JP2020194167A - パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被照射面上に照射されるビームのスポット光を走査して、所定のパターンを描画するパターン描画装置を提供する。【解決手段】パターン描画装置は、光源装置からのビームを受ける入射光学部材Ｍ１０と、該入射光学部材からのビームを入射して１次元の走査のために偏向する走査用偏向部材ＰＭと、被照射面に対して垂直に投射するテレセントリックな投射光学系ＦＴと、を一体的に支持するビーム走査ユニットＭＤと、装置本体に取り付けられ、光源装置からのビームを音響光学変調器ＡＯＭでスイッチングしてビーム走査ユニットの入射光学部材に導く光導入光学系ＢＤＵと、被照射面上に形成される所定長の走査線上の中点を通る被照射面の法線を照射中心軸としたとき、入射光学部材に入射する光導入光学系からのビームの入射軸と照射中心軸とが同軸となるように、ビーム走査ユニットを装置本体に照射中心軸の回りに回転可能に結合する結合部材と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、対象物の被照射面上に照射されるビームのスポット光を走査して、所定のパターンを描画露光するパターン描画装置に関する。

従来より、事務用の高速プリンターとして、レーザビームのスポット光を感光ドラム等の被照射体（対象物）に投射しつつ、スポット光を回転多面鏡によって主走査線に沿って１次元方向に主走査しつつ、被照射体を主走査線方向と直交した副走査方向に移動させて、被照射体上に所望するパターンや画像（文字、図形、写真等）を描画することが知られている。

下記に示す特許文献１には、ビームの主走査線の傾きを調整するビーム走査装置が開示されている。特許文献１に記載のビーム走査装置は、ビームの照射方向に傾斜しているプレートと、プレートの上に載置された光学ユニットとを備え、このプレートは、本体上に載置されている。そして、プレートを本体に対して主走査方向に回転させることで、光学ユニットを回転させて主走査線の傾きを調整する。この調整によって、主走査線の中点の両側の長さが異なるものとなってしまうので、光学ユニットをプレートに対して主走査方向に回転させることで主走査線の中点の両側の長さが等しくなるように調整する。そして、走査線自体の２次元的な位置ずれや主走査線方向の倍率ずれは、光学ユニットの感光体からの距離の調整や主走査線に沿った描画の書込みタイミングの電気的な制御で補正している。なお、光学ユニットは、描画のために変調されたビームを射出する光源、そのビームを平行光にするコリメータレンズ、回転多面鏡、および、ｆθレンズを内部に一体に備えている。

特許文献１では、主走査線から大きく離れた位置を中心として光学ユニットを回転させるため、主走査線の傾きを調整するのに複数段階の調整（本体に対するプレートの回転調整、プレートに対する光学ユニットの回転調整、光学ユニットの感光体からの距離調整、および、描画の書込みタイミングの補正等）を行わなければならない。特に、波長４００ｎｍ以下の紫外線ビームのスポット光を使って、数μｍ〜数十μｍ程度の最小線幅のパターンを精密に描画する電子デバイス用のビーム走査装置においては、パターンを描画している最中に、走査線の傾き（副走査方向と直交した方向に対する主走査線方向の傾き）を微調整する場合があるため、簡単に走査線の傾きを調整したいという要望がある。

特開平８−１１３４８号公報

本発明の一態様は、光源装置からのビームのスポット光を描画データに応じて強度変調して対象物の被照射面に投射しつつ、前記スポット光を前記被照射面上で１次元に走査してパターンを描画する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受ける入射光学部材と、該入射光学部材からの前記ビームを入射して前記１次元の走査のために偏向する走査用偏向部材と、偏向された前記ビームを入射して前記被照射面に対して垂直に投射するテレセントリックな投射光学系と、を一体的に支持するビーム走査ユニットと、装置本体に取り付けられ、前記光源装置からの前記ビームを音響光学変調器でスイッチングして前記ビーム走査ユニットの前記入射光学部材に導く光導入光学系と、前記スポット光の走査によって前記被照射面上に形成される所定長の走査線上の中点を通る前記被照射面の法線を照射中心軸としたとき、前記入射光学部材に入射する前記光導入光学系からの前記ビームの入射軸と前記照射中心軸とが同軸となるように、前記ビーム走査ユニットを前記装置本体に前記照射中心軸の回りに回転可能に結合する結合部材と、を備える。

実施の形態の基板に露光処理を施す露光装置を含むデバイス製造システムの概略構成図である。 基板が巻き付けられた図１の回転ドラムの詳細図である。 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の露光装置の要部拡大図である。 図４の光導入光学系の光学的な構成を示す詳細図である。 図５の描画用光学素子による光路の切り換えを説明する概略説明図である。 図４のビーム走査装置の光学的な構成図である。 図７のポリゴンミラーの周辺に設けられた原点センサの構成を示す図である。 原点信号の発生タイミングと描画開始タイミングとの関係を示す図である。 図４の第２フレーム部によるビーム走査装置の保持構造を示す断面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。 図４および図１０、１１中に示したビーム走査装置の複数を保持する構造体を示す斜視図である。 図１２に示した構造体の露光装置本体部との取り付け構造を示す斜視図である。 図４の露光ヘッドによって所定のパターンが露光される露光領域の歪みの状態を示す図である。 変形例１におけるビーム走査装置の光学的な構成を示す図である。 変形例２におけるビーム走査装置の光学的な構成を示す図である。 図１７Ａは、変形例４におけるビーム走査装置の光学的な構成をＸｔＺｔ平面と平行な面内でみた図であり、図１７Ｂは、変形例４におけるビーム走査装置の光学的な構成をＹｔＺｔ平面と平行な面内でみた図である。 図１８Ａは、変形例５におけるビーム走査装置の光学的な構成をＸｔＹｔ平面と平行な面内でみた図であり、図１８Ｂは、変形例５におけるビーム走査装置の光学的な構成をＹｔＺｔ平面と平行な面内でみた図である。 変形例６におけるビーム走査装置の光学的な構成を示す図である。 図１９のビーム走査装置を複数配置する場合の構成を示す図である。 ビーム走査装置による描画ラインを傾けた場合の描画位置の誤差を説明する図である。 ビーム走査装置の回転中心がずれている場合に描画ラインを傾けた場合の描画位置の誤差を説明する図である。 第２の実施の形態によるビーム走査装置の構成を示す図である。

本発明の態様に係るビーム走査装置、ビーム走査方法、およびパターン描画装置について、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。

図１は、実施の形態の基板（被照射体である対象物）ＦＳに露光処理を施す露光装置ＥＸを含むデバイス製造システム１０の概略構成図である。なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、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、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、フレキシブル配線、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）ＦＳをロール状に巻いた図示しない供給ロールから基板ＦＳが送出され、送出された基板ＦＳ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ＦＳを図示しない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ＦＳは、基板ＦＳの移動方向が長手方向（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。各種処理後の基板ＦＳは、複数の電子デバイスが長尺方向に沿って連なった状態となっており、多面取り用の基板となっている。前記供給ロールから送られた基板ＦＳは、順次、プロセス装置ＰＲ１、露光装置ＥＸ、および、プロセス装置ＰＲ２等で各種処理が施され、前記回収ロールで巻き取られる。

なお、Ｘ方向は、水平面内において、プロセス装置ＰＲ１から露光装置ＥＸを経てプロセス装置ＰＲ２に向かう方向（搬送方向）である。Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、基板ＦＳの幅方向（短尺方向）である。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ＦＳ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ＦＳの厚みや剛性（ヤング率）は、露光装置ＥＸの搬送路を通る際に、基板ＦＳ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ＦＳ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ＦＳは、プロセス装置ＰＲ１、露光装置ＥＸ、および、プロセス装置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ＦＳ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ＦＳ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ＦＳの可撓性（flexibility）とは、基板ＦＳ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ＦＳ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ＦＳの材質、大きさ、厚さ、基板ＦＳ上に成膜される層構造、温度、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ＦＳ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ＦＳを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。

プロセス装置ＰＲ１は、露光装置ＥＸで露光処理される基板ＦＳに対して前工程の処理を行う。プロセス装置ＰＲ１は、前工程の処理を行った基板ＦＳを露光装置ＥＸへ向けて送る。この前工程の処理により、露光装置ＥＸへ送られる基板ＦＳは、その表面に感光性機能層（感光層）が形成された基板（感光基板）ＦＳとなっている。

この感光性機能層は、溶液として基板ＦＳ上に塗布され、乾燥することによって層（膜）となる。感光性機能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ＦＳ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）や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や電極となるパターン層を形成することができる。感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、基板ＦＳ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ＦＳ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する場合、露光装置ＥＸへ送られる基板ＦＳ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。

本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であり、プロセス装置ＰＲ１から供給された基板ＦＳの被照射面（感光面）に対して、ディスプレイ用の電子デバイス、回路または配線等のための所定のパターンに応じた光パターンを照射する。後で詳細に説明するが、露光装置ＥＸは、基板ＦＳを＋Ｘ方向（副走査の方向）に搬送しながら、露光用のビームＬＢのスポット光ＳＰを、基板ＦＳの被照射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ＦＳ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ＦＳ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ＦＳの被照射面上で相対的に２次元走査されて、基板ＦＳに所定のパターンが描画露光される。なお、電子デバイスは、複数のパターン層（パターンが形成された層）が重ね合わされることで構成されるので、露光装置ＥＸによって各層に対応したパターンが露光される。

プロセス装置ＰＲ２は、露光装置ＥＸで露光処理された基板ＦＳに対しての後工程の処理（例えばメッキ処理や現像・エッチング処理等）を行う。この後工程の処理により、基板ＦＳ上に電子デバイスのパターン層が形成される。なお、電子デバイスは、複数のパターン層が重ね合わされることで構成されるので、デバイス製造システム１０の各処理によって第１層にパターンが形成された後、再度、デバイス製造システム１０の各処理を経ることで、第２層にパターンが形成される。

次に、露光装置ＥＸについて詳しく説明する。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、内部を所定の温度に保つことで、内部において搬送される基板ＦＳの温度による形状変化を抑制する。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設置面Ｅに配置される。防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２は、設置面Ｅからの振動を低減する。この設置面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（パルス光源装置）１４と、露光ヘッド１６と、制御装置１８と、複数のアライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）とを少なくとも備えている。

基板搬送機構１２は、プロセス装置ＰＲ１から搬送される基板ＦＳを、露光装置ＥＸ内で所定の速度で搬送した後、プロセス装置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ＦＳの搬送路が規定される。基板搬送機構１２は、基板ＦＳ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、プロセス装置ＰＲ１から搬送される基板ＦＳの幅方向（Ｙ方向であって基板ＦＳの短尺方向）における位置を調整する。つまり、エッジポジションコントローラＥＰＣは、所定のテンションが掛けられた状態で搬送されている基板ＦＳの幅方向の端部（エッジ）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ＦＳを幅方向に移動させて、基板ＦＳ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ＦＳが掛け渡されるローラと、基板ＦＳの幅方向の端部（エッジ）の位置を検出する図示しないエッジセンサ（端部検出部）を有し、エッジセンサが検出した検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラＥＰＣの前記ローラをＹ方向に移動させて、基板ＦＳの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ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ＦＳの表裏両面を保持しながら回転し、基板ＦＳ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ＦＳ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ＦＳの幅方向における位置とともに、基板ＦＳ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Ｚ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し、外周面（円周面）に倣って基板ＦＳの一部を長尺方向に支持しつつ、中心軸ＡＸｏを中心に回転して基板ＦＳを＋Ｘ方向に搬送する。回転ドラムＤＲは、露光ヘッド１６からのビームＬＢ（スポット光ＳＰ）が投射される基板ＦＳ上の露光領域（部分）をその円周面で支持する。回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、中心軸ＡＸｏの回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を有する。このシャフトＳｆｔは、制御装置１８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回りに回転する。なお、便宜的に、中心軸ＡＸｏを含み、ＹＺ面と平行な面を中心面Ｐｏｃと呼ぶ。

駆動ローラＲ２、Ｒ３は、基板ＦＳの搬送方向（＋Ｘ方向）に沿って所定の間隔をあけて配置されており、露光後の基板ＦＳ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ＦＳの表裏両面を保持しながら回転し、基板ＦＳをプロセス装置ＰＲ２へ向けて搬送する。駆動ローラＲ２、Ｒ３は、回転ドラムＤＲに対して搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、この駆動ローラＲ２は、駆動ローラＲ３に対して、搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。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ＦＳ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ＦＳ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。なお、制御装置１８は、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機等）を制御することで、駆動ローラＲ１〜Ｒ３を回転させる。

光源装置１４は、光源（パルス光源）を有し、パルス状のビーム（パルス光、レーザ）ＬＢを射出するものである。このビームＬＢは、３７０ｎｍ以下の波長帯域にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームＬＢの発光周波数をＦｅとする。光源装置１４が射出したビームＬＢは、露光ヘッド１６に入射する。光源装置１４は、制御装置１８の制御にしたがって、発光周波数ＦｅでビームＬＢを発光して射出する。なお、光源装置１４として、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）等で構成されるファイバーアンプレーザ光源を用いてもよい。その場合、発光周波数（発振周波数）Ｆｅが数百ＭＨｚで、１パルス光の発光時間がピコ秒程度の高輝度な紫外線のパルス光を得ることができる。

露光ヘッド１６は、ビームＬＢがそれぞれ入射する複数のビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）を備えている。露光ヘッド１６は、回転ドラムＤＲの円周面で支持されている基板ＦＳの一部分に、複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６によって、所定のパターンを描画する。露光ヘッド１６は、同一構成の複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６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１６は、基板ＦＳ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Ｗ（１つの電子デバイスの形成領域）は、基板ＦＳ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（図３参照）。

図２にも示すように、奇数番のビーム走査装置（ビーム走査ユニット）ＭＤ１、ＭＤ３、ＭＤ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に配置され、且つ、Ｙ方向に並列して配置されている。偶数番のビーム走査装置（ビーム走査ユニット）ＭＤ２、ＭＤ４、ＭＤ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に配置され、且つ、Ｙ方向に並列して配置されている。奇数番のビーム走査装置ＭＤ１、ＭＤ３、ＭＤ５と、偶数番のビーム走査装置ＭＤ２、ＭＤ４、ＭＤ６とは、中心面Ｐｏｃに対して対称に設けられている。

ビーム走査装置ＭＤは、光源装置１４からのビームＬＢを基板ＦＳの被照射面上でスポット光ＳＰに収斂させるように投射しつつ、そのスポット光ＳＰを基板ＦＳの被照射面上で所定の直線的な描画ラインＳＬｎに沿って１次元に走査する。複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６の描画ライン（走査線）ＳＬｎは、図２、図３に示すように、Ｙ方向（基板ＦＳの幅方向、走査方向）に関して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。以下、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）に入射するビームＬＢを、ＬＢ１〜ＬＢ６と表す場合がある。この各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）に入射するビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、所定の方向に偏光した直線偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）のビームであり、本実施の形態では、Ｐ偏光のビームが入射するものとする。また、ビーム走査装置ＭＤ１の描画ラインＳＬｎをＳＬ１、ビーム走査装置ＭＤ２〜ＭＤ６の描画ラインＳＬｎをＳＬ２〜ＳＬ６と表す場合がある。

図３に示すように、複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６の全部で露光領域Ｗの幅方向の全てをカバーするように、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は走査領域を分担している。これにより、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、基板ＦＳの幅方向に分割された複数の領域毎にパターンを描画することができる。例えば、１つのビーム走査装置ＭＤによるＹ方向の走査幅（描画ラインＳＬｎの長さ）を３０〜６０ｍｍ程度とすると、奇数番のビーム走査装置ＭＤ１、ＭＤ３、ＭＤ５の３個と、偶数番のビーム走査装置ＭＤ２、ＭＤ４、ＭＤ６の３個との計６個のビーム走査装置ＭＤ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１８０〜３６０ｍｍ程度に広げている。各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６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ＬＢのスポット光ＳＰの走査距離は同一とする。

なお、実際の描画ライン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の最大長を５０ｍｍ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の走査開始点側と走査終了点側の各々に０．５ｍｍ程度の余裕を持たせて、５１ｍｍ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５１ｍｍの範囲内で、５０ｍｍ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。

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ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）の基板ＦＳ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ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板ＦＳの被照射面上に位置する。描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、基板ＦＳの幅方向、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに沿って略平行となっている。

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

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ＬＢのスポット光ＳＰの走査方向は、一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ＬＢのスポット光ＳＰの走査方向は、一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ＬＢのスポット光ＳＰの走査方向と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢのスポット光ＳＰの走査方向とは互いに逆方向となっている。詳しくは、この描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に沿って走査されるビームＬＢのスポット光ＳＰの走査方向は−Ｙ方向であり、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢのスポット光ＳＰの走査方向は＋Ｙ方向である。これにより、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の描画開始位置（描画開始点の位置）と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の描画開始位置とは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の描画終了位置（描画終了点の位置）と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４の描画終了位置とは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場合は、例えば、各描画ラインＳＬｎの長さに対して、描画開始位置、または描画終了位置を含んでＹ方向に数％以下の範囲で重複させるとよい。

なお、この描画ラインＳＬｎの副走査方向の幅は、スポット光ＳＰのサイズ（直径）φに応じた太さである。例えば、スポット光ＳＰのサイズφが３μｍの場合は、各描画ラインＳＬｎの幅も３μｍとなる。スポット光ＳＰは、所定の長さ（例えば、スポット光ＳＰのサイズφの半分）だけオーバーラップするように、描画ラインＳＬｎに沿って照射されてもよい。また、Ｙ方向に隣り合う描画ラインＳＬｎ（例えば、描画ラインＳＬ１と描画ラインＳＬ２）同士を互いに隣接させる場合（継ぐ場合）も、所定の長さ（例えば、スポット光ＳＰのサイズφの半分）だけオーバーラップさせるのがよい。

