｉはレーザ光のエネルギ密度、Ｉｔｈは被加工物１８におけるアブレーション発生閾値を示す。
【００５５】
〔数１〕により明らかなように、アブレーションレートｄはレーザ光のエネルギ密度Ｉに依存する。また、レーザ光照射を複数回繰り返した場合、被加工物１８のうちレーザ光照射によって除去される部分の深さの合計は、レーザ光の照射回数に比例することが知られている。従って、被加工物１８に照射されるレーザ光のエネルギ密度Ｉを被加工物１８の場所に応じて任意に設定することにより、被加工物１８を任意の形状に加工することが可能となる。
【００５６】
なお、レーザ光のエネルギ密度Ｉが所定の値、例えばＩｕｐｐｅｒを超えると、アブレーションにより被加工物１８の一部が除去された際に発生する飛散物によって、被加工物１８に照射されるレーザ光が吸収・散乱されるという現象が発生する。この場合、被加工物１８に照射されるレーザ光のエネルギが、被加工物１８のアブレーションと飛散物によるレーザ光の吸収・散乱とに使用されることになり、このため、レーザ光のエネルギ密度Ｉを大きくしても、アブレーションレートｄがある値で飽和するようになる。すなわち、〔数１〕の関係式が成立しなくなる。従って、本実施の形態において、レーザ光のエネルギ密度ＩはＩｕｐｐｅｒを超えないよう設定される。
【００５７】
次に、結像光学系１７における物体面（振幅変調マスク１４）と結像面１７ｆ（被加工物１８）との関係について説明する。
【００５８】
結像光学系１７における物体面分布と結像面分布の関係は、一般にフーリエ結像論により扱うことができる。また、コヒーレンスファクタが０．５程度以下の場合は、コヒーレント結像として近似できる。この場合、結像面、すなわち被加工物１８における複素振幅分布Ｕ（ｘ,ｙ）は、以下の〔数２〕に示すように、振幅変調マスク１４の複素振幅透過率分布Ｔ（ｘ，ｙ）と、結像光学系１７の複素振幅点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）の畳み込み積分で与えられる
【数２】
2010188418.tif 000004
ここで、＊はコンボリューション（たたみ込み積分）を表す。
【００５９】
上記の点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）は、結像光学系１７の瞳関数のフーリエ変換で与えられる。この場合、瞳が円形で無収差の場合は、良く知られたエアリーパターンとなる（〔数３〕）。
【数３】
2010188418.tif 000005
ここで、ｒは以下の〔数４〕により表される関数である。また、Ｊ１はベッセル関数、λは光の波長、ＮＡは結像光学系１７の結像側開口数を表す。
【数４】
2010188418.tif 000006
【００６０】
次に、結像光学系１７の点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）について説明する。図５（ａ）は、結像光学系１７から出射されたレーザ光の被加工物１８に対する結像面１７ｆを示す図であり、図５（ｂ）は、結像光学系１７の点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）を示す。なお図５（ｂ）において、横軸は、結像面１７ｆにおける位置に相当する。また図５（ｂ）において破線で示されている直径２Ｒの円筒形１７ｅは、結像光学系１７の点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）を円筒形で近似したものである。ここで、直径２Ｒの円筒形１７ｅの内側にある領域を、点像分布範囲１７ｌと呼ぶことにする。図５（ｃ）は、振幅変調マスク１４上の振幅変調単位領域１４ｅと点像分布範囲１７ｌの関係を示している。
【００６１】
結像面１７ｆ、すなわち被加工物１８の複素振幅分布Ｕ（ｘ,ｙ）は、前述のとおり、振幅変調マスク１４の複素振幅透過率分布Ｔ（ｘ，ｙ）と、結像光学系１７の点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）との畳み込み積分により与えられる。ここで、前述のように点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）を円筒形１７ｅで近似して考えると、図５（ｃ）に示す円形の点像分布範囲１７ｌにおいて振幅変調マスク１４の複素振幅透過率を均一重みで積分した結果が、被加工物１８における複素振幅になる。そして、被加工物１８における複素振幅の絶対値の二乗が、被加工物１８に照射されるレーザ光の強度となる。
【００６２】
点像分布範囲１７ｌでの振幅変調マスク１４の複素振幅透過率の積分は、図５（ｄ）に示すように、単位円１７ｇ内における複素振幅透過率をあらわす複数のベクトル１７ｈの和として考えることができる。これらの複数のベクトル１７ｈの和の絶対値を二乗することにより、対応する被加工物１８上の位置における光照射強度が算出される。
【００６３】
図６（ａ）（ｂ）に、結像光学系１７における瞳関数と点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）との関係を示す。一般に、図５（ｂ）に示す点像分布関数ＡＳＦ（ｘ,ｙ）は、図６（ａ）に示す瞳関数のフーリエ変換により与えられる。また、結像光学系１７が均一円形瞳を有し、かつ収差がない場合は、上述のように、点像分布関数ＡＳＦ（ｘ，ｙ）は〔数３〕により表される。しかしながら、結像光学系１７に収差が存在する場合や、結像光学系１７が均一円形瞳以外の瞳関数を有する場合はこの限りではない。
【００６４】
結像光学系１７における瞳関数が均一円形瞳であり、かつ結像光学系１７に収差がない場合、点像分布関数ＡＳＦ（ｘ，ｙ）が最初に０となるまでの中央領域（すなわちエアリーディスク）の半径Ｒは、以下の〔数５〕により与えられる。
【数５】
2010188418.tif 000007
ここで前述の点像分布範囲１７ｌは、図５（ｂ）または図６（ｂ）に示すように、点像分布関数ＡＳＦ（ｘ，ｙ）が最初に０となるまでの円形状の中央領域、即ちエアリーディスク内側を意味することになる。なお本実施の形態において、例えばレーザ光の波長λ＝３０８ｎｍ、結像光学系１７の結像側の開口数ＮＡ＝０．１５とすると、Ｒ＝１．２５μｍとなる。
【００６５】
図５（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、結像光学系１７の点像分布範囲１７ｌに光学的に対応する円の中に複数の振幅変調単位領域１４ｅが含まれている場合、すなわち図５（ｄ）に示す単位円１７ｇの中に複数のベクトル１７ｈが存在する場合、複数のベクトル１７ｈの和により光の振幅が表される。従って、各振幅変調単位領域１４ｅにおける複素振幅透過率を調整することにより、光の強度分布を解析的にかつ簡単な計算に従って制御することが可能となる。
【００６６】
上述の説明から明らかなように、光の強度分布を自由に制御するためには、図５（ｃ）に示すように、前述の振幅変調マスク１４の振幅変調単位領域１４ｅが、結像光学系１７の点像分布範囲１７ｌの半径Ｒよりも光学的に小さいことが好ましい。すなわち、振幅変調マスク１４の振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さいことが好ましい。
【００６７】
ここで、例えば結像光学系１７の振幅変調マスク１４側の面と結像面１７ｆとの倍率が１／５である場合、振幅変調単位領域１４ｅを前述の結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒ＝１．２５μｍよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、振幅変調マスク１４が設計される。本実施の形態においては、振幅変調マスク１４の振幅変調単位領域１４ｅが５μｍ×５μｍの正方形からなるよう、振幅変調マスク１４が設計されている。この場合、５μｍ×５μｍの正方形からなる振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域は、（５μｍ×５μｍ）×１／５、すなわち１μｍ×１μｍの正方形からなり、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒ＝１．２５μｍよりも小さい。
【００６８】
次に、振幅変調マスク１４とレーザ光の強度Ｉとの関係について説明する。点像分布関数ＡＳＦ（ｘ，ｙ）を、エアリーディスク内側で定数値１、その外側で０となる関数で近似すると、〔数２〕はエアリーディスク内側での積分に近似される（〔数６〕）。
【数６】
2010188418.tif 000008
〔数６〕中、Ｃは定数であり、積分は点（ｘ,ｙ）を中心とする半径Ｒの内側の積分を示している。
【００６９】
ここで、振幅変調単位領域１４ｅの作用を再度考える。この振幅変調単位領域１４ｅは、同じ形状・大きさの領域が敷き詰められていてもよいし、また場所毎に変化してもよい。ここで、エアリーディスクの範囲内にある複数の振幅変調単位領域１４ｅの間で複素振幅透過率が大きく変化しない場合、〔数６〕の積分範囲を、エアリーディスク内側から、（ｘ，ｙ）を含む振幅変調単位領域１４ｅの内側に置き換えることができる。
【００７０】
次に、図５、図６を参照しながら、光強度分布の導出方法について説明する。振幅変調マスク１４は、透過率１の第１振幅変調単位領域１５ａと、金属膜等の光遮蔽膜１６ｂがパターニングされた構造を持つ透過率０の第２振幅変調単位領域１５ｂからなる。従って、振幅変調マスク１４における複素振幅透過率分布Ｔ（ｘ，ｙ）は、点（ｘ,ｙ）が第１振幅変調単位領域１５ａ内にある場合はＴ（ｘ,ｙ）＝１、点（ｘ,ｙ）が第２振幅変調単位領域１５ｂ内にある場合はＴ（ｘ,ｙ）＝０となる。従って、〔数６〕の積分範囲を（ｘ，ｙ）を含む振幅変調単位領域１４ｅの内側に置き換えて計算を行うことにより、以下の〔数７〕が得られる。
【数７】
2010188418.tif 000009
ここで、Ｄ（ａ）ｉは、振幅変調マスク１４のうち第ｉ番目の振幅変調単位領域１４ｅにおける開口率（振幅変調単位領域１４ｅに対する第１振幅変調単位領域１５ａの面積比）、Ｕｉは結像面１７ｆのうちこの第ｉ番目の領域に対応する位置における複素振幅透過率である。
【００７１】
結像面１７ｆ、すなわち被加工物１８に照射されるレーザ光の強度Ｉは複素振幅透過率Ｕの絶対値の二乗で与えられることから、以下の〔数８〕、〔数９〕が導かれる。
【数８】
2010188418.tif 000010
【数９】
2010188418.tif 000011
【００７２】
ここでレーザ光の強度Ｉについては、被加工物１８に形成するテーパ穴の大きさ、テーパ角度などに応じて、〔数１〕に基づき、被加工物１８に照射されるレーザ光強度分布Ｉを設定することができる。さらに、所望のレーザ光強度分布Ｉが得られるよう、〔数９〕に従い、振幅変調マスク１４の各振幅変調単位領域１４ｅにおける開口率を設定することができる。従って、所定の振幅変調マスク１４を準備することにより、所望の大きさ、テーパ角度などを有するテーパ穴を被加工物１８に形成することが可能となる。
【００７３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００７４】
（振幅変調マスクの設計手順）
はじめに、図７を参照して、振幅変調マスク１４の設計手順について説明する。図７は、振幅変調マスク１４を設計するためのフローチャートを示す図である。
【００７５】
（イ）予め振幅変調マスク１４を、振幅変調単位領域１４ｅを単位として区分けしておく。上述のとおり、この振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域は、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さい領域である。
（ロ）はじめに、被加工物１８に形成するテーパ穴２０の形状を入力する（Ｓ１０１）。例えば、被加工物１８のうちレーザ光が入射される側の面における位置を（ｘ，ｙ）座標で表す場合の、位置（ｘ，ｙ）における加工深さＳ（ｘ，ｙ）を入力する。
（ハ）次に、レーザ光の照射回数ｍを入力する（Ｓ１０２）。
（ニ）次に、加工深さＳ（ｘ，ｙ）とレーザ光の照射回数ｍとに基づき、アブソレーションレートｄ（ｘ，ｙ）が算出される（Ｓ１０３）。
（ホ）その後、アブソレーションレートｄ（ｘ，ｙ）と〔数１〕とに基づき、所望形状を有するテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）が算出される（Ｓ１０４）。
（ヘ）次に、レーザ光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）と〔数９〕とに基づき、振幅変調マスク１４の開口率Ｄ（ａ）が算出される（Ｓ１０５）。開口率Ｄ（ａ）は、振幅変調単位領域１４ｅを単位として区分けされた領域ごとに算出される。
（ト）最後に、開口率Ｄ（ａ）に基づいて、振幅変調マスク１４のパターンが決定される（Ｓ１０６）。例えば、振幅変調単位領域１４ｅが一辺１μｍの正方形からなり、ある振幅変調単位領域１４ｅにおける開口率Ｄ（ａ）が０．４３と算出されている場合、当該振幅変調単位領域１４ｅ内には一辺０．７５μｍ（＝（１−０．４３）１/２×１．０μｍ)の正方形からなる第２振幅変調単位領域１５ｂがパターンニングされる。
【００７６】
なおレーザ光を照射することにより被加工物１８に図８に示すテーパ穴２０を形成する場合、パルス状のレーザ光を照射するたびにアブレーションにより被加工物１８の一部が除去される。このため、レーザ光が多数回照射された後、被加工面１８が結像光学系１７の焦点面から離れるという現象が発生し（デフォーカス）、これによって、被加工物１８に照射されるレーザ光の強度分布が変化する。また、アブレーションの際に生じる飛散物の影響によっても、被加工物１８に照射されるレーザ光の強度が低下する。このため、レーザ光を照射することにより被加工物１８にテーパ穴２０を実際に形成した場合、形成されたテーパ穴２０のテーパ角度φは、前述のＳ１０１において入力したテーパ穴２０の形状に対応するテーパ角度φ１（図１３参照）よりも大きくなる傾向がある。すなわち、背景技術の説明において既に述べたように、テーパ穴２０を形成する部分に照射するレーザ光の強度が一定の場合でも、図１８に示す関係に基づいて一定のテーパ角度φ２が形成される。このため、振幅変調マスク１４の設計は、テーパ穴２０の所望のテーパ角度φに基づいて行われるのではなく、実施例にて後述するように、図１８に示す関係に基づいて形成される一定のテーパ角度φ２を考慮したテーパ角度φ１（＝φ−φ２）に基づいて行われる。
【００７７】
（テーパ穴の形成方法）
次に、本実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成する方法について、図８を参照して説明する。図８（ａ）は、被加工物１８に形成されるテーパ穴２０を示す側面図であり、図８（ｂ）は、被加工物１８に形成されるテーパ穴２０を示す平面図である。
【００７８】
まず、加工台１９上に被加工物１８を予め載置しておく。次に、光源１１から、面内強度分布が均一化されたレーザ光を出射させる。その後、光源１１から出射された光を前述の振幅変調マスク１４に入射させる。振幅変調マスク１４に入射されたレーザ光は、前述の手順により決定された振幅変調マスク１４のパターンに応じて変調される。
【００７９】
