CN111065972A - 图案描绘装置 - Google Patents

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中山修一
鬼头义昭
铃木智也
堀正和
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Abstract

本发明提供了一种图案描绘装置(EX)，具备将描绘光束(LBn)的点光(SP)于主扫描方向扫描以描绘图案的描绘单元(Un)、以及用以使基板(P)与描绘单元(Un)往副扫描方向相对移动的移动机构。图案描绘装置(EX)使用选择用光学元件(OSn)，将来自光源装置(LS)的光束(LB)，在因电气信号造成的光学特性变化而以既定偏向角度偏向以作为描绘光束(LBn)射入描绘单元(Un)的第1状态、与不射入描绘单元(Un)的第2状态之间择一切换，为了在第1状态时，使从描绘单元(Un)投射的点光(SP)往副扫描方向位移既定量，控制电气信号以使因选择用光学元件(OSn)产生的偏向角度变化，并将伴随因选择用光学元件(OSn)产生的偏向角度变化而产生的点光(SP)强度变化，根据选择用光学元件(OSn)的光学特性加以修正。

Description

图案描绘装置
技术领域
本发明关于扫描照射于被照射体上的点光以描绘图案的图案描绘装置。
背景技术
作为使用旋转多面镜的描绘装置，例如特开2008－200964号公报所揭示，有一种具备多个具有多面镜的激光曝光部，借由多面镜使曝光用光束在扫描的主扫描方向的部分扫描区域(端部)重复，以来自多个激光曝光部的曝光用光束分担描绘图像的图像形成装置。于特开2008－200964号公报的装置，由于是借由在扫描区域的端部重复的区域，曝光用光束因多面镜的多个反射面的面错位差异，来降低在与主扫描方向正交的副扫描方向的偏移，因此在使多个激光曝光部各自的多面镜的旋转同步时，为减少在以1个多面镜描绘的图像、与以其他多面镜描绘的图像的重复区域，图像的副扫描方向的偏移减少，调整2个多面镜的反射面的组合(旋转方向的角度相位)。此外，特开2008－200964号公报中亦揭示了设置使包含多面镜的激光曝光部机械性的往副扫描方向移动的机构，进行调整以减少图像的重复区域的偏移。
发明内容
本发明第1实施例的图案描绘装置，具备将投射于基板上的描绘光束的点光于主扫描方向进行1维扫描以描绘图案的描绘单元、以及用以使该基板与该描绘单元往与该主扫描方向交叉的副扫描方向相对移动的移动机构，其具备：光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；选择用光学元件，将来自该光源装置的该光束，在因电气信号造成的光学特性变化而以既定偏向角度偏向以作为该描绘光束射入该描绘单元的第1状态、与不射入该描绘单元的第2状态之间择一切换；位移控制部，其为了在该第1状态时，使从该描绘单元投射的该点光往该副扫描方向位移既定量，控制该电气信号以使因该选择用光学元件产生的该偏向角度变化；以及强度修正部，修正伴随因该选择用光学元件产生的该偏向角度的变化而产生的该点光的强度变化。
本发明第2实施例的图案描绘装置，于可挠性基板上投射描绘光束的点光于主扫描方向进行1维扫描，并借由使该基板往与该主扫描方向交叉的副扫描方向移动，据以在该基板上描绘2维图案，其具备：光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；描绘单元，具备旋转多面镜与扫描用光学系统，该旋转多面镜具有配置在旋转轴周围的多个反射面、并以该反射面将该描绘光束往与该主扫描方向对应的方向改变角度加以反射，该扫描用光学系统射入被该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束、并于该基板上聚光成点光扫描于该主扫描方向；旋转筒，其具有距中心轴一定半径的圆筒面状的外周面，将该基板以沿该外周面弯曲的状态加以支承并绕该中心轴以既定旋转速度旋转，据以使该基板往该副扫描方向移动；速度误差测量部，测量因该旋转筒旋转速度的变动而产生的该基板于该副扫描方向的速度变动；旋转控制部，追随该基板的速度变动，使该旋转多面镜的旋转速度相对规定的旋转速度逐次变化；以及调整部，视该旋转多面镜的该旋转速度的变化，调整以该描绘单元描绘的图案于该主扫描方向的描绘长。
本发明第3实施例的图案描绘装置，将投射于基板上的描绘光束的点光于主扫描方向及与该主扫描方向交叉的副扫描方向进行扫描，据以在该基板上描绘2维图案，其具备：光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；描绘单元，具备旋转多面镜与扫描用光学系统，该旋转多面镜具有多个反射面，将来自该光源装置的该描绘光束以该反射面将角度改变改变于与该主扫描方向对应的方向加以反射，该扫描用光学系统将被该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束在该基板上聚光成点光扫描于该主扫描方向；移动机构，用以使该基板与该描绘单元于该副扫描方向相对移动；以及描绘控制装置，在该点光于该主扫描方向进行1维扫描的描绘期间中产生的该旋转多面镜的该反射面上的反射不均所引起的该点光的强度变化特性变动至容许范围以上时，于该描绘期间中根据该强度变化特性修正该描绘光束的强度。
本发明第4实施例的图案描绘装置，将描绘光束的点光投射于基板上于主扫描方向进行扫描，并使该基板往与该主扫描方向交叉的副扫描方向移动，据以在该基板上描绘2维图案，其具备：光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；描绘单元，具备旋转多面镜与扫描用光学系统，该旋转多面镜具有配置在旋转轴周围的多个反射面，将该描绘光束以该反射面将角度改变于与该主扫描方向对应的方向加以反射，该扫描用光学系统射入被该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束在该基板上聚光成点光扫描于该主扫描方向；基板移动构件，支承该基板，使该基板沿该副扫描方向以既定速度移动；误差测量部，借由依序检测沿该副扫描方向在该基板上以既定间隔形成的多个标记的各自的对准系统、与测量该基板移动构件的移动位置的位置测量部，测量该基板于该副扫描方向的移动位置的误差；以及旋转控制部，使该旋转多面镜的旋转速度相对规定的旋转速度逐次变化，以降低该基板的该移动位置的误差。
附图说明
图1为从前方所视的第1实施形态的图案描绘装置的概略整体构成的立体图；
图2为显示图1所示的6个描绘单元中的1个的具体的内部构成的立体图；
图3为显示图1中的光束切换部所含的选择用光学元件(AOM)、选择镜、及中继光学系统的具体的光学配置的图；
图4为说明图3所示的选择用光学元件(AOM)的配置条件与衍射动作(偏向动作)的图；
图5为以示意方式显示来自图4所示的选择用光学元件(AOM)的各衍射光(含0次光)的强度比率的图表；
图6为显示用以将来自光源装置的光束择一分配至6个描绘单元的光束切换部、描绘控制装置、及光量测量部的概略构成的图；
图7为显示图1或图6所示的光源装置的构成的图；
图8为说明图1所示的旋转筒的驱动控制部、图6所示的描绘控制装置、及光源装置的整体的协同关系的控制系统方块图；
图9为显示图8所示的描绘控制装置内所设的选择用光学元件控制部的具体构成的电路方块图；
图10为说明相对于对选择用光学元件(AOM)赋予的驱动信号的频率变化的主衍射光束的强度变化的特性例、与点光的位置变化状态的图；
图11为显示相对于对选择用光学元件(AOM)赋予的驱动信号的RF电力的变化的一衍射效率变化特性例的图表；
图12为说明以图9所示的选择用光学元件控制部进行的修正信息ΔFCn、ΔACn的运算及设定时序的一例的时序图；
图13为显示以图1或图8所示的图案描绘装置曝光的基板上设定的描绘线与对准系统的配置、及基板上的对准标记配置的一例的图；
图14为以示意方式说明将图13所示的基板往副扫描方向的局部微幅伸缩时的重叠误差，使用以选择用光学元件(AOM)构成的X位移器机构加以降低的动作的图表；
图15为说明图3所示的选择用光学元件(AOM)之后的选择镜的光束选择与光束位移的状态的光路图；
图16为说明图2所示的从多面镜的反射面到基板的光束的表现的光路图；
图17A、图17B为将第2实施形态的从包含图2的描绘单元内所设的平行平板HVP的扩束器系统至孔径光阑的光路加以展开显示的图；
图18为说明在基板于副扫描方向有线性伸缩的情形时，以由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构修正描绘位置的动作例的图表；
图19为说明作为第2实施形态的变形例，并用由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构与由选择用光学元件(AOM)构成的电气光学性X位移器机构，来修正描绘位置的动作例的图表；
图20为说明第3实施形态，而从旋转筒(drum)DR的中心轴AXo的方向所视的图1或图8所示的旋转筒DR与描绘单元Un、及图13所示的对准系统AMn的各自的配置关系的图；
图21为以示意方式说明作为第4实施形态，在以描绘单元Un描绘连续的图案时，旋转筒DR的旋转速度产生变动的情形时的修正方法的图；
图22为夸张显示旋转筒DR的旋转角度位置与被旋转筒DR支承的基板的移动速度变动(速度不均)的一例的图表；
图23为说明作为第4实施形态的变形例1，使用测量旋转筒DR的旋转角度位置(基板的移动位置)的编码器的测量值与时钟信号的基板移动速度的变动的测量例的图表；
图24为根据以图23的方式求出的基板移动速度的变动的测量结果，将相对每一定时间的基板移动速度的标准速度(或平均速度)的变动率以软体计算求出的图表；
图25为作为第4实施形态的变形例2，为了以硬体构成以大致即时测量图23般的基板移动速度的变动量或变动率的电路方块图；
图26为作为第5实施形态，夸张显示跟随基板往副扫描方向移动时的速度变动调整了多面镜的旋转速度时所产生的主扫描方向的描绘倍率误差的一例的图；
图27为说明于作为第6实施形态使用的8面的多面镜中，被其1个反射面反射而朝向fθ透镜系统的描绘用光束的状态的立体图；
图28为说明投射于图27的多面镜的1个反射面的光束的配置、与在该反射面的一部分产生反射率降低的部分的情形时的一例的图；
图29为显示以图28所示的多面镜的反射面，于描绘时间中在基板上扫描的点光的强度变化的一例的图表；
图30为说明为求出第6实施形态中的多面镜的每一反射面的反射率的差及反射面上的反射不均，作为第1测量方法的测试曝光的状态的图；
图31为以示意方式显示因多面镜的1个反射面的反射不均，以图30所示的测试曝光所曝光的测量图案中产生描绘误差(线宽误差、尺寸误差)的状态的图表；
图32为显示为求出第6实施形态中的多面镜的每一反射面毎的反射率的差及反射面上的反射不均，作为第2测量方法，将来自形成在旋转筒的基准图案的反射光，以描绘单元内的光电传感器测量的方法所得的光电信号的一波形例的图；
图33为放大显示以来自描绘单元的点光扫描图32所示的旋转筒的1处的基准图案的状况的图；
图34为说明为求出第6实施形态中的多面镜每一反射面的反射率的差及反射面上的反射不均，作为第3测量方法，使用能重叠支承在被旋转筒支承的基板上的基准反射板(片材)时的基准反射板的安装状态的立体图。
具体实施方式
以下，针对本发明实施例的图案描绘装置，举较佳的实施形态，一边参照所附图式、一边详细说明之。又，本发明的实施例并不限定于此等实施形态，亦包含有各种变更或施有改良者。换言之，以下记载的构成要素中，除本领域技术人员能轻易想到之物外，亦包含实质相同之物，以下记载的构成要素可适当组合。此外，在不脱离本发明要旨范围内，可进行构成要素的各种省略、置换或变更。
[第1实施形态]
图1为显示第1实施形态的图案描绘装置(曝光装置)EX的概略整体构成的立体图。图1中，未特别指定的话，设定一以重力方向为Z方向的XYZ正交坐标系统，依图中所示的箭头，分别设定X方向、Y方向及Z方向。
图案描绘装置EX，用于对可挠性的片状基板P(以下，亦简称为基板P)施以曝光处理，以制造电子元件的元件制造系统。元件制造系统，为一建构有制造例如作为电子元件的可挠性显示器、薄膜状的触控面板、液晶显示面板用的薄膜状彩色滤光片、可挠性配线、或可挠性传感器等的制造线的制造系统。作为可挠性电子元件的一例，有例如有机EL显示器、液晶显示器等的显示面板或可戴式传感器片等。片状基板P，使用例如由树脂薄膜、或不锈钢等的金属或合金构成的箔(foil)等。树脂薄膜的材质，可使用包含例如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、乙烯乙烯基共聚物树脂、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、聚乙烯醇树脂等材料中的一种或二种以上者。此外，基板P的厚度及刚性(杨氏系数)，只要是在通过元件制造系统或图案描绘装置EX的搬送路径时不会于片状基板P产生因弯折造成的折痕及不可逆的皱褶的范围即可。作为片状基板P的母材，为使用厚度25μm～200μm程度的PET(聚对酞酸乙二酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等的薄膜。
由于片状基板P在元件制造系统内被施作的各处理中会有受热的情形，因此以选择热膨胀系数不明显大的材质较佳。例如，可于树脂薄膜中混入无机填充物以抑制热膨胀系数。作为无机填充物，可以是例如氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化硅等。又，片状基板P，可以是以浮制法等制造的厚度100μm程度的极薄玻璃的单层体、或于此极薄玻璃贴合上述树脂薄膜或箔等的积层体。此外，含有纤维素纳米纤维(CNF)的数百μm以下厚度的薄膜(以下，亦称CNF片状基板)，与PET等薄膜相较能耐高温(例如200℃程度)处理，亦能借由提高CNF的含有率使线热膨胀系数达到铜及铝的程度。因此，CNF片状基板，亦适合形成铜的配线图案以构装电子零件(半导体元件、电阻器、电容器等)、或直接形成须高温处理的薄膜晶体管(TFT)以制造可挠性电子元件时的基板。尤其是在制造电子元件的情形时，虽在湿式处理后需要干燥加热处理，但此时由于耐热性高、伸缩性低，因此亦于建构使长条片状基板连续通过多个处理装置的卷对卷(roll to roll)方式的制造线的构筑，能期待生产性的提升。
此处，所谓片状基板P的可挠性(flexibility)，指对片状基板P施加自重程度的力也不会断开或断裂，该片状基板P可挠曲的性质。又，因自重程度的力而弯曲的性质也包含于可挠性。此外，可挠性的程度会因片状基板P的材质、大小、厚度、成膜在基板P上的层构造、温度、或湿度等的环境等而改变。无论如何，只要是能将片状基板P正确的卷绕在设于元件制造系统(图案描绘装置EX)内的搬送路的各种搬送用滚轮、旋转筒等的搬送方向转换用构件的情形时，不会因弯曲而产生折痕或破损(产生破洞或裂开)而能顺畅的搬送片状基板P的话，皆为可挠性的范围。于送至图案描绘装置EX的片状基板P，借由前工艺的处理，于其表面形成有感光性功能层(光感应层)。
该感光性功能层，是以溶液涂布在基板P上，使其干燥而成为层(膜)。典型的感光性功能液为光抗蚀剂(液状或干薄膜状)，作为无需显影处理的材料，有在受紫外线照射的部分的亲拨液性经改质的感光性硅烷耦合剂(SAM)、或受紫外线照射的部分露出镀敷还元基的正型、或抵消受紫外线照射的部分的镀敷还元能力的负型感光性还元材等。作为感光性功能液使用感光性硅烷耦合剂的情形时，片状基板P上被紫外线曝光的图案部分由拨液性被改质为亲液性。因此，可在成为亲液性的部分上选择性涂布导电性墨水(含有银或铜等导电性纳米粒子的墨水)或含有半导体材料的液体等，以形成构成薄膜晶体管(TFT)等的电极、半导体、绝缘、或连接用配线的图案层。又，只要感光性功能层是在紫外波长带(250～400nm程度)具有感度之物的话，也可以是除此之外的例如将紫外线硬化树脂涂布成薄膜状的层。
作为感光性功能液使用正型感光性还元剂的情形时，基板P上被紫外线曝光的图案部分露出镀敷还元基。因此，曝光后，立即将基板P浸渍于含钯离子等的镀敷液中一定时间，据以形成(析出)钯的图案层。此种镀敷处理，可在以作为添加剂(additive)式处理、除此之外、作为减色(subtractive)式处理的蚀刻处理为前提。此场合，被送至图案描绘装置EX的片状基板P，可以是以PET或PEN为母材，于其表面全面或选择性的蒸发附着铝(Al)或铜(Cu)等的金属制薄膜，再于其上积层光阻剂层者。
图案描绘装置EX，一边将从前工艺的处理装置搬送而来的片状基板P朝向后工艺的处理装置(包含单一处理部或多个处理部)以既定速度搬送、一边对片状基板P进行曝光处理(图案描绘)。图案描绘装置EX，对片状基板P的表面(感光性功能层的表面、亦即感光面)照射对应电子元件用图案(例如，构成电子元件的配线图案、TFT的电极及配线等图案)的光图案。据此，于感光性功能层形成对应各种图案的潜像(改质部)。
〔图案描绘装置的整体构成〕
如图1所示、本实施形态的图案描绘装置EX，为不使用掩膜的直接描绘方式的曝光装置、亦即所谓的点(spot)扫描方式的曝光装置。描绘装置EX，具备为进行副扫描而将基板P支承为圆筒面状往长条方向搬送的旋转筒DR(基板移动构件)、对以旋转筒DR支承为圆筒面状的基板P每一局部进行图案曝光的多个(此处为6个)描绘单元Un(U1～U6)，多个描绘单元Un(U1～U6)的各自将从光源装置LS射出的曝光用脉冲状光束LB(脉冲光束)的点光，一边在片状基板P(以下，也简称为基板P)的被照射面(感光面)上往既定扫描方向(Y方向)以多面镜(扫描构件)PM进行1维扫描(主扫描)、一边将点光的强度根据图案数据(描绘数据、图案信息)高速的进行调变(ON/OFF)。如此，即于基板P的被照射面描绘曝光出对应电子元件、电路或配线等既定图案的光图案。也就是说，借由基板P于长条方向的搬送(副扫描)与点光的主扫描，以点光在基板P的被照射面(感光性功能层的表面)上相对的进行2维扫描，于基板P的被照射面描绘曝光出既定图案。又，由于基板P借由旋转筒DR的旋转往长条方向以指令速度搬送，因此，以描绘装置EX描绘图案的被曝光区域，即是沿基板P的长条方向隔着既定间隔设置多个。由于是在此被曝光区域形成电子元件，因此被曝光区域也为元件形成区域。
如图1所示，旋转筒DR，具有延伸于Y方向并延伸于与重力作用的方向交叉的方向的中心轴AXo、与距离中心轴AXo一定半径的圆筒状外周面。于旋转筒DR的Y方向两端，与中心轴AXo同轴的设有轴(shaft)，旋转筒DR，借由该轴通过轴承被轴支在描绘装置EX内的支承构件(本体框架部)。轴为同轴结合于马达等的旋转轴。旋转筒DR，一边顺着此外周面(圆周面)将基板P的一部分于长条方向弯曲成圆筒面状加以支承(一边卷绕)、一边以中心轴AXo为中心旋转将基板P搬送于长条方向。旋转筒DR，以其外周面支承来自多个描绘单元Un(U1～U6)的各自的扫描光束(点光)所投射的基板P上的描绘区域(包含以点光形成的描绘线SL1～SL6的部分)。旋转筒DR，在与形成电子元件的面(感光面)相反侧的面(背面)侧紧贴支承基板P。
光源装置(脉冲光源装置)LS，产生并设出脉冲状的光束(脉冲光束、脉冲光、激光)LB。此光束LB，在240～400nm程度的紫外波长带的任何一个具有峰值波长，为波长宽数十pm程度的紫外线，对片状基板P的感光层具有感度。光源装置LS，此处依照未图示的描绘控制装置200(参照后述图6)的控制，射出以频率(振荡频率、既定频率)Fa脉冲状发光的光束LB。此光源装置LS，是以产生红外波长带的脉冲状种光的半导体激光元件、光纤增幅器、及将经增幅的红外波长带的种光转换为355nm的紫外波长的脉冲光的波长转换元件(谐波产生元件)等构成的光纤增幅激光光源。以此方式构成光源装置LS，即能获得振荡频率Fa为数百MHz、1脉冲光的发光时间在数十微微秒以下的高亮度的紫外线脉冲光。又，从光源装置LS射出的光束LB，是其光束直径为1mm程度、或其以下的细平行光束。关于光源装置LS为光纤增幅激光光源，视构成描绘数据的像素的状态(逻辑值「0」或「1」)变化射入光纤增幅器的红外波长带的种光的状态，以高速进行光束LB的脉冲生成的ON/OFF的构成，已揭露于例如国际公开第2015/166910号小册子。
从光源装置LS射出的光束LB，透过由作为多个切换元件的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)、多个反射镜M1～M12、多个选择镜(mirror)IMn(IM1～IM6)、以及吸收体TR等构成的光束切换部，选择性的(择一的)供应至描绘单元Un(U1～U6)的各自。选择用光学元件OSn(OS1～OS6)对光束LB具有穿透性，是由以超声波信号(RF电力)驱动、将射入的光束LB的1次衍射光(主衍射光束)作为描绘用光束LBn以既定角度加以偏向后射出的声光调变元件、或声光偏向元件(AOM：Acousto-Optic Modulator)构成。多个选择用光学元件OSn及多个选择镜IMn，与多个描绘单元Un的各自对应设置。例如，选择用光学元件OS1与选择镜IM1与描绘单元U1对应设置，同样的，选择用光学元件OS2～OS6及选择镜IM2～IM6，分别与描绘单元U2～U6对应设置。
来自光源装置LS的光束LB，被反射镜M1～M12将其光路在与XY面平行的面内弯折成锯齿状，依序穿透选择用光学元件OS5、OS6、OS3、OS4、OS1、OS2，被引导至吸收体TR。以下，就选择用光学元件OSn(OS1～OS6)皆为OFF状态(不施加超声波信号、未产生1次衍射光的非动作状态)的情形详加叙述。又，图1中虽省略了图示，但在反射镜M1到吸收体TR的光束光路中设有多个透镜(光学元件)，此多个透镜使光束LB从平行光束收敛、或使收敛后发散的光束LB回到平行光束。其构成将在其后使用图3加以说明。
图1中，来自光源装置LS的光束LB，与X轴平行的往－X方向前进而射入反射镜M1。于反射镜M1反射向－Y方向的光束LB，射入反射镜M2。于反射镜M2反射向+X方向的光束LB，直线穿透选择用光学元件OS5到达反射镜M3。于反射镜M3反射向－Y方向的光束LB，射入反射镜M4。于反射镜M4反射向－X方向的光束LB，直线穿透选择用光学元件OS6到达反射镜M5。于反射镜M5反射向－Y方向的光束LB，射入反射镜M6。于反射镜M6反射向+X方向的光束LB，直线穿透选择用光学元件OS3到达反射镜M7。于反射镜M7反射向－Y方向的光束LB，射入反射镜M8。于反射镜M8反射向－X方向的光束LB，直线穿透选择用光学元件OS4到达反射镜M9。于反射镜M9反射向－Y方向的光束LB，射入反射镜M10。于反射镜M10反射向+X方向的光束LB，直线穿透选择用光学元件OS1到达反射镜M11。于反射镜M11反射向－Y方向的光束LB，射入反射镜M12。于反射镜M12反射向－X方向的光束LB，直线穿透选择用光学元件OS2被引导向吸收体TR。此吸收体TR，是在选择用光学元件OSn(OS1～OS6)皆为OFF状态时，用以在几乎没有衰减的情形下穿透而来的来自光源装置LS的高辉度的光束LB泄漏至外部的光阱(light trap)。
各选择用光学元件OSn，是当被施加超声波信号(高频信号)时，即将使射入的光束(0次光)LB以和高频帯(40～200MHz)中的既定频率(规定频率、中心频率)对应的衍射角衍射的1次衍射光(主衍射光束)作为射出光束(描绘用光束LBn)产生者。因此，从选择用光学元件OS1作为1次衍射光射出的光束即为LB1，同样的，从选择用光学元件OS2～OS6的各自作为1次衍射光射出的光束即为LB2～LB6。如此，各选择用光学元件OSn(OS1～OS6)即发挥使来自光源装置LS的光束LB的光路偏向的功能。于本实施形态，将选择用光学元件OSn(OS1～OS6)为ON状态而产生作为1次衍射光的光束LBn(LB1～LB6)的动作状态，作为选择用光学元件OSn(OS1～OS6)使来自光源装置LS的光束LB偏向(或选择)了的状态进行说明。不过，实际的声光调变元件，在以布拉格衍射条件使用的情形时，由于主衍射光束的最大的产生效率为0次光的70～80％程度，因此被选择用光学元件OSn的各自偏向的光束LBn(LB1～LB6)，会较原来的光束LB的强度低。又，于本实施形态，是以选择用光学元件OSn(OS1～OS6)中仅被选择的1个在一定时间成ON状态(偏向状态)的方式，由描绘控制装置200(参照图6)加以控制。被选择的1个选择用光学元件OSn为ON状态时，不会因该选择用光学元件OSn衍射而直进的0次光(0次衍射光束)虽会残留20％程度，但最终会被吸收体TR吸收。又，所谓规定频率，于本实施形态中，是为了使选择用光学元件OSn(OS1～OS6)以布拉格衍射条件正确作动的频率，高频信号(驱动信号)相对规定频率的变化(增减)，刻意地拿掉精密的布拉格衍射条件以降低主衍射光束的产生效率(衍射效率)。
选择用光学元件OSn的各自，设置成使被偏向的1次衍射光描绘用的光束LBn(LB1～LB6)相对射入的光束LB偏向于－Z方向。被选择用光学元件OSn的各自偏向的光束LBn(LB1～LB6)，投射至设置在与选择用光学元件OSn的各自相距既定距离的位置的选择镜IMn(IM1～IM6)。各选择镜IMn，借由将射入的光束LBn(LB1～LB6)反射向－Z方向，据以将光束LBn(LB1～LB6)导至分别对应的描绘单元Un(U1～U6)。