本実施の形態の場合、光源装置１４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Ｆｅに応じて離散的になる。そのため、ビームＬＢ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、ビームＬＢの発振周波数Ｆｅによって設定されるが、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）で決まる実効的な径サイズφに対して、φ／２程度オーバーラップさせるのがよい。したがって、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ＦＳがスポット光ＳＰの実効的なサイズφのほぼ１／２以下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ＦＳ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の低下、ビームＬＢの発振周波数Ｆｅの増大、或いは基板ＦＳの副走査方向の搬送速度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実効的なサイズφの１／２以上に増加させればよい。

各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、少なくともＸＺ平面において、ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）が基板ＦＳの被照射面に対して垂直となるように、ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を基板ＦＳに向けて照射する。つまり、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、ＸＺ平面において、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに向かって進むように、すなわち、被照射面の法線と同軸（平行）となるように、ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を基板ＦＳに対して照射（投射）する。また、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に照射するビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）が、ＹＺ平面と平行な面内では基板ＦＳの被照射面に対して垂直となるように、ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を基板ＦＳ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ＦＳに投射されるビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はテレセントリックな状態で走査される。ここで、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）によって規定される描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の中点（中心点）を通って基板ＦＳ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Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）と呼ぶ。

この各照射中心軸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。奇数番のビーム走査装置ＭＤ１、ＭＤ３、ＭＤ５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、奇数番のビーム走査装置ＭＤ２、ＭＤ４、ＭＤ６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、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６とは、中心面Ｐｏｃに対しての角度が±θとなるように設定されている（図４参照）。

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ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）が設けられている。このスケール部ＳＤ（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を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型スケールとして構成される。このスケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）は、中心軸ＡＸｏ回りに回転ドラムＤＲと一体に回転する。また、このスケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）と対向するように、複数のエンコーダ（スケール読取ヘッド）ＥＣが設けられている。このエンコーダＥＣは、回転ドラムＤＲの回転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、２つのエンコーダＥＣ（ＥＣ１ａ、ＥＣ２ａ）が設けられ、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、２つのエンコーダＥＣ（ＥＣ１ｂ、ＥＣ２ｂ）が設けられている。

エンコーダＥＣ（ＥＣ１ａ、ＥＣ１ｂ、ＥＣ２ａ、ＥＣ２ｂ）は、スケール部ＳＤ（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）を光電検出することにより、スケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）の周方向の位置変化に応じた検出信号を制御装置１８に出力する。制御装置１８は、その検出信号を不図示のカウンタ回路で内挿補間してデジタル処理することにより、回転ドラムＤＲの角度変化、すなわち、その外周面の周方向の位置変化をサブミクロンの分解能で計測することができる。制御装置１８は、回転ドラムＤＲの角度変化から、基板ＦＳの搬送速度も計測することができる。

エンコーダＥＣ１ａ、ＥＣ１ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と同じ線上に配置されている。つまり、ＸＺ平面において、エンコーダＥＣ１ａ、ＥＣ１ｂから投射される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とを結ぶ線が、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と同じ線上に配置されている。同様に、エンコーダＥＣ２ａ、ＥＣ２ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６と同じ線上に配置されている。つまり、ＸＺ平面において、エンコーダＥＣ２ａ、ＥＣ２ｂから投射される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とを結ぶ線が、照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６と同じ線上に配置されている。

なお、基板ＦＳは、回転ドラムＤＲの両端のスケール部ＳＤａ、ＳＤｂより内側に巻き付けられている。スケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）の外周面は、回転ドラムＤＲに巻き付けられた基板ＦＳの外周面と同一面となるように設定されている。つまり、スケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）の外周面の中心軸ＡＸｏからの半径（距離）と、回転ドラムＤＲに巻き付けられた基板ＦＳの外周面の中心軸ＡＸｏからの半径（距離）とが同一となるように設定されている。これにより、エンコーダＥＣ（ＥＣ１ａ、ＥＣ１ｂ、ＥＣ２ａ、ＥＣ２ｂ）は、回転ドラムＤＲに巻き付いた基板ＦＳの被照射面と同じ径方向の位置でスケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）を検出することができ、計測位置と処理位置（スポット光ＳＰの走査位置等）とが回転ドラムＤＲの径方向で異なることで生じるアッベ誤差を小さくすることができる。

ただし、被照射体としての基板ＦＳの厚さは十数μｍ〜数百μｍと大きく異なるため、スケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）の外周面の半径と、回転ドラムＤＲに巻き付けられた基板ＦＳの外周面の半径とを常に同一にすることは難しい。そのため、図２に示したスケール部ＳＤ（ＳＤａ、ＳＤｂ）の場合、その外周面（スケール面）の半径は、回転ドラムＤＲの外周面の半径と一致するように設定される。さらに、スケール部ＳＤを個別の円盤で構成し、その円盤（スケール円盤）を回転ドラムＤＲのシャフトＳｆｔに同軸に取り付けることも可能である。その場合も、アッベ誤差が許容値内に収まる程度に、スケール円盤の外周面（スケール面）の半径と回転ドラムＤＲの外周面の半径とを揃えておくのがよい。

図１に示したアライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）は、図３に示すように、基板ＦＳの形成されたアライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出するためのものであり、Ｙ方向に沿って複数（本実施の形態では、４つ）設けられている。アライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、基板ＦＳ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ＦＳ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。アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）は、回転ドラムＤＲの円周面で支持されている基板ＦＳ上で、アライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出する。アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）は、露光ヘッド１６からのビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰによる基板ＦＳ上の被照射領域よりも基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。

アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）は、アライメント用の照明光を基板ＦＳに投射する光源と、基板ＦＳの表面のアライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を含む局所領域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ＦＳが搬送方向に移動している間に高速シャッターで撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子とを有する。アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）が撮像した撮像信号は制御装置１８に送られる。制御装置１８は、撮像信号の画像解析と、撮像した瞬間の回転ドラムＤＲの回転位置の情報（図２に示したスケール部ＳＤを読み取るエンコーダＥＣにより計測）とに基づいて、アライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置を検出して、基板ＦＳの位置を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板ＦＳ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。

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ＦＳの幅方向の両側に、基板ＦＳ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ＦＳの幅方向の−Ｙ方向側に、アライメントマークＭＫ４は、基板ＦＳ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ＦＳ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ＦＳ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ＦＳ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は、基板ＦＳの幅方向の−Ｙ方向側に、アライメントマークＭＫ３は、基板ＦＳの＋Ｙ方向側に形成されている。さらに、基板ＦＳの−Ｙ方向の側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ＦＳの＋Ｙ方向の側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ＭＫ（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ＭＫ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。

アライメント顕微鏡ＡＬＧ１は、対物レンズによる観察領域（検出領域）Ｖｗ１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ＡＬＧ２〜ＡＬＧ４は、対物レンズによる観察領域Ｖｗ２〜Ｖｗ４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ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４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ＦＳの−Ｙ方向側からアライメント顕微鏡ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４の順で設けられている。アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）は、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）とアライメント顕微鏡ＡＬＧの観察領域Ｖｗ（Ｖｗ１〜Ｖｗ４）との距離が、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ＡＬＧの数は、基板ＦＳの幅方向に形成されるアライメントマークＭＫの数に応じて変更可能である。また、観察領域Ｖｗ１〜Ｖｗ４の基板ＦＳ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４は、露光装置ＥＸの要部拡大図である。露光装置ＥＸは、複数の光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）と、本体フレームＵＢとをさらに備える。光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）は、光源装置１４からのビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）をビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）に導く。光導入光学系ＢＤＵ１は、ビームＬＢ１をビーム走査装置ＭＤ１に導き、光導入光学系ＢＤＵ２は、ビームＬＢ２をビーム走査装置ＭＤ２に導く。同様に、光導入光学系ＢＤＵ３〜ＢＤＵ６は、ビームＬＢ３〜ＬＢ６をビーム走査装置ＭＤ３〜ＭＤ６に導く。光源装置１４からのビームＬＢは、図示しないビームスプリッタ、或いはスイッチング用の光偏向器等の光学部材によって、各光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６に分岐して入射、或いは選択的に入射される。光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）は、ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）によって基板ＦＳの被照射面上に投射されるスポット光ＳＰの強度をパターンデータに応じて高速に変調（オン／オフ）する描画用光学素子ＡＯＭ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）を有する。描画用光学素子ＡＯＭは、音響光学変調器（Acousto-Optic Modulator）である。このパターンデータは、制御装置１８の図示しない記憶領域に記憶されている。

本体フレームＵＢは、複数の光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６と複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６を保持する。本体フレームＵＢは、複数の光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６を保持する第１フレーム部Ｕｂ１と、複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６を保持する第２フレーム部Ｕｂ２とを有する。第１フレーム部Ｕｂ１は、第２フレーム部Ｕｂ２によって保持された複数のビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６の上方（＋Ｚ方向側）で、複数の光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６を保持する。奇数番の光導入光学系ＢＤＵ１、ＢＤＵ３、ＢＤＵ５は、奇数番のビーム走査装置ＭＤ１、ＭＤ３、ＭＤ５の位置に対応して、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に配置されるように、第１フレーム部Ｕｂ１に保持されている。偶数番の光導入光学系ＢＤＵ２、ＢＤＵ４、ＢＤＵ６は、同様に、偶数番のビーム走査装置ＭＤ２、ＭＤ４、ＭＤ６の位置に対応して、中心面Ｐｏｃに対して基板ＦＳの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に配置されるように、第１フレーム部Ｕｂ１に保持されている。この光導入光学系ＢＤＵの構成については後で詳細に説明する。

第１フレーム部Ｕｂ１は、複数の光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６を下方（−Ｚ方向側）から支持する。第１フレーム部Ｕｂ１には、複数の光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６に対応して複数の開口部Ｈｓ（Ｈｓ１〜Ｈｓ６）が設けられている。この複数の開口部Ｈｓ１〜Ｈｓ６によって、複数の光導入光学系ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６から射出されるビームＬＢ１〜ＬＢ６が第１フレーム部Ｕｂ１によって遮られることなく、対応するビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６に入射する。つまり、光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）から射出するビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、開口部Ｈｓ（Ｈｓ１〜Ｈｓ６）を通って、ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）に入射する。

第２フレーム部Ｕｂ２は、ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）の各々を照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回転可能に保持する。つまり、第２フレーム部Ｕｂ２によって、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）の回りに回転することができる。この第２フレーム部Ｕｂ２によるビーム走査装置ＭＤの保持構造については後で詳細に説明する。

図５は、光導入光学系ＢＤＵの光学的な構成を示す詳細図、図６は、描画用光学素子ＡＯＭによる光路の切り換え（ビームＬＢのオン／オフ）を説明する概略説明図である。奇数番の光導入光学系ＢＤＵ１、ＢＤＵ３、ＢＤＵ５と、偶数番の光導入光学系ＢＤＵ２、ＢＤＵ４、ＢＤＵ６とは、中心面Ｐｏｃに対して対称に設けられている。なお、各光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）は、同一の構成を有することから、光導入光学系ＢＤＵ１についてのみ説明し、他の光導入光学系ＢＤＵについての説明を省略する。

光導入光学系ＢＤＵ１は、描画用光学素子ＡＯＭ１の他に、光学レンズ系Ｇ１、Ｇ２と、反射ミラーＭ１〜Ｍ５とを有する。描画用光学素子ＡＯＭ１には、描画用光学素子ＡＯＭ１内でビームウエストとなるようにビームＬＢ１が入射する。描画用光学素子ＡＯＭ１は、図６に示すように、制御装置１８からの駆動信号（高周波信号）がオフ（ロー）の状態ときは、入射したビームＬＢ１を吸収体ＡＢに透過し、制御装置１８からの駆動信号（高周波信号）がオン（ハイ）の状態のときは、入射したビームＬＢ１を回折させた１次回折光を反射ミラーＭ１に向かわせる。吸収体ＡＢは、ビームＬＢ１の外部への漏れを抑制するためにビームＬＢ１を吸収する光トラップである。制御装置１８は、描画用光学素子ＡＯＭ１に印加すべき駆動信号（高周波信号）をパターンデータに応じて高速にオン／オフ（ハイ／ロー）にすることによって、ビームＬＢ１が反射ミラーＭ１に向かうか（描画用光学素子ＡＯＭ１がオン）、吸収体ＡＢに向かうか（描画用光学素子ＡＯＭ１がオフ）がスイッチングされる。このことは、基板ＦＳの被照射面上でみると、ビーム走査装置ＭＤ１から被照射面（基板ＦＳ）に到達するビームＬＢ１のスポット光ＳＰの強度が、パターンデータに応じて高レベルと低レベル（例えば、ゼロレベル）のいずれかに高速に変調されることを意味する。

パターンデータは、スポット光ＳＰの走査方向（Ｙ方向）に沿った方向を行方向とし、基板ＦＳの搬送方向（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データで構成されているビットマップデータである。この画素データは、「０」または「１」の１ビットのデータである。「０」の画素データは、基板ＦＳ上に照射するスポット光ＳＰの強度を低レベルにすることを意味し、「１」の画素データは、基板ＦＳ上に照射するスポット光ＳＰの強度を高レベルにすることを意味する。したがって、制御装置１８は、画素データが「０」の場合は、オフの駆動信号（高周波信号）を、光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１に出力し、画素データが「１」の場合は、オンの駆動信号（高周波信号）を描画用光学素子ＡＯＭ１に出力する。このパターンデータの１列分の画素データの数は、被照射面上での画素の寸法と描画ラインＳＬｎの長さとに応じて決まり、１画素の寸法はスポット光ＳＰのサイズφによって決まる。先に説明したように、被照射面上で続けて照射されるスポット光ＳＰをサイズφの１／２程度だけオーバーラップさせる場合、１画素の寸法はスポット光ＳＰのサイズφ程度、或いはそれ以上に設定される。例えば、スポット光ＳＰの実効的なサイズφが３μｍ（オーバーラップ量は１．５μｍ）の場合、１画素の寸法は３μｍ角程度、或いはそれ以上に設定される。したがって、より微細なパターンを描画するためには、スポット光ＳＰの実効的なサイズφをより小さくして、１画素の寸法を小さく設定することになる。したがって、スポット光ＳＰをサイズφの１／２程度だけオーバーラップさせる場合、描画ラインＳＬ１に沿って投射されるスポット光ＳＰの数（パルス数）はパターンデータの１列分の画素データの数の２倍となる。このパターンデータは、図示しないメモリに記憶されていている。なお、１列分の画素データを画素データ列Ｄｗと称する場合があり、パターンデータは、複数の画素データ列Ｄｗ（Ｄｗ１、Ｄｗ２、・・・、Ｄｗｎ）が列方向に並んだビットマップデータである。

詳しく説明すると、制御装置１８は、パターンデータの画素データ列（１列分の画素データ）Ｄｗ（例えば、Ｄｗ１）を読み出し、ビーム走査装置ＭＤ１によるスポット光ＳＰの走査と同期して、読み出した画素データ列Ｄｗ１の画素データに応じた駆動信号を光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１に順次出力する。具体的には、描画ラインＳＬ１に沿ってスポット光ＳＰの２パルス分が投射されるタイミングごとに、読み出した画素データ列Ｄｗ１のうち選択する１画素分のデータを行方向に沿ってずらしていき、選択した１画素分のデータに応じた駆動信号を描画用光学素子ＡＯＭ１に順番に出力する。これにより、基板ＦＳの照射面上に照射されるスポット光ＳＰの２パルス毎に、その強度が画素データに応じて変調される。制御装置１８は、スポット光ＳＰの走査が終了すると、次の列の画素データ列Ｄｗ２を読み出す。そして、ビーム走査装置ＭＤ１のスポット光ＳＰの走査の開始に伴って、読み出した画素データ列Ｄｗ２の画素データに応じた駆動信号を光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１に順次出力する。このようにして、スポット光ＳＰの走査を開始する度に、次の列の画素データ列Ｄｗの画素データに応じた駆動信号を描画用光学素子ＡＯＭ１に順次出力する。これにより、パターンデータに応じたパターンを描画露光することができる。なお、パターンデータは、ビーム走査装置ＭＤ毎に設けられている。

描画用光学素子ＡＯＭ１からのビームＬＢ１は、ビーム成形用の光学レンズ系Ｇ１を介して、吸収体ＡＢまたは反射ミラーＭ１に入射する。つまり、描画用光学素子ＡＯＭ１がオンであっても、オフであっても、描画用光学素子ＡＯＭ１を通過したビームＬＢ１は光学レンズ系Ｇ１を透過する。描画用光学素子ＡＯＭ１がオンに切り換えられて、反射ミラーＭ１にビームＬＢ１が入射すると、ビームＬＢ１は、図５中の反射ミラーＭ１〜Ｍ５によって光路が折り曲げられて、反射ミラーＭ５からビーム走査装置ＭＤ１に向かって射出する。このとき、反射ミラーＭ５は、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるようにビームＬＢ１を射出する。つまり、光導入光学系ＢＤＵ１からのビームＬＢ１の軸線がビーム走査装置ＭＤ１に設定された照射中心軸Ｌｅ１と同軸になってビーム走査装置ＭＤ１に入射するように、光導入光学系ＢＤＵ１の反射ミラーＭ１〜Ｍ５によってその光路が折り曲げられている。なお、反射ミラーＭ４と反射ミラーＭ５との間には、ビーム成形用の光学レンズ系Ｇ２が設けられている。なお、少なくとも複数のビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）から構成される露光ヘッド１６と光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）とは、本実施の形態の描画装置を構成する。また、本体フレームＵＢも描画装置の一部を構成してもよい。

次に、図７（および図５）を参照してビーム走査装置ＭＤの光学的な構成について説明する。なお、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、同一の構成を有することから、ビーム走査装置ＭＤ１についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤについては説明を省略する。また、図７（および図５）においては、照射中心軸Ｌｅ（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ＦＳがプロセス装置ＰＲ１から露光装置ＥＸを経てプロセス装置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７（および図５）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Ｌｅ（Ｌｅ１）と平行となるように回転させた３次元座標である。

