(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料に紫外線または紫外線より波長の短い光を照射して、前記材料を除去することにより、または、前記材料の物理的もしくは化学的性質を変化させることにより加工する加工装置であって、
紫外線または紫外線より波長が短い光を放射する光源と、
前記光源から放射された光を透過する所定形状の透過口を有するマスクと、
前記マスクと前記材料とを相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段を制御して前記マスクと前記材料とを相対的に移動させ、前記透過口を透過した透過光が前記材料の面上の複数の照射位置の１つを照射した後、移動させた次の照射位置を照射する動作を繰り返して前記材料のうち加工が必要とされる領域を照射させる移動制御手段と、
前記複数の照射位置の各々と該複数の照射位置の各々において前記透過光の照射により加工される加工量とからなる加工形状を入力するための入力手段と、
前記材料に照射された照射光の露光量と前記加工量との関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された露光量と加工量との関係に従って、前記入力手段で入力された加工形状を、前記複数の照射位置の各々において、照射される前記透過光が有効に作用して前記加工量を得るために必要とされる露光量である有効露光量の前記複数の照射位置毎の分布である有効露光量分布に変換する変換手段と、
前記複数の照射位置の各々において前記透過光が有効に照射される照射露光量の前記複数の照射位置毎の分布が前記有効露光量分布となるように、前記照射位置を前記材料の面上で移動させる移動の軌跡と、移動しながら照射すべき前記複数の照射位置の各々における有効露光量とを定めた移動パターンを、前記有効露光量分布と前記マスクの透過口の中心が前記複数の照射位置の各々において瞬間的に存在する時間に生じる露光量とに基づき算出する算出手段とを備え、
前記移動制御手段は、算出された前記移動パターンに従って前記移動手段を制御して前記マスクと前記材料とを相対的に移動させる、加工装置。
【請求項２】
前記光源から放射される光の強度を測定するための測定手段をさらに備え、
前記移動制御手段は、前記測定手段により測定された強度に基づき、前記照射位置の露光量を検出する検出手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記有効露光量分布と前記光が前記マスクを透過する複数の透過位置の各々における前記光の透過率の分布であるマスク透過率分布とをフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
フーリエ変換された前記有効露光量分布をフーリエ変換された前記マスク透過率分布で除算した結果をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項４】
フーリエ変換された前記有効露光量分布をフーリエ変換された前記マスク透過率分布で除算した結果から高周波成分を除去するための除去手段をさらに備えた、請求項３に記載の加工装置。
【請求項５】
前記フーリエ逆変換手段は、前記マスク透過率分布をフーリエ変換した結果に０近傍の微小な所定の閾値以下の値が含まれる場合は、予め定められた所定の値「０」を用いてフーリエ逆変換することを特徴とする、請求項３または４に記載の加工装置。
【請求項６】
前記フーリエ逆変換手段は、フーリエ逆変換の結果に負の値が含まれる場合には、前記負の値の絶対値以上の値を前記フーリエ逆変換の結果全体に加算することを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の加工装置。
【請求項７】
前記照射位置の前記材料に対する移動軌跡には、少なくとも一部が直線を描くように移動させる移動軌跡を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の加工装置。
【請求項８】
前記照射位置の前記材料に対する移動軌跡には、少なくとも一部が円を描くように移動させる移動軌跡を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の加工装置。
【請求項９】
前記移動パターンが含む、前記有効露光量を複数の分割有効露光量に分割し、前記移動パターンを前記分割された複数の分割有効露光量毎の複数の分割移動パターンに分割したことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の加工装置。
【請求項１０】
前記移動制御手段は、前記照射位置を前記材料の面上で静止させる状態と移動させる状態とを繰返し制御し、前記移動させる状態では、前記材料の除去、または、前記材料の物理的もしくは化学的性質の変化に影響を与えない速さで移動させることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の加工装置。
【請求項１１】
前記移動制御手段は、前記移動パターンが含む前記複数の照射位置の各々における有効露光量に反比例する速さで前記照射位置を移動させることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の加工装置。
【請求項１２】
前記光源からの光を遮断するための遮断手段をさらに備え、
前記遮断手段は、前記材料を露光しないときに遮断することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の加工装置。
【請求項１３】
材料に紫外線または紫外線より波長の短い光を照射して、前記材料を除去することにより、または、前記材料の物理的もしくは化学的性質を変化させることにより加工する加工方法であって、
所定の形状をした照射領域に紫外線または紫外線より波長の短い光を照射するステップと、
前記照射領域と前記材料とを相対的に移動させるステップと、
前記移動させるステップを制御して前記照射領域と前記材料とを相対的に移動させ、前記照射するステップにより前記材料に照射される照射光が前記材料の面上の複数の照射領域の１つを照射した後、移動させた次の照射領域を照射する動作を繰り返して前記材料のうち加工が必要とされる領域を照射させる移動制御ステップと、
前記複数の照射領域の各々と該複数の照射領域の各々において前記照射光の照射により加工される加工量とからなる加工形状を入力するためのステップと、
前記照射光の露光量と前記加工量との関係に従って、前記入力された加工形状を、前記複数の照射領域の各々において、照射される前記照射光が有効に作用して前記加工量を得るために必要とされる露光量である有効露光量の前記複数の照射領域毎の分布である有効露光量分布に変換するステップと、
前記複数の照射領域の各々において前記照射光が有効に照射される照射露光量の前記複数の照射領域毎の分布が前記有効露光量分布となるように、前記材料の面上で前記照射領域を移動させる移動の軌跡と、移動しながら照射すべき前記複数の照射領域の各々における有効露光量とを定めた移動パターンを、前記有効露光量分布と前記マスクの透過口の中心が前記複数の照射位置の各々において瞬間的に存在する時間に生じる露光量とに基づき算出するステップとを含み、
前記移動制御ステップは、算出された前記移動パターンに従って、前記移動させるステップを制御して前記照射領域と前記材料とを相対的に移動させる、加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は紫外線または紫外線より波長の短い光を用いた材料の加工装置および加工方法に関し、特に、紫外線または紫外線より波長の短い光を材料に照射して、材料を除去することにより、または、材料の物理的もしくは化学的性質を変化させることにより、３次元形状の部品を微細加工する加工装置および加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロマシンの構造部品に代表されるような微細加工部品を高精度で加工する方法が求められている。微細加工方法としては、半導体集積回路の製造に用いられるフォトリソグラフィ等が知られている。この半導体集積回路の製造に用いられる微細加工技術は、主として２次元平面上に薄層を積層することにより、部品を配置する技術である。この技術を用いて積層することのできる層の厚さは数ミクロン程度である。このため、深さ方向に数十ミクロンから数百ミクロンのオーダで加工が必要な３次元構造の部品の製造に用いることはできない。
