CN109804314B - 光束扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明的描绘单元(Un)具备具有折射能力的fθ透镜系统(FT)，且以与多面镜(PM)的反射面(RP)的角度变化相应的扫描速度使点光(SP)进行扫描，该fθ透镜系统(FT)使经角度可变的多面镜(PM)的反射面(RP)偏向的加工用光束(LBn)入射，并使加工用光束(LBn)于基板P聚光为点光(SP)。描绘单元(Un)具备：光电转换元件(DTo)，其接收朝向多面镜(PM)的反射面(RP)投射的原点检测用激光光束(Bga)的反射光束(Bgb)，并输出表示多面镜(PM)的反射面(RP)成为既定角度的时间点的原点信号(SZn)；及透镜系统(GLb)，其被设定为较fθ透镜系统(FT)的折射能力低的折射能力，且使反射光束(Bgb)于光电转换元件(DTo)聚光为点光(SPr)。

Description

光束扫描装置

技术领域

本发明是关于一种使照射至对象物的被照射面上的光束的点光进行扫描的光束扫描装置、及使用此种光束扫描装置描绘曝光既定的图案的图案描绘装置。

背景技术

以往，已知例如使用如日本特开2005-262260号公报的激光加工装置(光扫描装置)来实现如下操作，即，将激光光束的点光投射至被照射体(加工对象物)，且一面通过扫描反射镜(多面镜)使点光于一维方向上进行主扫描，一面使被照射体于与主扫描线方向正交的副扫描方向上移动，而于被照射体上形成所期望的图案或图像(文字、图形等)。

于日本特开2005-262260号公报中揭示有设置如下构件：检流计镜，其使来自振荡器1的激光反射并对照射至被加工物的激光于被加工物上的照射位置在Y方向(副扫描方向)上进行修正；多面镜，其将由检流计镜反射的激光反射并使其于被加工物上在X方向(主扫描方向)上进行扫描；fθ透镜，其使由检流计镜反射的激光聚光于被加工物上；及控制部，其应对激光通过fθ透镜时产生的畸变像差，以修正激光于被加工物上的Y方向的照射位置误差的方式控制检流计镜的反射角度，并且以修正激光于被加工物上的X方向的照射位置误差的方式控制利用振荡器所产生的激光的脉冲振荡间隔。进而，于日本特开2005-262260号公报的图8中表示设置激光光源及检测器，并基于端部检测信号而如日本特开2005-262260号公报的图9所示般控制振荡器的脉冲振荡的时序的构成，该激光光源出射用以于多面镜的旋转中检测多面镜的各反射面的端部的检测激光，该检测器接收于多面镜的各反射面的端部反射的检测激光的反射光并产生端部检测信号。

就如日本特开2005-262260号公报般的使用多面镜的激光加工装置(光束扫描装置)而言，使多面镜的旋转越高速，则越可缩短被加工物的加工处理时间，而可提高生产性。然而，有使多面镜的旋转越高速，则主扫描方向上的加工位置的偏差越明显的情况。

发明内容

本发明的第1态样是一种光束扫描装置，其具备具有折射能力的扫描用光学系统，该扫描用光学系统是使经角度可变的扫描构件的反射面偏向的加工用光束入射，并使上述加工用光束于被照射体聚光为光点，且该光束扫描装置具备：光电检测器，其接收朝向上述扫描构件的反射面投射的原点检测用光束的反射光束，并输出表示上述扫描构件的反射面成为既定角度的时间点的原点信号；及聚光光学系统，其被设定为较上述扫描用光学系统的折射能力低的折射能力，且使上述反射光束于上述光电检测器聚光为光点。

本发明的第2态样是一种光束扫描装置，其具备具有折射能力的扫描用光学系统，该扫描用光学系统是使经角度可变的扫描构件的反射面偏向的加工用光束入射，并使上述加工用光束于被照射体聚光为光点，且该光束扫描装置具备：光电检测器，其接收朝向上述扫描构件的反射面投射的原点检测用光束的反射光束，并输出表示上述扫描构件的反射面成为既定角度的时间点的原点信号；及光学构件，其使于上述光电检测器上进行扫描的上述原点检测用光束的反射光束的扫描速度快于上述加工用光束的光点于上述被照射体上的扫描速度。

本发明的第3态样是一种图案描绘装置，其具备使经角度可变的扫描构件的反射面偏向的描绘用光束入射，并使上述描绘用光束于基板聚光为光点的具有折射能力的扫描用光学系统，且一面以与上述扫描构件的反射面的角度变化相应的速度使上述光点进行扫描，一面将上述描绘用光束的强度根据图案进行调变，而于上述基板描绘图案，且具备：光电检测器，其接收朝向上述扫描构件的反射面投射的原点检测用光束的反射光束，并输出表示上述扫描构件的反射面成为既定角度的时间点的原点信号；及聚光光学系统，其被设定为较上述扫描用光学系统的折射能力低的折射能力，且使上述反射光束于上述光电检测器聚光为光点。

本发明的第4态样是一种图案描绘装置，其具备使经角度可变的扫描构件的反射面偏向的描绘用光束入射，并使上述描绘用光束于基板聚光为光点的具有折射能力的扫描用光学系统，且一面以与上述扫描构件的反射面的角度变化相应的速度使上述光点进行扫描，一面将上述描绘用光束的强度根据图案进行调变，而于上述基板描绘图案，且具备：光电检测器，其接收朝向上述扫描构件的反射面投射的原点检测用光束的反射光束，并输出表示上述扫描构件的反射面成为既定角度的时间点的原点信号；及光学构件，其使于上述光电检测器上进行扫描的上述原点检测用光束的反射光束的扫描速度快于上述描绘用光束的光点于上述基板上的扫描速度。

附图说明

图1是表示对第1实施形态的基板实施曝光处理的曝光装置的概略构成的立体图。

图2是图1所示的描绘单元的具体的构成图。

图3是于XY面内观察图2所示的描绘单元内的多面镜、fθ透镜系统、及构成原点感测器的光束受光部等的配置而得的图。

图4是将图2、图3所示的光束送光部与光束受光部的配置简化而表示的图。

图5是表示图3或图4所示的光电转换元件的详细构成的图。

图6是表示光束切换部的概略构成的图，该光束切换部包含用以将来自光源装置的光束选择性地分配至6个描绘单元中的任一者的选择用光学元件。

图7是表示选择用光学元件及入射镜周围的具体构成的图。

图8是图3或图4所示的8面的多面镜的俯视图。

图9是说明测量原点信号的产生时序的再现性(偏差)的方法的图。

图10是示意性地表示预测由多面镜的速度变动所致的时间误差量的方法的图。

图11是表示于既定的条件下，利用如图9的方法实测与多面镜的反射面的各者对应地产生的原点信号的再现性而得的结果的图。

图12是表示于与图11不同的条件下，利用如图9的方法实测与多面镜的反射面的各者对应地产生的原点信号的再现性而得的结果的图。

图13是表示变更图3所示的第1实施形态的原点感测器(光束送光部与光束受光部)的配置所得的变形例的图。

图14是表示将图3所示的第1实施形态的原点感测器的光束受光部的透镜系统置换为凹面反射镜而得的变形例的图。

图15是表示将图3所示的第1实施形态的原点感测器的光束受光部的透镜系统置换为柱面透镜而得的变化的图。

图16是表示第2实施形态的描绘单元的一部分的构成的图。

图17是表示于通过多面镜的1个反射面使光束进行扫描时，由描绘控制装置进行选择控制的选择用光学元件的驱动信号的状态、此时自光源装置输出的光束的脉冲振荡的状态、及自图16所示的光电转换元件输出的原点信号的状态的时序图。

图18是表示第2实施形态的变形例1的光束受光部的构成的图。

图19是表示第3实施形态的描绘单元的一部分的构成的图。

图20是表示第4实施形态的描绘单元的一部分的构成的图。

图21是表示第5实施形态的原点感测器(光束送光部、光束受光部)的构成的图。

图22是表示代替多面镜而使用检流计镜的情形时的描绘单元的构成的一部分的图。

具体实施方式

关于本发明的态样的光束扫描装置及图案描绘装置，举出较佳的实施形态，一面参照随附图式，一面于下文详细地进行说明。再者，本发明的态样并不限定于该等实施形态，亦包含添加有多种变更或改良。即，以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易地假设及实质上相同，以下所记载的构成要素可适当组合。又，可于不脱离本发明的主旨的范围内进行构成要素的各种省略、置换或变更。

[第1实施形态]

图1是表示对第1实施形态的基板(被照射体)P实施曝光处理的曝光装置(图案描绘装置)EX的概略构成的立体图。再者，于以下的说明中，只要未特别说明，则设定以重力方向为Z方向的XYZ正交座标系，并按照图中所示的箭头说明X方向、Y方向、及Z方向。

曝光装置EX是对基板P实施既定的处理(曝光处理等)而制造电子元件的元件制造系统中所使用的基板处理装置。元件制造系统是例如构筑有制造作为电子元件的软性显示器、膜状的触控面板、液晶显示面板用的膜状的彩色滤光片、软性配线、或软性感测器等的生产线的制造系统。以下，作为电子元件以软性显示器为前提进行说明。作为软性显示器，有例如有机EL显示器、液晶显示器等。元件制造系统具有所谓的辊对辊(Roll To Roll)方式的生产方式，即，自将软性(可挠性)的片状的基板(薄片基板)P卷成辊状的未图示的供给辊送出基板P，且对所送出的基板P连续地实施各种处理之后，利用未图示的回收辊卷取各种处理后的基板P。因此，各种处理后的基板P成为多个元件(显示面板)以于基板P的搬送方向上相连的状态排列的多倒角用的基板。自供给辊搬送的基板P依序通过前步骤的制造工艺装置、曝光装置EX、及后步骤的制造工艺装置而被实施各种处理，且被回收辊卷取。基板P具有基板P的移动方向(搬送方向)成为长边方向(长条方向)，宽度方向成为短边方向(短条方向)的带状的形状。

基板P是使用例如树脂膜、或者由不锈钢等金属或合金构成的箔(foil)等。作为树脂膜的材质，亦可使用例如包含聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、乙烯-乙烯酯共聚物树脂、聚氯乙烯树脂、纤维素树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、及乙酸乙烯酯树脂中的至少一种以上。又，基板P的厚度或刚性(杨氏模数)只要为如于通过元件制造系统或曝光装置EX的搬送路径时基板P不会产生由屈曲所致的折痕或不可逆的皱褶的范围便可。作为基板P的母材，厚度为25μm～200μm左右的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等的膜是较佳的薄片基板的代表。

基板P有于在元件制造系统内实施的各处理中受热的情况，故而较佳为选定热膨胀系数不太大的材质的基板P。例如可通过将无机填料混合于树脂膜而抑制热膨胀系数。无机填料亦可为例如氧化钛、氧化锌、氧化铝、或氧化硅等。又，基板P可为利用浮制法等制造的厚度100μm左右的极薄玻璃的单层体，亦可为于该极薄玻璃贴合上述树脂膜、箔等而成的积层体。

此外，所谓基板P的可挠性(flexibility)是指即便对基板P施加自重程度的力亦不会剪切或断裂而能够使该基板P弯曲的性质。又，因自重程度的力而屈曲的性质亦包含于可挠性。又，可挠性的程度是根据基板P的材质、大小、厚度、成膜于基板P上的层构造、温度、或湿度等环境等而变化。总之，只要于在设置于元件制造系统(曝光装置EX)内的搬送路径的各种搬送用滚筒、旋转筒等的搬送方向转换用的构件正确地卷绕有基板P的情形时，可不屈曲而带有折痕或破损(产生破碎或裂纹)地顺利搬送基板P，便可称为可挠性的范围。