各选择用光学元件OSn的构成、功能、作用等，使用彼此相同者。多个选择用光学元件OSn的各自，根据来自描绘控制装置200(参照图6)的驱动信号(超声波信号)的ON/OFF，进行使射入的光束LB衍射的衍射光(光束LBn)的产生的ON/OFF。例如，选择用光学元件OS5在未施加驱动信号(高频信号)而为OFF状态时，使射入的来自光源装置LS的光束LB不偏向(衍射)而穿透。因此，穿透过选择用光学元件OS5的光束LB射入反射镜M3。另一方面，选择用光学元件OS5为ON状态时，使射入的光束LB偏向(衍射)后朝向选择镜IM5。也就是说，借由此驱动信号的ON/OFF控制以选择用光学元件OS5进行的切换(光束选择)动作。采用此方式，借由各选择用光学元件OSn的切换动作，即能将来自光源装置LS的光束LB引导至任1个描绘单元Un，且能切换光束LBn所射入的描绘单元Un。如以上所述，关于将多个选择用光学元件OSn配置成串列以使来自光源装置LS的光束LB依序通过，对对应的描绘单元Un以时间分割供应光束LBn的构成，也已揭露于国际公开第2015/166910号小册子。
构成光束切换部的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各自一定时间成为ON状态的顺序，预先设定为，例如OS1→OS2→OS3→OS4→OS5→OS6→OS1→…、或OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→…。此顺序以设定于描绘单元Un(U1～U6)各自的点光所进行的扫描开始时序的顺序来加以决定。亦即，于本实施形态，借由与设在6个描绘单元U1～U6各自的多面镜PM的旋转速度的同步并使旋转角度的相位也同步，即能将在描绘单元U1～U6中任1个的多面镜的1个反射面，以在基板P上进行1次点扫描的方式，以时间分割进行切换。因此，只要描绘单元Un各自的多面镜PM的旋转角度的相位是以既定关系同步的状态的话，描绘单元Un的点扫描的顺序无论是何种皆可。图1的构成中，在基板P的搬送方向(旋转筒DR的外周面往周方向移动的方向)上游侧于Y方向排列配置有3个描绘单元U1、U3、U5(奇数号单元)，在基板P的搬送方向下游侧于Y方向排列配置有3个描绘单元U2、U4、U6(偶数号单元)。
此场合，往基板P的图案描绘，从上游侧的奇数号描绘单元U1、U3、U5开始，在基板P被搬送一定长度后，下游侧的偶数号描绘单元U2、U4、U6也开始图案描绘，因此可将描绘单元Un的点扫描的顺序，设定为U1→U3→U5→U2→U4→U6→U1→…。因此，选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各自一定时间成ON状态的顺序，以设定为OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→…较佳。又，即使是在与没有待描绘图案的描绘单元Un对应的选择用光学元件OSn成ON状态的顺序时，也可借由根据描绘数据进行该选择用光学元件OSn的ON/OFF切换控制，将该选择用光学元件OSn强制的维持于OFF状态，因此以该描绘单元Un进行的点扫描是不会进行的。
本实施形态中，为了进行射入描绘单元U1～U6各自的光束LB1～LB6的主扫描的多面镜PM的各自，被同步控制成一边以相同旋转速度精密的旋转、一边彼此保持一定的旋转角度相位。据此，即能将从描绘单元U1～U6的各自投射至基板P的光束LB1～LB6各自的主扫描的时序(点光SP的主扫描期间)，设定成彼此不重复。因此，借由将设于光束切换部的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)各自的ON/OFF切换，与6个多面镜PM各自的旋转角度位置同步的加以控制，即能进行将来自光源装置LS的光束LB以时间分割分配至多个描绘单元Un各自的有效率的曝光处理。
关于6个多面镜PM各自的旋转角度的相位对齐、与选择用光学元件OSn(OS1～OS6)各自的ON/OFF切换时序的同步控制，虽已揭露于国际公开第2015/166910号小册子，但8面多面镜PM的情形时，由于作为扫描效率，1个反射面分的旋转角度(45度)中的1/3程度对应在基板P上的点光SP的1扫描，因此以使6个多面镜PM相对的将旋转角度的相位各错开15度而旋转、且各多面镜PM跳过8个反射面中的一面进行光束LBn的扫描的方式控制选择用光学元件OSn(OS1～OS6)各自的ON/OFF切换。此种关于跳过1面来使用多面镜PM的反射面的描绘方式，也已揭露于国际公开第2015/166910号小册子。
如图1所示，描绘装置EX，是将相同构成的多个描绘单元Un(U1～U6)加以排列的所谓的多头(multi-head)型的直接描绘曝光装置。描绘单元Un的各自，对被支承在旋转筒DR外周面(圆周面)的基板P于Y方向被区划的每一部分区域进行图案的描绘。各描绘单元Un(U1～U6)，一边将来自光束切换部的光束LBn投射于基板P上(基板P的被照射面上)、一边在基板P上使光束LBn聚光(收敛)。据此，投射在基板P上的光束LBn(LB1～LB6)即成为点光。又，借由各描绘单元Un的多面镜PM的旋转，投射在基板P上的光束LBn(LB1～LB6)的点光被扫描于主扫描方向(Y方向)。借由此点光的扫描，于基板P上，规定为进行1线分图案描绘的直线的描绘线(扫描线)SLn(又，n＝1、2、…、6)。描绘线SLn，亦是光束LBn的点光在基板P上的扫描轨迹。
描绘单元U1，沿着描绘线SL1扫描点光，同样的，描绘单元U2～U6沿着描绘线SL2～SL6扫描点光。如图1所示、多个描绘单元Un(U1～U6)的描绘线SLn(SL1～SL6)，夹着含旋转筒DR的中心轴AXo与YZ面平行的中心面pcc，于旋转筒DR的周方向以锯齿状排列配置有2列。奇数号的描绘线SL1、SL3、SL5，相对中心面pcc位在基板P的搬送方向上游侧(－X方向侧)的基板P的被照射面上，且沿Y方向相距既定间隔配置成1列。偶数号的描绘线SL2、SL4、SL6，相对中心面位在基板P的搬送方向下游侧(+X方向侧)的基板P的被照射面上，且沿Y方向相距既定间隔配置成1列。因此，多个描绘单元Un(U1～U6)也夹着中心面pcc于基板P的搬送方向呈锯齿状配置成2列，奇数号的描绘单元U1、U3、U5与偶数号的描绘单元U2、U4、U6，在XZ平面内观察时，以和中心面pcc所含的Z轴平行的线分为中心设置成旋转对称。
于X方向(基板P的搬送方向、或副扫描方向)，奇数号的描绘线SL1、SL3、SL5与偶数号的描绘线SL2、SL4、SL6彼此分离，于Y方向(基板P的宽度方向、主扫描方向)则彼此的描绘开始点及描绘结束点于Y方向不分离而是设定成接合。描绘线SL1～SL6，与基板P的宽度方向、亦即与旋转筒DR的中心轴AXo略平行。又，将描绘线SLn于Y方向加以接合，意指以在Y方向相邻的描绘线SLn的各自描绘的图案在基板P上于Y方向接合的方式，作成使描绘线SLn的端部彼此于Y方向的位置相邻接或部分重复的关系。在使描绘线SLn的端部彼此重复的情形时，例如，相对各描绘线SLn的长度，包含描绘开始点或描绘结束点，于Y方向在数％以下的范围重复较佳。
如以上所述，多个描绘单元Un(U1～U6)，以全部能涵盖基板P上的曝光区域(图案形成区域)的宽度方向尺寸的方式，分担Y方向的扫描区域(主扫描范围的区划)。例如，若设1个描绘单元Un分担的Y方向的主扫描范围(描绘线SLn的长度)为30～60mm程度时，借由在Y方向配置合计6个描绘单元U1～U6，即能将可描绘的曝光区域(图案形成区域)的Y方向宽度扩张至180～360mm程度。又，各描绘线SLn(SL1～SL6)的长度(描绘范围的长度)，原则上相同。也就是说，沿描绘线SL1～SL6的各自扫描的光束LBn的点光的扫描距离，也原则上相同。
本实施形态的场合，由于来自光源装置LS的光束LB是数十微微秒以下的发光时间的脉冲光，因此在主扫描的期间投射于描绘线SLn上的点光，会视光束LB的振荡频率Fa(例如，400MHz)而成离散的。因此，必须使以光束LB的1脉冲光投射的点光与以下一个1脉冲光投射的点光，在主扫描方向重叠(overlap)。其重叠量，根据点光的实效尺寸
Figure BDA0002407064100000141
点光的扫描速度(主扫描的速度)Vs、及光束LB的振荡频率Fa加以设定。点光的实效尺寸(直径)
Figure BDA0002407064100000142
在点光的强度分布为高斯分布而近似的情形时，以点光的峰值强度的1/e2(或半值全宽的1/2)的强度的宽度尺寸决定之。本实施形态中，相对于实效尺寸(尺寸)
Figure BDA0002407064100000143
是以点光以
Figure BDA0002407064100000144
程度重叠的方式，设定点光的扫描速度Vs(多面镜PM的旋转速度)及振荡频率Fa。因此，脉冲状点光沿主扫描方向的投射间隔为
Figure BDA0002407064100000145
因此，于副扫描方向(与描绘线SLn交叉的方向)，沿描绘线SLn的点光的1次扫描与下一次扫描之间，最好是能设定成基板P移动点光的实效尺寸
Figure BDA0002407064100000146
的约1/2的距离较佳。进一步的，使在Y方向相邻的描绘线SLn接续于主扫描方向的情形时，也最好是能重叠
Figure BDA0002407064100000147
较佳。于本实施形态，将点光在基板P上的实效尺寸(尺寸)
Figure BDA0002407064100000148
设定为与描绘数据上设定的1像素的尺寸(2μm×2μm角)相同程度的2～3μm。
各描绘单元Un(U1～U6)，在XZ平面内观察时，设定成各光束LBn朝向旋转筒DR的中心轴AXo前进。如此一来，从各描绘单元Un(U1～U6)朝向基板P前进的光束LBn的光路(光束主光线)，于XZ平面，与基板P的被照射面(严格说来是切平面)的法线平行。又，从各描绘单元Un(U1～U6)照射于描绘线SLn(SL1～SL6)的光束LBn，以相对在弯曲成圆筒面状的基板P表面的描绘线SLn的切平面，恒成垂直的方式朝向基板P投射。亦即，于点光的主扫描方向，投射于基板P的光束LBn(LB1～LB6)以远心状态扫描。
图1所示的描绘单元(光束扫描装置)Un由于是相同构成，因此图1中仅针对描绘单元U1简单说明。描绘单元U1的详细构成，留待之后于图2中说明。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。图1中虽未图示，但从光束LB1的行进方向所见的多面镜PM前方、与fθ透镜系统(f－θ透镜系统)FT的后方，分别设有柱面透镜，以修正多面镜PM的各反射面RP的倒斜误差造成的点光(描绘线SL1)往副扫描方向的位置变动。
被选择镜IM1反射向－Z方向的光束LB1，射入设在描绘单元U1内的反射镜M20，被反射镜M20反射的光束LB1，往－X方向行进而射入反射镜M21。被反射镜M21反射向－Z方向的光束LB1，射入反射镜M22，被反射镜M22反射的光束LB1，往+X方向行进而射入反射镜M23。反射镜M23以射入的光束LB1朝向多面镜PM的反射面RP的方式，在与XY平面平行的面内使光束LB1弯折。
多面镜PM，将射入的光束LB1朝向fθ透镜系统FT反射向+X方向侧。多面镜PM，为了使光束LB1的点光在基板P的被照射面上扫描，使射入的光束LB1在与XY平面平行的面内1维偏向(反射)。具体而言，多面镜(旋转多面镜、扫描构件)PM，是具有延伸于Z轴方向的旋转轴AXp、在旋转轴AXp的周围与旋转轴AXp平行形成的多个反射面RP(本实施形态中，反射面RP的数Np设为8)的旋转多面镜。以旋转轴AXp为中心，使此多面镜PM往既定旋转方向旋转，即能使照射于反射面的脉冲状光束LB1的反射角连续变化。如此，即能借由1个反射面RP使光束LB1偏向，使照射在基板P的被照射面上的光束LB1的点光沿主扫描方向(基板P的宽度方向、Y方向)扫描。因此，多面镜PM的1旋转，沿基板P的被照射面上的描绘线SL1的点光扫描次数，最大即为与反射面RP数量相同的8次。采用跳过1面的方式使用多面镜PM的反射面的情形时，多面镜PM的1旋转在基板P的被照射面上点光扫描的次数则为4次。
fθ透镜系统(扫描系透镜、扫描用光学系统)FT，是将被多面镜PM反射的光束LB1投射于反射镜M24的远心系的扫描透镜。穿透过fθ透镜系统FT的光束LB1，透过反射镜M24(及柱面透镜)成为点光聚光在基板P上。此时，反射镜M24，于XZ平面，以光束LB1朝向旋转筒DR的中心轴AXo前进的方式，将光束LB1反射向基板P。光束LB1对fθ透镜系统FT的射入角θ(从fθ透镜系统FT的光轴的偏角)，会视多面镜PM的旋转角(θ/2)而变化。Fθ透镜系统FT，透过反射镜M24将光束LB1投射于与该射入角θ成比例的基板P的被照射面上的像高位置。设fθ透镜系统FT的焦距为fo、像高位置为yo时，fθ透镜系统FT被设计成满足yo＝fo×θ的关系(畸变，distortion)。因此，借由此fθ透镜系统FT，即能于Y方向正确的以等速扫描光束LB1。又，射入fθ透镜系统FT的光束LB1因多面镜PM而被1维偏向的面(与XY面平行)，设为包含fθ透镜系统FT的光轴的面。
〔描绘单元Un的光学构成〕
接着，参照图2说明描绘单元Un(U1～U6)的光学构成，此处，假定以奇数号的描绘单元U1、U3、U5来说明构成。如图2所示，于描绘单元Un内，沿着从光束LBn的射入位置到被照射面(基板P)的光束LBn的行进方向，于单元框架内一体的设有反射镜M20、透镜系统Gu1、石英形成的平行平板HVP、透镜系统Gu2、反射镜M20a、偏光分束器BS1、孔径光阑NPA、反射镜M21、第1柱面透镜Cya、反射镜M22、透镜系统Gu3、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。单元框架构成为可从装置本体单独的取下。被反射镜M20反射向－X方向的朝向反射镜M20a的光束LBn的光路中的2个透镜系统Gu1、Gu2，是构成为将射入的光束LBn(直径为1mm以下)的剖面直径转换成扩大到数mm(例如为8mm)程度的平行光束的扩束器系统。经扩束器系统扩大的光束LBn，在被反射镜M20a反射向－Y方向后，射入偏光分束器BS1。光束LBn，被设定为能以偏光分束器BS1有效率的反射向－X方向的直线偏光。又，在偏光分束器BS1的孔径光阑NPA侧的面，设有1/4波长板。
以偏光分束器BS1反射的光束LBn(圆偏光)，被具有圆形开口的孔径光阑NPA，切掉光束LB1的强度轮廓上的周边部(例如范围1/e2以下的强度部分)。穿透孔径光阑NPA被反射镜M21反射向－Z方向的光束LBn，射入第1柱面透镜CYa。进一步的，于描绘单元Un内，为检测描绘单元Un的描绘开始可能时机(点光SP的扫描开始时机)，而设有做为检测多面镜PM的各反射面RP的角度位置的原点传感器(原点检测器)的光束送光系统60a与光束受光系统60b。又，于描绘单元Un内，为透过fθ透镜系统FT、多面镜PM、及偏光分束器BS1等检测在基板P的被照射面(或旋转筒DR的表面)反射的光束LBn的反射光的透镜系统Gu4与光检测器(光电传感器)DTo。作为光电传感器DTo，可利用、PIN光电二极管、崩溃光电二极管(avalanchephotodiode、APD)、金属－半导体－金属(MSM)光电二极管等。
射入描绘单元Un的光束LBn，沿着与Z轴平行的轴线Le往－Z方向前进，射入相对XY平面倾斜45°的反射镜M20。被反射镜M20反射的光束LBn，从反射镜M20起通过透镜系统Gu1、平行平板HVP、透镜系统Gu2，朝向在－X方向分离的反射镜M20a成平行光束前进。反射镜M20a相对YZ平面倾斜45°配置，将射入的光束LBn朝向偏光分束器BS1反射向－Y方向。偏光分束器BS1的偏光分离面相对YZ平面倾斜45°配置，反射P偏光的光束，而使偏光于与P偏光正交的方向的直线偏光(S偏光)的光束穿透。若设射入描绘单元Un的光束LBn为P偏光的光束，则偏光分束器BS1使来自反射镜M20a的光束LBn反射向－X方向透过孔径光阑NPA导向反射镜M21侧。反射镜M21相对XY平面倾斜45°配置，将射入的光束LBn以通过第1柱面透镜CYa的方式朝向反射镜M22反射向－Z方向。反射镜M22相对XY平面倾斜45°配置，将射入的光束LBn以通过透镜系统Gu3的方式朝向反射镜M23反射向+X方向。反射镜M23将射入的光束LB1反射向多面镜PM。
第1柱面透镜CYa，以在图2中具有使光束LBn收敛于Y方向(主扫描方向)的折射力、而于X方向(副扫描方向)不具有折射力的方式，设定母线方向的非等方性的折射光学元件。因此，通过柱面透镜CYa后的光束LBn，结果，于主扫描方向(因多面镜PM的光束的偏向方向)成为收敛光束，于副扫描方向(多面镜PM的旋转轴AXp的方向)则成为平行光束。进一步的，借由使通过柱面透镜CYa的光束LBn通过透镜系统Gu3(聚光透镜)，照射于多面镜PM的反射面RP上的光束LBn，则转换成于主扫描方向(因多面镜PM的光束的偏向方向)成为平行状态，于副扫描方向(多面镜PM的旋转轴AXp的方向)成为聚光延伸成狭缝状的收敛状态。
多面镜PM，将射入的光束LB1朝向具有与X轴平行的光轴AXf的fθ透镜系统FT反射向+X方向侧。多面镜PM，为了在基板P的被照射面上扫描光束LB1的点光SP，使射入的光束LB1在与XY平面平行的面内1维偏向(反射)。多面镜PM，具有形成在延伸于Z轴方向的旋转轴AXp周围的多个反射面(本实施形态中为正八角形的各边)，借由与旋转轴AXp同轴的旋转马达RM而旋转。旋转马达RM，借由描绘控制装置200(参照图6)以指定的旋转速度(例如，3万～4万rpm程度)旋转。如先前的说明，描绘线SLn(SL1～SL6)的实效长度(例如，50mm)，设定为可借由此多面镜PM扫描点光SP的最大扫描长(例如，52mm)以下的长度，初期设定(设计上)于最大扫描长的中央设定描绘线SLn的中心点(fθ透镜系统FT的光轴AXf通过的点)。
借由第1柱面透镜CYa与透镜系统Gu3，光束LBn在多面镜PM的反射面上收敛成在与XY平面平行的方向延伸的狭缝状(长椭圆状)。借由第1柱面透镜CYa(及透镜系统Gu3)与后述的柱面透镜CYb，即使多面镜PM的反射面从与Z轴(旋转轴AXp)平行的状态倾斜的情形时，也能抑制照射在基板P的被照射面上的光束LB1(描绘线SL1)的照射位置偏于副扫描方向。
光束LBn对fθ透镜系统FT的射入角θ(相对光轴AXf的角度)，视多面镜PM的旋转角(θ/2)而改变。在光束LBn对fθ透镜系统FT的射入角θ为0度时，射入fθ透镜系统FT的光束LBn沿着光轴AXf上前进。来自fθ透镜系统FT的光束LBn被反射镜M24反射向－Z方向，透过第2柱面透镜CYb投射向基板P。借由fθ透镜系统FT及母线与Y方向平行的柱面透镜CYb、进而扩束器系统(透镜系统Gu1、Gu2)与孔径光阑NPA的作用，投射于基板P上的光束LB1，在基板P的被照射面上收敛成直径数μm程度(例如，2～3μm)的微小点光SP。如以上所述，射入描绘单元Un的光束LBn，在XZ平面内观察时，沿着反射镜M20到基板P的弯曲成コ字状的光路而被弯折，往－Z方向行进投射于基板P。
图2所示的轴线Le，将射入反射镜M20的光束LBn的中心线加以延长者，此轴线Le配置成与被反射镜M24弯折向－Z方向的fθ透镜系统FT的光轴AXf同轴。借由此种配置，能使描绘单元Un的整体(将从反射镜M20到第2柱面透镜CYb的构件保持成一体的单元框架)绕轴线Le微幅旋转，以高精度调整描绘线SLn在XY面内的微小倾斜。以上的描绘单元Un，其描绘单元U1～U6的各自具有相同构成。据此，一边借由6个描绘单元U1～U6的各自将光束LB1～LB6的各点光SP于主扫描方向(Y方向)进行1维扫描、一边将基板P往长条方向搬送，基板P的被照射面即被点光SP相对的2维扫描，于基板P上，以描绘线SL1～SL6的各自描绘的图案即以在Y方向接合的状态被曝光出。又，描绘单元Un内的反射镜M20～M24的各自，是以在描绘用光束LBn的波长(例如355nm)下具有些微穿透率(例如1％以下)的表面反射型激光镜。
举一例而言，设描绘线SLn(SL1～SL6)的实效扫描长LT为50mm、点光SP的实效直径
Figure BDA0002407064100000181
为4μm、来自光源装置LS的光束LB的脉冲发光的振荡频率Fa为400MHz，沿着描绘线SLn(主扫描方向)以点光SP各重叠直径
Figure BDA0002407064100000182
的1/2的方式进行脉冲发光的情形时，点光SP的脉冲发光的主扫描方向的间隔在基板P上为2μm，此与振荡频率Fa的周期Tf(＝1/Fa)2.5nS(1/400MHz)对应。又，此场合，若设描绘数据上所规定的像素尺寸Pxy在基板P上设定为4μm方形时，1像素在主扫描方向与副扫描方向的各方向，以点光SP的2脉冲分曝光出。因此，点光SP的主扫描方向的扫描速度Vsp与振荡频率Fa，设定为成
Figure BDA0002407064100000197
Figure BDA0002407064100000198
的关系。另一方面，扫描速度Vsp，根据多面镜PM的旋转速度VR(rpm)、实效扫描长LT、多面镜PM的反射面数Np(＝8)、与多面镜PM的各反射面RP的扫描效率1/α，而决定如下。
Vsp＝(8·α·VR·LT)/60〔mm/秒〕…式1
因此，振荡频率Fa(周期Tf)与旋转速度VR(rpm)，设定成为如下的关系。
Figure BDA0002407064100000191
根据以上所述，将振荡频率Fa设为400MHz(Tf＝2.5nS)、点光SP的直径
Figure BDA0002407064100000192
设为4μm时，由振荡频率Fa规定的扫描速度Vsp，为0.8μm/nS(＝2μm/2.5nS)。为对应此扫描速度Vsp，将扫描效率1/α设为0.3(α≒3.33)、扫描长LT设为50mm时，由式2的关系，将8面的多面镜PM的旋转速度VR设为36000rpm即可。又，于本实施形态，虽将光束LBn的2脉冲分于主扫描方向与副扫描方向的各方向，各重叠点光SP的直径
Figure BDA0002407064100000193
的1/2而成1像素，但为提高曝光量(DOSE量)，也可设定为各重叠点光SP的直径
Figure BDA0002407064100000194
的2/3的3脉冲分、或各重叠点光SP的直径
Figure BDA0002407064100000195
的3/4的4脉冲分来做为1像素。因此，若设每1像素的点光SP的脉冲数为Nsp时，先前的式2的关系式，即一般化而能以下式3表示。
Figure BDA0002407064100000196
为满足此式3的关系，调整光源装置LS的振荡频率Fa(周期Tf)与多面镜PM的旋转速度VR中的至少一方。
又，构成图2所示的原点传感器的光束受光系统60b，会产生多面镜PM的反射面RP的旋转角度位置来到紧靠着以反射面RP进行的描绘用光束LBn的点光SP的扫描可开始之前的既定位置(规定角度位置、原点角度位置)的瞬间，波形变化的原点信号(也称同步信号、时序信号)SZn。由于多面镜PM具有8个反射面RP，因此光束受光系统60b即是在多面镜PM的1旋转中输出8次原点信号SZn(8次波形变化)。原点信号SZn被送至描绘控制装置200，产生原点信号SZn后经既定迟延时间后，开始点光SP沿描绘线SLn的描绘。原点信号SZn从设于6个描绘单元U1～U6各自的光束受光系统60b，分别输出原点信号SZ1～SZ6。
又，图2中的配置在以透镜系统Gu1、Gu2构成的扩束器系统中的平行平板HVP，能绕与图2中的Y轴(主扫描方向)平行的旋转轴倾斜，借由其倾斜角的变化，能使在基板P上扫描的点光SP的扫描轨迹描绘线SLn往副扫描方向微量(例如，点光SP的实效尺寸
Figure BDA0002407064100000201
的数倍～十数倍程度)位移(shift)。图2中，透镜系统Gu1在使射入的光束LBn(平行光束)在平行平板HVP的前方位置收敛成光腰后，以发散的状态通过平行平板HVP射入透镜系统Gu2。透镜系统Gu2，将发散射入的光束LBn转换成例如直径8mm程度的平行光束。配置在偏光分束器BS1后的孔径光阑NPA，配置在透镜系统Gu2(扩束器系统)的后侧焦距的位置。进一步的，孔径光阑NPA，借由柱面透镜CYa与透镜系统Gu3，于主扫描方向设定成与多面镜PM的反射面RP成光学共轭的关系。于副扫描方向(多面镜PM的旋转轴AXp的方向)，孔径光阑NPA与多面镜PM的反射面RP，借由柱面透镜CYa与透镜系统Gu3的合成光学系统，设定成光瞳与像面的关系。亦即，若设成为平行光束的光束LBn通过孔径光阑NPA的位置为光瞳面时，多面镜PM的反射面RP于副扫描方向相当于光束LBn成为光腰而收敛的像面。
因此，当将平行平板HVP相对扩束器系统(透镜系统Gu1、Gu2)的光轴从垂直的中立状态倾斜既定角度时，射入透镜系统Gu2的光束LBn，于图2中即往Z方向平行移动，其结果，射入孔径光阑NPA的光束LBn(平行光束)，即相对光轴些微的倾斜于副扫描方向穿透孔径光阑NPA的圆形开口。此时，由于孔径光阑NPA配置在透镜系统Gu2(扩束器系统)的后侧焦距位置，因此在孔径光阑NPA上的光束LBn的照射位置不会变位。相对光轴些微倾斜穿透孔径光阑NPA的光束LBn，在多面镜PM的反射面RP上虽于副扫描方向是收敛的，但其收敛位置会些微的往副扫描方向(多面镜PM的旋转轴AXp的方向)变位。多面镜PM的反射面RP与基板P的表面，于副扫描方向，由于因fθ透镜系统FT与柱面透镜CYb的合成光学系统而成共轭(成像)关系，因此当使平行平板HVP从中立状态倾斜时，视其倾斜量，投射于基板P上的点光SP会往副扫描方向位移。
〔光束切换部内的中继光学系统〕