【０００３】
深さ方向に数十ミクロンから数百ミクロンのオーダで加工することができる微細加工方法として、シンクロトロン放射光によるＸ線を用いたＬＩＧＡ法が知られている。ＬＩＧＡ法は、ドイツで開発された手法であり、ドイツ語のLithographie（リソグラフィ）、Galvanoformung（電着成形）、Abformung（成形）の略である。ＬＩＧＡ法は、Ｘ線が有する高い直進性とエネルギを利用した技術である。
【０００４】
ＬＩＧＡ法は、基板の表面にポリメチルメタクリレート（以下ＰＭＭＡという）からなるレジストを数百ミクロンの厚さで塗布し、Ｘ線を照射することによりレジストの分子鎖を切断する。これを現像して露光部のレジストを除去する。残ったレジストを型として電気鋳造により金属の構造体を作製する。さらに、この金属の構造体を型にしてプラスチック等を成形することができる。これにより、高精度の微細加工部品を大量に生産することが可能である。
【０００５】
ＬＩＧＡ法では、材料を露光する場合に、レジストに照射されるＸ線の照射領域を制限するために、Ｘ線を透過する透過部を有するマスクが用いられる。Ｘ線は高い直進性を有するため、レジストに照射されるＸ線の照射領域は透過部の形状と一致する。従って、加工形状と一致する形状の透過部を有するマスクが用いられていた。
【０００６】
このようにＬＩＧＡ法では、Ｘ線の入射方向に垂直な断面の形状が同じで、数百ミクロンの厚さの３次元構造体を作製することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＬＩＧＡ法では、加工形状と一致する形状の透過部を有するマスクを用いるため、Ｘ線の入射方向に垂直な断面の形状が深さにより異なる３次元構造体を作製することができなかった。この問題に対して、加工形状よりも小さな形状の透過部を有するＸ線マスクを用いて、Ｘ線マスクをレジストに対して相対的に移動させることで、加工形状に応じた露光量分布でレジストを露光することが考えられる。
【０００８】
しかし、Ｘ線マスクの透過部の形状とＸ線の入射方向に垂直な断面の形状とが一致しないこと、および、レジストの深さ方向の加工量が位置によって異なることから、目的とする３次元の加工形状に応じた露光量分布となるように、Ｘ線マスクを移動させるパターンを決定するのが困難であった。このため、Ｘ線の入射方向に垂直な断面の形状が深さにより異なる３次元構造体を作製することが困難であった。
【０００９】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的の１つは、材料を所望の３次元の形状に容易に加工することが可能な加工装置または加工方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明のある局面に従うと、材料に紫外線または紫外線より波長の短い光を照射して、材料を除去することにより、または、材料の物理的もしくは化学的性質を変化させることにより加工する加工装置であって、紫外線または紫外線より波長が短い光を放射する光源と、光源から放射された光を透過する所定形状の透過口を有するマスクと、マスクと材料とを相対的に移動させる移動手段と、移動手段を制御してマスクと材料とを相対的に移動させ、透過口を透過した透過光が材料の面上の複数の照射位置の１つを照射した後、移動させた次の照射位置を照射する動作を繰り返して材料のうち加工が必要とされる領域を照射させる移動制御手段と、複数の照射位置の各々と複数の照射位置の各々において透過光の照射により加工される加工量とからなる加工形状を入力するための入力手段と、材料に照射された照射光の露光量と加工量との関係を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された露光量と加工量との関係に従って、入力手段で入力された加工形状を、複数の照射位置の各々において、照射される透過光が有効に作用して加工量を得るために必要とされる露光量である有効露光量の複数の照射位置毎の分布である有効露光量分布に変換する変換手段と、複数の照射位置の各々において透過光が有効に照射される照射露光量の複数の照射位置毎の分布が有効露光量分布となるように、照射位置を材料の面上で移動させる移動の軌跡と、移動しながら照射すべき複数の照射位置の各々における有効露光量とを定めた移動パターンを、有効露光量分布とマスクの透過口の中心が複数の照射位置の各々において瞬間的に存在する時間に生じる露光量とに基づき算出する算出手段とを備え、移動制御手段は、算出された移動パターンに従って移動手段を制御してマスクと材料とを相対的に移動させる。
【００１１】
この発明によれば、記憶手段に記憶された露光量と加工量との関係に従って、入力手段で入力された加工形状が複数の照射位置の各々において、照射される透過光が有効に作用して加工量を得るために必要とされる露光量である有効露光量の複数の照射位置毎の分布である有効露光量分布に変換される。これにより、有効露光量分布、照射位置に照射される透過光の強度分布、および、移動パターンが、線型となる。そして、有効露光量分布とマスクの透過口の中心が複数の照射位置の各々において瞬間的に存在する時間に生じる露光量とに基づき、複数の照射位置の各々において透過光が有効に照射される照射露光量の複数の照射位置毎の分布が有効露光量分布となるように、照射位置を材料の面上で移動させる移動の軌跡と、移動しながら照射すべき複数の照射位置の各々における有効露光量とを定めた移動パターンが算出される。移動制御手段は、算出された移動パターンに従って移動手段を制御して照射位置と材料とを相対的に移動させる。従って、材料が有効露光量分布で露光されるので、材料を所望の３次元の形状に容易に加工することが可能な加工装置を提供することができる。
【００１２】
好ましくは、光源から放射される光の強度を測定するための測定手段をさらに備え、移動制御手段は、測定手段により測定された強度に基づき、照射位置の露光量を検出する検出手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、測定手段により測定された強度に基づき、照射位置の露光量が検出されるので、光源から放射される光の強度の変化に応じて、照射位置を材料の面上で移動させることができる。この結果、光源から放射される光の強度に減衰などの変動がある場合であっても、材料を所望の３次元の形状に正確に加工することができる。
【００１４】
好ましくは、算出手段は、有効露光量分布と光がマスクを透過する複数の透過位置の各々における光の透過率の分布であるマスク透過率分布とをフーリエ変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換された有効露光量分布をフーリエ変換されたマスク透過率分布で除算した結果をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、有効露光量分布とマスク透過率分布とがフーリエ変換され、フーリエ変換された有効露光量分布をフーリエ変換されたマスク透過率分布で除算した結果がフーリエ逆変換される。これにより、材料の面上で照射位置を移動させる移動パターンを、さらに容易に求めることができる。
【００１６】
さらに好ましくは、フーリエ変換された有効露光量分布をフーリエ変換されたマスク透過率分布で除算した結果から高周波成分を除去するための除去手段をさらに備える。
【００１７】
この発明によれば、フーリエ変換された有効露光量分布をフーリエ変換されたマスク透過率分布で除算した結果から高周波成分が除去される。除去される高周波成分は、フーリエ逆変換後の露光量変化の極端に激しい部分に該当し、この部分を取り除いても加工形状に影響を与えることが少ない。このため、高周波成分を除去することで、滑らかな移動パターンを求めることができる。
【００１８】
さらに好ましくは、フーリエ逆変換手段は、マスク透過率分布をフーリエ変換した結果に０近傍の微小な所定の閾値以下の値が含まれる場合は、予め定められた所定の値「０」を用いてフーリエ逆変換することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、マスクの透過率分布をフーリエ変換した結果に０近傍の微小な所定の閾値以下の値が含まれる場合は、予め定められた所定の値「０」を用いてフーリエ逆変換される。その結果、誤差をさらに少なくした移動パターンを求めることができる。