前步骤的制造工艺装置(包含单一处理部或多个处理部)是一面将自供给辊送来的基板P朝向曝光装置EX以既定的速度沿着长条方向搬送，一面对搬送至曝光装置EX的基板P进行前步骤的处理。通过该前步骤的处理，搬送至曝光装置EX的基板P成为于其表面形成有感光性功能层(光感应层)的基板(感光基板)。

该感光性功能层是通过以溶液的形式涂布于基板P上且进行干燥而成为层(膜)。感光性功能层的代表者为光刻胶(液状或干燥膜状)，但作为无需显影处理的材料，有受到紫外线的照射的部分的亲液/拨液性被改质的感光性硅烷偶合剂(SAM)、或于受到紫外线的照射的部分显露出镀覆还原基的感光性还原剂等。于使用感光性硅烷偶合剂作为感光性功能层的情形时，基板P上的经紫外线曝光的图案部分自拨液性改质为亲液性。因此，通过于成为亲液性的部分之上选择涂布含有导电性油墨(含有银或铜等导电性纳米粒子的油墨)或半导体材料的液体等，可形成成为构成薄膜电晶体(TFT)等的电极、半导体、绝缘或连接用的配线的图案层。于使用感光性还原剂作为感光性功能层的情形时，于基板P上的经紫外线曝光的图案部分显露镀覆还原基。因此，曝光后，将基板P直接于包含钯离子等的镀覆液中浸渍固定时间，藉此形成(析出)钯的图案层。此种镀覆处理是加成(additive)的制造工艺，但此外，亦可以作为减成(subtractive)的制造工艺的刻蚀处理为前提。于此情形时，被送至曝光装置EX的基板P宜为将母材设为PET或PEN，并于其表面全面或选择性地蒸镀铝(Al)或铜(Cu)等的金属性薄膜，进而于其上积层光刻胶层而成。

曝光装置(处理装置)EX是一面将自前步骤的制造工艺装置搬送来的基板P朝后步骤的制造工艺装置(包含单一处理部或多个处理部)以既定的速度进行搬送，一面对基板P进行曝光处理的处理装置。曝光装置EX对基板P的表面(感光性功能层的表面、即感光面)照射与电子元件用的图案(例如构成电子元件的TFT的电极或配线等的图案)相应的光图案。藉此，于感光性功能层形成与上述图案对应的潜像(改质部)。

于本实施形态中，曝光装置EX是如图1所示般未使用光罩的直描方式的曝光装置、即所谓的光点扫描方式的曝光装置(描绘装置)。曝光装置EX具备：旋转筒DR，其为实现副扫描而对基板P予以支持并于长条方向上进行搬送；及多个(此处为6个)描绘单元Un(U1～U6)，其等对利用旋转筒DR呈圆筒面状予以支持的基板P的每个部分进行图案曝光；多个描绘单元Un(U1～U6)的各者一面使曝光用的脉冲状的光束LB(脉冲光束)的点光SP于基板P的被照射面(感光面)上在既定的扫描方向(Y方向)上利用多面镜(扫描构件)一维地进行扫描(主扫描)，一面根据图案数据(描绘数据、图案信息)高速地调变(接通/断开)点光SP的强度。藉此，于基板P的被照射面描绘曝光与电子元件、电路或配线等的既定的图案相应的光图案。即，利用基板P的副扫描及点光SP的主扫描使点光SP于基板P的被照射面(感光性功能层的表面)上相对地进行二维扫描，而于基板P的被照射面描绘曝光既定的图案。又，由于基板P被沿着长条方向搬送，故而通过曝光装置EX曝光图案的被曝光区域是沿着基板P的长条方向隔开既定的间隔而设置有多个。由于在该被曝光区域形成有电子元件，被曝光区域亦为元件形成区域。

如图1所示，旋转筒DR具有于Y方向上延伸并且于与重力起作用的方向交叉的方向上延伸的中心轴AXo、及自中心轴AXo起为固定半径的圆筒状的外周面。旋转筒DR一面沿着该外周面(圆周面)将基板P的一部分于长条方向上呈圆筒面状弯曲地予以支持(保持)，一面以中心轴AXo为中心旋转而将基板P朝长条方向搬送。旋转筒DR利用其外周面对被投射来自多个描绘单元Un(U1～U6)的各者的光束LB(点光SP)的基板P上的区域(部分)予以支持。旋转筒DR自与形成电子元件的面(形成有感光面的侧的面)为相反侧的面(背面)侧支持(密接保持)基板P。再者，于旋转筒DR的Y方向的两侧，设置有以使旋转筒DR绕中心轴AXo旋转的方式由轴承支持的未图示的轴。对该轴赋予来自未图示的旋转驱动源(例如电机或减速机构等)的旋转转矩，旋转筒DR绕中心轴AXo以固定的旋转速度旋转。

光源装置(脉冲光源装置)LS产生并射出脉冲状的光束(脉冲光束、脉冲光、激光)LB。该光束LB为具有对基板P的感光层的感度且于370nm以下的波长频带具有峰值波长的紫外线光。光源装置LS按照文中未图示的描绘控制装置的控制，以频率(振荡频率、既定频率)Fa发出并射出脉冲状的光束LB。该光源装置LS是设为光纤放大激光光源，其是由产生红外波长区域的脉冲光的半导体激光元件、光纤放大器、及将经放大的红外波长区域的脉冲光转换为紫外波长区域的脉冲光的波长转换元件(谐波产生元件)等构成。通过如此构成光源装置LS，可获得振荡频率Fa为数百MHz且1脉冲光的发光时间为数十微微秒以下的高亮度的紫外线的脉冲光。再者，自光源装置LS射出的光束LB成为光束径为1mm左右或其以下的较细的平行光束。关于将光源装置LS设为光纤放大激光光源并根据构成描绘数据的像素的状态(以逻辑值计为“0”或“1”)使光束LB的脉冲产生高速地接通/断开的构成，揭示于国际公开公报第2015/166910号中。

自光源装置LS射出的光束LB是透过光束切换部而选择性(择一性)地供给至描绘单元Un(U1～U6)的各者，该光束切换部是由作为多个开关元件的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)、多个反射镜M1～M12、多个入射镜IMn(IM1～IM6)、及吸收体TR等构成。选择用光学元件OSn(OS1～OS6)是对光束LB具有透过性，且由声光调变元件(AOM：Acousto-OpticModulator)构成，该声光调变元件是由超声波信号驱动，使入射的光束LB的1次绕射光以既定的角度偏向地射出。多个选择用光学元件OSn及多个入射镜IMn是对应于多个描绘单元Un的各者而设置。例如，选择用光学元件OS1与入射镜IM1是对应于描绘单元U1而设置，同样地，选择用光学元件OS2～OS6及入射镜IM2～IM6是分别对应于描绘单元U2～U6而设置。

来自光源装置LS的光束LB是通过反射镜M1～M12使其光路弯曲成曲折状地被引导至吸收体TR。以下，于选择用光学元件OSn(OS1～OS6)均为断开状态(未施加有超声波信号，而未产生1次绕射光的状态)的情形时进行详细叙述。再者，图1中虽省略图示，但于自反射镜M1至吸收体TR为止的光束光路中设置有多个透镜，该多个透镜是将光束LB自平行光束收敛或使收敛后发散的光束LB恢复为平行光束。该构成将于下文使用图4进行说明。

于图1中，来自光源装置LS的光束LB与X轴平行地朝-X方向行进并入射至反射镜M1。由反射镜M1朝-Y方向反射的光束LB入射至反射镜M2。由反射镜M2朝+X方向反射的光束LB直接透过选择用光学元件OS5并到达反射镜M3。由反射镜M3朝-Y方向反射的光束LB入射至反射镜M4。由反射镜M4朝-X方向反射的光束LB直接透过选择用光学元件OS6并到达反射镜M5。由反射镜M5朝-Y方向反射的光束LB入射至反射镜M6。由反射镜M6朝+X方向反射的光束LB直接透过选择用光学元件OS3并到达反射镜M7。由反射镜M7朝-Y方向反射的光束LB入射至反射镜M8。由反射镜M8朝-X方向反射的光束LB直接透过选择用光学元件OS4并到达反射镜M9。由反射镜M9朝-Y方向反射的光束LB入射至反射镜M10。由反射镜M10朝+X方向反射的光束LB直接透过选择用光学元件OS1并到达反射镜M11。由反射镜M11朝-Y方向反射的光束LB入射至反射镜M12。由反射镜M12朝-X方向反射的光束LB直接透过选择用光学元件OS2并被引导至吸收体TR。该吸收体TR是为抑制光束LB的向外部的泄漏而吸收光束LB的光陷阱。

各选择用光学元件OSn是当被施加超声波信号(高频信号)时，产生使入射的光束(0次光)LB以与高频的频率相应的绕射角绕射而得的1次绕射光作为射出光束(光束LBn)。因此，自选择用光学元件OS1作为1次绕射光射出的光束成为LB1，同样地，自选择用光学元件OS2～OS6作为1次绕射光射出的光束成为LB2～LB6。如此，各选择用光学元件OSn(OS1～OS6)发挥使来自光源装置LS的光束LB的光路偏向的功能。但，实际的声光调变元件由于1次绕射光的产生效率为0次光的80％左右，故而通过选择用光学元件OSn的各者而偏向的光束LBn(LB1～LB6)较原本的光束LB的强度降低。又，于本实施形态中，以选择用光学元件OSn(OS1～OS6)中的被选择的一者以仅有固定时间成为接通状态的方式，通过未图示的描绘控制装置进行控制。于被选择的1个选择用光学元件OSn为接通状态时，未通过该选择用光学元件OSn进行绕射而直行的0次光残存20％左右，但其最终会被吸收体TR吸收。

选择用光学元件OSn的各者是以使作为经偏向的1次绕射光的光束LBn(LB1～LB6)相对于入射的光束LB朝-Z方向偏向的方式设置。通过选择用光学元件OSn的各者而偏向并射出的光束LBn(LB1～LB6)被投射至设置于与选择用光学元件OSn的各者隔开既定距离的位置的入射镜IMn(IM1～IM6)。各入射镜IMn通过将入射的光束LBn(LB1～LB6)朝-Z方向反射，而将光束LBn(LB1～LB6)引导至各自对应的描绘单元Un(U1～U6)。

亦可使用各选择用光学元件OSn的构成、功能、作用等相同者。多个选择用光学元件OSn的各者是按照来自描绘控制装置的驱动信号(超声波信号)的接通/断开，将使入射的光束LB绕射的绕射光的产生接通/断开。例如，选择用光学元件OS5于未被施加来自描绘控制装置的驱动信号(高频信号)而为断开状态时，使所入射的来自光源装置LS的光束LB不绕射地透过。因此，透过选择用光学元件OS5的光束LB入射至反射镜M3。另一方面，于选择用光学元件OS5为接通状态时，使所入射的光束LB绕射并朝向入射镜IM5。即，根据该驱动信号的接通/断开而控制利用选择用光学元件OS5所进行的切换(光束选择)动作。如此，通过各选择用光学元件OSn的切换动作，可将来自光源装置LS的光束LB引导至任一个描绘单元Un，且可切换光束LBn所入射的描绘单元Un。如此，关于相对于来自光源装置LS的光束LB串联(串列)地配置多个选择用光学元件OSn并向对应的描绘单元Un分时地供给光束LBn的构成，揭示于国际公开公报第2015/166910号中。

构成光束切换部的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各者以固定时间成为接通状态的顺序例如预先决定为OS1→OS2→OS3→OS4→OS5→OS6→OS1→···。该顺序是根据对描绘单元Un(U1～U6)的各者设定的利用点光的扫描开始时序的顺序而决定。即，于本实施形态中，使设置于6个描绘单元U1～U6的各者的多面镜的旋转速度同步，并且使旋转角度的相位亦同步，藉此，描绘单元U1～U6中的任一者的多面镜的1个反射面能以于基板P上进行1次光点扫描方式分时地切换。因此，只要描绘单元Un的各者的多面镜的旋转角度的相位为以既定的关系同步的状态，则描绘单元Un的光点扫描的顺序可为任意。于图1的构成中，在基板P的搬送方向(旋转筒DR的外周面于圆周方向上移动的方向)的上游侧，3个描绘单元U1、U3、U5在Y方向上排列地配置，在基板P的搬送方向的下游侧，3个描绘单元U2、U4、U6在Y方向上排列地配置。