図７に示すように、ビーム走査装置ＭＤ１内には、ビームＬＢ１の入射位置から被照射面（基板ＦＳ）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、像シフト光学部材（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。さらにビーム走査装置ＭＤ１内には、被照射面（基板ＦＳ）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ＤＴ１が設けられる。

ビーム走査装置ＭＤ１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。このビーム走査装置ＭＤ１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、ビームＬＢ１をビーム走査装置ＭＤ１に入射させる入射光学部材として機能し、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行に設定される光軸ＡＸａに沿って反射ミラー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。反射ミラーＭ１０で反射したビームＬＢ１は、光軸ＡＸａに沿って配置されるビームエキスパンダーＢＥを透過して反射ミラーＭ１１に入射する。ビームエキスパンダーＢＥは、透過するビームＬＢ１の径を拡大させる。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とを有する。

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。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。ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１は、Ｐ偏光のビームなので、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に沿って像シフト光学部材ＳＲ、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。像シフト光学部材ＳＲは、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。像シフト光学部材ＳＲは、光軸ＡＸｃに沿って配置される２枚の石英の平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２で構成され、平行平板Ｓｒ１は、Ｘｔ軸回りに傾斜可能であり、平行平板Ｓｒ２は、Ｙｔ軸回りに傾斜可能である。この平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２がそれぞれ、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸回りに傾斜することで、ビームＬＢ１の進行方向と直交するＸｔＹｔ平面において、ビームＬＢ１の中心の位置を２次元に微小量シフトする。この平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２は、制御装置１８の制御の下、図示しないアクチュエータ（駆動部）によって駆動する。

偏向調整光学部材ＤＰは、反射ミラーＭ１２で反射されて像シフト光学部材ＳＲを通ってきたビームＬＢ１の光軸ＡＸｃに対する傾きを微調整するものである。偏向調整光学部材ＤＰは、光軸ＡＸｃに沿って配置される２つの楔状のプリズムＤｐ１、Ｄｐ２で構成され、プリズムＤｐ１、Ｄｐ２の各々は独立して光軸ＡＸｃを中心に３６０°回転可能に設けられている。２つのプリズムＤｐ１、Ｄｐ２の回転角度位置を調整することによって、反射ミラーＭ１２に達するビームＬＢ１の軸線と光軸ＡＸｃとの平行出し、または被照射面（基板ＦＳ）に達するビームＬＢ１の軸線と照射中心軸Ｌｅ１との平行出しが行われる。なお、２つのプリズムＤｐ１、Ｄｐ２によって偏向調整された後のビームＬＢ１は、ビームＬＢの断面と平行な面内で横シフトしている場合があり、その横シフトは先の像シフト光学部材ＳＲによって元に戻すことができる。このプリズムＤｐ１、Ｄｐ２は、制御装置１８の制御の下、図示しないアクチュエータ（駆動部）によって駆動する。

このように、像シフト光学部材ＳＲと偏向調整光学部材ＤＰとを通ったビームＬＢ１は、フィールドアパーチャＦＡの円形開口を透過して反射ミラーＭ１３に達する。フィールドアパーチャＦＡの円形開口は、ビームエキスパンダーＢＥで拡大されたビームＬＢ１の断面内の強度分布の裾野部分をカットする絞りである。フィールドアパーチャＦＡの円形開口を口径が調整可能な可変光彩絞りにすると、スポット光ＳＰの強度（輝度）を調整することができる。

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ＦＳ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８つの反射面ＲＰ）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ＦＳの被照射面上に照射されるビームＬＢ１のスポット光ＳＰを走査方向（基板ＦＳの幅方向、Ｙｔ方向）に沿って走査することができる。

つまり、１つの反射面ＲＰによって、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを描画ラインＳＬ１に沿って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ＦＳ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、反射面ＲＰの数と同じ８本となる。ポリゴンミラーＰＭは、モータ等を含むポリゴン駆動部ＲＭによって一定の速度で回転する。ポリゴン駆動部ＲＭによるポリゴンミラーＰＭの回転は、制御装置１８によって制御される。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５０ｍｍ）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５１ｍｍ）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）が設定されている。

例えば、描画ラインＳＬ１の実効的な長さを５０ｍｍとし、実効的なサイズφが４μｍのスポット光ＳＰを２．０μｍ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ＳＬ１に沿って基板ＦＳの被照射面上に照射する場合は、１回の走査で照射されるスポット光ＳＰ（パルス光）の数は、２５０００（＝５０ｍｍ／２．０μｍ）となる。また、基板ＦＳの副走査方向の送り速度（搬送速度）Ｖｔを８ｍｍ／秒とし、副走査方向についてもスポット光ＳＰの走査が２．０μｍの間隔で行われるものとすると、描画ラインＳＬ１に沿った１回の走査開始時点と次の走査開始時点との時間差Ｔｐｘは、２５０μ秒（＝２．０μｍ／（８ｍｍ／秒））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面分の角度４５°（＝３６０°／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回転の時間は、２．０ｍ秒（＝８×２５０μ秒）に設定されるので、ポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐは毎秒５００回転（＝１／２．０ｍ秒）、すなわち３万ｒｐｍ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画角（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、８反射面ＲＰのポリゴンミラーＰＭの場合、１反射面ＲＰ分の回転角度４５°のうちで実走査に寄与する回転角度の比率（走査効率αｐ）は約１／３程度であり、ｆθレンズＦＴの最大入射画角（±１５°の範囲、つまり３０°の範囲）に対応する。そのため、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの１走査の実効的な時間Ｔｓｓは、Ｔｓｓ≒Ｔｐｘ／３となり、先の数値例の場合、時間Ｔｓｓは８３．３３・・・μ秒となる。したがって、この時間Ｔｓｓの間に、２５０００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１４からのパルス状のビームＬＢの発光周波数Ｆｅは、Ｆｅ＝２５０００回／８３．３３３・・・μ秒＝３００ＭＨｚとなる。

以上のことから、スポット光ＳＰのサイズφ（μｍ）、光源装置１４の発光周波数Ｆｅ（Ｈｚ）に加えて、描画ラインＳＬｎの長さをＬＢＬ（μｍ）、スポット光ＳＰのオーバーラップ率をＵｏ（０＜Ｕｏ＜１）、基板ＦＳの搬送速度をＶｔ（μｍ／秒）、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ数をＮｐ、ポリゴンミラーＰＭの１反射面ＲＰ当たりの走査効率をαｐ（０＜αｐ＜１）とし、φ・（１−Ｕｏ）＝ＹＰ（μｍ）すると、ポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐ（ｒｐｓ）は、Ｖｐ＝Ｖｔ／（Ｎｐ・ＹＰ）で表され、発光周波数Ｆｅ（Ｈｚ）は、Ｆｅ＝ＬＢＬ・Ｖｔ／（αｐ・ＹＰ²）で表される。この２つの関係式を搬送速度Ｖｔでまとめてみると、
Ｖｔ＝（Ｖｐ・Ｎｐ・ＹＰ）＝（Ｆｅ・αｐ・ＹＰ²／ＬＢＬ）
となる。したがって、この関係が満たされるように、基板ＦＳの搬送速度Ｖｔ（μｍ／秒）、ポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐ（ｒｐｓ）、光源装置１４の発光周波数Ｆｅ（Ｈｚ）が調整される。

再び図７についての説明に戻り、シリンドリカルレンズＣＹａは、ポリゴンミラーＰＭによる走査方向（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上にスリット状に収斂する。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、基板ＦＳの被照射面上に照射されるビームＬＢ１の照射位置がＸｔ方向にずれることを抑制する。

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ＦＳ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、入射したビームＬＢ１を、シリンドリカルレンズＣＹｂを介して基板ＦＳ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ＦＳに投射されるビームＬＢ１が基板ＦＳ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ＦＳ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ＦＳに投射される。本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ＦＳ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ＦＳ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、ビーム走査装置ＭＤ１内を通るビームＬＢ１は、略Ｕ字状またはコ字状の光路を通った後、−Ｚｔ方向に進んで基板ＦＳに投射される。

このように、基板ＦＳがＸ方向に搬送されている状態で、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）によって、ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰを走査方向（Ｙ方向）に一次元に走査することで、スポット光ＳＰを基板ＦＳの被照射面に相対的に２次元走査することができる。したがって、基板ＦＳの露光領域Ｗに所定のパターンを描画露光することができる。なお、描画用光学素子ＡＯＭ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）を、光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）に設けるようにしたが、ビーム走査装置ＭＤ内に設けるようにしてもよい。この場合は、反射ミラーＭ１０と反射ミラーＭ１４との間に描画用光学素子ＡＯＭを設けるとよい。

光検出器ＤＴ１は、入射した光を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムＤＲの表面には、予め決められた基準パターンが形成されている。この基準パターンが形成された回転ドラムＤＲ上の部分は、ビームＬＢの波長域に対して低めの反射率（１０〜５０％）の素材で構成され、基準パターンが形成されていない回転ドラムＤＲ上の他の部分は、反射率が１０％以下の材料または光を吸収する材料で構成される。そのため、基板ＦＳが巻き付けられていない状態（または基板ＦＳの透明部を通した状態）で、回転ドラムＤＲの基準パターンが形成された領域にビーム走査装置ＭＤ１からビームＬＢ１のスポット光ＳＰを照射すると、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、像シフト光学部材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に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタＢＳ１と基板ＦＳとの間、具体的には、反射ミラーＭ１３とシリンドリカルレンズＣＹａとの間には、λ／４波長板ＱＷが設けられている。これにより、基板ＦＳに照射されるビームＬＢ１は、このλ／４波長板ＱＷによってＰ偏光から円偏光のビームＬＢ１に変換され、基板ＦＳから偏光ビームスプリッタＢＳ１に入射する反射光は、このλ／４波長板ＱＷによって、円偏光からＳ偏光に変換される。したがって、基板ＦＳ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ＤＴ１に入射する。

このとき、光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１をオンにした状態で、つまり、パルス状のビームＬＢ１が連続してビーム走査装置ＭＤ１に入射される状態で、回転ドラムＤＲを回転してビーム走査装置ＭＤ１がスポット光ＳＰを走査することで、回転ドラムＤＲの外周面には、スポット光ＳＰが２次元的に照射される。したがって、回転ドラムＤＲに形成された基準パターンの画像を光検出器ＤＴ１によって取得することができる。

具体的には、光検出器ＤＴ１から出力される光電信号の強度変化を、スポット光ＳＰのパルス発光のためのクロックパルス信号（光源装置１４内で作られる）に応答して、各走査時間ごとにデジタルサンプリングすることでＹｔ方向の１次元の画像データとして取得する。さらに回転ドラムＤＲの回転角度位置を計測するエンコーダＥＣの計測値に応答して、副走査方向の一定距離（例えばスポット光ＳＰのサイズφの１／２）ごとにＹｔ方向の１次元の画像データをＸｔ方向に並べることにより、回転ドラムＤＲの表面の２次元の画像情報を所得する。制御装置１８は、この取得した回転ドラムＤＲの基準パターンの２次元の画像情報に基づいて、ビーム走査装置ＭＤの描画ラインＳＬ１の傾きを計測する。この描画ラインＳＬ１の傾きとは、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）間における相対的な傾きであってもよく、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに対する傾き（絶対的な傾き）であってもよい。なお、同様にして、各描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６の傾きも計測することができることはいうまでもない。

ビーム走査装置ＭＤ１のポリゴンミラーＰＭの周辺には、図８に示すように原点センサ２０が設けられている。原点センサ２０は、各反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査開始を示すパルス状の原点信号ＳＨを出力する。原点センサ２０は、ポリゴンミラーＰＭの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始される直前の所定位置に来ると、原点信号ＳＨを出力する。ポリゴンミラーＰＭは、有効走査角度範囲θｓで、基板ＦＳに投射されるビームＬＢ１を偏向することができる。つまり、ポリゴンミラーＰＭで反射したビームＬＢ１の反射方向（偏向方向）が有効走査角度範囲θｓ内になると、反射したビームＬＢ１がｆθレンズＦＴに入射する。したがって、原点センサ２０は、反射面ＲＰで反射されるビームＬＢ１の反射方向が有効走査角度範囲θｓ内に入る直前の所定位置にポリゴンミラーＰＭの回転位置が来ると原点信号ＳＨを出力する。ポリゴンミラーＰＭが１回転する期間で、スポット光ＳＰの走査が８回行われるので、原点センサ２０もこの１回転する期間で８回原点信号ＳＨを出力することになる。この原点センサ２０が検出した原点信号ＳＨは制御装置１８に送られる。原点センサ２０が原点信号ＳＨを出力してから、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。

原点センサ２０は、これからスポット光ＳＰの走査（ビームＬＢの偏向）を行う反射面ＲＰの隣りの反射面ＲＰ（本実施の形態では、ポリゴンミラーＰＭの回転方向の１つ手前の反射面ＲＰ）を用いて、原点信号ＳＨを出力する。各反射面ＲＰを区別するため、便宜上、図８において、ビームＬＢ１の偏向を行っている反射面ＲＰをＲＰａで表し、その他の反射面ＲＰを、反時計方向回り（ポリゴンミラーＰＭの回転方向とは反対の方向回り）に、ＲＰｂ〜ＲＰｈで表す。

原点センサ２０は、半導体レーザ等の非感光性の波長域のレーザビームＢｇａを射出する光源部２２と、光源部２２からのレーザビームＢｇａを反射させてポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｂに投射するミラー２４、２６とを備えるビーム送光系２０ａを有する。また、原点センサ２０は、受光部２８と、反射面ＲＰｂで反射したレーザビームＢｇａの反射光（反射ビームＢｇｂ）を受光部２８に導くミラー３０、３２と、ミラー３２で反射された反射ビームＢｇｂを微小なスポット光に集光するレンズ系３４とを備えるビーム受光系２０ｂを有する。受光部２８は、レンズ系３４によって集光された反射ビームＢｇｂのスポット光を受光する光電変換素子を有する。ここで、レーザビームＢｇａがポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰに投射される位置は、レンズ系３４の瞳面（焦点の位置）となるように設定されている。

ビーム送光系２０ａとビーム受光系２０ｂとは、ポリゴンミラーＰＭの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始される直前の所定位置になったときに、ビーム送光系２０ａが射出したレーザビームＢｇａの反射ビームＢｇｂを受光することができる位置に設けられている。つまり、ビーム送光系２０ａとビーム受光系２０ｂとは、スポット光ＳＰの走査を行う反射面ＲＰが所定の角度位置になったときに、ビーム送光系２０ａが射出したレーザビームＢｇａの反射ビームＢｇｂを受光することができる位置に設けられている。なお、図８の符号Ｍｓｆは、回転軸ＡＸｐと同軸に配置されたポリゴン駆動部ＲＭの回転モータのシャフトである。

受光部２８内の前記光電変換素子の受光面の直前には、微小幅のスリット開口を備えた遮光体が設けられている（図示略）。反射面ＲＰｂの角度位置が、所定の角度範囲内の間は、反射ビームＢｇｂがレンズ系３４に入射して、反射ビームＢｇｂのスポット光が受光部２８内の前記遮光体上を一定方向に走査する。その走査中に、遮光体のスリット開口を透過した反射ビームＢｇｂのスポット光が前記光電変換素子で受光され、その受光信号が増幅器で増幅されてパルス状の原点信号ＳＨとして出力される。

原点センサ２０は、上述したように、ビームＬＢを偏向する（スポット光ＳＰを走査する）反射面ＲＰａより、回転方向の１つ手前の反射面ＲＰｂを用いて原点信号ＳＨを検出する。そのため、隣り合う反射面ＲＰ（例えば、反射面ＲＰａと反射面ＲＰｂ）同士の各なす角ηｊが設計値（反射面ＲＰが８つの場合は１３５度）に対して誤差を持っていると、その誤差のばらつきによって、図９に示すように、原点信号ＳＨの発生タイミングが反射面ＲＰ毎に異なってしまう場合がある。

図９においては、反射面ＲＰｂを用いて発生した原点信号ＳＨをＳＨ１とする。同様に、反射面ＲＰｃ、ＲＰｄ、ＲＰｅ、・・・を用いて発生した原点信号ＳＨをＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、・・・とする。ポリゴンミラーＰＭの隣り合う反射面ＲＰ同士のなす角ηｊが設計値の場合は、各原点信号ＳＨ（ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、・・・）の発生タイミングの間隔は、時間Ｔｐｘとなる。この時間Ｔｐｘは、ポリゴンミラーＰＭが反射面ＲＰの１面分回転するのに要する時間である。しかしながら、図９においては、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰのなす角ηｊの誤差によって、反射面ＲＰｃ、ＲＰｄを用いて発生した原点信号ＳＨのタイミングが、正規の発生タイミングに対してずれている。また、原点信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、・・・が発生する時間間隔Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３、・・・は、ポリゴンミラーＰＭの製造誤差により、μ秒オーダーでは一定ではない。図９に示すタイムチャートにおいては、Ｔｐ１＜Ｔｐｘ、Ｔｐ２＞Ｔｐｘ、Ｔｐ３＜Ｔｐｘ、となっている。なお、反射面ＲＰの数をＮｐ、ポリゴンミラーＰＭの回転速度をＶｐとすると、時間Ｔｐｘは、Ｔｐｘ＝１／（Ｎｐ×Ｖｐ）、で表される。例えば、回転速度Ｖｐが３万ｒｐｍ（＝５００ｒｐｓ）で、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ数Ｎｐが８とすると、時間Ｔｐｘは、２５０μ秒となる。なお、図９では、説明をわかり易くするため、各原点信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、・・・、の発生タイミングのずれを誇張して表している。