【００２０】
さらに好ましくは、フーリエ逆変換手段は、フーリエ逆変換の結果に負の値が含まれる場合には、負の値の絶対値以上の値をフーリエ逆変換の結果全体に加算することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、フーリエ逆変換の結果に負の値が含まれる場合には、負の値の絶対値以上の値がフーリエ逆変換の結果全体に加算される。この結果、移動パターンをより正確に求めることができる。
【００２２】
さらに好ましくは、照射位置の材料に対する移動軌跡には、少なくとも一部が直線を描くように移動させる移動軌跡を含むことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、照射位置の材料に対する移動軌跡には、少なくとも一部が直線を描くように移動させる移動軌跡を含む。従って、移動パターンをより正確に求めることができ、加工精度を向上させることができる。
【００２４】
さらに好ましくは、照射位置の材料に対する移動軌跡には、少なくとも一部が円を描くように移動させる移動軌跡を含むことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、照射位置の材料に対する移動軌跡には、少なくとも一部が円を描くように移動させる移動軌跡を含む。従って、移動パターンをより正確に求めることができ、加工精度を向上させることができる。
【００２６】
さらに好ましくは、移動パターンが含む、有効露光量を複数の分割有効露光量に分割し、移動パターンを分割された複数の分割有効露光量毎の複数の分割移動パターンに分割したことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、移動手段は、移動パターンを複数の分割移動パターンに露光量で分割し、分割された複数の分割移動パターンごとに移動させる。これにより、材料の加工部分は分割した分割移動パターンの数だけ露光が行なわれる。従って、移動手段の制御誤差が複数回に分散され、誤差が平均化される。その結果、加工精度を向上させることができる。
【００２８】
さらに好ましくは、移動制御手段は、照射位置を材料の面上で静止させる状態と移動させる状態とを繰返し制御し、移動させる状態では、材料の除去、または、材料の物理的もしくは化学的性質の変化に影響を与えない速さで移動させることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、照射位置を材料の面上で静止させる状態と移動させる状態とを繰返し制御し、移動させる状態では、材料の除去、または、材料の物理的もしくは化学的性質の変化に影響を与えない速さで移動させる。これにより、移動手段の制御が容易になる。
【００３０】
さらに好ましくは、移動制御手段は、移動パターンが含む複数の照射位置の各々における有効露光量に反比例する速さで照射位置を移動させることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、移動制御手段は、移動パターンが含む複数の照射位置の各々における有効露光量に反比例する速さで照射位置を移動させる。これにより、より精度の高い加工を行なうことができる。
【００３２】
さらに好ましくは、光源からの光を遮断するための遮断手段をさらに備え、遮断手段は、材料を露光しないときに遮断することを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、材料を露光しないときに光源からの光が遮断されるので、材料を露光しないときに材料が露光されるのを防止することができる。さらに、移動手段で材料の面上で照射位置を容易に移動させることができる。
【００３４】
この発明の他の局面にしたがうと、材料に紫外線または紫外線より波長の短い光を照射して、材料を除去することにより、または、材料の物理的もしくは化学的性質を変化させることにより加工する加工方法であって、所定の形状をした照射領域に紫外線または紫外線より波長の短い光を照射するステップと、照射領域と材料とを相対的に移動させるステップと、移動させるステップを制御して照射領域と材料とを相対的に移動させ、照射するステップにより材料に照射される照射光が材料の面上の複数の照射領域の１つを照射した後、移動させた次の照射領域を照射する動作を繰り返して材料のうち加工が必要とされる領域を照射させる移動制御ステップと、複数の照射領域の各々と複数の照射領域の各々において照射光の照射により加工される加工量とからなる加工形状を入力するためのステップと、照射光の露光量と加工量との関係に従って、入力された加工形状を、複数の照射領域の各々において、照射される照射光が有効に作用して加工量を得るために必要とされる露光量である有効露光量の複数の照射領域毎の分布である有効露光量分布に変換するステップと、複数の照射領域の各々において照射光が有効に照射される照射露光量の複数の照射領域毎の分布が有効露光量分布となるように、材料の面上で照射領域を移動させる移動の軌跡と、移動しながら照射すべき複数の照射領域の各々における有効露光量とを定めた移動パターンを、有効露光量分布とマスクの透過口の中心が複数の照射位置の各々において瞬間的に存在する時間に生じる露光量とに基づき算出するステップとを含み、移動制御ステップは、算出された移動パターンに従って、移動させるステップを制御して照射領域と材料とを相対的に移動させる。
【００３５】
この発明によれば、材料へ照射する照射光の露光量と加工量との関係に従って、入力された加工形状が複数の照射領域の各々において、照射される照射光が有効に作用して加工量を得るために必要とされる露光量である有効露光量の複数の照射領域毎の分布である有効露光量分布に変換される。そして、有効露光量分布とマスクの透過口の中心が複数の照射位置の各々において瞬間的に存在する時間に生じる露光量とに基づき、複数の照射領域の各々において照射光が有効に照射される照射露光量の複数の照射領域毎の分布が有効露光量分布となるように、材料の面上で照射領域を移動させる移動の軌跡と、移動しながら照射すべき複数の照射領域の各々における有効露光量とを定めた移動パターンが算出される。そして、移動制御ステップは、算出された移動パターンに従って、移動させるステップを制御して照射領域と材料とを相対的に移動させる。従って、材料が有効露光量分布で露光されるので、所望の３次元の形状に容易に加工することが可能な加工方法を提供することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の１つにおける加工装置について説明する。なお、図中同一符号は同一または相当する部材を示し、説明は繰返さない。
【００３７】
図１は、本実施の形態における加工装置の概略構成を示すブロック図である。図１を参照して、加工装置は、装置全体を制御するためのメインコントローラ５と、メインコントローラ５にそれぞれ接続された入力部６、記憶部７、表示部８、および、ステージコントローラ４と、ステージコントローラ４に接続され、加工材料をナノメータオーダで移動させることが可能な露光用ステージ３と、加工材料にシンクロトロン放射光（以下「ＳＲ光」という）を照射するシンクロトロン放射光源（以下「ＳＲ光源」という）１と、線量モニタ１０とを含む。
【００３８】
入力部６は、加工装置の操作者が必要な指示や情報を入力するための入力デバイスである。記憶部７は、メインコントローラ５で実行するプログラムやそのプログラムの実行に必要な変数等を記憶する。表示部８は、操作者に必要な情報を表示する。
【００３９】
メインコントローラ５、入力部６、記憶部７、および、表示部８は、パーソナルコンピュータで構成することができる。この場合は、パーソナルコンピュータの中央演算装置（ＣＰＵ）がメインコントローラ５に該当し、キーボードまたはマウスが入力部６に該当し、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および、ハードディスクが記憶部７に該当し、ディスプレイおよびプリンタが表示部８に該当する。
【００４０】
ＳＲ光源１から放射されるＳＲ光を、ベリリウムフィルタやポリイミドフィルタ等でフィルタリングすることにより、所定の波長のＸ線を抽出して露光用チャンバ２に入射させることができる。
【００４１】