于此情形时，向基板P的图案描绘是自上游侧的第奇数个描绘单元U1、U3、U5开始，且基板P被搬送固定长度后，下游侧的第偶数个描绘单元U2、U4、U6亦开始图案描绘，故而可将描绘单元Un的光点扫描的顺序设定为U1→U3→U5→U2→U4→U6→U1→···。因此，选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各者以固定时间成为接通状态的顺序被决定为OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→···。再者，即便于与没有须描绘的图案的描绘单元Un对应的选择用光学元件OSn成为接通状态的顺序时，亦可基于描绘数据而进行选择用光学元件OSn的接通/断开切换控制，藉此，可强制性地维持于断开状态，因此不会进行利用该描绘单元Un的光点扫描。

如图1所示，于描绘单元U1～U6的各者，设置有用以使所入射的光束LB1～LB6进行主扫描的多面镜PM。于本实施形态中，各描绘单元Un的多面镜PM的各者被以如下方式进行同步控制，即，一面以相同的旋转速度精密地旋转，一面相互保持固定的旋转角度相位。藉此，能以互不重复的方式设定自描绘单元U1～U6的各者投射至基板P的光束LB1～LB6的各者的主扫描的时序(点光SP的主扫描期间)。因此，通过与6个多面镜PM的各者的旋转角度位置同步地控制设置于光束切换部的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各者的接通/断开切换，可实现将来自光源装置LS的光束LB分时地分配至多个描绘单元Un的各者的有效率的曝光处理。

关于6个多面镜PM的各者的旋转角度的相位对准与选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各者的接通/断开切换时序的同步控制，揭示于国际公开公报第2015/166910号中，但于8面多面镜PM的情形时，关于扫描效率，由于是相应于1个反射面的旋转角度(45度)中的1/3左右对应于描绘线SLn上的点光SP的1次扫描，故而以如下方式控制选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各者的接通/断开切换，即，使6个多面镜PM相对地令旋转角度的相位各偏移15度而旋转，并且将各多面镜PM的8个反射面跳过一面而使光束LBn进行扫描。如此，关于将多面镜PM的反射面跳过一面而使用的描绘方式，亦揭示于国际公开公报第2015/166910号中。

如图1所示，曝光装置EX成为排列有相同构成的多个描绘单元Un(U1～U6)的所谓多读头型的直描曝光方式。描绘单元Un的各者对由旋转筒DR的外周面(圆周面)支持的基板P的于Y方向上经划分的每个局部区域描绘图案。各描绘单元Un(U1～U6)一面将来自光束切换部的光束LBn投射至基板P上(基板P的被照射面上)，一面使光束LBn聚光(收敛)于基板P上。藉此，投射至基板P上的光束LBn(LB1～LB6)成为点光SP。又，通过各描绘单元Un的多面镜PM的旋转，而使投射至基板P上的光束LBn(LB1～LB6)的点光SP于主扫描方向(Y方向)上进行扫描。通过该点光SP的扫描，而于基板P上规定出用于描绘1行量的图案的线性的描绘线(扫描线)SLn(再者，n＝1、2、···、6)。描绘线SLn亦为光束LBn的点光SP的基板P上的扫描轨迹。

描绘单元U1使点光SP沿着描绘线SL1进行扫描，同样地，描绘单元U2～U6使点光SP沿着描绘线SL2～SL6进行扫描。如图1所示，多个描绘单元Un(U1～U6)的描绘线SLn(SL1～SL6)是隔着包含旋转筒DR的中心轴AXo且与YZ面平行的中心面，于旋转筒DR的圆周方向上呈2行错位排列地配置。第奇数个描绘线SL1、SL3、SL5位于相对于中心面为基板P的搬送方向的上游侧(-X方向侧)的基板P的被照射面上，且沿着Y方向隔开既定的间隔配置成1行。第偶数个描绘线SL2、SL4、SL6位于相对于中心面为基板P的搬送方向的下游侧(+X方向侧)的基板P的被照射面上，且沿着Y方向隔开既定的间隔配置成1行。因此，多个描绘单元Un(U1～U6)亦隔着中心面于基板P的搬送方向上呈2行错位排列地配置，若于XZ平面内观察，则第奇数个描绘单元U1、U3、U5与第偶数个描绘单元U2、U4、U6相对于中心面对称地设置。

设定为于X方向(基板P的搬送方向)上第奇数个描绘线SL1、SL3、SL5与第偶数个描绘线SL2、SL4、SL6相互隔开，但于Y方向(基板P的宽度方向、主扫描方向)上未相互分离地接合。描绘线SL1～SL6与基板P的宽度方向、即旋转筒DR的中心轴AXo大致平行。再者，使描绘线SLn于Y方向上接合意味着如使描绘线SLn的端部彼此的Y方向的位置邻接或局部重复的关系。于使描绘线SLn的端部彼此重复的情形时，例如宜在相对于各描绘线SLn的长度而言包含描绘开始点或描绘结束点在内于Y方向以数％以下的范围重复。

如此，多个描绘单元Un(U1～U6)以全部覆盖基板P上的曝光区域的宽度方向的尺寸的方式分担Y方向的扫描区域(主扫描范围的划分)。例如，若将1个描绘单元Un的Y方向的主扫描范围(描绘线SLn的长度)设为30～60mm左右，则通过于Y方向上配置共计6个描绘单元U1～U6，而将可描绘的曝光区域的Y方向的宽度扩宽至180～360mm左右。再者，各描绘线SLn(SL1～SL6)的长度(描绘范围的长度)原则上设为相同。即，沿着描绘线SL1～SL6的各者进行扫描的光束LBn的点光SP的扫描距离原则上设为相同。

于本实施形态的情形时，当来自光源装置LS的光束LB为发光时间为数十微微秒以下的脉冲光时，于主扫描期间投射至描绘线SLn上的点光SP根据光束LB的振荡频率Fa(例如400MHz)而离散。因此，必须使通过光束LB的1脉冲光而投射的点光SP与通过接下来的1脉冲光而投射的点光SP于主扫描方向重叠。该重叠的量是根据点光SP的大小φ、点光SP的扫描速度(主扫描的速度)Vs、及光束LB的振荡频率Fa而设定。于点光SP的强度分布以高斯分布近似的情形时，点光SP的有效大小(直径)φ由成为点光SP的波峰强度的1/e²(或1/2)的强度的宽度尺寸决定。于本实施形态中，以点光SP相对于有效大小(尺寸)φ而言重叠φ×1/2左右的方式，设定点光SP的扫描速度Vs(多面镜PM的旋转速度)及振荡频率Fa。因此，脉冲状的点光SP的沿着主扫描方向的投射间隔成为φ/2。因此，较理想为以于副扫描方向(与描绘线SLn正交的方向)上，于沿着描绘线SLn的点光SP的1次扫描与下一次扫描之间，基板P亦移动点光SP的有效大小φ的大致1/2的距离的方式设定。进而，较理想为于使在Y方向上相邻的描绘线SLn于主扫描方向上连续的情形时，亦使其重叠φ/2。于本实施形态中，将点光SP的大小(尺寸)φ设为3～4μm左右。

各描绘单元Un(U1～U6)是以于XZ平面内观察时，各光束LBn朝向旋转筒DR的中心轴AXo行进的方式设定。藉此，自各描绘单元Un(U1～U6)朝向基板P行进的光束LBn的光路(光束主光线)于XZ平面与基板P的被照射面的法线平行。又，自各描绘单元Un(U1～U6)照射至描绘线SLn(SL1～SL6)的光束LBn是以相对于呈圆筒面状弯曲的基板P的表面的描绘线SLn处的切面始终垂直的方式朝向基板P投射。即，于点光SP的主扫描方向上，投射至基板P的光束LBn(LB1～LB6)是以远心的状态进行扫描。

图1所示的描绘单元(光束扫描装置)Un成为相同构成，故而仅简单地说明描绘单元U1。描绘单元U1的详细构成将于下文参照图2进行说明。描绘单元U1至少具备反射镜M20～M24、多面镜PM、及fθ透镜系统(描绘用扫描透镜)FT。再者，于图1中，虽然未图示，但自光束LB1的行进方向观察，于多面镜PM的近前配置有第1柱面透镜CYa(参照图2)，于fθ透镜系统(f-θ透镜系统)FT之后设置有第2柱面透镜CYb(参照图2)。通过第1柱面透镜CYa与第2柱面透镜CYb而修正由多面镜PM的各反射面的倾斜误差所致的点光SP(描绘线SL1)的朝副扫描方向的位置变动。

由入射镜IM1朝-Z方向反射的光束LB1入射至设置于描绘单元U1内的反射镜M20，于反射镜M20反射的光束LB1朝-X方向行进并入射至反射镜M21。利用反射镜M21朝-Z方向反射的光束LB1入射至反射镜M22，于反射镜M22反射的光束LB1朝+X方向行进并入射至反射镜M23。反射镜M23将入射的光束LB1以朝向多面镜PM的反射面RP于与XY平面平行的面内弯折的方式反射。

多面镜PM将所入射的光束LB1朝向fθ透镜系统FT朝+X方向侧反射。多面镜PM为使光束LB1的点光SP于基板P的被照射面上进行扫描，而使入射的光束LB1于与XY平面平行的面内一维地偏向(反射)。具体而言，多面镜(旋转多面镜、可动偏向构件)PM是具有于Z轴方向上延伸的旋转轴AXp、及形成于旋转轴AXp的周围的多个反射面RP(本实施形态中将反射面RP的数量Np设为8)的旋转多面镜。可通过使该多面镜PM以旋转轴AXp为中心朝既定的旋转方向旋转，而使照射至反射面的脉冲状的光束LB1的反射角连续地变化。藉此，可通过1个反射面RP使光束LB1偏向，使照射至基板P的被照射面上的光束LB1的点光SP沿着主扫描方向(基板P的宽度方向、Y方向)进行扫描。因此，于多面镜PM旋转1圈中，点光SP于基板P的被照射面上扫描的描绘线SL1的数量最大为与反射面RP的数量相同的8条。

fθ透镜系统(扫描系统透镜、扫描用光学系统)FT是将由多面镜PM反射的光束LB1投射至反射镜M24的远心系统的扫描透镜。透过fθ透镜系统FT的光束LB1透过反射镜M24成为点光SP并投射至基板P上。此时，反射镜M24是以于XZ平面内光束LB1朝向旋转筒DR的中心轴AXo行进的方式，将光束LB1朝向基板P反射。光束LB1的朝fθ透镜系统FT的入射角θ是根据多面镜PM的旋转角(θ/2)而变化。fθ透镜系统FT是透过反射镜M24而将光束LB1投射至与该入射角θ成比例的基板P的被照射面上的像高位置。若将fθ透镜系统FT的焦点距离设为fo，将像高位置设为yo，则fθ透镜系统FT被设计成满足yo＝fo×θ的关系(畸变像差)。因此，可通过该fθ透镜系统FT而使光束LB1于Y方向上准确地匀速进行扫描。再者，入射至fθ透镜系统FT的光束LB1通过多面镜PM而一维地偏向的面(与XY面平行)成为包含fθ透镜系统FT的光轴AXf的面。

