JP2017107036A - パターン描画装置、およびパターン描画方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】基板Ｐにパターンを描画する露光装置ＥＸは、ポリゴンミラーＰＭによりスポットＳＰを主走査してパターンを描画する走査ユニットＵｎの複数を、スポットＳＰの走査範囲が主走査方向につながるように配置した露光ヘッド１４と、発振周波数Ｆａでパルス発振するとともに、パターンを規定する画素単位が複数のスポットＳＰで描画されるように、ビームＬＢを複数の走査ユニットＵｎに供給する光源装置ＬＳと、画素単位で描画されるビームＬＢのパルスの周期またはパルス数を、走査範囲内でスポットが走査される間の特定時点で変更することによって、パターンの描画倍率を補正する信号発生部２２ａと、走査範囲の複数をつなげた描画幅中の主走査方向の離散的な複数の特定画素の各々と、信号発生部２２ａによる特定時点とが揃うように、複数の走査ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの偏向状態を制御する制御装置１６とを備える。【選択図】図１３

Description

本発明は、被照射体上に照射されるスポット光を走査してパターンを描画するパターン描画装置、およびパターン描画方法に関する。

回転ポリゴンミラーで１次元に走査されるレーザビームのスポット光を印刷用紙（被照射体）上で主走査方向に走査しつつ印刷用紙を副走査方向に移動させて、印刷用紙に画像を記録する装置が、例えば下記の特許文献１に開示されている。特許文献１の画像記録装置では、印刷に伴う色ずれを補正するため、印刷用紙上の位置決めマークの位置を読み取って、記録すべき画像の副走査方向の上端部での主走査方向の倍率と、記録すべき画像の副走査方向の下端部での主走査方向の倍率を求め、ポリゴンミラーによってレーザ光を走査して画像を記録する際に、求められた主走査方向の倍率に基づいて、画像記録中に暫時または段階的に画像を変倍している。特許文献１では、主走査方向の変倍（倍率補正）のために、ポリゴンミラーの回転速度を変えたり、レーザビームを発生する半導体レーザを画像データに基づいてオン／オフする際のドットクロック信号の周期（周波数）を走査ラインに応じて変えたりしている。しかしながら、特許文献１では、副走査方向の走査ラインの単位でドットクロック信号の周期を変えているので、主走査方向の画像記録の分解能（描画分解能）を高めるために、画像をより小さいサイズに細分化した場合、倍率の補正量（例えば、％、ｐｐｍ）が小さくなると、ドットクロック信号の周期の補正量（時間）もそれに比例して小さくなり、倍率補正の精度が低下するおそれがある。

特開２００２−０６７２６８号公報

本発明の第１の態様は、基板上で主走査方向に沿ってビームを走査しつつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記ビームと前記基板とを相対移動させて、前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記主走査方向に沿った所定の走査範囲に渡って、偏向部材により前記ビームのスポットを１次元に走査して前記パターンを描画する走査ユニットの複数を、前記走査範囲が前記主走査方向につながるように配置した描画装置と、前記基板を走査する前記スポットの走査速度を前記走査範囲の長さで除して決まる周波数以上の発振周波数でパルス発振するとともに、前記パターンを規定する画素単位が前記ビームの複数のパルスによるスポットで描画されるように、前記ビームを複数の前記走査ユニットに供給する光源装置と、前記画素単位で描画される前記ビームのパルスの周期またはパルス数を、前記走査範囲内で前記スポットが走査される間の特定時点で変更することによって、前記パターンの描画倍率を補正する倍率補正部と、前記走査範囲の複数をつなげた描画幅中の前記主走査方向の離散的な複数の特定画素の各々と、前記倍率補正部による前記特定時点とが揃うように、前記複数の走査ユニットの各々の前記偏向部材の偏向状態を制御する制御装置と、を備える。

本発明の第２の態様は、基板上で主走査方向に沿ってビームを走査しつつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記ビームと前記基板とを相対移動させて、前記基板にパターンを描画するパターン描画方法であって、前記主走査方向に沿ってつながるように設定される複数の走査範囲の各々を、それぞれの偏向部材により前記ビームのスポットで１次元に走査して前記パターンを描画することによって、前記複数の走査範囲をつなげた描画幅中に継ぎ合わされたパターンを描画する描画工程と、前記描画工程の間、前記基板を走査する前記スポットの走査速度を前記走査範囲の長さで除して決まる周波数以上の発振周波数でパルス発振するとともに、前記パターンを規定する画素単位が前記ビームの複数のパルスによるスポットで描画されるように、前記ビームを光源装置から供給することと、前記描画工程の間、前記画素単位で描画される前記ビームのパルスの周期またはパルス数を、前記走査範囲内で前記スポットが走査される間の特定時点で変更して、前記パターンの描画倍率を補正することと、前記描画工程の間、前記描画幅中の前記主走査方向の離散的な複数の特定画素の各々と、前記特定時点とが揃うように、前記複数の偏向部材の偏向状態を制御することと、を含む。

第１の実施の形態によるパターン描画装置の全体構成を示す図である。 図１に示すパターン描画装置の回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。 基板上で走査されるスポット光の描画ライン、および基板上に形成されたアライメントマークを示す図である。 図１に示す走査ユニットの光学的な構成を示す図である。 図１に示すビーム分配部の構成を示す図である。 図１に示す制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す光源装置の具体的な構成を示す図である。 図７に示す光源装置の内部に設けられる信号発生部の構成を示す図である。 図８に示す信号発生部で生成されるクロック信号の遷移を説明するタイムチャートである。 図６の制御装置におけるパターン描画時の各部の信号状態とビームの発振状態とを示すタイムチャートである。 図１１Ａは、局所倍率補正が行われていない場合の描画パターンを説明する図、図１１Ｂは、局所倍率補正（縮小）が行われた場合の描画パターンを説明する図である。 露光領域に設定される描画倍率の補正点と描画ラインとの関係の一例を説明する図である。 図１３Ａは、図１２に示す各描画ラインの描画開始点を時間軸上で一致させた場合における、描画ライン上に設定される描画倍率の補正点の配置を示す図であり、図１３Ｂは、図１２に示す各描画ラインの描画開始点を時間軸上でシフトさせて、描画ライン上に設定される補正点を時間軸上で一致させた状態を示す図である。 連続した２回のスポット走査中に描画ライン上に設定される描画倍率の補正点の配置例を説明する図である。 露光領域に設定される描画倍率の補正点と描画ラインとの関係の変形例を説明する図である。 図１６Ａは、図１５に示す各描画ラインの描画開始点を時間軸上で一致させた場合における、描画ライン上に設定される描画倍率の補正点の配置を示す図であり、図１６Ｂは、図１５に示す各描画ラインの描画開始点を時間軸上でシフトさせて、描画ライン上に設定される補正点を時間軸上で一致させた状態を示す図である。 第２の実施の形態によるパターン描画装置の概略構成を示す図である。

本発明の態様に係るパターン描画装置、およびパターン描画方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の基板（被照射体）Ｐに露光処理を施すパターン描画装置（露光装置）ＥＸを含むデバイス製造システム１０の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を説明する。

デバイス製造システム１０は、基板Ｐに所定の処理（露光処理等）を施して、電子デバイスを製造するシステム（基板処理装置）である。デバイス製造システム１０は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等を製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等がある。デバイス製造システム１０は、可撓性のシート状の基板（シート基板）Ｐをロール状に巻いた供給ロールから基板Ｐが送出され、送出された基板Ｐに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Ｐを回収ロールで巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ Ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式の構造を有する。基板Ｐは、基板Ｐの移動方向（搬送方向）が長手方向（長尺）となり、幅方向が短手方向（短尺）となる帯状の形状を有する。本第１の実施の形態においては、フィルム状の基板Ｐが、前工程の処理装置（第１の処理装置）ＰＲ１、露光装置ＥＸ、後工程の処理装置（第２の処理装置）ＰＲ２を経て、連続的に処理される例を示している。

なお、本第１の実施の形態では、装置が設置される工場の床面Ｅと平行な水平面であって基板Ｐの搬送方向をＸ方向とし、水平面内においてＸ方向と直交する方向、つまり、基板Ｐの幅方向（短尺方向）をＹ方向とし、Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向（上方向）であり、重力が働く方向と平行である。

基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔（フォイル）等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも１つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Ｐの厚みや剛性（ヤング率）は、デバイス製造システム１０の搬送路を通る際に、基板Ｐに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Ｐの母材として、厚みが２５μｍ〜２００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のフィルムは、好適なシート基板の典型である。

基板Ｐは、処理装置ＰＲ１や処理装置ＰＲ２で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質の基板Ｐを選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素等でもよい。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。

ところで、基板Ｐの可撓性（flexibility）とは、基板Ｐに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Ｐを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Ｐの材質、大きさ、厚さ、基板Ｐ上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本第１の実施の形態によるデバイス製造システム１０内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Ｐを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損（破れや割れが発生）したりせずに、基板Ｐを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。

前工程用の処理装置ＰＲ１は、基板Ｐを所定の速度で長尺方向に沿って搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、基板Ｐに対して塗布処理と乾燥処理を行う塗布装置である。処理装置ＰＲ１は、基板Ｐの表面に感光性機能液を選択的または一様に塗布した後に、感光性機能液に含まれる溶剤または水を除去して、感光性機能液を乾燥させる。これにより、基板Ｐの表面に感光性機能層（光感応層）となる膜が選択的または一様に形成される。なお、ドライフィルムを基板Ｐの表面に貼り付けることで、基板Ｐの表面に感光性機能層を形成してもよい。この場合は、処理装置ＰＲ１に代えて、ドライフィルムを基板Ｐに貼り付ける貼付装置（処理装置）を設ければよい。

ここで、この感光性機能液（層）の典型的なものはフォトレジスト（液状またはドライフィルム状）であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤（ＳＡＭ）、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤等がある。感光性機能液（層）として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク）または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能液（層）として、感光性還元剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Ｐを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成（析出）される。このようなメッキ処理はアディティブ（additive）なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ（subtractive）なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置ＥＸへ送られる基板Ｐは、母材をＰＥＴやＰＥＮとし、その表面にアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。

露光装置ＥＸは、処理装置ＰＲ１から搬送されてきた基板Ｐを処理装置ＰＲ２に向けて所定の速度で長尺方向に沿って搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、基板Ｐに対して露光処理（パターン描画）を行う処理装置である。露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面（感光性機能層の表面、すなわち、感光面）に、電子デバイス用のパターン（例えば、電子デバイスを構成するＴＦＴの電極や配線等のパターン）に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像（改質部）が形成される。

本第１の実施の形態においては、露光装置ＥＸは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式の露光装置（パターン描画装置）である。後で詳細に説明するが、露光装置ＥＸは、基板Ｐを長尺方向（副走査方向）に搬送しながら、露光用のパルス状のビームＬＢ（パルスビーム）のスポット（以下、スポット光と呼ぶ）ＳＰを、基板Ｐの被照射面（感光面）上で所定の走査方向（Ｙ方向）に１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光ＳＰの強度をパターンデータ（描画データ）に応じて高速に変調（オン／オフ）する。これにより、基板Ｐの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Ｐの副走査と、スポット光ＳＰの主走査とで、スポット光ＳＰが基板Ｐの被照射面上で相対的に２次元走査されて、基板Ｐに所定のパターンが描画露光される。また、基板Ｐは、長尺方向に沿って搬送されているので、露光装置ＥＸによってパターンが露光される露光領域Ｗは、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる（図３参照）。この露光領域Ｗに電子デバイスが形成されるので、露光領域Ｗは、デバイス形成領域でもある。

後工程の処理装置ＰＲ２は、露光装置ＥＸから搬送されてきた基板Ｐを所定の速度で長尺方向に沿って搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、基板Ｐに対して湿式処理と乾燥処理を行う湿式処理装置である。本第１の実施の形態では、処理装置ＰＲ２は、基板Ｐに対して湿式処理の一種である現像処理またはメッキ処理を行う。そのため、処理装置ＰＲ２は、基板Ｐを所定時間だけ現像液に浸漬させる現像部、または基板Ｐを所定時間だけ無電解メッキ液に浸漬させるメッキ部と、基板Ｐを純水等で洗浄する洗浄部と、基板Ｐを乾燥させる乾燥部とを備える。これにより、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が析出（形成）される。つまり、基板Ｐの感光性機能層上のスポット光ＳＰの照射部分と非照射部分の違いに応じて、基板Ｐ上に所定の材料（例えば、レジスト、パラジウム）が選択的に形成され、これがパターン層となる。

なお、感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、湿式処理の一種である液体（例えば、導電性インク等を含有した液体）の塗布処理、またはメッキ処理が処理装置ＰＲ２によって行われる。この場合であっても、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が形成される。つまり、基板Ｐの感光性機能層のスポット光ＳＰの照射部分と被照射部分の違いに応じて、基板Ｐ上に所定の材料（例えば、導電性インクまたはパラジウム等）が選択的に形成され、これがパターン層となる。

さて、図１に示す露光装置ＥＸは、温調チャンバーＥＣＶ内に格納されている。この温調チャンバーＥＣＶは、内部を所定の温度、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Ｐの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Ｐの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を考慮した湿度に設定される。温調チャンバーＥＣＶは、パッシブまたはアクティブな防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２を介して製造工場の床面Ｅに配置される。防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２は、床面Ｅからの振動を低減する。この床面Ｅは、工場の床面自体であってもよいし、水平面を出すために床面上に専用に設置される設置土台（ペデスタル）上の面であってもよい。露光装置ＥＸは、基板搬送機構１２と、光源装置ＬＳと、ビーム分配部（ビーム分配系）ＢＤＵと、露光ヘッド１４と、制御装置１６と、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍ（なお、ｍ＝１、２、３、４）と、複数のエンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂ（なお、ｊ＝１、２、３、４）とを少なくとも備えている。制御装置（制御部）１６は、露光装置ＥＸの各部を制御するものである。この制御装置１６は、コンピュータとプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本第１の実施の形態の制御装置１６として機能する。

基板搬送機構１２は、デバイス製造システム１０の基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐを、露光装置（パターン描画装置）ＥＸ内で所定の速度で搬送した後、処理装置ＰＲ２に所定の速度で送り出す。この基板搬送機構１２によって、露光装置ＥＸ内で搬送される基板Ｐの搬送路が規定される。基板搬送機構１２は、基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、エッジポジションコントローラＥＰＣ、駆動ローラＲ１、テンション調整ローラＲＴ１、回転ドラム（円筒ドラム）ＤＲ、テンション調整ローラＲＴ２、駆動ローラＲ２、および、駆動ローラＲ３を有している。

エッジポジションコントローラＥＰＣは、処理装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐの幅方向（Ｙ方向であって基板Ｐの短尺方向）における位置が、目標位置に対して±十数μｍ〜数十μｍ程度の範囲（許容範囲）に収まるように、基板Ｐを幅方向に移動させて、基板Ｐの幅方向における位置を調整する。エッジポジションコントローラＥＰＣは、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）の位置を検出する不図示のエッジセンサからの検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラＥＰＣのローラをＹ方向に微動させて、基板Ｐの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ（ニップローラ）Ｒ１は、エッジポジションコントローラＥＰＣから搬送される基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを回転ドラムＤＲへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラＥＰＣは、回転ドラムＤＲに巻き付く基板Ｐの長尺方向が、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに対して常に直交するように、基板Ｐの幅方向における位置と適宜調整するとともに、基板Ｐの進行方向における傾き誤差を補正するように、エッジポジションコントローラＥＰＣの前記ローラの回転軸とＹ軸との平行度を適宜調整してもよい。