また、ＳＲ光源１から放射されるＳＲ光のＸ線は、シャッタ９が閉じているときには、シャッタ９で遮断され、露光用チャンバ２へは入射しない。シャッタ９が開いているときに、ＳＲ光のＸ線が露光用チャンバ２に入射する。シャッタ９の開閉は、メインコントローラ５により制御される。
【００４２】
線量モニタ１０は、ＳＲ光源１から放射されるＳＲ光のＸ線の強度を随時モニタする。モニタされたＸ線強度は、メインコントローラ５に送られる。
【００４３】
露光用ステージ３は、露光用チャンバ２内に設けられ、ステージコントローラ４によりその駆動が制御される。ステージコントローラ４は、メインコントローラ５からの指令に従って、露光用ステージ３に駆動電圧を印加する。
【００４４】
図２は、露光用ステージ３の側面図である。図２を参照して、露光用ステージ３は、加工材料２０を保持するためのサンプルホルダ３１と、Ｘ線を透過するための所定の形状をした透過口を有するＸ線マスク３２と、Ｘ線マスク３２を加工材料２０に対して水平２軸方向に移動させるためのマスク移動機構３３と、サンプルホルダ３１、マスク移動機構３３およびＸ線マスク３２を水平１軸方向に移動させるための往復移動機構３４を含む。
【００４５】
Ｘ線マスク３２は、ＳＲ光源１が照射するＳＲ光のＸ線を透過する円形の透過口を有する。透過口の大きさは、加工形状のＸ線が入射する方向に垂直な断面の面積よりも小さい。加工材料２０は、基板上にＰＭＭＡを数百ミクロンの厚さで塗布したものである。
【００４６】
マスク移動機構３３は、ナノメータオーダの位置制御が可能なＸＹステージである。マスク移動機構３３は、圧電素子（ＰＺＴ）をアクチュエータとし、図中矢印Ｘで示す方向と、図面に垂直な方向ＹにＸ線マスク３２を移動させる。
【００４７】
また、マスク移動機構３３は、Ｘ線マスク３２の位置を検知するためのセンサを有する。センサの出力は、圧電素子を駆動するための信号にフィードバックされる。マスク移動機構３３としては、Physik Instrumente社製Model Ｐ−７３１．１０型ステージを用いることができる。
【００４８】
サンプルホルダ３１は、加工材料２０とマスク移動機構３３とを保持する。往復移動機構３４は、図中の矢印Ｘの方向に沿って１［ｍｍ／ｓ］の速さでサンプルホルダ３１を往復移動させる。ＳＲ光のＸ線は、Ｘ線マスク３２に照射されるが、ＳＲ光源１から照射されるＳＲ光のＸ線は、強度になだらかな分布が存在する。このため、往復移動機構３４でサンプルホルダ３１を移動させることにより、Ｘ線マスク３２の透過口が、Ｘ線が照射される範囲の全体を通過するようにする。これにより、Ｘ線マスク３２の透過口を透過するＸ線の強度分布が均一に補正される。
【００４９】
なお、補正をより確実に行なうために、往復移動機構３４でサンプルホルダ３１を方向Ｘに往復移動させるだけでなく、図面に直交する方向Ｙ（以下「方向Ｙ」という）に沿って往復移動させるようにしてもよい。
【００５０】
マスク移動機構３３の圧電素子を駆動するための駆動電圧は、ステージコントローラ４から印加される。また、Ｘ線マスク３２の位置を検知するためのセンサの出力は、ステージコントローラ４に送信される。従って、センサの出力を圧電素子を駆動するための信号にフィードバックする制御は、ステージコントローラ４で行なわれる。
【００５１】
次に、図１に示した加工装置を用いた、インクジェットプリンタのインク吐出部に用いられるノズルプレートの加工について説明する。インクジェットプリンタは、近年、高速化および高画質化が要求されている。このため、インクを吐出するためのノズルの密度を高くする必要があり、その加工には微細加工技術が要求されている。このため、本実施の形態における加工装置による加工に適している。
【００５２】
なお、実際の加工は、２次元の領域にＸ線を照射することにより行なわれるが、ここでは説明を簡単にするため、特に記載のない限り１次元で説明する。
【００５３】
図３は、目的とする加工形状を示す図である。図３を参照して、横軸は位置を、縦軸は加工量を示しており、位置と加工量とで加工形状が特定される。ここで示される加工形状は、Ｘ線の進行方向（縦軸に平行な方向）と平行な部分４３，４５と、斜めの部分４７とが含まれる。
【００５４】
ここで、レジストの露光量と加工量との関係について説明する。図４は、レジストにＰＭＭＡを用いた場合の露光量と加工量との関係を示す図である。図４に示した露光量と加工量との関係は、加工に先立って同一条件で露光量を変えて露光した一連の試料を測定することで得られた値である。ここでの加工量は、露光したＰＭＭＡを現像することにより除去された量を測定した値である。現像は、次の組成の現像液および停止液を用いて、４０℃で１２０分間おこなった。
【００５５】
（１）現像液は、ＧＧ現像液を用い、組成は、２−（２−Butoxvethoxy）ethanolが６０［ｖｏｌ％］、モルホリンが２０［ｖｏｌ％］、2-Aminoethanolが５［ｖｏｌ％］、水が１５［ｖｏｌ％］である。
【００５６】
（２）停止液の組成は、２−（２−Butoxvethoxy）ethanolが８０［ｖｏｌ％］、水が２０［ｖｏｌ％］である。
【００５７】
図４を参照して明らかなように、露光量と加工量とは線形関係にない。従って、加工形状に従ってＸ線マスク３２を移動させて露光を行なったのでは、目的とする加工形状に加工することができない。このため、加工量を露光量に変換する必要がある。
【００５８】
図４に示した露光量と加工量との関係は、加工装置の記憶部７に記憶される。記憶部７には、測定値の全てをデジタルデータとして記憶してもよいし、測定値を関数に近似して記憶するようにしてもよい。また、露光量と加工量との関係は、加工の直前に入力するようにしてもよいし、記憶部７のデータベースに予め記憶しておき、入力部６からの指示により選択するようにしてもよい。
【００５９】
図４の露光量と加工量との関係に従って、図３に示した目的とする形状を位置ごとの有効露光量に変換する。ここで有効露光量とは、実際の加工に必要な露光量をいう。図５は、図３に示した目的とする加工形状の加工量を有効露光量に変換して得られる有効露光量分布を示す図である。
【００６０】
目的とする加工形状の加工量を有効露光量へ変換する方法としては、本実施の形態においては、図４に示した露光量と加工量との関係をデジタル化したルックアップテーブルを記憶部７に記憶しておき、このルックアップテーブルを参照することにより加工量を有効露光量に変換するようにしている。なお、この変換は、図４に示した露光量と加工量との関係を関数で近似した場合には、その関数の逆関数を求めることにより、加工量を有効露光量に変換すればよい。
【００６１】
図５を参照して、位置ごとに露光に必要な露光量が有効露光量として表わされている。ここで、図５に示した位置ごとの有効露光量を、位置ｘの関数ｈ（ｘ）で表わすことができる。
【００６２】
Ｘ線マスク３２の透過口を透過したＸ線の強度は、ＳＲ光源１が放射するＸ線の強度をＩ［Ｗ・ｍ-2］、Ｘ線マスク３２の透過口の透過率をＴとすると、ＩＴとなる。本実施の形態においては、ＳＲ光源１が放射するＳＲ光のＸ線の強度Ｉは、線量モニタ１０でモニタされる。Ｘ線マスク３２の透過口の透過率Ｔは、透過口全体に亘って一定としている。Ｘ線の強度ＩＴは、メインコントローラ５で随時把握される。また、加工直前に線量モニタ１０でＸ線強度を測定し、測定した結果とＳＲ光源１が放射するＸ線の減衰特性とから、経時的に変化するＸ線の強度を予測するようにしても良い。
【００６３】
また、Ｘ線マスク３２の透過口を透過したＸ線が加工材料２０のレジストを照射する照射領域の露光量Ｅは、時間をｔとするとき、次式（１）により表わされる。
【００６４】
Ｅ＝∫ＩＴｄｔ  …  （１）
透過口の透過率Ｔは、透過口全体に亘って一定としているため、照射領域の露光量Ｅは、Ｘ線強度Ｉと露光時間とにより定まることになる。
【００６５】
図６は、Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布を示す図である。図６を参照して、Ｘ線マスク３２の透過口の形状に対応して透過率が高くなり、透過口全体で同じ透過率となっている。したがって、Ｘ線マスクのＸ線の透過率分布は、透過口の形状を表すとも言える。
【００６６】
また、Ｘ線は直進性が高い性質を有するため、透過口を透過したＸ線が加工材料２０に照射される照射領域の形状は、Ｘ線マスク３２の透過口と同じ形状となる。
【００６７】
Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布は、位置ｘの関数ｍａｓｋ（ｘ）で表わすことができる。ここで、Ｘ線マスク３２の移動を位置ｘの関数ｍｏｖｅ（ｘ）で表わすることとする。関数ｍｏｖｅ（ｘ）は、Ｘ線マスク３２の移動により位置ｘに瞬間的に生じる露光量を表わす関数である。換言すれば、関数ｍｏｖｅ（ｘ）は、Ｘ線マスク３２の透過口の中心が位置ｘにおいて瞬間的に存在する時間を表わす関数である。図５に示した有効露光量分布の関数ｈ（ｘ）は、関数ｍａｓｋ（ｘ）と関数ｍｏｖｅ（ｘ）とのコンボリューションとして、次式（２）で表わされる。
【００６８】
ｈ（ｘ）＝∫ｍｏｖｅ（ａ）ｍａｓｋ（ｘ−ａ）ｄａ  …  （２）
ただし、ｘ，ａは、位置を表わす変数である。
【００６９】
今、目的とする加工形状は、図３に示したとおり関数ｈ（ｘ）として定まっている。また、Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布は、図６に示した関数ｍａｓｋ（ｘ）として定まっている。従って、（２）式からＸ線マスク３２の移動を表わす関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求めることができる。
【００７０】
ただし、これは、露光量と加工量と関係が線形であることを条件に、ｍｏｖｅ（ｘ）を導き出すことができるもので、一般にデコンボリューションと呼ばれる問題である。この解法には種々のものが知られているが、簡単な演算で求めることはできない。
【００７１】
このため、本実施の形態における加工装置では、（２）式をフーリエ変換することにより関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求める。（２）式をフーリエ変換したものを次式（３）に示す。
【００７２】
Ｈ（ｕ）＝ＭＯＶＥ（ｕ）・ＭＡＳＫ（ｕ）  …  （３）
ここで、それぞれの関数をフーリエ変換した関数は、大文字で表わしている。また、変数ｕは、長さの逆数の次元を持つ周波数であり、一般に空間周波数と呼ばれる。
【００７３】
従って、マスクの移動を表わす関数ｍｏｖｅ（ｘ）は、（３）式を次式（４）に変換してＭＯＶＥ（ｕ）を求め、求めたＭＯＶＥ（ｕ）をフーリエ逆変換すれば求まる。
【００７４】
ＭＯＶＥ（ｕ）＝Ｈ（ｕ）／ＭＡＳＫ（ｕ）  …  （４）
すなわち、有効露光量分布を表わす関数ｈ（ｘ）をフーリエ変換した関数Ｈ（ｕ）を、Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布の関数ｍａｓｋ（ｘ）をフーリエ変換した関数ＭＡＳＫ（ｕ）で除算し、これをフーリエ逆変換することにより有効露光量分布を実現するマスクの移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求めることができる。
【００７５】
次に、本実施の形態における加工装置で行なわれる加工処理について説明する。図７は、本実施の形態における加工装置で行なわれる露光処理の流れを示すフローチャートである。図７を参照して、露光処理は、まず、入力部６から加工形状が入力される（ステップＳ０１）。ここでは、図３に示した目的とする加工形状が入力される。目的とする加工形状は、ノズルプレートの位置ｘごとの加工量である。入力は、デジタルデータを入力してもよいし、近似した関数を入力するようにしてもよい。
【００７６】
次に、Ｘ線マスク３２の形状が入力される（ステップＳ０２）。ここで言うＸ線マスク３２の形状とは、Ｘ線マスク３２が有する透過口の形状をいう。Ｘ線マスク３２の形状は、位置ｘごとのＸ線の透過率である。入力は、デジタルデータを入力してもよいし、近似した関数を入力するようにしてもよい。
【００７７】
そして、図４に示した露光量と加工量との関係に基づいて、ステップＳ０１で入力された加工形状を位置ｘごとの有効露光量分布に変換する。これにより、図５に示した位置ｘごとの露光量を表わす有効露光量分布を表す関数ｈ（ｘ）が求められる。また、このように加工量を露光量に変換することで、コンボリューションの前提となる線形性が成立していない系を線形性が成立する系に変換することができる。従って、非線形の問題が解決され、正しい結果を得ることができる。
【００７８】
なお、実際の演算では、フーリエ変換の結果は複素数で扱うこととなるが、ここでは説明を簡単にするため、実数部のみの結果で説明する。また、簡単な関数については、フーリエ変換を解析的に求めるようにしてもよい。
【００７９】
次に、ステップＳ０２で入力されたＸ線マスク３２の形状（位置ｘごとの透過率）から、図６に示したＸ線マスク３２のＸ線の透過率分布を表す関数ｍａｓｋ（ｘ）が求められる。
【００８０】
ここで、透過口と照射領域について説明する。照射領域とは、Ｘ線マスク３２の透過口を透過したＸ線が加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）に照射される領域をいう。この照射領域は、Ｘ線の直進性から、Ｘ線マスク３２の透過口の形状と同じとなる。また、照射領域における露光量分布は、線量モニタ１０によりモニタされるＳＲ光源１から照射されるＳＲ光のＸ線の強度Ｉと透過口におけるＸ線の透過率Ｔとから求められる。
【００８１】
次に、ステップＳ０３で求めた有効露光量分布を表す関数ｈ（ｘ）がフーリエ変換されて関数Ｈ（ｕ）が求められる（ステップＳ０５）。そして、ステップＳ０４で求められたＸ線マスク３２のＸ線の透過率分布を表す関数ｍａｓｋ（ｘ）がフーリエ変換されて関数ＭＡＳＫ（ｕ）が求められる（ステップＳ０６）。
【００８２】
フーリエ変換は、高速フーリエ変換（以下「ＦＦＴ」という）が用いられる。ＦＦＴは、有効露光量分布を表わす関数ｈ（ｘ）をサンプリングおよび量子化したデジタルデータを処理することにより行なわれる。また、ＦＦＴは、データ数が２のべき乗でなければならない。本実施の形態においては、１０２４点にサンプリングすることによりデジタル化している。以下、フーリエ変換を行なう場合には、すべてこのＦＦＴを用いることとする。
【００８３】
図８は、図５に示した有効露光量分布を表わす関数ｈ（ｘ）をフーリエ変換した結果得られる関数Ｈ（ｕ）を示す図である。横軸は位置ｘから定まる距離の逆数を示す周波数であり、縦軸は露光量を示す。
【００８４】
図９は、図６に示したＸ線マスク３２のＸ線の透過率分布を表わす関数ｍａｓｋ（ｘ）をフーリエ変換した結果得られる関数ＭＡＳＫ（ｕ）を示す図である。横軸は位置ｘから定まる距離の逆数を示す周波数であり、縦軸は透過率を示す。
【００８５】
図７に戻って、次に、関数ＭＡＳＫ（ｕ）に所定のしきい値Ｋ以下の値が含まれるか否かが判断される（ステップＳ０７）。
【００８６】
ＭＡＳＫ（ｕ）がしきい値Ｋ以下の周波数ｕについては、ステップＳ０８の処理が行なわれ、そうでない周波数ｕについては、ステップＳ０９の処理が行なわれる。
【００８７】
ステップＳ０８では、関数ＭＯＶＥ（ｕ）に「０」が設定される。ステップＳ０９では、次式（５）に従って関数ＭＯＶＥ（ｕ）が求められる。
【００８８】
ＭＯＶＥ（ｕ）＝Ｈ（ｕ）／ＭＡＳＫ（ｕ）  …  （５）
ステップＳ０７〜ステップＳ０９の処理は、ステップＳ０９で（５）式を演算するにあたって、分母となるＭＡＳＫ（ｕ）が「０」や微小な値をとることによって、関数ＭＯＶＥ（ｕ）が発散してしまうのを防ぐためである。なお、このように関数ＭＯＶＥ（ｕ）が発散してしまうのを防止するためには、ここで説明した技術の他に多くの公知の技術が知られており、それらを適用してもよい。
【００８９】
そして、ステップＳ０８またはステップＳ０９で求められた関数ＭＯＶＥ（ｕ）から高周波成分の除去が行なわれる（ステップＳ１０）。高周波成分の除去は、公知のローパスフィルタを用いることにより行なわれる。関数ＭＯＶＥ（ｕ）に含まれる高周波成分は、後で説明するフーリエ逆変換の結果得られるマスク移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に含まれる露光量変化の極端に激しい部分である。この露光量変化の極端に激しい部分は、実質的にはマスク移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）から取除くようにしても、加工される形状に与える影響が少ない。
【００９０】
また、取除く高周波成分は、加工する形状に応じて定められる。加工する形状に応じた高周波成分をフィルタリング処理することで、滑らかなマスク移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求めることができる。