其次，参照图2对描绘单元Un(U1～U6)的光学构成进行说明。如图2所示，于描绘单元Un内，沿着自光束LBn的入射位置至被照射面(基板P)为止的光束LBn的行进方向设置有反射镜M20、反射镜M20a、偏振分光镜BS1、反射镜M21、反射镜M22、第1柱面透镜CYa、反射镜M23、多面镜PM、fθ透镜系统FT、反射镜M24及第2柱面透镜CYb。进而，于描绘单元Un内，为检测描绘单元Un的可开始描绘的时序(点光SP的扫描开始时序)，设置有作为侦测多面镜PM的各反射面的角度位置的原点感测器(原点检测器)的光束送光部60a及光束受光部60b。又，于描绘单元Un内设置有光检测器DTc，该光检测器DTc用于透过fθ透镜系统FT、多面镜PM、及偏振分光镜BS1等而检测于基板P的被照射面(或旋转筒DR的表面)反射的光束LBn的反射光。

入射至描绘单元Un的光束LBn沿着与Z轴平行的光轴AX1朝-Z方向行进，且入射至相对于XY平面倾斜45°的反射镜M20。于反射镜M20反射的光束LBn朝向自反射镜M20朝-X方向远离的反射镜M20a并朝-X方向行进。反射镜M20a相对于YZ平面倾斜45°而配置，且将所入射的光束LBn朝向偏振分光镜BS1朝-Y方向反射。偏振分光镜BS1的偏振分离面相对于YZ平面倾斜45°而配置，且将P偏光的光束反射，并使朝与P偏光正交的方向偏光的直线偏光(S偏光)的光束透过。若将入射至描绘单元Un的光束LBn设为P偏光的光束，则偏振分光镜BS1将来自反射镜M20a的光束LBn朝-X方向反射并引导至反射镜M21侧。反射镜M21相对于XY平面倾斜45°而配置，将所入射的光束LBn朝向自反射镜M21朝-Z方向远离的反射镜M22朝-Z方向反射。由反射镜M21反射的光束LBn入射至反射镜M22。反射镜M22相对于XY平面倾斜45°而配置，将所入射的光束LBn朝向反射镜M23并朝+X方向反射。于反射镜M22反射的光束LBn透过未图示的λ/4波长板及柱面透镜CYa而入射至反射镜M23。反射镜M23将所入射的光束LBn朝向多面镜PM反射。

多面镜PM将所入射的光束LBn朝向具有与X轴平行的光轴AXf的fθ透镜系统FT朝+X方向侧反射。多面镜PM为使光束LBn的点光SP于基板P的被照射面上进行扫描，而使入射的光束LBn于与XY平面平行的面内一维地偏向(反射)。多面镜PM具有形成于在Z轴方向上延伸的旋转轴AXp的周围的多个反射面(本实施形态中为正八边形的各边)，且通过与旋转轴AXp同轴的旋转电机RM而旋转。旋转电机RM是通过未图示的描绘控制装置而以固定的旋转速度(例如3万～4万rpm左右)旋转。描绘线SLn(SL1～SL6)的有效长度(例如50mm)被设定为可通过该多面镜PM使点光SP进行扫描的最大扫描长度(例如52mm)以下的长度，就初始设定(设计上)而言，于最大扫描长度的中央设定有描绘线SLn的中心点(fθ透镜系统FT的光轴AXf通过的点)。

柱面透镜CYa于与利用多面镜PM的主扫描方向(旋转方向)正交的副扫描方向(Z方向)上，将所入射的光束LBn收敛于多面镜PM的反射面上。即，柱面透镜CYa将光束LBn于多面镜PM的反射面上收敛成于与XY平面平行的方向上延伸的狭缝状(长椭圆状)。通过母线与Y方向平行的柱面透镜CYa、及下述柱面透镜CYb，即便于多面镜PM的反射面自与Z轴平行的状态倾斜的情形时，亦可抑制照射至基板P的被照射面上的光束LBn(描绘线SLn)的照射位置于副扫描方向上偏移。

光束LBn的朝fθ透镜系统FT的入射角θ(相对于光轴AXf的角度)是根据多面镜PM的旋转角(θ/2)而变化。于光束LBn的朝fθ透镜系统FT的入射角θ为0度时，入射至fθ透镜系统FT的光束LBn沿着光轴AXf上行进。来自fθ透镜系统FT的光束LBn由反射镜M24朝-Z方向反射，透过柱面透镜CYb而朝基板P投射。通过fθ透镜系统FT及母线与Y方向平行的柱面透镜CYb，投射至基板P的光束LBn于基板P的被照射面上收敛成直径为数μm左右(例如2～3μm)的微小的点光SP。如上所述，于XZ平面内观察时，入射至描绘单元Un的光束LBn沿着自反射镜M20至基板P为止呈匚字状弯曲的光路弯折，且朝-Z方向行进并投射至基板P。一面使6个描绘单元U1～U6的各者将光束LB1～LB6的各点光SP于主扫描方向(Y方向)上一维地进行扫描，一面将基板P于长条方向上进行搬送，藉此，利用点光SP将基板P的被照射面相对地进行二维扫描，于基板P上使利用描绘线SL1～SL6的各者所描绘的图案以于Y方向上接合的状态曝光。

作为一例，于将描绘线SLn(SL1～SL6)的有效扫描长度LT设为50mm，将点光SP的有效直径φ设为4μm，将来自光源装置LS的光束LB的脉冲发光的振荡频率Fa设为400MHz，沿着描绘线SLn(主扫描方向)使点光SP以每次重叠直径φ的1/2的方式脉冲发光的情形时，点光SP的脉冲发光的主扫描方向的间隔于基板P上成为2μm，该间隔对应于振荡频率Fa的周期Tf(＝1/Fa)即2.5nS(1/400MHz)。又，于此情形时，描绘数据上所规定的像素大小Pxy于基板P上被设定为4μm见方，于主扫描方向与副扫描方向的各者以点光SP的2脉冲量曝光1像素。因此，点光SP的主扫描方向的扫描速度Vsp与振荡频率Fa被设定为Vsp＝(φ/2)/Tf的关系。另一方面，扫描速度Vsp是基于多面镜PM的旋转速度VR(rpm)、有效扫描长度LT、多面镜PM的反射面的数量Np(＝8)、及多面镜PM的1个反射面RP的扫描效率1/α，以如下方式决定。

Vsp＝(8·α·VR·LT)/60[mm/sec]

因此，振荡频率Fa与旋转速度VR(rpm)被设定为以下关系。

(φ/2)/Tf＝(8·α·VR·LT)/60···式(1)

于将振荡频率Fa设为400MHz(Tf＝2.5nS)，将点光SP的直径φ设为4μm时，根据振荡频率Fa而规定的扫描速度Vsp成为0.8μm/nS(＝2μm/2.5nS)。为应对该扫描速度Vsp，于将扫描效率1/α设为0.3(α≒3.33)，且将扫描长度LT设为50mm时，根据式(1)的关系，只要将8面的多面镜PM的旋转速度VR设定为36000rpm便可。再者，该情形时的扫描速度Vsp＝0.8μm/nS若换算为时速则为2880Km/h。如此，若扫描速度Vsp成为高速，则亦必须提高来自决定图案的描绘开始时序的原点感测器(光束送光部60a与光束受光部60b)的原点信号的产生时序的再现性。例如，于将1像素的大小设为4μm，将应描绘的图案的最小尺寸(最小线宽)设为8μm(相当于2像素的量)时，于已形成于基板P上的图案重叠曝光新图案的二次曝光时的重叠精度(所容许的位置误差的范围)必须设为最小线宽的1/4～1/5左右。即，于最小线宽为8μm的情形时，位置误差的容许范围成为2μm～1.6μm。该值为与来自光源装置LS的光束LB的振荡周期Tf(2.5nS)对应的点光SP的2脉冲量的间隔以下，且意味着不容许点光SP的1脉冲量的误差。因此，决定图案的描绘开始时序(开始位置)的原点信号的产生时序的再现性必须设定为周期Tf(2.5nS)以下。

图2所示的构成原点感测器的光束受光部60b产生原点信号SZn，该原点信号SZn于多面镜PM的反射面RP的旋转位置到达即将能够开始利用反射面RP的描绘用光束LBn的点光SP的扫描之前的既定位置的瞬间会发生波形变化。由于多面镜PM具有8个反射面RP，故而光束受光部60b于多面镜PM旋转1圈中输出8次原点信号SZn。原点信号SZn被送至未图示的描绘控制装置，自产生原点信号SZn后经过既定的延迟时间Tdn之后，开始点光SP的沿着描绘线SLn的扫描。

图3是于XY面内观察描绘单元Un内的多面镜PM、fθ透镜系统FT、及构成原点感测器等的光束受光部60b的配置而得的图。于图3中表示朝向多面镜PM的反射面RP中的1个反射面RPa投射来自光束送光部60a的激光光束Bga，描绘用光束LBn的点光SP位于描绘线SLn的描绘开始点的瞬间的反射面RPa的角度状态。此处，多面镜PM的反射面RP(RPa)是以位于与fθ透镜系统FT的光轴AXf正交的入射瞳面的方式配置。严格而言，于入射至fθ透镜系统FT的光束LBn的主光线成为与光轴AXf同轴的瞬间的反射面RP(RPa)的角度位置，于自反射镜M23朝向多面镜PM的光束LBn的主光线与光轴AXf交叉的位置设定反射面RP(RPa)。又，自fθ透镜系统FT的主面至基板P的表面(点光SP的聚光点)为止的距离为焦点距离fo。

激光光束Bga是作为对基板P的感光性功能层为非感光性的波长区域的平行光束而被投射至反射面RPa。于反射面RPa反射的激光光束Bga的反射光束Bgb于图3的状态下朝向fθ透镜系统FT的方向，但相对于图3的位置于固定时间前，反射面RPa成为反射面RPa'的角度位置，反射光束Bgb入射至构成光束受光部60b的透镜系统GLb，由反射镜Mb反射而到达光电转换元件(光电检测器)DTo。反射光束Bgb(平行光束)是通过透镜系统(聚光光学系统)GLb而于光电转换元件DTo的受光面上聚光为点光SPr，于反射光束Bgb入射至透镜系统GLb的期间，点光SPr以伴随多面镜PM的旋转而横穿光电转换元件DTo的受光面的方式进行扫描，光电转换元件DTo产生原点信号SZn。于本实施形态中，为提高原点信号SZn的产生时序的再现性，以与描绘用光束LBn的点光SP于基板P上的扫描速度Vsp相比，使原点检测用反射光束Bgb的点光SPr于光电转换元件DTo上的扫描速度变快的方式，使透镜系统GLb的焦点距离大于fθ透镜系统FT的焦点距离fo。

图4是将图2、图3所示的光束送光部60a与光束受光部60b的配置简化而表示的图，光束送光部60a具备：半导体激光光源LDo，其连续发出激光光束Bga；及准直透镜(透镜系统)GLa，其使来自该光源的激光光束Bga成为平行光束。为高精度地稳定地检测多面镜PM的反射面RP(RPa)的角度变化，将投射至反射面RP(RPa)的激光光束Bga设为于反射面RP(RPa)的旋转方向(与XY面平行的主扫描方向)上具有某种程度的宽度的平行光束。另一方面，就光束受光部60b而言，较佳为使反射光束Bgb于光电转换元件DTo上聚光成在主扫描方向上收缩得较小的点光SPr。为此，设置有焦点距离Fgs的透镜系统GLb。由于反射光束Bgb成为平行光束，故而自多面镜PM的反射面RP(RPa)至透镜系统GLb为止的距离可相对自由地设定。光电转换元件DTo的受光面配置于透镜系统GLb的后侧的焦点距离Fgs的位置。以如下方式进行设定：于在反射面RP(RPa)反射的反射光束Bgb与透镜系统GLb的光轴同轴地入射时，反射光束Bgb的点光SPr位于光电转换元件DTo的受光面的大致中央。