振幅変調マスク１４から出射されたレーザ光は、結合光学系１７に入射される。前述のとおり、振幅変調マスク１４の変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した変調単位換算領域は、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。このため、結像光学系１７から出射され被加工物１８上に結像されるレーザ光の光強度分布は、振幅変調マスク１４の各変調単位領域１４ｅにおける開口率に対応する強度分布を有している。
【００８０】
図８は、レーザ光により被加工物１８に形成されるテーパ穴２０を示す図である。結像光学系１７により結像され、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度は、前述のとおり、振幅変調マスク１４の各変調単位領域１４ｅにおける開口率に対応する強度分布を有している。例えば、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度は、被加工物１８においてテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａに照射される光の中央部と、被加工物１８においてテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域１８ｂに照射される光の傾斜部と、被加工物１８においてテーパ穴２０が形成されない領域１８ｃに照射される光の周縁部とで異なっている。このうち光の中央部の光強度は、光の傾斜部の光強度よりも大きく、光の傾斜部の光強度は、光の周縁部の光強度よりも大きい。また、当該光の傾斜部における光強度の分布は、光の傾斜部のうち前記光の中央部に隣接する領域から前記光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布している。
【００８１】
レーザ光が被加工物１８に照射されると、被加工物１８がアブレーションにより加工され、所望の形状を有するテーパ穴２０が形成される。なおこの際、被加工物１８の加工が全てアブレーションにより行われることが好ましいが、被加工物１８の加工が部分的にレーザ光照射により生じた熱により行われても構わない。
【００８２】
このように、本実施の形態によれば、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度は、被加工物１８においてテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａに照射される光の中央部と、被加工物１８においてテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域に照射される光の傾斜部と、被加工物１８においてテーパ穴２０が形成されない領域１８ｃに照射される光の周縁部とで異なる。このうち光の中央部の光強度は、光の傾斜部の光強度よりも大きく、また光の傾斜部の光強度は、光の周縁部の光強度よりも大きい。そして光の傾斜部における光強度の分布は、光の傾斜部のうち光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布している。このため、被加工物１８のうちテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａには高いエネルギを有する光が照射され、被加工物１８のうちテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域１８ｂにはそれよりも低いエネルギを有するレーザ光が照射される。これによって、光エネルギーを低下させることなく、任意のテーパ角を有するテーパ穴を形成することが可能となる。このことにより、光エネルギーを低下させる従来技術の場合と比べ、形成されるテーパ穴２０の先端部２０ｃにおける内径のばらつきを小さくするとともに、加工に要する時間を短くすることが可能となる。
【００８３】
また本発明によれば、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃはそれぞれ複数の振幅変調単位領域１４ｅからなり、振幅変調マスク１４により振幅変調され出射された光は、結像光学系１７の結像面１７ｆに振幅変調単位領域１４ｅに基づく光強度分布を生成する。この振幅変調単位領域１４ｅは、振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。また、振幅変調単位領域１４ｅは、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａと、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂとからなる。このため、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率Ｃａ１、Ｔａ１およびＦａ１を、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１となるよう設計することにより、被加工物１８のうちテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａには高いエネルギを有する光を照射させ、被加工物１８のうちテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域１８ｂにはそれよりも低いエネルギを有するレーザ光を照射させることができる。これによって、光エネルギーを低下させることなく、任意のテーパ角を有するテーパ穴を形成することが可能となる。このことにより、光エネルギーを低下させる従来技術の場合と比べ、形成されるテーパ穴２０の先端部２０ｃにおける内径のばらつきを小さくするとともに、加工に要する時間を短くすることが可能となる。
【００８４】
なお本実施の形態において、レーザ光のエネルギ密度ＩはＩｕｐｐｅｒを超えないよう設定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、レーザ光のエネルギ密度ＩをＩｕｐｐｅｒを超える値に設定してもよい。この場合、レーザ光のエネルギ密度Ｉは、被加工物１８の一部が除去された際に発生する飛散物に起因するレーザ光の吸収・散乱を考慮して設定される。
【００８５】
また本実施の形態において、レーザ光源１２は、３０８ｎｍの波長を有する光を供給するＸｅＣｌエキシマレーザ光源１２からなる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、レーザ光源１２として３０８ｎｍ以外の波長を有する光を供給するレーザ光源１２を用いても良い。この場合、レーザ光源１２の波長は、被加工物１８の材料、結像光学系１７の振幅変調マスク１４側の面と結像面との倍率、および結像光学系１７の会効率ＮＡなどを考慮して決定される。
【００８６】
さらに本実施の形態において、テーパ穴形成装置１０により被加工物１８に貫通部２０ａとテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０が形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、テーパ穴形成装置１０により被加工物１８に非貫通のテーパ穴２０、すなわち底部分とテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を形成してもよい。
【００８７】
また本実施の形態において、振幅変調マスク１４の振幅変調単位領域１４ｅが５μｍ×５μｍの正方形からなるよう、振幅変調マスク１４が設計される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、振幅変調単位領域１４ｅが０．６１λ／ＮＡよりも少なくとも一方向に関して小さくなる限りは、振幅変調マスク１４を任意に設計することが可能である。
【００８８】
さらに本実施の形態において、振幅変調マスク１４の各振幅変調単位領域１４ｅはそれぞれ、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａと、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂとからなる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、振幅変調マスク１４の各振幅変調単位領域１４ｅは、さらに第３の光透過率を有する第３振幅変調単位領域を有していてもよい。
【００８９】
また本実施の形態において、第１振幅変調単位領域１５ａにおける第１の光透過率は約１であり、第２振幅変調単位領域１５ｂにおける第２の光透過率は約０である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第１振幅変調単位領域１５ａにおける第１の光透過率が第２振幅変調単位領域１５ｂにおける第２の光透過率よりも大きければよい。
【００９０】
第２の実施の形態
次に、図９乃至図１２を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９乃至図１２に示す第２の実施の形態は、図１乃至図８に示す第１の実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０の振幅変調マスク１４が位相変調マスク２４に置き換えられたものであり、他の構成は、図１乃至図８に示す第１の実施の形態と略同一である。図９乃至図１２に示す第２の実施の形態において、図１乃至図９に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９１】
（位相変調マスク）
はじめに、図９乃至図１１を参照して、本実施の形態における位相変調マスク２４について説明する。図９は、位相変調マスク２４の出射側から見た場合の位相変調マスク２４を示す図である。なお本実施の形態において、位相変調マスク２４は、平板状の形状を有し、その平面部とレーザ光の入射および出射方向とが直交するよう配置されている。また図１０は、図９に示す位相変調マスク２４のうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図であり、図１１は、平板状の形状を有する位相変調マスク２４の側面を示す図である。
【００９２】
はじめに、図９を参照して、位相変調マスク２４の出射側から見た場合の位相変調マスク２４の構造について説明する。図９に示すように、位相変調マスク２４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂと、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃとからなる。また、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃはそれぞれ、複数の位相変調単位領域２４ｅからなる。なお、位相変調マスク２４には、被加工物１８に形成されるテーパ穴２０の数に対応する数の位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａおよび位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂがそれぞれ設けられるが、本実施例においては、位相変調マスク２４に位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａおよび位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂがそれぞれ１つ設けられている場合について説明する。
【００９３】
次に、位相変調単位領域２４ｅについて詳述する。位相変調マスク２４のうち、例えば位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂは、図１０に示すように、位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５を有している。またこれらの位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５を結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した位相変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、位相変調マスク２４が設計されている。例えば、位相変調マスク２４の位相変調単位領域２４ｅが５μｍ×５μｍの正方形からなるよう、位相変調マスク２４が設計されている。
【００９４】
また図１０に示すように、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの各位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５はそれぞれ、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域２５ａ１〜２５ａ５と、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域２５ｂ１〜２５ｂ５とからなる。ここで図１０から明らかなように、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの各位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５において、第１位相変調単位領域２５ａ１〜２５ａ５の占有率（各位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５における第１位相変調単位領域２５ａ１〜２５ａ５の面積率）、および第２位相変調単位領域２５ｂ１〜２５ｂ５の占有率（各位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５における第２位相変調単位領域２５ｂ１〜２５ｂ５の面積率）はそれぞれ異なっている。例えば位相変調単位領域２４ｅ１における第１位相変調単位領域２５ａ１の占有率は０．９０であり、第２位相変調単位領域２５ｂ１の占有率は０．１０である。また位相変調単位領域２４ｅ５における第１位相変調単位領域２５ａ５の占有率は０．５５であり、第２位相変調単位領域２５ｂ５の占有率は０．４５である。
【００９５】
なお、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの各位相変調単位領域２４ｅ１〜２４ｅ５について図１１を参照して説明したが、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃにおいても同様に、各々の位相変調単位領域２４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した位相変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、位相変調マスクが設計されている。また、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃにおける各位相変調単位領域はそれぞれ、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域２５ａと、第１の光学距離よりも大きい第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域２５ｂと、からなる。
【００９６】