回転ドラムＤＲは、Ｙ方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸ＡＸｏと、中心軸ＡＸｏから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムＤＲは、この外周面（円周面）に倣って基板Ｐの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持（保持）しつつ、中心軸ＡＸｏを中心に回転して基板Ｐを＋Ｘ方向に搬送する。回転ドラムＤＲは、露光ヘッド１４からのビームＬＢ（スポット光ＳＰ）が投射される基板Ｐ上の領域（部分）をその外周面で支持する。回転ドラムＤＲは、電子デバイスが形成される面（感光層が形成された側の面）とは反対側の面（裏面）側から基板Ｐを支持（密着保持）する。回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、回転ドラムＤＲが中心軸ＡＸｏの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトＳｆｔが設けられている。このシャフトＳｆｔは、制御装置１６によって制御される図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）からの回転トルクが与えられることで中心軸ＡＸｏ回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸ＡＸｏを含み、ＹＺ平面と平行な平面を中心面Ｐｏｃと呼ぶ。

駆動ローラ（ニップローラ）Ｒ２、Ｒ３は、基板Ｐの搬送方向（＋Ｘ方向）に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Ｐに所定の弛み（あそび）を与えている。駆動ローラＲ２、Ｒ３は、駆動ローラＲ１と同様に、基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを処理装置ＰＲ２へ向けて搬送する。テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２は、−Ｚ方向に付勢されており、回転ドラムＤＲに巻き付けられて支持されている基板Ｐに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムＤＲにかかる基板Ｐに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置１６は、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）を制御することで、駆動ローラＲ１〜Ｒ３を回転させる。なお、駆動ローラＲ１〜Ｒ３の回転軸、および、テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２の回転軸は、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと平行している。

光源装置ＬＳは、パルス状のビーム（パルスビーム、パルス光、レーザ）ＬＢを発生して射出する。このビームＬＢは、３７０ｎｍ以下の波長帯域の特定波長（例えば、３５５ｎｍ）にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームＬＢの発光周波数（発振周波数、所定周波数）をＦａとする。光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、ビーム分配部ＢＤＵを介して露光ヘッド１４に入射する。光源装置ＬＳは、制御装置１６の制御にしたがって、発光周波数ＦａでビームＬＢを発光して射出する。この光源装置ＬＳの構成は、後で詳細に説明するが、本第１の実施の形態では、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）等で構成され、１００ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの発振周波数Ｆａでのパルス発光が可能で、１パルス光の発光時間が数ピコ秒〜十数ピコ秒程度の高輝度な紫外線のパルス光が得られるファイバーアンプレーザ光源（高調波レーザ光源）を用いるものとする。

ビーム分配部ＢＤＵは、露光ヘッド１４を構成する複数の走査ユニットＵｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）の各々に光源装置ＬＳからのビームＬＢを分配する複数のミラーやビームスプリッタと、各走査ユニットＵｎに入射するビームのそれぞれを描画データに応じて強度変調する描画用光学素子（ＡＯＭ）等を有するが、詳しくは図５を参照して後述する。

露光ヘッド（描画ヘッド、描画装置）１４は、同一構成の複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を配列した、いわゆるマルチビーム型の露光ヘッドとなっている。露光ヘッド１４は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板Ｐの一部分に、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によってパターンを描画する。露光ヘッド１４は、基板Ｐに対して電子デバイス用のパターン露光を繰り返し行うことから、パターンが露光される露光領域（電子デバイス形成領域）Ｗは、図３のように、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられている。複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、中心面Ｐｏｃを挟んで基板Ｐの搬送方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）で、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）で、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とは、ＸＺ面内でみると、中心面Ｐｏｃに対して対称に設けられている。

各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、ビーム分配部ＢＤＵから供給されるビームＬＢｎ（ｎ＝１〜 ６）を、基板Ｐの被照射面上でスポット光ＳＰに収斂するように投射しつつ、そのスポット光ＳＰを、回転するポリゴンミラーＰＭ（図４参照）によって１次元に走査する。この各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭによって、基板Ｐの被照射面上でスポット光ＳＰがＹ方向に１次元走査される。このスポット光ＳＰの走査によって、基板Ｐ上（基板Ｐの被照射面上）に、１ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン（走査線）ＳＬｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）が規定される。

走査ユニットＵ１は、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ１に沿って走査し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６は、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿って走査する。複数の走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、図２、図３に示すように、奇数番と偶数番の描画ラインＳＬｎは基板Ｐの長尺方向である副走査方向に分離しているが、Ｙ方向（基板Ｐの幅方向、或いは主走査方向）に関しては互いに分離することなく、継ぎ合わされるように設定されている。なお、ビーム分配部ＢＤＵから射出するビームＬＢｎにおいて、走査ユニットＵ１に入射するビームをＬＢ１で表し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６に入射するビームＬＢｎをＬＢ２〜ＬＢ６で表す。走査ユニットＵｎに入射するビームＬＢｎは、所定の方向に偏光した直線偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）、或いは円偏光のビームであってもよい。

図３に示すように、複数の走査ユニットＵ１〜Ｕ６は全部で露光領域Ｗの幅方向の全てをカバーするように配置されている。これにより、各走査ユニットＵ１〜Ｕ６は、基板Ｐの幅方向に分割された複数の領域（描画範囲）毎にパターンを描画することができる。例えば、１つの走査ユニットＵｎによるＹ方向の走査長（描画ラインＳＬｎの長さ）を２０〜６０ｍｍ程度とすると、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の３個と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の３個との計６個の走査ユニットＵｎをＹ方向に配置することによって、描画可能なＹ方向の幅を１２０〜３６０ｍｍ程度まで広げている。各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の長さ（描画範囲の長さ）は、原則として同一とする。つまり、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々に沿って走査されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰの走査距離は、原則として同一とする。なお、露光領域Ｗの幅（基板Ｐの幅）をさらに広くしたい場合は、描画ラインＳＬｎ自体の長さを長くするか、Ｙ方向に配置する走査ユニットＵｎの数を増やすことで対応することができる。

なお、実際の各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）は、スポット光ＳＰが被照射面上を実際に走査可能な最大の長さ（最大走査長）よりも僅かに短く設定される。例えば、主走査方向（Ｙ方向）の描画倍率が初期値（倍率補正無し）の場合にパターン描画可能な描画ラインＳＬｎの走査長を３０ｍｍとすると、スポット光ＳＰの被照射面上での最大走査長は、描画ラインＳＬｎの描画開始点（走査開始点）側と描画終了点（走査終了点）側の各々に０．５ｍｍ程度の余裕を持たせて、３１ｍｍ程度に設定されている。このように設定することによって、スポット光ＳＰの最大走査長３１ｍｍの範囲内で、３０ｍｍの描画ラインＳＬｎの位置を主走査方向に微調整したり、描画倍率を微調整したりすることが可能となる。スポット光ＳＰの最大走査長は３１ｍｍに限定されるものではなく、主に走査ユニットＵｎ内のポリゴンミラー（回転ポリゴンミラー）ＰＭの後に設けられるｆθレンズＦＴ（図４参照）の口径によって決まる。

複数の描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、中心面Ｐｏｃを挟んで、回転ドラムＤＲの周方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置する。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置する。描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、基板Ｐの幅方向、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと略並行となっている。

描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、基板Ｐの幅方向（主走査方向）に沿って所定の間隔をあけて直線上に１列に配置されている。描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６も同様に、基板Ｐの幅方向（主走査方向）に沿って所定の間隔をあけて直線上に１列に配置されている。このとき、描画ラインＳＬ２は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ１と描画ラインＳＬ３との間に配置される。同様に、描画ラインＳＬ３は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ２と描画ラインＳＬ４との間に配置されている。描画ラインＳＬ４は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ３と描画ラインＳＬ５との間に配置され、描画ラインＳＬ５は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ４と描画ラインＳＬ６との間に配置されている。

奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の各々に沿って走査されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５の各々によるスポット光ＳＰの主走査方向は、１次元の方向となっており、同じ方向となっている。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の各々に沿って走査されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の各々によるスポット光ＳＰの主走査方向は、１次元の方向となっており、同じ方向となっている。この描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に沿って走査されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５のスポット光ＳＰの主走査方向と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６のスポット光ＳＰの主走査方向とは互いに逆方向であってもよい。本第１の実施の形態では、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に沿って走査されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５のスポット光ＳＰの主走査方向は−Ｙ方向である。また、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６のスポット光ＳＰの主走査方向は＋Ｙ方向である。これにより、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の描画開始点側の端部と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の描画開始点側の端部とはＹ方向に関して隣接または一部重複する。また、描画ラインＳＬ３、ＳＬ５の描画終了点側の端部と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４の描画終了点側の端部とはＹ方向に関して隣接または一部重複する。Ｙ方向に隣り合う描画ラインＳＬｎの端部同士を一部重複させるように、各描画ラインＳＬｎを配置する場合は、例えば、各描画ラインＳＬｎの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでＹ方向に数％以下の範囲で重複させるとよい。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインＳＬｎの端部同士をＹ方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。すなわち、互いにＹ方向に隣り合った２つの描画ラインＳＬｎの各々によって描画されるパターン同士が、Ｙ方向に継ぎ合わされて露光されることを意味する。

なお、描画ラインＳＬｎの副走査方向の幅（Ｘ方向の寸法）は、スポット光ＳＰの基板Ｐ上での実効的なサイズ（直径）φに応じた太さである。例えば、スポット光ＳＰの実効的なサイズ（寸法）φが３μｍの場合は、描画ラインＳＬｎの幅も３μｍとなる。また、本第１の実施の形態の場合、光源装置ＬＳからのビームＬＢがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインＳＬｎ上に投射されるスポット光ＳＰは、ビームＬＢの発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）に応じて離散的になる。そのため、ビーム分配部ＢＤＵからのビームＬＢｎの１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰと次の１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光ＳＰのサイズφ、スポット光ＳＰの走査速度（主走査の速度）Ｖｓ、および、ビームＬＢの発振周波数Ｆａによって設定される。スポット光ＳＰの実効的なサイズφは、スポット光ＳＰの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光ＳＰのピーク強度の１／ｅ²（または１／２）で決まる。

本第１の実施の形態では、実効的なサイズ（寸法）φに対して、φ×１／２程度スポット光ＳＰがオーバーラップするように、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓおよび発振周波数Ｆａが設定される。したがって、スポット光ＳＰの主走査方向に沿った投射間隔は、φ／２となる。そのため、副走査方向（描画ラインＳＬｎと直交した方向）に関しても、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査と、次の走査との間で、基板Ｐがスポット光ＳＰの実効的なサイズφの略１／２の距離だけ移動するように設定することが望ましい。また、基板Ｐ上の感光性機能層への露光量の設定は、ビームＬＢ（パルス光）のピーク値の調整で可能であるが、ビームＬＢの強度を上げられない状況で露光量を増大させたい場合は、スポット光ＳＰの主走査方向の走査速度Ｖｓの低下、ビームＬＢの発振周波数Ｆａの増大、或いは基板Ｐの副走査方向の搬送速度Ｖｔの低下等のいずれかによって、スポット光ＳＰの主走査方向または副走査方向に関するオーバーラップ量を増加させればよい。スポット光ＳＰの主走査方向の走査速度Ｖｓは、ポリゴンミラーＰＭの回転数（回転速度Ｖｐ）に比例して速くなる。

各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、少なくともＸＺ平面において、各ビームＬＢｎが回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに向かって進むように、各ビームＬＢｎを基板Ｐに向けて照射する。これにより、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から基板Ｐに向かって進むビームＬＢｎの光路（ビーム中心軸）は、ＸＺ平面において、基板Ｐの被照射面の法線と平行となる。また、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に照射するビームＬＢｎが、ＹＺ平面と平行な面内では基板Ｐの被照射面に対して垂直となるように、ビームＬＢｎを基板Ｐに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光ＳＰの主走査方向に関して、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はテレセントリックな状態で走査される。ここで、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって規定される所定の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の各中点を通って基板Ｐの被照射面と垂直な線（または光軸とも呼ぶ）を、照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）と呼ぶ。

この各照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）は、ＸＺ平面において、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５は、ＸＺ平面において同じ方向となっており、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６は、ＸＺ平面において同じ方向となっている。また、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ１となるように設定されている（図１参照）。

図１に示した複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、図３に示す基板Ｐに形成された複数のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出するためのものであり、Ｙ方向に沿って複数（本第１の実施の形態では、４つ）設けられている。複数のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、基板Ｐの被照射面上の露光領域Ｗに描画される所定のパターンと、基板Ｐとを相対的に位置合わせする（アライメントする）ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板Ｐ上で、複数のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）は、露光ヘッド１４からのビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰによる基板Ｐ上の被照射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりも基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。また、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、露光ヘッド１４からビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰによる基板Ｐ上の被照射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりも基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。

アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、アライメント用の照明光を基板Ｐに投射する光源と、基板Ｐの表面のアライメントマークＭＫｍを含む局所領域（観察領域）Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）、Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の拡大像を得る観察光学系（対物レンズを含む）と、その拡大像を基板Ｐが搬送方向に移動している間に、基板Ｐの搬送速度Ｖｔに応じた高速シャッタで撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の各々が撮像した撮像信号（画像データ）は制御装置１６に送られる。制御装置１６にはマーク位置検出部が設けられ、複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置（マーク位置情報）を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板Ｐ上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長５００〜８００ｎｍ程度の光である。

複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４は、各露光領域Ｗの周りに設けられている。アライメントマークＭＫ１、ＭＫ４は、露光領域Ｗの基板Ｐの幅方向の両側に、基板Ｐの長尺方向に沿って一定の間隔Ｄｈで複数形成されている。アライメントマークＭＫ１は、基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、アライメントマークＭＫ４は、基板Ｐの幅方向の＋Ｙ方向側にそれぞれ形成されている。このようなアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４は、基板Ｐが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Ｐの長尺方向（Ｘ方向）に関して同一位置になるように配置される。さらに、アライメントマークＭＫ２、ＭＫ３は、アライメントマークＭＫ１とアライメントマークＭＫ４の間であって、露光領域Ｗの＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側との余白部に基板Ｐの幅方向（短尺方向）に沿って形成されている。アライメントマークＭＫ２、ＭＫ３は、露光領域Ｗと露光領域Ｗとの間に形成されている。アライメントマークＭＫ２は、基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、アライメントマークＭＫ３は、基板Ｐの＋Ｙ方向側に形成されている。

さらに、基板Ｐの−Ｙ方向側の端部に配列されるアライメントマークＭＫ１と余白部のアライメントマークＭＫ２とのＹ方向の間隔、余白部のアライメントマークＭＫ２とアライメントマークＭＫ３のＹ方向の間隔、および基板Ｐの＋Ｙ方向側の端部に配列されるアライメントマークＭＫ４と余白部のアライメントマークＭＫ３とのＹ方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、第１層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第１層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Ｗの周りにアライメントマーク用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、アライメントマークＭＫｍは、露光領域Ｗ内に形成されてもよい。例えば、露光領域Ｗ内であって、露光領域Ｗの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域Ｗ内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をアライメントマークＭＫｍとして利用してもよい。

アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ２１は、図３に示すように、対物レンズによる観察領域（検出領域）Ｖｗ１１、Ｖｗ２１内に存在するアライメントマークＭＫ１を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡ＡＭ１２〜ＡＭ１４、ＡＭ２２〜ＡＭ２４は、対物レンズによる観察領域Ｖｗ１２〜Ｖｗ１４、Ｖｗ２２〜Ｖｗ２４内に存在するアライメントマークＭＫ２〜ＭＫ４を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４は、複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置に対応して、基板Ｐの−Ｙ方向側からＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４、の順で基板Ｐの幅方向に沿って設けられている。なお、図２においては、アライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の観察領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の図示を省略している。

複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）は、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）との長尺方向の距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）も同様に、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）との長尺方向の距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Ｙ方向に設けられるアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍの数は、基板Ｐの幅方向に形成されるアライメントマークＭＫｍの配置や数に応じて変更可能である。また、各観察領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）、Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の基板Ｐの被照射面上の大きさは、アライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の大きさやアライメント精度（位置計測精度）に応じて設定されるが、１００〜５００μｍ角程度の大きさである。

図２に示すように、回転ドラムＤＲの両端部には、回転ドラムＤＲの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部ＳＤａ、ＳＤｂが設けられている。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、回転ドラムＤＲの外周面の周方向に一定のピッチ（例えば、２０μｍ）で凹状または凸状の格子線（目盛）を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、中心軸ＡＸｏ回りに回転ドラムＤＲと一体に回転する。スケール部ＳＤａ、ＳＤｂを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッド（以下、単にエンコーダとも呼ぶ）ＥＮｊａ、ＥＮｊｂ（なお、ｊ＝１、２、３、４）は、このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂと対向するように設けられている（図１、図２参照）。なお、図２においては、エンコーダＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂの図示を省略している。

エンコーダＥＮｊａ、ＥＮｊｂは、回転ドラムＤＲの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムＤＲの−Ｙ方向側の端部に設けられたスケール部ＳＤａに対向して、４つのエンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ、ＥＮ２ａ、ＥＮ３ａ、ＥＮ４ａ）が設けられている。同様に、回転ドラムＤＲの＋Ｙ方向側の端部に設けられたスケール部ＳＤｂに対向して、４つのエンコーダＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ、ＥＮ２ｂ、ＥＮ３ｂ、ＥＮ４ｂ）が設けられている。

エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、設置方位線Ｌｘ１上に配置されている（図１、図２参照）。設置方位線Ｌｘ１は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Ｌｘ１は、ＸＺ平面において、各アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）の観察領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）も設置方位線Ｌｘ１上に配置されている。

エンコーダＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、且つ、エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂより基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。エンコーダＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、設置方位線Ｌｘ２上に配置されている（図１、図２参照）。設置方位線Ｌｘ２は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。この設置方位線Ｌｘ２は、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と同角度位置となって重なっている。

エンコーダＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、設置方位線Ｌｘ３上に配置されている（図１、図２参照）。設置方位線Ｌｘ３は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。この設置方位線Ｌｘ３は、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６と同角度位置となって重なっている。したがって、設置方位線Ｌｘ２と設置方位線Ｌｘ３とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ１となるように設定されている（図１参照）。

エンコーダＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂは、エンコーダＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂより基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、設置方位線Ｌｘ４上に配置されている（図１参照）。設置方位線Ｌｘ４は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Ｌｘ４は、ＸＺ平面において、各アライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の観察領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）も設置方位線Ｌｘ４上に配置されている。この設置方位線Ｌｘ１と設置方位線Ｌｘ４とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ２となるように設定されている。

各エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）は、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束（回折光）を光電検出した検出信号（２相信号）を制御装置１６に出力する。制御装置１６内には、エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）ごとの検出信号（２相信号）を内挿処理してスケール部ＳＤａ、ＳＤｂの格子の移動量をデジタル計数することで、回転ドラムＤＲの回転角度位置および角度変化、或いは基板Ｐの移動量をサブミクロンの分解能で計測する複数のカウンタ回路が設けられている。回転ドラムＤＲの角度変化からは、基板Ｐの搬送速度Ｖｔも計測することができる。エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）の各々に対応したカウンタ回路のカウント値に基づいて、アライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置、基板Ｐ上の露光領域Ｗと各描画ラインＳＬｎの副走査方向の位置関係等が特定できる。その他、そのカウンタ回路のカウント値に基づいて、基板Ｐ上に描画すべきパターンの描画データ（例えばビットマップデータ）を記憶するメモリ部の副走査方向に関するアドレス位置（アクセス番地）も指定される。

次に、図４を参照して走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の光学的な構成について説明する。なお、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、同一の構成を有することから、代表して走査ユニットＵ１についてのみ説明し、他の走査ユニットＵｎについてはその説明を省略する。また、図４においては、照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１）と平行する方向をＺｔ方向とし、Ｚｔ方向と直交する平面上にあって、基板Ｐが処理装置ＰＲ１から露光装置ＥＸを経て処理装置ＰＲ２に向かう方向をＸｔ方向とし、Ｚｔ方向と直交する平面上であって、Ｘｔ方向と直交する方向をＹｔ方向とする。つまり、図４のＸｔ、Ｙｔ、Ｚｔの３次元座標は、図１のＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標を、Ｙ軸を中心にＺ軸方向が照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１）と平行となるように回転させた３次元座標となる。

図４に示すように、走査ユニットＵ１内には、ビームＬＢ１の入射位置から被照射面（基板Ｐ）までのビームＬＢ１の進行方向に沿って、反射ミラーＭ１０、ビームエキスパンダーＢＥ、反射ミラーＭ１１、偏光ビームスプリッタＢＳ１、反射ミラーＭ１２、シフト光学部材（平行平板）ＳＲ、偏向調整光学部材（プリズム）ＤＰ、フィールドアパーチャＦＡ、反射ミラーＭ１３、λ／４波長板ＱＷ、シリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ１４、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズＦＴ、反射ミラーＭ１５、シリンドリカルレンズＣＹｂが設けられる。さらに、走査ユニットＵ１内には、走査ユニットＵ１の描画開始可能タイミングを検出する原点センサ（原点検出器）ＯＰ１と、被照射面（基板Ｐ）からの反射光を偏光ビームスプリッタＢＳ１を介して検出するための光学レンズ系Ｇ１０および光検出器ＤＴとが設けられる。

走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、−Ｚｔ方向に向けて進み、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いた反射ミラーＭ１０に入射する。この走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１の軸線は、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように反射ミラーＭ１０に入射する。反射ミラーＭ１０は、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行に設定されるビームエキスパンダーＢＥの光軸ＡＸａに沿って、反射ミラーＭ１０から−Ｘｔ方向に離れた反射ミラーＭ１１に向けて−Ｘｔ方向に反射する。したがって、光軸ＡＸａはＸｔＺｔ平面と平行な面内で照射中心軸Ｌｅ１と直交する。ビームエキスパンダーＢＥは、集光レンズＢｅ１と、集光レンズＢｅ１によって収斂された後に発散するビームＬＢ１を平行光にするコリメートレンズＢｅ２とを有し、ビームＬＢ１の径を拡大させる。

反射ミラーＭ１１は、ＹｔＺｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１（光軸ＡＸａ）を偏光ビームスプリッタＢＳ１に向けて−Ｙｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１１に対して−Ｙｔ方向に離れて設置されている偏光ビームスプリッタＢＳ１の偏光分離面は、ＹｔＺｔ平面に対して４５°傾いて配置され、Ｐ偏光のビームを反射し、Ｐ偏光と直交する方向に偏光した直線偏光（Ｓ偏光）のビームを透過するものである。走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、ここではＰ偏光のビームとするので、偏光ビームスプリッタＢＳ１は、反射ミラーＭ１１からのビームＬＢ１を−Ｘｔ方向に反射して反射ミラーＭ１２側に導く。

反射ミラーＭ１２は、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を、反射ミラーＭ１２から−Ｚｔ方向に離れた反射ミラーＭ１３に向けて−Ｚｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１２で反射されたビームＬＢ１は、Ｚｔ軸と平行な光軸ＡＸｃに沿って、２枚の石英の平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２で構成されるシフト光学部材ＳＲ、２つの楔状のプリズムＤｐ１、Ｄｐ２で構成される偏向調整光学部材ＤＰ、およびフィールドアパーチャ（視野絞り）ＦＡを通過して、反射ミラーＭ１３に入射する。シフト光学部材ＳＲは、平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２の各々を傾けることで、ビームＬＢ１の進行方向（光軸ＡＸｃ）と直交する平面（ＸｔＹｔ平面）内において、ビームＬＢ１の断面内の中心位置を２次元的に調整する。偏向調整光学部材ＤＰは、プリズムＤｐ１、Ｄｐ２の各々を光軸ＡＸｃの回りに回転させることによって、ビームＬＢ１の軸線と光軸ＡＸｃとの平行出し、または、基板Ｐの被照射面に達するビームＬＢ１の軸線と照射中心軸Ｌｅ１との平行出しが可能となっている。

反射ミラーＭ１３は、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ１４に向けて＋Ｘｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１３で反射したビームＬＢ１は、λ／４波長板ＱＷおよびシリンドリカルレンズＣＹａを介して反射ミラーＭ１４に入射する。反射ミラーＭ１４は、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラー（回転多面鏡、走査用偏向部材）ＰＭに向けて反射する。ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行な光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴに向けて＋Ｘｔ方向側に反射する。ポリゴンミラーＰＭは、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを基板Ｐの被照射面上で走査するために、入射したビームＬＢ１をＸｔＹｔ平面と平行な面内で１次元に偏向（反射）する。具体的には、ポリゴンミラーＰＭは、Ｚｔ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐと、回転軸ＡＸｐの周りに形成された複数の反射面ＲＰ（本実施の形態では反射面ＲＰの数Ｎｐを８とする）とを有する。回転軸ＡＸｐを中心にこのポリゴンミラーＰＭを所定の回転方向に回転させることで反射面ＲＰに照射されるパルス状のビームＬＢ１の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、１つの反射面ＲＰによってビームＬＢ１の反射方向が偏向され、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１のスポット光ＳＰを主走査方向（基板Ｐの幅方向、Ｙｔ方向）に沿って走査することができる。

すなわち、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰによって、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを主走査方向に沿って１回走査することができる。このため、ポリゴンミラーＰＭの１回転で、基板Ｐの被照射面上にスポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬ１の数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８本となる。ポリゴンミラーＰＭは、制御装置１６の制御の下、回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）ＲＭによって一定の速度で回転する。先に説明したように、描画ラインＳＬ１の実効的な長さ（例えば、３０ｍｍ）は、このポリゴンミラーＰＭによってスポット光ＳＰを走査することができる最大走査長（例えば、３１ｍｍ）以下の長さに設定されており、初期設定（設計上）では、最大走査長の中央に描画ラインＳＬ１の中心点（照射中心軸Ｌｅ１が通る点）が設定されている。

シリンドリカルレンズＣＹａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向）と直交する非走査方向（Ｚｔ方向）に関して、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹａは、ビームＬＢ１を反射面ＲＰ上でＸｔＹｔ平面と平行な方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。母線がＹｔ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹａと、後述のシリンドリカルレンズＣＹｂとによって、反射面ＲＰがＺｔ方向に対して傾いている場合（ＸｔＹｔ平面の法線に対する反射面ＲＰの傾き）があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１（描画ラインＳＬ１）の照射位置が、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰ毎の僅かな傾き誤差によってＸｔ方向にずれることを抑制することができる。

Ｘｔ軸方向に延びる光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射されたビームＬＢ１を、ＸｔＹｔ平面において、光軸ＡＸｆと平行となるように反射ミラーＭ１５に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ビームＬＢ１のｆθレンズＦＴへの入射角θは、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。ｆθレンズＦＴは、反射ミラーＭ１５およびシリンドリカルレンズＣＹｂを介して、その入射角θに比例した基板Ｐの被照射面上の像高位置にビームＬＢ１を投射する。焦点距離をｆｏとし、像高位置をｙとすると、ｆθレンズＦＴは、ｙ＝ｆｏ×θ、の関係（歪曲収差）を満たすように設計されている。したがって、このｆθレンズＦＴによって、ビームＬＢ１をＹｔ方向（Ｙ方向）に正確に等速で走査することが可能になる。ｆθレンズＦＴへの入射角θが０度のときに、ｆθレンズＦＴに入射したビームＬＢ１は、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。

反射ミラーＭ１５は、ｆθレンズＦＴからのビームＬＢ１を、シリンドリカルレンズＣＹｂを介して基板Ｐに向けて−Ｚｔ方向に反射する。ｆθレンズＦＴおよび母線がＹｔ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹｂによって、基板Ｐに投射されるビームＬＢ１が基板Ｐの被照射面上で直径数μｍ程度（例えば、３μｍ）の微小なスポット光ＳＰに収斂される。また、基板Ｐの被照射面上に投射されるスポット光ＳＰは、ポリゴンミラーＰＭによって、Ｙｔ方向に延びる描画ラインＳＬ１によって１次元走査される。なお、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと照射中心軸Ｌｅ１とは、同一の平面上にあり、その平面はＸｔＺｔ平面と平行である。したがって、光軸ＡＸｆ上に進んだビームＬＢ１は、反射ミラーＭ１５によって−Ｚｔ方向に反射し、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になって基板Ｐに投射される。本第１の実施の形態において、少なくともｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって偏向されたビームＬＢ１を基板Ｐの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、少なくとも反射部材（反射ミラーＭ１１〜Ｍ１５）および偏光ビームスプリッタＢＳ１は、反射ミラーＭ１０から基板ＰまでのビームＬＢ１の光路を折り曲げる光路偏向部材として機能する。この光路偏向部材によって、反射ミラーＭ１０に入射するビームＬＢ１の入射軸と照射中心軸Ｌｅ１とを略同軸にすることができる。ＸｔＺｔ平面に関して、走査ユニットＵ１内を通るビームＬＢ１は、クランク状に折り曲げられた光路を通った後、−Ｚｔ方向に進んで基板Ｐに投射される。

このように、基板Ｐが副走査方向に搬送されている状態で、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に一次元に走査することで、スポット光ＳＰを基板Ｐの被照射面にて相対的に２次元走査することができる。

なお、一例として、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の実効的な長さ（描画長）を３０ｍｍとし、実効的なサイズφが３μｍのスポット光ＳＰの１／２ずつ、つまり、１．５（＝３×１／２）μｍずつ、オーバーラップさせながらスポット光ＳＰを描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿って基板Ｐの被照射面上に照射する場合、パルス状のスポット光ＳＰは、１．５μｍの間隔で照射される。したがって、１回の走査で照射されるスポット光ＳＰの数は、２００００（＝３０〔ｍｍ〕／１．５〔μｍ〕）となる。また、基板Ｐの副走査方向の送り速度（搬送速度）Ｖｔを０．６０４８ｍｍ／ｓｅｃとし、副走査方向についてもスポット光ＳＰの走査が１．５μｍの間隔で行われるものとすると、描画ラインＳＬｎに沿った１回の走査開始（描画開始）時点と次の走査開始時点との時間差Ｔｐｘは、約６２０μｓｅｃ（＝０．３７５〔μｍ〕／０.６０４８〔ｍｍ／ｓｅｃ〕）となる。この時間差Ｔｐｘは、８反射面ＲＰのポリゴンミラーＰＭが１面分（４５度＝３６０度／８）だけ回転する時間である。この場合、ポリゴンミラーＰＭの１回転の時間が、約４．９６ｍｓｅｃ（＝８×６２０〔μｓｅｃ〕）となるように設定される必要があるので、ポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐは、毎秒約２０１．６１３回転（＝１／４．９６〔ｍｓｅｃ〕）、すなわち、約１２０９６．８ｒｐｍに設定される。