即便于相对于透镜系统GLb的光轴朝主扫描方向略微倾斜的反射光束Bgb'入射的情形时，反射光束Bgb'亦成为点光SPr而聚光于与光电转换元件DTo的受光面大致相同的面内。自透镜系统GLb朝向光电转换元件DTo的反射光束Bgb'无需为远心，为进一步提高横穿光电转换元件DTo的受光面的点光SPr的速度，非远心者反而较佳。如上所述，通过将透镜系统GLb的焦点距离Fgs与fθ透镜系统FT的焦点距离fo设定为Fgs＞fo，可提高自光电转换元件DTo输出的原点信号SZn的产生时序的再现性(正确性)。关于原点信号SZn的再现性的谋求方法或再现性的提高程度等将于下文进行叙述。

图5是表示光电转换元件DTo的详细构成，于本实施形态中，例如使用HamamatsuPhotonics股份有限公司制造的作为激光光束同步检测用光电IC销售的S9684系列。该光电IC是如图5般将于点光SPr的扫描方向上隔着狭窄的间隙(不感带)而排列的2个PIN光电二极管的受光面PD1、PD2、电流放大部IC1、IC2、及比较器部IC3封装成一体而得。若点光SPr按照受光面PD1、PD2的顺序横穿，则电流放大部IC1、IC2的各者产生如图5(A)所示般的输出信号STa、STb。对将来自最初接收点光SPr的受光面PD1的光电流放大的电流放大部IC1施加固定的偏移电压(基准电压)Vref，使电流放大部IC1的输出信号STa以于受光面PD1产生的光电流为零时成为基准电压Vref的方式偏压。如图5(B)所示，比较器部IC3将输出信号STa、STb的位准加以比较，将STa＞STb时成为H位准且STa＜STb时成为L位准的逻辑信号输出作为原点信号SZn。于本实施形态中，将原点信号SZn自H位准转变为L位准的时间点设为原点时刻(原点位置)Tog，原点信号SZn的产生时序意味着原点时刻Tog。再者，此处的原点位置(原点时刻Tog)例如并非意味着于将fθ透镜系统FT的光轴AXf所通过的基板P上的点设为基准点时，作为以与该基准点于点光SP的主扫描方向始终隔开固定距离的方式设定的绝对位置的原点，而是相对地表示相对于沿着描绘线SLn的图案描绘的开始时序的既定距离近前(或既定时间前)者。

原点时刻Tog成为于输出信号STa的位准下降且输出信号STb的位准上升的中途，输出信号STa、STb的位准一致的瞬间。输出信号STa、STb的位准变化(上升或下降的波形)可根据受光面PD1、PD2的宽度尺寸与点光SPr的大小的关系、点光SPr的扫描速度Vh与受光面PD1、PD2的应答性等而变化，但只要点光SPr的直径大于不感带的宽度尺寸且小于受光面PD1的宽度尺寸，则输出信号STa、STb的各者成为如图5(A)般的利用位准变化所得的波形，可获得稳定的原点信号SZn。

图6是表示光束切换部的概略构成，该光束切换部包含用以将来自光源装置LS的光束LB选择性地分配至6个描绘单元U1～U6中的任一者的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)。图6的各构件的符号虽与图1所示的构件相同，适当省略图1中所示的反射镜M1～M12。由光纤放大激光光源所构成的光源装置LS连接于描绘控制装置200，将各种控制信息SJ进行交换。光源装置LS于内部具备产生使光束LB脉冲发光时的振荡频率Fa(例如400MHz)的时脉信号CLK的时脉电路，基于自描绘控制装置200送来的每个描绘单元Un的描绘数据SDn(将1像素设为1位元的点阵图数据)，使光束LBn响应于时脉信号CLK而以突发脉冲模式(与既定的时脉脉冲数相应的发光及与既定的时脉脉冲数相应的发光停止的重复)进行脉冲发光。

描绘控制装置200具备：多面镜旋转控制部，其输入自描绘单元U1～U6的各者的原点感测器(光电转换元件DTo)输出的原点信号SZn(SZ1～SZ6)，以描绘单元U1～U6的各者的多面镜PM的旋转速度与旋转角度相位成为指定的状态的方式，控制多面镜PM的旋转电机RM；及光束切换控制部，其基于原点信号SZn(SZ1～SZ6)而控制作为供给至选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各者的超声波信号的驱动信号DF1～DF6的接通/断开(施加/非施加)。再者，于图6中，表示选择6个选择用光学元件OS1～OS6中的选择用光学元件OS4，使来自光源装置LS的光束LB(按照利用描绘单元U4所描绘的图案的描绘数据进行强度调变)朝向入射镜IM4偏向，作为光束LB4而供给至描绘单元U4的状态。如此，若将选择用光学元件OS1～OS6串联地设置于光束LB的光路，则根据选择用光学元件OSn的各者所具有的透过率或绕射效率，相应于自光源装置LS的选择用光学元件OSn的顺序而选择的光束LB1～LB6的强度(脉冲光的波峰强度)不同。因此，描绘控制装置200是以入射至描绘单元U1～U6的各者的光束LB1～LB6的相对的强度差成为既定的容许范围内(例如±5％以内)的方式，调整驱动信号DF1～DF6的各者的位准(高频信号的振幅或电力)。

图7是表示选择用光学元件OSn(OS1～OS6)及入射镜IMn(IM1～IM6)周围的具体构成的图。自光源装置LS射出的光束LB例如作为直径1mm以下的微小直径(第1直径)的平行光束而入射至选择用光学元件OSn。于未输入作为高频信号(超声波信号)的驱动信号DFn的期间(驱动信号DFn为断开)，所入射的光束LB未通过选择用光学元件OSn进行绕射地直接透过。所透过的光束LB透过沿着光轴AXb设置于其光路上的聚光透镜Ga及准直透镜Gb，入射至后段的选择用光学元件OSn。此时通过选择用光学元件OSn后通过聚光透镜Ga及准直透镜Gb的光束LB是设为与光轴AXb同轴。聚光透镜Ga将透过选择用光学元件OSn的光束LB(平行光束)以于位于聚光透镜Ga与准直透镜Gb之间的面Ps的位置成为光束腰的方式聚光。准直透镜Gb使自面Ps的位置发散的光束LB形成为平行光束。通过准直透镜Gb而形成为平行光束的光束LB的直径成为第1直径。聚光透镜Ga的后侧焦点位置与准直透镜Gb的前侧焦点位置于既定的容许范围内与面Ps一致，聚光透镜Ga的前侧焦点位置是以与选择用光学元件OSn内的绕射点于既定的容许范围内一致的方式配置。

另一方面，于对选择用光学元件OSn施加作为高频信号的驱动信号DFn的期间，产生所入射的光束LB通过选择用光学元件OSn进行绕射后的光束LBn(1次绕射光)、及未绕射的0次光束LBnz。于将入射的光束LB的强度设为100％，且忽略由选择用光学元件OSn的透过率所致的降低时，经绕射的光束LBn的强度最大为80％左右，剩余20％左右成为0次光束LBnz的强度。0次光束LBnz通过聚光透镜Ga及准直透镜Gb，进而透过后段的选择用光学元件OSn而被吸收体TR吸收。以与驱动信号DFn的高频的频率相应的绕射角朝-Z方向偏向的光束LBn(平行光束)透过聚光透镜Ga，并朝向设置于面Ps上的入射镜IMn。聚光透镜Ga的前侧焦点位置与选择用光学元件OSn内的绕射点为光学上共轭，故而自聚光透镜Ga朝向入射镜IMn的光束LBn是以于自光轴AXb偏心的位置与光轴AXb平行地行进，且于面Ps的位置成为光束腰的方式聚光(收敛)。该光束腰的位置是以与透过描绘单元Un投射至基板P上的点光SP成为光学上共轭的方式设定。

通过将入射镜IMn的反射面或其附近配置于面Ps的位置，利用选择用光学元件OSn而绕射的光束LBn由入射镜IMn朝-Z方向反射，且透过准直透镜Gc而沿着光轴AX1(参照图2)入射至描绘单元Un。准直透镜Gc使通过聚光透镜Ga而收敛/发散的光束LBn形成为与准直透镜Gc的光轴(AX1)同轴的平行光束。通过准直透镜Gc而形成为平行光束的光束LBn的直径与第1直径大致相同。聚光透镜Ga的后侧焦点与准直透镜Gc的前侧焦点是于既定的容许范围内配置于入射镜IMn的反射面或其附近。

如上所述，当使聚光透镜Ga的前侧焦点位置与选择用光学元件OSn内的绕射点光学上共轭，且于聚光透镜Ga的后侧焦点位置即面Ps配置入射镜IMn时，使选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的频率自规定频率变化±ΔFs，藉此，可使光束LBn的面Ps上的聚光点相对于光轴AXb的偏心量(移位量)变化。其结果，可使自描绘单元Un投射至基板P上的光束LBn的点光SP于副扫描方向上移位±ΔSFp。该移位量(|ΔSFp|)虽受到选择用光学元件OSn自身的偏向角的最大范围、入射镜IMn的反射面的大小、至描绘单元Un内的多面镜PM为止的光学系统(中继系统)的倍率、多面镜PM的反射面RP的Z方向的宽度、自多面镜PM至基板P为止的倍率(fθ透镜系统FT的倍率)等限制，但可于点光SP的基板P上的有效大小(直径)程度、或于描绘数据上定义的像素尺寸(Pxy)程度的范围内进行调整。藉此，可高精度且高速地修正利用描绘单元Un的各者描绘于基板P上的新图案与已形成于基板P上的图案的重叠误差、或利用描绘单元Un的各者描绘于基板P上的新图案间的接合误差。

其次，参照图8、图9，说明对来自以图3、图4的方式构成的原点感测器(光束送光部60a及光束受光部60b)的原点信号SZn的产生时序的再现性(偏差误差)进行测量及运算的方法。该测量或运算能够利用图6所示的描绘控制装置200内的处理器(CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元))等实施，亦可将原点信号SZn发送至外部的波形测量机器等而实施。图8是图3或图4所示的8面的多面镜PM的俯视图，此处，关于8个反射面RP的各者求出如图5(B)般产生的原点信号SZn的再现性，故而可将8个反射面RP与多面镜PM的旋转方向(顺时针方向)反向地设为RPa、RPb、RPc、RPd、RPe、RPf、RPg、RPh。又，于多面镜PM的上表面(或下表面)，形成有用以检测多面镜PM的旋转的原点的旋转基准标记Mcc。旋转基准标记Mcc是通过每当多面镜PM旋转1圈时便输出脉冲状的检测信号的反射型光电感测器(亦称为转动检测感测器)而检测出。于测量原点信号SZn的再现性时，必须特定出原点感测器所检测的多面镜PM的反射面，故而以来自转动检测感测器的检测信号(旋转基准标记Mcc)为基准，特定出多面镜PM的各反射面RPa～RPh。

进而，于测量原点信号SZn的产生时序的再现性时，必须考虑由多面镜PM的速度变动(速度不均)所致的影响。多面镜PM的速度变动亦可通过上述转动检测感测器而测量，但于本实施形态中，基于原点信号SZn对多面镜PM的速度变动进行测量。如上文所例示般，若设为以使多面镜PM以36000rpm旋转的方式，利用描绘控制装置200内的多面镜旋转控制部进行伺服控制，则多面镜PM会于1秒内旋转600圈，设计上的旋转1圈的转动时间TD成为1/600秒(≒1666.667μS)。因此，使用较光源装置LS用于脉冲发光的振荡频率Fa高的频率(例如2倍以上)的时脉脉冲等重复测量自原点信号SZn中的任一个脉冲的原点时刻Tog进行计数至第9个脉冲的原点时刻Tog为止的实际的转动时间TD。多面镜PM伴有惯性地高速旋转，故而旋转1圈的过程中产生速度不均的可能性较低，根据伺服控制的特性等，有于数mS～数十mS的周期内设计上的转动时间TD微妙地变动的情况。