图3是显示选择用光学元件OSn(OS1～OS6)及选择镜IMn(IM1～IM6)周边的具体构成的图，此处，为简化说明，代表性的显示图1中所示的光束切换部中，来自光源装置LS的光束LB最后射入的选择用光学元件OS2、与其1个前方的选择用光学元件OS1的周边构成。于选择用光学元件OS1，从光源装置LS射出的光束LB，是以例如直径1mm以下的微小直径(第1径)的平行光束以满足布拉格衍射条件的方式射入。未输入高频信号(RF电力)的驱动信号DF1的期间(驱动信号DF1为OFF)，射入的光束LB不因选择用光学元件OS1而衍射，直接穿透。穿透的光束LB，穿透于其光路上沿光轴AXa设置的聚光透镜Ga及准直透镜Gb，射入后段的选择用光学元件OS2。此时，通过选择用光学元件OS1后通过聚光透镜Ga及准直透镜Gb的光束LB，成为与光轴AXa同轴。聚光透镜Ga，将穿透选择用光学元件OS1的光束LB(平行光束)，聚光成在位于聚光透镜Ga与准直透镜Gb间的面Ps的位置成为光腰。准直透镜Gb，使从面Ps的位置发散的光束LB成为平行光束。因准直透镜Gb而成为平行光束的光束LB直径为第1直径。
此处，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，在既定容许范围内与面Ps一致，聚光透镜Ga的前侧焦点位置被配置成与选择用光学元件OS1内的衍射点在既定容许范围内一致，准直透镜Gb的后侧焦点位置则被配置成与选择用光学元件OS2内的衍射点在既定容许范围内一致。因此，聚光透镜Ga与准直透镜Gb能发挥使选择用光学元件OS1内的衍射点(光束的偏向区域)与次段的选择用光学元件OS2内的衍射点(光束的偏向区域)，成为光学共轭关系的等倍中继光学系统(倒立的成像系统)的功能。因此，于面Ps的位置形成中继光学系统(透镜Ga、Gb)的光瞳面。
另一方面，在驱动信号DF1施加于选择用光学元件OS1的ON状态期间，以布拉格衍射的条件射入的光束LB因选择用光学元件OS1而分为衍射的光束LB1(1次衍射光、主衍射光束)与未衍射的0次光束LB1z。当将光束LB对选择用光学元件OS1的射入角度射定为满足布拉格衍射条件时，相对于0次光束LB1z，仅强烈产生衍射角为例如正方向的+1次衍射光束LB1，负方向的－1次衍射光束(LB1’)以及其他的2次衍射光束等，理论上几乎不会产生。因此，满足布拉格衍射条件的情形时，设射入的光束LB的强度为100％，无视因选择用光学元件OS1的穿透率造成的降低时，衍射后的光束LB1的强度最大约70～80％程度、剩余的30～20％程度为0次光束LB1z的强度。0次光束LB1z通过由聚光透镜Ga与准直透镜Gb构成的中继光学系统，进一步穿透后段的选择用光学元件OS2而被吸收体TR吸收。以对应高频驱动信号DF1的频率的衍射角被偏向于－Z方向的主衍射光束LB1(平行光束)穿透聚光透镜Ga，朝向设在面Ps上的选择镜IM1。由于聚光透镜Ga的前侧焦点位置与选择用光学元件OS1内的衍射点在光学上共轭，因此从聚光透镜Ga朝向选择镜IM1的光束LB1即在从光轴AXa偏心的位置与光轴AXa平行的前进，而在面Ps的位置聚光(收敛)成光腰。该光腰的位置被设定为与透过描绘单元U1投射于基板P上的点光SP在光学上共轭。
借由将选择镜IM1的反射面配置在面Ps的位置或其近旁，因选择用光学元件OS1而偏向(衍射)的描绘用主衍射光束LB1即被选择镜IM1反射向－Z方向，透过孔径AP1与准直透镜Gc沿轴线Le(先前的图2参照)射入描绘单元U1。准直透镜Gc，使因聚光透镜Ga而收敛/发散的光束LB1成为与准直透镜Gc的光轴(轴线Le)同轴的平行光束。借由准直透镜Gc而成为平行光束的光束LB1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，在既定容许范围内配置在选择镜IM1的反射面或其近旁。孔径AP1，将能被选择镜IM1的反射面反射的主衍射光束LB1以外的高次衍射光束(2次光等)加以遮蔽。
如以上所述，当将聚光透镜Ga的前侧焦点位置与选择用光学元件OS1内的衍射点做成光学共轭，并在聚光透镜Ga的后侧焦点位置面Ps配置选择镜IM1时，即能在因选择用光学元件OS1而衍射的光束LB1(主衍射光束)成为光腰的位置，确实地进行选择(切换)。其他的选择用光学元件OS3～OS6之间，亦即，选择用光学元件OS5与OS6之间、选择用光学元件OS6与OS3之间、选择用光学元件OS3与OS4之间、以及选择用光学元件OS4与OS1之间，也设置由同样的聚光透镜Ga与准直透镜Gb构成的等倍中继光学系统(倒立的成像系统)。
不过，当在选择用光学元件OS1脱离理想的布拉格衍射条件的状态下动作时，有理论上不会产生的－1次衍射光束LB1’成为漏泄光而产生的情形。－1次衍射光束LB1’(平行光束)在选择用光学元件OS1，关于0次光束LB1z以和主衍射光束LB1成对称的衍射角(偏向角)产生而射入聚光透镜Ga，于面Ps成光腰而收敛。于面Ps上，－1次衍射光束LB1’的聚光点夹着0次光束LB1z的聚光点位在与主衍射光束LB1的聚光点成对称的位置。选择镜IM1由于仅反射主衍射光束LB1，因此其他的0次光束LB1z与－1次衍射光束LB1’会直接射入准直透镜Gb，射入成OFF状态的后段的选择用光学元件OS2。－1次衍射光束LB1’虽是直接穿透选择用光学元件OS2，此时的射入角度(射出角度)与选择用光学元件OS2为ON状态时的衍射角(偏向角)相等。因此，直接穿透选择用光学元件OS2的－1次衍射光束LB1’(漏泄光、杂散光)因选择用光学元件OS2的后段的聚光透镜Ga而收敛，被后段的选择镜IM2反射而射入后段的描绘单元U2。
因此，在选择用光学元件OS1成为ON状态、描绘单元U1以点光SP的扫描进行图案描绘时，以相同描绘数据经强度调变的－1次衍射光束LB1’(副衍射光束、漏泄光)射入描绘单元U2，以在描绘线SL2上描绘与原本的图案不同的图案(杂讯图案)的方式扫描点光SP。－1次衍射光束LB1’的强度(光量)相对于以描绘单元U2扫描的原来的光束LB2(+1次衍射光束)的强度虽低，但却是对片状基板P上的感光层赋予多余曝光量的状态，亦即，成为借由杂讯图案的被曝光状态，最终的会有描绘于片状基板P上的图案品质大幅恶化的情形。因此，于本实施形态，如图3所示，为了阻止于选择用光学元件OS1产生的－1次衍射光束LB1’(作为杂讯光的副衍射光束)射入后段的选择用光学元件OS2，将刀口状的遮蔽板(阻止光学构件)IM1’配置在面Ps的位置近旁。遮蔽板IM1’相对选择镜IM1绕光轴AXa(0次光束LB1z)旋转180°配置。
遮蔽板IM1’，在其他的选择用光学元件OS5与选择用光学元件OS6间的中继光学系统(透镜系统Ga、Gb)中、选择用光学元件OS6与选择用光学元件OS3间的中继光学系统(透镜系统Ga、Gb)中、选择用光学元件OS3与选择用光学元件OS4间的中继光学系统(透镜系统Ga、Gb)中、选择用光学元件OS4与选择用光学元件OS1间的中继光学系统(透镜系统Ga、Gb)中、以及选择用光学元件OS2后的位置(光瞳面)的各处，也同样的作为遮蔽板IM5’、IM6’、IM3’、IM4’、IM2’设置。又，以下的说明中，将从选择用光学元件OS1～OS6作为杂讯光产生的－1次衍射光束LB1’～LB6’统称为LBn’、将遮蔽板IM1’～IM6’统称为IMn’。
〔选择用光学元件(AOM)的衍射动作〕
其次，参照图4、图5，说明选择用光学元件OSn的衍射动作。如图4所示，选择用光学元件OSn，由用以使射入的光束LB衍射的结晶体(或石英)AOG、与接着在结晶体AOG的一边并借由RF电力(驱动信号DFn)使结晶体AOG内生成周期性折射率分布(穿透型相位衍射格子)的超声波振子VD。此处，将包含在含射入的光束LB的轴线、主衍射光束LBn的轴线以及作为杂讯光的－1次衍射光束LBn’的轴线的平面内、且与结晶体AOG内生成的衍射格子的周期方向正交的轴线设为Lga。当将射入的光束LB的轴线与轴线Lga所夹的角度θB，设为以结晶体AOG的折射率、光束LB的波长、振动频率等所决定的特定角度时，即成为布拉格衍射的状态，从结晶体AOG仅产生1个主衍射光束LBn。为布拉格衍射的条件的角度θB也称为布拉格角。因此，结晶体AOG形成为射入面Pin与射出面Pout彼此平行、且不是与轴线Lga垂直而是与以布拉格角θB射入的光束LB垂直。据此，穿透选择用光学元件OSn的光束LB或0次光束LBnz，不会因结晶体AOG横位移而直线前进。然而，若因结晶体AOG的温度变化、RF电力(驱动信号DFn)的频率变化、射入的光束LB从布拉格角Θb些微的角度变化、环境温度或气压变化等的影响，而脱离理想的布拉格衍射的条件时，即会产生作为杂讯光的－1次衍射光束LBn’(副衍射光束)。－1次衍射光束LBn’，以和相对0次光束LBnz的主衍射光束LBn的衍射角+Δθd对称的衍射角－Δθd产生。
图5是显示从选择用光学元件OSn(结晶体AOG)射出的衍射光(也包含0次光)的一强度分布例的图表，纵轴代表将射入的光束LB的强度设为100％时射出的0次光束LBnz、+1次衍射光束(主衍射光束)LBn、－1次衍射光束LBn’的强度比率。又，此处假设不产生2次以上的衍射光束。在选择用光学元件OSn未施加RF电力的OFF状态时，不会产生+1次衍射光束LBn与－1次衍射光束LBn’、仅0次光束LBnz以高比率、例如相对射入的光束LB的强度以乘上选择用光学元件OSn(结晶体AOG)的穿透率η(例如约98％)的比率产生。在选择用光学元件OSn施加RF电力的ON状态时，以对应RF电力大小(驱动信号DFn的振幅)的效率β，产生+1次衍射光束LBn。虽因结晶体AOG的物性而有差异，但效率β最大约为80％程度，考虑穿透率η(≒0.98)的+1次衍射光束LBn的强度相对光束LB的强度，最大约为78％(β×η)。因此，在ON状态时未衍射的0次衍射光束LBnz的强度，即为剩余的约20％。不过，当作为杂讯光而产生－1次衍射光束LBn’时，伴随于此，+1次衍射光束LBn与0次衍射光束LBnz的各强度的比率会低于理想的状态(目录值)。
于本实施形态，从规定值变更施加于选择用光学元件OSn的各自的RF电力(驱动信号DFn)的频率、利用调整在选择用光学元件OSn的主衍射光束LBn的衍射角度的功能，使投射于基板P上的光束LBn的点光SP往副扫描方向微幅(±数μm程度)高速位移。此位移功能，即使是在点光SP于基板P上扫描的期间，也能借由在既定范围变化驱动信号DFn的频率，亦即高速的进行驱动信号DFn的调频来加以实现。将驱动信号DFn的频率从规定值加以变更的情形时，选择用光学元件(AOM)OSn会有脱离布拉格衍射的条件而动作的情形，而有与选择用光学元件OSn的衍射效率的变化一起，作为杂讯光的－1次衍射光束LBn’(副衍射光束)的强度变大的情形。由于作为杂讯光的－1次衍射光束LBn’被遮蔽板IMn’(阻止光学构件)去除掉(cut)，因此虽能阻止对后段的描绘单元Un的射入，但却会造成主衍射光束LBn的强度(光量)变动。因此，于本实施形态，在使利用施加于选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的调频而使点光SP往副扫描方向(X方向)的位移功能(借由选择用光学元件OSn的X位移功能)作动时，一并进行调整选择用光学元件OSn的衍射效率以调整描绘用主衍射光束LBn的强度的控制。
〔描绘控制系〕
接着，参照图6说明为进行以上之控制，而使用描绘单元U1～U6各自的图案描绘的控制、以及进行用以调整点光SP的强度及曝光量的控制的描绘控制系统的概略构成。图6，显示了将来自图1所示的光源装置LS的光束LB选择性的供应至描绘单元U1～U6的各自的光束切换部(包含选择用光学元件OS1～OS6、反射镜M1～M12、选择镜IM1～IM6、中继光学系统等)的示意的配置，并显示了光源装置LS、描绘控制装置(描绘控制部)200及光量测量部202的连接关系。于描绘控制装置(描绘控制部)200，输入来自图2所示的描绘单元U1～U6各自的光束受光系统60b的原点信号SZ1～SZ6，以决定各描绘单元Un的图案描绘的时序，并对选择用光学元件OS1～OS6的各自输出振幅(电力)与频率经调整的驱动信号DF1～DF6。如图1的说明，来自光源装置LS的光束LB于反射镜M1、M2反射，依序通过选择用光学元件OS5、OS6、OS3、OS4、OS1、OS2后，射入图1所示的吸收体TR，但于图6中，仅显示光路中的反射镜M1、M7、M8，在选择用光学元件OS2与吸收体TR之间追加了反射镜M13作为光束切换部。反射镜M13，将通过选择用光学元件OS2而未被选择镜IM2反射的0次衍射光束反射向吸收体TR。光束切换部中所含的反射镜M1～M13及选择镜IM1～IM6，与描绘单元Un内的反射镜M20～M24为相同的激光镜，于光束LB的波长(例如，355nm)仅有些微的穿透率(例如1％以下)。
如图6所示，于反射镜M1的背面侧，设有检测从光源装置LS射出的光束LB的强度(光量)的光电传感器DTa，于反射镜M13的背面侧，设有检测所有的选择用光学元件OS1～OS6为OFF状态时穿透而来的光束LB本身、或未能以ON状态的选择用光学元件OSn衍射的光束LB的0次衍射光束LBnz的光电传感器DTb。光电传感器DTa、DTb，与图2中所示的光电传感器DTo同样的，以PIN光电二极管、崩溃光电二极管(APD)、金属－半导体－金属(MSM)光电二极管的任何一个构成。从光电传感器DTa输出的光电信号Sa，为监测从光源装置LS射出的光束LB原来的强度(光量)而被送至光量测量部202，从光电传感器DTb输出的光电信号Sb，也是为监测6个选择用光学元件OS1～OS6的穿透率变动及衍射效率变动而被送至光量测量部202。从光电传感器DTo输出的光电信号So，也为测量形成在旋转筒DR外周面的基准图案及形成在基板P上的底层图案、或来自对准标记的反射光量而被送至光量测量部202又，图6中显示仅选择用光学元件OS4成为ON状态时的状态，因选择用光学元件OS4衍射的来自光源装置LS的光束LB的+1次衍射(主衍射)光束作为光束LB4被供应至描绘单元U4。
光源装置LS，生成为使光束LB以频率Fa脉冲发光的时钟信号LTC(例如，400MHz)，该时钟信号LTC被送至描绘控制装置200与光量测量部202。描绘控制装置200，将包含与点光SP的1扫描中描绘的像素数分对应的位数的描绘位列数据SDn(n是与描绘单元U1～U6中任何一个对应的数)送出至光源装置LS。进一步的，光源装置LS与描绘控制装置200通过接口总线(串列总线亦可)SJ，进行各种控制信息(指令及参数)的交换。
〔光源装置LS〕
光源装置LS，是如图7所示的光纤增幅激光光源(借由光增幅器与波长转换元件产生紫外脉冲光的激光光源)。图7的光纤增幅激光光源(LS)的构成，例如已详细揭露于国际公开第2015/166910号小册子，因此此处仅简单说明。图7中，光源装置LS，包含控制电路120与种光产生部135，控制电路120包含生成为了频率Fa脉冲发光出光束LB的时钟信号LTC的信号产生部120a，而种光产生部135则回应时钟信号LTC生成以红外波长带脉冲发光的2种类的种光S1、S2。种光产生部135包含DFB半导体激光元件130、132、透镜GLa、GLb、偏光分束器134等，DFB半导体激光元件130回应时钟信号LTC(例如400MHz)产生峰值强度大且陡峭或尖锐的脉冲状种光S1，DFB半导体激光元件132则回应时钟信号LTC产生峰值强度小且和缓(随时间而宽)的脉冲状种光S2。种光S1与种光S2被设定为发光时序同步(一致)且皆是每1脉冲的能量(峰值强度×发光时间)大致相同。进一步的，DFB半导体激光元件130所产生的种光S1的偏光状态设定为S偏光，DFB半导体激光元件132所产生的种光S2的偏光状态则设定为P偏光。偏光分束器134，使来自DFB半导体激光元件130的S偏光的种光S1穿透而导向电气光学元件(以Pockels cell(普克耳斯电池)、Kerr cell(卡耳电池)等构成的EO元件)136，且使来自DFB半导体激光元件132的P偏光的种光S2反射而导向电气光学元件136。
电气光学元件136，根据从图6的描绘控制装置200送来的描绘位列数据SDn，将2种类的种光S1、S2的偏光状态以驱动电路136a高速地加以切换。在输入驱动电路136a的描绘位列数据SDn的1像素分的逻辑信息为L(「0」)状态时，电气光学元件136不改变种光S1、S2的偏光状态而直接将之导至偏光分束器138，在描绘位列数据SDn的1像素分的逻辑信息为H(「1」)状态时，电气光学元件136将射入的种光S1、S2的偏光方向旋转90度导向偏光分束器138。从而，电气光学元件136在描绘位列数据SDn的像素的逻辑信息为H状态(「1」)时，将S偏光的种光S1转换为P偏光的种光S1，将P偏光的种光S2转换为S偏光的种光S2。偏光分束器138，使P偏光的光穿透而透过透镜GLc导向整合器144，使S偏光的光反射而导向吸收体140之物。穿透偏光分束器138的种光(S1与S2中的任一方)称为种光光束Lse。通过光纤142a被导向整合器144的来自激励光源142的激励光(pump光、charge光)，与从偏光分束器138射出的种光光束Lse合成后，射入光纤光增幅器146。
借由以激励光激励掺杂在光纤光增幅器146中的激光介质，在通过光纤光增幅器146内的期间种光光束Lse被增幅。经增幅的种光光束Lse从光纤光增幅器146的射出端146a伴随既定发散角射出，通过透镜GLd以聚光在第1波长转换光学元件148方式射入。第1波长转换光学元件148，第2谐波产生器(Second Harmonic Generation：SHG)，相对射入的种光光束Lse(波长λ)生成波长为λ的1/2的第2谐波。种光光束Lse的第2谐波(波长λ/2)与原本的种光光束Lse(波长λ)，透过透镜GLe以聚光于第2波长转换光学元件150的方式射入。第2波长转换光学元件150，借由第2谐波(波长λ/2)与种光光束Lse(波长λ)的和频产生(SumFrequency Generation：SFG)，产生波长为λ的1/3的第3谐波。此第3谐波为在370mm以下的波长带(例如355nm)具有峰值波长的紫外脉冲光(光束LB)。从第2波长转换光学元件150产生的光束LB(发散光束)，借由透镜GLe被转换为光束直径1mm程度的平行光束后从光源装置LS射出。
施加于驱动电路136a的描绘位列数据SDn的1像素分的逻辑信息为L(「0」)的情形时(不曝光该像素的非描绘状态时)，不改变射入电气光学元件136的种光S1、S2的偏光状态而直接导向偏光分束器138。因此，射入整合器144的种光光束Lse即为种光S2由来之源。由于光纤光增幅器146(或波长转换光学元件148、150)对此种峰值强度低、随时间而宽的钝特性种光S2的增幅效率(或波长变换效率)低，因此从光源装置LS射出的P偏光的光束LB，成为未被增幅至曝光所需能量的脉冲光。此种由种光S2而生成的光束LB的能量极低，照射于基板P的点光SP的强度为极位准。如以上所述，从光源装置LS在非描绘状态时也会持续射出虽然微弱的紫外脉冲光的光束LB，因此将在此种非描绘状态时射出的光束LB，亦称为OFF光束(OFF脉冲光)。
另一方面，在施加于驱动电路136a的描绘位列数据SDn的1像素分的逻辑信息为H(「1」)的情形时(使该像素曝光的描绘状态时)，电气光学元件136改变射入的种光S1、S2的偏光状态后导至偏光分束器138。因此，射入整合器144的种光光束Lse即为种光S1由来的源。种光S1由来的种光光束Lse的发光轮廓，由于峰值强度大且尖锐，因此种光光束Lse因光纤光增幅器146(或波长转换光学元件148、150)而被有效率的增幅(或波长变换)，从光源装置LS输出的P偏光的光束LB具有基板P的曝光所需的能量。在描绘状态时从光源装置LS输出的光束LB，为了与非描绘状态时射出的OFF光束(OFF脉冲光)加以区别，也称为ON光束(ON脉冲光)。如以上所述，在作为光源装置LS的光纤增幅激光光源内，将2种类的种光S1、S2中的任一方以作为描绘用光调变器的电气光学元件136选择后进行光增幅，即能将光纤增幅激光光源，作为回应描绘数据(SDn)而高速丛发(burst)发光的紫外脉冲光源。
又，图6所示的描绘控制装置200，也具备输入来自描绘单元U1～U6各自的原点信号SZ1～SZ6，以使描绘单元U1～U6各自的多面镜PM的旋转速度一致，并以使其旋转角度位置(旋转的相位)彼此成既定关系的方式同步控制多面镜PM的旋转的功能。进而，描绘控制装置200，包含存储根据原点信号SZ1～SZ6，以描绘单元U1～U6各自的点光SP形成的描绘线SL1～SL6描绘的描绘位列数据SDn的存储器。描绘控制装置200中，预先设定有将存储器中存储的描绘位列数据SDn的1像素分的数据(1位)，以光束LB的几脉冲分加以描绘的信息。例如，在设定为将1像素以光束LB的2脉冲(于主扫描方向与副扫描方向的各方向2个点光SP)加以描绘的情形时，描绘位列数据SDn的数据，即在时钟信号LTC的每2时钟脉冲各读出1像素分(1位)，施加于图7的驱动电路136a。
〔整体的控制系〕
图8是显示图1所示的旋转筒DR的驱动控制、图6所示的描绘控制装置200、图7所示的光源装置LS、及图1中的描绘单元U1～U6(Un：此处代表性的仅显示1个)协同进行图案描绘时的整体的控制系的方块图。图8中，于旋转筒DR设有与中心轴AXo同轴延伸于Y方向的轴，此轴由包含马达及伺服电路等的驱动控制部210进行旋转控制。为测量旋转筒DR的旋转角度位置(基板P的周方向的移动位置)，于旋转筒DR的Y方向端部侧与中心轴AXo同轴的固定有圆盘状或圆环状的标尺构件ESD，与旋转筒DR一起于XZ面内旋转。在与标尺构件ESD的中心轴AXo平行的外周面，沿其周方向以一定节距(例如20μm程度)刻设有格子状的刻度。图8中，虽将标尺构件ESD的直径显示得较旋转筒DR的外周面直径小，但距离标尺构件ESD的中心轴AXo的半径与旋转筒外周面的半径以相等较佳，即使不能做成相等的情形时，半径差也最好是能控制在±10％程度的范围内。又，图8中，与包含中心轴AXo的YZ面平行的也为中心面pcc。
如图1所示，在XZ面内观察旋转筒DR的情形时(从Y方向观察的情形)，奇数号描绘单元U1、U3、U5的各轴线Le(参照图2)与偶数号描绘单元U2、U4、U6的各轴线Le(参照图2)，相对中心面pcc设定为一定角度、例如10°～20°程度。不过，图8中为简化说明，仅显示奇数号描绘单元Un。进一步的，在卷绕于旋转筒DR搬送的基板P的进行方向，于奇数号描绘单元Un的上游侧，于Y方向排列设置有位检测形成在基板P的十字状对准标记(或形成在旋转筒DR外周面的基准图案)的位置的作为标记检测系统的多个对准系统AMn(AM1～AM4)。对准系统AMn，于基板P上具有200～500μm方形程度的检测视野(检测区域)，对准系统AMn具备以高速快门速度拍摄出现在检测区域内的标记的像的以CCD或CMOS构成的摄像元件。以摄像元件拍摄(捕捉)到的包含标记的像的图像信号，以标记位置检测部212加以图像解析，以生成所拍摄的标记像的中心位置与检测区域内的基准位置(中心点)的相对2维(主扫描方向与副扫描方向)的位置偏移量的信息。
再者，在标尺构件ESD的周围，以和其外周面对向的方式，设有用读取刻度的移动的至少3个编码器读头(读取头、检测头)EH1、EH2、EH3。不过，图8中省略了编码器读头EH3的图示。于XZ面内，编码器读头EH1被设定为从中心轴AXo观察时与对准系统AMn的检测区域相同方位，编码器读头EH2被数定为从中心轴AXo观察时与奇数号描绘单元Un的描绘位置(描绘线SL1、SL3、SL5)相同方位，编码器读头EH3(未图示)则被设定为从中心轴AXo观察时与偶数号描绘单元Un的描绘位置(描绘线SL2、SL4、SL6)相同方位。编码器读头EH1、EH2(及EH3)的各自，根据标尺构件ESD的刻度的周方向移动而周期性进行位准变化，且将具有90度相位差的2相信号输出至旋转位置检测部214。旋转位置检测部214，包含计算来自编码器读头EH1、EH2(及EH3)各自的2相信号的计数器电路，逐次生成将刻度的移动量(位置变化)以像素尺寸或点光SP的实效直径
Figure BDA0002407064100000301
的一半以下、最好是1/10以下的亚微米的解析能力(例如0.2μm)进行数字计算的测量值(移动位置信息、计算值)。此处，标尺构件ESD、编码器读头EH1、EH2、EH3、旋转位置检测部214(计数器电路等)构成编码器测量系统，以旋转位置检测部214生成的测量值(移动位置信息、计算值)表示基板P于副扫描方向的移动位置的变化。
标记位置检测部212，将对准系统AMn的摄像元件在检测区域内图像捕捉到标记像的瞬间以旋转位置检测部214生成的测量值(移动位置信息、计算值)加以闩锁存储。再者，标记位置检测部212根据以图像解析求出的标记像的相对的位置偏移量与闩锁的测量值(移动位置信息、计算值)，将基板P上的标记位置与旋转筒DR的旋转角度位置以亚微米的精度加以对应后算出的位置信息输出至描绘控制装置200。又，对应编码器读头EH1、EH2(及EH3)的各自设置在旋转位置检测部214内的计数器电路，当编码器读头EH1、EH2(及EH3)的各自检测到在标尺构件ESD的刻度中的周方向1处所设的零点标记时，即零位重置。
如先前的图2所示，设在描绘单元Un内的平行平板HVP，以包含改变倾斜量的压电马达(PZM)、音圈马达(VCM)等的驱动源、与测量平行平板HVP从中立状态的倾斜量的传感器的驱动控制部216加以控制。驱动控制部216可根据来自描绘控制装置200的指令，在描绘单元Un进行图案描绘的期间也能连续的使平行平板HVP的倾斜角度位置变化。