次に、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率、および第２位相変調単位領域２５ｂの占有率について説明する。本実施の形態において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＣｐ２とする。同様に、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＴｐ２とし、位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＦｐ２とする。このとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係が満たされるよう位相変調マスク２４が設計されている。さらに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおけるＴｐ１およびＴｐ２の分布は、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂのうち位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域に向かって｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝が減少するよう分布している。
【００９７】
次に、図１１を参照して位相変調マスク２４の側面部の構造について説明する。図１１に示すように、位相変調マスク２４は、その表面に凹凸が設けられている透過性基板、例えば屈折率ｎの石英ガラス２６から形成されている。ここで、位相変調マスク２４のうち第１位相変調単位領域２５ａ１〜２５ａ５に対応する領域における石英ガラス２６の高さと、位相変調マスク２４のうち第２位相変調単位領域２５ｂ１〜２５ｂ５に対応する領域における石英ガラス２６の高さとの差をΔｈとする。この場合、空気の屈折率を１とすると、位相変調マスク２４において、第１位相変調単位領域２５ａ１〜２５ａ５における位相変調マスク２４の入射面から出射面２４ｈまでの光学距離と、第２位相変調単位領域２５ｂ１〜２５ｂ５における位相変調マスク２４の入射面から出射面２４ｈまでの光学距離との差は、Δｈ×（ｎ−１）になる。
【００９８】
本実施の形態においては、前記の光学距離の差Δｈ×（ｎ−１）がλ／２となるよう、すなわち、第１位相変調単位領域２５ａ１〜２５ａ５における位相変調量と第２位相変調単位領域２５ｂ１〜２５ｂ５における位相変調量の差が１８０度となるよう、Δｈが設定されている。例えば、光源１１から出射されるレーザ光の中心波長λが３０８ｎｍ、位相変調マスク２４の屈折率ｎが１．４５の場合、Δｈが３４２ｎｍとなるよう位相変調マスク２４が設計されている。
【００９９】
（レーザ光による加工の原理）
次に、本実施の形態において、レーザ光を用いて被加工物１８に先細状テーパ穴２０を形成する原理について説明する。なお、レーザ光の強度とアブレーション深さとの関係、および結像光学系１７における物体面と結像面１７ｆとの関係については、第１の実施の形態において説明した加工の原理の場合と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【０１００】
位相変調マスク２４を通過したレーザ光の強度Ｉについて説明する。前述のとおり、位相変調マスク２４は、その表面に凹凸が設けられている屈折率ｎの石英ガラス２６から形成されている。この場合、レーザ光がこの凹部（凸部）を透過するとき、石英ガラス２６の屈折率ｎと空気の屈折率１の差だけ波面にずれが生じて位相変調となる。このときの位相変調量θは、以下の〔数１０〕により表される。
【数１０】
2010188418.tif 000012
ここで、Δｈは位相変調マスク２４に形成された凹部の深さ（凸部の高さ）を表している。
【０１０１】
ここで、凹部の深さ（凸部の高さ）Δｈが離散的である、すなわち多段加工されているものとし、ある位相変調単位領域２４ｅ内でのｋ番目の位相変調領域の面積率と位相変調量をそれぞれＤ（ｐ）ｋ、θｋと表すとする。この場合、第１の実施の形態の場合と同様に、前述の〔数６〕に基づき、当該位相変調単位領域２４ｅに対応する結像光学系１７の結像面１７ｆにおける複素振幅透過率Ｕ、およびレーザ光の強度Ｉが以下のように求められる。
【数１１】
2010188418.tif 000013
【数１２】
2010188418.tif 000014
ここで、Σは当該位相変調単位領域２４ｅにおけるすべての位相変調領域に関する和を表している。
【０１０２】
簡単のため、位相変調マスク２４が図９乃至図１１に示す位相変調マスク２４からなる場合、すなわち、位相変調マスク２４の各位相変調単位領域２４ｅが２つの位相変調領域（第１位相変調単位領域２５ａ、第２位相変調単位領域２５ｂ）からなる場合について考える。第１位相変調単位領域２５ａおよび第２位相変調単位領域２５ｂにより変調されたレーザ光の位相をそれぞれθ１（＝０）、θ２（＝θ）と表す場合、レーザ光の強度Ｉは以下の〔数１３〕により表される。
【数１３】
2010188418.tif 000015
ここでＤ（ｐ）は、各位相変調単位領域２４ｅにおける第２位相変調単位領域２５ｂの面積率を表している。この式をＤ（ｐ）に関して解くと、以下の〔数１４〕が得られる。
【数１４】
2010188418.tif 000016
【０１０３】
上述のように、被加工物１８に形成するテーパ穴２０の大きさ、テーパ角度などに応じて、〔数１〕に基づき、被加工物１８に照射されるレーザ光強度分布Ｉを設定することができる。さらに、所望のレーザ光強度分布Ｉが得られるよう、〔数１４〕に従い、各位相変調単位領域２４ｅにおける第２位相変調単位領域２５ｂの面積率を設定することができる。すなわち、所定の位相変調マスク２４を準備することにより、所望の大きさ、テーパ角度などを有するテーパ穴２０を被加工物１８に形成することが可能となる。
【０１０４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【０１０５】
（位相変調マスクの設計手順）
まず、図１２を参照して、位相変調マスク２４の設計手順について説明する。図１２は、位相変調マスク２４を設計するためのフローチャートを示す図である。
【０１０６】
（イ）予め位相変調マスク２４を、位相変調単位領域２４ｅを単位として区分けしておく。この位相変調単位領域２４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した位相変調単位換算領域は、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さい領域である。
（ロ）はじめに、被加工物１８に形成するテーパ穴２０の形状を入力する（Ｓ２０１）。例えば、被加工物１８のうちレーザ光が入射される側の面における位置を（ｘ，ｙ）座標で表す場合の、位置（ｘ，ｙ）における加工深さＤ（ｘ，ｙ）を入力する。
（ハ）次に、レーザ光の照射回数ｍを入力する（Ｓ２０２）。
（ニ）次に、加工深さＳ（ｘ，ｙ）とレーザ光の照射回数ｍとに基づき、アブソレーションレートｄ（ｘ，ｙ）が算出される（Ｓ２０３）。
（ホ）その後、アブソレーションレートｄ（ｘ，ｙ）と〔数１〕とに基づき、所望形状を有するテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）が算出される（Ｓ２０４）。
（ヘ）次に、レーザ光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）と〔数１４〕とに基づき、位相変調マスク２４における第２位相変調単位領域２５ｂの面積率Ｄ（ｐ）が算出される（Ｓ２０５）。面積率Ｄ（ｐ）は、位相変調単位領域２４ｅを単位として区分けされた領域ごとに算出される。
（ト）最後に、面積率Ｄ（ｐ）に基づいて、位相変調マスク２４のパターンが決定される。例えば、位相変調単位領域２４ｅが一辺１μｍの正方形からなり、ある位相変調単位領域２４ｅにおける面積率Ｄ（ｐ）が０．５７と算出されている場合、当該位相変調単位領域２４ｅ内には一辺０．７５μｍ（＝（０．５７）１/２×１．０μｍ)の正方形からなる凸部が第２位相変調単位領域２５ｂとして形成される。
【０１０７】
（テーパ穴の形成方法）
次に、本実施の形態における位相変調マスク２４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０が形成される。本実施の形態におけるテーパ穴形成方法は、第１の実施の形態におけるテーパ穴形成方法と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０８】
このように本発明によれば、位相変調マスク２４の位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃはそれぞれ複数の位相変調単位領域２４ｅからなり、位相変調マスク２４により位相変調され出射された光は、結像光学系１７の結像面１７ｆに位相変調単位領域２４ｅに基づく光強度分布を生成する。この位相変調単位領域２４ｅは、位相変調単位領域２４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した位相変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。また、位相変調単位領域２４ｅは、第１の光学距離を有する第１位相変調単位領域２５ａと、第１の光学距離よりも大きい第２の光学距離を有する第２位相変調単位領域２５ｂとからなる。このため、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係が満たされるよう位相変調マスク２４を設計することにより、被加工物１８のうちテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａには高いエネルギを有する光が照射され、被加工物１８のうちテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域１８ｂにはそれよりも低いエネルギを有するレーザ光を照射させることができる。これによって、光エネルギーを低下させることなく、任意のテーパ角を有するテーパ穴を形成することが可能となる。このことにより、光エネルギーを低下させる従来技術の場合と比べ、形成されるテーパ穴２０の先端部２０ｃにおける内径のばらつきを小さくするとともに、加工に要する時間を短くすることが可能となる。
【０１０９】
なお本実施の形態において、位相変調マスク２４の位相変調単位領域２４ｅが５μｍ×５μｍの正方形からなるよう、位相変調マスク２４が設計される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、位相変調単位領域２４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した位相変調単位換算領域が、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなる限りは、位相変調マスク２４を任意に設計することが可能である。
【０１１０】
また本実施の形態において、第１位相変調単位領域２５aの第１の位相変調量と、第２位相変調単位領域２５ｂの第２の位相変調量とが１８０度異なるよう位相変調マスク２４が設計される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、〔数１４〕に示すように、位相変調量の差を任意に設定することが可能である。
【０１１１】
さらに本実施の形態において、位相変調マスク２４の各位相変調単位領域２４ｅが２つの位相変調領域（第１位相変調単位領域２５ａ、第２位相変調単位領域２５ｂ）からなる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、位相変調マスク２４の各位相変調単位領域２４ｅを３つまたはそれ以上の位相変調領域から形成してもよい。
【０１１２】
第３の実施の形態
次に、図１９乃至図２３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１９乃至図２３に示す第３の実施の形態においては、被加工物に照射される光の光強度の分布は、光の中央部と光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から降下する段部を含むとともに、光の傾斜部において、光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かって光強度が減少するよう分布している。図１９乃至図２３に示す第３の実施の形態において、他の構成は、図１乃至図８に示す第１の実施の形態と略同一である。図１９乃至図２３に示す第３の実施の形態において、図１乃至図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１３】
（テーパ穴）
はじめに、図１９を参照して、本実施の形態において被加工物１８に形成されるテーパ穴２０について説明する。図１９は、本実施の形態において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図ある。
【０１１４】
図１９に示すように、本実施の形態において、被加工物１８に形成される先細状のテーパ穴２０は、先端部２０ｃからレーザ光の照射方向に平行に延びる円柱状のストレート部２０ｅと、基端部２０ｄからストレート部２０ｅに向って先細になるとともにストレート部ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有している。このようなテーパ穴２０をインクジェットヘッドのノズルとして用いる場合、テーパ部２０ｂは、インク滴（図示せず）の寸法および吐出速度を適切に制御するよう機能する。またテーパ部２０ｂは、インク供給源（図示せず）からインクとともに侵入する微小な気泡がテーパ穴２０内でトラップされ、時間の経過とともに気泡が成長して貫通部２０ａが閉塞されるのを防ぐため、基端部２０ｄと先端部２０ｃとを滑らかにつなげるという役割も果たしている。一方、ストレート部２０ｅは、先端部２０ｃから噴射されるインク滴の噴射方向を安定にし、被噴射物（図示せず）におけるインク滴の着弾精度を向上させるよう機能する。このようなストレート部２０ｅの長さｈ２は、ノズル（テーパ穴２０）の全長ｈ１の５％以上であることが好ましい。
【０１１５】
（テーパ穴形成装置）
本実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０は、振幅変調マスク１４の各振幅変調単位領域１４ｅにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布が、後述するように、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとの間の境界１４ｆにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａから降下する段部１４ｇを含む点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至図８に示す第１の実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０と略同一である。以下、本実施の形態における振幅変調マスク１４について詳述する。
【０１１６】
（振幅変調マスク）
図２０および図２１を参照して、本実施の形態における振幅変調マスク１４について説明する。図２０は、本実施の形態において、振幅変調マスクの出射側を示す図であり、図２１は、本実施の形態において、振幅変調マスクにおける第１振幅変調単位領域の占有率の分布を示す図である。