图9是说明测量原点信号SZn的产生时序的再现性(偏差)的方法的图。此处，为简化说明，例示与图8所示的多面镜PM的反射面RPa对应地产生的原点信号SZn的原点时刻Tog2的再现性的谋求方法，对于其他反射面RPb～RPh的各者亦可同样地进行测量。于图8的情形时，于原点时刻Tog2的前一个时序产生的原点时刻Tog1可作为与多面镜PM的反射面RPh对应地产生的原点信号SZn而获得。因此，于使多面镜PM以规定的速度旋转的状态下，多面镜PM每旋转1圈便多次(例如10次以上)重复测量自对应于反射面RPh而产生的原点时刻Tog1至对应于下一反射面RPa的原点时刻Tog2为止的原点间隔时间ΔTmn(n＝1、2、3···的转动数)。于图9中，为简化说明，以将对应于反射面RPh而获得的原点时刻Tog1于时间轴上对齐地排列的方式表示出于多面镜PM旋转7圈的期间产生的原点信号SZn(a)1～SZn(a)7的各者的波形。

此处，若假定多面镜PM的旋转速度的变动为零，则原本理应为固定的原点间隔时间ΔTmn的各者的测量值产生偏差。该偏差成为与反射面RPa对应的原点时刻Tog2的产生时序的偏差量ΔTe，原点信号SZn的再现性是设为分布于偏差量ΔTe内的多个原点时刻Tog2的标准偏差值σ、或标准偏差值σ的3倍的3σ值而求出。如上文所作说明般，于光源装置LS使光束LB以周期Tf进行脉冲振荡的情形时，作为再现性的3σ值宜较周期Tf小。于以上的说明中，虽将多面镜PM的旋转速度的变动(速度不均)假定为零，但若使用以毫微秒以下的解析度对信号波形进行取样的波形测定器来分析原点信号SZn的波形，并尝试测量多面镜PM的转动时间(旋转1圈的时间)，则判断因转动而导致转动时间变动±数nS左右。因此，必须将以图9的方式进行测量的原点间隔时间ΔTmn(n＝1、2、3···的转动数)相应于因于该原点间隔时间ΔTmn的测量期间内的多面镜PM的速度变动而产生的误差量进行修正。

图10是示意性地表示预测由多面镜PM的速度变动所致的时间误差量的方法的图。于本实施形态中，针对多面镜PM的多次转动的每一次，测量对应于8个反射面RPa～RPh的各者的原点间隔时间ΔTmn。于图10中，示意性地表示将多面镜PM旋转1圈中的初始位置(最初的原点时刻Tog)设为反射面RPa，自反射面RPa起多面镜PM旋转2圈的期间内产生的原点信号SZn的波形。此处，将自对应于原点信号SZn的反射面RPa而产生的原点时刻Tog至对应于相邻的反射面RPb而产生的原点时刻Tog为止的原点间隔时间设为ΔTma，以下同样地，将自相邻的反射面RPb至反射面RPc为止的原点间隔时间设为ΔTmb、将自相邻的反射面RPh至反射面RPa为止的原点间隔时间设为ΔTmh。于多面镜PM的第1周中，将对应于8个反射面RPa～RPh的各者而产生的各个原点时刻Tog设为起始点，测量多面镜PM的反射面RPa～RPh的各者的转动时间TDa、TDb、……TDh。转动时间TDa～TDh的各者亦可利用与8个反射面RPa～RPh的各者对应的8个原点间隔时间ΔTma～ΔTmh的合计值而求出。转动时间TDa～TDh(或原点间隔时间ΔTma～ΔTmh)的各者是于多面镜PM例如旋转N圈的期间重复测量。藉此，自与8个反射面RPa～RPh的各者相应的原点时刻Tog计时的转动时间TDa～TDh的各者的数据可持续N圈而获得。

其次，对持续N圈所获得的转动时间TDa～TDh的各者的平均转动时间ave(TDa)～ave(TDh)进行计算。例如，转动时间TDa是对应于转动数N(N＝1、2、3···)而存储为TDa(1)、TDa(2)、TDa(3)、···TDa(N)，故而平均转动时间ave(TDa)可利用[TDa(1)+TDa(2)+TDa(3)+、···+TDa(N)]/N求出。

其次，假设图10所示的第2圈之后所测量的原点间隔时间ΔTma～ΔTmh的各者包含由之前的多面镜PM的转动的速度变动的影响所造成的误差，例如，关于第2圈之后实测的原点间隔时间ΔTma，预测仅以此前的转动中所实测的转动时间TDa与平均转动时间ave(TDa)的比率变动，而计算原点间隔时间ΔTma的预测间隔时间ΔTma'。此时，求出于第2圈之后的各转动中所实测的N－1个原点间隔时间ΔTma的平均间隔时间ave(ΔTma)。继而，对平均转动时间ave(TDa)与经实测的转动时间TDa的比乘以平均间隔时间ave(ΔTma)，算出修正速度变动量后的预测间隔时间ΔTma'。藉此，经实测的原点间隔时间ΔTma与预测间隔时间ΔTma'的差量值是设为对应于反射面RPa而产生的原点时刻Tog的更准确的偏差量(σ值)而求出。与其他反射面RPb～RPh的各者对应的原点信号SZn的原点时刻Tog的偏差量亦通过相同的计算而求出。如此，仅通过于多面镜PM的多次旋转中重复实测原点信号SZn的原点时刻Tog的产生间隔即原点间隔时间ΔTma～ΔTmh的各者，便可求出使由多面镜PM的速度变动引起的误差减少的准确的再现性(3σ值等)。

[实测例]

作为一例，将原点感测器的光束受光部60b内的透镜系统GLb的焦点距离Fgs设为与fθ透镜系统FT的焦点距离fo(例如100mm)相同程度，将光电转换元件DTo配置于透镜系统GLb的焦点距离Fgs的位置，使多面镜PM以约38000rpm旋转，并利用如图9的方法实测与多面镜PM的反射面RPa～RPh的各者对应地产生的原点信号SZn(原点时刻Tog2)的再现性后，可获得如图11所示的结果。于图11中，横轴表示所测量的反射面间的各位置(RPa→RPb、RPb→RPc、···RPh→RPa)，纵轴表示对转动速度的变动进行修正计算之后的各反射面间的间隔时间ΔTma～ΔTmh(μS)。于本实施形态中，间隔时间ΔTma～ΔTmh是利用具有2.5GHz(0.4nS)的取样频率的数字波形存储装置存储经过多面镜PM旋转10圈中连续地产生的原点信号SZn的波形数据，并对该波形数据进行分析而实测出。

如图11般，将转动速度的变动修正之后的间隔时间ΔTma～ΔTmh于197.380μS～197.355μS之间产生偏差。于多面镜PM以38000rpm的旋转速度精密地旋转的情形时，计算上的间隔时间ΔTma～ΔTmh的各者为197.368μS。此种间隔时间ΔTma～ΔTmh的偏差例如因多面镜PM的各反射面RPa～RPh中的相邻的反射面彼此所成的8个顶角的各者未精密地成为135度、或自旋转轴AXp至反射面RPa～RPh的各者为止的距离未精密地成为固定等加工上的形状误差而产生。又，间隔时间ΔTma～ΔTmh的偏差亦会根据多面镜PM相对于旋转轴AXp的偏心误差的程度而产生。于图11中，根据间隔时间ΔTma～ΔTmh的各者的偏差的分布所计算出的3σ值成为2.3nS～5.9nS，但该值意味着于将来自光源装置LS的光束LB的脉冲振荡频率设为400MHz(周期2.5nS)时，产生大致3脉冲以上的点光的扫描位置的误差。如上文所例示般，于将点光SP的直径φ设为4μm，将1像素大小Pxy于基板P上设为4μm见方，以点光SP的2脉冲量描绘1像素量的情形时，若3σ值为6nS左右，则意味着沿着描绘线SLn描绘的图案的位置于主扫描方向上产生5μm左右(准确而言为4.8μm)的偏差。

于将fθ透镜系统FT的焦点距离设为fo，将基板P上的点光SP的脉冲间隔的距离(光点直径的1/2)设为ΔYp时，对应于脉冲间隔距离ΔYp的多面镜PM(反射面)的角度变化Δθp成为Δθp≒ΔYp/fo。另一方面，若将与角度变化Δθp对应的光电转换元件DTo上的激光光束Bgb(点光SPr)的移动距离设为ΔYg，则根据光束受光部60b侧的透镜系统GLb的焦点距离Fgs，移动距离ΔYg成为ΔYg≒Δθp×Fgs。原点信号SZn的原点时刻Tog的产生精度较理想为对应于点光SP的脉冲间隔距离ΔYp的1/2以下的精度(解析度)，故而使光电转换元件DTo上的激光光束Bgb(点光SPr)的扫描速度变快为基板P上的点光SP的扫描速度的2倍左右。即，宜设为ΔYg≒2·ΔYp的关系。为此，于本实施形态中，将透镜系统GLb的焦点距离Fgs设定为fθ透镜系统FT的焦点距离fo的2倍左右，当然亦可为2倍以上。

图12是表示使用与于图11中所实测的描绘单元Un相同构成的另一描绘单元，将透镜系统GLb的焦点距离Fgs变化为2Fgs≒fo，以与图11相同的方式实测再现性而得的结果。图12的纵轴与横轴表示与图11相同者，但图12的纵轴的刻度尺的1刻度成为2nS(图11中为5nS)。通过使点光SPr于光电转换元件DTo上的扫描速度为点光SP于基板P上的扫描速度的2倍左右，根据间隔时间ΔTma～ΔTmh的各者的偏差的分布而计算的3σ值成为1.3nS～2.5nS，与图11的情形相比改善为大致一半。因此，于此情形时，若将点光SP的直径φ设为4μm，将1像素大小Pxy于基板P上设为4μm见方，以点光SP的2脉冲量描绘1像素量，则沿着描绘线SLn所描绘的图案的主扫描方向的位置的偏差减半为2.5μm左右。再者，图12所示的间隔时间ΔTma～ΔTmh的偏差的倾向与上文的图11所示的间隔时间ΔTma～ΔTmh的偏差的倾向若以毫微秒级来看则差别较大，假设其原因在于：图11与图12的各者的再现性的实测中所使用的多面镜PM间各顶角的角度误差的倾向不同的个体差异(加工误差)或旋转时的偏心误差不同。间隔时间ΔTma～ΔTmh的偏差误差可通过针对多面镜PM的反射面RPa～RPh的各者调整自原点信号SZn的原点时刻Tog至描绘开始时间点为止所设定的延迟时间而进行修正。

以上，于本实施形态中，将投射至多面镜PM的反射面RPa～RPh的原点感测器用的光束Bga设为如相对于反射面RPa～RPh的旋转方向的尺寸成为既定的粗度(例如直径为1～2mm)以上的平行光束，藉此，可减少由反射面RPa～RPh的各者的表面的粗糙度(研磨痕迹等)所造成的影响，而可精密地检测平均的表面的角度变化。另一方面，聚光于光电转换元件DTo上的反射光束Bgb的点光SPr的直径尺寸是根据光束扫描方向的受光面PD1、PD2的宽度尺寸、及受光面PD1与PD2之间的不感带的宽度而适当地设定。为获得如图5(A)般的信号波形，点光SPr的扫描方向的直径尺寸被设定为如较受光面PD1、PD2中的较小的宽度尺寸小且较不感带的宽度大的条件。因此，使反射光束Bgb入射的透镜系统GLb的焦点距离Fgs是以满足此种条件的方式，被设定为较fθ透镜系统FT的焦点距离fo长。