【００９１】
次に、高周波成分が除去された関数ＭＯＶＥ（ｕ）がフーリエ逆変換されて目的とする移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）が求められる（ステップＳ１１）。
【００９２】
そして、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）にマイナスの値が含まれるか否かが判断される（ステップＳ１２）。マイナスの値が含まれる場合にはステップＳ１３が実行され、含まれない場合にはステップＳ１４に進む。
【００９３】
ステップＳ１３では、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）の補正が行なわれる。加工形状または、Ｘ線マスク３２の透過口の形状によっては、求められる移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に負の値が含まれる場合がある。移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）は、位置ごとの露光量を示すため、露光量がマイナスになることはあり得ない。移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）の全体に対して、マイナスとなる露光量の絶対値をプラスする。このように補正することで、補正された移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）が負の値を含む不具合が是正される。なお、予め定められた所定の値を移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）にプラスするようにしてもよい。
【００９４】
図１０は、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を示す図である。横軸は位置を示し、縦軸は露光量を示す。横軸の位置ｘは、図６に示したＸ線マスク３２のＸ線の透過率分布において、透過率が高い部分の中心点の位置を示す。換言すれば、位置ｘは、Ｘ線マスク３２の透過口の中心となる位置を示す。従って、ＳＲ光源１が照射するＳＲ光のＸ線強度が一定の場合には、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）は、Ｘ線マスク３２の透過口の中心が、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）の位置ｘに対応する位置で停止する時間を示す関数ともいえる。また、Ｘ線強度に比較的長期的な変動（減衰等）が存在するような場合でも、Ｘ線強度を線量モニタ１０で随時モニタし、この強度にしたがってＸ線マスク３２を停止させる時間を求めれば、Ｘ線強度が一定の場合と同一の露光量を加工材料２０の照射領域に与えることができる。
【００９５】
図７に戻って、求められた移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に従って、Ｘ線マスク３２が露光用ステージ３により移動される（ステップＳ１４）。これにより、加工材料２０のレジストが有効露光分布となるように露光され、目的とする加工形状に加工される。
【００９６】
上述した露光処理は、メインコントローラ５で行なわれ、メインコントローラ５では、求められた移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に従って、ステージコントローラ４に指令を送信する。ステージコントローラ４では、受信した指令に従って、露光用ステージ３を移動させる。
【００９７】
図１１は、図１０に示した移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に従ってＸ線マスク３２を移動させて加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を露光した結果をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図３に示した目的とする加工形状と比較し、ほぼ同じ形状に加工されている。また、図１１に示す形状には、演算における誤差等の原因で生じた微小な凹凸が含まれているが、加工材料２０のレジスト全体を軽くエッチングすることにより、インクの飛翔に影響を及ぼすことのない程度にまで凹凸を取除くことができる。
【００９８】
もし、Ｘ線マスク３２の透過口が加工形状の寸法に比べて無視できるくらい小さいならば、目的とする加工形状通りにＸ線マスク３２を移動させれば目的とする加工形状に加工することができる。しかし、通常は、Ｘ線マスク３２の透過部は加工形状に比べて無視できない大きさなので、本発明の手法で正しい移動パターンを求めない限り、形状にはＸ線マスク３２の透過口の影響により、１種のボケが生じて、加工形状に目的とする形状とは異なる歪が生じてしまう。図１２は、図３に示した目的とする加工形状に従ってＸ線マスク３２を移動させて加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を露光した結果をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。Ｘ線マスク３２の透過口がある大きさを持つことにより生じるボケが生じている。具体的には、本来は垂直であるべきノズルの側壁がテーパ状になっており、目的とする加工形状とは異なった歪んだ形状になっている。
【００９９】
インクジェットプリンタのヘッドに用いられるノズルには、インクが真っ直ぐに飛翔すること、および、インクの飛翔方向が正確であることが求められる。現在では、プリント速度の高速化のために多くのノズルが用いられているため、インクの飛翔方向が多数のノズル間で均一であることが極めて重要となっている。インクの飛翔方向を真っ直ぐにするためには、ノズルの断面形状にスレート部分を設けることが有効である。図１１に示した加工形状では、このスレート部分が加工されているが、図１２に示した加工形状ではスレート部分がテーパ状になってしまい飛翔方向の均一性を図ることができない。
【０１００】
また、図１２に示した加工形状では、ノズルの開口部分に相当する上の辺の幅が、図３に示した目的とする加工形状の寸法よりも小さくなってしまっている。ノズルの開口部の寸法は、インクの吐出体積に影響し、プリント画像の濃度、画質など全般にわたって大きな影響を与えることになる。従って、ノズルの開口部分が、目的とする加工形状の寸法よりも小さくなるのは好ましくない。
【０１０１】
次に、マスク移動機構３３におけるＸ線マスク３２の移動について説明する。これまでの説明を簡単にするために１次元における移動について説明したが、実際には２次元の移動が行なわれ、２次元の直交座標で表わしたマスク移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に従って、２次元の走査露光が行なわれる。
【０１０２】
［Ｘ線マスク３２の停止と移動を繰返し行なう走査方法］
図１３は、２次元の走査による露光を説明するための第１の図である。図１３（Ａ）は、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を照射領域１００が走査する軌跡１０５を示す図であり、図１３（Ｂ）は照射領域１００の形状を示す図である。図１３を参照して、加工形状の２次元平面１０３と照射領域１００の形状は、ともに四角形である。照射領域１００の走査は、走査軌跡１０５に沿った直線移動である。
【０１０３】
図１４は、本実施の形態における加工装置で行なわれる走査処理の流れを示す第１の図である。図１４を参照して、走査処理は、まず、Ｘ線マスク３２を初期位置に移動させる（ステップＳ１１）。これにより、図１３中において、照射領域１００が加工形状の２次元平面１０３中で左上の位置に移動する。
【０１０４】
そして、照射領域１００の位置（ｘ、ｙ）における露光量が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）と等しくなったか否かが判断される。位置（ｘ、ｙ）における露光は、露光量が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）と等しくなるまで行なわれ、等しくなった時点で、ステップＳ１３に進む。