したがって、ポリゴンミラーＰＭの隣り合う反射面ＲＰ同士の各なす角ηｊの誤差によって、各反射面ＲＰ（ＲＰａ〜ＲＰｈ）によって描画されるスポット光ＳＰの基板ＦＳの被照射面上の描画開始点（走査開始点）の位置が主走査方向にばらつく。これにより、描画終了点の位置も主走査方向にばらつく。つまり、各反射面ＲＰによって描画されるスポット光ＳＰの描画開始点および描画終了点の位置がＸ方向に沿って直線的にならない。このスポット光ＳＰの描画開始点および描画終了点の位置が主走査方向にばらつく要因は、Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３、・・・＝Ｔｐｘ、とならないからである。

そこで、本実施の形態では、図９に示すタイムチャートのように、１つのパルス状の原点信号ＳＨが発生してから時間Ｔｐｘ後を描画開始点として、スポット光ＳＰの描画を開始する。つまり、原点信号ＳＨが発生してから時間Ｔｐｘ後に、制御装置１８は、ビーム走査装置ＭＤ１にビームＬＢ１を入射する光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１に、画素データ列Ｄｗの画素データに応じた駆動信号（オン／オフ）を順次出力する。これにより、原点信号ＳＨの検出に用いた反射面ＲＰｂと実際にスポット光ＳＰを走査する反射面ＲＰとを同一の反射面にすることができる。

具体的に説明すると、制御装置１８は、原点信号ＳＨ１が発生してから時間Ｔｐｘ後に、光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１に、画素データ列Ｄｗ１の画素データに応じた駆動信号を順次出力する。これにより、原点信号ＳＨ１の検出に用いた反射面ＲＰｂでスポット光ＳＰを走査することができる。次に、制御装置１８は、原点信号ＳＨ２が発生してから時間Ｔｐｘ後に、光導入光学系ＢＤＵ１の描画用光学素子ＡＯＭ１に、画素データ列Ｄｗ２の画素データに応じた駆動信号を順次出力する。これにより、原点信号ＳＨ２の検出に用いた反射面ＲＰｃでスポット光ＳＰを走査することができる。このように、原点信号ＳＨの検出に用いた反射面ＲＰを用いてスポット光ＳＰの走査を行うことで、ポリゴンミラーＰＭの隣り合う反射面ＲＰ同士の各なす角ηｊに誤差があった場合であっても、各反射面ＲＰ（ＲＰａ〜ＲＰｈ）によって描画されるスポット光ＳＰの基板ＦＳの被照射面上の描画開始点および描画終了点の位置が主走査方向にばらつくことを抑制することができる。

そのためには、ポリゴンミラーＰＭが４５度回転する時間Ｔｐｘが、μ秒オーダーで正確であること、つまり、ポリゴンミラーＰＭの速度がむらなく精密に等速度で回転させる必要がある。そのように精密に等速度でポリゴンミラーＰＭを回転させた場合は、原点信号ＳＨの発生に用いられた反射面ＲＰは、常に、時間Ｔｐｘ後には正確に４５度だけ回転してビームＬＢ１をｆθレンズＦＴに向かって反射する角度になっている。したがって、ポリゴンミラーＰＭの回転等速性を高め、１回転中の速度ムラも極力低減させることで、原点信号ＳＨの発生に用いられる反射面ＲＰの位置とビームＬＢ１を偏向してスポット光ＳＰを走査するために用いられる反射面ＲＰの位置とを異ならせることができる。これにより、原点センサ２０の配置の自由度が向上し、剛性が高く安定な構成の原点センサを設けることができる。また、原点センサ２０が検出対象とする反射面ＲＰは、ビームＬＢ１を偏向する反射面ＲＰの回転方向の１つ手前としたが、ポリゴンミラーＰＭの回転方向の手前であればよく、１つ手前に限られない。この場合、原点センサ２０が検出対象とする反射面ＲＰを、ビームＬＢ１を偏向する反射面ＲＰの回転方向のｎ（１以上の整数）だけ手前にする場合は、原点信号ＳＨが発生してからｎ×時間Ｔｐｘ後に描画開始点を設定すればよい。

さらに、原点センサ２０から発生する原点信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、・・・、の各々に対して、描画開始点をｎ×時間Ｔｐｘ後に描画開始点を設定することで、描画ラインＳＬ１毎に対応した画素データ列の読み出し動作、データ転送（通信）動作、或いは補正計算等の処理時間に余裕が生じる。そのため、画素データ列の転送ミス、画素データ列の誤りや部分的な消失を確実に回避することができる。

なお、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの数Ｎｐを８とし、回転数（回転速度）Ｖｐを３．６万ｒｐｍ、走査効率をαｐ≦１／３、基板ＦＳ上でのスポット光ＳＰの実効的な径φを３μｍ、描画ラインＳＬ１の長さＬＢＬを５０ｍｍ、および、副走査方向（Ｘｔ方向）の描画ラインＳＬ１のピッチ（間隔）ＹＰをスポット光ＳＰの径φに対するオーバーラップ率Ｕｏ（０＜Ｕｏ＜１）から、ＹＰ＝φ・（１−Ｕｏ）にすると、描画ラインＳＬ１上でのスポット光ＳＰの１回の走査時間Ｔｓｓは、Ｔｓｓ＝αｐ×Ｔｐｘ＝αｐ×１／（Ｎｐ×Ｖｐ）＝１／１．４４（ｍ秒）、となる。スポット光ＳＰの描画ラインＳＬ１上での走査速度Ｖｓｓは、Ｖｓｓ＝ＬＢＬ／Ｔｓｓ＝７２０（ｍ／秒）、となる。また、オーバーラップ率Ｕｏが１／２の場合、つまり、スポット光ＳＰをサイズφの１／２だけオーバーラップさせる場合は、基板ＦＳの副走査速度（搬送速度）Ｖｔは、Ｖｔ＝ＹＰ／Ｔｐｘ＝φ×Ｎｐ×Ｖｐ×（１−Ｕｏ）＝７２００μｍ／秒、となり、オーバーラップ率Ｕｏが２／３の場合、つまり、スポット光ＳＰをサイズφの２／３だけオーバーラップさせる場合は、Ｖｔ＝４８００μｍ／秒、となる。なお、詳しくは説明しないが、ビーム走査装置ＭＤ２〜ＭＤ６にも、同様に原点センサ２０が設けられている。

図１０は、第２フレーム部Ｕｂ２によるビーム走査装置ＭＤの保持構造を示す断面図である。なお、ビーム走査装置ＭＤの保持構造は、各ビーム走査装置ＭＤで同一であることから、ビーム走査装置ＭＤ１の保持構造についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤの保持構造については説明を省略する。図１０においても、図７と同様、Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔの３次元座標を用いて説明する。

ビーム走査装置ＭＤ１は、光学的な構成部材（反射ミラーＭ１０〜Ｍ１５、ビームエキスパンダーＢＥ、偏光ビームスプリッタＢＳ１、像シフト光学部材ＳＲ、偏向調整光学部材ＤＰ、フィールドアパーチャＦＡ、λ／４波長板ＱＷ、シリンドリカルレンズＣＹａ、ＣＹｂ、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズＦＴ、光学レンズ系Ｇ１０、および、光検出器ＤＴ１）を図７のように支持するとともに、照射中心軸Ｌｅ１の回りに回転可能な支持フレーム４０を有する。支持フレーム４０は、ビーム走査装置ＭＤ１内を通るビームＬＢ１の光路に対応して、略Ｕ字状またはコ字状の形状を有する。支持フレーム４０は、ＸｔＹｔ平面と平行であってＺｔ方向に離れて略並行に配置された２枚の平行支持部４２、４４と、２枚の平行支持部４２、４４の一端を塞ぐ閉塞支持部４６とを有する。閉塞支持部４６は、平行支持部４２、４４の−Ｘｔ方向側に設けられている。ビーム走査装置ＭＤの光学的な構成部材（反射ミラーＭ１０、・・・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等）は、支持フレーム４０の外周面に沿って配置されている。

図示は省略するが、反射ミラーＭ１０、Ｍ１１、ビームエキスパンダーＢＥ、偏光ビームスプリッタＢＳ１、光学レンズ系Ｇ１０、および、光検出器ＤＴ１は、平行支持部４２の＋Ｚｔ方向側の面で支持されている。同様に図示は省略するが、像シフト光学部材ＳＲ、偏向調整光学部材ＤＰ、およびフィールドアパーチャＦＡは、閉塞支持部４６の−Ｘｔ方向側の面で支持されている。さらに図示は省略するが、λ／４波長板ＱＷ、シリンドリカルレンズＣＹａ、ＣＹｂ、反射ミラーＭ１４、Ｍ１５、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズＦＴ、および、原点センサ２０は、平行支持部４４の−Ｚｔ方向側の面で支持されている。反射ミラーＭ１２は、平行支持部４２の＋Ｚｔ方向側の面、または、閉塞支持部４６の−Ｘｔ方向側の面で支持され、反射ミラーＭ１３は、閉塞支持部４６の−Ｘｔ方向側の面、または、平行支持部４４の−Ｚｔ方向側の面で支持されている。支持フレーム４０（特に、平行支持部４４）は、ポリゴン駆動部ＲＭ（回転モータ）を支持することでポリゴンミラーＰＭを支持している。

２枚の平行支持部４２、４４の閉塞支持部４６が設けられていない他端側には、描画装置の一部を構成する円筒（円管）状の支柱部材ＢＸ１が挿入された状態で設けられている。平行支持部４２、４４の各々と支柱部材ＢＸ１との間には、環状ベアリング４８が介装されている。支柱部材ＢＸ１は、第２フレーム部Ｕｂ２に固定された状態で支持されている。したがって、支持フレーム４０は、本体フレームＵＢの第２フレーム部Ｕｂ２に対して支柱部材ＢＸ１の回りに回転可能となる。なお、支柱部材ＢＸ１の中心軸は、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように、描画装置の一部である環状ベアリング４８の外輪部は平行支持部４２、４４の各々に固定され、環状ベアリング４８の内輪部は支柱部材ＢＸ１の外周面に固定される。２ヶ所の環状ベアリング４８のうち、＋Ｚｔ方向側の平行支持部４２と支柱部材ＢＸ１の間の環状ベアリング４８は、例えば、背面組合せのアンギュラ玉軸受で構成され、−Ｚｔ方向側の平行支持部４４と支柱部材ＢＸ１の間の環状ベアリング４８は深溝玉軸受で構成される。ビーム走査装置ＭＤ１（支持フレーム４０を含む）は、全体の重心位置から＋Ｘ（＋Ｘｔ）方向に外れたところで支柱部材ＢＸ１によって、中心面Ｐｏｃに対してθだけ傾いた状態（図１、図４）で支持される。このように、ビーム走査装置ＭＤ１は、照射中心軸Ｌｅ１の位置に設けた支柱部材ＢＸ１（第２フレーム部Ｕｂ２）に片持ち方式で支持される。

ビーム走査装置ＭＤ１は、支持フレーム４０を第２フレーム部Ｕｂ２に対して回転させる駆動機構５０を有する。駆動機構５０は、２枚の平行支持部４２、４４の間の空間に設けられている。これにより、ビーム走査装置ＭＤ１をコンパクトにすることができる。この駆動機構５０を、図１１も参照して詳しく説明する。駆動機構５０は、リニアアクチュエータ５２と、可動部材５４と、被従動部材５６と、バネ５８、６０とを有する。リニアアクチュエータ５２、可動部材５４、および、バネ５８は、ＸｔＹｔ平面と平行な板状の駆動支持部材６２の上に支持されている。この駆動支持部材６２の＋Ｘｔ方向の端部には、ＹｚＺｔ平面と平行に＋Ｚｔ方向に板状に延設された鉛直部６２ａが一体に設けられる。鉛直部６２ａは、第２フレーム部Ｕｂ２のＹｔＺｔ平面と平行な側面Ｕｂ２ａに固定される。さらに、第２フレーム部Ｕｂ２の側面Ｕｂ２ａには、円管状の支柱部材ＢＸ１の中心線が照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように支柱部材ＢＸ１を嵌合保持するＵ字型の凹部Ｕｂｘが形成されている。凹部Ｕｂｘ内に嵌合された支柱部材ＢＸ１は、駆動支持部材６２の鉛直部６２ａと凹部Ｕｂｘとによって挟み込まれるようにして固定される。

被従動部材５６は、支持フレーム４０の閉塞支持部４６の内面側（＋Ｘｔ方向の側面）に固定された状態で支持されている。被従動部材５６は、リニアアクチュエータ５２の直線的な推力を受けて回動する可動部材５４の一部と当接して、−Ｙｔ方向の力を受けるように構成される。これによって、ビーム走査装置ＭＤ１の全体が、支柱部材ＢＸ１（照射中心軸Ｌｅ１）の回りに回転する。

その構成と動作をさらに詳しく説明する。リニアアクチュエータ５２は、Ｘｔ方向に進退可能なロッド５２ａを有し、制御装置１８の制御によって、ロッド５２ａをＸｔ方向に進退させる。ロッド５２ａのＸｔ方向の移動位置は高精度なリニアエンコーダ等によって計測され、その計測値は、制御装置１８に送られる。可動部材５４は、駆動支持部材６２に設けられた回転軸５４ａを中心に回転可能である。可動部材５４は、ロッド５２ａの先端のローラ５２ｂと当接する第１接触部５４ｂと、被従動部材５６のＸｔＺｔ平面と平行な端面部と当接するローラ（第２接触部）５４ｃとを有する。引っ張りバネ５８は、ロッド５２ａの先端のローラ５２ｂと可動部材５４の第１接触部５４ｂとが常時当接するように、第１接触部５４ｂを＋Ｘｔ方向に付勢する。したがって、引っ張りバネ５８の一端は駆動支持部材６２に固定され、他端は可動部材５４の第１接触部５４ｂの近傍に固定されている。引っ張りバネ６０は、可動部材５４に回転自在に軸支されたローラ（第２接触部）５４ｃと、被従動部材５６のＸｔＺｔ平面と平行な端面部とが常時当接するように、可動部材５４のローラ５４ｃを被従動部材５６側に引き寄せるような付勢力を発生する。したがって、引っ張りバネ６０の一端は可動部材５４のローラ５４ｃの軸部に固定され、他端は被従動部材５６に固定されている。

リニアアクチュエータ５２のロッド５２ａがＸｔ方向の移動ストロークの中点位置にある状態のとき、ローラ５２ｂと当接する可動部材５４の第１接触部５４ｂの接触面と、ローラ５４ｃと当接する被従動部材５６の前記端面部の接触面とは、ＸｔＹｔ平面内で直交するように設定される。また、図１１のように、リニアアクチュエータ５２のロッド５２ａが中立位置にあるとき、照射中心軸Ｌｅ１を通ってＸｔ軸と平行な線分Ｐｍｃを設定すると、ＸｔＹｔ平面内においてビーム走査装置ＭＤ１の重心点はほぼ線分Ｐｍｃ上にくるように設定される。さらに、可動部材５４の回転軸５４ａとローラ５４ｃの軸も、線分Ｐｍｃ上に位置するように配置される。

リニアアクチュエータ５２がロッド５２ａを図１１の中立位置から−Ｘｔ方向に移動すると、可動部材５４の第１接触部５４ｂがバネ５８の付勢力に抗してロッド５２ａの先端のローラ５２ｂによって押圧されるので、回転軸５４ａを中心に可動部材５４が、図１１の紙面において反時計回りに回転する。これにより、可動部材５４のローラ５４ｃが被従動部材５６を−Ｙｔ方向に押圧する。したがって、ビーム走査装置ＭＤ１（支持フレーム４０）の閉塞支持部４６側は、照射中心軸Ｌｅ１を中心に−Ｙｔ方向側に回転（−θｚｔ回転とも呼ぶ）する。また、リニアアクチュエータ５２が、図１１の中立位置からロッド５２ａを＋Ｘｔ方向に移動すると、バネ５８の付勢力によって可動部材５４の第１接触部５４ｂがローラ５２ｂとの当接状態を保って＋Ｘｔ方向側に移動する。これによって、可動部材５４が回転軸５４ａを中心に図１１の紙面において時計回りに回転し、可動部材５４のローラ５４ｃが＋Ｙｔ方向に移動する。このとき、バネ６０の付勢力によって被従動部材５６がローラ５４ｃとの当接状態を保って＋Ｙｔ方向に移動する。したがって、ビーム走査装置ＭＤ１の閉塞支持部４６側は、照射中心軸Ｌｅ１を中心に＋Ｙｔ方向側に回転（＋θｚｔ回転とも呼ぶ）する。

本実施の形態では、可動部材５４の回転軸５４ａから第１接触部５４ｂまでの距離が、可動部材５４の回転軸５４ａからローラ５４ｃの軸までの距離よりも長く設定されるので、リニアアクチュエータ５２のロッド５２ａのＸｔ方向の移動量が縮小されて、被従動部材５６のＹｔ方向の移動量となる。さらに、ビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心である円管状の支柱部材ＢＸ１の中心線（照射中心軸Ｌｅ１）から、回転駆動力が付与される被従動部材５６までの距離が長く取れるので、リニアアクチュエータ５２のロッド５２ａの単位移動量に対するビーム走査装置ＭＤ１の回転角度量を十分に小さくすることができ、ビーム走査装置ＭＤ１の回転角度設定を高い分解能（μｒａｄ）で制御できる。

以上の図１０（或いは図４）に示した構成のように、各ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６は、装置本体（第２フレーム部Ｕｂ２）に対して、円管状の支柱部材ＢＸ１と環状ベアリング４８とによって、各照射中心軸Ｌｅ１〜Ｌｅ６と同軸に回転可能に軸支される。したがって、各ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６は、基板ＦＳ上に形成される各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の直上付近で装置本体に保持され、各ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６の閉塞支持部４６側は機械的に拘束されないような構成（装置本体や本体フレームＵＢ等に強固に締結されない状態）になっている。