在图6所示的描绘控制装置200内，如图8所示，设有选择用元件控制部200A、多面镜控制部200B、描绘控制部200C。选择用元件控制部200A回应来自描绘单元Un(U1～U6)的各自的原点信号SZn(SZ1～SZ6)，对与描绘单元Un(U1～U6)的各自对应的选择用光学元件OSn(OS1～OS6)中的任1个施加驱动信号DFn。于选择用元件控制部200A，如下一个图9的说明般，设有调整驱动信号DFn的振幅(RF电力)及频率的功能。多面镜控制部(旋转马达控制部)200B，对使描绘单元Un的各自的多面镜PM旋转的旋转马达RM，相对旋转速度在3～4万rpm之间的被指令的速度，以±数rpm以内、最好是±2rpm以内的精度，进行精密的旋转控制。以多面镜控制部200B进行的旋转马达RM的控制中，也使用以旋转位置检测部214测量的旋转筒DR的旋转角度位置(基板P的移动位置)的信息、及原点信号SZn的信息。描绘控制部200C，具备：存储与描绘单元Un的各自于基板P上待描绘的图案对应的描绘图案信息(位映像数据)的存储器电路、以及根据来自各描绘单元Un的原点信号SZn、与以旋转位置检测部214测量的旋转筒DR的旋转角度位置(基板P的移动位置)的信息，将以对应的描绘单元Un待描绘的描绘位列数据SDn从存储器电路读出后，回应时钟信号LTC送至光源装置LS的数据送出电路等。
进一步的，描绘控制部200C，具备根据以标记位置检测部212测量的对准标记的位置信息，推定运算基板P上的图案形成区域(也有已形成底层图案的情形)与描绘位置(描绘线SL1～SL6的各自)于主扫描方向(Y方向)与副扫描方向(X方向)的各方向的位置误差的信息，或根据以旋转位置检测部214测量的旋转筒DR的旋转角度位置的信息，推定运算因基板P于副扫描方向的移动速度的误差及速度不均引起的移动位置误差的信息的处理器等。此处理器根据推定运算的图案形成区域的位置误差的信息及基板P的移动位置误差的信息，生成用以调整(修正)描绘单元Un的各自的图案描绘位置的修正信息。于本实施形态，在以描绘控制部200C的处理器生成的修正信息中，包含与使描绘单元Un的各自描绘的描绘线SLn(点光SP)的位置往副扫描方向(X方向)位移的调整量、调整时序、或用以进行调整的机构的指定等相关的信息。本实施形态中，作为使描绘线SLn(点光SP)的位置往副扫描方向(X方向)位移的修正机构，使用与描绘单元Un的各自对应设置的倾斜角经调整的平行平板HVP与被调频的选择用光学元件OSn中的任一方或双方。
如先前的说明，借由平行平板HVP的倾斜使描绘线SLn(点光SP)往X方向位移的机构(也称使用平行平板HVP的X位移器机构)，由于是机械性的修正机构，因此虽然回应性低、但能以较大的行程(例如±数十μm程度)使描绘线SLn(点光SP)位移。另一方面，借由选择用光学元件OSn的调频使描绘线SLn(点光SP)往X方向位移的机构(也称使用选择用光学元件OSn的X位移器机构、或使用AOM的X位移器机构)，由于是电性的修正机构，因此虽能回应多面镜PM的每1个反射面RP的光束LBn的扫描时序，高速地使描绘线SLn(点光SP)位移，但由于使用选择用光学元件OSn的调频的主衍射光束LBn的衍射角(图4所示的+Δθd)的调整范围狭窄，因此位移量为±数μm程度。
〔选择用光学元件的控制部〕
图9是显示图8的选择用元件控制部200A的具体的电路方块图，选择用元件控制部200A，由包含处理器、输入原点信号SZn(SZ1～SZ6)并输入以描绘控制部200C的处理器生成的为了使用选择用光学元件OSn的X位移器机构的修正信息的控制电路部250，以及输出驱动信号DF1～DF6的6个电路部CCB1～CCB6构成。电路部CCB1～CCB6，由于皆为相同构成，因此代表性的仅说明电路部CCB1的构成。于选择用元件控制部200A，设有产生作为施加于选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的基准频率(中心频率)的基准信号RFo的基准振荡器260。控制电路部250，根据来自描绘控制部200C的为了使用选择用光学元件OSn的X位移器机构的修正信息，生成与从驱动信号DFn的振幅(电力)的基准值的修正量相关的修正信息ΔAC1～ΔAC6、以及与从驱动信号DFn的基准信号RFo的中心频率的修正量相关的修正信息ΔFC1～ΔFC6。进一步的，控制电路部250根据原点信号SZn(SZ1～SZ6)的输入，生成控制施加于对应的选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的ON(施加)/OFF(非施加)的切换信号LP1～LP6。
电路部CCB1(CCBn)，具备：根据来自基准振荡器260的基准信号RFo与来自控制电路部250的修正信息ΔFC1(ΔFCn)、生成作为驱动信号DF1(DFn)的源的经调频的高频信号的调频电路251，根据来自控制电路部250的修正信息ΔAC1(ΔACn)、调整以调频电路251生成的高频信号的振幅(增益)的振幅调整电路252，以及生成对经振幅调整的高频信号进行了电力增幅的驱动信号DF1(DFn)并回应来自控制电路部250的切换信号LP1(LPn)切换驱动信号DF1(DFn)的ON/OFF的电力增幅电路253。在其他的电路部CCB2～CCB6中，也设有同样的调频电路251、振幅调整电路252、电力增幅电路253。
使用AOM的选择用光学元件OSn，虽能借由改变驱动信号DFn的频率调整衍射角，但有时会因布拉格衍射的条件改变造成的衍射效率变化，导致描绘用光束LBn的强度变化。此强度变化的频率依存性，会因选择用光学元件OSn的结晶体AOG的材料而不同。图10是以示意方式说明使用选择用光学元件(AOM)OSn的光束(主衍射光束)LBn的强度变化的频率依存性的特性例与点光SP的X位移量的关系的图表。图10中，横轴代表驱动信号DFn的频率(MHz)，纵轴代表将驱动信号DFn在规定频率(中心频率)fcc时所得的光束(主衍射光束)LBn的强度设为100％的相对的强度比(％)。强度变化的频率依存性虽会因选择用光学元件OSn的结晶体AOG的材料而不同，例如会成为特性Ka、特性Kb般。特性Ka，在相对规定频率fcc使驱动信号DFn的频率变化变化幅度(变化量)Δfc时，特性Ka的强度比的变化倾向较特性Kb的强度比的变化倾向大。亦即，代表与特性Kb相较，特性Ka对频率变化的光束LBn的强度降低下陡峭、且无法增大频率变化造成的点光SP的位移量。又，于图10中，相对于频率的变化幅度Δfc的点光SP的位移量ΔXsf，虽然不同材料的结晶体AOG(特性Ka、Kb)也设为相同，但实际上会因超声波在结晶体AOG内的行进速度的差异而不同。
于图10的特性Ka、Kb，相对于驱动信号DFn的频率的变化幅度Δfc，设点光SP位移4μm程度，于特性Ka的强度比为87％程度、于特性Kb的强度比则为96％程度。当频率的变化幅度Δfc进一步变大时，特性Ka的情形，强度比急剧降低。图9中的控制电路部250，当存储使用的选择用光学元件OSn之与图10般的特性Ka或特性Kb对应的表及近似函数式，设定使用选择用光学元件OSn的X位移器机构对点光SP的位置的修正量(位移量)时，即将与该位移量对应的驱动信号DFn的频率变化量从表或近似函数式求出并作为修正信息ΔFCn输出至调频电路251。与此一起，控制电路部250，将与该修正信息ΔFCn(频率的变化幅度)对应的强度比从特性Ka或Kb的表或近似函数式求出，将使降低的强度比回到原来状态的驱动信号DFn的振幅的修正信息ΔACn输出至振幅调整电路252。修正信息ΔFCn、ΔACn，以多面镜PM旋转1次的期间产生8次的脉冲状原点信号SZn的期间的时序(跳过1面的情形时则为隔1个的4次)被更新而从控制电路部250输出。因此，从电力增幅电路253施加至选择用光学元件OSn的驱动信号DFn，在原点信号SZn的1脉冲产生后的图案描绘的前一刻，被修正为与点光SP往副扫描方向移动指定的位移量对应的频率，且被调整为因频率变化造成的强度比之降低被修正的振幅。又，以控制电路部250生成的修正信息ΔACn(ΔAC1～ΔAC6)，也被用于使从描绘单元Un的各自投射至基板P的光束LBn的强度(光量)在容许范围内一致。
图11是显示供应至选择用光学元件(AOM)OSn的驱动信号DFn的振幅(RF电力)、与衍射效率β(相对于射入的光束LB的强度的+1次衍射光束LBn的强度比率)的一关系特性例的图表。图11中，横轴代表投入选择用光学元件(AOM)OSn的RF电力(驱动信号DFn的振幅)，纵轴代表于布拉格衍射所使用的选择用光学元件OSn的+1次衍射光束(主衍射光束)的衍射效率β(％)。如图11所示，衍射效率β具有随着RF电力的增加而到达最大衍射效率βmax，而从该处起即使再增加RF电力，衍射效率β却会减少的特性。因此，选择用光学元件OS1～OS6各自的衍射效率的调整(驱动信号DFn的振幅设定)考虑最大衍射效率βmax进行。图9所示的控制电路部250，跟据如图11般的特性，预先求出驱动信号DFn的振幅变化与选择用光学元件OSn的衍射效率β的变化(及从该衍射效率β的变化推定的作为+1次衍射光束的光束LBn的强度变化)的相关关系，以表或函数式加以存储。因此，以控制电路部250生成的修正信息ΔACn，最终，参照与如图11般的衍射效率β的特性对应的表或函数式来加以设定。
图12是以示意方式显示如以上的修正信息ΔFCn、ΔACn的设定时序的时序图。原点信号SZn，虽是在多面镜PM的各反射面RP每次成为既定角度位置时脉冲状的产生，但若设多面镜PM的旋转速度无不均而固定、且多面镜PM的形状误差(顶角的角度不均)也无时，脉冲状原点信号SZn的H位准的开始时序的时间性的间隔Trp即一定。例如，设多面镜PM的反射面数为8面、多面镜PM的旋转速度VR为37500rpm时，多面镜PM的1旋转的时间即为1.60mS，时间间隔Trp则为0.2mS(200μS)。描绘单元Un的图案描绘时间(沿描绘线SLn的点光SP的1次的扫描时间)TSn，根据扫描效率1/α，为TSn≦Trp/α。于先前的图6～图8所说明的描绘位列数据SDn，是在原点信号SZn的1脉冲产生后的既定迟延时间ΔTD后，回应时钟信号LTC的时钟脉冲将每一像素的位数据送出至光源装置LS的驱动电路136a(图7)。紧接着在原点信号SZn的1脉冲产生后、迟延时间ΔTD的经过前，图9所示的选择用元件控制部200A的控制电路部250，为了将待选择的选择用光学元件OSn切换为ON状态而使切换信号LPn为H位准，经过描绘时间TSn后立即使切换信号LPn成为L位准。
如图12中作为设定时序所示，修正信息ΔFCn、ΔACn的更新虽在切换信号LPn为L位准(选择用光学元件OSn为OFF状态)的期间中实施，但无需在切换信号LPn每次成为L位准时逐次实施。例如，在以一定的时间间隔或插入处理运算修正信息ΔFCn、ΔACn时，控制电路部250根据与前次运算结果的差分量判断是否要进行更新，当判断需要更新时，以切换信号LPn为L位准的时序实施修正信息ΔFCn、ΔACn的更新。修正信息ΔFCn、ΔACn的运算时序，例如，可在以图8所示的编码器读头EH1、EH2(及EH3)与旋转位置检测部214测量的基板P的位置每次移动既定量时加以设定。
〔使用AOM的X位移器机构的动作例〕
接着，参照图13、图14说明使用图8、图9所示的以选择用光学元件OSn(AOM)构成的X位移器机构，降低于基板P上形成的底层图案层(第1层)重叠曝时的重叠误差的动作例。图13，是将形成有包含底层图案层的多个图案形成区域(元件区域)APF、与相对各图案形成区域APF以既定位置关系排列的对准用多个标记MK1～MK4的基板P，在XY面内加以展开成平面状的状态。再者，图13中，也显示了在此种基板P上设定的6个描绘线SL1～SL6、与对准显微镜(对准系统)AM1～AM4的各检测区域Vw1～Vw4的各配置关系。此外，在与通过对准显微镜AMn的各检测区域Vwn的中心的Y轴平行的线段的延长上，为使测量时的阿贝误差为最小，设定有以编码器读头EH1读取的标尺构件ESD(参照图8)的刻度的读取位置。同样的，在包含奇数号描绘线SL1、SL3、SL5的各自而与Y轴平行之线段的延长上，为使测量时的阿贝误差为最小，设定有以编码器读头EH2读取的标尺构件ESD的刻度的读取位置，在包含偶数号描绘线SL2、SL4、SL56的各自而与Y轴平行的线段的延长上，为使测量时的阿贝误差为最小，设定有以编码器读头EH3读取的标尺构件ES的刻度的读取位置。此种编码器读头EH1～EH3的配置，例如已揭露于国际公开第2013/146184号小册子。
基板P上的标记MK1，在基板P的－Y方向侧端部附近沿X方向(长条方向)以一定间距(例如，5mm间距)形成，标记MK4则在基板P的+Y方向侧的端部附近沿X方向(长条方向)以一定间距(例如，5mm间距)形成。标记MK1与标记MK4的X方向位置形成为相同，标记MK1与标记MK4间形成的标记MK2、MK3，在图案形成区域APF的+X方向侧(下游侧)的端部附近与－X方向侧(上游侧)的端部附近，配置成与标记MK1、MK4一起排列于Y方向成一列。
如先前的说明，与图8中设置在旋转位置检测部214的编码器读头EH1～EH3的各自对应的计数器电路，当编码器读头EH1～EH3的各自检测到设于标尺构件ESD的刻度周方向的1处的零点标记时，即被零位重置。此时，形成在基板P上的图案形成区域APF的+X方向侧(下游侧)端部近旁的标记MK1～MK4，分别被对准显微镜AM1～AM4的各检测区域Vw1～Vw4检测到时将以编码器读头EH1测量的标尺构件ESD的刻度位置(计数器电路的计算值)作为描绘开始位置加以存储，以该描绘开始位置为基准控制描绘单元U1～U6各自的图案描绘动作。具体而言，当以编码器读头EH2测量的标尺构件ESD的刻度位置(计数器电路的计算值)到达存储的描绘开始位置时，即开始使用奇数号描绘单元U1、U3、U5的图案描绘(重叠曝光)，当以编码器读头EH3测量的标尺构件ESD的刻度位置(计数器电路的计算值)到达存储的描绘开始位置时，即开始使用存储的偶数号描绘单元U2、U4、U6的图案描绘(重叠曝光)。以此方式开始对图案形成区域APF的图案描绘时，于本实施形态的图案描绘装置，即借由图8所示的描绘控制部200C，根据配置在图案形成区域APF的Y方向两侧各处的标记MK1、MK4被对准显微镜AM1、AM4的各自的位置检测结果、与编码器读头EH1的测量值，在以描绘线SL1～SL6的图案描绘的前一刻进行逐次推定运算出基板P的2维位置误差(重叠误差)。此处，在基板P于包含图案形成区域APF的范围仅于X方向(副扫描方向、长条方向)产生局部的微幅伸缩而可能使重叠精度恶化的情形时，针对使用由AOM构成的X位移器机构降低重叠误差的动作，参照图14的图(图表)加以说明之。
于本实施形态，基板P在长条方向被赋予一定张力的状态紧贴在旋转筒DR的外周面加以支承，但会因该张力的大小(N/m)以及张力变动而使得基板P多少伴随伸缩被支承于旋转筒DR。再者，有时也会有因形成底层图案层时的热处理或湿式处理，使得基板P产生局部的伸缩。图14中，假设被旋转筒DR支承的基板P于X方向产生±数μm程度的伸缩。图14的横轴，代表以编码器读头EH1测量的标尺构件ESD的刻度移动位置的编码器测量位置(亦即，基板P的移动位置)、与在X方向以既定间距形成的多个标记MK1(MK1a～MK1j)的各位置的关系。图14的纵轴，代表以编码器测量位置为基准测量的X方向的重叠误差量ΔXer(μm)、与将使用由AOM构成的X位移器机构的点光SP用以根据重叠误差量ΔXer于X方向(副扫描方向)加以位移修正的驱动信号DFn的频率修正量±Δfc。又，编码器测量位置的位置PXa、PXb、…、PXj的各自，表示与标记MK1的X方向设计上的间隔(间距)对应的位置，位置PXa设为与形成在图案形成区域APF的描绘开始侧端部的标记MK1a(先头标记)被对准显微镜AM1检测的检测位置一致。因此，若基板P于X方向的伸缩是小到可忽略程度的话，从标记MK1a往X方向排列的标记MK1b、MK1c、…、MK1j的各自，即正确的位于编码器测量位置PXb、PXc、…、PXj的各自。
然而，因基板P于X方向的伸缩，如图14所示，相对于编码器测量位置PXb、PXc、…、PXj的各自，标记MK1b、MK1c、…、MK1j的各自，局部的于X方向微幅偏移。此位置偏移被作为于X方向的重叠误差量ΔXer的特性FPX，根据对准显微镜AM1对各标记MK1a～MK1j的检测位置、与被编码器读头EH1测量的基板P的移动位置(编码器测量位置)，依序被测量出。图14中，从先头(第1个)的标记MK1a到位于第7个的标记MK1g，虽与编码器测量位置PXg大致一致，但从第1个标记MK1a到第4个标记MK1d，标记MK1b、MK1c、MK1d相对于对应的编码器测量位置PXb、PXc、PXd各自的位置偏移于－X方向产生，此位置偏移量以逐渐增大的倾向产生。而从第4个标记MK1d到第7个标记MK1g，则标记MK1d、MK1e、MK1f相对对应的编码器测量位置PXd、PXe、PXf各自的位置偏移量以逐渐减少的倾向产生。再者，从第8个标记MK1h到第10个标记MK1j，标记MK1h、MK1i、MK1j相对对应的编码器测量位置PXh、PXi、PXj各自的位置偏移于+X方向产生，此位置偏移量以逐渐增大的倾向产生。
在显示上述倾向的情形时，基板P会在从先头的标记MK1a的位置(图案形成区域APF的描绘先头位置近旁)到标记MK1d的位置之间于X方向以微小比率缩小，从标记MK1d的位置到标记MK1j的位置之间于X方向以微小比率伸长。此场合，当以先头的标记MK1a的检测位置、亦即以编码器测量位置PXa为开始基准，仅根据编码器测量位置进行重叠图案的描绘(二次曝光)的话，相对于基板P4上的底层图案层，重叠曝光的图案会如以特性FPX所示般，到位置PXg(标记MK1g)之前成为往+X方向位置偏移的状态，而从位置PXg之后则成为往－X方向位置偏移的状态。此位置偏移量为重叠误差量ΔXer，图14的例中，在位置PXa～PXj之间以±4μm程度的宽度产生重叠误差量ΔXer。
于是，于本实施形态中，如图13所示，在图案形成区域APF的X方向端部(描绘开始端)到达奇数号描绘线SL1、SL3、SL5的X方向位置、或偶数号描绘线SL2、SL4、SL6的X方向位置之前，以对准显微镜AM1(AM4)依序检测从先头的标记MK1a(及对应标记MK1a形成在基板P宽度方向的相反侧的标记MK4a)算起的第2～第3个标记MK1b(MK4b)～MK1c(MK4c)、尤佳的是之后号数的标记MK1(MK4)，根据各标记MK1(MK4)的X方向排列误差(间距误差)推定特性FPX。亦即，图8所示的描绘控制装置200内的描绘控制部200C，在基板P上的图案形成区域APF的描绘开始端，到达奇数号描绘线SL1、SL3、SL5的位置或偶数号描绘线SL2、SL4、SL6的位置之前，依序先读取测量排列于X方向的多个标记MK1(MK4)的位置，根据其测量结果依序、推定运算特性FPX的局部的倾向。例如，在以奇数号描绘线SLn或偶数号描绘线SLn的各自进行的图案描绘开始前，若能先读取测量先头的标记MK1a(MK4a)到第4个标记MK1d(MK4d)为止的4个标记MK1(MK4)的情形时，描绘控制部200C，随着基板P的X方向的移动，依序根据从第n个到第(n+3)个的4个标记MK1(MK4)的各测量位置，逐次推定运算与该4个标记MK1(MK4)所在的基板P的X方向区间相关的特性FPX。
紧接着在特性FPX，例如针对从先头的第1个标记MK1a(位置PXa)到第4个标记MK1d(位置PXd)间的区间被推定运算后，图案形成区域APF的描绘开始端即到达奇数号描绘线SL1、SL3、SL5。此时，由于在从先头标记MK1a到第2个标记MK1b的区间中的重叠误差量ΔXer的变化倾向(变化量)，已作为特性FPX被特定出，因此图8所示的描绘控制装置200内的选择用元件控制部200A(详言之，图9的控制电路部250)，即根据以先前的图10所说明的特性Ka或Kb生成与在标记MK1a～MK1b的区间中的重叠误差量ΔXer的变化对应的修正信息ΔFCn，将之施加于调频电路251。此场合，修正信息ΔFCn与编码器测量位置变化到位置PXa～PXb同步，将来自基准振荡器260的基准信号RFo的调频度(频率修正量Δfc)，作为可抵消重叠误差量ΔXer的变化的连续性函数或离散性函数(阶梯函数)加以生成。图14所示的特性FFC表示生成的修正信息ΔFCn的一例，此处，将在以编码器测量特定的位置PXa～PXj各自间的频率修正量Δfc设为线性近似。
借由以上控制，在对基板P上的图案形成区域APF进行图案描绘(重叠曝光)时，从描绘单元Un的各自投射的点光SP于副扫描方向的位置，与基板P的副扫描方向(X方向)的移动同步，往X方向逐次微幅移以根据先读取的标记MK1(MK4)的X方向的检测位置抑制(或抵消)事前推定运算的重叠误差量ΔXer。因此，在已形成于图案形成区域APF的底层图案层重叠曝光新的图案(二次图案)时的重叠精度，即使基板P有全面的伸缩、或局部的伸缩，也能获得飞跃的提升。借由此种高精度化，即能在易变形的可挠性基板P上直接形成薄膜晶体管等微米级的微细电子元件。
进一步的，于本实施形态，如图14的特性FFC般，将用以修正因调变选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的频率时可能产生的选择用光学元件OSn的效率变化引起的描绘用光束LBn的强度变化的修正信息ΔACn，以图9的控制电路部250生成，最终的投射于基板P上的点光SP的强度，被控制成在6个描绘单元Un间于容许范围内一致。具体而言，将对应根据以图14的方式求出的特性FFC设定的调频度(频率修正量Δfc)的描绘用光束LBn的强度比(衰减率)，从图10所示的特性Ka或Kb求出，将用以补偿该衰减量(效率降低分)所需的驱动信号DFn的振幅(RF电力)的修正量，从先前的图11所例示的衍射效率β的特性求出。此种处理，以图9的控制电路部250实施，将求出的驱动信号DFn的振幅(RF电力)的修正量生成为修正信息ΔACn。修正信息ΔACn，与为修正使由AOM构成的X位移器机构作动的修正信息ΔFCn(图14的频率修正量特性)同样的，以连续的或阶梯状变更振幅(RF电力)的函数生成，以和修正信息ΔFCn相同时序，施加于图9的振幅调整电路252。
以上，根据本实施形态，借由使用由AOM(选择用光学元件OSn)构成的X位移器机构，能大幅降低因基板P的伸缩等产生的重叠误差，提高重叠精度。再者，于主扫描方向(Y方向)相邻的描绘单元Un的各自所描绘的图案彼此的接合精度(尤其是X方向的接合精度)，即使不使用如先前的专利文献1般的在多个多面镜间调整反射面的组合(旋转方向的角度相位)的繁琐方法，也能提升。在2个描绘单元Un间产生规则性的接合误差(多面镜PM的每一反射面)的情形时，只需对2个描绘单元Un的至少一方的由AOM(选择用光学元件OSn)构成的X位移器机构，将对应该接合误差量的偏差值加入修正信息ΔFCn，即能容易地提升接合精度。除此之外，也能同时修正在使X位移器机构作动时可能产生的描绘用光束LBn的强度变化(曝光量误差)。从而，能缩小以描绘单元Un的各自描绘的最小线宽图案的尺寸不均。
接着，使用图15、图16说明使由AOM(选择用光学元件OSn)构成的X位移器机构动作时的描绘用光束LBn(点光SP)的位移状况。图15说明在图3所示的选择用光学元件OS1(OSn)之后的选择镜(分岐反射镜)IM1的光束选择与光束位移的状况说明的图，图16说明从图2所示的多面镜PM的反射面RP到基板P的光束的状态的图。
如图3的说明，选择镜IM1(IMn)配置在中继光学系统(透镜Ga、Gb)间的面Ps(光瞳面)近旁。选择用光学元件OS1的偏向位置与面Ps，因中继光学系统的透镜Ga而成光瞳位置与像面的关系。因此，从透镜Ga朝向选择镜IM1的反射面(相对XY面成45°)的描绘用光束LB1的中心轴(主光线)，在选择用光学元件OS1的驱动信号DF1为规定频率fcc(图14)时，和与透镜Ga(中继光学系统)的光轴AXa同轴前进的0次光束LB1z的主光线平行，并从光轴AXa往－Z方向位移ΔSF0。此场合，于选择镜IM1的反射面往－Z方向反射的光束LB1，与透镜Gc的光轴AX1同轴前进，被透镜Gc由发散光束转换为平行光束，朝向图2所示的描绘单元U1(Un)的镜M20。假设从该状态下，将选择用光学元件OS1的驱动信号DF1的频率从规定频率fcc提高+Δfc时，从选择用光学元件OS1射出的光束LB1的衍射角+Δθd(参照图4)即会从规定角度增加，到达选择镜IM1的光束LB1，成为沿着从光轴AXa往－Z方向平行位移ΔSF1的中心轴AX1’前进的光束LB1’。如以上所言，视驱动信号DF1的频率的变化量Δfc，朝向选择镜IM1的光束LB1’的中心轴AX1’会从规定位置(光轴AX1的位置)往Z方向横位移(平行移动)变位量ΔSF1－ΔSF0。
于选择镜IM1的反射面被反射向－Z方向而朝向透镜Gc的光束LB1’的中心轴AX1’，与透镜Gc的光轴AX1平行，选择镜IM1的反射面(面Ps)被设定在透镜Gc的前侧焦点位置近旁，因此从透镜Gc射出的光束LB1’被转换为相对光轴AX1于XZ面内些微倾斜的平行光束。于本实施形态，由于面Ps设定为透过描绘单元U1(Un)最终与基板P的表面共轭，因此，聚光在基板P上的点光SP，也是与变位量ΔSF1－ΔSF0成正比微幅从规定位置(初期位置)往副扫描方向(X方向)位移。