一方、ポリゴンミラーＰＭの１反射面ＲＰで反射したビームＬＢ１が有効にｆθレンズＦＴに入射する最大入射角度（スポット光ＳＰの最大走査長に対応）は、ｆθレンズＦＴの焦点距離と最大走査長によっておおよそ決まってしまう。一例として、反射面ＲＰが８つのポリゴンミラーＰＭの場合は、１反射面ＲＰ分の回転角度４５度のうちで実走査に寄与する回転角度αの比率（走査効率）は、α／４５度で表される。本第１の実施の形態では、実走査に寄与する回転角度αを１０度よりも大きく１５度よりも小さい範囲とするので、走査効率は１／３（＝１５度／４５度）となり、ｆθレンズＦＴの最大入射角は３０度（光軸ＡＸｆを中心として±１５度）となる。そのため、描画ラインＳＬｎの最大走査長（例えば、３１ｍｍ）分だけスポット光ＳＰを走査するのに必要な時間Ｔｓは、Ｔｓ＝Ｔｐｘ×走査効率、となり、先の数値例の場合は、時間Ｔｓは、約２０６．６６６・・・μｓｅｃ（＝６２０〔μｓｅｃ〕／３）、となる。本第１の実施の形態における描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の実効的な走査長を３０ｍｍとするので、この描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査の走査時間Ｔｓｐは、約２００μｓｅｃ（＝２０６．６６６・・・〔μｓｅｃ〕×３０〔ｍｍ〕／３１〔ｍｍ〕）、となる。したがって、この走査時間Ｔｓｐの間に、２００００のスポット光ＳＰ（パルス光）を照射する必要があるので、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発光周波数（発振周波数）Ｆａは、Ｆａ≒２００００回／２００μｓｅｃ≒１００ＭＨｚとなる。

図４に示した原点センサＯＰ１は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始可能な所定位置にくると原点信号ＳＺ１を発生する。言い換えるならば、原点センサＯＰ１は、これからスポット光ＳＰの走査を行う反射面ＲＰの角度が所定の角度位置になったときに原点信号ＳＺ１を発生する。ポリゴンミラーＰＭは、８つの反射面ＲＰを有するので、原点センサＯＰ１は、ポリゴンミラーＰＭが１回転する期間で、８回原点信号ＳＺ１を出力することになる。この原点センサＯＰ１が発生した原点信号ＳＺ１は、制御装置１６に送られる。原点センサＯＰ１が原点信号ＳＺ１を発生してから、遅延時間Ｔｄ１経過後にスポット光ＳＰの描画ラインＳＬ１に沿った走査が開始される。つまり、この原点信号ＳＺ１は、走査ユニットＵ１によるスポット光ＳＰの描画開始タイミング（走査開始タイミング）を示す情報となっている。原点センサＯＰ１は、基板Ｐの感光性機能層に対して非感光性の波長域のレーザビームＢｇａを反射面ＲＰに対して射出するビーム送光系ｏｐａと、反射面ＲＰで反射したレーザビームＢｇａの反射ビームＢｇｂを受光して原点信号ＳＺ１を発生するビーム受光系ｏｐｂとを有する。

なお、走査ユニットＵ２〜Ｕ６に設けられている原点センサＯＰｎをＯＰ２〜ＯＰ６で表し、原点センサＯＰ２〜ＯＰ６で発生する原点信号ＳＺｎをＳＺ２〜ＳＺ６で表す。制御装置１６は、これらの原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）に基づいて、どの走査ユニットＵｎがこれからスポット光ＳＰの走査を行うかを管理している。また、原点信号ＳＺ２〜ＳＺ６が発生してから、走査ユニットＵ２〜Ｕ６による描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿ったスポット光ＳＰの走査を開始するまでの遅延時間ＴｄｎをＴｄ２〜Ｔｄ６で表す場合がある。本実施の形態では、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６を使って、各走査ユニットＵ１〜Ｕ６のポリゴンミラーＰＭの回転速度を所定値に一致させる同期制御と、各ポリゴンミラーＰＭの回転角度位置（角度位相）を所定の関係に維持する同期制御とが行われる。

図４に示す光検出器ＤＴは、例えば、回転ドラムＤＲの表面に形成された基準パターン、或いは基板Ｐの特定位置に形成された基準パターンがスポット光ＳＰによって走査されたときに発生する反射光の変化を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムＤＲの基準パターン（或いは基板Ｐ上の基準パターン）が形成された領域に、走査ユニットＵ１からビームＬＢ１のスポット光ＳＰを照射すると、ｆθレンズＦＴがテレセントリック系であることから、その反射光が、シリンドリカルレンズＣＹｂ、反射ミラーＭ１５、ｆθレンズＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、反射ミラーＭ１４、シリンドリカルレンズＣＹａ、λ／４波長板ＱＷ、反射ミラーＭ１３、フィールドアパーチャＦＡ、偏向調整光学部材ＤＰ、シフト光学部材ＳＲ、および、反射ミラーＭ１２を通過して偏光ビームスプリッタＢＳ１に戻ってくる。λ／４波長板ＱＷの作用によって、基板Ｐに照射されるビームＬＢ１は、Ｐ偏光から円偏光のビームＬＢ１に変換され、回転ドラムＤＲの表面（或いは基板Ｐの表面）で反射されて、偏光ビームスプリッタＢＳ１まで戻ってくる反射光は、λ／４波長板ＱＷによって円偏光からＳ偏光に変換される。そのため、回転ドラムＤＲからの反射光は、偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、光学レンズ系Ｇ１０を介して光検出器ＤＴに達する。光検出器ＤＴからの検出信号に基づいて計測される描画ラインＳＬｎに対する基準パターンの位置情報によって、走査ユニットＵｎをキャリブレーションすることができる。

図５は、ビーム分配部ＢＤＵ内の構成をＸＹ面内で見た図である。ビーム分配部ＢＤＵは、複数の描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）と、複数のビームスプリッタＢＳａ〜ＢＳｅと、複数の反射ミラーＭＲ１〜ＭＲ５と、複数の落射用の反射ミラーＦＭ１〜ＦＭ６とを有する。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、光源装置ＬＳからのビームＬＢを６つに分配した光路の各々に配置され、高周波の駆動信号に応答して入射ビームを回折させた１次回折光を、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）として射出する音響光学変調素子（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）である。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の各々における１次回折光（ビームＬＢ１〜ＬＢ６）の回折方向はＸＺ面と平行な面内で−Ｚ方向であり、各描画用光学素子ＡＯＭｎがオン状態（１次回折光を発生する状態）のときに各描画用光学素子ＡＯＭｎから射出されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、反射面がＸＹ面に対して傾斜した落射用の反射ミラーＦＭ１〜ＦＭ６の各々によって、対応する走査ユニットＵ１〜Ｕ６（反射ミラーＭ１０）に向けて−Ｚ方向に反射される。

光源装置ＬＳからのビームＬＢはビームスプリッタＢＳａで２分割され、ビームスプリッタＢＳａを透過したビームは、反射ミラーＭＲ１、ＭＲ２で反射された後、ビームスプリッタＢＳｂで２分割される。ビームスプリッタＢＳｂで反射したビームは、描画用光学素子ＡＯＭ５に入射し、ビームスプリッタＢＳｂを透過したビームは、ビームスプリッタＢＳｃで２分割される。ビームスプリッタＢＳｃで反射したビームは、描画用光学素子ＡＯＭ３に入射し、ビームスプリッタＢＳｃを透過したビームは、反射ミラーＭＲ３で反射されて、描画用光学素子ＡＯＭ１に入射する。同様に、ビームスプリッタＢＳａで反射されたビームは、反射ミラーＭＲ４で反射された後、ビームスプリッタＢＳｄで２分割される。ビームスプリッタＢＳｄで反射されたビームは、描画用光学素子ＡＯＭ６に入射し、ビームスプリッタＢＳｄを透過したビームは、ビームスプリッタＢＳｅで２分割される。ビームスプリッタＢＳｅで反射されたビームは、描画用光学素子ＡＯＭ４に入射し、ビームスプリッタＢＳｅを透過したビームは、反射ミラーＭＲ５で反射されて、描画用光学素子ＡＯＭ２に入射する。

以上のように、６つの描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の各々に、光源装置ＬＳからのビームＬＢが約１／６に振幅分割（強度分割）された状態でともに入射する。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の各々に、描画データの画素毎のビットデータに応じて高周波の駆動信号の印加をオン／オフすることによって、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々の描画ラインＳＬｎに沿って走査されるスポット光ＳＰの強度が変調される。これによって、描画データ（ビットマップ）に対応したパターンが、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）で同時に基板Ｐ上に描画される。描画データ（パターンデータ）は、走査ユニットＵｎによって描画されるパターンを、スポット光ＳＰのサイズφに応じて設定される寸法の画素によって分割し、複数の画素の各々を前記パターンに応じた論理情報（画素データ）で表したものである。つまり、描画データは、スポット光ＳＰの走査方向（主走査方向、Ｙ方向）に沿った方向を行方向とし、基板Ｐの搬送方向（副走査方向、Ｘ方向）に沿った方向を列方向とするように２次元に分解された複数の画素の論理情報（画素データ）で構成されているビットマップデータである。

図６は、図１に示した制御装置１６の主要な構成を示すブロック図であり、制御装置１６は、描画動作全体を統括制御する描画コントロール部１００と、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々の原点センサＯＰｎのビーム受光系ｏｐｂからの原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６を入力して、ポリゴンミラーＰＭの回転用の回転駆動源（モータ等）ＲＭを制御するポリゴンミラー駆動部１０２と、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍの各々で撮像されるアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の画像を解析して、マーク位置情報を生成するアライメント部（アライメント系）１０４と、複数のエンコーダヘッドＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ、ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂの各々からの検出信号（２相信号）に基づいて、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂの周方向の移動量や移動位置をデジタル計数するエンコーダカウンタ部１０６と、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々で描画すべきパターンの描画データをビットマップ形式で記憶する描画データ記憶部１０８と、描画データ記憶部１０８から読み出される描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６ごとの描画データ列（ビットストリーム信号）に応じて、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に対応した描画用光学素子ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６を変調するＡＯＭ駆動部１１０と、を備える。さらに、描画コントロール部１００は、光源装置ＬＳに対して描画倍率補正のための情報ＴＭｇ、ＣＭｇを送るとともに、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々が基板Ｐをスポット光ＳＰで走査するタイミングで光源装置ＬＳがビームＬＢを射出するように制御する描画スイッチ信号ＳＨＴ等を送る。

本実施の形態では、光源装置ＬＳのビームＬＢを発振周波数Ｆａ（例えば１００ＭＨｚ）のパルス光とするが、そのために、光源装置ＬＳは発振周波数Ｆａのクロック信号ＬＴＣを生成する。クロック信号ＬＴＣの１クロックパルスは、ビームＬＢの１パルス発光に対応している。さらに光源装置ＬＳは、スポット光ＳＰが描画ラインＳＬｎに沿って走査されている間の特定の画素位置で、クロック信号ＬＴＣの周期を部分的に微調整する局所倍率補正部を備えている。なお、クロック信号ＬＴＣは、ポリゴンミラー駆動部１０２によるポリゴンミラーＰＭの回転速度の管理にも使われる。また、光源装置ＬＳは、描画データ記憶部１０８がスポット光ＳＰの１回の走査中にＡＯＭ駆動部１１０に送出する描画データ列（画素列）を１画素のビットデータごとにシフトするための画素シフト信号（画素シフトパルス）ＢＳＣを生成する。なお、図６では省略したが、制御装置１６には、回転ドラムＤＲを回転するための駆動モータや、他のニップローラやテンション調整ローラ等の駆動を制御して、基板Ｐに一定のテンションをかけた状態で、基板Ｐを指令速度で精密に移動させる基板搬送制御部が、描画コントロール部１００の制御下に設けられる。

次に、図７、図８、図９、図１０を参照して、光源装置ＬＳの構成、クロック信号ＬＴＣを使った局所倍率補正部（回路）の構成、およびスポット光ＳＰによる画素単位の描画の様子等を説明する。図７は、光源装置（パルス光源装置、パルスレーザ装置）ＬＳの具体的な構成を示す図である。ファイバーレーザ装置としての光源装置ＬＳは、パルス光発生部２０と、制御回路２２とを備える。パルス光発生部２０は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２、偏光ビームスプリッタ３４、描画用光変調器としての電気光学素子（強度変調部）３６、この電気光学素子３６の駆動回路３６ａ、偏光ビームスプリッタ３８、吸収体４０、励起光源４２、コンバイナ４４、ファイバー光増幅器４６、波長変換光学素子４８、５０、および、複数のレンズ素子ＧＬを有する。制御回路２２は、クロック信号ＬＴＣおよび画素シフトパルスＢＳＣを発生する信号発生部２２ａを有する。

ＤＦＢ半導体レーザ素子（第１固体レーザ素子）３０は、クロック信号ＬＴＣに応答して、所定周波数である発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）で俊鋭若しくは尖鋭のパルス状の種光（パルスビーム、ビーム）Ｓ１を発生し、ＤＦＢ半導体レーザ素子（第２固体レーザ素子）３２は、クロック信号ＬＴＣに応答して、所定周波数である発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）で緩慢（時間的にブロード）なパルス状の種光（パルスビーム、ビーム）Ｓ２を発生する。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生する種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生する種光Ｓ２とは、発光タイミングが同期している。種光Ｓ１、Ｓ２は、ともに１パルス当たりのエネルギーは略同一であるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光Ｓ１の方が強い。この種光Ｓ１と種光Ｓ２とは、直線偏光の光であり、その偏光方向は互いに直交している。本第１の実施の形態では、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生する種光Ｓ１の偏光状態をＳ偏光とし、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生する種光Ｓ２の偏光状態をＰ偏光として説明する。この種光Ｓ１、Ｓ２は、赤外波長域の光である。

制御回路２２は、信号発生部２２ａから送られてきたクロック信号ＬＴＣのクロックパルスに応答して種光Ｓ１、Ｓ２が発光するようにＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２を制御する。これにより、このＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２は、クロック信号ＬＴＣの各クロックパルス（発振周波数Ｆａ）に応答して、所定周波数（発振周波数）Ｆａで同時に種光Ｓ１、Ｓ２を発光する。この制御回路２２は、制御装置１６中の描画コントロール部１００によって制御される。このクロック信号ＬＴＣのクロックパルスの周期（＝１／Ｆａ）を、基準周期Ｔａと呼ぶ。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２で発生した種光Ｓ１、Ｓ２は、偏光ビームスプリッタ３４に導かれる。