【０１０５】
露光量は、ＳＲ光源１が放射するＸ線強度が一定の場合には、露光量は露光時間を計時することにより求められる。Ｘ線強度に比較的長期的な変動（減衰等）が存在する場合には、線量モニタ１０でモニタされたＸ線強度がフィードバックされることにより求められる。具体的には、線量モニタ１０でモニタされたＸ線強度ＩとＸ線マスク３２の透過口の透過率Ｔとから求められるＸ線強度に基づき、照射領域１００の露光量が検出される。そして、検出された露光量を積算した値が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）と等しくなるまで、位置（ｘ，ｙ）で照射領域１００を停止させる。
【０１０６】
なお、加工直前に線量モニタ１０でＸ線強度を測定し、測定した結果とＳＲ光源１が放射するＸ線の減衰特性とから、経時的に変化するＸ線の強度を予測し、予測したＸ線強度に基づき照射領域１００の露光量を求めてもよい。
【０１０７】
ステップＳ１３では、Ｘ方向の走査が終了したか否かが判断される。Ｘ方向の走査が終了した場合には、ステップＳ１５に進み、そうでない場合はステップＳ１４に進む。
【０１０８】
ステップＳ１４では、Ｘ方向に１単位の距離だけ高速でＸ線マスク３２を移動させる。Ｘ方向の１単位の距離は、本実施の形態における加工装置では、照射領域１００のＸ方向の長さの１／２としている。移動する速さは、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）の露光に実質上影響しない速さである。この速さは、図４に示した露光量と加工量との関係から定めることができる。たとえば、露光量が０〜０．０５［Ａ・ｍｉｎ］の場合の加工量は０［μｍ］であるので、これに相当する速さで移動させることにより、全く露光されていない部分については露光に影響を与えない速さとなる。
【０１０９】
ステップＳ１５では、Ｙ方向の走査が終了したか否かが判断される。Ｙ方向の走査が終了した場合には露光処理を終了し、そうでない場合はステップＳ１６に進む。
【０１１０】
ステップＳ１６では、Ｙ方向に１単位の距離だけ高速でＸ線マスク３２を移動させる。Ｙ方向の１単位の距離は、本実施の形態における加工装置では、照射領域１００のＹ方向の長さの１／２としている。移動する速さは、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）の露光に実質上影響しない速さである。
【０１１１】
ここで、ステップＳ１４とステップＳ１６で行なわれるＸ線マスク３２の移動について詳細に説明する。なお、Ｘ線マスク３２の移動と照射領域の移動とは同意である。図１５は照射領域の移動を説明するための図である。図１５（Ａ）はＸ方向の移動を、図１５（Ｂ）はＹ方向の移動を説明するための図である。図１５（Ａ）を参照して、照射領域１００Ａは、Ｘ方向の１単位の距離の移動により、照射領域１００のＸ方向の長さの１／２だけ移動して照射領域１００Ｂの位置となる。照射領域１００Ａと照射領域１００Ｂとは、それぞれ半分が重なっている。
【０１１２】
Ｙ方向の移動は、Ｘ方向の移動と同様に、図１５（Ｂ）を参照して、照射領域１００Ｃは、Ｙ方向の１単位の距離の移動により、照射領域１００のＹ方向の長さの１／２だけ移動して照射領域１００Ｄの位置となる。照射領域１００Ｃと照射領域１００Ｄとは、それぞれ半分が重なっている。
【０１１３】
このように照射領域が重なるように加工形状の２次元平面が分割され、分割された照射領域それぞれにおける露光時間が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）により定められる。ただし、加工形状の２次元平面を分割する間隔、換言すれば、Ｘ方向およびＹ方向へ移動する１単位の距離に基づいて、それぞれの照射領域における露光時間は補正される。
【０１１４】
本実施の形態においては、Ｘ方向またはＹ方向へ移動する１単位の距離を照射領域のＸ方向またはＹ方向の長さの１／２としたが、これに限定されることなく、これより長くしても良いし、短くしても良い。たとえば、照射領域の重なる部分を小さくして照射領域が接する程度まで１単位の距離を長くすることができる。逆に、１単位の距離を、露光用ステージ３でＸ線マスク３２を移動可能な最小の距離にすることができる。
【０１１５】
１単位の距離を長くすることにより、照射領域を移動させる回数が減少するので、加工時間を短くすることができる。一方、１単位の距離を短くすることにより加工精度が向上する。このように、加工時間と加工精度とはトレードオフの関係となるので、加工形状や加工時間の制約などの状況に応じて、１単位の距離を定めるのが望ましい。さらに、加工精度を重視するのであれば、照射領域が移動と停止を繰り返し行う走査よりは、次に説明する照射領域を連続的に移動させるのが望ましい。
【０１１６】
移動機構３４は露光中、ステージコントローラ４からの指令に基づき、サンプルホルダ３１をＸ方向に１［ｍｍ／ｓ］の速度で往復移動させる。これにより、ＳＲ光源１が放射するＳＲ光のＸ線の強度分布が均一となっていない場合であっても、ＳＲ光源１が放射するＳＲ光のＸ線が照射される範囲全体をＸ線マスク３２の透過口が移動するので、照射領域１００における強度分布が均一となるように補正することができる。
【０１１７】
このように、Ｘ線マスク３２が加工材料２０に対して停止する状態と直線移動する状態とを繰り返すことにより、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に応じてＸ線マスク３２を移動させることができる。
【０１１８】
［Ｘ線マスク３２を露光時間に反比例する速さで移動させる走査方法］
図１６は、２次元の走査による露光を説明するための第２の図である。図１６（Ａ）は、加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を照射領域１１０が走査する軌跡１５０を示す図であり、図１６（Ｂ）は照射領域１１０の形状を示す図である。図１６を参照して、加工形状の２次元平面１０３が円形であり、照射領域１１０も円形である。
【０１１９】
加工形状の２次元平面１０３が回転対称の場合には、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を極座標形式で表現することにより、ステージコントローラ４による移動機構３３の制御を容易にすることができる。マスク移動機構３３は、Ｘ線マスク３２を、照射領域１１０の軌跡１５０が円を描くように移動させるとともに、移動する速さを極座標で求めた移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に従って制御する。移動する速さは、位置（ｘ、ｙ）における速さが、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）を線量モニタ１０で計測されたＸ線強度で除算して求まる露光時間に反比例する速さである。そして、半径方向に直線移動した後、回転半径を変化させて次の軌跡における走査が行なわれる。
【０１２０】
マスク移動機構３３でＸ線マスク３２を回転移動させるためには、ＸＹ２方向に位相の異なった正弦波を与えるようにする。これにより、マスク移動機構３３でＸ線マスク３２を加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）に対して相対的に回転するように移動させることができる。
【０１２１】
図１７は、本実施の形態における加工装置で行なわれる走査処理の流れを示す第２の図である。図１７を参照して、走査処理は、まず、Ｘ線マスク３２を初期位置に移動させる（ステップＳ２１）。これにより、図１６において示されるように照射領域１１０が加工形状の２次元平面１０３中で最も外側の位置に移動する。
【０１２２】
次に、シャッタ９が開かれ、露光が開始される（ステップＳ２２）。そして、Ｘ線マスク３２が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に従った速さで移動される（ステップＳ２３）。移動する速さは、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）を線量モニタ１０で計測されたＸ線強度で除算して求まる露光時間に反比例した速さである。露光時間が多い場合には遅くし、露光時間が少ない場合には速くする。このように移動する速さを制御することで、目的とする加工形状に応じた露光量で加工材料２０のレジストを露光するように照射領域１１０を移動させることができる。