图16将从描绘单元U1(Un)内绕旋转轴AXp旋转的多面镜PM的1个反射面RP到基板P的光路加以展开从Y方向(主扫描方向)观察的图，为易于观察，反射面RP的旋转轴AXp方向的尺寸及光束LB1的位移状况为夸张显示。因选择用光学元件OS1而以规定的衍射角偏向的光束LB1，在与XY面平行的面内射入多面镜PM的反射面RP后被反射。射入反射面RP的光束LB1，于XZ面内借由图2所示的第1柱面透镜CYa与透镜系统Gu3的合成光学系统在反射面RP上收敛于Z方向。于反射面RP反射的光束LB1，在与包含fθ透镜系统FT的光轴AXf的XY面平行的面内，根据多面镜PM的旋转速度而高速偏向，透过fθ透镜系统FT与第2柱面透镜CYb在基板P上聚光成点光SP。点光SP，于图16在与纸面垂直的方向1维扫描。
另一方面，如图15所示，于选择镜IM1的反射面相对光束LB1以变位量ΔSF1－ΔSF0横位移的光束LB1’，射入相对多面镜PM的反射面RP上的光束LB1的照射位置些微往Z方向(副扫描方向)错开的位置。据此，于反射面RP反射的光束LB1’的光路，在XZ面内与光束LB1的光路些微错开的状态，通过fθ透镜系统FT与第2柱面透镜CYb后在基板P上聚光成点光SP’。多面镜PM的反射面RP，光学上虽配置在fθ透镜系统FT的光瞳面，但借由2个柱面透镜CYa、CYb形成的面倾斜修正作用，在图16的XZ面内，反射面RP与基板P的表面成为共轭关系。因此，当照射在多面镜PM的反射面RP上的光束LB1如光束LB1’般往Z方向些微位移时，基板P上的点光SP也如点光SP’般于副扫描方向位移ΔSFp。又，如图15中的说明，在选择镜IM1的反射面反射后一刻的光束LB1及横位移的光束LB1’的各中心光线(主光线)，皆与透镜Gc的光轴AX1为平行的关系(远心的状态)。因此，图16所示的射入多面镜PM的反射面RP上的光束LB1的中心光线与横位移的光束LB1’的中心光线，在XZ面内(副扫描方向)，皆与fθ透镜系统FT的光轴AXf成平行的关系(远心的状态)。进一步的，于副扫描方向，由于反射面RP与基板P的表面成共轭关系，因此从柱面透镜CYb朝向基板P表面的光束LB1的中心光线与横位移的光束LB1’的中心光线，在XZ面内(副扫描方向)，皆与fθ透镜系统FT的光轴AXf成平行关系(远心的状态)。
如以上所述，使选择用光学元件OS1的驱动信号DF1的频率从规定频率fcc变化±Δfc，即能使点光SP于副扫描方向位移±ΔSFp。其位移量(|ΔSFp|)，虽会受选择用光学元件OS1本身的偏向角(衍射角Δθd)最大范围、选择镜IM1的反射面大小、至描绘单元U1内的多面镜PM的光学系统(中继系统)的倍率、多面镜PM的反射面的Z方向(副扫描方向)尺寸、从多面镜PM到基板P的倍率(fθ透镜系统FT的倍率)等的限制，但设定在点光SP的基板P上实效尺寸(直径)的数倍程度(或描绘数据上所定义的像素尺寸Pxy的数倍程度)的范围。又，以上虽针对选择用光学元件OS1及描绘单元U1做了说明，但关于其他选择用光学元件OS2～OS6及描绘单元U2～U6，也与图15、图16同样构成。
如以上所述，于本实施形态，由于能将选择用光学元件OSn(OS1～OS6)兼用于回应切换信号LPn(LP1～LP6)的光束的切换功能、与回应修正信息ΔFCn(ΔFC1～ΔFC6)的点光SP的位移功能，因此能使对各描绘单元Un(U1～U6)供应光束的光束送光系统的构成简单。再者，与就每一描绘单元Un分开设置光束选择用与点光SP的位移用声光调变元件(AOM及AOD)的情形相较，能减少发热源，提高图案描绘装置(曝光装置)EX的温度安定性。尤其是驱动声光调变元件的驱动电路的驱动信号DFn为80～200MHz程度的高频，因此从缩短信号缆线的必要性来看，是配置在声光调变元件的附近。然而，驱动电路为相当大的发热源。即使设置冷却驱动电路的机构，当数量增加时，装置内温度易在短时间内上升，有可能因光学系统(透镜及反射镜)的温度变化造成的变动导致描绘精度降低。因此，作为热源的驱动电路及声光调变元件较少较佳。又，选择用光学元件OSn(OS1～OS6)的各自受温度变化的影响而使作为1次衍射光偏向的光束LBn的衍射角变动的情形时，于本实施形态，可借由设置将图9所示的修正信息ΔFCn(ΔFC1～ΔFC6)的值，根据以温度传感器测量的温度变化加以调整的反馈控制系统，容易地抵消衍射角变动造成的影响。
本实施形态的选择用光学元件OSn的光束位移功能，可将来自多个描绘单元Un各自的光束LBn的点光SPn所形成的描绘线SLn的位置，高速的于副扫描方向进行微调整。因此，在使相邻的描绘单元Un(单元框架)的各自绕图2所示的轴线Le微幅旋转以调整各描绘线SLn的倾斜后，借由使描绘线SLn往副扫描方向位移，即能提高重叠精度且也能提高在各描绘线SLn的端部的图案描绘时的接合精度。
[第2实施形态]
借由由AOM(选择用光学元件OSn)构成的X位移器机构，使从描绘单元Un的各自投射的光束LBn的点光SP构成的扫描轨迹(描绘线SLn)往X方向(副扫描方向)位移的修正机构，在基板P的X方向的伸缩量为较小范围(例如，±数μm以内)的情形时可良好的发挥功能。然而，基板P的局部的伸缩(部分伸缩)超过上述范围时，施加于选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的频率将会大幅脱离规定频率fcc，如图10的特性Ka、Kb般，强度比(衍射效率β)会急剧降低。因此，在随着基板P的X方向移动，依序测量附随于图案形成区域APF的标记MK1(MK4)的各位置以逐次推定运算与基板P的X方向的区间相关的特性FPX的过程中，在描绘前一刻所测量的特性FPX(X方向的重叠误差量)的结果，显示越是超过可由AOM(选择用光学元件OSn)构成的X位移器机构的位移修正可能范围则越是大幅变化的倾向的情形时，或是知悉相较于在已曝光处理的先行的图案形成区域APF的特性FPX，大幅伸缩的情形时，图8的描绘控制装置200，即以单独使用图2或图8所示的作为机械光学性X位移器机构的平行平板HVP形成的位移功能、或并用由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构的方式，进行控制的切换。
单独使用借由平行平板HVP的位移功能的情形时，只要依序测量附随在图案形成区域APF的标记MK1～MK4的各位置，一边与图14同样的逐次推定运算特性FPX、一边视编码器测量位置(基板P的X方向的移动位置)使平行平板HVP的倾斜量以特性FPX获得修正的方式连续或阶段性的变化即可。由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构的回应性(跟随性)，依存于使平行平板HVP倾斜的驱动系统的伺服控制的回应特性。因此，借由机械光学性X位移器机构的回应性，即能决定可跟随的特性FPX中的变化率(图表上的倾斜)的最大值(极限值)。在呈现以推定运算逐次求出的特性FPX中的变化率超过所想定的极限值的急剧变化的情形时，机械光学性X位移器机构将无法完全跟随。因此，于本实施形态，进一步的并用机械光学性X位移器机构与由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构。
图17A、图17B显示将图2所示的从描绘单元Un内的扩束器系统的透镜系统Gu1到孔径光阑NPA的光路予以展开的状态，用以说明因平行平板HVP的倾斜使描绘线SLn位移的情形。图17A是平行平板HVP的彼此平行的射入面与射出面相对光束LBn的中心线(主光线)成90度的状态、亦即显示平行平板HVP在XZ面内未倾斜的状态的图。图17B是显示平行平板HVP的彼此平行的射入面与射出面相对光束LBn的中心线(主光线)从90度倾斜的状态、亦即显示平行平板HVP相对YZ面倾斜角度η的状态的图。
进一步的，于图17A、图17B中，在平行平板HVP未倾斜的状态(角度η＝0度)时，假设透镜系统Gu1、Gu2的光轴Axe设定为通过孔径光阑NPA的圆形开口中心，射入扩束器系统的光束LBn的中心光线调整为与光轴AXe同轴。又，透镜系统Gu2的后侧焦点位置则配置成与孔径光阑NPA的圆形开口的位置一致。孔径光阑NPA的位置，借由第1柱面透镜CYa与透镜系统Gu3的合成光学系统，于副扫描方向，从多面镜PM的反射面RP的位置(或fθ透镜系统FT的前侧焦点位置)来看时，设定为成光瞳的位置。另一方面，于主扫描方向，孔径光阑NPA配置成与fθ透镜系统FT的前侧焦点的位置射入光瞳的位置在光学上共轭。因此，在使平行平板HVP倾斜角度η的情形时，穿透平行平板HVP射入透镜系统Gu2的光束LBn(此处，为发散光束)的中心光线，相对光轴Axe往－Z方向微幅平行移动，从透镜系统Gu2射出的光束LBn被转换为平行光束，且光束LBn的中心光线相对光轴Axe些微倾斜。
由于透镜系统Gu2的后侧焦点位置配置成与孔径光阑NPA的圆形开口的位置一致，因此从透镜系统Gu2倾斜射出的光束LBn(平行光束)不会在孔径光阑NPA上往Z方向偏移，而会持续投射于圆形开口。因此，通过孔径光阑NPA的圆形开口的光束LBn，即会在正确的切掉强度分布上的1/e2范围的强度的状态下，相对光轴Axe在XZ面内以些微的倾斜于副扫描方向的角度，朝向的后段的第1柱面透镜CYa与透镜系统Gu3的合成光学系统。孔径光阑NPA，于副扫描方向，从多面镜PM的反射面RP来看对应于光瞳位置。因此，视通过孔径光阑NPA的圆形开口的光束LBn于副扫描方向的倾角，射入多面镜PM的光束LBn(于副扫描方向为收敛)在反射面RP上的位置，与图16中说明的射入反射面RP的光束LB1与经横位移的光束LB1’的关系同样的，些微的往Z方向(副扫描方向)位移。从而，于多面镜PM的反射面RP反射的光束LBn，如图16所示，在相对与包含fθ透镜系统FT的光轴AXf的XY面平行的面些微的往Z方向(副扫描方向)位移了的状态射入fθ透镜系统FT。其结果，可借由fθ透镜系统FT与第2柱面透镜CYb，使投射于基板P上的光束LBn的点光SP往副扫描方向些微的位移。
于借由平行平板HVP的倾斜的机械光学性X位移器机构，可使基板P上的点光SP(描绘线SLn)的位置于副扫描方向在±数十μm程度(例如，±50μm)的范围位移，而能适应基板P于X方向(副扫描方向)较大的伸缩。例如，图13所示的图案形成区域(元件区域)APF于副扫描方向(X方向)的设计上长度(长度尺寸)为420mm(A3纸的长边尺寸)的情形时，因各种工艺的影响及被支承于旋转筒DR时的张力影响等，若假设基板P于副扫描方向相同的有约100ppm的线性伸缩的话，描绘曝光时实际的图案形成区域APF的长度尺寸即会相对420mm而产生42μm的伸缩。如以上所述，于图案形成区域APF的长度尺寸全范围基板P产生线性伸缩的情形时，仅单独使用借由平行平板HVP的倾斜的机械光学性X位移器机构，也能提升重叠精度及接合精度。
图18用以说明于图案形成区域APF的长度尺寸全范围基板P产生了线性伸缩的情形时的使用机械光学性X位移器机构对描绘位置的副扫描方向的修正动作的图表。图18中，横轴代表以编码器系统测量的基板P的副扫描位置。图18下侧的图表表示在副扫描位置的图案形成区域APF的长度尺寸的范围与基板P的伸缩误差量Δxer(μm)的变化，图18上侧的图表表示从图案形成区域APF的描绘开始位置到描绘结束位置之间的平行平板HVP的倾斜角η的变化特性A或B。又，图18中，虽省略了图14所示的标记位置(MK1a～MK1j)，但假设设计上的图案形成区域APF的长度尺寸因基板P的线性伸张而伸展了约42μm(变长)。实际上，基板P是树脂制片材的情形时，在图案形成区域APF的长度尺寸范围内的线性伸缩的误差(实伸缩误差)，在微米级上并非漂亮的线性，而是相较线性有若干不均。因此，预先掌握图案形成区域APF的长度尺寸范围的实伸缩误差特性，并如图18下侧的图表般求出该线性近似特性，当相对线性近似特性的实伸缩误差特性的不均在容许范围(例如所需的重叠精度及接合精度)以下的情形时，如图18上侧的图表的变化特性A所示，以使在描绘开始位置的倾斜角η设定为0(中立位置)的平行平板HVP，与图案形成区域APF的副扫描方向的描绘位置的变化成正比的使倾斜角η线性变化，在图案形成区域APF的描绘结束位置成为倾斜角ηa的方式进行控制。
借由平行平板HVP的倾斜角η从0到ηa为止的变化幅度Δηf，描绘单元Un各自的描绘线SLn，在从描绘开始位置到描绘结束位置的描绘动作中，即往与基板P的搬送方向(图13中的+X方向)相反的方向(图13中的－X方向)慢慢地位移伸缩误差量Δxer(约42μm)。又，在仅适应线性伸缩误差的情形时，只要能确保从描绘开始位置到描绘结束位置的平行平板HVP的倾斜角η的变化幅Δηf即可，如变化特性B般在描绘开始位置的平行平板HVP的倾斜角η的初期值可任意设定。本实施形态中，由于能在平行平板HVP的倾斜角η的行程范围，使描绘线SLn于副扫描方向位移±50μm(宽度约100μm)程度，因此借由使平行平板HVP的倾斜角η从负方向往正方向、或从正方向往负方向以最大行程变化，即能相对图案形成区域APF的长度尺寸(420mm)，适应最大100μm的伸张误差或收缩误差。此即代表可适应基板P到约238ppm的伸缩误差。
在对图案形成区域APF进行图案的描绘曝光期间，由于旋转筒DR以固定的角速度旋转，因此基板P被以固定的已知速度往副扫描方向搬送。从而，可由基板P的已知搬送速度与图案形成区域APF的长度尺寸(420mm)，得知从图18中的描绘开始位置到描绘结束位置的所需时间(秒数)。因此，亦能以时间基准控制平行平板HVP的沿变化特性A或B的倾斜角η的驱动。作为用以使平行平板HVP的倾斜角变化的驱动控制部216(图8)的驱动源使用步进马达(脉冲马达)的情形时，借由改变驱动脉冲的频率(驱动率的变更)，即能赋予对应从描绘开始位置到描绘结束位置所需时间(秒数)的倾斜角η的变化幅度Δηf。除此之外，作为驱动源使用压电马达、音圈马达、DC马达中任一种的情形时，亦可借由将每单位时间的驱动量控制于一定的方式，同样地赋予对应从描绘开始位置到描绘结束位置所需时间(秒数)的倾斜角η的变化幅度Δηf。
又，亦可以图8所示的旋转位置检测部214即时测量的旋转筒DR的转角度位置、亦即做成回应基板P往副扫描方向的移动位置的变化，对平行平板HVP的驱动控制部216(驱动源)进行伺服控制的构成。此场合，只要将以旋转位置检测部214内的计数器电路即时测量的基板P的移动位置信息，通过图8的描绘控制装置200送至驱动控制部216，与从描绘开始位置到描绘结束位置的基板P的移动位置变化成正比的逐次变化平行平板HVP的倾斜角η即可。旋转筒DR，虽被图8的驱动控制部210，以指令速度等速旋转的方式控制，但也有因对张挂于旋转筒DR的基板P所赋予的张力的变化等，使得旋转速度产生些微不均的情形。旋转速度的不均将成为基板P往副扫描方向的移动速度的变动，而成为于副扫描方向的描绘位置的变动。此描绘位置的变动，由于能作为以旋转位置检测部214测量的旋转筒DR的旋转角度位置(基板P的移动位置)的时间性变动加以掌握，因此若将平行平板HVP的倾斜角η回应旋转位置检测部214的测量结果进行伺服控制的话，即能在不使旋转筒DR的旋转速度的不均造成的基板P的速度变动(移动量的时间性变动)所引起的位置误差累积的情形下，使平行平板HVP的倾斜角η配合基板P上的图案形成区域APF的实际长度尺寸正确地变化。
再者，亦可做成根据来自图8所示的检测多面镜PM的反射面RP的角度位置的光束受光系统60b的原点信号SZn，对平行平板HVP的驱动控制部216(驱动源)进行伺服控制的构成。此场合，若设多面镜PM的反射面数量为8、旋转速度为36000rpm的话，因多面镜PM1秒旋转600圈，因此来自描绘单元Un的原点信号SZn，即作为800Hz的脉冲状波形输出。由于平行平板HVP的驱动控制部216无法回应此种高频率，因此，例如将原点信号SZn的频率分频为1/100～1/300的时序脉冲信号(48Hz～16Hz)，在图8的描绘控制装置200内或驱动控制部216内生成，以该时序脉冲信号的周期的时序对平行平板HVP的驱动控制部216进行伺服控制即可。
[第2实施形态的变形例1]
接着，参照图19说明并用由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构与由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构之例。图19是与先前的图14同样的，在重叠误差量ΔXer的特性FPX中、与从第1个标记MK1a到第5个标记MK1e对应的编码器测量位置PXa～PXe的范围中，重叠误差量ΔXer产生最大20μm程度的情形加以夸张例示的图表。不过，标记位置(MK1a～MK1e)的图示则予以省略。图19的特性FPX，如以图14说明般，是奇数号描绘单元U1、U3、U5的各自在从基板P上的描绘先头位置开始描绘之前，根据借由事先读取以作为标记检测系统的对准显微镜AM1检测的标记MK1a～MK1e的各检测位置、与以编码器读头EH1测量的基板P的移动位置(编码器测量位置)所测量者。相对于此特性FPX，将借由由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构对描绘线SLn往副扫描方向的位置修正的修正特性C，以曲线配适法(curve fitting)、最小平方近似等之运算加以推定。此时，在修正特性C上任意点的微分值(倾斜)不超过平行平板HVP的驱动控制部216的回应极限(回应旋转率Slew Rate)的条件下，推定运算修正特性C。
其次，将实测的重叠误差量ΔXer的特性FPX、与使由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构动作时推定的修正特性C的差分量ΔXSb、ΔXSc、ΔXSd、ΔXSe，就与标记MK1a～MK1e各自的位置对应的编码器测量位置PXb～PXe的各自进行运算。又，于位置PXa(接近描绘先头位置的标记MK1a的位置)差分量设为零。差分量ΔXSb、ΔXSc、ΔXSd、ΔXSe是以由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构无法完全修正的残差分，此差分量ΔXSb、ΔXSc、ΔXSd、ΔXSe，如图19上侧的图表所示，以由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构加以修正。因此，将修正特性C以推定运算加以设定时，设定为就每一位置PXb～PXe算定的差分量ΔXSb、ΔXSc、ΔXSd、ΔXSe的各自，在能以由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构进行描绘线SLn的位移的范围内。
当修正特性C决定后，与图14所示的特性FFC的设定方法同样的，图8所示的描绘控制装置200内的选择用元件控制部200A(详言之为图9的控制电路部250)，将与伴随基板P依序从位置PXa移动至位置PXb、PXc、PXd、PXe而产生的差分量ΔXSb～ΔXSe的各自对应的修正信息ΔFCn(相较于规定频率fcc的偏差量－Δfcb、－Δfcc、－Δfcd、－Δfce)，根据先前以图10说明的特性Ka或Kb加以生成，将与该等偏差量－Δfcb、－Δfcc、－Δfcd、－Δfce的包络(envelope)相当的特性FFC’，施加于图8的调频电路251。此场合，修正信息ΔFCn，作为与编码器测量位置变化至位置PXa～PXb的动作同步，使来自基准振荡器260的基准信号RFo的调频度(频率修正量Δfc)如特性FFC’般的变化，以抵消重叠误差量ΔXer的差分量ΔXSb、ΔXSc、ΔXSd、ΔXSe的各自的连续函数、或离散函数(步进函数)而生成。
采以上方式，就描绘单元Un的各自，借由并用由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构与由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构来修正描绘线SLn各自的副扫描方向位置，对基板P上图案形成区域APF的长度尺寸方向的非线性伸缩，使重叠误差及接合误差的程度低于点光SP或像素的尺寸、或者是其下的级别。据此，不仅是对基板P的线性伸缩，对与描绘线SLn各自对应的分割的各自图案描绘区域的非线性伸缩，也能将重叠精度、接合精度于图案形成区域APF的长度尺寸全长维持于良好。
又，图19的修正特性C，在修正特性C上任意点的微分值(倾斜)不超过平行平板HVP的驱动控制部216的回应极限(回应旋转量)的条件、且差分量ΔXSb、ΔXSc、ΔXSd、ΔXSe的各自在由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构进行的描绘线SLn的位移可能范围(例如±50μm)内的条件下，推定运算出。然而，根据先读取所检测的标记MK1a～MK1e位置检测结果特定的非线性伸缩极端的大，无法满足该等条件而有无法设定修正特性C的情形。在此种情形时，借由先读取的对准测量的结果，产生伴随非线性伸缩的修正的图案描绘是不可能的警告。当发生此警告的情形时，即实施停止对图案形成区域APF的图案曝光动作、或仍持续进行图案曝光中的任何一个，留下对该图案形成区域APF产生了曝光错误的旗标。
又，如图18、图19般，于1个图案形成区域APF的曝光中，紧接着在进行由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构进行的修正后，为进行下一个图案形成区域APF的曝光，平行平板HVP的倾斜角η回归至初期角度。此时，将在图案形成区域APF的描绘结束位置的平行平板HVP的倾斜角η，考虑回复到在描绘开始位置的平行平板HVP的倾斜角η(初期角度)所需的最大时间，此处考虑使平行平板HVP的倾斜角η在最大行程范围变化时所需的时间与基板P的搬送速度(副扫描速度)，设定图13所示的基板P上配置的多个图案形成区域APF间于副扫描方向(长条方向)余白部长度(余白间隔长)。例如，当设基板P的搬送速度为10mm/秒、使平行平板HVP的倾斜角η在最大行程范围变化时所需的时间为2秒时，多个图案形成区域APF间的余白间隔长即设定为20mm以上。
[第3实施形态]
如先前的说明，当回应以图8所示的旋转位置检测部214即时测量的旋转筒DR的旋转角度位置(基板P往副扫描方向的移动位置)的变化，进行由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构的驱动控制部216的伺服控制时，能防止因旋转筒DR的旋转速度变动造成的基板P的副扫描速度的变动引起的重叠精度及接合精度的降低。从而，参照图20说明旋转筒DR的旋转速度变动造成的影响。图20是图1及图8所示的旋转筒DR、图2所示的描绘单元Un(U1～U6)各自的轴线Le(Le1～Le6)、图1所示的描绘线SLn(SL1～SL6)、及图13所示的对准系统AMn(AM1～AM4)各自的检测区域Vwn(Vw1～Vw4)的配置，从与旋转筒DR的轴Sft的中心轴AXo垂直的面内(XZ面内)观察的图。又，图20中，系将通过对准系统AMn(AM1～AM4)各自的检测区域Vwn(Vw1～Vw4)内的中心点、与中心轴AXo交叉的线设为轴线LA1～LA4。轴线LA1～LA4的各自，相当于作为对准系统AMn的对准显微镜AM1～AM4各自的物镜的光轴。
奇数号描绘单元U1、U3、U5各自的轴线Le1、Le3、Le5，于XZ面内设定为相对中心面pcc倾斜倾斜角度－θm(deg)，偶数号描绘单元U2、U4、U6各自的轴线Le2、Le4、Le6，于XZ面内设定为相对中心面pcc倾斜倾斜角度+θm(deg)。因此，奇数号轴线Le1、Le3、Le5与偶数号轴线Le2、Le4、Le6绕中心轴AXo以展开角度2θm设置。此外，对准系统AMn的轴线LA1～LA4与奇数号轴线Le1、Le3、Le5以展开角度θma(deg)设置，对准系统AMn的轴线LA1～LA4与偶数号轴线Le2、Le4、Le6以展开角度θmb(deg)设置。因此，倾斜角度θm、展开角度θma、θmb以θmb＝θma+2θm的关系设置。又，图20中，虽将紧贴在顺时钟旋转的旋转筒DR外周面的弯曲成圆筒面状的基板P表面的半径设为Rdd(mm)，但通常基板P的厚度相对半径Rdd十分的小(例如1/100以下)，因此半径Rdd实质上可视为与旋转筒DR外周面的半径相同。
此处，若将基板P沿圆筒面于周方向从奇数号描绘单元U1、U3、U5各自的描绘线SL1、SL3、SL5的位置，移动至偶数号描绘单元U2、U4、U6各自的描绘线SL2、SL4、SL6的位置为止的周长距离设为L(2θm)的话，圆周率为π则周长距离L(2θm)可以表示为L(2θm)＝2πRdd(2θm/360°)。在基板P移动周长距离L(2θm)的期间，旋转筒DR的旋转速度产生变动(速度不均)的话，以奇数号描绘线SL1、SL3、SL5(以下，也仅称奇数号描绘线SLn)在基板P上描绘的图案、与以偶数号描绘线SL2、SL4、SL6(以下，也仅称偶数号描绘线SLn)在基板P上描绘的图案，会在副扫描方向(基板P的移动方向)产生位置偏移。通常，若设作为基板P的移动速度被指令的基准速度为Vdo(mm/秒)的话，移动周长距离L(2θm)所需的基准时间To(2θm)，对应基准速度Vdo，为To(2θm)＝L(2θm)/Vdo，各描绘单元Un的多面镜PM的旋转速度、以及多面镜PM的每一反射面的点光的描绘开始时序的周期，将配合该基准时间To(2θm)设定。