【０１１７】
図２０に示すように、振幅変調マスク１４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂと、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃとからなる。図２０に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとは隣接しており、２つの間の境界が境界１４ｆとなっている。同様に、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂと振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃとは隣接しており、２つの間の境界が境界１４ｇとなっている。
【０１１８】
また、図１乃至８に示す第１の実施の形態の場合と同様に、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃは、それぞれ複数の振幅変調単位領域１４ｅからなり、各振幅変調単位領域１４ｅは、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａと、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂとからなる。本実施の形態における振幅変調単位領域１４ｅ、第１振幅変調単位領域１５ａおよび第２振幅変調単位領域１５ｂは、図１乃至８に示す第１の実施の形態における振幅変調単位領域１４ｅ、第１振幅変調単位領域１５ａおよび第２振幅変調単位領域１５ｂと同一であるので、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
次に図２１を参照して、中央部１４ａ、傾斜部１４ｂおよび周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率について説明する。図２１は、中央部１４ａ、傾斜部１４ｂおよび周縁部１４ｃのうち図２０のラインＡ上にある領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率を符号□でプロットし、各符号□の間を線で結んだグラフを示す図である。図２１に示すグラフにおいて、縦軸が第１振幅変調単位領域１５ａの占有率、横軸が中央部１４ａ、傾斜部１４ｂおよび周縁部１４ｃを表している。
【０１２０】
振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＣａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＴａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＦａ１とするとき、図２１に示すように、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係が満たされるよう振幅変調マスク１４が設計されている。さらに、第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布は、図２１に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとの間の境界１４ｆにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａから降下する段部３１ｂを含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域から振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに隣接する領域に向かって減少する減少部３１ｃを含むよう分布している。
【０１２１】
なお、図２１に示すように、減少部３１ｃは上に凸の形状を有しており、このため後述するように、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにより変調され、被加工物１８においてテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域に照射される光の傾斜部５１ｂにおける光強度の分布は、直線状の減少部５３ｃを含むことができる（図２２（ｂ）参照）。なお本実施の形態において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布は、高位平坦部３１ａを含んでおり、振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布は、低位平坦部３１ｄを含んでいる。
【０１２２】
また、図２１に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂに隣接する領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＣａ１０とし、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＴａ１０とするとき、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係が満たされるよう振幅変調マスク１４が設計されている。
【０１２３】
（テーパ穴の形成方法）
次に、本実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成する方法について、図２２を参照して説明する。図２２（ａ）は、本実施の形態において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す側面図であり、図２２（ｂ）は、被加工物に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図である。なお本実施の形態において、レーザ光による加工の原理、および振幅変調マスク１４の設計手順は、図１乃至図８に示す第１の実施の形態の場合と同一であるため、説明は省略する。
【０１２４】
まず、加工台１９上に被加工物１８を予め載置しておく。次に、光源１１から、面内強度分布が均一化されたレーザ光を出射させる。その後、光源１１から出射された光を振幅変調マスク１４に入射させる。振幅変調マスク１４に入射されたレーザ光は、振幅変調マスク１４のパターンに応じて変調される。
【０１２５】
振幅変調マスク１４から出射されたレーザ光は、結合光学系１７に入射される。振幅変調マスク１４の変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した変調単位換算領域は、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。このため、結像光学系１７から出射され被加工物１８上に結像されるレーザ光の光強度分布は、振幅変調マスク１４の各変調単位領域１４ｅにおける開口率（振幅変調単位領域１４ｅに対する第１振幅変調単位領域１５ａの面積比）に対応する強度分布を有している。
【０１２６】
図２２（ａ）は、レーザ光により被加工物１８に形成されるテーパ穴２０を示す図であり、図２２（ｂ）は、このようなテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を示す図である。図２２（ｂ）に示すように、結像光学系１７により結像され、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度は、振幅変調マスク１４の各変調単位領域１４ｅにおける開口率に対応する強度分布を有している。このため、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度は、被加工物１８においてテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａに照射される光の中央部５１ａと、被加工物１８においてテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域１８ｂに照射される光の傾斜部５１ｂと、被加工物１８においてテーパ穴２０が形成されない領域１８ｃに照射される光の周縁部５１ｃとで異なっている。このうち光の中央部５１ａの光強度は、光の傾斜部５１ｂの光強度よりも大きく、光の傾斜部５１ｂの光強度は、光の周縁部５１ｃの光強度よりも大きい。
【０１２７】
また、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布は、図２２（ｂ）に示すように、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布している。
【０１２８】
なお本実施の形態において、図２２（ｂ）に示すように、光強度の分布の減少部５３ｃは直線形状を有している。また第１の実施の形態において説明したように、被加工物１８に照射されるレーザ光の強度Ｉは、振幅変調マスク１４における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率（開口率）の二乗に比例する。この場合、前述のように、振幅変調マスク１４の第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布において、減少部３１ｃの形状を適宜上に凸の形状にすることにより、減少部５３ｃにおける直線形状が実現されている。
【０１２９】
また本実施の形態において、光の中央部５１ａにおける光強度の分布は、高位平坦部５３ａを含んでおり、周縁部５１ｃにおける光強度の分布は、低位平坦部５３ｃを含んでいる。
【０１３０】
このような光強度の分布を有するレーザ光が被加工物１８に照射されることにより、被加工物１８がアブレーションにより加工され、テーパ穴２０が形成される。この場合、レーザ光の光強度の分布が、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含んでいることにより、図２２（ａ）に示すように、先端部２０ｃからレーザ光の照射方向に平行に延びる円柱状のストレート部２０ｅと、基端部２０ｄからストレート部２０ｅに向って先細になるテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を形成することができる。
【０１３１】
このように本実施の形態によれば、振幅変調マスク１４により変調されて被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度は、被加工物１８においてテーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域１８ａに照射される光の中央部５１ａと、被加工物１８においてテーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域に照射される光の傾斜部５１ｂと、被加工物１８においてテーパ穴２０が形成されない領域１８ｃに照射される光の周縁部５１ｃとで異なる。このうち光の中央部５１ａの光強度は、光の傾斜部５１ｂの光強度よりも大きく、また光の傾斜部５１ｂの光強度は、光の周縁部５１ｃの光強度よりも大きい。また、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布は、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布している。このため、テーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光が照射される。このことにより、１つの振幅変調マスク１４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【０１３２】
また本実施の形態によれば、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃはそれぞれ複数の振幅変調単位領域１４ｅからなり、振幅変調マスク１４により振幅変調され出射された光は、結像光学系１７の結像面１７ｆに振幅変調単位領域１４ｅに基づく光強度分布を生成する。この振幅変調単位領域１４ｅは、振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。また、振幅変調単位領域１４ｅは、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａと、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂとからなり、振幅変調マスク１４は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＣａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＴａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係が満たされるよう設計されている。さらに、第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとの間の境界１４ｆにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａから降下する段部３１ｂを含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域から振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに隣接する領域に向かって減少する減少部３１ｃを含むよう分布している。このため、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布させることができる。このことにより、１つの振幅変調マスク１４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【０１３３】
また本実施の形態によれば、振幅変調マスク１４は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂに隣接する領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＣａ１０とし、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＴａ１０とするとき、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係が満たされるよう設計されている。このため、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むよう分布させることができる。このことにより、１つの振幅変調マスク１４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【０１３４】
次に、本願発明の効果を比較例と比較して説明する。比較例として、図２３（ａ）に示す第１の変調マスク１１１と図２３（ｂ）に示す第２の変調マスク１１２を用いてテーパ穴２０を形成する方法について説明する。なお図２３（ａ）（ｂ）においては、簡単のため、光源１０１および結像光学系１０７は省略されている。