【０１２３】
１回の円移動による走査が終了したか否かが判断され（ステップＳ２４）、終了するまでステップＳ２３の処理が行なわれる。終了した場合には、シャッタ９が閉じられる（ステップＳ２５）。これにより、加工材料２０のレジストへの露光が中断される。
【０１２４】
そして、全ての走査が終了したか否かが判断され（ステップＳ２６）、終了した場合には走査処理を終了する。終了していない場合には、半径方向に１単位だけＸ線マスク３２を移動させる（ステップＳ２７）。１単位の距離は、照射領域１１０の直径に該当する。これにより、照射領域１１０が半径方向に重ならないように露光することができる。なお、照射領域１１０が半径方向に重なるように露光しても良い。この場合には、１単位の距離は、照射領域１１０の直径よりも短くなるとともに、重なり量に応じて露光時間が補正される。これは、上述した停止と移動を繰り返し行う操作の場合と同じである。
【０１２５】
そして、次の走査を行なうために、ステップＳ２２に戻って、上述の処理が繰返し行なわれる。
【０１２６】
このように、Ｘ線マスク３２の移動する速さを極座標変換された移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）の露光量に反比例する速さで加工材料２０に対して円を描くように移動させることにより、移動関数ｍｏｖｅ（ｘ，ｙ）に応じてＸ線マスク３２を移動させることができる。
【０１２７】
［露光量を分割して複数回の走査を行なう走査方法］
次に、露光量を分割して複数回の走査を行なう走査方法について説明する。図１０に示した移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）において、０〜Ａ、Ａ〜Ｂ、Ｂ〜Ｃ、Ｃ〜Ｄ、Ｄ〜Ｅ、Ｅ〜Ｆ、Ｆ〜Ｇ、Ｇ〜Ｈ、Ｈ〜Ｉの９つのレベルに露光量を分割する。そして、分割された露光量のレベルごとに走査をおこなう。
【０１２８】
具体的には、露光量がＡとなるまで、露光量がＡ以上の値をとるすべての位置について露光を行なう。露光量がＡに満たない位置については、その位置に対する露光量まで露光を行なう。
【０１２９】
次に、露光量がＢとなるまで露光量がＡを超えるすべての位置について露光を行なう。露光量がＢに満たない位置については、その位置に対応する露光量になるまで露光を行なう。この走査を、９つに分割した露光量のレベルすべてについて行なう。
【０１３０】
このように、複数回の走査に分割して露光することにより、１回の走査で露光する場合に比べて位置や露光時間の誤差を複数回に分散させることになり、誤差が平均化される。その結果、加工精度が向上する。
【０１３１】
なお、位置ごとの露光量を所定の分割数で分割するようにしても、同様の効果を得ることができる。また、所定時間の露光を繰返し行なうようにしてもよい。この場合、位置ごとに積算された露光量が移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）となるまで、位置ごとに露光される。さらに、露光量で分割するのではなく、露光時間で分割することによっても同様の走査を行なうことができる。
【０１３２】
また、露光量を分割して複数回の走査を行なう走査方法は、上述したＸ線マスク３２の停止と移動を繰返し行なう走査方法と、Ｘ線マスク３２を露光時間に反比例する速さで移動させる走査方法の２つの方法に対して用いることができる。
【０１３３】
以上説明した加工材料２０のレジスト（ＰＭＭＡ）を露光し、化学的処理を施して加工した基板をベースに電気鋳造することで、金属製の部品を得ることができる。さらに、製造された金属製の部品を型として、樹脂をモールドすることで、必要な形状の部品を大量に得ることができる。これらの製造プロセスについては、従来のＬＩＧＡ法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１３４】
なお、本実施の形態における加工装置は、フーリエ変換した空間周波数面において演算を行なうようにしたが、フーリエ変換を行なうことなく、空間面においてデコンボリューションを行なうことが可能な種々の手法を用いることによっても、マスク移動関数を求めることができる。
【０１３５】
また、本実施の形態による加工装置では、レジストとしてＰＭＭＡを用いた例について説明したが、ＰＭＭＡの代わりにテフロン（polytetrafluoroethylene）を用いることができる。テフロンを用いる場合には、ＳＲ光のＸ線による直接加工（直接除去）が可能となる。従って、現像処理は不要である。
【０１３６】
以上説明したように本実施の形態における加工装置においては、目的とする加工形状と、Ｘ線マスク３２の透過口の形状とがわかれば、簡単な演算でＸ線マスク３２を移動させるための移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を求めることができる。
【０１３７】
なお、本実施の形態においては、Ｘ線マスク３２を移動させるようにしたが、Ｘ線マスク３２を固定して加工材料２０を移動させるようにしてもよいし、Ｘ線マスク３２と加工材料２０とをともに移動させるようにしてもよい。
【０１３８】
また、本実施の形態においては、単一のノズルを加工する例を示したが、多数のノズルが配列されたインクジェットノズル列に対しても、Ｘ線マスクおよび加工形状を表した関数をノズルピッチの周期関数として扱うことにより適用することができる。
【０１３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態における加工装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  本実施の形態における加工装置の露光用ステージ３の側面図である。
【図３】  目的形状を示す図である。
【図４】  レジストにＰＭＭＡを用いた場合の露光量と加工量との関係を示す図である。
【図５】  図３に示した目的形状の加工量を有効露光量に変換した有効露光量分布を示す図である。
【図６】  Ｘ線マスク３２のＸ線の透過率分布を示す図である。
【図７】  本実施の形態における加工装置で行なわれる露光処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】  図５に示した有効露光量分布を表わす関数ｈ（ｘ）をフーリエ変換した結果得られる関数Ｈ（ｕ）を示す図である。
【図９】  図６に示したＸ線マスク３２のＸ線の透過率分布を表わす関数ｍａｓｋ（ｘ）をフーリエ変換した結果得られる関数ＭＡＳＫ（ｕ）を示す図である。
【図１０】  移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）を示す図である。
【図１１】  図１０に示した移動関数ｍｏｖｅ（ｘ）に従ってＸ線マスク３２を移動させて行なうレジスト（ＰＭＭＡ）の露光をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図１２】  図３に示した目的形状に従ってＸ線マスク３２を移動させて行なうレジスト（ＰＭＭＡ）の露光をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図１３】  ２次元の走査による露光を説明するための第１の図である。
【図１４】  本実施の形態における加工装置で行なわれる走査処理の流れを示す第１の図である。
【図１５】  照射領域の移動を説明するための図である。
【図１６】  ２次元の走査による露光を説明するための第２の図である。
【図１７】  本実施の形態における加工装置で行なわれる走査処理の流れを示す第２の図である。
【符号の説明】
１  ＳＲ光源、２  露光用チャンバ、３  露光用ステージ、４  ステージコントローラ、５  メインコントローラ、６  入力部、７  記憶部、８  表示部、３１  サンプルホルダ、３２  Ｘ線マスク、３３  マスク移動機構、３４  往復移動機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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