そのため、仮に各ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６の構造体となる支持フレーム４０（特に２枚の平行支持部４２、４４）が温度変化等によって熱膨張した場合でも、各ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６は、図１０、図１１中では主に−Ｘｔ方向（閉塞支持部４６側）に熱膨張することになるので、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６が回転ドラムＤＲの外周面に沿った方向に変動することが抑制される。すなわち、図３中に示した奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６とのＸ方向の間隔を、温度変化による構造体の熱変形に関らず、ミクロンオーダーで一定距離に保てるといった利点もある。さらに、各ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６を支持する第２フレーム部Ｕｂ２や支柱部材ＢＸ１を、低熱膨張係数の金属材料（インバー等）やガラスセラミックス材料（商品名：ゼロデュア等）とすることで、さらに熱的に安定な構造にすることができる。

したがって、本実施の形態では、図１０（或いは図４）に示した円管状の支柱部材ＢＸ１と環状ベアリング４８が、支持フレーム４０（すなわち、ビーム走査装置ＭＤ全体）を装置本体である第２フレーム部Ｕｂ２に対して照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）の回りに回転可能に支持する回転支持機構に相当する。併せて、本実施の形態では、図１０に示した上下２ヶ所の環状ベアリング４８が、支持フレーム４０（すなわち、ビーム走査装置ＭＤ全体）の装置本体（第２フレーム部Ｕｂ２）への支持部分を照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）から所定の半径（ここでは環状ベアリング４８の外周の半径）内の領域に制限して、支持フレーム４０を装置本体に結合するための結合部材に相当する。なお、図１０のような構造において、支持フレーム４０（ビーム走査装置ＭＤ全体）を装置本体（第２フレーム部Ｕｂ２）に対してθｚｔ回転させる必要が無く、支持フレーム４０を第２フレーム部Ｕｂ２に強固に結合してよい場合は、環状ベアリング４８を省略して円管状の支柱部材ＢＸ１の上端部を平行支持部４２に結合し、支柱部材ＢＸ１の下端部を平行支持部４４に結合すればよい。この場合も、照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）から所定半径を有する円管状の支柱部材ＢＸ１が結合部材として機能する。

図１２は、図４（または図１０、図１１）で示した第２フレーム部Ｕｂ２に、支柱部材ＢＸ１と駆動支持部材６２とが取り付けられる様子を示す斜視図である。第２フレーム部Ｕｂ２はＹ方向に延設された角柱状の部材であり、その−Ｘ方向の側面Ｕｂ２ａと＋Ｘ方向の側面Ｕｂ２ｂは、それぞれＹＺ平面に対して角度±θ（図４参照）だけ傾くように形成されている。第２フレーム部Ｕｂ２の側面Ｕｂ２ａには、Ｚｔ方向に延びる奇数番の照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５の各々と同軸になるように、円管状の支柱部材ＢＸ１が嵌入するＵ字型の凹部Ｕｂｘが、側面Ｕｂ２ａの上下を貫通するように形成されている。同様に、第２フレーム部Ｕｂ２の側面Ｕｂ２ｂにも、Ｚｔ方向に延びる偶数番の照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６の各々と同軸になるように、円管状の支柱部材ＢＸ１が嵌入するＵ字型の凹部Ｕｂｘが、側面Ｕｂ２ｂの上下を貫通するように形成されている。そして、駆動支持部材６２と一体化された鉛直部６２ａ（図１０、図１１参照）は、第２フレーム部Ｕｂ２の側面Ｕｂ２ａ、Ｕｂ２ｂに形成された凹部Ｕｂｘの各々をふさぐように、側面Ｕｂ２ａ、Ｕｂ２ｂに固定される。このような構造の第２フレーム部Ｕｂ２は、回転ドラムＤＲ、アライメント顕微鏡ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４等を支持する露光装置ＥＸの本体フレーム（本体コラムＢＦａ、ＢＦｂ）上に設置するための第３フレーム部Ｕｂ３に結合される。

図１３は、図１２で示した第３フレーム部Ｕｂ３を露光装置ＥＸの本体コラムＢＦａ、ＢＦｂに取り付ける構造を示す斜視図である。先の図４では、第２フレーム部Ｕｂ２が本体フレームＵＢの第１フレーム部Ｕｂ１の下部に懸架状態で設けられているが、ここでは第２フレーム部Ｕｂ２を本体フレームＵＢの一部であって、回転ドラムＤＲを軸支する本体コラムＢＦａ、ＢＦｂに載せるようにした。第３フレーム部Ｕｂ３は、図４中の本体フレームＵＢの第２フレーム部Ｕｂ２を中央に固設するＹ方向に延設された角柱状の水平部と、Ｙ方向の両端の各々でＺ方向に延設された角柱状の脚部とで構成される門型構造を有する。第３フレーム部Ｕｂ３の両側の脚部は、Ｙ方向に間隔をあけて設置される露光装置ＥＸの本体コラムＢＦａ、ＢＦｂ（本体フレームＵＢとも結合されている）上に支持される。本体コラムＢＦａ、ＢＦｂは、図１２では図示を省略してあるが、図２または図４に示した回転ドラムＤＲのＹ方向の両端に突出したシャフトＳｆｔを、第２フレーム部Ｕｂ２から一定距離だけ−Ｚ方向に離れた位置でベアリングを介して軸支する。なお、本体コラムＢＦａ、ＢＦｂの上端面は、Ｙ方向に一定の幅（例えば５ｃｍ以上）を有するように形成されている。

第３フレーム部Ｕｂ３の一方の脚部、ここでは＋Ｙ方向側の脚部は、本体コラムＢＦａ上に台座５００を介して固設されるが、Ｚ方向に長めに形成した第３フレーム部Ｕｂ３の＋Ｙ方向側の脚部を、直接、本体コラムＢＦａ上に固設してもよい。第３フレーム部Ｕｂ３の−Ｙ方向側の脚部の下端面には、Ｙ軸と平行な稜線となるようなＶ字状の溝が形成されたコマ部材５０１が固定され、本体コラムＢＦｂの上面には、コマ部材５０１のＶ字溝に嵌合する鋼球５０２がその位置で転動可能に支持されている。したがって、コマ部材５０１と鋼球５０２は、Ｖ字溝に沿ったＹ方向のみに相対移動する自由度を持つ。さらに、第３フレーム部Ｕｂ３の−Ｙ方向側の脚部の側面の突出部Ｕｂ４と本体コラムＢＦｂとの間には、コマ部材５０１のＶ字溝が常に鋼球５０２に当接するような付勢力を与える引っ張りバネ５０３が設けられ、第３フレーム部Ｕｂ３（および第２フレーム部Ｕｂ２）を−Ｚ方向に付勢する。

本実施の形態の場合、第２フレーム部Ｕｂ２には、同一構造の６つのビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６が、中心面Ｐｏｃ（図４、図５参照）に関して左右対称に３つずつ設けられるため、６つのビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６で構成される露光ヘッド１６全体の重心点は、Ｘ方向に関しては、中心面Ｐｏｃに近い位置にある。したがって、露光ヘッド１６全体の荷重を支える第３フレーム部Ｕｂ３の脚部には、Ｘ方向に傾いた方向の応力が発生し難く、第３フレーム部Ｕｂ３および第２フレーム部Ｕｂ２の変形発生を抑えられるので、露光ヘッド１６全体を所定の位置に安定的に保持することができる。

さらに、本体コラムＢＦａ、ＢＦｂを、高価な低熱膨張係数の金属ではなく、一般的な鉄鋳造材料、軽金属（アルミ）等で構成した場合、本体コラムＢＦａ、ＢＦｂの各々の上端部のＹ方向の距離が、環境温度の変化や発熱部品（モータ、ＡＯＭ、電気基板等）の影響を受けて、数ミクロン程度の範囲で変動することが考えられる。或いは、回転ドラムＤＲのシャフトＳｆｔの僅かの偏心、シャフトＳｆｔに接続されるモータや減速機の軸ブレ、シャフトＳｆｔを軸支するベアリングの取付け具合等によって、回転ドラムＤＲの回転周期に合わせて、本体コラムＢＦａ、ＢＦｂにＹ方向の応力が発生し、本体コラムＢＦａ、ＢＦｂのＹ方向の間隔が数ミクロン程度の範囲で変動する場合もある。そのような本体コラムＢＦａ、ＢＦｂの変動があった場合でも、図１３のように、Ｙ方向に自由度を持たせたコマ部材５０１と鋼球５０２とで第３フレーム部Ｕｂ３および第２フレーム部Ｕｂ２を支持しているので、そのような変動があっても、第３フレーム部Ｕｂ３および第２フレーム部Ｕｂ２を変形させるおそれが回避される。

先に説明したように、ビーム走査装置ＭＤ１〜ＭＤ６は、それぞれ図７で示した光検出器ＤＴ１と回転ドラムＤＲの表面に形成された基準パターンとを使って、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の傾斜角度（傾斜誤差）を自己計測することができる。そこで、制御装置１８は、計測した各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の傾斜角度に基づいて、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）のリニアアクチュエータ５２を駆動させることができる。これにより、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）を相対的に平行にする、若しくは、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）を回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと平行にすることができる。また、制御装置１８は、アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）を用いて検出した基板ＦＳ上のアライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置に基づいて、回転ドラムＤＲに巻き付けられている基板ＦＳの歪み、若しくは、露光領域Ｗの歪みを検出し、それに応じて各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ４）のリニアアクチュエータ５２を駆動させてもよい。これにより、下層に形成されたパターンと新たに露光する所定のパターンとの重ね合わせ精度が向上する。

図１４は、露光ヘッド１６によって所定のパターンが露光される露光領域Ｗの歪みの状態を示す図である。露光領域Ｗの歪みは、回転ドラムＤＲに巻き付けられて搬送される基板ＦＳが歪んでいることによって発生する。また、基板ＦＳが歪んでいなくても、下層のパターン層の形成時に、基板ＦＳが歪んで搬送されたことによって基板ＦＳの露光領域Ｗ自体が歪むこともある。

図１４に示すように、露光領域Ｗが歪んでいるため、形成されたアライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置の配列も直線的ではなく、歪んだ状態となっている。なお、点線で示す露光領域Ｗ´は、歪みが殆どない理想の露光領域を示している。制御装置１８は、アライメント顕微鏡ＡＬＧ（ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４）を用いて検出した基板ＦＳ上のアライメントマークＭＫ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置に基づいて、露光領域Ｗの歪みを推定し、露光領域Ｗの歪みの状態に合わせて、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）のリニアアクチュエータ５２を駆動させる。なお、露光領域Ｗに対して描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６による描画露光が開始された直後においては、図３で示したアライメント顕微鏡ＡＬＧ１〜ＡＬＧ４の各観察領域Ｖｗ１〜Ｖｗ４より＋Ｘ方向側にあるアライメントマークＭＫ２、ＭＫ３の位置は検出できているが、各観察領域Ｖｗ１〜Ｖｗ４より上流側（−Ｘ方向側）に位置するアライメントマークＭＫ２、ＭＫ３の位置は、基板ＦＳが送られて描画露光が進行していかないとできない。したがって、制御装置１８は、例えば、基板ＦＳの長尺方向に並んだ１つ手前の露光領域Ｗの周囲に付随したアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の各位置の検出結果から求めた歪み量および歪み傾向から、現在パターンを露光する露光領域Ｗの歪みを推定してもよい。

このように、本実施の形態においては、描画ラインＳＬｎの中点（特定点）を基板ＦＳの被照射面に対して垂直に通る照射中心軸Ｌｅの回りに、ビーム走査装置ＭＤを高精度に回転させることができるので、描画ラインＳＬｎの傾きを簡単に且つ精密に調整することができる。このように、描画ラインＳＬｎは、描画ラインＳＬｎの中点を中心に、基板ＦＳの被照射面上で回転することになるので、描画ラインＳＬｎのＸ（Ｘｔ）方向、Ｙ（Ｙｔ）方向の位置変動を最小限にしつつ、描画ラインＳＬｎの傾きを簡単に調整することができる。例えば、描画ラインＳＬｎとは離れた位置を中心点として描画ラインＳＬｎを回転させると、その中心点を中心として円弧を描くように描画ラインＳＬｎの位置が大きく移動してしまうが、本実施の形態では、描画ラインＳＬｎの両端（走査開始点と走査終了点）の各位置変動を最小限にすることができる。つまり、描画ラインＳＬｎの傾き調整による両端の位置変動は、描画ラインＳＬｎの中点に対して対称となる。

また、特許文献１のような複雑な傾き調整を行う必要がないので、傾き調整に起因して主走査方向と副走査方向の位置ずれが生じることもない。描画ラインＳＬｎの傾きを調整しても、ビーム走査装置ＭＤのシリンドリカルレンズＣＹｂと基板ＦＳの被照射面との距離は一定なので、特許文献１のように複雑な傾き調整を行う必要がなく、傾き調整に起因して主走査方向の倍率ずれが生じることもない。

なお、照射中心軸Ｌｅは、描画ラインＳＬｎ上の任意の点（特定点）を基板ＦＳの被照射面に対して垂直に通る軸であってもよい。この場合は、描画ラインＳＬｎは、描画ラインＳＬｎ上の任意の点を中心に回転することになるが、中心点を描画ラインＳＬｎとは離れた位置に設定する場合に比べ、描画ラインＳＬｎの位置変動（横シフト）を小さくすることができる。

さらに本実施の形態では、描画ラインＳＬｎの中点を垂直に通る照射中心軸Ｌｅと略同軸となるように、ビーム走査装置ＭＤの反射ミラーＭ１０にビームＬＢを入射させるので、ビーム走査装置ＭＤが照射中心軸Ｌｅ回りにθｚｔ回転した場合であっても、反射ミラーＭ１０上に入射するビームＬＢの位置は変わらない。したがって、ビーム走査装置ＭＤをθｚｔ回転させた場合であっても、ビーム走査装置ＭＤ内を通るビームＬＢの光路は変わらず、ビームＬＢは、ビーム走査装置ＭＤ内を規定通り正しく通過する。これにより、ビーム走査装置ＭＤをθｚｔ回転させても、ビームＬＢ１のけられ等によってスポット光ＳＰが基板ＦＳに被照射面に投射されなかったり、傾き調整後の描画ラインＳＬｎから外れた位置にスポット光ＳＰが投射されるといった問題が生じない。

ビーム走査装置ＭＤの支持フレーム４０によって、光学的な構成部材（反射ミラーＭ１０〜Ｍ１５、シリンドリカルレンズＣＹａ、ＣＹｂ、ポリゴンミラーＰＭ、および、ｆθレンズＦＴ等）が支持され、支持フレーム４０は、第２フレーム部Ｕｂ２に対して回転可能に支持されている。そして、第２フレーム部Ｕｂ２に支持されたリニアアクチュエータ５２を電気的に制御することができるので、検出されたアライメントマークＭＫの位置や、計測した描画ラインＳＬｎの固有の傾きに応じて、描画ラインＳＬｎの傾きを電気的に自動で調整することができる。

ところで、図７に示したビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）の光学構成では、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の回転中心を描画ラインＳＬｎの中点に設定したが、それに限られるものではなく、描画ラインＳＬｎ上であれば、中点からずれていてもよい。具体的には、図７（および図１０、図１１）の構成において、例えば、光軸ＡＸａに沿って配置される反射ミラーＭ１０、ビームエキスパンダーＢＥ、反射ミラーＭ１１、および円管状の支柱部材ＢＸ１（および環状ベアリング４８）を、図７（図１１）の位置から＋Ｙｔ方向に平行移動させればよい。

[変形例]
上記実施の形態は、以下のような変形も可能である。

（変形例１）図１５は、変形例１におけるビーム走査装置ＭＤの光学的な構成を示す図である。図７と同様の構成については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、同一の構成を有することから、ビーム走査装置ＭＤ１についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤについては説明を省略する。

ビーム走査装置ＭＤ１は、反射ミラーＭ１０、ビームエキスパンダーＢＥ、反射ミラーＭ２０、ビームスプリッタＢＳ２、反射ミラーＭ２１、偏光ビームスプリッタＢＳ３、λ／４波長板ＱＷ、反射ミラーＭ２２〜Ｍ２４、シリンドリカルレンズＣＹａ、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、光検出器ＤＴ１、および、位置検出器ＤＴ２を有する。なお、図１５では、像シフト光学部材ＳＲと偏向調整光学部材ＤＰとを省略してある。

ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１は、−Ｚｔ方向に向けて進み、反射ミラーＭ１０に入射する。このビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１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。入射光学部材として機能する反射ミラーＭ１０は、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ２０に向けて−Ｘｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１０で反射したビームＬＢ１は、ビームエキスパンダーＢＥを透過して反射ミラーＭ２０に入射する。

反射ミラーＭ２０は、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ２１に向けて−Ｚｔ方向に反射する。反射ミラーＭ２０を反射したビームＬＢ１は、ビームスプリッタＢＳ２に入射する。ビームスプリッタＢＳ２は、入射したビームＬＢ１の一部を反射ミラーＭ２１に向けて透過し、入射したビームＬＢ１の残部を位置検出器ＤＴ２に向けて反射する。ビームスプリッタＢＳ２は、反射するビームＬＢ１の光量よりも多くの光量を反射ミラーＭ２１に向けて透過する。例えば、透過する光量と反射する光量との比は９対１である。

反射ミラーＭ２１は、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ２２に向けて＋Ｘｔ方向に反射する。反射ミラーＭ２１を反射したビームＬＢ１は、偏光ビームスプリッタＢＳ３およびλ／４波長板ＱＷと透過して反射ミラーＭ２２に入射する。偏光ビームスプリッタＢＳ３は、Ｐ偏光のビームを透過し、Ｓ偏光のビームＬＢ１と反射する。ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１は、Ｐ偏光のビームなので、偏光ビームスプリッタＢＳ３は、反射ミラーＭ２１からのビームＬＢ１を反射ミラーＭ２２に向けて透過する。

