JP5703069B2 - 描画装置および描画方法 - Google Patents

Description

この発明は、光学ヘッドから、光学ヘッドに対して相対的に移動する対象物に対して光を照射して、対象物にパターンを描画する技術に関する。

以下の説明において、「基板」とは、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等を指す。

感光材料が塗布された基板に対して光を照射して、基板にパターン（露光パターン）を描画することによって、基板に対する各種の露光プロセスを行う露光装置が従来から各種提案されているが、特に近年においては、フォトマスクを用いず、ＣＡＤデータ等から基板上に直接にパターンを描画するタイプの露光装置（いわゆる、直接描画装置）が注目されている。直接描画装置は、例えば、特許文献１〜４に開示されている。

例えば、特許文献１に開示されている直接描画装置においては、空間変調素子であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device：デジタル・マイクロミラー・デバイス）(登録商標)素子を、パターンを記述したＣＡＤデータに基づいて制御することによって、光源からの光を空間変調する。そして、空間変調された光を基板上に結像させることによって基板にパターンを描画する。

ところで、直接描画装置においては、描画位置を高精度にコントロールすることが要求される。例えば、多重露光を行う場合には、基板に先に形成された既設パターン（下地パターン）の上に高い精度で重ね合わさるように次のパターンを描画しなければならない。

ところが、下地パターンが形成された基板には、その後熱処理工程が施されるところ、この熱処理工程を経ることによって、基板には、歪み、収縮・膨張等の形状変化が生じてしまい、この形状変化によって、当該基板に形成された下地パターンも変化してしまう。また、異なる描画装置（露光機）によって、下地パターンを形成した場合、装置の機差や、精度によっても下地パターンは変化してしまう。変化した下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて次のパターンを描画することは容易なことではない。

下地パターンの変化に対応して、これに高い重ね合わせ精度で次のパターンを形成するための技術が、例えば特許文献１に開示されている。ここには、描画を実行する前に下地パターンの位置をモニターで検出して、下地パターンの位置ずれ量を特定し、特定した位置ずれ量に応じて新たに形成すべきパターンのＣＡＤデータを修正する構成が開示されている。この構成によると、修正後のＣＡＤデータを用いて光源からの光を空間変調して、空間変調された光を基板上に結像させることによって、位置ずれしている下地パターンに重ね合わさるようにパターンを描画することができる。

特開２００６−３５００３４号公報 特開平３−８９５１１号公報 特開２００１−１７６７６９号公報 特開２００９−２４４４４６号公報

上述したとおり、パターンのＣＡＤデータに下地パターンの変化量に応じた修正を施す従来の技術を適用すれば、変化した下地パターンに重ね合わさるようにパターンを描画することができる。ただしこの場合、ＣＡＤデータをいくら正確に修正しても、実際の描画位置は空間変調素子の画素単位でしか修正されない。つまり、空間変調素子の画素サイズより細かい精度で描画位置をコントロールすることは原理的に不可能である。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象物に対するパターンの描画位置を高精度にコントロールできる技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する対象物に対して光を照射して、前記対象物にパターンを描画する描画装置であって、前記光学ヘッドが、光源からの光を、前記対象物に描画すべきパターンを記述したパターンデータに基づいて空間変調する空間光変調部と、前記空間光変調部において空間変調された光の経路を、前記空間光変調部における空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正する光路補正部と、前記対象物における描画予定領域を撮像して得られた撮像データから前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、前記空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するシフト量算出部と、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の描画装置であって、前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置に基づいて、前記パターンデータを補正するデータ補正部、をさらに備え、前記空間光変調部が、補正後の前記パターンデータに基づいて、前記光源からの光を空間変調する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の描画装置であって、前記対象物に対して前記光学ヘッドが相対的に移動する移動方向について、前記光学ヘッドの前方側に設けられ、前記描画予定領域を撮像する撮像部、をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の描画装置であって、前記空間光変調部が、一定方向に配列された複数の光変調素子、を備え、前記光源からの光を、前記光変調素子の画素単位で空間変調する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の描画装置であって、前記光変調素子が、回折格子型の光変調素子である。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の描画装置であって、前記データ補正部が、前記対象物の代表位置を撮像して得られた撮像データに基づいて前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置を予測し、予測された前記既設パターンの形成位置に基づいて、前記パターンデータを補正する。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の描画装置であって、前記光路補正部が、平行でない光学面を備えるプリズムを、前記空間変調された光の経路上に２個並べて配置した光学系と、前記２個のプリズムの離間距離を変更することにより、前記空間変調された光の経路をシフトさせるプリズム移動部と、を備える。

請求項８に記載の発明は、対象物に対して光を照射して、前記対象物にパターンを描画する描画方法であって、ａ）光源からの光を、前記対象物に描画すべきパターンを記述したパターンデータに基づいて空間変調する工程と、ｂ）空間変調された光の経路を、当該空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正する工程と、ｃ）前記対象物における描画予定領域を撮像して得られた撮像データから前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、前記空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するシフト量算出工程と、を備える。