再者，自图4所示的半导体激光光源LDo放射的光束Bga的剖面内的强度分布成为纵横比为1：2左右的椭圆形，故而宜使椭圆形的长轴方向与多面镜PM的各反射面RPa～RPh的旋转方向(主扫描方向)一致，且使椭圆形的短轴方向与多面镜PM的旋转轴AXp的方向一致。如此一来，即便多面镜PM的各反射面RPa～RPh的高度(旋转轴AXp的方向的尺寸)较小，亦可将光束Bga有效地发射为反射光束Bgb，并且可使到达光电转换元件DTo的反射光束Bgb的扫描方向的开口数(NA)大于非扫描方向的开口数(NA)，故而可提高点光SPr的扫描方向(图5的横穿受光面PD1、PD2的方向)上的解析，并使对比度变得锐利。

作为光电转换元件DTo，亦可代替如图5般将来自2个受光面PD1、PD2的输出信号STa、STb的大小加以比较而产生原点信号SZn的类型，使用将来自1个狭缝状的受光面的信号位准与基准电压加以比较而产生原点信号SZn的类型。于该类型的情形时，原点信号SZn的原点时刻Tog的再现性有信号波形的上升部或下降部的倾斜变得越陡峭(响应时间越短)则越良好的可能性，故而宜使横穿狭缝状的受光面的点光SPr的扫描速度较描绘用的点光SP的扫描速度快，并且通过透镜系统GLb使点光SPr尽可能小地聚光而提高每单位面积的强度。

再者，图3所示的本实施形态的原点感测器(透镜系统GLb、光电转换元件DTo)是设为对自与描绘用(加工用)光束LBn不同的光源投射的原点检测用光束Bga的多面镜PM上的反射光束Bgb进行光电检测。然而，于图3的配置关系中，于多面镜PM的反射面RPa刚成为RPa'的角度位置之后，描绘用光束LBn为未入射至fθ透镜系统FT的状态(空白期间)，但存在可入射至透镜系统GLb的期间。于该空白期间之间，通过来自光源装置LS的光束LB的脉冲振荡或选择用光学元件OSn的控制，以不入射至描绘单元Un的方式控制描绘用光束LBn。因此，即便为空白期间，亦可仅于描绘用光束LBn可入射至透镜系统GLb的期间，使选择用光学元件OSn成为接通状态并自光源装置LS以振荡频率Fa使光束LB脉冲振荡，利用光电转换元件DTo接收于多面镜PM反射的光束LBn的反射光束。于此种构成的情形时，于空白期间中入射至透镜系统GLb的描绘用光束LBn被用作为原点检测用光束。

[第1实施形态的变形例1]

图13是表示将图3所示的第1实施形态的原点感测器(光束送光部60a与光束受光部60b)的配置变更而得的变形例，对与图3中的构件相同的构件附上相同的符号。于图13的变形例中，设定为被投射来自原点感测器的光束送光部60a的光束Bga的多面镜PM的反射面相对于被投射描绘用光束LBn的多面镜PM的反射面位于多面镜PM的旋转方向的近前侧。于图13中，于将描绘用光束LBn投射至反射面RPa的多面镜PM的角度位置，原点检测用光束Bga以被投射至2个面之前的反射面RPc的方式配置，于反射面RPc反射的反射光束Bgb以透过光束受光部60b的透镜系统GLb而聚光于光电转换元件DTo上的方式配置。如此，当以将原点检测用光束Bga投射至与被投射描绘用光束LBn的多面镜PM的反射面RPa不同的反射面(RPc)的方式配置时，构成原点感测器的光束送光部60a或光束受光部60b的配置的自由度增大，可更稳定地设置半导体激光光源LDo、透镜系统GLa、GLb、光电转换元件DTo、及反射镜Mb等，而可进一步提高原点信号SZn的再现性。再者，于图13中，以检测反射面RPa的2个面之前的反射面RPc的方式配置原点感测器，但亦可对1个面之前的反射面RPb投射激光光束Bga，并以根据反射面RPb的角度位置而产生的原点信号SZn的原点时刻Tog为基准，于通过反射面RPb使描绘用光束LBn进行扫描的时序进行描绘动作。

[第1实施形态的变形例2]

图14是表示将图3所示的第1实施形态的原点感测器的光束受光部60b的透镜系统GLb置换为凹面反射镜(聚光光学系统)GLc而得的变形例，对于除此以外的与图3中的构件相同的构件附上相同的符号。于图14的变形例中，通过凹面反射镜GLc使来自光束送光部60a(半导体激光光源LDo、透镜系统GLa)的光束Bga的于多面镜PM的反射面(RPa)的反射光束Bgb朝向光电转换元件DTo反射，并且于光电转换元件DTo上聚光为点光SPr。即，图14所示的凹面反射镜GLc成为兼具图3中的反射镜Mb与透镜系统GLb的各功能的光学构件。于本变形例中，凹面反射镜GLc的焦点距离亦被设定得较fθ透镜系统FT的焦点距离fo长，较佳为被设定为2倍以上。

[第1实施形态的变形例3]

图15是表示将图3所示的第1实施形态的原点感测器的光束受光部60b的透镜系统GLb置换为柱面透镜(聚光光学系统)GLd而得的变形例，对于除此以外的与图3中的构件相同的构件附上相同的符号。图15(A)是表示投射至多面镜PM的1个反射面RPa的原点检测用光束Bga的反射光束Bgb进行一维扫描的面(XY面)内的柱面透镜GLd与光电转换元件DTo的配置关系，图15(B)是表示与多面镜PM的旋转轴AXp平行的面(XZ面)内的反射光束Bgb、柱面透镜GLd、光电转换元件DTo的配置关系。柱面透镜GLd是于反射光束Bgb的一维扫描的面内(XY面内)具有正折射能力(凸透镜作用)，且于与一维扫描的面垂直的Z轴方向(旋转轴AXp延伸的方向)作为平行平板而发挥功能。如此，于Z轴方向上具有母线的柱面透镜GLd的XY面内的焦点距离被设定为较fθ透镜系统FT的焦点距离fo长，且较佳为被设定为2倍以上。因此，聚光于光电转换元件DTo上的反射光束Bgb成为于Z轴方向上延伸的较细的狭缝状的点光SPr。又，柱面透镜GLd亦可与图14同样地，变化为具有使母线与Z轴平行的圆筒面状的凹反射面的柱面凹面反射镜。

包含以上的变形例2、变形例3在内，于本实施形态中，设置具有使于多面镜PM反射的原点检测用反射光束Bgb至少于主扫描方向上聚光的折射能力的光学构件(正透镜、凹面反射镜、柱面状的透镜或反射镜)，将该光学构件的焦点距离(Fgs)设定为较如fθ透镜系统FT般的扫描用透镜系统的焦点距离fo长，且较佳为设定为2倍以上。上述内容意味着将使原点检测用反射光束Bgb聚光(收敛)的光学构件的主扫描方向上的折射能力设定为小于扫描用透镜系统的主扫描方向上的折射能力，且更佳为1/2以下。

[第2实施形态]

图16是表示第2实施形态的描绘单元Un的一部分的构成，第1柱面透镜CYa、反射镜M23、多面镜PM、fθ透镜系统FT、及第2柱面透镜CYb等的配置基本上与图3的构成相同。本实施形态的描绘单元Un具备如下的原点感测器，即，于基板P上的点光SP的最大扫描范围Lxa中的用于图案描绘的描绘线SLn的扫描开始点之前，将描绘用光束LBn作为原点检测用光束进行检测，而产生原点信号SZn。因此，于本实施形态中设置如下构件，即：反射镜Mh，其配置于基板P与柱面透镜CYb之间的空间，将于最大扫描范围Lxa内的扫描开始附近沿着主光线Le1行进的光束LBn朝Y方向反射；透镜系统(放大光学系统)GLe，其以形成与供由反射镜Mh反射的光束LBn聚光为点光SPr的面共轭的面Pdr的方式沿着光轴AXh配置；及光电转换元件DTo，其配置于面Pdr。

如图16般，反射镜Mh是以不遮断沿着主光线Le1朝描绘线SLn的扫描开始点行进的光束LBn的方式，相对于fθ透镜系统FT的光轴AXf倾斜45度而配置，利用沿着主光线Le2行进的光束LBn所得的点光SPr形成于对应于与光轴AXf平行的基板P的面内。透镜系统GLe使将点光SPr于共轭面Pdr上放大为2倍以上而得的点光SPr的像SPr'成像。因此，若光束LBn被反射镜Mh反射，则点光SPr的像SPr'以点光SPr的扫描速度的2倍以上的速度于光电转换元件DTo上在X轴方向(与光轴AXf平行的方向)移动。于本实施形态中，以利用多面镜PM进行扫描的光束LBn于入射至反射镜Mh的范围内连续地以400MHz进行脉冲发光的方式，通过图6中的描绘控制装置200控制光源装置LS的振荡。

图17是表示于通过多面镜PM的1个反射面使光束LBn进行扫描时，由描绘控制装置200进行选择控制的选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的状态、此时自光源装置LS输出的光束LBn的脉冲振荡的状态、及自图16的光电转换元件DTo输出的原点信号SZn的状态的时序图。于图17中，选择用光学元件OSn的驱动信号DFn仅于最大扫描范围Lxa中的紧随扫描开始点之后的范围ΔYw的期间成为H位准，且使选择用光学元件OSn成为接通状态。范围ΔYw相当于透过fθ透镜系统FT及柱面透镜CYb而投射的光束LBn入射至图16所示的反射镜Mh的期间。描绘控制装置200以如下方式进行控制：仅于在范围ΔYw内驱动信号DFn为H位准的期间，光源装置LS输出以400MHz连续振荡的光束LB(LBn)。因此，于对应于范围ΔYw的期间中，使点光SPr的像SPr'沿着共轭面Pdr进行一维扫描，来自光电转换元件DTo的原点信号SZn如图5(B)所示般，于原点时刻Tog转变为L位准。描绘控制装置200于自原点信号SZn的原点时刻Tog起固定时间后，再次使选择用光学元件OSn的驱动信号DFn成为H位准，仅于与描绘线SLn对应的期间中使选择用光学元件OSn成为接通状态。进而，描绘控制装置200以选择用光学元件OSn成为接通状态且自原点时刻Tog起固定的延迟时间Δto后进行沿着描绘线SLn的图案描绘的方式，响应于描绘数据SDn而控制光源装置LS的光束LB(LBn)的脉冲振荡。以上，于本实施形态中，将透过fθ透镜系统FT入射至反射镜Mh的期间中的光束LBn用作原点检测用光束，横穿光电转换元件DTo的点光SPr的像SPr'以相对于投射至基板P上的点光SP的扫描速度为2倍以上的速度移动。因此，可使原点信号SZn的原点时刻Tog的产生时序的再现性提高。

[第2实施形态的变形例1]

此外，于本实施形态中，利用进行脉冲发光的光束LBn作为原点检测用光束，故而来自光电转换元件DTo的受光面PD1、PD2的各者的输出信号STa、STb有可能不会成为如图5(A)般连续的平滑的波形，或点光SPr的像SPr'的直径尺寸小于受光面PD1与PD2之间的不感带的宽度。因此，如图18所示，设定为于光电转换元件DTo与透镜系统GLe之间设置在原点检测用光束LBn的扫描方向上具有周期(光栅间距)的透过型绕射光栅板GPL，通过绕射现象使朝向光电转换元件DTo的光束LBn扩宽，且1脉冲量的光束LBn的绕射光(0次光、±1次光、±2次光等)跨过受光面PD1与PD2之间的不感带的宽度。于本变形例中，通过绕射光栅板GPL利用绕射现象使光束LBn的分布于扫描方向上扩宽，但于图18中，亦可于绕射光栅板GPL的位置配置柱面透镜(负折射能力)，该柱面透镜(负折射能力)是于与光轴AH延伸的方向(Y轴方向)及扫描方向(X轴方向)的各者正交的Z轴方向具有母线，且具有凹面状的圆筒面。于此情形时，光电转换元件DTo的受光面与聚光于反射镜Mh之后的点光SPr的面并非光学上共轭，但于受光面PD1、PD2上投射有具有在扫描方向上呈椭圆状扩展的强度分布的光束LBn(Ldf)。