反射ミラーＭ２２〜Ｍ２４によって光路が折り曲げられたビームＬＢ１は、シリンドリカルレンズＣＹａを通過してポリゴンミラーＰＭに入射する。シリンドリカルレンズＣＹａの母線はＸｔＹｔ平面と平行に設定され、ビームＬＢ１は、Ｚｔ軸と平行な回転軸を有するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上にＸｔＹｔ平面と平行な方向にスリット状に延びて集光される。ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１を偏向して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、ポリゴン駆動部（モータ）ＲＭによって一定の速度で回転する。Ｘｔ軸方向に延びる光軸ＡＸｆを有する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、その入射角に比例した基板ＦＳの被照射面上の像高位置にビームＬＢ１のスポット光ＳＰを投射する。反射ミラーＭ１５は、入射したビームＬＢ１を、シリンドリカルレンズＣＹｂを介して基板ＦＳ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ＦＳに投射されるビームＬＢ１が基板ＦＳ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。ここでも、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ＦＳ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Ｍ１５、Ｍ２０〜Ｍ２４）は、反射ミラーＭ１０から基板ＦＳ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、描画ラインＳＬ１の中点をＺｔ方向に通る照射中心軸Ｌｅ１とを略同軸にすることができる。

回転ドラムＤＲ（または基板ＦＳ）からの反射光は、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、シリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ２４〜Ｍ２２、および、λ／４波長板ＱＷを通過して偏光ビームスプリッタＢＳ３に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタＢＳ３と基板ＦＳとの間、具体的には、偏光ビームスプリッタＢＳ３と反射ミラーＭ２２との間に設けられたλ／４波長板ＱＷにより、基板ＦＳ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、基板ＦＳから偏光ビームスプリッタＢＳ３まで戻ってくる円偏光の反射光は、このλ／４波長板ＱＷによって、円偏光からＳ偏光のビームＬＢ１に変換される。したがって、基板ＦＳからの反射光は偏光ビームスプリッタＢＳ３を反射して光検出器ＤＴ１に入射する。これにより、上記実施の形態と同様の手法で、ビーム走査装置ＭＤ１の描画ラインＳＬ１の固有の傾きを検出することができる。

また、位置検出器ＤＴ２は、入射したビームＬＢ１の中心位置を検出するものであり、例えば、４分割センサが用いられる。この４分割センサは、４つのフォトダイオード（光電変換素子）を有し、４つのフォトダイオードの各々が受光した受光量の差（信号レベルの差分）を用いて、ビームＬＢ１の進行方向と直交するＸｔＺｔ平面において、ビームＬＢ１の中心位置を検出する。これにより、ビームＬＢ１が所望の位置に対してずれているか否かを判断することができる。反射ミラーＭ１０とビームスプリッタＢＳ２との間に、上記実施の形態で説明した像シフト光学部材ＳＲや偏向調整光学部材ＤＰを設けてもよい。これにより、制御装置１８は、位置検出器ＤＴ２の検出結果に基づいて、ビームＬＢ１の中心位置や傾きを調整することができる。

（変形例２）図１６は、変形例２におけるビーム走査装置ＭＤの光学的な構成を示す図である。図１６においては、図７または図１５と異なる部分についてのみ図示しており、ポリゴンミラーＰＭより反射ミラーＭ１０側の光学系については図示を省略している。図７または図１５と同様の構成については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、同一の構成を有することから、ビーム走査装置ＭＤ１についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤについては説明を省略する。

ビーム走査装置ＭＤ１は、照射中心軸Ｌｅ１を中心（描画ラインＳＬ１の中点を中心）に描画ラインＳＬ１を回転させる像回転光学系ＩＲを有する。像回転光学系ＩＲは、照射中心軸Ｌｅ１の回りを回転することで、描画ラインＳＬ１を回転させる。像回転光学系ＩＲは、シリンドリカルレンズＣＹｂと基板ＦＳの被照射面との間に設けられている。この像回転光学系ＩＲとして、例えば、イメージローテータを用いることができる。シリンドリカルレンズＣＹｂから像回転光学系ＩＲに入射するビームＬＢ１の走査軌跡の中点を通るビームＬＢ１の入射軸は、照射中心軸Ｌｅ１と略同軸となるように像回転光学系ＩＲが設けられている。これにより、像回転光学系ＩＲは、照射中心軸Ｌｅ１を中心に描画ラインＳＬ１を回転させることができる。この像回転光学系ＩＲは、制御装置１８によって制御される図示しないアクチュエータ（駆動部）によって、照射中心軸Ｌｅ１の回りを回転する。

この像回転光学系ＩＲは、図示しないが、例えば、図１０に示した支持フレーム４０の平行支持部４４の一部に回転可能に支持させることができる。したがって、支持フレーム４０（ビーム走査装置ＭＤ１）が照射中心軸Ｌｅ１の回りに回転可能な構造になっていなくても、像回転光学系ＩＲを照射中心軸Ｌｅ１の回りに回転することで、描画ラインＳＬ１の傾きを調整することができる。また、支持フレーム４０（ビーム走査装置ＭＤ１）を照射中心軸Ｌｅ１の回りに回転可能な構成にするとともに、像回転光学系ＩＲも支持フレーム４０（ビーム走査装置ＭＤ１）に対して独立して照射中心軸Ｌｅ１の回りにθｚｔ回転するようにしてもよい。

このように、ビーム走査装置ＭＤ１の照射中心軸Ｌｅ１回りの回転の他に、像回転光学系ＩＲを単独で照射中心軸Ｌｅ１回りに回転させることができるので、例えば、像回転光学系ＩＲで描画ラインＳＬ１の傾きの粗調整を行った後、ビーム走査装置ＭＤ１全体の回転で描画ラインＳＬ１の傾きの微調整を行うことができる。したがって、描画ラインＳＬ１の傾き調整の精度を向上させることができる。なお、照射中心軸Ｌｅ１が、描画ラインＳＬ１上の任意の点を基板ＦＳの被照射面に対して垂直に通る軸である場合は、それに対応して照射中心軸Ｌｅ１は、シリンドリカルレンズＣＹｂから像回転光学系ＩＲに入射するビームＬＢ１の走査軌跡の任意の点を通るようにしてもよい。

（変形例３）上記変形例２においては、ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）を照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回転させるようにしたが、ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）の回りを回転しなくてもよい。この場合、第２フレーム部Ｕｂ２は、ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）の支持フレーム４０を回転不能に固定した状態で保持してもよい。ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）が照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）の回りに回転しなくても、図１６に示した像回転光学系ＩＲによって、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）を、照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）を中心に回転させることができるからである。

（変形例４）図１７Ａ、図１７Ｂは、変形例４におけるビーム走査装置ＭＤの光学的な構成を示す図である。図１７Ａ、図１７Ｂにおいては、図７と同様の構成については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、同一の構成を有することから、ビーム走査装置ＭＤ１についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤについては説明を省略する。また、図１７Ａは、本変形例４のビーム走査装置ＭＤ１をＸｔＺｔ平面と平行な面内でみたものであり、図１７Ｂは、本変形例４のビーム走査装置ＭＤ１をＹｔＺｔ平面と平行な面内でみたものである。

ビーム走査装置ＭＤ１は、シリンドリカルレンズＣＹａ、反射部材ＲＦ、ｆθレンズＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、および、シリンドリカルレンズＣＹｂを有する。ビーム走査装置ＭＤ１に−Ｚｔ方向に進んで入射するビームＬＢ１は、描画ラインＳＬ１の中点をＺｔ軸と平行に通る照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように設定される。本変形例４では、ビームＬＢ１の光路中のビーム走査装置ＭＤ１の手前にレンズ系ＧＬａが設けられ、基板ＦＳの表面と光学的に共役な面ＣｊｐでビームＬＢ１がスポット光に集光される。共役面Ｃｊｐで集光したビームＬＢ１は等方的に発散しながら、照射中心軸Ｌｅ１に沿ってシリンドリカルレンズＣＹａに入射する。シリンドリカルレンズＣＹａは、Ｘｔ方向に屈折力を有するように、母線がＹｔ軸と平行になるように設定される。また、シリンドリカルレンズＣＹａを透過した直後のビームＬＢ１は、Ｘｔ方向に関してはほぼ平行光束に収束され、Ｙｔ方向に関しては発散した状態のまま−Ｚｔ方向に進む。

反射部材ＲＦの上側の反射面Ｒｆ１（ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾斜）は、シリンドリカルレンズＣＹａを介して入射したビームＬＢ１が、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆよりも上側の視野領域に光軸ＡＸｆと平行に入射するように、ビームＬＢ１を−Ｘ方向に反射する。ｆθレンズＦＴの上側（＋Ｚｔ方向側）の視野領域を透過したビームＬＢ１は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ（Ｚｔ軸と平行）に入射する。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰは、Ｚｔ方向に関しては、光軸ＡＸｆと同じ高さ位置に設置され、ｆθレンズＦＴの瞳面ｅｐｆの位置またはその近傍の位置に設定される。そのために、ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐとｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆとは、ＸｔＺｔ平面と平行な面内で直交するように設定されている。シリンドリカルレンズＣＹａとｆθレンズＦＴとによって、ポリゴンミラーＰＭに入射するビームＬＢ１は、ポリゴンミラーＰＭによる走査方向（回転方向）と直交する非走査方向（Ｚｔ方向）に関して反射面ＲＰ上で収斂し、反射面ＲＰ上にＹｔ軸と平行な方向に延びたスリット状の分布となって投射される。

ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰがＺｔ軸と平行（ＸｔＺｔ平面内では光軸ＡＸｆと垂直）であるため、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆよりも上側（＋Ｚｔ方向側）の視野領域を通ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに達し、そこで＋Ｘｔ方向側に反射されるビームＬＢ１は、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆよりも下側（−Ｚｔ方向側）の視野領域を通って、反射部材ＲＦの下側の反射面Ｒｆ２（ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾斜）に向かう。したがって、ポリゴンミラーＰＭに入射するビームＬＢ１の光路と、ポリゴンミラーＰＭで反射するビームＬＢの光路は、ＸｔＺｔ平面内では、光軸ＡＸｆに関して対称になる。反射部材ＲＦの下側の反射面Ｒｆ２で反射されて−Ｚｔ方向に進むビームＬＢ１は、母線がＹｔ方向と平行で、Ｘｔ方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズＣＹｂを通って、基板ＦＳ上でスポット光ＳＰとなるように収斂される。

図１７Ａ、図１７Ｂに示す変形例４におけるビーム走査装置ＭＤ１の構成において、共役面Ｃｊｐから基板ＦＳ（被照射面）までのビームＬＢ１の光路は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ（瞳面ｅｐｆ）に関して対称的な系となっているため、基板ＦＳ上に投射されるスポット光ＳＰは、共役面Ｃｊｐに集光されたビームＬＢ１のスポット光の像として結像されたものとなる。したがって、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰが光軸ＡＸｆと正確に直交するような角度になった場合、ｆθレンズＦＴからポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに入射するビームＬＢ１と、そのビームＬＢ１が反射面ＲＰで反射してｆθレンズＦＴに入射するビームＬＢ１とは、ＸｔＹｔ平面内では、同一の光路を通ることになる。この場合、反射部材ＲＦの下側の反射面Ｒｆ２に照射されるビームＬＢ１は、反射面Ｒｆ２のＹｔ方向の中央部になり、基板ＦＳに投射されるビームＬＢ１のスポット光ＳＰは、描画ラインＳＬ１上の中点（照射中心軸Ｌｅ１が通る点）に位置する。

ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐを中心とする回転によって、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰがＸｔＹｔ平面内で光軸ＡＸｆと垂直な状態から僅かに傾くと、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰで反射されて、ｆθレンズＦＴを通って反射部材ＲＦの下側の反射面Ｒｆ２に達するビームＬＢ１は、ポリゴンミラーＰＭの回転に応じて反射面Ｒｆ２上でＹｔ方向にシフトする。これにより、図１７Ａ、図１７Ｂに示す変形例４のビーム走査装置ＭＤ１でも、描画ラインＳＬ１に沿ってスポット光ＳＰを１次元走査することができる。なお、図１７Ａ、図１７Ｂの構成では、反射部材ＲＦの上側の反射面Ｒｆ１と下側の反射面Ｒｆ２とは描画ラインＳＬ１に沿ったビームＬＢ１の走査範囲をカバーするように、Ｙｔ方向に細長く形成されているが、反射面Ｒｆ１と反射面Ｒｆ２を別々の平面ミラーで構成する場合は、上側の反射面Ｒｆ１を形成する平面ミラーは、Ｙｔ方向の寸法をレンズ系ＧＬａから入射するビームＬＢ１の径をカバーする程度に小さくしてもよい。

シリンドリカルレンズＣＹａは、ビームＬＢ１をビーム走査装置ＭＤ１に入射させる入射光学部材として機能する。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ＦＳ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ＲＦの反射面Ｒｆ１と反射面Ｒｆ２は、シリンドリカルレンズＣＹａから基板ＦＳ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、シリンドリカルレンズＣＹａ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。

また、図１７Ａ、図１７Ｂに示すビーム走査装置ＭＤ１の光学的な構成部材（シリンドリカルレンズＣＹａ、ＣＹｂ、反射部材ＲＦ、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズＦＴ等）は、図１０、図１１に示した支持フレーム４０と同様に、照射中心軸Ｌｅ１を中心として回転可能な支持フレームに支持される。変形例４の構成においても、ビーム走査装置ＭＤ１が照射中心軸Ｌｅ１回りにθｚｔ回転しても、シリンドリカルレンズＣＹａに入射するビームＬＢの位置は変わらない。したがって、ビーム走査装置ＭＤ１をθｚｔ回転させた場合であっても、ビーム走査装置ＭＤ１内を通るビームＬＢの光路は変わらず、ビームＬＢは、ビーム走査装置ＭＤ１内を規定通り正しく通過する。これにより、ビーム走査装置ＭＤ１をθｚｔ回転させても、ビームＬＢ１のけられ等によってスポット光ＳＰが基板ＦＳの表面（被照射面）に投射されなかったり、傾き調整後の描画ラインＳＬｎから外れた位置にスポット光ＳＰが投射されるといった問題が生じない。

（変形例５）図１８Ａ、図１８Ｂは、変形例５におけるビーム走査装置ＭＤの光学的な構成を示す図である。図１８Ａ、図１８Ｂにおいては、図１７Ａ、図１７Ｂと同様の構成については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、同一の構成を有することから、ビーム走査装置ＭＤ１についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤについては説明を省略する。また、図１８Ａは、本変形例５のビーム走査装置ＭＤ１をＸｔＹｔ平面と平行な面内でみたものであり、図１８Ｂは、本変形例５のビーム走査装置ＭＤ１をＹｔＺｔ平面と平行な面内でみたものである。

変形例５によるビーム走査装置ＭＤ１は、図１７Ａ、図１７Ｂに示す変形例４によるビーム走査装置ＭＤ１に対して、照射中心軸Ｌｅ１を描画ラインＳＬ１の中点の位置から＋Ｙｔ方向に平行移動させた点が異なる。そのために、ビーム走査装置ＭＤ１に入射する前のビームＬＢ１を共役面Ｃｊｐに集光するレンズ系ＧＬａと、シリンドリカルレンズＣＹａとが一体に＋Ｙｔ方向に平行移動して配置される。変形例５の場合、ポリゴンミラーＰＭが時計回りに回転すると、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰで反射されて、ｆθレンズＦＴを通って反射部材ＲＦの下側の反射面Ｒｆ２に照射されるビームＬＢ１は、−Ｙｔ方向に走査される。

このように、先の図１７Ａ、図１７Ｂに示す変形例４の構成を、図１８Ａ、図１８Ｂに示す変形例５のように変えても、照射中心軸Ｌｅ１の延長線を描画ラインＳＬ１上の任意の点（特定点）を通るように設定し、ビーム走査装置ＭＤ１を照射中心軸Ｌｅ１の回りにθｚｔ回転させるとともに、ビーム走査装置ＭＤ１（シリンドリカルレンズＣＹａ）に入射するビームＬＢ１を照射中心軸Ｌｅ１と同軸に設定することによって、ビーム走査装置ＭＤ１をθｚｔ回転させたとしても、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ１に沿って正確に走査することができる。また、図１８Ａ、図１８Ｂに示す構成から明らかであるが、ビーム走査装置ＭＤ１（シリンドリカルレンズＣＹａ）に入射するビームＬＢ１のＸｔＹｚ平面内での位置は、描画ラインＳＬ１に沿った位置であれば、Ｙｔ方向のどの位置であってもよい。したがって、シリンドリカルレンズＣＹａの母線方向の寸法を延ばしておけば、ビーム走査装置ＭＤ１（シリンドリカルレンズＣＹａ）に入射するビームＬＢ１のＸｔＹｚ平面内での位置を自由に変更でき、ビームＬＢ１の導光路の設定の自由度が上がるといった利点がある。さらに、ビーム走査装置ＭＤ１（シリンドリカルレンズＣＹａ）に入射するビームＬＢ１のＸｔＹｚ平面内での位置を、Ｙｔ方向に関しては自由に設定できるので、ビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸（照射中心軸Ｌｅ１）と入射するビームＬＢ１の軸線との同軸性を、Ｙｔ方向に関しては高精度に一致させることができる。

（変形例６）図１９、図２０は、変形例６におけるビーム走査装置ＭＤの光学的な構成を示す図である。図１９、図２０においては、図７と同様の構成については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）は、同一の構成を有することから、ビーム走査装置ＭＤ１についてのみ説明し、他のビーム走査装置ＭＤについては説明を省略する。また、図７においては、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと平行する方向をＸｔ方向としたため、図１９、図２０においても、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと平行する方向をＸｔ方向とし、スポット光ＳＰの走査方向をＹｔ（Ｙ）方向とし、これらのＸｔ方向とＹｔ方向と直交する方向をＺｔ方向として説明する。