請求項１に記載の発明によると、光路補正部が、空間光変調部において空間変調された光の経路を、空間光変調部における空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正するので、対象物に対するパターンの描画位置を高精度にコントロールすることができる。また、描画予定領域を撮像して得られた撮像データから既設パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するので、既設パターンに対する描画位置を精確にコントロールすることができる。

請求項２に記載の発明によると、空間光変調部が既設パターンの形成位置に基づいて補正されたパターンデータに基づいて光を空間変調し、空間変調された光の経路を、光路補正部が、空間変調の単位よりも細かい精度でさらに補正する。この構成によると、既設パターンに対する描画位置を高精度に制御することができる。例えば、既設パターンに高精度に重ね合わされたパターンを描画することができる。

請求項３に記載の発明によると、光学ヘッドの前方側（対象物に対して光学ヘッドが相対的に移動する移動方向について、前方側）に、対象物の描画予定領域を撮像する撮像部が設けられるので、光学ヘッドが描画を行う対象物内の領域に先に形成された既設パターンの形成位置を確実かつ効率的に実測することができる。

請求項８に記載の発明によると、空間変調された光の経路を、空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせるので、対象物に対するパターンの描画位置を高精度にコントロールすることができる。また、描画予定領域を撮像して得られた撮像データから既設パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するので、既設パターンに対する描画位置を精確にコントロールすることができる。

描画装置の側面図である。 描画装置の上面図である。 先行撮像ユニット、および、アライメントユニットの各構成例を示す図である。 照明ユニットの構成例を示す図である。 描画ユニットの構成例を模式的に示す図である。 空間光変調器の構成例を模式的に示す図である。 電圧がオンされている状態の空間光変調素子を示す図である。 電圧がオフされている状態の空間光変調素子を示す図である。 光路補正部の構成を模式的に示す図である。 処理対象となる基板を模式的に示す図である。 描画装置において実行される一連の処理の流れを示す図である。 パターン描画処理中の光学ヘッド部と基板との様子を模式的に示す図である。 描画処理の動作を説明するための図である。 描画装置において実現される各機能を表すブロック図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が付されている。

＜１．描画装置１００の構成＞
＜１−１．全体構成＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る描画装置１００の構成を示した側面図および上面図である。描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された半導体基板（以下、単に「基板」という）Ｗの上面に光を照射して、所定のパターンを描画する装置（所謂「直接描画装置」）である。

描画装置１００は、本体フレーム１０１にカバーが取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、その備える各種の構成要素を配置した構成となっている。

描画装置１００の本体内部には、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とが形成されている。処理領域１０２には、主として、基板Ｗを保持するステージ１０、ステージ１０を移動させるステージ移動機構２０、ステージ１０の位置を計測するステージ位置計測部３０、基板Ｗの上面に光を照射する光学ヘッド部４０、基板Ｗ上の描画予定領域を撮像する先行撮像ユニット５０、および、基板Ｗ上のアライメントマークを撮像するアライメントユニット６０が配置される。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０が配置される。

また、描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット６０に照明光を供給する照明ユニット６１が配置される。また、本体外部には、描画装置１００が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。

なお、描画装置１００の本体外部であって、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。

＜１−２．各部の構成＞
＜ステージ１０＞
ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。

＜ステージ移動機構２０＞
ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、および、回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を副走査方向に移動させる副走査機構２３と、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、および、主走査機構２５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させる。

回転機構２１は、支持プレート２２上において、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転する。

副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子とベースプレート２４の上面に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向にのびる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向に移動する。

主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子と描画装置１００の基台１０６上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向にのびる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。

＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。

ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する機構により構成することができる。この場合、ステージ位置計測部３０は、例えば、レーザ光を出射する出射部３１と、ビームスプリッタ３２と、ビームベンダ３３と、第１干渉計３４と、第２干渉計３５とを備える。出射部３１、および、各干渉計３４，３５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。

出射部３１から出射されたレーザ光は、まずビームスプリッタ３２に入射し、ビームベンダ３３に向かう第１分岐光と、第２干渉計３５に向かう第２分岐光とに分岐される。第１分岐光は、ビームベンダ３３により反射され、第１干渉計３４に入射するとともに、第１の干渉計３４からステージ１０の第１の部位に照射される。そして、第１の部位において反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へ入射する。第１干渉計３４は、ステージ１０の第１の部位に向かう第１分岐光と第１の部位で反射された第１分岐光との干渉に基づいて第１の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

一方、第２分岐光は、第２干渉計３５に入射するとともに、第２干渉計３５からステージ１０の第２の部位（ただし、第２の部位は、第１の部位とは異なる位置である）に照射される。そして、第２の部位において反射した第２分岐光が、再び第２干渉計３５へ入射する。第２干渉計３５は、ステージ１０の第２の部位に向かう第２分岐光とステージ１０の第２の部位で反射された第２分岐光との干渉に基づいて第２の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

制御部９０は、第１干渉計３４および第２干渉計３５のそれぞれから、ステージ１０の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ、および、ステージ１０の第２の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、取得した各位置パラメータに基づいて、ステージ１０の位置を算出する。

＜光学ヘッド部４０＞
光学ヘッド部４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射する機構である。光学ヘッド部４０は、ステージ１０およびステージ移動機構２０を跨ぐようにして基台１０６上に架設されたフレーム１０７に設けられる。