然而，当基板P移动周长距离L(2θm)的期间，基准速度Vdo变化变动量ΔVdw(％)时，在基准时间To(2θm)的期间移动的基板P的周长距离L’(2θm)，将成为L’(2θm)＝Vdo(1+ΔVdw)To(2θm)，相对于周长距离L(2θm)的误差量ΔEv(mm)，因L’(2θm)－L(2θm)而成为ΔEv＝ΔVdw·Vdo·To(2θm)＝ΔVdw·L(2θm)。例如，若设旋转筒DR的半径Rdd为135mm、倾斜角度θm为13°的话，则旋转筒DR的外周面全周长即为848.229mm、周长距离L(2θm)则为61.261mm。进一步的，设基准速度Vdo为10mm/秒的话，则基准时间To(2θm)为6.126秒，若设基准时间To(2θm)期间产生相对基准速度Vdo的变动量ΔVdw为±0.02％的话，周长距离L’(2θm)成为61.273mm或61.249mm，误差量ΔEv则约为±12.25μm。如以上所述，在基板P从奇数号描绘线SLn移动到偶数号描绘线SLn的约61mm的周长距离L(2θm)的期间，基板P的移动速度从基准速度Vdo(10mm/秒)变化±0.02％，基板P的移动距离产生±12μm程度的误差量ΔEv。因此，该误差量ΔEv即会成为以奇数号描绘线SLn的各自描绘的图案与以偶数号描绘线SLn的各自描绘的图案于副扫描方向的接合误差、或与底层图案的重叠误差。
因此，于本实施形态，以图8或图13所示的编码器读头EH1～EH3与旋转位置检测部214，逐次测量旋转筒DR的旋转速度的不均(基板P的移动速度变动)，为降低因该测量的速度变动引起而产生的误差量ΔEv，进行图8所示的由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构的驱动控制部216的伺服控制。不过，即使基板P的移动速度产生变动，也不会对以旋转位置检测部214内的计数器电路测量的基板P于副扫描方向的位置测量结果有任何影响。因此，根据以旋转位置检测部214内的计数器电路测量的基板P于副扫描方向的位置(旋转筒DR的旋转角度位置)的测量值，借由对平行平板HVP的驱动控制部216进行的伺服控制，其结果，即在也抑制了因基板P的移动速度变动造成的误差量ΔEv的发生的状态下，在基板P上进行图案描绘。因此，借由根据使用编码器读头EH1～EH3的基板P的移动位置对驱动控制部216进行伺服控制，无论旋转筒DR的1旋转中产生的旋转速度不均的变化倾向为何，只要是在可回应范围内的话，即能使平行平板HVP的倾斜角η的变化跟随之。
又，于上述说明，假设图20中在基板P从奇数号描绘线SLn移动至偶数号描绘线SLn的约61mm的周长距离L(2θm)的期间，基板P的移动速度相对基准速度Vdo变化了ΔVdw。然而，基板P的移动速度变动，在基板P从对准系统AMn的检测区域Vw1～Vw4的位置移动至奇数号描绘线SL1、SL3、SL5的位置的期间的时间To(θma)、或从检测区域Vw1～Vw4的位置移动至偶数号描绘线SL2、SL4、SL6的位置的期间的时间To(θmb)的期间，也同样有可能产生。时间To(θma)，因对应展开角度θma的基板P的周长距离L(θma)与基准速度Vdo而以To(θma)＝L(θma)/Vdo表示，时间To(θmb)，则因对应展开角度θmb的基板P的周长距离L(θmb)与基准速度Vdo而以To(θmb)＝L(θmb)/Vdo表示。在时间To(θma)中或时间To(θmb)中产生的基板P的移动速度变动，就结果而言，虽以奇数号描绘线SLn的各自描绘的图案与以偶数号描绘线SLn的各自描绘的图案于副扫描方向的接合误差、或与底层图案的重叠误差，但借由对由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构的驱动控制部216根据旋转筒DR的旋转角度位置的测量结果进行伺服控制，能降低该接合误差或重叠误差。此外，于本实施形态，也是与先前的第2实施形态的变形例1所说明者同样的，可并用由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构与由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构。
[第4实施形态]
即使有因旋转筒DR的旋转速度变动而产生从基板P的移动速度的基准速度Vdo的变动，但借由使用由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构(或由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构)，即能使曝光于基板P上的图案形成区域APF的长度尺寸与设计上的尺寸一致、或使以形成在基板P上的底层的图案形成区域的尺寸一致。然而，在基板P的长条方向的伸缩率大的情形时、或连续曝光的图案形成区域APF的长度尺寸大的情形时、或基板P往副扫描方向的移动速度的变动大的情形时(也包含刻意调整了移动速度的情形)，受到可改变平行平板HVP的倾斜角η的最大行程的规律，有时会产生描绘单元Un各自的图案描绘位置(描绘线SLn)往副扫描方向的修正达到极限，而无法再进一步修正的情形。
因此，于本实施形态，视基板P往副扫描方向的移动速度变动、或基板P往副扫描方向的伸缩，借由图8所示的多面镜控制部200B，进行将描绘单元Un各自的多面镜PM的旋转速度从规定值进行动态微调整的控制。在没有基板P的伸缩及移动速度的变动的情形时，多面镜PM，以基板P上的点光SP的实效直径
Figure BDA0002407064100000521
以点光SP进行的1个主扫描(第1扫描线)与下一个主扫描(第2扫描线)在基板P上于副扫描方向的间隔(例如，
Figure BDA0002407064100000522
)、来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa、以及基板P往副扫描方向的移动的基准速度Vdo，唯一设定的旋转速度VR旋转。因此，参照图21，说明描绘单元Un于副扫描方向以既定长度描绘连续的图案PTa时，因旋转筒DR的旋转速度变动使基板P的移动速度较基准速度Vdo增加+ΔVdw的情形时，多面镜PM的旋转速度VR的修正方法。
图21〔A〕显示以横轴表示时间、以纵轴表示点光SP的主扫描位置，基板P以基准速度Vdo正确的移动的期间，根据描绘数据，借由沿排列于副扫描方向的N条扫描线1、2、…N－2、N－1、N的各自的点光SP的扫描，曝光出图案PTa的状态。此时，多面镜PM的旋转速度VR设定成N条扫描线1～N的各自在基板P上于副扫描方向的间隔(时间间隔)为点光SP的直径
Figure BDA0002407064100000523
的1/2，图案PTa的副扫描方向的像素数设定为扫描线1～N的条数N的1/2。又，图21〔A〕的情形，设从图案PTa的描绘开始点到结束点的描绘时间为TS。然而，在仅基板P的移动速度从基准速度Vdo变化+ΔVdw的状态(速度增加的状态)下描绘相同的图案PTa时，以点光SP形成的N条扫描线1～N(像素数N/2)的描绘时间TS不会改变，因此曝光于基板P上的图案PTa’，相对于原本的副扫描方向的尺寸(设计值)会被描绘得长误差ΔLk分。例如，在图案PTa于副扫描方向的设计上尺寸为100mm，基板P的移动速度的变动率βv(＝ΔVdw/Vdo)为+0.05％的情形时，尺寸误差ΔLk将有50μm。此代表N条扫描线1～N的各自在基板P上于副扫描方向的间隔，相对原本的设计上间隔增加了变动率βv。
因此，如图21〔B〕所示，适应基板P的移动速度增加了+ΔVdw，将图案PTa的设计上描绘时间TS，修正为对应误差ΔLk的描绘时间缩短修正时间ΔTss的描绘时间TS’。图21〔B〕显示横轴表示时间、以纵轴表示点光SP的主扫描位置，在基板P相对基准速度Vdo以快ΔVdw的速度移动的期间(描绘时间TS’的期间)，根据描绘数据，借由沿排列于副扫描方向的N条扫描线1～N的各自的点光SP的扫描，曝光出图案PTa(像素数N/2)的状态。因此，如图21〔B〕所示，为了在描绘时间TS’(＜TS)的期间，进行以N条扫描线1～N(像素数N/2)构成的描绘，只要将多面镜PM的旋转速度VR提高变动率βv(％)，以使N条扫描线1～N的各自在基板P上于副扫描方向的间隔相对原本设计上的间隔减少变动率βv(％)即可。如先前的数值例般，在基板P的移动速度相对基准速度Vdo增加0.05％的情形时，只要使多面镜PM的旋转速度VR也增加0.05％即可，相反的，在基板P的移动速度相对基准速度Vdo减少ΔVdw的情形时，只要使多面镜PM的旋转速度VR也减少变动率βv(％)即可。此与使先前以图12所示的原点信号SZn的脉冲状反复产生的波形的上升时间间隔Trp增加变动率βv(％)的情形相当。
于进行多面镜PM的旋转控制的图8的多面镜控制部200B，设有使马达RM以和时钟信号的频率(相位)同步的旋转速度精密的旋转驱动的PLL(Phase Locked Loop)伺服控制系统等，其控制精度(控制解析能力)为±数rpm程度。因此，将作为多面镜PM的基准的旋转速度VR设为36000rpm的情形时，能以至±0.02％程度的精度进行速度调整。此外，要求高速旋转的多面镜PM，以轻合金(铝等)或陶瓷的母材做成旋转轴方向的厚度在数mm以下，因此变更多面镜PM的旋转速度时的控制回应性(时间常数)与旋转筒DR的旋转速度变动(基板P的移动速度变动)的变化率相较是充分短的。因此，若基板P往副扫描方向的移动速度的变动(旋转筒DR的旋转速度的变动)特性能以既定精度测量的话，借由追随该速度变动动态的调整多面镜PM的旋转速度，曝光于基板P上的图案形成区域APF的长度尺寸、或描绘于图案形成区域APF内的各自图案的副扫描方向尺寸，即以抑制基板P的移动速度的变动造成的影响、亦即抑制于副扫描方向的图案描绘倍率误差的发生，成既定尺寸的方式进行控制。
因此，在图案描绘位置因旋转筒DR的旋转速度的变动(速度不均)而于副扫描方向位置偏移的情形时，即使不使用由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构，也能借由多面镜PM的旋转速度的修正，来修正该位置偏移。再者，在从使用对准系统AMn的标记位置的测量结果得知基板P本身的副扫描方向的伸缩大的情形时，同样也能借由多面镜PM的旋转速度的修正，将与已形成在基板P上的底层图案的重叠精度维持于良好。当然，也可并用多面镜PM的旋转速度的动态调整来进行修正的修正机构、与由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构(或由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构)。此场合，如横轴表示旋转筒DR的旋转角度位置、纵轴表示基板P的移动速度的图22的图表中夸张显示般，测量在旋转筒DR的1旋转中基板P的实移动速度特性的平均速度值Vdr，求出与控制系统指令的基准速度Vdo的差分值，根据以该差分值决定的变动率βv〔βv＝(Vdr－Vdo)/Vdo(％)〕，将多面镜PM的旋转速度VR仅修正变动率βv。进一步的，对于相较因旋转筒DR的每1旋转的周期性旋转速度变动(速度不均)产生的基板P的实移动速度的平均速度Vdr的速度误差分ΔVpp，可借由由平行平板HVP构成的机械性X位移器机构(或由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构)进行的修正来适应。借由作成此种控制，由于速度误差分ΔVpp具有以平均速度Vdr为中心以小的振幅周期性变化的倾向，因此能在可倾斜的行程范围内使用平行平板HVP的倾斜角η。
[第4实施形态的变形例1]
图23是用以说明在跟随基板P的移动速度的变动，动态的调整多面镜PM的旋转速度时，测量基板P的移动速度变动的一方法例的图表，横轴表示时间轴(秒)，纵轴表示以和测量旋转筒DR的旋转角度位置(基板P的移动位置)的编码器读头EH2、EH3的任何一个对应的旋转位置检测部214(参照图8)的计数器电路检测的编码器测量值DEn。图23中，沿时间轴于每一定时间ΔTC(例如5秒)设定的时刻Tc0、Tc1、Tc2、…、Tc9，表示计算正确的时钟信号的时钟脉冲所得的取样时序。又，图23中具有一定倾斜的直线，表示与作为基板P的移动速度被指令的基准速度Vdo对应的基准特性Fvo，实特性FVr是与图22所示的实移动速度特性的一部分对应者。此外，时刻Tc0，以描绘单元Un描绘的描绘线SLn与图案描绘区域APF的描绘开始位置一致的描绘开始时刻。图8的旋转位置检测部214，在时刻Tc0～时刻Tc9…、的各自，取样(存储)该时间点的编码器测量值DE0、DE1、DE2、…、DE9、…。
于基准特性Fvo上，一定时间ΔTC的期间的编码器测量值的变化量(基板P的移动量)ΔDEr，在时刻Tc1～Tc9的任一处皆是一定的。然而，实特性FVr上，因基板P的移动速度会产生变动，因此一定时间ΔTC的期间的编码器测量值的变化量(基板P的移动量)不会一定。因此，具有速度误差测量部的功能的图8的描绘控制装置(描绘控制部)200、或旋转位置检测部214，使用描绘动作中逐次取样的编码器测量值DE0、DE1、DE2、…、Den，于时刻Tc1、Tc2、…、Tcn的每一时序进行以下运算，算出对基准速度Vdo的基板P的移动速度的变动率(误差分)βvn(％)。其中，n为1以上的整数。
βvn＝〔{DE(n)－DE(n－1)}/ΔDEr－1〕/100
图24是将以此运算逐次求出的变动率βvn以βv1、βv2、βv3…、βv9的顺序，沿时间轴绘制的一例的图表。图24中，横轴表示与图23的横轴相同标尺的时间(秒)，纵轴表示变动率βvn(％)。图24中，于描绘开始点的时刻Tc0，基板P的移动速度相对基准速度Vd0增加约+0.045％，之后，慢慢的移动速度减少，于时刻Tc6大致成为基准速度Vdo后，于时刻Tc9，基板P的移动速度相对基准速度Vdo减少约－0.02％。图8的描绘控制装置(描绘控制部)200，对多面镜控制部200B输出旋转速度修正的指令值，以使多面镜PM以和在描绘动作中的时刻Tc1、Tc2、Tc3、…的各自测量的变动率βv1、βv2、βv3…、对应逐次修正的旋转速度旋转。此时，6个描绘单元U1～U6各自的多面镜PM，一边将在各自之间的旋转角度的相位关系保持于既定状态(例如，于反射面的旋转角度有15°的差)、同时进行旋转速度的修正以恒使旋转速度相等。
又，于先前的图6中，将从1个光源装置LS射出的描绘用光束LB，以时间分割切换供应至6个描绘单元U1～U6中的任一个，但也可设置2个光源装置LS，第1光源装置LS对3个描绘单元U1、U3、U5(奇数号)中的任一个以时间分割切换供应描绘用光束LB，第2光源装置LS则对3个描绘单元U2、U4、U6(偶数号)中的任一个以时间分割切换供应描绘用光束LB。此场合，多面镜控制部200B，一边将在奇数号描绘单元U1、U3、U5各自的多面镜PM间的旋转角度的相位关系保持于既定状态、一边修正旋转速度以恒使旋转速度相等，并一边将在偶数号描绘单元U2、U4、U6各自的多面镜PM间的旋转角度的相位关系保持于既定状态、一边修正旋转速度以恒使旋转速度相等。又，为求出图24所示的变动率βvn的编码器测量值Den，就奇数号描绘单元U1、U3、U5的各自，可使用以图13所示的编码器读头EH2测量的测量值，就偶数号描绘单元U2、U4、U6的各自，则可使用以图13所示的编码器读头EH3测量的测量值。
[第4实施形态的变形例2]
图25是显示，非如图23、图24般以软体运算求出基板P的移动速度的变动率βvn，而是为了以硬体构成大致即时测量基板P的移动速度的变动的电路方块图。图25的电路构成，设在图8所示的描绘控制装置(描绘控制部)200内或旋转位置检测部214内，使用编码器读头EH1～EH3的至少1个以旋转位置检测部214内的计数器电路部计算的编码器脉冲的频率、与以和基板P的移动速度的指令值对应的频率生成的时钟脉冲的频率的差分值，即时加以测量之物。
图13(或图8)所示的编码器读头EH1～EH3的各自，除了产生随着标尺构件ESD的刻度的移动以相位差90°生成的上升脉冲信号UpP与下降脉冲信号DnP，并在零点标记的检测时产生零位重置用的零脉冲信号ZR。设在旋转位置检测部214内的计数器电路300，回应上升脉冲信号UpP使测量值(计算值)300A增加，回应下降脉冲信号DnP使测量值300A减少，并回应零脉冲信号ZR将测量值300A重置为零。计数器电路300的测量值300A，通过例如24位的平行数据总线作为地址信息输出至修正图存储器部302。修正图存储器部302，回应测量值300A的变化，将与即时修正了标尺构件ESD的刻度1周分的误差(偏心误差、真圆度误差、刻度间距误差、测量的阿贝误差等)的旋转角度位置(基板P的移动位置)对应的位置信息302A，作为与测量值300A相同解析能力的24位平行数据逐次输出。24位的位置信息302A中的例如最下位位(LSB)的信号(脉冲)，被分频电路304转换为适当的频带，作为脉冲信号304A被施加至up/down(U/D)计数器电路306的上数(up count)输入。脉冲信号304A具有与标尺构件ESD的刻度的移动速度、亦即与基板P的移动速度对应的频率。又，也可省略分频电路304，将位置信息302A中的LSB的信号作为脉冲信号304A直接施加至U/D计数器电路306。
U/D计数器电路306，回应来自描绘控制装置200的指令信息306B，将可借由计算动作逐次变化的计算值与零的固定值中任何一个，作为变动信息306A输出至多面镜控制部200B。于U/D计数器电路306的下数(down count)输入，施加来自可变时钟产生电路308的时钟脉冲信号308A。可变时钟产生电路308，输入与在描绘控制装置200生成的基板P的移动速度(例如，图22所示的基准速度Vdo、或实移动速度特性的平均速度Vdr)对应的速度信息308B，产生与基板P在以基准速度Vdo或与平均速度Vdr相同的速度精密移动时输出的脉冲信号304A相同频率的时钟脉冲信号308A。因此，时钟脉冲信号308A的频率，会根据基板P的被指定的移动速度(基准速度Vdo及平均速度Vdr)变化。
以上的构成中，例如，在对基板P上的1个图案形成区域APF进行图案描绘的情形时，在图案形成区域APF的描绘开始位置达到描绘线SLn的前一刻，U/D计数器电路306根据指令信息306B，切换为逐次计算施加于上数输入的脉冲信号304A、与施加于下数输入的时钟脉冲信号308A的主动状态。在基板P的实际移动速度与基准速度Vdo、或平均速度Vdr一致时，以U/D计数器电路306计算的计算值(变动信息306A)，大致为一定值(例如，零或接近零的值)而安定。然而，基板P的实际移动速度相对基准速度Vdo或平均速度Vdr即便是些微快的情形时，作为来自U/D计数器电路306的变动信息306A的计算值会慢慢增加，相反的，即便是些微慢的情形时，作为来自U/D计数器电路306的变动信息306A的计算值会慢慢减少。
多面镜控制部200B(参照图8)，以根据来自U/D计数器电路306的变动信息306A(计算值、测量值)的增减，使多面镜PM的旋转速度增减的方式进行马达RM的伺服控制。该伺服控制的回应时间(数毫秒～数十毫秒)程度的迟延时间后，即视为多面镜PM的旋转速度的增减已结束，描绘控制装置200对应该增减分，对可变时钟产生电路308施加中的速度信息308B加上补偿(offset)，以使时钟脉冲信号308A的频率增减。借由在图案形成区域APF的曝光动作中持续进行此种控制，跟随施加于U/D计数器电路306的上数输入的脉冲信号304A的频率增减(基板P的移动速度增减)，施加于U/D计数器电路306的下数输入的时钟脉冲信号308A的频率也增减(多面镜PM的旋转速度增减)，其结果，能控制成来自U/D计数器电路306的变动信息306A大致为固定值而安定。
举一例而言，在标尺构件ESD的刻度的直径(距中心轴AXo的半径的2倍)与旋转筒DR的外周面直径相同，基板P往副扫描方向的移动速度(基准速度Vdo或平均速度Vdr)设定为10mm/秒的情形时，标尺构件ESD的刻度也往周方向以10mm/秒移动。以从修正图存储器部302输出的24位的位置信息302A中的最下位位(LSB)规定的测量的解析能力为0.2μm时，LSB的信号的频率即为50KHz(10mm/0.2μm)。省略图25中的分频电路304的情形时，相对于基板P的移动速度的基准速度Vdo或平均速度Vdr的变动率βv为±0.02％时，施加于U/D计数器电路306的上数输入的脉冲信号304A的频率，即变动±10Hz(1秒期间10脉冲)。施加于U/D计数器电路306的下数输入的时钟脉冲信号308A的初期频率，由于与基准速度Vdo或平均速度Vdr对应设定为50KHz，因此来自U/D计数器电路306的变动信息306A，在基板P的移动速度的变动率βv为±0.02％时，即为每1秒各增加或减少10计数的计算值。
因此，多面镜控制部200B，逐次监测每单位时间(例如，0.5秒、1秒、或数秒皆可)的变动信息306A的增减量，例如，借由0.02％×(1秒期间的变动信息306A的增减量/10)般的简单运算求出基板P的移动速度的变动率βv，使多面镜PM的旋转速度增减变动率βv。多面镜PM的旋转速度增减变动率βv后，多面镜控制部200B(描绘控制装置200)即对应该增减分，对施加于可变时钟产生电路308的速度信息308B加以补偿，以使时钟脉冲信号308A的频率从50KHz增减10Hz分。据此，来自U/D计数器电路306的变动信息306A，即安定在该时间点的计算值进行推移。根据以上的本变形例，U/D计数器电路306，也是一在因旋转筒DR的旋转速度变动而使基板P的副扫描方向移动速度产生变动的情形时，判定是否有跟随该速度变动修正多面镜PM的旋转速度VR(正常的进行伺服控制)的跟随判定电路。因此，若来自U/D计数器电路306的变动信息306A(计算值)不随着时间一起大幅增减而安定在既定值的话，即是跟随的伺服控制是有良好地进行。
以上的实施形态中，于基板P的搬送方向在旋转筒DR上游侧及下游侧，设有对基板P赋予长条方向的张力的机构(张力伺服机构等)，借由此机构，基板P即以既定张力紧贴被支承在旋转筒DR的外周面。因张力伺服机构的回应性及时间常数等的关系，赋予基板P的张力大小，有时会在短时间(秒单位)过渡回应而大幅变化的情形，受到此影响，旋转筒DR的旋转速度易随机变动。在此种情形下，也能如本实施形态般，借由多面镜PM的旋转速度微调整、或与图18所示的机械光学性X位移器机构(平行平板HVP)的并用，抑制因基板P的副扫描方向移动速度的随机变动引起而产生的描绘图案的品质恶化、对底层的重叠精度恶化、接合精度的恶化等。
又，非长条而是将片状基板P以平面状载置(吸附)在于XY平面内2维移动的基板载台(基板移动构件)的平坦的基板保持具上的状态下，一边使基板载台于副扫描方向等速度移动、一边使来自描绘单元Un的光束LBn的点光SP扫描于主扫描方向的构成的直接描绘曝光机，在从测量基板载台位置的测距干涉仪的测量位置的变化求出的速度产生变动的情形时，同样的，也可借由多面镜PM的旋转速度微调整、或与机械光学性X位移器机构(平行平板HVP)的并用，来抑制因基板桌台的速度变动引起的描绘图案品质恶化、对底层的重叠精度恶化、接合精度恶化等。又，将片状基板P于平坦的基板保持具支承为平面状的直接描绘曝光机，设置使将多个描绘单元Un与包含光源装置LS的光束切换部支承为一体的曝光机构本体部相对基板保持具于副扫描方向1维、或于副扫描方向与主扫描方向的2维移动的驱动机构，于基板P描绘图案时，可使来自各描绘单元Un的光束LBn(点光SP)与基板P于副扫描方向以既定速度相对移动。
[第5实施形态]
如先前的第4实施形态般，当多面镜PM的旋转速度VR跟随基板P的移动速度的变动率βv增减时，如图26所示、以描绘单元Un的描绘线SLn描绘的区域的主扫描方向的尺寸，会随着多面镜PM的旋转速度VR的变化率而伸缩。图26中，于右侧显示基板P的移动速度的变动率βv的一例，左侧则夸张显示在视基板P的移动速度的变动率βv动态的对多面镜PM的旋转速度VR进行微调整的状态下，以1个描绘单元U1(描绘线SL1)在基板P上描绘图案时的情形。从描绘单元U1投射至基板P上的点光SP，如图13所示，沿描绘线SL1往－Y方向扫描。又，图26中，作为一例，仅显示于多面镜PM的每一反射面RP沿描绘线SL1扫描的点光SP的扫描轨迹中，如1、40、80、…、880的每40次、亦即8面多面镜PM每5旋转所描绘的扫描轨迹。再者，以点光SP于主扫描方向(Y方向)的描绘开始点，为避免于多面镜PM的各反射面RP产生不均，将图12所说明的迟延时间ΔTD就每一反射面RP进行微调整，设定为同一位置。
基板P以指定的速度(基准速度Vdo、或平均速度Vdr)正确移动而变动率βv为零(％)的期间，多面镜PM的旋转速度VR(rpm)被设定为基准速度，可沿描绘线SL1描绘的实效描绘范围为实效扫描长LT(例如50mm)。将与点光SP的实效尺寸
Figure BDA0002407064100000591
设定为同程度的1像素的尺寸设为2μm方形的情形时，实效扫描长LT(50mm)以25000像素构成。此外，来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa(周期Tf)与多面镜PM的旋转速度VR(rpm)，设定为可维持如先前的式2所示的
Figure BDA0002407064100000601
Figure BDA0002407064100000602
的关系、或先前的式3所示的
Figure BDA0002407064100000603
Figure BDA0002407064100000604
的关系。因此，使多面镜PM的旋转速度VR从基准速度增加的情形时，需使来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa增加(使周期Tf减少)，使多面镜PM的旋转速度VR从基准速度减少的情形时，需使来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa减少(使周期Tf增加)。