図１９は、本変形例６のビーム走査装置ＭＤ１をＸｔＹｔ平面と平行な面内でみたものであり、本変形例６では、ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１の軸線（照射中心軸Ｌｅ１）が、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと同軸となるように設定される。すなわち、本変形例では、ｆθレンズＦＴの後に、ビームＬＢ１を折り曲げるミラー（反射面）を設けずに、ｆθレンズＦＴから射出してシリンドリカルレンズＣＹｂを通った走査ビームを、そのまま基板ＦＳに投射するように構成する。

図１９において、光源装置１４から射出されて描画用光学素子ＡＯＭ１で強度変調（オン／オフ）されたビームＬＢ１は、レンズ系Ｇ３０、ミラーＭ３０、Ｍ３１、および、レンズ系Ｇ３１を介してシリンドリカルレンズＣＹａに導かれる。ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１は、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように設定される。シリンドリカルレンズＣＹａに入射するビームＬＢ１は所定の断面直径を有する平行光束に成形される。シリンドリカルレンズＣＹａから反射ミラーＭ１４で反射されてポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに達するビームＬＢ１は、ＸｔＹｔ平面内では平行光束のままで、Ｚｔ方向についてはシリンドリカルレンズＣＹａによって収斂した光束となる。ポリゴンミラーＰＭで反射（偏光）したビームＬＢ１は、ｆθレンズＦＴ、シリンドリカルレンズＣＹｂを通って、基板ＦＳの表面（被照射面）にスポット光ＳＰとして集光される。なお、図１９において、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと照射中心軸Ｌｅ１は一致してＸｔ軸と平行になるように設定され、それらの延長線は回転ドラムＤＲの中心軸（回転中心軸）ＡＸｏと直交する。

本変形例６のビーム走査装置ＭＤ１を支持する本体フレーム３００は、描画ラインＳＬ１に沿って走査されるビームＬＢ１が通るような開口部３００Ａが形成され、ビーム走査装置ＭＤ１は、光軸ＡＸｆ（照射中心軸Ｌｅ１）からの半径が開口部３００Ａを含むような大きさの環状ベアリング３０１を介して、本体フレーム３００に回転可能に支持される。環状ベアリング３０１の中心線は光軸ＡＸｆ（照射中心軸Ｌｅ１）と同軸になるように設定されるので、ビーム走査装置ＭＤ１は光軸ＡＸｆ（照射中心軸Ｌｅ１）を中心にして、Ｘｔ軸回りに回転する。この回転をθｘｔ回転と呼ぶ。

図２０は、図１９に示した変形例６のビーム走査装置ＭＤを複数配置する様子を、ＸＺ平面と平行な面内でみたものであり、本体フレーム３００には、奇数番のビーム走査装置ＭＤ１、ＭＤ３、ＭＤ５の各々からの走査ビームを通す開口部３００Ａが、Ｙ方向に一定の間隔をあけて設けられ、偶数番のビーム走査装置ＭＤ２、ＭＤ４、ＭＤ６の各々からの走査ビームを通す開口部３００Ｂが、Ｙ方向に一定の間隔をあけて設けられる。また、図２０の変形例６では、回転ドラムＤＲに巻き付けられる基板ＦＳが、−Ｘ方向に水平に搬送されて回転ドラムＤＲの上部から約半周分だけ巻き付けられた後、回転ドラムＤＲの下部で離脱して＋Ｘ方向に搬送される。したがって、ここでは、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏを含む中心面Ｐｏｃは、ＸＹ平面と平行になる。

この変形例６の構成においても、環状ベアリング３０１によるビーム走査装置ＭＤの各々の機械的な回転中心が照射中心軸Ｌｅ１〜Ｌｅ６となるように設定され、各ビーム走査装置ＭＤに入射するビームＬＢ１〜ＬＢ６が、それぞれの照射中心軸Ｌｅ１〜Ｌｅ６と同軸になるように導かれるので、先の実施の形態や各変形例と同様に、各ビーム走査装置ＭＤが照射中心軸Ｌｅ１〜Ｌｅ６の各々の回りにθｘｔ回転しても、レンズ系Ｇ３０に入射するビームＬＢ１〜ＬＢ６の姿勢位置は変わらない。したがって、各ビーム走査装置ＭＤをθｘｔ回転させた場合であっても、各ビーム走査装置ＭＤ内を通るビームＬＢの光路は変わらず、ビームＬＢはビーム走査装置ＭＤ内を規定通り正しく通過する。これにより、各ビーム走査装置ＭＤをθｘｔ回転させても、ビームＬＢ１〜ＬＢ６のけられ等によってスポット光ＳＰが基板ＦＳの表面（被照射面）に投射されなかったり、傾き調整後の描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６から外れた位置にスポット光ＳＰが投射されたりといった問題が生じない。

レンズ系Ｇ３０は、ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）をビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）に入射させる入射光学部材として機能する。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ＦＳの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、反射部材（反射ミラーＭ１４、Ｍ３０、Ｍ３１）は、レンズ系Ｇ３０から基板ＦＳまでのビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）の光路を折り曲げる光路偏向部材として機能する。

〔描画ラインの回転調整に伴う継ぎ誤差〕
ところで、上記実施の形態および各変形例において、ビーム走査装置ＭＤのθｚｔ回転（またはθｘｔ回転）によって描画ラインＳＬｎの傾きを調整した場合は、描画ライン上の描画開始点と描画終了点とが調整前の位置に対してずれることになる。図２１は、一例として、初期状態でＹｔ軸と平行なビーム走査装置ＭＤ１の描画ラインＳＬ１をＸｔＹｔ平面（被照射面）内で反時計回りに角度θｓｓだけ回転させた様子を示す。図２１は説明のために角度θｓｓを誇張して図示したもので、実際に回転可能な角度θｓｓの最大値は±２°程度と極めて小さい。図２１において、調整前の描画ラインＳＬ１の中点をＣＣとすると、Ｚｔ方向に延びる照射中心軸Ｌｅ１は中点ＣＣを通るように設定され、描画ラインＳＬ１は照射中心軸Ｌｅ１と一致したビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸を中心としてθｚｔ回転（傾斜）するように設定されているものとする。さらに、描画ラインＳＬ１の描画開始点をＳＴ、描画終了点をＳＥとすると、描画開始点ＳＴから描画終了点ＳＥまでの長さＬＢＬがＹｔ方向に関する実際のパターン描画幅となる。したがって、描画開始点ＳＴから中点ＣＣまでの長さＬＢｈと、中点ＣＣから描画終了点ＳＥまでの長さＬＢｈとは等しく、ＬＢｈ＝ＬＢＬ／２になっているものとする。

描画ラインＳＬ１が初期状態から角度θｓｓだけ回転すると、Ｙｔ軸に対して傾いた描画ラインＳＬ１ａになる。調整後の描画ラインＳＬ１ａの描画開始点ＳＴａは、初期の描画開始点ＳＴから（ΔＸＳａ，ΔＹＳａ）だけ位置ずれし、調整後の描画ラインＳＬ１ａの描画終了点ＳＥａは、初期の描画終了点ＳＥから（ΔＸＥａ，ΔＹＥａ）だけ位置ずれする。この位置ずれは、隣りのビーム走査装置ＭＤ２の描画ラインＳＬ２で描画されるパターンとの継ぎ誤差となる。例えば、隣りのビーム走査装置ＭＤ２の描画ラインＳＬ２が描画ラインＳＬ１ａに対して＋Ｙｔ方向側に位置し、初期の描画開始点ＳＴで継ぎ露光する必要がある場合は、調整後の描画ラインＳＬ１ａの描画開始点ＳＴａを矢印Ａｒの方向に微少にシフトさせる必要がある。この矢印Ａｒのようなシフトは、図９で説明した原点信号ＳＨの発生から時間Ｔｐｘ後に描画データの書き出しを行うタイミングを、僅かに早めることによって実現できる。

ここで、位置ずれ量ΔＹＳａは、ＬＢｈ・（１−ｃｏｓ（θｓｓ））となり、矢印Ａｒに沿ったシフト量（長さ）をΔＡｒとすると、位置ずれ量ΔＹＳａとシフト量ΔＡｒは、ΔＹＳａ＝ΔＡｒ・ｃｏｓ（θｓｓ）となるので、シフト量ΔＡｒは、以下のように表される。
ΔＡｒ＝〔ＬＢｈ・（１−ｃｏｓ（θｓｓ））〕／ｃｏｓ（θｓｓ）・・・（１）

例えば、長さＬＢＬが５０ｍｍ（ＬＢｈ＝２５ｍｍ）の場合、角度θｓｓが±０．５°のときのシフト量ΔＡｒは約０．９５μｍとなり、角度θｓｓが±１．０°のときのシフト量ΔＡｒは約３．８μｍとなり、角度θｓｓが±２．０°のときのシフト量ΔＡｒは約１５．２μｍとなり、角度θｓｓの変化とシフト量ΔＡｒの変化とは２次関数的な関係になる。したがって、調整された角度θｓｓに応じてシフト量ΔＡｒを算出し、そのシフト量ΔＡｒに対応した時間ΔＴｐｘ（＝ΔＡｒ／スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓｓ）だけ、図９で説明した時間Ｔｐｘを短くして描画データの書き出しを開始すればよい。

また、隣りのビーム走査装置ＭＤ２の描画ラインＳＬ２が描画ラインＳＬ１ａに対して−Ｙｔ方向側に位置し、初期の描画終了点ＳＥで継ぎ露光する必要がある場合は、調整後の描画ラインＳＬ１ａの描画終了点ＳＥａを矢印Ａｆの方向に微少にシフトさせる必要がある。この場合も、矢印Ａｆの方向のシフト量ΔＡｆは、先の式（１）と同様に、
ΔＡｆ＝〔ＬＢｈ・（１−ｃｏｓ（θｓｓ））〕／ｃｏｓ（θｓｓ）・・・（２）
で求められる。図２１のように、中点ＣＣ（Ｌｅ１）が精密にビーム走査装置ＭＤ１の回転中心に設定されている場合、シフト量ΔＡｒとシフト量ΔＡｆの絶対値は等しくなる。シフト量ΔＡｆの方向は、描画ラインＳＬ１ａ上のスポット光ＳＰの走査方向と同じなので、この場合は、調整された角度θｓｓに応じたシフト量ΔＡｆに対応した時間ΔＴｐｘ（＝ΔＡｒ／スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓｓ）だけ、図９で説明した時間Ｔｐｘを長くして描画データの書き出しを開始すればよい。

さらに、角度θｓｓだけ調整された後の描画ラインＳＬ１ａの描画開始点ＳＴａは、初期の描画開始点ＳＴに対して−Ｘｔ方向にΔＸＳａだけ位置ずれし、描画終了点ＳＥａは初期の描画終了点ＳＥに対して＋Ｘｔ方向にΔＸＥａだけ位置ずれする。このようなＸｔ方向（副走査方向）の位置ずれ誤差ΔＸＳａ、ΔＸＥａは、回転ドラムＤＲの回転角度位置を計測するエンコーダＥＣの計測値（カウンタの出力値）に対して、誤差ΔＸＳａまたはΔＸＥａのオフセットを加えた値に応答して各描画ラインＳＬｎの描画を開始することで補正できる。このような微細な補正のために、エンコーダＥＣ（およびスケール部ＳＤ）による回転ドラムＤＲの回転角度位置の計測分解能（カウンタ回路の１カウント当りの基板ＦＳの移動量）は、スポット光ＳＰのサイズφの１／２以下、望ましくは１／１０以下に設定される。

以上の図２１による説明では、初期状態でＹｔ軸と平行なビーム走査装置ＭＤ１の描画ラインＳＬ１をＸｔＹｔ平面（被照射面）内で反時計回りに角度θｓｓだけ回転させる際に、照射中心軸Ｌｅ１は中点ＣＣを通るように設定され、描画ラインＳＬ１(すなわち、ビーム走査装置ＭＤ１)は照射中心軸Ｌｅ１を中心としてθｚｔ回転（傾斜）するように設定されているものとした。しかしながら、ビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸（以下、Ｍｒｐと呼ぶ）を決める円管状の支柱部材ＢＸ１、環状ベアリング４８等の取付け誤差や、ビームＬＢ１のビーム走査装置ＭＤ１への入射位置の誤差等によって、描画ラインＳＬ１の中点ＣＣ（照射中心軸Ｌｅ１）とビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸ＭｒｐとのＸｔＹｔ平面内での２次元的な位置ずれ誤差ΔＡ（ΔＡｘ，ΔＡｙとする）があると、その位置ずれ誤差ΔＡによる影響が、図２１中の誤差（ΔＸＳａ，ΔＹＳａ）、誤差（ΔＸＥａ，ΔＹＥａ）に加味される。

その様子を、図２２を用いて説明する。図２２は、図２１のように状態に対して、ビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸（第１の回転中心軸）Ｍｒｐと描画ラインＳＬ１の中点ＣＣ（照射中心軸Ｌｅ１）とが、相対的に位置ずれ誤差ΔＡ（ΔＡｘ，ΔＡｙ）を持った場合の様子を、誇張して示す図である。なお、この場合は、ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１の入射軸は、回転中心軸Ｍｒｐと同軸である。図２２において、図２１で説明した符号や記号については、説明を省略する。図２２のように、調整前の初期状態においてＹｔ軸と平行だった描画ラインＳＬ１は、中点ＣＣ（Ｌｅ１）の位置から誤差（ΔＡｘ，ΔＡｙ）だけシフトした回転中心軸Ｍｒｐを中心に、角度θｓｓだけ傾いた描画ラインＳＬ１ｂとなる。描画ラインＳＬ１ｂは、誤差（ΔＡｘ，ΔＡｙ）の影響により、図２１で示した描画ラインＳＬ１ａをＸｔＹｔ平面内で平行移動させたものとなる。したがって、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの描画開始点ＳＴｂは、図２１の状態での描画開始点ＳＴａに対して−Ｘｔ方向に誤差ΔＸｃｃ、＋Ｙｔ方向に誤差ΔＹｃｃだけずれる。同様に、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの描画終了点ＳＥｂは、図２１の状態での描画終了点ＳＥａに対して−Ｘｔ方向に誤差ΔＸｃｃ、＋Ｙｔ方向に誤差ΔＹｃｃだけずれ、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの中点ＣＣ´（Ｌｅ１´）も、図２１の状態での描画ラインＳＬ１の中点ＣＣ（Ｌｅ１）に対して−Ｘｔ方向に誤差ΔＸｃｃ、＋Ｙｔ方向に誤差ΔＹｃｃだけずれる。

したがって、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの描画開始点ＳＴｂは、初期の描画開始点ＳＴに対して、Ｘｔ方向に（ΔＸＳａ＋ΔＸｃｃ）、Ｙｔ方向に（ΔＹＳａ−ΔＹｃｃ）だけ位置ずれし、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの描画終了点ＳＥｂは、初期の描画終了点ＳＥに対して、Ｘｔ方向に（ΔＸＥａ−ΔＸｃｃ）、Ｙｔ方向に（ΔＹＥａ＋ΔＹｃｃ）だけ位置ずれする。回転中心軸Ｍｒｐと初期の描画ラインＳＬ１の中点ＣＣ（Ｌｅ１）とが誤差（ΔＡｘ，ΔＡｙ）の位置ずれを持つことによる誤差分（ΔＸｃｃ，ΔＹｃｃ）は、初期の描画ラインＳＬ１の中点ＣＣを原点（０，０）とすると、以下のように表される。
ΔＸｃｃ＝−ΔＡｙ・ｓｉｎ（θｓｓ）＋ΔＡｘ・（１−ｃｏｓ（θｓｓ））・・・（３）
ΔＹｃｃ＝ΔＡｙ・（１−ｃｏｓ（θｓｓ））＋ΔＡｘ・ｓｉｎ（θｓｓ） ・・・（４）

この図２２のように、ビームＬＢ１の入射軸線と回転中心軸Ｍｒｐとが一致していて、回転中心軸Ｍｒｐと描画ラインＳＬ１の中点ＣＣ（Ｌｅ１）とが、ＸｔＹｔ平面内で誤差（ΔＡｘ，ΔＡｙ）だけシフトしている場合は、先の図２１で説明したように、描画ラインＳＬ１ｂのシフト量ΔＡｒ、ΔＡｆを計算して、それに対応した時間ΔＴｐｘだけ、図９で説明した時間Ｔｐｘを短くしたり、長くしたりしてパターンデータ（描画データ）の書き出しタイミングを補正すればよい。ただし、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの描画開始点ＳＴｂから描画終了点ＳＥｂまでの長さＬＢＬ（例えば５０ｍｍ）は、スポット光ＳＰの最大走査長（例えば５１ｍｍ）の範囲内である必要がある。また、副走査方向（Ｘｔ方向）についても、回転ドラムＤＲの回転角度位置を計測するエンコーダＥＣの計測値（カウンタの出力値）に対して、誤差（ΔＸＳａ＋ΔＸｃｃ）または（ΔＸＥａ−ΔＸｃｃ）のオフセットを加えた値に応答して各描画ラインＳＬｎの描画を開始することで補正できる。なお、図２１、図２２では、照射中心軸Ｌｅ１が描画ラインＳＬｎの中点ＣＣを通る態様を例にして説明したが、先の変形例５のように、照射中心軸Ｌｅ１が描画ラインＳＬｎ上の任意の点を通るものであってもよい。この場合であっても、描画ラインＳＬｎのシフト量ΔＡｒ、ΔＡｆの算出原理は同じである。