比較例においては、はじめに図２３（ａ）に示すように、第１の変調マスク１１１により変調されたレーザ光により、被加工物１８にテーパ穴２０のテーパ部２０ｂを形成する。ここで、第１の変調マスク１１１は、図２３（ａ）に示すように、石英ガラス層１１１ａと光遮蔽膜１１１ｂとからなり、光遮蔽膜１１１ｂには、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに対応する開口部１１１ｃが形成されている。また、第１の変調マスク１１１に入射されるレーザ光の強度は、テーパ部２０ｂの所望のテーパ角に応じて、図１８に示すテーパ角とエネルギ密度の関係に基づいて決定される。
【０１３５】
次に、第１の変調マスク１１１を取り除き、その後、図２３（ｂ）に示すように第２の変調マスク１１２を設置する。この際、被加工物１８に形成されるストレート２０ｅが、先に形成されたテーパ部２０ｂとなめらかにつながるよう、第２の変調マスク１１２の設置位置を精密に調整する。
【０１３６】
次に、第２の変調マスク１１２によりレーザ光を変調し、これによって、被加工物１８にテーパ穴２０のストレート２０ｅを形成する。ここで、第２の変調マスク１１１は、図２３（ｂ）に示すように、石英ガラス層１１２ａと光遮蔽膜１１２ｂとからなり、光遮蔽膜１１２ｂには、テーパ穴２０のストレート２０ｅに対応する開口部１１２ｃが形成されている。また、第２の変調マスク１１２に入射されるレーザ光の強度としては、レーザ光の照射方向に平行に延びるストレート２０ｅを形成するよう、第１の変調マスク１１１に入射された際のレーザ光の強度よりも大きな強度が設定される。
【０１３７】
このように比較例によれば、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂを形成するために使用されるマスク（第１の変調マスク１１１）と、テーパ穴２０のストレート部２０ｅを形成するために使用されるマスク（第２の変調マスク１１２）が異なるため、テーパ穴２０の形成工程中にマスクを交換する必要がある。また、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂを形成する際のレーザ光の強度と、テーパ穴２０のストレート部２０ｅを形成する際のレーザ光の強度が異なるため、光源１０１の再調整が必要となる。さらに、第２の変調マスク１１２を設置する際、被加工物１８に形成されるストレート２０ｅが、先に形成されたテーパ部２０ｂと滑らかにつながるよう、第２の変調マスク１１２の設置位置を精密に調整する必要がある。マスク交換作業、光源１０１の再調整作業、および第２の変調マスク１１２の設置位置の調整作業には、多大な時間を要する。
【０１３８】
また比較例によれば、ストレート２０ｅとテーパ部２０ｂとをなめらかにつなげるとともに、ストレート２０ｅの長さを所望の長さにするためには、テーパ部２０ｂを形成する際に形成される底部分２０ｆ（図２３（ａ）参照）の面積と深さを精密に調整する必要がある。すなわち、テーパ部２０ｂを形成する際のレーザ光の照射回数を精密に制御する必要がある。
【０１３９】
また比較例によれば、大きなテーパ角を得るためには、第１の変調マスク１１１に入射させるレーザ光の強度を小さくする必要があり、この場合、アブレーションレートが低下する。このため、同じ深さのテーパ部２０ｂを加工する場合でも、大きなテーパ角を得るためには、レーザ光の照射回数を増やす必要があり、これによって、テーパ部２０ｂを形成するのに必要な加工時間が長くなる。また、光源１０１の寿命はレーザ光を出射した回数により決まるため、被加工物１８へのレーザ光の照射回数を増やすと、光源１０１の寿命が短くなり、これによって、光源１０１の交換頻度が増加するという問題も生じる。さらに、大きなテーパ角を得るためにレーザ光の強度を小さくすると、形成されたテーパ部２０ｂの底部分２０ｆにおける内径のばらつきが大きくなるということが考えられ、これによって、テーパ部２０ｂとストレート部２０ｅのなめらかな接続が妨げられる。このことにより、テーパ穴２０をインクジェットヘッドのノズルとして用いる場合、インクの吐出性能のばらつきが生じる。
【０１４０】
これに対して、本実施の形態によれば、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃはそれぞれ複数の振幅変調単位領域１４ｅからなり、振幅変調マスク１４により振幅変調され出射された光は、結像光学系１７の結像面１７ｆに振幅変調単位領域１４ｅに基づく光強度分布を生成する。この振幅変調単位領域１４ｅは、振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。また、振幅変調単位領域１４ｅは、第１の光透過率を有する第１振幅変調単位領域１５ａと、第１の光透過率よりも小さい第２の光透過率を有する第２振幅変調単位領域１５ｂとからなり、振幅変調マスク１４は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＣａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＴａ１、振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率をＦａ１とするとき、Ｃａ１＞Ｔａ１＞Ｆａ１の関係が満たされるよう設計されている。さらに、第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとの間の境界１４ｆにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａから降下する段部３１ｂを含むとともに、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域から振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに隣接する領域に向かって減少する減少部３１ｃを含むよう分布している。このため、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布させることができる。
このことにより、被加工物１８に、光エネルギを低下させることなく、任意のテーパ角を有するテーパ穴２０を形成することができるとともに、先端部２０ｃからレーザ光の照射方向に平行に延びる円柱状のストレート部２０ｅと、基端部２０ｄからストレート部２０ｅに向って先細になるテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を形成することができる。
このように、１枚の振幅変調マスク１４を用いることによりテーパ穴２０を形成することができるため、マスク交換作業は不要である。このため、工程に要する時間を短縮できるとともに、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂとストレート部２０ｅとをなめらかにつなげることができる。また、光エネルギを低下させることなく任意のテーパ角を有するテーパ穴２０を形成することができるため、より少ない照射回数かつ短時間でテーパ穴２０を形成することができる。
【０１４１】
なお本実施の形態において、テーパ穴形成装置１０により被加工物１８に貫通部２０ａとテーパ部２０ｂとストレート部２０ｅとを有するテーパ穴２０が形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、テーパ穴形成装置１０により被加工物１８に非貫通のテーパ穴２０、すなわち底部分とテーパ部２０ｂとストレート部２０ｅとを有するテーパ穴２０を形成してもよい。
【０１４２】
また本実施の形態において、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布が、高位平坦部３１ａを含む例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、例えば図２１において二点鎖線３１ｅで示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布が平坦でなくてもよい。すなわち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとの間の境界１４ｆにおいて、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａから降下する段部１４ｇが形成されていればよく、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布の形状は特には限定されない。
【０１４３】
また本実施の形態において、光の中央部５１ａにおける光強度の分布が、高位平坦部５３ａを含む例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、例えば図２２において二点鎖線５３ｅで示すように、光の中央部５１ａにおける光強度の分布が平坦でなくてもよい。すなわち、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂが形成されていればよく、光の中央部５１ａにおける光強度の分布の形状は特には限定されない。
【０１４４】
第３の実施の形態の変形例
次に図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、本発明の第３の実施の形態の変形例について説明する。図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す第３の実施の形態の変形例は、被加工物１８に照射される光強度の分布が、光の中央部と光の傾斜部との間の境界において、光の中央部から光の傾斜部に向って一定の幅をもって降下する段部を含む点が異なるのみであり、他の構成は、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態と略同一である。図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す第３の実施の形態の変形例において、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４５】
本変形例において、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布は、図２４（ｂ）に示すように、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから光の傾斜部５１ｂに向って一定の幅ｗ１をもって降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布している。ここで、段部５３ｂが幅ｗ１を有するのは、結像光学系１７の解像限界に起因している。この場合、結像光学系の点像分布範囲の半径をＲとするとき、段部５３ｂの幅ｗ１は２×Ｒよりも小さくなっている。
【０１４６】
図２４（ｂ）に示すように、レーザ光の光強度の分布は、光の中央部５１ａから光の傾斜部５１ｂおよび光の周縁部５１ｃに向かうにつれて減少する。このときの、光の中央部５１ａ、光の傾斜部５１ｂおよび光の周縁部５１ｃにおける光強度の減少率を表すグラフを図２４（ｃ）に示す。図２４（ｃ）に示すように、光強度の分布の減少率を表すグラフは、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいてピーク値Ｐを含むピーク５５を有している。この場合、ピーク値Ｐを０．９倍した高さにおけるピーク５５の幅ｗ２は２×Ｒよりも小さくなっている。
【０１４７】
このように本変形例によれば、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布は、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから光の傾斜部５１ｂに向って一定の幅ｗ１をもって降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布している。このため、テーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域には高いエネルギを有する光が照射され、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光が照射される。このことにより、１つの振幅変調マスク１４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【０１４８】
第３の実施の形態のその他の変形例
次に図２５および図２６を参照して、本発明の第３の実施の形態のその他の変形例について説明する。図２５および図２６に示す第３の実施の形態のその他の変形例は、光の傾斜部における光強度の分布が、光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布しているとともに、光の傾斜部における光強度の分布の減少率が、光の中央部に隣接する領域から光の周縁部に隣接する領域に向かうにつれて小さくなる点が異なるのみであり、他の構成は、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態と略同一である。図２５および図２６に示す第３の実施の形態のその他の変形例において、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４９】
図２５は、本変形例における振幅変調マスク１４において、中央部１４ａ、傾斜部１４ｂおよび周縁部１４ｃのうち図２０のラインＡ上にある領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率を符号□でプロットし、各符号□の間を線で結んだグラフを示す図である。図２５に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布は、直線形状を有する減少部３１ｆを有している。
【０１５０】
図２６（ａ）は、本変形例において、レーザ光により被加工物１８に形成されるテーパ穴２０を示す図であり、図２６（ｂ）は、このようなテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を示す図である。前述のとおり、被加工物１８に照射されるレーザ光の強度Ｉは、振幅変調マスク１４における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率（開口率）の二乗に比例する。このため、本変形例において、図２６（ｂ）に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにより変調されて光の傾斜部５１ｂに照射されるレーザ光の光強度の分布は、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって減少するよう分布しているとともに、光の傾斜部５１ｂにおける光強度の分布の減少率が、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かうにつれて小さくなっている。このことにより、図２６（ａ）に示すように、テーパ部２０ｂが曲面を有するようテーパ穴２０を形成することができる。
【０１５１】
なお本変形例において、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布が、直線形状を有する減少部３１ｆを有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図２５において二点鎖線３１ｇで示すように、減少部３１ｆが下に凸の形状を有していてもよい。この場合も、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにより変調されて光の傾斜部５１ｂに照射されるレーザ光の光強度の分布を、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって減少するよう分布させるとともに、光の傾斜部５１ｂにおける光強度の分布の減少率を、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かうにつれて小さくすることができる。