なお、この基準クロック信号となるクロック信号ＬＴＣは、詳しくは後述するが、描画データ記憶部１０８のビットマップ状の描画データ（パターンデータ）を記憶するメモリ回路中の行方向のアドレスを指定するためのアドレスカウンタ（レジスタ）に供給される画素シフトパルスＢＳＣのベースとなるものである。また、信号発生部２２ａには、基板Ｐの被照射面上における描画ラインＳＬｎの全体倍率補正を行うための全体倍率補正情報ＴＭｇと、描画ラインＳＬｎの局所倍率補正を行うための局所倍率補正情報ＣＭｇとが、制御装置１６中の描画コントロール部１００から送られてくる。これにより、基板Ｐの被照射面上における描画ラインＳＬｎの長さ（走査長）をｐｐｍオーダーから％オーダーに渡ってきめ細かく微調整することができる。この描画ラインＳＬｎの伸縮（走査長の微調整）は、描画ラインＳＬｎの最大走査長（例えば、３１ｍｍ）の範囲内で行うことができる。なお、本第１の実施の形態での全体倍率補正とは、描画データ上の１画素（１ビット）に対応するスポット光ＳＰの数を一定にしたまま、主走査方向に沿って投射されるスポット光ＳＰの投射間隔（つまり、クロック信号ＬＴＣの周期）を一律に微調整することで、描画ラインＳＬｎ全体の走査方向の倍率を一様に補正するものである。また、本第１の実施の形態での局所倍率補正とは、１描画ラインＳＬｎ上に設定される離散的な幾つかの補正点（画素位置）でのみ、主走査方向に沿って投射されるスポット光ＳＰの投射間隔（つまり、クロック信号ＬＴＣの周期）を一時的に増減することで、その補正点に対応した基板Ｐ上での画素のサイズを主走査方向に僅かに伸縮させるものである。

偏光ビームスプリッタ３４は、Ｓ偏光の光を透過し、Ｐ偏光の光を反射するものであり、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生した種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生した種光Ｓ２とを、電気光学素子３６に導く。すなわち、偏光ビームスプリッタ３４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生したＳ偏光の種光Ｓ１を透過することで種光Ｓ１を電気光学素子３６に導く。また、偏光ビームスプリッタ３４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生したＰ偏光の種光Ｓ２を反射することで種光Ｓ２を電気光学素子３６に導く。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２、および、偏光ビームスプリッタ３４は、種光Ｓ１、Ｓ２を生成するパルス光源部３５を構成する。

電気光学素子（強度変調部）３６は、種光Ｓ１、Ｓ２に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器（ＥＯＭ：Electro-Optic Modulator）が用いられる。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２の各々からの種光Ｓ１、Ｓ２は波長域が８００ｎｍ以上と長いため、電気光学素子３６として、偏光状態の切り換え応答性がＧＨｚ程度のものを使うことができる。電気光学素子３６は、描画スイッチ信号ＳＨＴのハイ／ロー状態に応答して、種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を駆動回路３６ａによって切り換えるものである。描画スイッチ信号ＳＨＴは、走査ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれかが描画を開始する直前、または描画開始時に対して一定時間だけ手前の時間にハイ状態となり、走査ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれもが描画をしていない状態になるとロー状態になる。この描画スイッチ信号ＳＨＴは、図６中の原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の発生状態を、ポリゴンミラー駆動部１０２を介してモニターする描画コントロール部１００から送出される。

駆動回路３６ａに入力される描画スイッチ信号ＳＨＴがロー（「０」）状態のとき、電気光学素子３６は種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ３８に導く。逆に、駆動回路３６ａに入力される描画スイッチ信号ＳＨＴがハイ（「１」）状態のときは、電気光学素子３６は入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えて、つまり、偏光方向を９０度変えて偏光ビームスプリッタ３８に導く。このように駆動回路３６ａが電気光学素子３６を駆動することによって、電気光学素子３６は、描画スイッチ信号ＳＨＴがハイ（「１」）状態のときは、Ｓ偏光の種光Ｓ１をＰ偏光の種光Ｓ１に変換し、Ｐ偏光の種光Ｓ２をＳ偏光の種光Ｓ２に変換する。

偏光ビームスプリッタ３８は、Ｐ偏光の光を透過してレンズ素子ＧＬを介してコンバイナ４４に導き、Ｓ偏光の光を反射させて吸収体４０に導くものである。この偏光ビームスプリッタ３８を透過する光（種光）をビームＬｓｅで表す。このパルス状のビームＬｓｅの発振周波数はＦａとなる。励起光源４２は励起光を発生し、その励起光は光ファイバー４２ａを通ってコンバイナ４４に導かれる。コンバイナ４４は、偏光ビームスプリッタ３８から照射されたビームＬｓｅと励起光とを合成して、ファイバー光増幅器４６に出力する。ファイバー光増幅器４６は、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成されたビームＬｓｅおよび励起光が伝送するファイバー光増幅器４６内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより、種光としてのビームＬｓｅが増幅される。ファイバー光増幅器４６内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素が用いられる。この増幅されたビームＬｓｅは、ファイバー光増幅器４６の射出端４６ａから所定の発散角を伴って放射され、レンズ素子ＧＬによって収斂またはコリメートされて波長変換光学素子４８に入射する。

波長変換光学素子（第１の波長変換光学素子）４８は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）によって、入射したビームＬｓｅ（波長λ）を、波長がλの１／２の第２高調波に変換する。波長変換光学素子４８として、疑似位相整合（Quasi Phase Matching：ＱＰＭ）結晶であるＰＰＬＮ（Periodically Poled LiNbO3）結晶が好適に用いられる。なお、ＰＰＬＴ（Periodically Poled LiTaO3）結晶等を用いることも可能である。

波長変換光学素子（第２の波長変換光学素子）５０は、波長変換光学素子４８が変換した第２高調波（波長λ／２）と、波長変換光学素子４８によって変換されずに残留した種光（波長λ）との和周波発生（Sum Frequency Generation：ＳＦＧ）により、波長がλの１／３の第３高調波を発生する。この第３高調波が、３７０ｍｍ以下の波長帯域（例えば、３５５ｎｍ）にピーク波長を有する紫外線光（ビームＬＢ）となる。

駆動回路３６ａに印加する描画スイッチ信号ＳＨＴがロー（「０」）の場合、電気光学素子（強度変調部）３６は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ３８に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ３８を透過するビームＬｓｅは種光Ｓ２となる。この場合、ビームＬｓｅはパルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性となる。ファイバー光増幅器４６は、そのようなピーク強度が低い種光Ｓ２に対する増幅効率が低いため、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、露光という観点からみれば、実質的に光源装置ＬＳはビームＬＢを射出していないのと同じ結果となる。つまり、基板Ｐに照射されるスポット光ＳＰの強度は極めて低いレベルとなる。ただし、パターンの露光が行われない期間（非描画期間）でも、種光Ｓ２由来の紫外域のビームＬＢが僅かな強度ではあるが、照射され続ける。そのため、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６が、長時間、基板Ｐ上の同じ位置にある状態が続く場合（例えば、搬送系のトラブルによって基板Ｐが停止している場合等）は、光源装置ＬＳのビームＬＢの射出窓（図示略）に可動シャッタを設けて、射出窓を閉じるようにするとよい。

一方、駆動回路３６ａに印加する描画スイッチ信号ＳＨＴがハイ（「１」）の場合、電気光学素子（強度変調部）３６は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ３８に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ３８を透過するビームＬｓｅは、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１に由来して生成されたものとなる。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１はピーク強度が強いため、ファイバー光増幅器４６によって効率的に増幅され、光源装置ＬＳから出力されるＰ偏光のビームＬＢは、基板Ｐの露光に必要なエネルギーを持つ。つまり、基板Ｐに照射されるスポット光ＳＰの強度は高レベルとなる。このように、光源装置ＬＳ内に、描画スイッチ信号ＳＨＴに応答する電気光学素子３６を設けたので、ポリゴンミラーＰＭの回転中にスポット光ＳＰの走査による描画動作を行っている期間中だけ、走査ユニットＵ１〜Ｕ６にビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を送出させることができる。

なお、図７の構成において、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２および偏光ビームスプリッタ３４を省略して、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１のみを電気光学素子３６の偏光状態の切り換えで、ファイバー光増幅器４６にバースト波状に導光することも考えられる。しかしながら、この構成を採用すると、種光Ｓ１のファイバー光増幅器４６への入射周期性（周波数Ｆａ）が描画すべきパターンや描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの走査周期（ポリゴンミラーＰＭの各面でのビームＬＢｎの反射周期）に応じて大きく乱される。すなわち、ファイバー光増幅器４６にＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１が入射しない状態が続いた後に、ファイバー光増幅器４６に種光Ｓ１が突然入射すると、入射直後の種光Ｓ１は通常のときよりも大きな増幅率で増幅され、ファイバー光増幅器４６からは、規定以上の大きな強度を持つビームが発生するという問題がある。そこで、本実施の形態では、好ましい態様として、ファイバー光増幅器４６に種光Ｓ１が入射しない期間は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２からの種光Ｓ２（ピーク強度を低くした時間的にブロードなパルス光）をファイバー光増幅器４６に入射することで、このような問題を解決している。

本実施の形態では、基板Ｐ上で１画素当りのスポット光ＳＰ（クロック信号ＬＴＣのクロックパルス）の数は全て同じにし、局所的に主走査方向におけるスポット光（パルス光）ＳＰの投射間隔を変更させることで、描画ラインＳＬｎの走査長を伸縮させる。そのために、図７の光源装置ＬＳの信号発生部２２ａは、図８、図９に示すように、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスを一定カウントするたびに、クロック信号ＬＴＣのパルス間の周期を基準値に対して微少に伸縮させる構成とした。

ここで、図８、図９による信号発生部２２ａの構成を説明する前に、図１０を参照して、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々による標準的な描画動作を説明する。図１０は、走査ユニットＵｎのうち、代表して走査ユニットＵ１による標準的なパターン描画の際の各部の信号状態とビームＬＢの発振状態とを表したタイムチャートである。図１０において、２次元のマトリックスＧｍは、描画すべきパターンＰＰの描画データ（ビットマップ）を示し、基板Ｐ上での１グリッドが１画素に相当する。１画素のＹ方向の寸法ＰｙとＸ方向の寸法Ｐｘは、例えば３μｍに設定される。また、図１０において、矢印で示すＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３、・・・Ｌ１−６は、基板ＰのＸ方向の移動（長尺方向の副走査）に伴って、描画ラインＳＬ１によって順次描画される走査ラインを示し、各走査ラインＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３、・・・Ｌ１−６のＸ方向の間隔は、例えば１画素単位の寸法Ｐｘ（３μｍ）の１／２となるように、基板Ｐの搬送速度が設定される。また、斜線で示した画素の集合が、描画すべきパターンＰＰを表し、そのパターンＰＰに対応した画素の画素データ（ビット）は論理値「１」にセットされる。

さらに、基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰのＸＹ方向の寸法（スポットサイズ）φは、１画素単位と同程度か、それよりも少し大きめとする。よって、スポット光ＳＰのサイズφは、実効的な直径（ガウス分布の１／ｅ²の幅、またはピーク強度の半値全幅）として、３〜４μｍ程度に設定される。描画ラインＳＬ１に沿ってスポット光ＳＰを連続的に投射する際は、例えばスポット光ＳＰの実効的な直径の１／２でオーバーラップするように、ビームＬＢ（ＬＢ１）の発光周波数Ｆａ（クロック信号ＬＴＣの周波数）とポリゴンミラーＰＭで走査されるスポット光ＳＰの走査速度Ｖｓとが設定されている。光源装置ＬＳ内の偏光ビームスプリッタ３８から射出される種光ビームＬｓｅは、図１０のように、クロック信号ＬＴＣの各クロックパルスに応答して、パターンＰＰに対応した画素の位置では、種光Ｓ１に由来して高レベルのパルス光となり、それ以外の画素（論理値「０」）の位置では、種光Ｓ２に由来して低レベルのパルス光となる。ビームＬＢ１の主走査方向への走査中、スポット光ＳＰは実効的な直径の１／２でオーバーラップするように設定され、１画素のＹ方向の寸法Ｐｙに対して、２つのスポット光ＳＰが対応するものとすると、信号発生部２２ａは、クロック信号ＬＴＣの１／２の周波数（２倍の周期）に設定した画素シフト信号ＢＳＣを出力する。

描画データ中でスポット光ＳＰの１走査中（１列分）の画素の論理情報は、１本分の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に対応するものである。したがって、１列分の画素の数は、基板Ｐの被照射面上での画素寸法Ｐｘｙと描画ラインＳＬｎの長さとに応じて決まる。１列分の画素の論理情報に応じて、１本の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿って基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰの強度が変調される。この１列分の画素の論理情報をシリアルデータＤＬｎと呼ぶ。したがって、描画データ記憶部１０８に記憶される描画データは、シリアルデータＤＬｎが列方向（副走査方向に対応）に並んだビットマップデータとなる。走査ユニットＵ１で描画するパターンの描画データのシリアルデータＤＬｎをＤＬ１で表し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６の各々で描画するパターンの描画データのシリアルデータＤＬｎをＤＬ２〜ＤＬ６で表す。これらのシリアルデータＤＬｎ（ＤＬ１〜ＤＬ６）はＡＯＭ駆動部１１０に送出されるが、その送出のタイミングは、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の発生タイミング、エンコーダカウンタ部１０６で計測される基板Ｐの移動位置（移動量）等をモニターする描画コントロール部１００から指示される。したがって、図１０に示すように、図６のＡＯＭ駆動部１１０は、描画データ記憶部１０８から送られてくるシリアルデータＤＬ１の論理値「１」か「０」に応答して、描画用光学素子ＡＯＭ１のオン／オフ状態を高速に切り換える。これによって、図１０に示すように、パターンＰＰに対応した画素がスポット光ＳＰによって描画される。

以上のように、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々による標準的な描画動作では、クロック信号ＬＴＣの２クロックパルス分（２つのスポット光ＳＰ分）が１画素に相当するように設定されている。したがって、走査ユニットＵｎの描画ラインＳＬｎで描画されるパターンのＹ方向の幅を伸縮（拡大／縮小）させたい場合、簡単には、クロック信号ＬＴＣの周波数（周期）を基準値から増減させればよい。クロック信号ＬＴＣの周波数は、図６に示したように描画コントロール部１００からの全体倍率補正情報ＴＭｇに応じて設定される。しかしながら、倍率補正量がｐｐｍオーダーになると、クロック信号ＬＴＣの周波数の増減量も極端に小さくなってしまい、良好な精度が得られない。そこで、本実施の形態では、図８のように、描画コントロール部１００からの局所倍率補正情報ＣＭｇを入力する局所倍率補正部としての信号発生部（倍率補正部）２２ａを設けた。

信号発生部２２ａは、クロック信号発生部２００と、補正点指定部２０２と、クロック切換部２０４とを有する。このクロック信号発生部２００、補正点指定部２０２、および、クロック切換部２０４等は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により集約して構成することができる。スポット光ＳＰのサイズφの１／２ずつスポット光ＳＰがオーバーラップするように光源装置ＬＳからのビームＬＢ（およびＬＢ１〜ＬＢ６）をパルス発光させるために、クロック信号発生部２００は、φ／Ｖｓ、で定まる周期よりも短い基準周期Ｔｅを有するとともに、基準周期Ｔｅの１／Ｎの補正時間ずつ位相差を与えた複数（Ｎ個）のクロック信号ＣＫ_p（ｐ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１）を生成する。φは、スポット光ＳＰの実効的なサイズであり、Ｖｓは、基板Ｐに対するスポット光ＳＰの主走査方向の相対的な速度である。なお、基準周期Ｔｅが、φ／Ｖｓで定まる周期よりも長い場合は、主走査方向に沿って照射されるスポット光ＳＰが所定の間隔をあけて離散的に基板Ｐの被照射面上に照射されてしまう。逆に、基準周期Ｔｅが、φ／Ｖｓで定まる周期よりも短い場合は、スポット光ＳＰが主走査方向に関して互いに重なり合うように基板Ｐの被照射面上に照射される。本実施の形態では、原則として、スポット光ＳＰがサイズφの１／２ずつオーバーラップするように、クロック信号ＬＴＣの基準の発振周波数Ｆａを１００ＭＨｚとする。また、３０ｍｍの描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査の走査時間Ｔｓｐを、約２００μｓｅｃとすると、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓは、１５０ｍ／ｓｅｃ（＝３０〔ｍｍ〕／２００〔μｓｅｃ〕）となる。したがって、クロック信号ＬＴＣの基準周期Ｔｅは、１／Ｆｅ＝１／１００〔ＭＨｚ〕＝１０ｎｓｅｃとなり、φ／Ｖｓ＝３〔μｍ〕／１５０〔ｍ／ｓｅｃ〕＝２０ｎｓｅｃで決まる時間より小さい値、ここでは略１／２の値となる。また、Ｎ＝５０とするので、クロック信号発生部２００は、０．２ｎｓｅｃ（＝１０〔ｎｓｅｃ〕／５０）の位相差が与えられた５０個のクロック信号ＣＫ₀〜ＣＫ₄₉を生成する。なお、本実施の形態では、クロック信号ＬＴＣの２つのクロックパルス分（１／２だけオーバーラップする２つのスポット光ＳＰ）が、１画素のＹ方向の寸法Ｐｙに相当するように設定され、描画ラインＳＬｎ（走査範囲）の長さを３０ｍｍ、画素寸法Ｐｘｙをスポット光ＳＰのサイズφと同じ３μｍとしたので、クロック信号ＬＴＣの発振周波数Ｆａは、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓを走査範囲の長さで除して決まる周波数の２倍に設定されていることになる。