图26所示的扫描轨迹1～880的各自，在跟随基板P的移动速度的变动率βv动态的对多面镜PM的旋转速度VR进行微调整时，不动态的修正来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa(周期Tf)，将初期的一定频率下进行图案描绘时的实效扫描长LT的变动，以夸张示意方式显示者。例如，基板P的移动速度的变动率βv为+0.02％的情形时，多面镜PM的旋转速度VR跟随该变动率βv而增加0.02％。伴随于此，基板P上的点光SP的扫描速度Vsp也增加0.02％，因此来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa(周期Tf)若仍为变动率βv＝0时设定的频率的话，基板P上对应周期Tf描绘的实效扫描长LT中所含的25000像素各自的主扫描方向的尺寸即伸张(放大)0.02％，其结果，在图26的扫描轨迹360附近，实效扫描长LT被放大0.02％。相反的，在基板P的移动速度的变动率βv成为－0.01％时，多面镜PM的旋转速度VR即跟随该变动率βv而减少0.01％。伴随于此，基板P上的点光SP的扫描速度Vsp也减少0.01％，因此来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa(周期Tf)若仍为变动率βv＝0时设定的频率的话，基板P上对应周期Tf描绘的实效扫描长LT中所含的25000像素各自的主扫描方向的尺寸即收缩(缩小)0.01％，其结果，在图26的扫描轨迹800附近，实效扫描长LT缩小0.01％。亦即，产生被描绘于基板P的图案的主扫描方向的尺寸误差、亦即产生所谓的描绘倍率的误差。
因此，于本实施形态，对应基板P的移动速度的变动率βv使多面镜PM的旋转速度VR(rpm)增减，并对应该旋转速度VR(rpm)的增减对来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa(周期Tf)进行微调整的方式，以图7所示的光源装置LS内的控制电路120，控制生成时钟信号LTC的信号产生部120a。作为可使数百MHz级的时钟信号LTC的频率(Fa)以0.01％(100ppm)以下的解析能力变化的构成，可利用读出将来自水晶发振子的安定的时钟脉冲的累积加算值作为地址值的ROM(Read Only Memory)内正弦波的波形数据并借由DA(Digital-Analog)转换器生成正弦波信号的直接数字合成器(DDS)电路、与输入该正弦波信号也输出所欲频率的时钟信号LTC的PLL合成器电路组合而成的频率可变时钟产生器的电路构成。或着，也可作为信号产生部120a，如国际公开第2015/152218号小册子及国际公开第2015/166910号小册子所揭示的，设置在点光SP的实效扫描长LT的1次扫描中的离散的多个时间点的各自，使时钟信号LTC的1处的周期(Tf)以一定比率(％)缩短或伸张的电路构成。
设置此种电路构成的信号产生部120a，其发挥调整于主扫描方向的描绘倍率的倍率调整部的功能，与回应基板P的移动速度变动率βv的多面镜PM的旋转速度VR的增减连动，使时钟信号LTC的频率增减、或使时钟信号LTC的周期Tf局部的增减。例如，在基板P的移动速度的变动率βv成为+0.02％的情形时，多面镜PM的旋转速度VR即跟随变动率βv而增加0.02％，且来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa也增加0.02％(周期Tf降低0.02％)。相反的，在基板P的移动速度的变动率βv成为－0.02％的情形时，多面镜PM的旋转速度VR跟随变动率βv而降低0.02％，且来自光源装置LS的光束LB的振荡频率Fa也降低0.02％(周期Tf则增加0.02％)。根据以上说明，描绘于基板P上的实效扫描长LT中所含的25000像素各自的主扫描方向的尺寸即被维持于当初的值(2μm)，能防止实效扫描长LT的伸缩，以描绘单元U1描绘于基板P的图案于副扫描方向的主扫描方向的各尺寸，即为以设计信息(描绘数据)设定的值。
又，基板P的移动速度的变动率βv，简单来说，以测量基板移动构件(旋转筒DR、基板载台)的移动速度的速度测量部(图8中的读头部EH1、EH2与旋转位置检测部214)求出。然而，于基板P上如图13、图14所示般于副扫描方向以一定间隔形成有多个标记MK1、MK4，以该等标记MK1、MK4为基准控制图案描绘位置(尤其是副扫描方向的位置)进行重叠曝光的情形时，可根据图14所示的特性FPX使多面镜PM的旋转速度VR动态变化。此场合，借由具有多面镜PM与扫描用光学系统(fθ透镜系统FT)的描绘单元Un、使基板P沿副扫描方向(X方向)以既定速度移动的基板移动构件(旋转筒DR及基板载台)、依序检测沿副扫描方向于基板P上以既定间隔形成的多个标记MK1、MK4的各自的对准系统(AMn)、以及测量基板移动构件的移动位置的位置测量部(编码器读头EH1、EH2与旋转位置检测部214、或测距干涉仪)，测量基板P于副扫描方向移动位置的误差(图14中的特性FPX)的误差测量部(以图8中的描绘控制装置200测量)、与为了降低基板P的移动位置的误差(特性FPX)而使多面镜PM的旋转速度VR相对规定值逐次变的旋转控制部(图8中的多面镜控制部200B)，进行图案描绘。
[第6实施形态]
如先前的图16所说明般，当使由描绘单元Un内的平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构、或由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构动作时，投射于多面镜PM的反射面RP的光束LBn，会往多面镜PM的旋转中心轴AXp的方向(副扫描方向)些微的变位。此种多面镜PM的母材以铝等作成，反射面RP对铝的表面进行光学研磨使之平坦后，以对紫外波长带具有高反射率的保护膜(氧化防止膜、介电体多层膜等)加以涂层。然而，由于多面镜PM是高速旋转，因此在环境氛围中浮游的数毫米～数十毫米级的灰尘与反射面RP接触摩擦，会造成长期使用中的保护膜慢慢地受到损伤的情形。当保护膜上毫米级的细微伤痕增加时，由于描绘用光束LBn紫外波长带，因此反射面RP的反射率会有降低的情形。又，8个反射面RP各自的反射率在面内全部一律降低时，仅需增加来自光源装置LS的光束LB的强度，即可抑制曝光量的降低。但是，当多面镜PM的8个反射面RP各自的反射率不同的情形、或在反射面RP的面内产生反射率不均的情形时，仅靠调整来自光源装置LS的光束LB的强度，是无法就整个描绘单元Un修正所描绘的图案的曝光量不均的。
因此，于本实施形态，就多面镜PM的每一反射面RP，时时测量在反射面内的平均反射率及反射率的位置不均造成的光束LBn(点光SP)的强度变动倾向，借由来自图9所示的控制电路部250的修正信息ΔACn控制驱动信号DFn的振幅，以借由使用选择用光学元件OSn的衍射效率的调整来高速地修正描绘用光束LBn的强度。
接着，针对多面镜PM的反射面RP与透射至该处的描绘用光束LBn的配置关系，使用图27加以说明。图27是显示投射于8面多面镜PM的1个反射面RP，于该处反射而朝向fθ透镜系统FT的描绘用光束LBn的情形的立体图。图27中，AXg是先前的图2所示的透镜系统Gu3的光轴，AXf是fθ透镜系统FT的光轴。沿光轴AXg投射于反射面RP上的光束LBn，借由图2中的柱面透镜CYa与透镜系统Gu3的合成系统，在反射面RP上成为于主扫描方向(图27中与XY面平行的面内)延伸成狭缝状的聚光点SPs。设多面镜PM的1个反射面RP于主扫描方向的尺寸(为方便起见，为长边尺寸)为Lpm、于副扫描方向(旋转中心轴AXp的方向且与Z轴平行的方向)的尺寸(为方便起见，为短边尺寸)为Hpm时，狭缝状聚光点SPs的主扫描方向尺寸Lsp与副扫描方向尺寸Hsp，分别为设定为Lsp＜Lpm、Hsp＜Hpm。
将由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构及由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构设定为中立状态(初期状态)时，狭缝状聚光点SPs于副扫描方向(Z轴方向)位于反射面RP上的中央。如先前的图16所说明般，当使由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构、或由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构动作时，聚光点SPs在反射面RP上往副扫描方向(Z轴方向)位移。由选择用光学元件OSn构成的电气光学性X位移器机构，因选择用光学元件OSn的特性引起的位移可能范围小，聚光点SPs在反射面RP的短边尺寸Hpm内有余裕而往副扫描方向微幅位移。另一方面，由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构，在使平行平板HVP的倾斜角η从中立位置增大时，聚光点SPs往副扫描方向位移而在不会从反射面RP的短边尺寸Hpm出的范围使用。
又，投射于1个反射面RP上的聚光点SPs，若为8面的多面镜PM的情形时，于45°的旋转角度中在与扫描效率1/α对应的角度(45°/α)旋转的期间，在反射面RP上往主扫描方向(长边尺寸Lpm的方向)移动。亦即，聚光点SPs的主扫描方向的尺寸Lsp，在多面镜PM旋转角度(45°/α)的期间，被设定为不会从反射面RP的长边尺寸Lpm突出。又，聚光点SPs的主扫描方向的尺寸Lsp，规定之后以fθ透镜系统FT在基板P上聚光成点光SP的光束LBn于主扫描方向的孔径数(NA)，借由加大孔径数、亦即加大聚光点SPs的尺寸Lsp，可使投射于基板P上的点光SP的实效尺寸
Figure BDA0002407064100000631
缩小。于本实施形态，根据在基板P上所需的点光SP的实效尺寸
Figure BDA0002407064100000632
fθ透镜系统FT的焦距、及光束LBn的波长，决定聚光点SPs的尺寸Lsp，进一步的，以满足射入fθ透镜系统FT的光束LBn的扫描角范围(相对光轴AXf的角度范围)决定的多面镜PM的旋转角度(45°/α)的期间，聚光点SPs的整体于主扫描方向不会从1个反射面RP突出的关系的方式，设定反射面RP的长边尺寸Lpm。
根据以上说明，尤其是在使由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构动作，以使基板P上的点光SP于副扫描方向大幅位移的情形时，狭缝状的聚光点SPs不仅是在多面镜PM的1个反射面RP上于主扫描方向移动于长边尺寸Lpm的全长，于副扫描方向也移动于短边尺寸Hpm的全长，当在反射面RP全面的某一处产生局部反射率降低般的变化部分(反射不均)时，将因该反射不均引起描绘于基板P的图案的曝光量局部降低。
图28显示反射率局部变化状态的反射面RP的一例，反射面RP因多面镜PM的旋转，于图28中相对聚光点SPs从右往左移动。因此，在反射面RP内观察时，聚光点SPs即从反射面RP的长边尺寸Lpm全长从左往右移动。图28中，作为反射率降低的部分，例示反射不均部分DB1与反射不均部分DB2。反射不均部分DB1，例如用于描绘单元Un内的驱动机构及可动机构的润滑剂(oil、grease)等成为雾状飞散时，成为薄膜状附着在反射面RP的右侧(多面镜PM的旋转方向的相反侧)的部分者。又，反射不均部分DB2，例如表示因经时变化使得涂层在反射面RP表面的保护膜中、反射面RP下侧(Z轴的负侧)部分劣化的状态。聚光点SPs，在借由此反射面RP的光束LBn的1此偏向扫描期间的描绘时间TSn(参照图12)内，于反射面RP的长边尺寸Lpm的全长从左往右移动。
如图28所示，在聚光点SPs于副扫描方向位于反射面RP上的中央(短边尺寸Hpm大致中央)的状态下进行图案描绘的情形时，聚光点SPs在描绘时间TSn的开始后一刻开始照射反射面RP内的反射不均部分DB1，描绘时间TSn的中间点以后则以覆盖反射不均部分DB1整体的方式进行照射。当此种反射不均部分DB1存在于反射面RP上时，虽也依存于在反射不均部分DB1的反射率降低程度，但投射于基板P上的点光SP的强度(照度)，将会成为例如图29(A)所示的特性Ina般。图29与先前的图12同样的，显示从原点信号SZn的脉冲上升起经过既定迟延时间ΔTD后，与在描绘时间TSn的期间送出的描绘位列数据SDn的波形一起，显示如图28的反射面RP扫描的点光SP的一强度变化例的图表，图29(A)的特性Ina显示仅图28中的反射不均部分DB1的影响造成的点光SP的一强度变化例的图表。图29(A)中，纵轴表示点光SP的强度(照度)、横轴表示时间。将在反射面RP上聚光点SPs往主扫描方向移动的期间没有反射率降低的部分的情形下所得的基板P上的点光SP的强度设为规定值Inr(用以对基板P的感光层赋予正确曝光量的强度值)。因图28所示的反射面RP上的反射不均部分DB1的影响，点光SP的强度在描绘时间TSn内的扫描开始后一刻虽为规定值Inr，但描绘时间TSn的中间时间点以后则慢慢降低，在描绘时间TSn的结束时间点，则相较规定值Inr衰减了ΔIna。在点光SP的强度脱离用以对感光层赋予正确曝光量所需的容许范围的情形时，描绘时间TSn内描绘的图案即有曝光量不足，图案品质会大幅劣化。
又，借由由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构的动作，在图28的反射面RP上，聚光点SPs往副扫描方向的－Z方向变位，而位于短边尺寸Hpm内最下侧时，因反射面RP上的反射不均部分DB2的影响，如图29(B)的特性INb所示、点光SP的强度，会在描绘时间TSn内的扫描开始时以较规定值Inr大幅降低的值开始，而有随着描绘时间TSn的经过慢慢上升的倾向。特性INb的情形时，点光SP的强度，在描绘时间TSn的开始时间点为最低，较规定值Inr降低衰减量ΔInb。又，在反射面RP上仅存在反射不均部分DB2的情形时，借由由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构的动作，聚光点SPs从反射面RP上的上方部分(+Z方向侧)往图28所示的中央部分连续变位的期间，在描绘时间TSn内的点光SP的强度，如特性INb’般大致为规定值Inr而安定。然而，在聚光点SPs从反射面RP上的中央部分往下方部分(－Z方向侧)连续变位的期间，在描绘时间TSn内的点光SP的强度，会从原本大致为规定值Inr而安定的状态(特性INb’)，慢慢的变为图29(B)的特性INb。
因此，于本实施形态，针对多面镜PM的8个反射面RP的各自，借由由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构的动作，预先测量在描绘时间TSn内的点光SP的强度变化的特性，在因反射面RP上的反射不均部分的影响，使点光SP的强度变化至能获得正确曝光量的容许范围以上的情形时，以该强度变动也能获得修正的方式，生成图9所示的控制电路部250输出的修正信息ΔACn，借由选择用光学元件OSn的驱动信号DFn的振幅控制(振幅调变)调整衍射效率，以高速的修正描绘用光束LBn的强度。因此，于本实施形态，选择用光学元件OSn与图9的电路部CCBn、控制电路部250等，具有修正光束LBn的强度的强度调整部的功能。此场合，有需要测量被多面镜PM的各反射面RP反射后的光束LBn的强度变化。于本实施形态，借由以下3个测量方法(第1～第3测量方法)的任一种，测量因多面镜PM的各反射面RP的反射不均部分的影响造成的点光SP的强度变化特性，对有必要进行强度修正的反射面RP，就多面镜PM的每一反射面RP生成修正信息ΔACn用的数据(修正曲线特性)。
〔第1测量方法〕
第1测量方法，使沿描绘线SLn的实效扫描长LT内以一定间隔(例如，实效扫描长LT的1/10的间隔)配置的解析度图等的测量用图案，一边使由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构在行程可能范围阶段性的变化、一边就多面镜PM的每一反射面RP进行测试列印(测试曝光)的方法。于此第1测量方法，将形成有感光层的一片片的片状基板卷绕在旋转筒DR的外周面加以紧贴固定。一片片的片状基板，其材质可与长条的基板P相同，但为减少卷绕于旋转筒DR时的变形，可以是将与基板P大致相同厚度且刚性(杨氏模数)高的金属箔(极薄不锈钢等)及极薄片状玻璃、或在与长条基板P相同的PET、PEN等树脂制薄膜片材表面以1μm～数μm程度的厚度积层有铝或铜的层者。
图30是以示意方式显示在为测试曝光用所准备的一片片的片状基板(以下，称测试用基板P’)，以1个描绘单元Un描绘的测试图案的一排列例的图。在以描绘单元Un进行的点光SP的实效扫描长LT(可进行图案描绘的最大范围)内，设有于主扫描方向(Y方向)以一定间隔配置的10个测量图案区域TE0、TE1、TE2、…TE9(统称时，称为TEj)。矩形测量图案区域TEj的各自在测试用基板P’上的尺寸为1mm方形～2mm方形程度，设实效扫描长LT为50mm时，Y方向两端侧的测量图案区域TE0、TE9的各中心点，配置在实效扫描长LT的端部约2.5mm内侧，测量图案区域TE0～TE9各自的中心点于Y方向以约5mm的间隔配置。于测量图案区域TEj内，如图30的下部所示，作为解析度图，设有纵的L&S测试图案群TSPv与横的L&S测试图案群TSPh，纵的L&S测试图案群TSPv将延伸于副扫描方向(X方向)的线图案于主扫描方向(Y方向)以一定间距配置的线与空间(L&S)图案，使线宽与间距阶段性相异排列于Y方向者，横的L&S测试图案群TSPh将延伸于主扫描方向的线图案于副扫描方向以一定间距配置的线与空间(L&S)图案，使线宽与间距阶段性相异排列于Y方向者。
进一步的，在测量图案区域TEj内，作为曝光量测量用图案(剂量监测器)，设有将纵方向(副扫描方向)细长的楔形图案排列于横方向(主扫描方向)的纵的楔图案群KSBv、与将横方向(主扫描方向)细长的楔形图案排列于纵方向(副扫描方向)的横的楔图案群KSBh。楔图案群KSBv、KSBh的各自，用于观察白图案部(以点光SP描绘的曝光部)或黒图案部(未以点光SP描绘的未曝光部)中最细的前端部分KTp、或楔状图案的长边方向尺寸在感光层的显影后何种程度忠实的被描绘(曝光)出，以判定曝光量的适正与否。又，使楔形图案曝光以判定曝光量适正与否的方法，例如已揭露于美国专利第4908656号说明书。
于测试曝光时，沿主扫描方向在实效扫描长LT内配置成一列的10个测量图案区域TE0～TE9，以多面镜PM的8个反射面RP中仅被1个反射面RP描绘的方式，回应图12所示的原点信号SZn的波形上脉冲变化(上升时序)的8次中的1次，描绘与测量图案区域TEj内的测量用图案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)对应生成的描绘数据。从而，将多面镜PM的8个反射面RP分别设为反射面RPa、RPb、RPc、RPd、RPe、RPf、RPg、RPh。使用8个反射面RPa～RPh中的哪一个反射面在测量图案区域TEj内描绘测量用图案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)，以多面镜PM每1旋转时从马达RM(参照图2、图8)内的编码器输出的零点脉冲信号加以特定。因此，如图30所示、配置在副扫描方向(X方向)的第1列的10个测量图案区域TE0～TE9，仅被多面镜PM的反射面RPa描绘，配置在副扫描方向的第2列的10个测量图案区域TE0～TE9仅被多面镜PM的反射面RPb描绘，之后同样的，第3列～第8列的各列的测量图案区域TEj(10个)，分别仅被多面镜PM的反射面RPc～RPh的顺序的任何一个描绘。如上所述，测试曝光，是点光SP在多面镜PM的1旋转中仅被1个反射面扫描1次跳面扫描方式进行，因此测试曝光时，调整旋转筒DR的旋转速度，测试用基板P’的移动速度被设定为低至使用多面镜PM的全部8个反射面RP进行图案描绘时所设定的基准速度Vdo(或平均速度Vdr)的1/8(1/反射面数)。
再者，于测试曝光时，使由平行平板HVP构成的机械光学性X位移器机构在行程范围阶段性的变化。具体而言，如图30所示，使以8个反射面RPa～RPh的各自描绘的最初的8列分测量图案区域TEj(10个×8列)曝光的期间，将平行平板HVP的倾斜角η设定为η0。倾斜角η0，例如，是图28中聚光点SPs在多面镜PM的反射面RP(RPa～RPh)上位于最上方(+Z方向)的值(行程范围上限)。接着，使以8个反射面RPa～RPh的各自描绘的下一个8列分的测量图案区域TEj(10个×8列)曝光的期间，将平行平板HVP的倾斜角η设定为η1。之后，采同样方式，使每次以8个反射面RPa～RPh的各自描绘的8列分的测量图案区域TEj(10个×8列)曝光时，将平行平板HVP的倾斜角η改变为η2、η3、…，最后在使以8个反射面RPa～RPh的各自描绘的8列分的测量图案区域TEj(10个×8列)曝光时，将平行平板HVP的倾斜角η设定为图28中聚光点SPs在多面镜PM的反射面RP(RPa～RPh)上，位于最下方(－Z方向)的值(行程范围下限)。平行平板HVP的倾斜角η的η0→η1、η1→η2、…的阶段性变化量Δηn，虽可在行程范围内适当设定，但举一例而言，是设定为图27所示之聚光点SPs于副扫描方向(Z方向)仅变位尺寸Hsp之量。作为其他例，也可以将聚光点SPs在反射面RP(RPa～RPh)的短边尺寸Hpm内于副扫描方向变位可能的行程范围以适当的数加以分割(例如10分割)，使聚光点SPs以该分割的数阶段性的于副扫描方向(Z方向)变位的方式，设定平行平板HVP的倾斜角的变化量Δηn。
图30中，由于1个测量图案区域TEj的尺寸为2mm方形程度，因此以8个反射面RPa～RPh的各自依序使测量图案区域TEj曝光时，只要于副扫描方向排列的测量图案区域TEj的中心间隔在2mm以上即可。然而，可虑之后的检查时的目视可辨认性，在以8个反射面RPa～RPh的各自依序使测量图案区域TEj曝光时，将中心间隔设定为4mm程度。进一步的，将平行平板HVP的倾斜角η调整变化量Δηn后曝光的测量图案区域TEj的列、与在其前一刻曝光的测量图案区域TEj的列、亦即仅以多面镜PM的反射面RPh曝光的测量图案区域TEj的列、与仅以多面镜PM的反射面RPa曝光的测量图案区域TEj的列，考虑检查时的目视可辨认性，于副扫描方向空出12mm程度的间隙排列的方式曝光。因此，图30中，在平行平板HVP的倾斜角被设定为倾斜角η0、η1、η2…的任何一个的状态下曝光的8列分的测量图案区域TEj(10个×8列)于副扫描方向的长度，约为30mm(4mm×7+2mm)，将设定的平行平板HVP的倾斜角η为η0～η9的10点时，以多面镜PM的8个反射面RPa～RPh的各自曝光的测量图案区域TEj的列即为80列(8列×10点)。于测试用基板P’上，于该80列分的全长的测试曝光区域于副扫描方向的尺寸，约为408mm(30mm×10点+12mm×9)。因此，一片片的测试用基板P’于副扫描方向的长度，只要将奇数号描绘线SL1、SL3、SL5与偶数号描绘线SL2、SL4、SL6的副扫描方向的间隔(与图20中以一例说明的角度2θm对应的周长距离61.261mm)与测试用基板P’贴于旋转筒DR时的周围余白部(约20mm)相加为500mm以上即可。
如以上的测试曝光，同时的对其他描绘单元Un的各自也同样的实施，经测试曝光的测试用基板P’被从旋转筒DR取下，经显影处理、干燥处理、或有需要的话进行铜箔层或铝层的蚀刻等后，将其装在拍摄以显微镜放大的图案像以测量图案像的部分尺寸及线宽等的检查装置。检查装置，具备：具有与图案描绘装置EX相同的旋转筒DR与编码器测量系统(标尺构件ESD与编码器读头EHn等)的旋转载台部、以及为选择性的拍摄卷绕于旋转筒外周面的测试用基板P’上于旋转筒的旋转轴方向排列的多个测量图案区域TEj的各自所形成的测量用图案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)的放大像而设置成能于旋转轴的方向直线移动的单一或多个显微镜系统(与对准系统AMn同等构成)。
形成在卷绕于检查装置的旋转筒的测试用基板P’的测量用图案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)的各自，于旋转筒的定速旋转中一边也进行往显微镜系统的旋转轴方向移动、一边被摄像元件(CCD、CMOS)依序补捉，借由图像解析测量所形成的L&S测试图案群TSPv、TSPh的线宽状态、或楔图案群KSBv、KSBh的前端部分KTp的形状及楔形图案的长边方向尺寸等。
图31以示意方式显示，例如仅以多面镜PM的反射面RPa描绘的每一测量图案区域TEj的测量用图案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)的描绘误差(线宽误差及尺寸误差等)的测量结果的图表。图31中，横轴表示在实效扫描长LT内的测量图案区域TE0～TE9的各位置，纵轴表示被描绘的L&S测试图案群TSPv、TSPh中的解析线宽的误差、或楔图案群KSBv、KSBh的前端部分KTp的形状(尺寸)误差及楔形图案的长边方向的尺寸误差相较于设计值的偏差(％)。特别是楔图案群KSBv、KSBh的楔形图案的长边方向的尺寸误差，会相对曝光量变化而敏感的变化。