【０１５２】
第４の実施の形態
次に、図２７および図２８を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図２７および図２８に示す第４の実施の形態は、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態におけるテーパ穴形成装置１０の振幅変調マスクが位相変調マスクに置き換えられたものであり、他の構成は、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態と略同一である。図２７および図２８に示す第４の実施の形態において図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５３】
また、本実施の形態における位相変調マスクは、後述するように、｛（第１位相変調単位領域の占有率−第２位相変調単位領域の占有率）の絶対値｝の分布が、位相変調マスクテーパ穴形成中央部と位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部との間の境界において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部から降下する段部を含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部に隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部に隣接する領域に向かって減少するよう分布している点が異なるのみであり、他の構成は、図９乃至図１２に示す第２の実施の形態における位相変調マスクと略同一である。図２７および図２８に示す第４の実施の形態における位相変調マスクにおいて、図９乃至図１２に示す第２の実施の形態における位相変調マスクと同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５４】
（位相変調マスク）
はじめに、図２７および図２８を参照して、本実施の形態における位相変調マスクについて説明する。図２７は、本発明の第４の実施の形態において、位相変調マスクの出射側を示す図であり、図２８は、本発明の第４の実施の形態において、位相変調マスクにおける第１および第２位相変調単位領域の占有率の分布を示す図である。
【０１５５】
図２７に示すように、位相変調マスク２４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂと、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃとからなる。図２７に示すように、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂとは隣接しており、２つの間の境界が境界２４ｆとなっている。同様に、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂと位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃとは隣接しており、２つの間の境界が境界２４ｇとなっている。
【０１５６】
また、図９乃至１２に示す第２の実施の形態の場合と同様に、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃは、それぞれ複数の位相変調単位領域２４ｅからなり、各位相変調単位領域２４ｅは、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域２５ａと、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域２５ｂとからなる。本実施の形態における位相変調単位領域２４ｅ、第１位相変調単位領域２５ａおよび第２位相変調単位領域２５ｂは、図９乃至図１２に示す第２の実施の形態における位相変調単位領域２４ｅ、第１位相変調単位領域２５ａおよび第２位相変調単位領域２５ｂと略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【０１５７】
次に図２８を参照して、中央部２４ａ、傾斜部２４ｂおよび周縁部２４ｃにおける第１位相変調単位領域２５ａおよび第２位相変調単位領域２５ｂの占有率について説明する。図２８は、中央部２４ａ、傾斜部２４ｂおよび周縁部２４ｃのうち図２７のラインＢ上にある領域において、第１位相変調単位領域２５ａの占有率を符号○でプロットし、各符号○の間を線で結ぶとともに、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率を符号×でプロットし、各符号×の間を線で結んだグラフを示す図である。図２７に示すグラフにおいて、縦軸が各単位領域２５ａ、２５ｂの占有率、横軸が中央部２４ａ、傾斜部２４ｂおよび周縁部２４ｃを表している。また図２８において、｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布が符号□により併せて示されている。
【０１５８】
位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＣｐ２とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＴｐ２とし、位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＦｐ２とするとき、図２８に示すように、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係が満たされるよう位相変調マスク２４が設計されている。
【０１５９】
さらに、｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布は、図２８に示すように、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂとの間の境界２４ｆにおいて、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａから降下する段部４１ｂを含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおいて、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域に向かって減少する減少部４１ｃを含むよう分布している。
【０１６０】
また、図２８に示すように、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａのうち、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂに隣接する領域における第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＣｐ１０、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＣｐ２０とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂのうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域における第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＴｐ１０、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＴｐ２０とするとき、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係が満たされるよう位相変調マスク２４が設計されている。
【０１６１】
（テーパ穴の形成方法）
次に、本実施の形態における位相変調マスク２４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成する。本実施の形態におけるテーパ穴形成方法は、図１９乃至図２２に示す第３の実施の形態におけるテーパ穴形成方法と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【０１６２】
このように本実施の形態によれば、位相変調マスク２４の位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃはそれぞれ複数の位相変調単位領域２４ｅからなり、位相変調マスク２４により位相変調され出射された光は、結像光学系１７の結像面１７ｆに位相変調単位領域２４ｅに基づく光強度分布を生成する。この位相変調単位領域２４ｅは、位相変調単位領域２４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した位相変調単位換算領域が結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。また、位相変調単位領域２４ｅは、第１の位相変調量を有する第１位相変調単位領域２５ａと、第２の位相変調量を有する第２位相変調単位領域２５ｂとからなり、位相変調マスク２４は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＣｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＣｐ２とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＴｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＴｐ２とし、位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＦｐ１、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＦｐ２とするとき、｛（Ｃｐ１−Ｃｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｔｐ１−Ｔｐ２）の絶対値｝＞｛（Ｆｐ１−Ｆｐ２）の絶対値｝の関係が満たされるよう設計されている。さらに、｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂとの間の境界２４ｆにおいて、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａから降下する段部４１ｂを含むとともに、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおいて、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域に向かって減少する減少部４１ｃを含むよう分布している。このため、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布させることができる。このことにより、１つの位相変調マスク２４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【０１６３】
また本実施の形態によれば、位相変調マスク２４は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａのうち、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂに隣接する領域における第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＣｐ１０、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＣｐ２０とし、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂのうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域における第１位相変調単位領域２５ａの占有率をＴｐ１０、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率をＴｐ２０とするとき、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係が満たされるよう設計されている。このため、被加工物１８に照射されるレーザ光の光強度の分布を、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから降下する段部５３ｂを含むよう分布させることができる。このことにより、１つの位相変調マスク２４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができる。
【０１６４】
なお本実施の形態において、位相変調マスク２４の位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａにおける｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布が、高位平坦部４１ａを含む例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、例えば図２８において二点鎖線４１ｅで示すように、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａにおける｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布が平坦でなくてもよい。すなわち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂとの間の境界２４ｆにおいて、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａから降下する段部２４ｇが形成されていればよく、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａにおける｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布の形状は特には限定されない。
【０１６５】
なお本実施の形態において、第１位相変調単位領域２５aの第１の位相変調量と、第２位相変調単位領域２５ｂの第２の位相変調量とを任意に設定することができる。例えば、第１の位相変調量と第２の位相変調量とが１８０度の奇数倍だけ異なるよう設定することができる。
【実施例】
【０１６６】
（実施例１）
次に、本発明の実施例について説明する。はじめに、第１の実施の形態における振幅変調マスク１４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成した例（実施例１）について、図１３乃至図１５を参照して説明する。
【０１６７】