具体的には、クロック信号発生部２００は、クロック発生部（発振器）６０と、複数（Ｎ−１個）の遅延回路Ｄｅ（Ｄｅ０１〜Ｄｅ４９）とを有する。クロック発生部６０は、全体倍率補正情報ＴＭｇに応じた発振周波数Ｆｅ（＝１／Ｔｅ）で発振するクロックパルスによるクロック信号ＣＫ₀を発生する。本実施の形態では、全体倍率補正情報ＴＭｇを０とした場合、クロック発生部６０は、１００ＭＨｚの発振周波数Ｆｅ（基準周期Ｔｅ＝１０ｎｓｅｃ）でクロック信号ＣＫ₀を発生する。

クロック発生部６０からのクロック信号（出力信号）ＣＫ₀は、直列に接続された複数
の遅延回路Ｄｅ（Ｄｅ０１〜Ｄｅ４９）の初段（先頭）の遅延回路Ｄｅ０１に入力されるとともに、クロック切換部２０４の１番目の入力端子に入力される。この遅延回路Ｄｅ（Ｄｅ０１〜Ｄｅ０４９）は、入力信号であるクロック信号ＣＫ_pを一定時間（Ｔｅ／Ｎ＝０.２ｎｓｅｃ）だけ遅延させて出力する。したがって、初段の遅延回路Ｄｅ０１は、クロック発生部６０が発生したクロック信号ＣＫ₀と同一の基準周期Ｔｅ（１０ｎｓｅｃ）であり、且つ、クロック信号ＣＫ₀に対して０．２ｎｓｅｃの遅れを持ったクロック信号（出力信号）ＣＫ₁を出力する。同様に、２段目の遅延回路Ｄｅ０２は、前段の遅延回路Ｄｅ０１からのクロック信号（出力信号）ＣＫ₁と同一の基準周期Ｔｅ（１０ｎｓｅｃ）であり、且つ、クロック信号ＣＫ₁に対して０．２ｎｓｅｃの遅れを持ったクロック信号（出力信号）ＣＫ₂を出力する。３段目以降の遅延回路Ｄｅ０３〜Ｄｅ４９も同様に、前段の遅延回路Ｄｅ０２〜Ｄｅ４８からのクロック信号（出力信号）ＣＫ₂〜ＣＫ₄₈と同一の基準周期Ｔｅ（１０ｎｓｅｃ）であり、且つ、クロック信号ＣＫ₂〜ＣＫ₄₈に対して０．２ｎｓｅｃの遅れを持ったクロック信号（出力信号）ＣＫ₃〜ＣＫ₄₉を並列に出力する。

クロック信号ＣＫ₀〜ＣＫ₄₉は、０．２ｎｓｅｃずつ位相差が与えられた信号であることから、クロック信号ＣＫ₀は、クロック信号ＣＫ₄₉と同一の基準周期Ｔｅ（１０ｎｓｅｃ）であり、且つ、クロック信号ＣＫ₄₉に対してさらに０．２ｎｓｅｃの遅れを持ったクロック信号と、丁度１周期だけずれた信号となる。したがって、クロック信号ＣＫ₀は、実質的にクロック信号ＣＫ₄₉の各クロックパルスに対して０．２ｎｓｅｃの遅れたクロック信号と見做すことができる。遅延回路Ｄｅ０１〜Ｄｅ４９からのクロック信号ＣＫ₁〜ＣＫ₄₉は、クロック切換部２０４の２番目〜５０番目の入力端子に入力される。

各遅延回路Ｄｅ（Ｄｅ０１〜Ｄｅ４９）は、例えば、一方の入力端子に入力信号（クロック信号ＣＫ_p）が入力され、他方の入力端子に論理値「１」の信号（Ｈレベル）が印加されるＡＮＤゲート回路（論理回路）、或いは、一方の入力端子に入力信号（クロック信号ＣＫ_p）が入力され、他方の入力端子に論理値「０」の信号（Ｌレベル）が印加されるＯＲゲート回路によって構成される。このＡＮＤゲート回路、またはＯＲゲート回路によって、入力信号（クロック信号ＣＫ_p）に対して０．２ｎｓｅｃだけ遅れを持った出力信号（クロック信号ＣＫ_p+1）が出力される。このように、各遅延回路Ｄｅ（Ｄｅ０１〜Ｄｅ４９）は、複数のトランジスタで組まれるゲート回路（論理回路）によって所望の遅延時間を得るようにしてもよいし、１〜２個のトランジスタを接続した簡単なものであってもよい。

クロック切換部２０４は、入力された５０個のクロック信号ＣＫ_p（ＣＫ₀〜ＣＫ₄₉）のうち、いずれか１つのクロック信号ＣＫ_pを選択し、選択したクロック信号ＣＫ_pをクロック信号（基準クロック信号）ＬＴＣとして出力するマルチプレクサ（選択回路）である。したがって、クロック信号ＬＴＣの発振周波数Ｆａ（＝１／Ｔａ）は、原則としてクロック信号ＣＫ₀〜ＣＫ₄₉の発振周波数Ｆｅ（＝１／Ｔｅ）、つまり、１００ＭＨｚと同じになる。光源装置ＬＳの制御回路２２は、クロック切換部２０４から出力されるクロック信号ＬＴＣの各クロックパルスに応答して種光Ｓ１、Ｓ２が発光するように、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２を制御する。したがって、光源装置ＬＳから射出されるパルス状のビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）の発振周波数Ｆａは、原則として１００ＭＨｚとなる。

クロック切換部２０４は、スポット光ＳＰが描画ラインＳＬｎ上に位置する特定の補正点ＣＰＰを通過するタイミングで、クロック信号ＬＴＣとして出力するクロック信号ＣＫ_p、つまり、ビームＬＢの発生に起因するクロック信号ＣＫ_pを、位相差の異なる他のクロック信号ＣＫ_pに切り換える。クロック切換部２０４は、スポット光ＳＰが補正点ＣＰＰを通過するタイミングで、クロック信号ＬＴＣとして選択するクロック信号ＣＫ_pを、クロック信号ＬＴＣとして、現在選択しているクロック信号ＣＫ_pに対して０．２ｎｓｅｃだけ位相差を有するクロック信号ＣＫ_p±₁に切り換える。この切り換えるクロック信号ＣＫ_p±₁の位相差の方向、すなわち位相が０．２ｎｓｅｃだけ遅れる方向か位相が０.２ｎｓｅｃだけ進む方向かは、局所倍率補正情報（補正情報）ＣＭｇの一部である１ビットの伸縮情報（極性情報）ＰＯＬに応じて決定される。描画コントロール部１００は、例えば、アライメント部１０４で計測された複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の配列状態に基づいて、基板Ｐ（露光領域Ｗ）の主走査方向（Ｙ方向）の伸縮量を推定演算し、補正すべき描画倍率に対応するような局所倍率補正情報（補正情報）ＣＭｇ（極性情報ＰＯＬを含む）を信号発生部２２ａに送出する。

伸縮情報ＰＯＬがハイ「１」（伸長）の場合は、クロック切換部２０４は、現在クロック信号ＬＴＣとして出力しているクロック信号ＣＫ_pに対して０．２ｎｓｅｃだけ位相が遅れたクロック信号ＣＫ_p+1をクロック信号ＬＴＣとして選択して出力する。また、伸縮情報ＰＯＬがロー「０」（縮小）の場合は、クロック切換部２０４は、現在クロック信号ＬＴＣとして出力しているクロック信号ＣＫ_pに対して０．２ｎｓｅｃだけ位相が進んでいるクロック信号ＣＫ_p-1をクロック信号ＬＴＣとして選択して出力する。例えば、クロック切換部２０４が現在クロック信号ＬＴＣとしてクロック信号ＣＫ₁₁を選択している状態で、伸縮情報ＰＯＬがハイ（Ｈ）の場合は、クロック信号ＬＴＣとして出力するクロック信号ＣＫ_pをクロック信号ＣＫ₁₂に切り換え、伸縮情報ＰＯＬがロー（Ｌ）の場合は、クロック信号ＬＴＣとして出力するクロック信号ＣＫ_pをクロック信号ＣＫ₁₀に切り換える。なお、スポット光ＳＰの１回の走査期間中は、同一の伸縮情報ＰＯＬが入力され続けているものとする。

補正点指定部２０２は、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）上の特定の点（画素位置）を補正点ＣＰＰとして指定する。補正点指定部２０２は、局所倍率補正情報（補正情報）ＣＭｇの一部である補正点ＣＰＰを指定するための補正位置情報（設定値）Ｎｖに基づいて補正点ＣＰＰを指定する。この局所倍率補正情報ＣＭｇの補正位置情報Ｎｖは、描画ラインＳＬｎに沿って描画されるパターンの描画倍率（または描画ラインＳＬｎの主走査方向における倍率）に応じて、描画ラインＳＬｎ上の離散的な複数の位置の各々に補正点ＣＰＰを指定するための情報であり、補正点ＣＰＰと補正点ＣＰＰとの距離間隔（等間隔）を示す情報である。これにより、補正点指定部２０２は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）上に等間隔に離散的に配置される位置を補正点ＣＰＰとして指定することができる。この補正点ＣＰＰは、厳密に言うと、描画ラインＳＬｎに沿って投射される隣り合う２つのスポット光ＳＰの投射位置（サイズφの１／２で重なり合う２つのスポット光ＳＰの各中心位置）の間に設定される。

この補正点指定部２０２について具体的に説明すると、補正点指定部２０２は、分周カウンタ回路２１２とシフトパルス出力部２１４とを有する。分周カウンタ回路２１２は、減算カウンタであり、クロック切換部２０４から出力されるクロック信号ＬＴＣのクロックパルスが入力される。クロック切換部２０４から出力されたクロック信号ＬＴＣのクロックパルスは、ゲート回路ＧＴａを介して分周カウンタ回路２１２に入力される。ゲート回路ＧＴａは、図７で説明した描画スイッチ信号ＳＨＴと同期した描画許可信号ＳＱＹがハイ（Ｈ）の期間に開くゲートである。つまり、分周カウンタ回路２１２は、描画許可信号ＳＱＹ（ＳＨＴ）がハイの期間中だけ、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスの数をカウントする。

分周カウンタ回路２１２には、初期値として補正位置情報（設定値）Ｎｖに対応したデジタル値がプリセットされ、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスが入力される度にカウント値をデクリメントする。分周カウンタ回路２１２は、カウント値が０になると１パルスの一致信号Ｉｄｃをシフトパルス出力部２１４に出力する。すなわち、分周カウンタ回路２１２は、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスを補正位置情報Ｎｖ分だけカウントすると一致信号Ｉｄｃを出力する。この一致信号Ｉｄｃは、クロック信号ＬＴＣの次のクロックパルスが発生する直前が補正点ＣＰＰに対応することを示す情報である。また、分周カウンタ回路２１２は、カウント値が０になった後、クロック信号ＬＴＣの次のクロックパルスが入力されると、カウント値を補正位置情報Ｎｖにプリセットする。これにより、描画ラインＳＬｎに沿って等間隔に補正点ＣＰＰを複数指定することができる。

シフトパルス出力部２１４は、一致信号Ｉｄｃが入力されるとシフトパルスＣＳをクロック切換部２０４に出力する。このシフトパルスＣＳが発生すると、クロック切換部２０４は、クロック信号ＬＴＣとして出力するクロック信号ＣＫ_pを切り換える。このシフトパルスＣＳは、補正点ＣＰＰを示す情報であり、分周カウンタ回路２１２のカウント値が０になった後、クロック信号ＬＴＣの次のクロックパルスが入力される前に発生する。したがって、分周カウンタ回路２１２のカウント値を０にしたクロックパルスに応じて発生したビームＬＢｎのスポット光ＳＰの基板Ｐ上における位置と、クロック信号ＬＴＣの次のクロックパルスに応じて発生したビームＬＢｎのスポット光ＳＰの基板Ｐ上における位置との間に補正点ＣＰＰが存在する。

上述したように、本実施の形態では、１描画ラインＳＬｎ当り２００００個のスポット光ＳＰ（１００００画素分）を投射し、描画ラインＳＬｎ上に補正点ＣＰＰを等間隔に離散的に１０個配置する場合は、スポット光ＳＰ（クロック信号ＬＴＣのクロックパルス）の２０００個ごとに補正点ＣＰＰが設定されることになる。したがって、補正位置情報Ｎｖの値は２０００にセットされる。

図９は、図８に示す信号発生部２２ａの各部の信号の状態を示すタイムチャートである。クロック信号発生部２００が発生する５０個のクロック信号ＣＫ₀〜ＣＫ₄₉は、いずれもクロック発生部６０が出力するクロック信号ＣＫ₀と同じ基準周期Ｔｅではあるが、その位相が０．２ｎｓｅｃずつ遅れたものとなっている。したがって、例えば、クロック信号ＣＫ₃は、クロック信号ＣＫ₀に対して０．６ｎｓｅｃ位相が遅れたものとなり、クロック信号ＣＫ₄₉は、クロック信号ＣＫ₀に対して９．８ｎｓｅｃ位相が遅れたものとなっている。

分周カウンタ回路２１２が、クロック切換部２０４から出力されるクロック信号ＬＴＣのクロックパルスを補正位置情報（設定値）Ｎｖ分だけカウントすると一致信号Ｉｄｃが出力され、これに応じて、シフトパルス出力部２１４がシフトパルスＣＳを出力する。シフトパルス出力部２１４は、通常は、ハイ（論理値が１）の信号を出力しているが、一致信号Ｉｄｃが出力されるとロー（論理値は０）に立ち下がり、クロック信号ＣＫ_pの基準周期Ｔｅの半分（半周期）の時間が経過するとハイ（論理値は１）に立ち上がるシフトパルスＣＳを出力する。これにより、このシフトパルスＣＳは、分周カウンタ回路２１２がクロック信号ＬＴＣのクロックパルスを補正位置情報（設定値）Ｎｖ分だけカウントしてから、次のクロックパルスが入力される前に立ち上がる。