又，于图31，将以在测试曝光时设定的平行平板HVP的倾斜角η0～η9中的η0、η2、η4、η6、η8的各自曝光的L&S测试图案群TSPv、TSPh及从楔图案群KSBv、KSBh求出的描绘误差绘制成图案。根据此种测量结果，在平行平板HVP的倾斜角到η0～η4(或η5)为止的期间，在实效扫描长LT内的各位置，描绘误差(线宽误差等及楔图案的尺寸误差等)在容许范围内(例如，相对设计值在±10％以内)，可知获得了正确曝光量(光束LBn的强度的正确范围)。然而，当平行平板HVP的倾斜角达到η6以后(η6～η9)时，描绘误差(线宽误差等及楔图案的尺寸误差等)即超过容许范围，可知未获得正确曝光量。因此，在以多面镜PM的反射面RPa进行图案描绘时，使平行平板HVP的倾斜角η变化至η6～η9时，将投射于基板P的光束LBn的强度修正为在实效扫描长LT内连续的在容许范围内。同样的，针对其他反射面RPb～RPh的各自，也测量于平行平板HVP的各倾斜角η0～η9的描绘误差(线宽误差及尺寸误差等)，在脱离可视为曝光量正确的容许范围(光束LBn强度的正确范围)的情形时，以同样方式修正光束LBn的强度。
为进行该修正，先前的图9所示的控制电路部250根据测试曝光的测量结果，存储与就多面镜PM的每一反射面RPa～RPh作成的平行平板HVP的倾斜角η0～η9各自中的强度修正特性近似的曲线信息，将该曲线信息，对应平行平板HVP的倾斜角η切换而作为修正信息ΔACn，在每次原点信号SZn的各脉冲波形的变化时(各反射面RP)切换输出。
〔第2测量方法〕
第2测量方法，是在图案描绘装置(曝光装置)EX的旋转筒DR未张挂基板P的状态下，将形成在旋转筒DR的外周面的基准图案定位在描绘线SLn上，以来自描绘单元Un的光束LBn的点光SP，将描绘基准图案时产生的反射光的强度变化，根据来自图2所示的光电传感器DTo的光电信号So加以测量的方法。在旋转筒DR的外周面形成基准图案的构成，已揭露于例如国际公开第2014/034161号小册子。
图32显示沿描绘线SLn于旋转筒DR的外周面上以一定间隔形成的10处的基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的配置与来自光电传感器DTo的光电信号So的波形的一例。基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自，例如将线宽100μm的线状图案相对描绘线SLn倾斜45°以交叉成十字状的形状配置。旋转筒DR被定位成描绘线SLn(点光SP)以横切过基准图案RMPa、RMPb、…RMPj各自的十字状交叉部的方式旋转。并将描绘线SLn中的实效扫描长LT内的全像素根据ON状态(曝光的状态)的描绘数据，以点光SP扫描实效扫描长LT内的基准图案RMPa、RMPb、…RMPj之各自。交叉成十字状的基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自与该等的周边区域，被设定为对光束LBn的反射率相异。于图32中，基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自的反射率设定为大于周边区域的反射率。因此，如图32的下部所示、光电传感器DTo，输出在点光SP每次横切过基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自的交叉部时信号强度大到成脉冲状的波形的光电信号So。不过，对光束LBn(点光SP)的基准图案RMPa、RMPb、…RMPj各自的反射率设定为较20％小较佳。
如图32的下部所示般的光电信号So的波形，通过先前的图6所说明的光量测量部202内的AD变换电路被保存于波形存储器。设置在光量测量部202内、或图6及图8所示的描绘控制装置(描绘控制部)200内的CPU，求出与光电信号So的波形中的基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自的10个峰值部的强度，并测量该等10个峰值部各自的强度相较于作为正确曝光量的规定值产生了何种变化。图32所示的光电信号So的波形是以多面镜PM的1个反射面RP所得的波形的一例，此种波形在多面镜PM的8个反射面RPa～RPh各自每次扫描光束LBn时产生。然而，在反射面RPa～RPh的各自有反射率的差或不均的情形时，就每一反射面RPa～RPh产生的光电信号So的波形上的强度变化不会相同。图32中，作为一例，就1个反射面RP所得的光电信号So的波形在实效扫描长LT的中间位置到扫描结束位置的期间，强度有从既定值慢慢降低的倾向。
本测量方法中，也是将平行平板HVP的倾斜角η变化为行程范围的角度η0～η9的各自时，能获得图32般的光电信号So的波形，而能就平行平板HVP的每一倾斜角η0～η9，测量就图29所示的每一反射面RPa～RPh的反射率的变化及不均。此时，随着平行平板HVP的倾斜角η的变化，以点光SP形成的描绘线SLn相对基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自往副扫描方向位移。图33以示意方式代表性的显示在基准图案RMPa上的描绘线SLn的位移情形的图。将构成基准图案RMPa的斜向45度的线状图案的各线宽设为100μm的情形时，当描绘线SLn位在与描绘线SLn平行且通过基准图案RMPa的交叉部中心点的中心线CCL上时，点光SP在基准图案RMPa上扫描的长度即约为140μm。又，从中心线CCL往副扫描方向约±70μm的范围内，由于点光SP持续扫描基准图案RMPa的交叉部上，因此与基准图案RMPa对应的光电信号So中的波形成为如图32般的单一脉冲状。进一步的，当描绘线SLn从中心线CCL往副扫描方向分离约±70μm以上时，点光SP脱离基准图案RMPa的交叉部，而以横切过交叉前的2条线状图案(线宽100μm)的各自的方式扫描。因此，与光电信号So中的基准图案RMPa对应的波形成为2山峰的脉冲状。本测量法中，与基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自对应的光电信号So中的波形以单一脉冲状较佳。然而，即使成为2山峰的脉冲状，该2山峰的脉冲波形于主扫描方向极为接近，因此，该峰值可视为实质相等，因此同样的能测量在实效扫描长LT内的点光SP的强度变化倾向。又，基准图案RMPa、RMPb、…RMPj的各自，当然可以是在副扫描方向直线延伸的线状图案。
〔第3测量方法〕
第3测量方法，就使用来自图案描绘装置(曝光装置)EX的描绘单元Un内所设的光电传感器DTo的光电信号So，测量多面镜PM的8个反射面RPa～RPh各自的反射率变化及反射不均的点而言，虽与第2测量方法相同，但本测量方法，在元件制造用基板P被旋转筒DR支承的状态下也能测量。因此，于本测量方法，在停止旋转的旋转筒DR的外周面支承的基板P的表面上，重叠载置具有一定反射率的区域的可挠性薄基准反射板(片材)。基准反射板，至少在包含描绘单元Un的各自的描绘线SLn的区域、或形成于全面的反射膜。基准反射板，举一例而言，是以厚度为50～100μm、主扫描方向的宽度与旋转筒DR的外周面的轴AXo方向的宽度同程度的尺寸、副扫描方向的长度较奇数号与偶数号描绘线SLn的周方向间隔长、与基板P的紧贴在旋转筒DR外周面的周方向的长度较短尺寸的一片片的聚酰亚胺薄膜为母材所形成。基准反射板，是于聚酰亚胺薄膜的表面形成由NiP(镍磷)或Cu(铜)构成的底层的金属层，进一步于其表面积层作为反射膜的Au(金)的镀敷层而做成。底层的金属层，是于作为母材的聚酰亚胺薄膜表面的全面形成，Au(金)的镀敷层可选择性的仅形成于包含6个描绘线SLn的各自的部分区域。再者，作为基准反射板的其他母材，可使用具有100μm以下厚度的不锈钢的极薄片材、或可弯曲的极薄的玻璃片材等。
图34是以示意方式显示将此种基准反射板RFS重叠在以旋转筒DR的外周面支承的基板P上的状态的立体图。图34中，于基准反射板RFS的表面，设有以包含奇数号描绘线SL1、SL3、SL5的区域尺寸于Y方向(主扫描方向)细长形成的反射膜RFa、与以包含偶数号描绘线SL2、SL4、SL6的区域尺寸于Y方向细长形成的反射膜RFb。反射膜RFa、RFb的副扫描方向(周方向)的尺寸，是考虑基准反射板RFS在旋转筒DR外周面(基板P)上能够借由人手进行定位的精度加以设定，例如为5～15mm程度。将描绘线SLn中的实效扫描长LT设为50mm时，反射膜RFa、RFb的主扫描方向(Y方向)的尺寸需要250mm以上，但考虑能以人手进行的定位精度，设定为260mm程度。
基准反射板RFS，借由人手插入旋转筒DR的外周面(基板P的表面)与描绘单元Un间的间隙内，以奇数号描绘线SL1、SL3、SL5位于反射膜RFa上、偶数号描绘线SL2、SL4、SL6位于反射膜RFb上的方式加以弯曲后重叠于基板P上。在大致无位置偏移的情形下重叠后，将基准反射板RFS的4角的边缘部RFc以粘着带等固定在旋转筒DR外周面的Y方向两端部DRa、DRb。此时，基准反射板RFS赋予与下方的基板P紧紧贴合的适度的张力，固定在旋转筒DR的两端部DRa、DRb。
本测量方法中，也是将平行平板HVP的倾斜角η变化为行程范围的角度η0～η9的各自时，一边根据将沿描绘线SLn各自的全像素设为ON状态的描绘数据扫描点光SP、一边将来自光电传感器DTo的光电信号So的波形保存于存储器，据以就平行平板HVP的每一倾斜角η0～η9，测量就图29所示的每一反射面RPa～RPh的反射率的变化及不均。又，也可将基准反射板RFS上的反射膜RFa、RFb的各自，设为将延伸于副扫描方向的线图案于主扫描方向以一定间距形成的反射型衍射格子图案或L&S图案。此场合，由于构成衍射格子或L&S的多数个线图案的各自形成为以Au(金)构成的反射膜，因此来自光电传感器DTo的光电信号So的波形，视衍射格子图案及L&S图案的间距而成为周期性位准变化的波形。
于使用基准反射板RFS的测量方法，基本上虽使旋转筒DR静止，但也可使旋转筒DR旋转些微角度(随此，基板P也些微移动)，以使描绘线SLn与基准反射板RFS上的反射膜RFa、RFb(或衍射格子图案或L&S图案)相对的往副扫描方向意图性的微幅变位，重复进行相同测量。此外，基准反射板RFS重叠的基板P上的区域，也可以是排列于基板P的长条方向的多个图案形成区域APF(参照图13)间的余白部中、将特定的余白部设定为较基准反射板RFS的副扫描方向尺寸长的区域。再者，形成在基准反射板RFS表面的反射膜RFa、RFb(或衍射格子图案或L&S图案)，当在描绘线SLn各自的范围内产生局部的反射率降低(不均)时，无法用作为基准。因此，基准反射板RFS保管在洁净的环境内，并时时以其他测量器检定是否有产生反射率不均较佳。
借由以上所说明的3个测量方法中的任一种，能定期的精密测量多面镜PM的反射面RPa～RPh各自的反射率的差、各反射面RPa～RPh的反射不均等，因此能高精度修正在基板P上描绘电子元件用实图时的局部的曝光量不均，长期间安定地维持基板P上连续形成的电子元件(薄膜晶体管、有机EL发光元件、传感器元件、微细化多层配线等)的品质。
[第7实施形态]
如先前的图27～图29所说明般，因多面镜PM的反射面RPa～RPh各自的反射率的差、各反射面RPa～RPh的反射不均等引起的点光SP的强度变动，使用先前以图9说明的选择用元件控制部200A生成的驱动信号DFn的施加/非施加来进行切换的声光调变元件所构成的选择用光学元件OSn，将驱动信号(高频信号)DFn的振幅(RF电力)就多面镜PM的每一反射面RPa～RPh高速的调整(调变)来加以修正。如以上所述，为了高速调变点光SP(光束LBn)的强度，于本实施形态，也可使用例如国际公开第2017/057415号小册子所揭露的，将不使用衍射现象的电气光学元件与偏光分束器加以组合的光束强度调变机构。电气光学元件，是将射入具有普克耳斯效果或卡耳效果之结晶体的光束(直线偏光)的偏光方向，视施加于结晶体的电压(电厂)旋转后射出的光学元件。使通过电气光学元件的光束通过偏光分束器(偏光板、偏光镜皆可)，即能从偏光分束器的偏光分离面(或偏光板、偏光镜)仅取出特定方向的直线偏光成分。取出的直线偏光成分的强度，可视施加于电气光学元件的电压而旋转射出的光束的偏光方向，在以偏光分束器(或偏光板及偏光镜)的穿透率(例如90％)与消光比(例如1/100)所决定的范围内高速调变。
如以上所述，将电气光学元件与偏光分束器(或偏光板及偏光镜)加以组合的光束强度调整机构，可设在通过先前的图1或图6所示的光束切换部的6个选择用光学元件OS1～OS6的各自朝向描绘单元U1～U6的各自的光束LB1～LB6n的各光路中。然而，如图6所说明般，6个选择用光学元件OS1～OS6配置成来自光源装置LS的光束LB能串列的通过，且仅在以多面镜PM的1个反射面形成的点光SP的扫描时间(图12中的描绘时间TSn)期间，由仅任1个产生的作为光束LB的衍射光束的描绘用光束LBn般的切换信号LPn进行驱动控制。因此，将电气光学元件与偏光分束器(或偏光板及偏光镜)加以组合的光束强度调整机构，可仅设在图1或图6所示的从光源装置LS到光束切换部的最初(第1层)的选择用光学元件OS5为止的光路中的光束LB成为细平行光束的区间。
此场合，用以修正与以切换信号LPn而成为ON状态的1个选择用光学元件OSn对应的1个描绘单元Un内的多面镜PM的反射面RPa～RPh中任1个的因反射率降低或反射不均引起的点光SP的强度变动(描绘时间TSn中)的强度修正数据(强度调变特性)，是以先前的图30～图34所说明的3种测量方法中的任一种加以作成。于光束强度调整机构的电气光学元件，依序施加与被选择的描绘单元Un的多面镜PM的反射面RPa～RPh中的1个对应的强度修正数据(强度调变特性)而被强度调变的电压。如以上所述，因多面镜PM的反射面RPa～RPh各自的反射率的差及反射不均造成的点光SP的强度变动，当设置将电气光学元件与偏光分束器(或偏光板及偏光镜)加以组合的光束强度调整机构时，即使不将由声光调变元件构成的选择用光学元件OSn的各自利用于因反射面RPa～RPh各自的反射率的差及反射不均引起的点光SP的强度修正也可，且对于来自光源装置LS的光束LB的强度变动(脉冲光的峰值强度之和缓的变动)能以1处的光束强度调整机构(电气光学元件)简单的加以调整，因此可扩大点光SP(光束LBn)的强度修正的控制上的自由度。

Claims (26)

1.一种图案描绘装置，其特征在于，具备将投射于基板上的描绘光束的点光于主扫描方向进行1维扫描以描绘图案的描绘单元、以及用以使该基板与该描绘单元往与该主扫描方向交叉的副扫描方向相对移动的移动机构，其具备：
光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；
选择用光学元件，将来自该光源装置的该光束，在因电气信号造成的光学特性变化而以既定偏向角度偏向以作为该描绘光束射入该描绘单元的第1状态、与不射入该描绘单元的第2状态之间择一切换；
位移控制部，其为了在该第1状态时，使从该描绘单元投射的该点光往该副扫描方向位移既定量，控制该电气信号以使因该选择用光学元件产生的该偏向角度变化；以及
强度修正部，修正伴随因该选择用光学元件产生的该偏向角度的变化而产生的该点光的强度变化。
2.如权利要求1所述的图案描绘装置，其特征在于，该描绘单元，具备：
旋转多面镜，其具有使该描绘光束往与该主扫描方向对应的方向改变角度加以反射的多个反射面；以及
扫描用光学系统，射入于该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束并于该基板上聚光成点光；
因该选择用光学元件而产生的该偏向角度的变化，照射在该旋转多面镜的反射面上的该描绘光束的位置往与该副扫描方向对应的方向位移。
3.如权利要求2所述的图案描绘装置，其特征在于，该选择用光学元件为声光调变元件，此声光调变元件在作为该电气信号被施加高频信号时，作为以和该高频信号的频率对应的该既定偏向角度朝向该描绘单元的该描绘光束而产生来自该光源装置的该光束的衍射光束，并视该高频信号的振幅产生该描绘光束的强度。
4.如权利要求3所述的图案描绘装置，其特征在于，该位移控制部，具有使施加于该声光调变元件的该高频信号的频率较规定频率增加或减少的调频电路；
该强度修正部，具有视施加于该声光调变元件的该高频信号的频率变化而使该高频信号的振幅连动增加或减少的振幅调整电路。
5.如权利要求4所述的图案描绘装置，其特征在于，该振幅调整电路，根据来自该声光调变元件的该衍射光束的强度视与该规定频率相较的变化量而变化的变化倾向，修正该高频信号的振幅。
6.如权利要求1至5中任1项所述的图案描绘装置，其特征在于，其具备存储与待描绘于该基板的图案对应的描绘数据的描绘控制部；
该光源装置具有描绘用光调变器，此描绘用光调变器以投射于该基板的该点光的强度视该图案被调变的方式，回应该描绘数据调变射出的该光束的强度。
7.如权利要求4或5所述的图案描绘装置，其特征在于，该描绘单元具备原点检测器，此原点检测器输出用以表示该旋转多面镜的多个反射面的各自已成为既定角度位置的原点信号；
该位移控制部与该强度修正部，将施加于该声光调变元件的该高频信号的频率及该高频信号的振幅，回应该原点信号，在被该旋转多面镜的反射面反射的该描绘光束不射入该扫描用光学系统的期间，予以增加或减少。
8.如权利要求7所述的图案描绘装置，其特征在于，该强度修正部回应该原点信号修正施加于该声光调变元件的该高频信号的振幅，以修正因该旋转多面镜的多个反射面各自的反射率差异造成的该点光的强度变动。
9.一种图案描绘装置，其特征在于，于可挠性基板上投射描绘光束的点光于主扫描方向进行1维扫描，并借由使该基板往与该主扫描方向交叉的副扫描方向移动，据以在该基板上描绘2维图案，其具备：
光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；
描绘单元，具备旋转多面镜与扫描用光学系统，该旋转多面镜具有配置在旋转轴周围的多个反射面、并以该反射面将该描绘光束往与该主扫描方向对应的方向改变角度加以反射，该扫描用光学系统射入被该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束、并于该基板上聚光成点光扫描于该主扫描方向；
旋转筒，其具有距中心轴一定半径的圆筒面状的外周面，将该基板以沿该外周面弯曲的状态加以支承并绕该中心轴以既定旋转速度旋转，据以使该基板往该副扫描方向移动；
速度误差测量部，测量因该旋转筒旋转速度的变动而产生的该基板于该副扫描方向的速度变动；
旋转控制部，追随该基板的速度变动，使该旋转多面镜的旋转速度相对规定的旋转速度逐次变化；以及
调整部，视该旋转多面镜的该旋转速度的变化，调整以该描绘单元描绘的图案于该主扫描方向的描绘长。
10.如权利要求9所述的图案描绘装置，其特征在于，该光源装置以周期Tf脉冲发光出该描绘光束的脉冲光源；
设该点光的实效直径为
Figure FDA0002407064090000031
每一该周期Tf脉冲发光出的该点光于该基板上描绘的图案的于1像素分重叠的该点光的数为Nsp，其中Nsp为2以上、该点光于该主扫描方向的实效扫描长为LT(mm)、该旋转多面镜的反射面数量为Np、使用该旋转多面镜的各反射面的该描绘光束的扫描效率为1/α、该旋转多面镜的该旋转速度为VR(rpm)时，以成
Figure FDA0002407064090000032
的关系的方式，设定该周期Tf与该旋转速度VR。
11.如权利要求10所述的图案描绘装置，其特征在于，该光源装置包含生成为了使该描绘光束以周期Tf脉冲发光出的时钟信号的信号产生部；
该信号产生部，作为该倍率调整部具备频率可变时钟产生器，此频率可变时钟产生器使该时钟信号的频率(1/Tf)以0.01％以下的解析能力变化。
12.如权利要求10所述的图案描绘装置，其特征在于，该光源装置包含生成为了使该描绘光束以周期Tf脉冲发光出的时钟信号的信号产生部；
该信号产生部，作为该调整部具备一电路构成，此电路构成在该点光的实效扫描长LT的1次扫描中的离散的多个时间点的各自，使该时钟信号的周期Tf以一定比率(％)缩短或伸张。
13.如权利要求9至12中任1项所述的图案描绘装置，其特征在于，具备存储与待描绘于该基板的图案对应的描绘数据的描绘控制部；
该光源装置，具有以扫描于该主扫描方向的该点光的强度可视该图案调变的方式，将射出的该光束的强度回应该描绘数据加以调变以生成该描绘光束的描绘用光调变器。
14.如权利要求9至13中任1项所述的图案描绘装置，其特征在于，具备：
编码器测量系统，其包含逐次检测该旋转筒的旋转角度位置的变化，将对应该基板于该副扫描方向的移动位置的变化的位置信息作为数字计数值加以输出的计数器电路；以及
旋转马达，以该旋转控制部使该旋转多面镜以经控制的旋转速度旋转；
该速度误差测量部，具备根据来自该编码器测量系统的该位置信息，判定是否有跟随该基板移动速度的变动修正该旋转马达的旋转速度的跟随判定电路。
15.如权利要求14所述的图案描绘装置，其特征在于，该跟随判定电路，测量被设定为对应该旋转马达的旋转速度的频率的时钟脉冲信号、与从该编码器测量系统的计数器电路输出的脉冲信号的频率之差。
16.如权利要求15所述的图案描绘装置，其特征在于，该旋转控制部根据以该跟随判定电路测量的该频率之差，伺服控制该旋转马达的旋转速度。
17.一种图案描绘装置，其特征在于，将投射于基板上的描绘光束的点光于主扫描方向及与该主扫描方向交叉的副扫描方向进行扫描，据以在该基板上描绘2维图案，其具备：
光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；
描绘单元，具备旋转多面镜与扫描用光学系统，该旋转多面镜具有多个反射面，将来自该光源装置的该描绘光束以该反射面将角度改变于与该主扫描方向对应的方向加以反射，该扫描用光学系统将被该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束在该基板上聚光成点光扫描于该主扫描方向；
移动机构，用以使该基板与该描绘单元于该副扫描方向相对移动；以及
描绘控制装置，在该点光于该主扫描方向进行1维扫描的描绘期间中产生的该旋转多面镜的该反射面上的反射不均所引起的该点光的强度变化特性变动至容许范围以上时，于该描绘期间中根据该强度变化特性修正该描绘光束的强度。
18.如权利要求17所述的图案描绘装置，其特征在于，具备声光调变元件，此声光调变元件设在该光源装置与该描绘单元之间，在施加来自该描绘控制装置的高频信号时，将来自该光源装置的该光束的衍射光束，以对应该高频信号振幅的强度、且对应该高频信号频率的衍射角朝向该描绘单元作为该描绘光束加以产生。
19.如权利要求18所述的图案描绘装置，其特征在于，该描绘控制装置具有强度调整部，此强度调整部将施加于该声光调变元件的该高频信号的振幅，根据因该旋转多面镜的该反射面上的反射不均所引起的该强度变化特性加以调变。
20.如权利要求19所述的图案描绘装置，其特征在于，该移动机构具有使该基板弯曲成圆筒面状加以支承的外周面，绕与该主扫描方向平行设定的中心轴旋转以使该基板沿周方向往该副扫描方向移动的旋转筒。
21.如权利要求20所述的图案描绘装置，其特征在于，该描绘单元具有光电传感器，此光电传感器输出对应将形成在该旋转筒外周面的基准图案、或形成在被该旋转筒外周面支承的基板上的基准图案，以该点光于该主扫描方向1维扫描时所产生的反射光的强度变化的光电信号；
该描绘控制装置，根据来自该光电传感器的该光电信号，决定因该旋转多面镜的该反射面上的反射不均引起的该强度变化特性。
22.如权利要求19至21中任1项所述的图案描绘装置，其特征在于，该描绘单元具备原点检测器，此原点检测器输出表示该旋转多面镜的多个反射面的各自已成为既定角度位置的原点信号；
该强度调整部，回应该原点信号将施加于该声光调变元件的该高频信号的振幅，就该旋转多面镜的各反射面加以修正。
23.如权利要求18至20中任1项所述的图案描绘装置，其特征在于，该描绘单元具备机械光学性的位移器机构，此位移器机构为了使投射于该基板上的该点光往该副扫描方向位移，而使照射于该旋转多面镜的反射面上的该描绘光束往与该副扫描方向对应的方向位移。
24.如权利要求23所述的图案描绘装置，其特征在于，该强度调整部根据反映因该机械光学性位移器机构进行的该描绘光束于该旋转多面镜的反射面上的位移而变化的因该反射不均的变化引起的该强度变化特性，修正该高频信号的振幅。
25.一种图案描绘装置，其特征在于，将描绘光束的点光投射于基板上于主扫描方向进行扫描，并使该基板往与该主扫描方向交叉的副扫描方向移动，据以在该基板上描绘2维图案，其具备：
光源装置，输出作为该描绘光束的源的光束；
描绘单元，具备旋转多面镜与扫描用光学系统，该旋转多面镜具有配置在旋转轴周围的多个反射面，将该描绘光束以该反射面将角度改变于与该主扫描方向对应的方向加以反射，该扫描用光学系统射入被该旋转多面镜的各反射面反射的该描绘光束在该基板上聚光成点光扫描于该主扫描方向；
基板移动构件，支承该基板，使该基板沿该副扫描方向以既定速度移动；
误差测量部，借由依序检测沿该副扫描方向在该基板上以既定间隔形成的多个标记的各自的对准系统、与测量该基板移动构件的移动位置的位置测量部，测量该基板于该副扫描方向的移动位置的误差；以及
旋转控制部，使该旋转多面镜的旋转速度相对规定的旋转速度逐次变化，以降低该基板的该移动位置的误差。
26.如权利要求25所述的图案描绘装置，其特征在于，进一步具备：
旋转马达，借由该旋转控制部使该旋转多面镜以经控制的旋转速度旋转；以及
倍率调整部，视以该旋转马达进行的该旋转多面镜的该旋转速度的变化，调整以该描绘单元描绘的图案于该主扫描方向的描绘倍率。
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