図１３（ａ）は、実施例１において、被加工物１８に形成されるテーパ穴２０の形状を示す図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを示す図であり、図１３（ｃ）は、実施例１において、被加工物１８に形成されたテーパ穴２０を示す平面図である。図１４は、実施例１における振幅変調マスク１４を示す図である。図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来のテーパ穴形成装置１００を用いた場合におけるテーパ穴１１０を示す図である。
【０１６８】
本発明における振幅変調マスク１４を用いて、被加工物１８に、基端部２０ｄの直径が５０μｍ、テーパ部２０ｂのテーパ角度φが１１度であるテーパ穴２０を作製した（図１３（ａ））。被加工物１８としては、厚さが５０μｍ、吸収係数αが１．４３μｍ−１、アブレーション閾値Ｉｔｈが１００ｍＪ／ｃｍ２であるポリミドフィルムを用いた。
【０１６９】
実施例１において用いたテーパ穴形成装置１０の光学特性の詳細は以下のとおりである。
（１） 光源  レーザ光源：ＸｅＣｌエキシマレーザ、波長：３０８ｎｍ、発振時間（１パルスあたり）：３０ｎｓ  光強度：１１１０ｍＪ／ｃｍ２
（２） 振幅変調マスク  第１振幅変調単位領域の光透過率：１、第２振幅変調単位領域の光透過率：０
（３） 結像光学系  結像光学系倍率：１／５、結像側開口数（ＮＡ）：０．１５、コヒーレント
（４） コヒーレントファクタ  ０．５
この場合、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒ＝１．２５μｍとなる。従って、振幅変調マスク１４の振幅変調単位領域１４ｅを結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域が、結像光学系１７の点像分布範囲の半径Ｒよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、振幅変調マスク１４の振幅変調単位領域１４ｅを一辺５μｍの正方形（結像光学系１７の結像面１７ｆに換算した振幅変調単位換算領域は一辺１μｍの正方形）に設定した。
【０１７０】
まず、図７に示すフローチャートに基づき、実施例１において用いられる振幅変調マスク１４の設計を行った。はじめに、被加工物１８に形成するテーパ穴２０の形状を入力した（Ｓ１０１）。なお、アブレーションの際に生じる飛散物の影響などにより生じるテーパ角度φ２として５度が見積もられるため、Ｓ１０１において入力するテーパ角度φ１（＝φ−φ２）は６度とした。次に、レーザ光の照射回数ｍを入力した（Ｓ１０２）。本実施例１において、レーザ光の照射回数ｍは３５回とした。これによって、アブソレーションレートｄが算出される（Ｓ１０３）。このアブソレーションレートｄと〔数１〕とに基づき、所望形状を有するテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを算出した。算出したレーザ光の強度分布Ｉを図１３（ｂ）に示す。
【０１７１】
次に、算出したレーザ光の強度分布Ｉと〔数９〕とに基づき、振幅変調マスク１４の開口率Ｄ（ａ）を算出した（Ｓ１０５）。開口率Ｄ（ａ）は、振幅変調単位領域１４ｅを単位として区分けされた領域ごとに算出された。その後、算出された開口率Ｄ（ａ）に基づいて、振幅変調マスク１４のパターンを決定した（Ｓ１０６）。次に、決定されたパターンを有する振幅変調マスク１４を作製した。得られた振幅変調マスク１４のうち、その左上部分を図１５に示す。
【０１７２】
得られた振幅変調マスク１４について詳細に説明する。図１４に示すように、振幅変調マスク１４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂと、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃとからなる。また、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃはそれぞれ、複数の振幅変調単位領域１４ｅからなる。
【０１７３】
このうち振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａの各振幅変調単位領域１４ｅにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率は０．９０である。このため、光源１１から出射された光強度１１１０ｍＪ／ｃｍ２のレーザ光は、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、結合光学系１７を通過した後、約１０００ｍＪ／ｃｍ２の光強度を有するレーザ光として被加工物１８に照射される。
【０１７４】
また振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃの各振幅変調単位領域１４ｅにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率は０．０５である。このため、光源１１から出射された光強度１１１０ｍＪ／ｃｍ２のレーザ光は、振幅変調マスク１４の振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃ、結合光学系１７を通過した後、約６０ｍＪ／ｃｍ２の光強度を有するレーザ光として被加工物１８に照射される。なお、被加工物１８のアブレーション閾値Ｉｔｈは１００ｍＪ／ｃｍ２であり、このため、約６０ｍＪ／ｃｍ２の光強度を有するレーザ光が照射されても、被加工物１８がアブレーションにより加工されることはない。
【０１７５】
また図１４に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域にある振幅変調単位領域１４ｅにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率は０．８０である。そして、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率は、外方、すなわち振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに向かうにつれて減少する。この結果、振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに隣接する領域にある振幅変調単位領域１４ｅにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率は０．１０である。
【０１７６】
次に、得られた振幅変調マスク１４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成した。得られたテーパ穴２０を図１３（ｃ）に示す。このようにして、先端部２０ｃにおける内径のばらつきが小さいテーパ穴２０を、短い時間で作製することができた。
【０１７７】
次に、図１５を参照して、従来のテーパ穴形成装置１０を用いた場合に得られたテーパ穴２０を比較例として説明する。実施例１の場合と同様に、基端部２０ｄの直径が５０μｍ、テーパ部２０ｂのテーパ角度φが１１度のテーパ穴２０を作製した（図１５（ａ））。この場合のレーザ光の強度分布Ｉを図１５（ｂ）に示す。照射エネルギのピーク値４００ｍＪ／ｃｍ２は、図１８に示すテーパ角度と光強度の関係に基づいて算出された値である。
【０１７８】
従来のテーパ穴形成装置１０を用いた場合に得られたテーパ穴２０を図１５（ｃ）に示す。この場合、得られたテーパ穴２０の先端部２０ｃにおける内径のばらつきが大きいことが確認された。これは、大きなテーパ角度を得るために照射エネルギ密度を小さくしたことに起因する。また、照射エネルギ密度を小さくしたため、テーパ穴２０の作製に要する時間も長かった。
これに比べて、本発明の振幅変調マスク１４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いた場は、先端部２０ｃにおける内径のばらつきが小さいテーパ穴２０を、短い時間で作製することができた。
【０１７９】
（実施例２）
次に、実施例１における振幅変調マスク１４を第２の実施の形態における位相変調マスク２４に置き換えて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成した例について、図１６を参照して説明する。なお本実施例において、第１位相変調単位領域２５ａを通過したレーザ光と第２位相変調単位領域２５ｂを通過したレーザ光との間の位相差が１８０度となるよう、位相変調マスク２４の凹部の深さが設計されている。
【０１８０】
図１２に示すフローチャートに基づき、位相変調マスク２４の設計を行った。はじめに、被加工物１８に形成するテーパ穴２０の形状を入力した（Ｓ２０１）。次に、レーザ光の照射回数ｍ＝３５を入力した（Ｓ２０２）。これによって、アブソレーションレートｄが算出され（Ｓ２０３）、このアブソレーションレートｄと〔数１〕とに基づき、所望形状を有するテーパ穴２０を形成するために被加工物１８に照射されるレーザ光の強度分布Ｉを算出した。
【０１８１】
次に、レーザ光の強度分布Ｉと〔数１４〕とに基づき、位相変調マスク２４の各位相変調単位領域２４ｅにおける第２位相変調単位領域２５ｂの面積率Ｄ（ｐ）を算出した（Ｓ２０５）。面積率Ｄ（ｐ）は、位相変調単位領域２４ｅを単位として区分けされた領域ごとに算出された。その後、算出された面積率Ｄ（ｐ）に基づいて、位相変調マスク２４のパターンを決定した（Ｓ２０６）。次に、決定されたパターンを有する位相変調マスク２４を作製した。得られた位相変調マスク２４のうち、その左上部分を図１６に示す。
【０１８２】
得られた位相変調マスク２４について詳細に説明する。図１６に示すように、位相変調マスク２４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂと、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃとからなる。また、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃはそれぞれ、複数の位相変調単位領域２４ｅからなる。
【０１８３】
このうち位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａの各位相変調単位領域２４ｅにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率は０．９５であり、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率は０．０５である。このため、光源１１から出射された光強度１１１０ｍＪ／ｃｍ２のレーザ光は、位相変調マスク２４の位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、結合光学系１７を通過した後、約１０００ｍＪ／ｃｍ２の光強度を有するレーザ光として被加工物１８に照射される。
【０１８４】
また位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃの各位相変調単位領域２４ｅにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率は０．５であり、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率は０．５である。このため、光源１１から出射された光強度１１１０ｍＪ／ｃｍ２のレーザ光は、位相変調マスク２４の位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃ、結合光学系１７を通過した後、その光強度が０ｍＪ／ｃｍ２となる。
【０１８５】
また図１６に示すように、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂのうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域にある位相変調単位領域２４ｅにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率は０．９０であり、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率は０．１０である。そして、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率は、外方、すなわち位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに向かうにつれて減少する。この結果、位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域にある位相変調単位領域１４ｅにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率は０．５５であり、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率は０．４５である。
【０１８６】
次に、得られた位相変調マスク２４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成した。これによって、実施例１の場合と同様に、先端部２０ｃにおける内径のばらつきが小さいテーパ穴２０を、短い時間で作製することができた。
【０１８７】
（実施例３）
次に、実施例１における振幅変調マスク１４を第３の実施の形態における振幅変調マスク１４に置き換えて、図１９に示すテーパ穴２０を被加工物１８に形成した例について説明する。
【０１８８】
図１９に示すテーパ穴２０を形成するための振幅変調マスク１４を設計した。なお図１９に示すテーパ穴２０の形状として、ｌ１＝５０μｍ、ｌ２＝２０μｍ、ｈ１＝５０μｍ、ｈ２＝２５μｍを選択した。被加工物１８の吸収係数およびアブレーション閾値は、実施例１の場合と同一である。また、レーザ光の照射回数を７５回とし、レーザ光源１２から出射される光の光強度を１０００ｍＪ／ｃｍ２とした点を除いて、テーパ穴形成装置１０の光学特性は実施例１の場合と同一である。
【０１８９】
前述の実施例１の場合と同様にして、図７に示すフローチャートに基づき、本実施例において用いられる振幅変調マスク１４の設計を行った。これによって得られた振幅変調マスク１４のうち、その左上部分を図２９に示す。
【０１９０】
得られた振幅変調マスク１４について詳細に説明する。図２９に示すように、振幅変調マスク１４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂと、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂの周縁に位置する振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃとからなる。また、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａ、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂおよび振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃはそれぞれ、複数の振幅変調単位領域１４ｅからなる。
【０１９１】