クロック切換部２０４は、シフトパルスＣＳの立ち上がりに応答して、クロック信号ＬＴＣとして出力するクロック信号ＣＫ_pを、シフトパルスＣＳが発生する直前まで出力していたクロック信号ＣＫ_pから、伸縮情報ＰＯＬに応じた方向に０．２ｎｓｅｃ位相がずれたクロック信号ＣＫ_p±₁に切り換える。図９の例では、シフトパルスＣＳが発生する直前までクロック信号ＬＴＣとして出力していたクロック信号ＣＫ_pをＣＫ₀、伸縮情報ＰＯＬを「０」（縮小）としているので、シフトパルスＣＳの立ち上がりに応答して、クロック信号ＣＫ₄₉に切り換わっている。このように、伸縮情報ＰＯＬが「０」の場合は、スポット光ＳＰが補正点ＣＰＰを通過する度（シフトパルスＣＳが発生する度）に、クロック切換部２０４は、位相が０．２ｎｓｅｃずつ進むようにクロック信号ＬＴＣとして出力するクロック信号ＣＫ_pを切り換える。したがって、クロック信号ＬＴＣとして出力（選択）されるクロック信号ＣＫ_pは、ＣＫ₀→ＣＫ₄₉→ＣＫ₄₈→ＣＫ₄₇→・・・・、の順番で切り換わる。このシフトパルスＣＳが発生する補正点ＣＰＰの位置では、クロック信号ＬＴＣの周期が基準周期Ｔｅ（＝１０ｎｓｅｃ）に対して、０．２ｎｓｅｃ短い時間（９．８ｎｓｅｃ）となり、それ以降は、スポット光ＳＰが次の補正点ＣＰＰを通過するまで（次のシフトパルスＣＳが発生するまで）、クロック信号ＬＴＣの周期は基準周期Ｔｅ（＝１０ｎｓｅｃ）となる。

逆に、伸縮情報ＰＯＬが「１」の場合は、スポット光ＳＰが補正点ＣＰＰを通過する度（シフトパルスＣＳが発生する度）に、クロック切換部２０４は、位相が０．２ｎｓｅｃずつ遅れるようにクロック信号ＬＴＣとして出力（選択）するクロック信号ＣＫ_pを、ＣＫ₀→ＣＫ₁→ＣＫ₂→ＣＫ₃→・・・・、の順番で切り換える。したがって、シフトパルスＣＳが発生する補正点ＣＰＰの位置では、クロック信号ＬＴＣの周期が基準周期Ｔｅ（＝１０ｎｓｅｃ）に対して、０．２ｎｓｅｃ長い時間（１０．２ｎｓｅｃ）となり、それ以降は、スポット光ＳＰが次の補正点ＣＰＰを通過するまで（次のシフトパルスＣＳが発生するまで）、クロック信号ＬＴＣの周期は基準周期Ｔｅ（＝１０ｎｓｅｃ）となる。

本実施の形態では、実効的なサイズφが３μｍのスポット光ＳＰが１．５μｍずつ重なるように主走査方向に沿って投射されるので、補正点ＣＰＰにおけるクロック信号ＬＴＣの周期の補正時間（±０．２ｎｓｅｃ）は、０．０３μｍ（＝１．５〔μｍ〕×（±０．２〔ｎｓｅｃ〕／１０〔ｎｓｅｃ〕））に相当し、１画素当り±０．０３μｍ伸縮することになる。このように、光源装置ＬＳから発生するビームＬＢのパルス間隔を微調整することによって、本実施の形態では、よりきめ細やかな倍率補正が可能となる。

図１１Ａは、局所倍率補正が行われていない場合に描画されるパターンＰＰを説明する図であり、図１１Ｂは、図９に示すタイムチャートにしたがって局所倍率補正（縮小）が行われた場合に描画されるパターンＰＰを説明する図である。なお、強度が高レベルのスポット光ＳＰを実線で表し、強度が低レベルまたはゼロのスポット光ＳＰを破線で表している。

図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、クロック信号ＬＴＣの各クロックパルスに応答して発生したスポット光ＳＰによってパターンＰＰが描画されるが、図１１Ａと図１１Ｂとで、クロック信号ＬＴＣとパターンＰＰとを区別するため、便宜上、図１１Ａ（局所倍率補正が行われていない場合）のクロック信号ＬＴＣ、パターンＰＰを、ＬＴＣ１、ＰＰ１で表し、図１１Ｂ（局所倍率補正が行われた場合）のクロック信号ＬＴＣ、パターンＰＰを、ＬＴＣ２、ＰＰ２で表している。

局所倍率補正が行われていない場合は、図１１Ａに示すように、描画される各画素の寸法Ｐｘｙは、主走査方向において一定の長さ（Ｐｙ）となる。なお、画素の副走査方向（Ｘ方向）の長さをＰｘで表し、主走査方向（Ｙ方向）の長さをＰｙで表している。図９に示すようなタイムチャートにしたがって局所倍率補正（縮小）が行われると、補正点ＣＰＰを含む画素での寸法Ｐｘｙは、画素の長さＰｙがΔＰｙ（＝０．０３μｍ）だけ縮んだ状態となる。逆に、伸長の局所倍率補正が行われると、補正点ＣＰＰを含む画素の寸法Ｐｘｙは、画素の長さＰｙがΔＰｙ（＝０．０３μｍ）だけ伸びた状態となる。

以上のように、本実施の形態では、パルス光源部３５からの種光Ｓ１、Ｓ２に応じて生成されるビームＬＢ（Ｌｓｅ、ＬＢｎ）によって作られるスポット光ＳＰをパターンデータに応じて強度変調しつつ、基板Ｐ上の描画ラインＳＬｎに沿ってスポット光ＳＰを相対的に走査することにより、基板Ｐ上にパターンを描画するパターン描画装置が得られる。また、パターン描画装置は、クロック信号発生部２００、制御回路（光源制御部）２２、および、クロック切換部２０４を少なくとも備える。クロック信号発生部２００は、φ／Ｖｓで決まる周期よりも短い基準周期Ｔｅ（例えば、φ／２Ｖｓに相当する１０ｎｓｅｃ）を有するとともに、基準周期Ｔｅの１／Ｎの補正時間（例えば、０．２ｎｓｅｃ）ずつ位相差を与えた複数（Ｎ＝５０個）のクロック信号ＣＫ_p（ＣＫ₀〜ＣＫ₄₉）を生成する。制御回路（光源制御部）２２は、複数のクロック信号ＣＫ_pのうちいずれか１つのクロック信号ＣＫ_p（クロック信号ＬＴＣ）の各クロックパルスに応答してビームＬＢが発生するように、光源装置ＬＳのパルス光源部３５を制御する。クロック切換部２０４は、スポット光ＳＰが描画ラインＳＬｎ上に指定される特定の補正点ＣＰＰを通過するタイミングで、ビームＬＢの発生に起因するクロック信号ＣＫ_p、つまり、クロック信号ＬＴＣとして出力されるクロック信号ＣＫ_pを、位相差の異なる他のクロック信号ＣＫ_pに切り換える。したがって、描画ラインＳＬｎによって描画されるパターンの主走査方向の描画倍率をきめ細やかに補正することができ、ミクロンオーダーでの精密な重ね合わせ露光を行うことができる。

以上のように、図８の信号発生部２２ａ（局所倍率補正部）では、描画ラインＳＬｎ上に設定すべき補正点ＣＰＰの数を自由に設定できるので、比較的に大きな倍率補正量である場合は、描画ラインＳＬｎ中に設定する補正点ＣＰＰを１００個程度にすることもできる。この場合、描画ラインＳＬｎに沿った１回のスポット光ＳＰの走査で、２００００回のパルス発光が行われるとすると、補正位置情報（設定値）Ｎｖとして設定される値は２００になる。しかしながら、倍率補正量が小さい場合は、描画ラインＳＬｎ中に設定する補正点ＣＰＰの数が少なくなるため、別の問題が生じ得る。

図１２は、補正点ＣＰＰが少なくなった場合の描画状態を説明する図であり、基板Ｐ上の露光領域Ｗの主走査方向（Ｙ方向）の幅（露光幅、または描画幅とも呼ぶ）が、６つの描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で描画可能な最大の幅と一致している状態を示す。補正点ＣＰＰを、露光領域Ｗの露光長（Ｙ方向）に渡って１２ヶ所（ＣＰＰ１〜ＣＰＰ１２）に設定する場合、各描画ラインＳＬｎ内での補正点ＣＰＰに対応する主走査方向の位置を、描画ラインＳＬｎごとに変えておかないと、図１２のように、１２ヶ所の補正点ＣＰＰ１〜ＣＰＰ１２を露光幅（Ｙ方向）に渡って略均一な間隔で配置することができない。これは、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に供給されるビームＬＢ１〜ＬＢ６が、大元の光源装置ＬＳからのビームＬＢを振幅分割していること、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とで、描画ラインＳＬｎ上でのスポット光ＳＰの走査方向が逆になっていること、さらには、６つの走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々で、ポリゴンミラーＰＭの回転速度さえ同期していれば、描画ラインＳＬｎのスポット光ＳＰによる走査開始タイミングはばらばら（ランダム）でもよかったこと、等の理由によって生じる。

したがって、図１２のように、少ない補正点ＣＰＰ１〜ＣＰＰ１２を露光幅に渡って略同じ間隔で設定するためには、図１２中の各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６上で、黒丸で示した位置で、図８、図９で示したシフトパルスＣＳが発生する状態にする必要がある。そこで、まず、６つの走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度を同期させつつ、図６に示したポリゴンミラー駆動部１０２によって、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６（パルス信号）の各々が、例えば、±数ｎ秒程度の誤差範囲で揃って発生するように、ポリゴンミラーＰＭの回転角度の位相を同期させるように各回転駆動源（モータ等）ＲＭをサーボ制御したとする。

図１３Ａは、図１２中の各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６上でシフトパルスＣＳが発生すべき位置（黒丸）を保って、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度と回転角度位相とを同期させて、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗを時間軸上で一致させた場合を示す。図１３Ａでは、上から奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の順に並べて示した。図１３Ａのように、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点を時間軸上で一致させた場合、黒丸で示したシフトパルスＣＳの発生すべき位置は、時間軸上では全てずれてしまう。そこで、図１３Ｂに示すように、シフトパルスＣＳの発生タイミング（黒丸）が時間軸上で一致するように、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６の各々を互いに僅かに相対シフトさせる。

すなわち、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々の原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の発生タイミングが、図１３Ｂ中の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６のような時間関係になるように、ポリゴンミラーＰＭの回転角度位相を調整すればよい。そのような指令は、描画コントロール部１００からのポリゴンミラー駆動部１０２に与えられる。描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６の相互の時間関係は、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の基板Ｐ上での配置、シフトパルスＣＳが発生すべき各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６上の位置、シフトパルスＣＳの発生時間間隔（補正位置情報Ｎｖの値に対応）、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓ等に基づいて、描画コントロール部１００によって計算される。

図１３Ｂのように、シフトパルスＣＳが発生すべきタイミング（黒丸）を時間軸上で一致させた描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６のうち、描画ラインＳＬ１が時間軸上で最も早い描画開始点Ｓｗ１を持つので、それを基準として、他の描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗ２〜Ｓｗ６の時間遅れを決定してもよい。しかしながら、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６中で、シフトパルスＣＳが発生すべき位置（黒丸）は決められているので、シフトパルスＣＳの発生時間間隔（補正位置情報Ｎｖに対応）を基準とする。最初に発生したシフトパルスＣＳをＣＳ０とし、引き続き一定の時間間隔で発生するシフトパルスＣＳをＣＳ１、ＣＳ２、・・・、としたとき、最初のシフトパルスＣＳ０の発生時点を基準に、そこから各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６までの時間遅れを規定することで、図１２に示したように、少ない補正点ＣＰＰ１〜ＣＰＰ１２を露光領域Ｗの露光長に渡って、略均等に分散させることができる。例えば、基準とした描画ラインＳＬ１については、最初のシフトパルスＣＳ０の発生時点から、遅延時間ΔＴｓ１後に、描画開始点Ｓｗ１がくるように制御される。

実際は、図１３Ｂのような最初のシフトパルスＣＳ０を発生させなくても、それと等価なことが可能である。具体的には、図１４に示すように、描画ラインＳＬｎに沿った１回の走査開始（描画開始）時点と次の走査開始時点との時間差Ｔｐｘを利用する。図１４において、左側に示した描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰａによってスポット走査され、右側に示した描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、ポリゴンミラーＰＭの次の反射面ＲＰｂによってスポット走査される。先に説明したように、１回の走査開始（描画開始）時点と次の走査開始時点との時間差Ｔｐｘは、各走査ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの回転速度を一致させているので、一定である。そこで、描画コントロール部１００は、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６の相互の時間関係を、図１３Ｂのように同期させた上で、例えば、反射面ＲＰａによる１回目の走査時に走査ユニットＵ１から発生する原点信号ＳＺ１の発生時から、一定時間Ｔｐｘ’だけ遅延した時間に、描画スイッチ信号ＳＨＴ（図８中の描画許可信号ＳＱＹ）をＨレベルにする。一定時間Ｔｐｘ’は、図１３Ｂに示した遅延時間ΔＴｓ１を時間差Ｔｐｘから差し引いた時間とすればよい。描画スイッチ信号ＳＨＴ（描画許可信号ＳＱＹ）をＬレベルからＨレベルにした時点から、分周カウンタ回路２１２によるクロック信号ＬＴＣのクロック数を補正位置情報Ｎｖの値までカウントすることを繰り返すので、図１３Ｂに示したような状態でシフトパルスＣＳ１、ＣＳ２が発生する。なお、描画スイッチ信号ＳＨＴ（描画許可信号ＳＱＹ）をＬレベルにするタイミングは、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰ毎に、時間軸上で最も遅く走査が完了する描画ラインＳＬｎでの描画が終わった後に設定され、図１３Ｂ、図１４では描画ラインＳＬ２に該当する。

ところで、上記の第１の実施の形態において、描画倍率の補正はクロック信号ＬＴＣの周期（１／Ｆａ）を、シフトパルスＣＳが発生するタイミングで、２つのクロックパルスの間の１カ所を約±２％（１／５０）だけ増減させるようにした。ここで、クロック信号ＬＴＣの周期の基準値（例えば、１０ｎＳ）からの増減分で生じる基板Ｐ上での描画位置の変化量をΔＳｃｐ、走査ユニットＵｎの数をＮｍ、そして基板Ｐにファースト露光で形成された下地パターンの上に、セカンド露光として新たなパターンを重ねて露光する際の重ね合わせ精度の絶対値をＡｏ（μｍ）、経験則に基づいて設定される係数をＫとすると、以下の関係（数式（１））に設定するのが好ましい。
ΔＳｃｐ≦（Ａｏ／Ｎｍ／Ｋ）・・・（１）

例えば、走査ユニットＵｎの数Ｎｍが６、重ね合わせ精度Ａｏが１μｍ、係数Ｋが５の場合、変化量ΔＳｃｐは、約０．０３３μｍ以下が好ましい。先の図１１Ｂで説明した数値例では、１００ＭＨｚのクロック信号ＬＴＣの周期を２％だけ増減させることは、描画される１つの画素のＹ方向の寸法Ｐｙが０．０３μｍだけ伸縮することに相当する。したがって、図１１Ｂで説明した数値例（Ｎｍ＝６）の場合は、上記の関係式を満たしているので、重ね合わせ精度として±１μｍ程度を確保することができる。なお、係数Ｋは、露光領域Ｗ内に描画されるパターンの最小線幅、露光領域Ｗの幅方向の長さ、使用する走査ユニットＵｎの数Ｎｍ等によって変更され得るが、概ね、３〜７程度である。