ところで、例えば、先の変形例５（図１８Ａ、図１８Ｂ）のように、ビーム走査装置ＭＤ１に入射するビームＬＢ１のＸｔＹｚ平面内での位置をＹｔ方向にずらす場合、ビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸Ｍｒｐおよび照射中心軸Ｌｅ１を、描画ラインＳＬ１の描画開始点ＳＴと一致した位置、または極めて近い位置に設定すると、描画ラインＳＬ１を角度θｓｓ傾けたとしても、調整後の描画開始点ＳＴｂは初期の描画開始点ＳＴの位置からほとんど変化しない。そのため、調整後の描画開始点ＳＴｂが隣の描画ラインと継がれる場合、描画ラインＳＬ１ｂのスポット光ＳＰの走査方向に関する位置調整（図９で説明した時間Ｔｐｘの調整）を不要にすることもできる。

また、ビーム走査装置ＭＤ１の機械的な回転中心軸Ｍｒｐと照射中心軸Ｌｅ１とは、ＸｔＹｔ平面内において所定の許容範囲ΔＱ（ΔＢｘ，ΔＢｙ）内で同軸であることがよい。その許容範囲ΔＱは、例えば、ビーム走査装置ＭＤ１を機械的に所定の角度θｓｍだけ傾けたとき、調整後の描画ラインＳＬ１ｂの描画開始点ＳＴｂ（または描画終了点ＳＥｂ）の実際の位置（実位置Ａｐｏ）と、許容範囲ΔＱをゼロと仮定した場合にビーム走査装置ＭＤ１を角度θｓｍだけ傾けたときの描画ラインＳＬ１ｂの描画開始点ＳＴｂ（または描画終了点ＳＥｂ）の設計上の位置（設計位置Ｄｐｏ）との差分量が、スポット光ＳＰの走査方向（図２１中の矢印ＡｒやＡｆ）またはＹｔ方向に関して、例えば、スポット光ＳＰのサイズφ以内となるように設定される。ここで、所定の角度θｓｍは、ビーム走査装置ＭＤ１が機械的に回転可能な上限角度（例えば±２°）に設定することができる。各ビーム走査装置ＭＤ（ＭＤ１〜ＭＤ６）の照射中心軸Ｌｅ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）と回転中心軸Ｍｒｐとを所定の許容範囲ΔＱ内で同軸にするために、図５に示す各光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）の反射ミラーＭ１〜Ｍ５の間に、図７に示すような像シフト光学部材ＳＲおよび偏向調整光学部材ＤＰのうち少なくとも一方を設けるようにしてもよい。なお、支柱部材ＢＸ１の中心軸は、回転中心軸Ｍｒｐと同軸、または、回転中心軸Ｍｒｐおよび照射中心軸Ｌｅと所定の許容範囲ΔＱで同軸となるように設定されている。

また、ビーム走査装置ＭＤに入射するビームＬＢの入射軸が、回転中心軸Ｍｒｐと一致するように、ビーム走査装置ＭＤにビームＬＢを入射させたが、ビーム走査装置ＭＤに入射するビームＬＢの入射軸と回転中心軸Ｍｒｐとが所定の許容範囲ΔＱ内で同軸であってもよい。例えば、ビーム走査装置ＭＤに入射するビームＬＢの入射軸が、照射中心軸Ｌｅと一致するとともに、回転中心軸Ｍｒｐと所定の許容範囲ΔＱ内で同軸であってもよい。

また、変形例２、３における像回転光学系ＩＲも同様に、像回転光学系ＩＲの機械的な回転中心軸（第２の回転中心軸）が照射中心軸Ｌｅと所定の許容範囲ΔＱ内で同軸となっていればよい。この場合、ｆθレンズＦＴから像回転光学系ＩＲに入射するビームＬＢの走査軌跡の中点を通るビームＬＢの入射軸と像回転光学系ＩＲの機械的な回転中心軸とは所定の許容範囲ΔＱ内で同軸となるように設定されている。

以上に説明した実施の形態や各変形例の構成では、露光装置本体に対して回転可能なビーム走査装置ＭＤには、光源装置１４が搭載されていないが、従来の装置（特許文献１）のように、半導体レーザーダイオード、ＬＥＤ等の小型の固体光源を、ビーム走査装置ＭＤ（例えば支持フレーム４０）内に設け、その固体光源を描画データに基づいてパルス発光するように制御してもよい。その場合、図５、図６に示した描画用光学素子ＡＯＭは不要となる。

さらに、上記各実施の形態や各変形例では、描画データに基づいたスポット光ＳＰの強度変調（オン／オフ）を、例えば、図５中の光導入光学系ＢＤＵ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）内に設けた描画用光学素子ＡＯＭ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）で行うようにしたが、光源装置１４をファイバーアンプレーザ光源とする場合は、ファイバーアンプに入射する前の赤外波長域の種光（パルス光）の強度を、描画データに基づいてバースト波状に変調することによって、光源装置１４から出力される紫外線のパルスビーム自体を描画データに応じてバースト波状に変調させてもよい。その場合、光導入光学系ＢＤＵ内に設けた描画用光学素子ＡＯＭは、光源装置１４からのビームＬＢをビーム走査装置ＭＤに導くか否かの選択用光学素子（スイッチング素子ＡＯＭと呼ぶ）として使われる。そのためには、ビーム走査装置ＭＤの各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度を一致させるとともに、その回転角度の位相も所定の関係を保つように同期制御する必要がある。さらに、光源装置１４からのビームＬＢが、ビーム走査装置ＭＤの各々のスイッチング素子ＡＯＭを順番に透過するようなビーム送光系（ミラー等）を設け、ポリゴンミラーＰＭの原点信号ＳＨに応答して、描画ラインＳＬｎ上のスポット光ＳＰの１回の走査期間だけ、各スイッチング素子ＡＯＭのうちのいずれか１つを順番にオン状態にするような同期制御とするのがよい。

なお、上記実施の形態および各変形例の露光装置ＥＸでは、回転ドラムＤＲによって湾曲に支持されている基板ＦＳに対してビーム走査装置ＭＤによるスポット光ＳＰの描画露光を行ったが、平面状に支持されている基板ＦＳに対してスポット光ＳＰの描画露光を行うものでもよい。つまり、ビーム走査装置ＭＤは、平面状に支持されている基板ＦＳに対してスポット光ＳＰの描画露光を行ってもよい。この基板ＦＳを平面状に支持する機構は、国際公開第２０１３／１５０６７７号パンフレットに開示されているものを用いることができる。簡単に説明すると、環状ベルトが巻き付けられた複数のローラによって、環状ベルトが基板ＦＳを支持する領域では平面状となるように規定される。そして、環状ベルトの平面状となっている領域において、搬送されてくる基板ＦＳが環状ベルトに密着して支持される。環状ベルトは、所定の方向に環状に搬送されているので、環状ベルトは、支持している基板ＦＳを基板ＦＳの搬送方向に搬送することができる。

（第２の実施の形態）
図２３は、第２の実施の形態によるビーム走査装置ＭＤ’の構成を示し、図２３のビーム走査装置ＭＤ’は、先の図５、図７、図１０等に示したビーム走査装置ＭＤｎ（ＭＤ１〜ＭＤ６）の各々と置き換え可能な構成となっている。図２３のビーム走査装置ＭＤ’を構成する部材に関しては、先のビーム走査装置ＭＤｎの部材と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本第２の実施の形態によるビーム走査装置ＭＤ’は、光導入光学系（ビーム分配光学系とも呼ぶ）ＢＤＵｎ（ＢＤＵ１〜ＢＤＵ６）内の描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の後で集光されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を入射する単一モードの光ファイバーＳＭＦで伝送されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を導入するように構成される。

光ファイバーＳＭＦの射出端Ｐｂｏは、ビーム走査装置ＭＤｎの反射ミラーＭ１０の＋Ｚｔ方向に固定され、射出端Ｐｂｏで収斂したビームＬＢ１は所定の開口数（ＮＡ）で発散しながら、反射ミラーＭ１０で反射して、ビームエキスパンダーＢＥを構成する集光レンズＢｅ１とコリメートレンズＢｅ２に入射する。ビームＬＢ１は、集光レンズＢｅ１とコリメートレンズＢｅ２の間の集光位置Ｐｂ１で集光した後、再び発散するビームＬＢ１となってコリメートレンズＢｅ２に入射して平行光束に変換される。コリメートレンズＢｅ２から射出したビームＬＢ１は、先の図７と同様に、反射ミラーＭ１２、像シフト光学部材ＳＲ、偏向調整光学部材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、およびシリンドリカルレンズＣＹｂを介して、基板ＦＳ上にスポット光ＳＰとして集光される。スポット光ＳＰが形成される面（基板ＦＳの表面）は、集光位置Ｐｂ１および射出端ＰＢｏと光学的に共役な関係になっている。なお、図２３では、図７で示したミラーＭ１１、偏光ビームスプリッタＢＳ１、レンズ系Ｇ１０、光検出器ＤＴ１は省略してある。

本第２の実施の形態においても、ビーム走査装置ＭＤ’は全体として照射中心軸Ｌｅ１を中心に所定の角度範囲で回動可能なように支柱部材ＢＸ１に軸支されているが、光ファイバーＳＭＦの射出端Ｐｂｏは、照射中心軸Ｌｅ１からずれた任意の位置に固定することができる。紫外波長域のビームを高速に走査してパターン描画する場合、基板ＦＳ上の感光性機能層の感度によっては、ビームのエネルギー（スポット光の単位面積当たりの照度）を相当に高くしておく必要がある。そのため、図２３のように単一モードの光ファイバーＳＭＦを使った光伝送では、光ファイバーの紫外線に対する耐性が確保できないこともある。しかしながら、感光性機能層が、紫外波長域よりも長い波長、例えば５００ｎｍ台〜７００ｎｍ台の波長の光に感度を有する場合は、図２３のように、単一モードの光ファイバーＳＭＦによる光伝送が可能となる。

図２３の光ファイバーＳＭＦの不図示の入射端は、先の図５で示した光導入光学系ＢＤＵｎ内の描画用光学素子ＡＯＭｎの後の分岐用のミラーＭ１の後に配置される。具体的には、ミラーＭ１で反射された描画用のビームＬＢｎを集光レンズによって所定のＮＡ（開口数）で集光するビームに変換し、その集光点（ビームウェスト位置）に、光ファイバーＳＭＦの入射端を固定しておけばよい。

１４…光源装置 ４８…環状ベアリング
ＢＤＵｎ…光導入光学系 ＢＸ１…支柱部材
ＣＹａ、ＣＹｂ…シリンドリカルレンズ ＦＳ…基板
ＦＴ…ｆθレンズ ＬＢｎ…ビーム
Ｍ１〜Ｍ５、Ｍ１０〜Ｍ１５、Ｍ２０〜Ｍ２４、Ｍ３０、Ｍ３１…反射ミラー
ＭＤ…ビーム走査装置 ＰＭ…ポリゴンミラー
ＳＰ…スポット光 Ｕｂ１…第１フレーム部
Ｕｂ２…第２フレーム部

Claims (16)

1. 光源装置からのビームのスポット光を描画データに応じて強度変調して対象物の被照射面に投射しつつ、前記スポット光を前記被照射面上で１次元に走査してパターンを描画する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受ける入射光学部材と、該入射光学部材からの前記ビームを入射して前記１次元の走査のために偏向する走査用偏向部材と、偏向された前記ビームを入射して前記被照射面に対して垂直に投射するテレセントリックな投射光学系と、を一体的に支持するビーム走査ユニットと、
   装置本体に取り付けられ、前記光源装置からの前記ビームを音響光学変調器でスイッチングして前記ビーム走査ユニットの前記入射光学部材に導く光導入光学系と、
   前記スポット光の走査によって前記被照射面上に形成される所定長の走査線上の中点を通る前記被照射面の法線を照射中心軸としたとき、前記入射光学部材に入射する前記光導入光学系からの前記ビームの入射軸と前記照射中心軸とが同軸となるように、前記ビーム走査ユニットを前記装置本体に前記照射中心軸の回りに回転可能に結合する結合部材と、
   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、
   前記スポット光の前記１次元の走査の方向を主走査方向としたとき、前記ビーム走査ユニットは前記主走査方向に奇数番と偶数番の順で複数配置され、
   複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、奇数番の前記ビーム走査ユニットによる前記走査線と偶数番の前記ビーム走査ユニットによる前記走査線とが、前記主走査方向と直交した副走査方向に所定の間隔で離れて位置するように配置される、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、
   前記光導入光学系と前記音響光学変調器とは、奇数番の前記ビーム走査ユニットと偶数番の前記ビーム走査ユニットの各々に対応して複数設けられ、
   複数の前記音響光学変調器の各々は、前記光源装置からの前記ビームを順番に通すように設けられると共に、いずれか１つの前記音響光学変調器が前記ビームを対応した前記ビーム走査ユニットの前記入射光学部材に向かうように選択的にスイッチングされる、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、
   複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、前記入射光学部材、前記走査用偏向部材、及び前記投射光学系を一体的に支持すると共に、前記結合部材を介して前記照射中心軸の回りに回転可能なように前記装置本体に取り付けられる支持フレームを更に有する、パターン描画装置。
5. 請求項４に記載のパターン描画装置であって、
   前記支持フレームは、前記照射中心軸と垂直になるように並行に配置された２枚の平行支持部と、前記２枚の平行支持部の一端側を塞ぐ閉塞支持部とで構成され、
   前記入射光学部材、前記走査用偏向部材、および、前記投射光学系は、前記支持フレームの前記２枚の平行支持部と前記閉塞支持部に沿って取り付けられ、前記結合部材は、前記２枚の平行支持部の他端側に取り付けられる、パターン描画装置。
6. 請求項５に記載のパターン描画装置であって、
   前記支持フレームの前記２枚の平行支持部と前記閉塞支持部とで囲まれた内側の空間内に位置するように前記装置本体側に取り付けられ、前記支持フレームを前記照射中心軸の回りに回転駆動させるアクチュエータを更に含む、パターン描画装置。
7. 請求項５に記載のパターン描画装置であって、
   複数の前記ビーム走査ユニットの各々の前記入射光学部材は、前記２枚の平行支持部の一方側の平行支持部に設けられ、前記光導入光学系からの前記ビームを前記照射中心軸に対して直角であって前記一方側の平行支持部に沿うように反射させる第１の反射ミラーで構成される、パターン描画装置。
8. 請求項７に記載のパターン描画装置であって、
   複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、
   前記第１の反射ミラーで反射された前記ビームを前記閉塞支持部に沿うように反射させる第２の反射ミラーと、
   該第２の反射ミラーで反射された前記ビームを前記照射中心軸に対して直角であって前記２枚の平行支持部の他方側の平行支持部に沿うように反射させる第３の反射ミラーと
   を更に含む、パターン描画装置。
9. 請求項８に記載のパターン描画装置であって、
   複数の前記ビーム走査ユニットの各々の前記走査用偏向部材は、前記照射中心軸と平行に回転軸が配置されるように前記他方側の平行支持部に設けられた回転多面鏡であり、
   前記他方側の平行支持部には、前記第３の反射ミラーで反射された前記ビームを前記回転多面鏡の反射面に向けて反射させる第４の反射ミラーが設けられる、パターン描画装置。
10. 請求項９に記載のパターン描画装置であって、
    複数の前記ビーム走査ユニットの各々の前記投射光学系は、
    前記照射中心軸と直交するように配置される光軸を有し、前記回転多面鏡の反射面で偏向される前記ビームを入射するテレセントリックなｆθレンズと、
    該ｆθレンズから前記主走査方向に走査して射出される前記ビームを前記照射中心軸と平行になるように前記被照射面に向けて反射させる第５の反射ミラーと、
    該第５の反射ミラーと前記被照射面との間に配置され、前記主走査方向と平行な母線を有するシリンドリカルレンズと、
    を含む、パターン描画装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載のパターン描画装置であって、
    複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、前記一方側の平行支持部に沿うように配置され、前記第１の反射ミラーで反射された前記ビームの径を拡大するビームエキスパンダーを更に有する、パターン描画装置。
12. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載のパターン描画装置であって、
    複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、
    前記第１の反射ミラーから前記走査用偏向部材までの前記ビームの光路中に配置されて、前記第１の反射ミラーから前記走査用偏向部材に向かう前記ビームと、前記ビームの投射により前記被照射面で反射して前記投射光学系と前記走査用偏向部材とを介して戻ってくる反射光とを、偏光により分離する為の偏光ビームスプリッタを更に有する、パターン描画装置。
13. 請求項１２に記載のパターン描画装置であって、
    複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、前記偏光ビームスプリッタで分離される前記被照射面からの前記反射光の強度を検出する為の光検出器を更に有する、パターン描画装置。
14. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
    前記スポット光の前記１次元の走査の方向を主走査方向としたとき、前記ビーム走査ユニットは前記主走査方向に所定の間隔で複数配置され、
    前記光導入光学系と前記音響光学変調器とは、複数の前記ビーム走査ユニットの各々に対応して複数設けられ、
    複数の前記音響光学変調器の各々は、オン状態のときに前記光源装置からの前記ビームが対応した前記ビーム走査ユニットの前記入射光学部材に向かうように設定される、パターン描画装置。
15. 請求項１４に記載のパターン描画装置であって、
    複数の前記ビーム走査ユニットの各々の前記走査用偏向部材は、前記照射中心軸と平行な回転軸の回りに回転して、前記ビームを反射させて前記投射光学系に向かわせる複数の反射面を有する回転多面鏡であり、
    複数の前記ビーム走査ユニットの各々は、前記回転多面鏡の各反射面が所定の回転位置になったときに原点信号を発生する原点センサを更に有する、パターン描画装置。
16. 請求項１５に記載のパターン描画装置であって、
    複数の前記音響光学変調器の各々は、前記光源装置からの前記ビームを順番に通すように設けられると共に、いずれか１つの前記音響光学変調器が順番にオン状態になって前記ビームを対応した前記ビーム走査ユニットの前記入射光学部材に向かわせるように、前記原点センサからの前記原点信号に応答して選択的にスイッチングされる、パターン描画装置。

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