[第3实施形态]

图19是表示第3实施形态的描绘单元Un的一部分的构成，第1柱面透镜CYa、反射镜M23'、多面镜PM、fθ透镜系统FT、及第2柱面透镜CYb、及配置于柱面透镜CYb与基板P之间的反射镜Mh、透镜系统GLe、光电转换元件DTo基本上以与图16的构成相同的方式配置。进而，就本实施形态的描绘单元Un而言，以如下方式构成：将配置于柱面透镜CYa与多面镜PM之间的反射镜M23'设为具有波长选择性的分色镜，将原点检测用光束Bga(波长与光束LBn不同的连续光)自反射镜M23'的背面侧朝向多面镜PM投射。反射镜M23'例如具备如对紫外波长区域的具有355nm的波长的描绘用光束LBn具有较高的反射率，对波长为450nm以上的原点检测用光束Bga具有较高的透过率般的波长选择特性。又，于图19的XY面内，设定为原点检测用光束Bga(平行光束)的入射方位相对于自反射镜M23'朝向多面镜PM的反射面(RPa)的描绘用光束LBn的入射方位于主扫描方向上仅偏移角度Δε。藉此，透过反射镜M23'的原点检测用光束Bga成为被多面镜PM的反射面(RPa)反射的反射光束Bgb并入射至fθ透镜系统FT。使反射光束Bgb与描绘用光束LBn一并于主扫描方向上以相同的速度进行一维扫描。

根据图19中的多面镜PM的旋转方向(顺时针方向)、入射至多面镜PM的描绘用光束LBn与原点检测用光束Bga的角度Δε的差，于描绘用光束LBn的点光SP到达描绘线SLn的扫描开始点之前，原点检测用光束Bga的反射光束Bgb透过fθ透镜系统FT及柱面透镜CYb而入射至反射镜Mh，以成为点光SPr的方式聚光。由反射镜Mh反射的反射光束Bgb透过透镜系统GLe于光电转换元件DTo上再成像为点光SPr的像SPr'。于本实施形态中，亦将透镜系统GLe设为2倍以上的放大成像系统，藉此，点光SPr的像SPr'于光电转换元件DTo上的扫描速度被设定为相对于描绘用光束LBn的点光SP的扫描速度为2倍以上。再者，亦可如图19所示般以如下方式配置，即，原点检测用光束Bga未通过反射镜M23'而通过反射镜M23'的旁侧的光路Lpt并投射至多面镜PM。于此情形时，反射镜M23'无需为分色镜，但由于原点检测用光束Bga相对于描绘用光束LBn的角度Δε变大，故而自原点信号SZn的原点时刻Tog起至点光SP到达描绘线SLn的扫描开始点为止的时间稍稍变长。

[第4实施形态]

图20是表示第4实施形态的描绘单元Un的一部分的构成，第1柱面透镜CYa、反射镜M23、多面镜PM、fθ透镜系统FT、及第2柱面透镜CYb基本上以与图16(图3)的构成相同的方式配置。本实施形态构成为：以将原点检测用光束Bga自基板P侧透过柱面透镜CYb、fθ透镜系统FT朝向多面镜PM投射的方式设置光束送光部60a，利用由透镜系统GLb、反射镜Mb、及光电转换元件DTo构成的光束受光部60b检测被多面镜PM反射的反射光束Bgb。于图20中，透镜系统GLb、反射镜Mb、光电转换元件DTo的光学配置关系与图3相同。于图20中，光束送光部60a如图4所示般包含半导体激光光源LDo及透镜系统GLa，且产生成为平行光束的光束Bga。来自光束送光部60a的光束Bga是透过透镜系统GLu及反射镜Mh1聚光为点光SPz之后，通过以与图16所示的反射镜Mh相同的方式配置的反射镜Mh2，以成为与fθ透镜系统FT的光轴AXf平行的主光线Le2的方式被反射，通过柱面透镜CYb及fθ透镜系统FT而投射至多面镜PM的反射面(RPa)。

被多面镜PM的反射面(RPa)反射的光束Bga的反射光束Bgb通过反射镜M23的侧方而入射至透镜系统GLb，以成为点光SPr的方式聚光于光电转换元件DTo上。点光SPr的位置于XY平面(主扫描的面内)光学地与点光SPz共轭。再者，于自光束送光部60a至光电转换元件DTo为止的原点检测用光束Bga或反射光束Bgb的光路中存在柱面透镜CYb，故而于图20的情形时，横穿光电转换元件DTo上的点光SPr与上文的图15同样地成为于Z轴方向(多面镜PM的旋转轴AXp延伸的方向)上延伸的较细的狭缝状。于以上的本实施形态中，使透镜系统GLb的焦点距离(Fgs)较fθ透镜系统FT的焦点距离fo长，藉此，可使横穿光电转换元件DTo上的点光SPr的扫描速度快于基板P上的点光SP的扫描速度。

[第5实施形态]

图21是于XY面内观察第5实施形态的原点感测器(光束送光部60a、光束受光部60b)的构成而得的图。于图21中，对与上文的各实施形态或变形例的构件相同功能的构件附上相同的符号。于图21中，朝向多面镜PM的反射面RP中的1个反射面RPa投射描绘用光束LBn，朝多面镜PM的反射面RPa的1个相邻(前1个)的反射面RPb投射来自光束送光部60a的激光光束(原点检测用光束)Bga。又，图21中的反射面RPa的角度位置表示描绘用光束LBn的点光SP即将位于描绘线SLn的描绘开始点之前的状态。此处，多面镜PM的反射面RP(RPa)是以位于与fθ透镜系统FT的光轴AXf正交的入射瞳面的方式配置。严格而言，于入射至fθ透镜系统FT的光束LBn的主光线成为与光轴AXf同轴的瞬间的反射面RP(RPa)的角度位置，于自反射镜M23朝向多面镜PM的光束LBn的主光线与光轴AXf交叉的位置设定反射面RP(RPa)。又，自fθ透镜系统FT的主面至基板P的表面(点光SP的聚光点)为止的距离为焦点距离fo。

来自光束送光部60a的光束Bga作为对基板P的感光性功能层感光性较低的波长区域的平行光束而投射至多面镜PM的反射面RPb。于反射面RPb反射的光束Bga的反射光束Bgb朝向具有与XY面垂直的反射面的反射镜MRa。于反射镜MRa反射的光束Bgb的反射光束Bgc再次朝向多面镜PM的反射面RPb投射。于反射面RPb反射的光束Bgc的反射光束Bgd被光束受光部60b接收。光束受光部60b是于多面镜PM的反射面RPb(及其他各反射面RP)在XY面内成为特定的角度位置的瞬间，接收如图21般行进的光束Bgd，并输出脉冲状的原点信号SZn。于图21中，将光束Bga简单地表示为线，但实际上，如图4所示般，通过半导体激光光源LDo与准直透镜GLa而转换为于XY面内在多面镜PM的反射面RP的旋转方向上具有既定的宽度的平行光束。同样地，于图21中将光束Bgd简单地表示为线，但实际上成为于XY面内具有既定的宽度的平行光束，光束Bgd相应于多面镜PM的旋转而对光束受光部60b如箭头Aw般进行扫描。因此，图21的光束受光部60b亦与图4同样地，具有使光束Bgd于光电转换元件DTo上聚光为点光SPr的聚光透镜GLb。

于本实施形态中，以如下方式构成：使用图21所示的反射镜MRa，利用光电转换元件DTo接收使原点检测用光束Bga于多面镜PM的反射面RP(RPb)反射2次后的光束Bgd的点光SPr。因此，可使图5所示的受光面PD1、PD2上的点光SPr的扫描速度Vh与使原点检测用光束Bga于多面镜PM的反射面RP(RPb)反射1次并利用光电转换元件DTo接收的情形相比成为2倍以上。藉此，于本实施形态中，与描绘用光束LBn(点光SP)的基板P上的扫描速度Vsp相比，可使光电转换元件DTo上的原点检测用光束Bgd(点光SPr)的扫描速度Vh加快为2倍左右，而可使原点信号SZn的产生时序的再现性(3σ值)良好。于本实施形态的情形时，即便设置于光束受光部60b的聚光透镜GLb的折射能力(与焦点距离Fgs对应)与fθ透镜系统FT的折射能力(与焦点距离fo对应)相同，横穿光电转换元件DTo上的点光SPr的扫描速度Vh亦加快为于基板P上进行扫描的点光SP的扫描速度Vsp的2倍。

[其他变形例]

作为光束扫描装置，代替多面镜PM，亦存在使用绕旋转轴APx于固定的角度范围内往复振动的检流计镜(扫描构件)GVM的描绘装置或加工装置。图22是表示此种光束扫描装置的一例，对绕旋转轴APx于固定的角度范围内往复振动的检流计镜GVM的反射面投射描绘用(加工用)光束LBn(脉冲光或连续光)，经反射的光束LBn透过fθ透镜系统FT以点光SP的形式被投射至基板P上的描绘(加工)线SLn。为将检流计镜GVM成为既定角度的瞬间设为原点位置进行检测，而设置如下构成：以与图4相同的方式将原点检测用光束Bga(平行光束)投射至反射描绘用(加工用)光束LBn的检流计镜GVM的反射面(或其背面侧的反射面)，且使该反射光束Bgb透过反射镜Mb及透镜系统GLb于光电转换元件DTo上聚光为点光SPr。于此情形时，透镜系统GLb的焦点距离Fgs亦被设定得较fθ透镜系统FT的焦点距离fo长，较佳为设定为Fgs＞2·fo。

Claims (6)

1.一种光束扫描装置，其具备具有折射能力的扫描用光学系统，该扫描用光学系统是使经角度可变的扫描构件的反射面偏向的加工用光束入射，并使所述加工用光束于被照射体聚光为光点，且该光束扫描装置具备：

光电检测器，其接收朝向所述扫描构件的反射面投射的原点检测用光束的反射光束，并输出表示所述扫描构件的反射面成为既定角度的时间点的原点信号；

聚光光学系统，其被设定为较所述扫描用光学系统的折射能力低的折射能力，且使所述反射光束于所述光电检测器聚光为光点；及

光束送光部，该光束送光部是将来自连续发光的光源的光束成形为平行光束并输出作为所述原点检测用光束；且

所述光束送光部是以所述原点检测用光束自所述被照射体侧入射至所述扫描用光学系统并朝向所述扫描构件的反射面的方式配置。

2.如权利要求1所述的光束扫描装置，其中

于将与所述扫描用光学系统的折射能力对应的焦点距离设为fo，将与所述聚光光学系统的折射能力对应的焦点距离设为Fgs时，设定为Fgs＞fo。

3.如权利要求2所述的光束扫描装置，其中

将所述焦点距离Fgs相对于所述焦点距离fo设定为2倍以上。

4.如权利要求1至3任一项所述的光束扫描装置，其中

投射至所述被照射体的所述加工用光束是自于紫外波长区域进行脉冲发光的脉冲光源装置产生。

5.如权利要求4所述的光束扫描装置，其中

所述扫描构件为具有多个反射面并绕旋转轴旋转的旋转多面镜、或绕旋转轴往复振动的检流计镜，

所述扫描用光学系统是使经所述扫描构件偏向的所述加工用光束的偏向角与所述被照射体上的所述加工用光束的光点的像高位置为比例关系的f-θ透镜系统。

6.如权利要求1至3任一项所述的光束扫描装置，其中

所述扫描构件为具有多个反射面并绕旋转轴旋转的旋转多面镜、或绕旋转轴往复振动的检流计镜，

所述扫描用光学系统是使经所述扫描构件偏向的所述加工用光束的偏向角与所述被照射体上的所述加工用光束的光点的像高位置为比例关系的f-θ透镜系统。

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