〔変形例〕
以上の実施の形態では、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々を全く同じ構成としたため、描画ラインＳＬｎは奇数番と偶数番とでスポット光ＳＰの走査方向が逆になっていた。しかしながら、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のポリゴンミラーＰＭと、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６のポリゴンミラーＰＭとで、回転方向を逆向き（時計回りと反時計回り）に設定すると、先の図１２で示した露光領域Ｗの露光幅（描画幅）内に設定される補正点ＣＰＰと描画ラインＳＬｎ中でシフトパルスＣＳが発生すべき時点（黒丸）との関係は、図１５のようになる。図１５では、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々に沿ってスポット光ＳＰがすべて−Ｙ方向に１次元走査されるように設定される。このような場合であっても、先の図１３Ａと同様に、各走査ユニットＵｎの描画開始時点Ｓｗ（原点信号ＳＺｎの発生時点）を時間軸上で一致させてみると、図１６Ａのように、黒丸で示したシフトパルスＣＳの発生すべき位置は、時間軸上では全てずれてしまう。なお、図１６Ａでは、上から描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の順に並べて示した。

そこで、図１６Ｂに示すように、シフトパルスＣＳの発生タイミング（黒丸）が時間軸上で一致するように、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６の各々を互いに僅かに相対シフトさせる。したがって、先の実施の形態と同様に、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々の原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の発生タイミングが、図１６Ａ中の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６のような時間関係になるように、ポリゴンミラーＰＭの回転角度位相を調整する。描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６の相互の時間関係は、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の基板Ｐ上での配置、シフトパルスＣＳが発生すべき各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６上の位置、シフトパルスＣＳの発生時間間隔（補正位置情報Ｎｖの値に対応）、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓ等に基づいて、描画コントロール部１００によって計算される。

先の図１４による説明と同様に、描画コントロール部１００は、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の描画開始点Ｓｗ１〜Ｓｗ６の相互の時間関係を、図１６Ｂのように同期させた上で、例えば、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａによる１回目の走査時に走査ユニットＵ１から発生する原点信号ＳＺ１の発生時から、一定時間Ｔｐｘ’だけ遅延した時間に、描画スイッチ信号ＳＨＴ（図８中の描画許可信号ＳＱＹ）をＨレベルにする。一定時間Ｔｐｘ’は、図１６Ｂに示した遅延時間ΔＴｓ１を時間差Ｔｐｘから差し引いた時間とする。描画スイッチ信号ＳＨＴ（描画許可信号ＳＱＹ）をＬレベルからＨレベルにした時点から、分周カウンタ回路２１２によるクロック信号ＬＴＣのクロック数を補正位置情報Ｎｖの値までカウントすることを繰り返すので、図１６Ｂに示したような状態でシフトパルスＣＳ１、ＣＳ２が発生する。なお、描画スイッチ信号ＳＨＴ（描画許可信号ＳＱＹ）をＬレベルにするタイミングは、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰ毎に、時間軸上で最も遅く走査が完了する描画ラインでの描画が終わった後に設定され、図１６Ｂでは描画ラインＳＬ６に該当する。

以上の第１の実施の形態と変形例によれば、露光領域Ｗ内へのパターン描画の際に、補正点ＣＰＰの数が少なくなるような主走査方向の描画倍率の補正量が小さい場合（例えば数十ｐｐｍ以下の場合）であっても、高精度な倍率補正制御が可能になる。さらに、各走査ユニットＵｎ毎に補正点ＣＰＰとなる時間軸上のタイミングを揃える制御は、走査ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭ同士の回転角度位相を調整して、原点信号ＳＺｎの各々の発生タイミングをスポット光ＳＰの基板Ｐ上での１回の走査時間未満の僅かな時間だけずらすだけなので、描画されるパターンの品質を劣化させることはない。

［第２の実施の形態］
図１７は、第２の実施の形態によるパターン描画装置（露光装置）の概略構成を示す図である。図１７において、先の第１の実施の形態や変形例で説明した部材、機構と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１７のパターン描画装置は、光源装置ＬＳからのパルス状のビームＬＢの光路に直列に配置される選択用光学素子ＡＯＭａ、ＡＯＭｂと、ビームスプリッタＢＳｇ、ＢＳｈ等を含むビーム分配部（ビーム分配系）ＢＤＵ’を備える。図１７では、２つの選択用光学素子ＡＯＭａ、ＡＯＭｂと２つのビームスプリッタＢＳｇ、ＢＳｈのみを示すが、３組以上にしてもよい。選択用光学素子ＡＯＭａ、ＡＯＭｂは、描画用光学素子ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６と同様に、オフ状態では入射ビームをそのまま透過し、オン状態では入射ビームを回折させた１次回折ビームを射出する音響光学変調素子である。

選択用光学素子ＡＯＭａがオン状態になると、選択用光学素子ＡＯＭａは光源装置ＬＳからのビームＬＢを回折した１次回折ビームをビームＬＢａとして射出する。ビームＬＢａは、適当なミラーによって反射されてビームスプリッタＢＳｇに入射し、そこで反射するビームＬＢ１と透過するビームＬＢ３とに振幅分割される。ビームＬＢ１は、先の図５の構成と同様の描画用光学素子ＡＯＭ１と落射用の反射ミラーＦＭ１とを介して走査ユニットＵ１に供給される。ビームスプリッタＢＳｇを透過したビームＬＢ３も同様にして、描画用光学素子ＡＯＭ３と落射用の反射ミラーＦＭ３とを介して走査ユニットＵ３に供給される。選択用光学素子ＡＯＭａがオン状態の場合、選択用光学素子ＡＯＭａを透過するビームＬＢの０次ビームの光量は極めて小さくなる。

選択用光学素子ＡＯＭａがオフ状態で選択用光学素子ＡＯＭｂがオン状態にスイッチされると、選択用光学素子ＡＯＭａをそのまま透過したビームＬＢは選択用光学素子ＡＯＭｂに入射し、選択用光学素子ＡＯＭｂはビームＬＢを回折した１次回折ビームをビームＬＢｂとして射出する。ビームＬＢｂは、適当なミラーによって反射されてビームスプリッタＢＳｈに入射し、そこで反射するビームＬＢ２と透過するビームＬＢ４とに振幅分割される。ビームＬＢ２は、先の図５の構成と同様の描画用光学素子ＡＯＭ２と落射用の反射ミラーＦＭ２とを介して走査ユニットＵ２に供給される。ビームスプリッタＢＳｈを透過したビームＬＢ４も同様にして、描画用光学素子ＡＯＭ４と落射用の反射ミラーＦＭ４とを介して走査ユニットＵ４に供給される。

本実施の形態では、選択用光学素子ＡＯＭａ、ＡＯＭｂによって、光源装置ＬＳからのビームＬＢを時分割に選択して、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４とのいずれか一方の組に供給している。選択用光学素子ＡＯＭａ、ＡＯＭｂによるビームＬＢの時分割な選択によって、例えば、走査ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度を一致させて、回転角度の位相を所定の関係に維持するように制御した状態で、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転方向の１面置きに、奇数番側の描画ラインと偶数番側の描画ラインとで描画動作を交互に切り換えることができる。或いは、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰの回転角度範囲と実走査に寄与する回転角度αとの比率である走査効率が５０％未満のときには、各ポリゴンミラーＰＭの回転速度を一致させて、回転角度の位相を所定の関係に維持するように制御した状態で、ポリゴンミラーＰＭの回転方向に連続した反射面ごとに、奇数番側の描画ラインと偶数番側の描画ラインとで描画動作を交互に切り換えることができる。

本実施の形態のように、光源装置ＬＳからのビームＬＢを、複数の走査ユニットＵｎのいずれかに時分割で選択して供給するようにすると、光源装置ＬＳから複数の走査ユニットＵｎの各々に至るビーム光路中に配置されるビームスプリッタを減らすことができ、基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰの強度（光量）を高くすることができ、基板Ｐの副走査方向への移動速度を高速化でき、パターン描画処理のタクトを向上することが可能となる。

〔変形例〕
第１の実施の形態と第２の実施の形態では、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａとスポット光ＳＰの走査速度Ｖｓとが、スポット光ＳＰの基板Ｐ上でのサイズφの１／２で主走査方向にオーバーラップするように設定し、画素単位がスポット光ＳＰの２つのスポットで描画されるように設定し、さらに、描画倍率の補正の際には、特定の画素に対応する補正点ＣＰＰで、連続する２つのスポット光ＳＰの間隔がごく僅かに伸縮するように、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスの周期を伸縮させた。しかしながら、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａを高め、画素単位を多数のスポット光（パルス光）ＳＰで描画するように制御し、描画倍率を補正するための補正点ＣＰＰに位置する画素に対しては、スポット光ＳＰのパルス数を増減させるようにしてもよい。例えば、第１の実施の形態の光源装置ＬＳからのビームＬＢを、１００ＭＨｚの４倍の４００ＭＨｚで発振させ、描画倍率のための補正点以外に位置する画素（通常画素）に対して、１画素当たり８パルスのスポット光ＳＰで描画し、補正点に位置する画素（補正画素）については、縮小の場合は７パルス、拡大の場合は９パルスのスポット光ＳＰで描画する。この場合、ビームＬＢをパルス発振させるクロック信号ＬＴＣは、周期を部分的に微調整することなく一定周期（４００ＭＨｚの場合、周期は２．５ｎＳ）のままでよい。

このように、１画素当たりのスポット光ＳＰのパルス数を調整する描画倍率補正の場合、描画データ記憶部１０８に記憶された画像データ（画素データ列）のアクセスは、通常画素に関してはクロック信号ＬＴＣのクロックパルスを８カウントしたらメモリアドレスをインクリメントし、補正画素に関してはクロック信号ＬＴＣのクロックパルスを７カウントまたは９カウントしたらメモリアドレスをインクリメントするだけでよい。このように、１画素当たりを標準で８パルスのスポット光ＳＰで描画し、設計上の画素寸法Ｐｘｙが３μｍ角の場合、通常画素は３μｍ角で描画され、補正画素は縮小時に約２．６３μｍ（７／８×３μｍ）、拡大時に約３．３８μｍ（９／８×３μｍ）で描画される。この変形例の場合は、クロック信号ＬＴＣの８つのクロックパルス分が１画素のＹ方向の寸法Ｐｙに相当するように設定されるが、描画ラインＳＬｎ（走査範囲）の長さを３０ｍｍ、設計上の画素寸法Ｐｘｙをスポット光ＳＰのサイズφと同じ３μｍとしたので、クロック信号ＬＴＣの発振周波数Ｆａは、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓを走査範囲の長さで除して決まる周波数の８倍に設定されていることになる。

１０…デバイス製造システム １２…基板搬送機構
１４…露光ヘッド １６…制御装置
２０…パルス光発生部 ２２…制御回路
２２ａ…信号発生部 ３０、３２…ＤＦＢ半導体レーザ素子
３６…電気光学素子 ４２…励起光源
４６…ファイバー光増幅器 ４８、５０…波長変換光学素子
６０…クロック発生部 １００…描画コントロール部
１０２…ポリゴンミラー駆動部 １０４…アライメント部
１０６…エンコーダカウンタ部 １０８…描画データ記憶部
１１０…ＡＯＭ駆動部 ２００…クロック信号発生部
２０２…補正点指定部 ２０４…クロック切換部
２１２…分周カウンタ回路 ２１４…シフトパルス出力部
ＡＸｏ…中心軸 ＡＯＭａ、ＡＯＭｂ…選択用光学素子
ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）…描画用光学素子
ＢＤＵ…ビーム分配部 ＣＰＰ、ＣＰＰ１〜ＣＰＰ１２…補正点
ＣＹａ、ＣＹｂ…シリンドリカルレンズ ＤＲ…回転ドラム
ＥＸ…露光装置 ＦＴ…ｆθレンズ
ＬＢ、ＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）、Ｌｓｅ…ビーム
ＬＳ…光源装置 ＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）…原点センサ
ＰＭ…ポリゴンミラー ＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）…描画ライン
Ｕｎ（Ｕ１〜Ｕ６）…走査ユニット

Claims (5)

1. 基板上で主走査方向に沿ってビームを走査しつつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記ビームと前記基板とを相対移動させて、前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
   前記主走査方向に沿った所定の走査範囲に渡って、偏向部材により前記ビームのスポットを１次元に走査して前記パターンを描画する走査ユニットの複数を、前記走査範囲が前記主走査方向につながるように配置した描画装置と、
   前記基板を走査する前記スポットの走査速度を前記走査範囲の長さで除して決まる周波数以上の発振周波数でパルス発振するとともに、前記パターンを規定する画素単位が前記ビームの複数のパルスによるスポットで描画されるように、前記ビームを複数の前記走査ユニットに供給する光源装置と、
   前記画素単位で描画される前記ビームのパルスの周期またはパルス数を、前記走査範囲内で前記スポットが走査される間の特定時点で変更することによって、前記パターンの描画倍率を補正する倍率補正部と、
   前記走査範囲の複数をつなげた描画幅中の前記主走査方向の離散的な複数の特定画素の各々と、前記倍率補正部による前記特定時点とが揃うように、前記複数の走査ユニットの各々の前記偏向部材の偏向状態を制御する制御装置と、
   を備える、パターン描画装置。
2. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
   前記複数の走査ユニットの各々は、前記偏向部材による前記スポットの走査位置が前記走査範囲の描画開始位置と一定の関係になった時点を表す原点信号を出力する原点検出部を有し、
   前記制御装置は、前記複数の走査ユニットの各々の前記原点検出部からの原点信号が、時間軸上で所定の時間関係に維持されるように前記偏向部材の各々の駆動を制御する、パターン描画装置。
3. 請求項２に記載のパターン描画装置であって、
   前記偏向部材は複数の反射面を有して回転するポリゴンミラーであり、
   前記制御装置は、前記複数の走査ユニットの各々の前記ポリゴンミラーの回転速度と回転角度の位相とを、前記原点検出部からの前記原点信号に基づいて制御するポリゴンミラー駆動部を備える、パターン描画装置。
4. 請求項３に記載のパターン描画装置であって、
   前記光源装置からの前記ビームを、前記複数の走査ユニットの各々に振幅分割で分配するビームスプリッタを含むビーム分配系をさらに備える、パターン描画装置。
5. 基板上で主走査方向に沿ってビームを走査しつつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記ビームと前記基板とを相対移動させて、前記基板にパターンを描画するパターン描画方法であって、
   前記主走査方向に沿ってつながるように設定される複数の走査範囲の各々を、それぞれの偏向部材により前記ビームのスポットで１次元に走査して前記パターンを描画することによって、前記複数の走査範囲をつなげた描画幅中に継ぎ合わされたパターンを描画する描画工程と、
   前記描画工程の間、前記基板を走査する前記スポットの走査速度を前記走査範囲の長さで除して決まる周波数以上の発振周波数でパルス発振するとともに、前記パターンを規定する画素単位が前記ビームの複数のパルスによるスポットで描画されるように、前記ビームを光源装置から供給することと、
   前記描画工程の間、前記画素単位で描画される前記ビームのパルスの周期またはパルス数を、前記走査範囲内で前記スポットが走査される間の特定時点で変更して、前記パターンの描画倍率を補正することと、
   前記描画工程の間、前記描画幅中の前記主走査方向の離散的な複数の特定画素の各々と、前記特定時点とが揃うように、前記複数の偏向部材の偏向状態を制御することと、
   を含む、パターン描画方法。

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