この場合、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂに隣接する領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率Ｃａ１０は０．９０であり、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂのうち、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率Ｔａ１０は０．５０である。このため、振幅変調マスク１４における第１振幅変調単位領域１５ａの占有率の分布において、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａと振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂとの間の境界１４ｆに、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａから降下する段部３１ｂが形成されるとともに、
（Ｃａ１０）２−（Ｔａ１０）２≧０．０５×（Ｃａ１０）２
の関係が満たされている。
【０１９２】
また図２９に示すように、振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部１４ｂにおける第１振幅変調単位領域１５ａの占有率は、振幅変調マスクテーパ穴形成中央部１４ａに隣接する領域から振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部１４ｃに隣接する領域に向かって減少している。
【０１９３】
次に、得られた振幅変調マスク１４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にレーザ光を照射した。このときのレーザ光の光強度の分布は図２４（ｂ）に示すとおりである。また、照射されたレーザ光により被加工物１８に形成されたテーパ穴は図２４（ａ）に示すとおりである。図２４（ｂ）に示すように、被加工物１８照射されたレーザ光の光強度は、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから光の傾斜部５１ｂに向って一定の幅ｗ１をもって降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布している。このため、テーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域には高いエネルギを有する光を照射し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光を照射することができた。このことにより、１つの振幅変調マスク１４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができた。
【０１９４】
（実施例４）
次に、実施例２における位相変調マスク２４を第４の実施の形態における位相変調マスク２４に置き換えて、被加工物１８にテーパ穴２０を形成した例について、図３０を参照して説明する。なお本実施例において、第１位相変調単位領域２５ａを通過したレーザ光と第２位相変調単位領域２５ｂを通過したレーザ光との間の位相差が１８０度の奇数倍となるよう、位相変調マスク２４の凹部の深さが設計されている。
【０１９５】
図１９に示すテーパ穴２０を形成するための位相変調マスク２４を設計した。なお図１９に示すテーパ穴２０の形状として、ｌ１＝５０μｍ、ｌ２＝２０μｍ、ｈ１＝５０μｍ、ｈ２＝２５μｍを選択した。その他の条件、すなわち被加工物１８の吸収係数およびアブレーション閾値、およびテーパ穴形成装置１０の光学特性は実施例３の場合と同一である。
【０１９６】
前述の実施例２の場合と同様にして、図１２に示すフローチャートに基づき、本実施例において用いられる位相変調マスク２４の設計を行った。これによって得られた位相変調マスク２４のうち、その左上部分を図３０に示す。
【０１９７】
得られた位相変調マスク２４について詳細に説明する。図３０に示すように、位相変調マスク２４は、テーパ穴２０の貫通部２０ａに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａの周縁に位置し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂに照射される光を変調する位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂと、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂの周縁に位置する位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃとからなる。また、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａ、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂおよび位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃはそれぞれ、複数の位相変調単位領域２４ｅからなる。
【０１９８】
この場合、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａのうち、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂに隣接する領域における第１位相変調単位領域２５ａの占有率Ｃｐ１０は０．９５であり、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率Ｃｐ２０は０．０５である。また、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂのうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域における第１位相変調単位領域２５ａの占有率Ｔｐ１０は０．７５であり、第２位相変調単位領域２５ｂの占有率Ｔｐ２０は０．２５である。このため、位相変調マスク２４における｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝の分布において、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａと位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂとの間の境界２４ｆに、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａから降下する段部４１ｂが形成されるとともに、
（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２−（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２≧０．０５×（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２
の関係が満たされている。
【０１９９】
なお上式において、（Ｃｐ１０−Ｃｐ２０）２は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａのうち、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂに隣接する領域により変調されたレーザ光の強度に比例している。このことは、上述の〔数１４〕にθ２＝１８０度の奇数倍、Ｄ（ｐ）＝Ｃｐ２０＝１−Ｃｐ１０を代入することにより得られる以下の〔数１５〕から自明である。
【数１５】
2010188418.tif 000017
同様に、（Ｔｐ１０−Ｔｐ２０）２は、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂのうち、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域により変調されたレーザ光の強度に比例している。また、位相変調マスク２４のその他の領域についても、〔数１５〕と同様の関係が成り立つのは自明である。すなわち、所定の位相変調単位領域２４ｅにより変調されたレーザ光の光強度は、当該位相変調単位領域２４ｅにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率と第２位相変調単位領域２５ｂの占有率の差の二乗に比例する。また、この関係はθ２が１８０度の奇数倍以外の場合においても成立する。
【０２００】
また図３０に示すように、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおける第１位相変調単位領域２５ａの占有率は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域に向かって減少している。一方、位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部２４ｂにおける第２位相変調単位領域２５ｂの占有率は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域に向かって増加している。このため、｛（第１位相変調単位領域２５ａの占有率−第２位相変調単位領域２５ｂの占有率）の絶対値｝は、位相変調マスクテーパ穴形成中央部２４ａに隣接する領域から位相変調マスクテーパ穴形成周縁部２４ｃに隣接する領域に向かって減少している。
【０２０１】
次に、得られた位相変調マスク２４を備えたテーパ穴形成装置１０を用いて、被加工物１８にレーザ光を照射した。このときのレーザ光の光強度の分布は図２４（ｂ）に示すとおりである。また、照射されたレーザ光により被加工物１８に形成されたテーパ穴は図２４（ａ）に示すとおりである。図２４（ｂ）に示すように、被加工物１８照射されたレーザ光の光強度は、光の中央部５１ａと光の傾斜部５１ｂとの間の境界５１ｄにおいて、光の中央部５１ａから光の傾斜部５１ｂに向って一定の幅ｗ１をもって降下する段部５３ｂを含むとともに、光の傾斜部５１ｂにおいて、光の中央部５１ａに隣接する領域から光の周縁部５１ｃに隣接する領域に向かって光強度が減少する減少部５３ｃを含むよう分布している。このため、テーパ穴２０の貫通部２０ａが形成される領域には高いエネルギを有する光を照射し、テーパ穴２０のテーパ部２０ｂが形成される領域にはそれよりも不連続的に低いエネルギを有する光を照射することができた。このことにより、１つの位相変調マスク２４により、被加工物１８に、光の照射方向に平行に延びるストレート部２０ｅと、任意のテーパ角で先細になるとともにストレート部２０ｅとなめらかにつなげられたテーパ部２０ｂとを有するテーパ穴２０を短い加工時間で精度良く形成することができた。
【符号の説明】
【０２０２】
１０    テーパ穴形成装置
１１    光源
１２    レーザ光源
１３    照明光学系
１４    振幅変調マスク
１４ａ  振幅変調マスクテーパ穴形成中央部
１４ｂ  振幅変調マスクテーパ穴形成傾斜部
１４ｃ  振幅変調マスクテーパ穴形成周縁部
１４ｅ  振幅変調単位領域
１４ｆ  中央部と傾斜部との間の境界
１４ｇ  傾斜部と周縁部との間の境界
１５ａ  第１振幅変調単位領域
１５ｂ  第２振幅変調単位領域
１６ａ  石英ガラス
１６ｂ  光遮蔽膜
１７    結像光学系
１７ａ  凸レンズ
１７ｂ  凸レンズ
１７ｃ  開口絞り
１７ｅ  円筒形
１７ｆ  結像面
１７ｇ  単位円
１７ｈ  ベクトル
１７ｋ  開口部
１７ｌ  点像分布範囲
１８    被加工物
１８ａ  テーパ穴の貫通部が形成される領域
１８ｂ  テーパ穴のテーパ部が形成される領域
１８ｃ  テーパ穴が形成されない領域
１９    加工台
２０    テーパ穴
２０ａ  テーパ穴の貫通部
２０ｂ  テーパ穴のテーパ部
２０ｃ  テーパ穴の先端部
２０ｄ  テーパ穴の基端部
２０ｅ  テーパ穴のストレート部
２０ｆ  底部分
２４    位相変調マスク
２４ａ  位相変調マスクテーパ穴形成中央部
２４ｂ  位相変調マスクテーパ穴形成傾斜部
２４ｃ  位相変調マスクテーパ穴形成周縁部
２４ｅ  位相変調単位領域
２４ｆ  中央部と傾斜部との間の境界
２４ｇ  傾斜部と周縁部との間の境界
２５ａ  第１位相変調単位領域
２５ｂ  第２位相変調単位領域
２６    石英ガラス
３１ａ  高位平坦部
３１ｂ  段部
３１ｃ  減少部
３１ｄ  低位平坦部
３１ｅ  二点鎖線
３１ｆ  減少部
３１ｇ  二点鎖線
４１ａ  高位平坦部
４１ｂ  段部
４１ｃ  減少部
４１ｄ  低位平坦部
４１ｅ  二点鎖線
４３ａ  高位平坦部
４３ｂ  段部
４３ｃ  減少部
４３ｄ  低位平坦部
４４ａ  低位平坦部
４４ｂ  段部
４４ｃ  増加部
４４ｄ  高位平坦部
５１ａ  光の中央部
５１ｂ  光の傾斜部
５１ｃ  光の周縁部
５１ｄ  中央部と傾斜部との間の境界
５１ｅ  傾斜部と周縁部との間の境界
５３ａ  光強度の高位平坦部
５３ｂ  光強度の段部
５３ｃ  光強度の減少部
５３ｄ  光強度の低位平坦部
５３ｅ  二点鎖線
５５    ピーク
１００    従来のテーパ穴形成装置
１０１    光源
１０２    レーザ光源
１０３    照明光学系
１０４    マスク
１０５    石英ガラス層
１０６    光遮蔽膜
１０６ａ  開口部
１０７    結像光学系
１０８    ノズル形成用シート
１０９    ステージ
１１０    ノズル
１１０ｂ  ノズルのテーパ部
１１０ｃ  ノズルの先端部
１１１    第１の変調マスク
１１１ａ  石英ガラス層
１１１ｂ  光遮蔽膜
１１１ｃ  開口部
１１２    第２の変調マスク
１１２ａ  石英ガラス層
１１２ｂ  光遮蔽膜
１１２ｃ  開口部
【図１】
2010188418.tif 000018
【図２】
2010188418.tif 000019
【図３】
2010188418.tif 000020
【図４】
2010188418.tif 000021
【図５】
2010188418.tif 000022
【図６】
2010188418.tif 000023
【図７】
2010188418.tif 000024
【図８】
2010188418.tif 000025
【図９】
2010188418.tif 000026
【図１０】
2010188418.tif 000027
【図１１】
2010188418.tif 000028
【図１２】
2010188418.tif 000029
【図１３】
2010188418.tif 000030
【図１４】
2010188418.tif 000031
【図１５】
2010188418.tif 000032
【図１６】
2010188418.tif 000033
【図１７】
2010188418.tif 000034
【図１８】
2010188418.tif 000035
【図１９】
2010188418.tif 000036
【図２０】
2010188418.tif 000037
【図２１】
2010188418.tif 000038
【図２２】
2010188418.tif 000039
【図２３】
2010188418.tif 000040
【図２４】
2010188418.tif 000041
【図２５】
2010188418.tif 000042
【図２６】
2010188418.tif 000043
【図２７】
2010188418.tif 000044
【図２８】
2010188418.tif 000045
【図２９】
2010188418.tif 000046
【図３０】
2010188418.tif 000047