光学ヘッド部４０は、レーザ光を出射するレーザ発振器４１と、レーザ発振器４１を駆動するレーザ駆動部４２と、レーザ発振器４１から出射された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光）（ラインビーム）とする照明光学系４３とを備える。これらの各部４１，４２，４３は、フレーム１０７の天板を形成するボックスの内部に配置される。また、これらの各部４１，４２，４３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。

光学ヘッド部４０は、さらに、フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容される描画ユニット４０１を備える。描画ユニット４０１は、レーザ発振器４１から出射され、照明光学系４３を介して入射した光にパターンデータに応じた空間変調を形成して、基板Ｗの上面に照射する。描画ユニット４０１の構成については、後に詳細に説明する。

＜先行撮像ユニット５０＞
先行撮像ユニット５０は、光学ヘッド部４０と対応付けられており、対応する光学ヘッド部４０の付近（具体的には、主走査の際に光学ヘッド部４０が基板Ｗに対して相対的に移動する移動方向について定められた距離だけ上流側）に配置されて、対応する光学ヘッド部４０が描画を行う予定の基板Ｗ上の領域（描画予定領域）を撮像する。先行撮像ユニット５０の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、先行撮像ユニット５０の構成例を示す図である。

先行撮像ユニット５０は、例えばＬＥＤにより構成される光源５１と、鏡筒５２と、対物レンズ５３と、例えばリニアイメージセンサ（一次元イメージセンサ）により構成されるＣＣＤイメージセンサ５４とを備える。

光源５１から出射される光は、鏡筒５２を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズ５３を介してＣＣＤイメージセンサ５４で受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ５４は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。

なお、先行撮像ユニット５０は、さらに、対物レンズ５３の位置を調整する駆動部と、基板Ｗの上面の高さ位置（Ｚ軸方向に沿う位置）を検出する位置検出ユニットとから構成されるオートフォーカスユニットを備えてもよい。オートフォーカスユニットにオートフォーカスを行わせる場合、制御部９０は、位置検出ユニットに基板Ｗの上面内の撮像予定位置の高さ位置を検出させ、取得された位置情報に基づいて駆動部を制御して、対物レンズ５３が適切な位置に置かれるように調整する。

＜アライメントユニット６０＞
アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成されたアライメントマークＡＬ（図１０参照）を撮像する。アライメントユニット６０は、先行撮像ユニット５０とほぼ同様の構成を備えている。すなわち、アライメントユニット６０は、図３に示すように、照明ユニット６１と、鏡筒６２と、対物レンズ６３と、ＣＣＤイメージセンサセンサ６４とを備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサ６４は、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。

照明ユニット６１は、鏡筒６２とファイバー６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、照明ユニット６１の構成例を示す図である。

照明ユニット６１は、回転フィルタ６１２を介してファイバー６０１と接続されるハロゲンランプ６１１、ハロゲンランプ６１１から出射されファイバー６０１に入射する光Ｌの光路上に配置された回転フィルタ６１２、および、回転フィルタ６１２を回転させる回転モータ６１３を備える。ハロゲンランプ６１１、および、回転モータ６１３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。

回転フィルタ６１２は、それぞれ異なる種類のフィルタがはめ込まれた複数の窓と、フィルタがはめ込まれていない１個の窓とを備える。各窓は、回転フィルタ６１２の回転軸を中心として放射状に配置されている。窓にはめ込まれている各種のフィルタは、それぞれ異なる領域の波長を透過するフィルタである。例えば、ある窓には可視光を透過するフィルタがはめ込まれており、別の窓には赤外光を透過するフィルタがはめ込まれている。

制御部９０は、アライメントユニット６０に供給すべき光の波長に応じて回転モータ６１３を制御して回転フィルタ６１２を回転させ、光路上（ハロゲンランプ６１１からファイバー６０１に入射する光の光路上）に配置する窓を変更する。例えば、アライメントユニット６０に赤外光を供給すべき場合、制御部９０は、回転モータ６１３を制御して、光路上に赤外光を透過するフィルタがはめ込まれた窓が配置されるように回転フィルタ６１２を回転させる。すると、ハロゲンランプ６１１から出射された光のうち、赤外光のみがフィルタを透過し、ファイバー６０１には赤外光のみが入射することになる。

再び図３を参照する。照明ユニット６１からのびるファイバー６０１により導かれる光は、鏡筒６２を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズ６３を介してＣＣＤイメージセンサ６４で受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ６４は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。

なお、アライメントユニット６０も、先行撮像ユニット５０と同様、オートフォーカスユニットをさらに備えてもよい。

＜制御部９０＞
再び図１、図２を参照する。制御部９０は、各種の演算処理を実行しつつ、描画装置１００が備える各部の動作を制御する。制御部９０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶する記憶部（例えば、ハードディスク）、各種表示を行うディスプレイ、キーボード、および、マウスなどで構成される入力部、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部、等を備えるコンピュータにより構成される。コンピュータにインストールされたプログラムにしたがってコンピュータが動作することにより、当該コンピュータが描画装置１００の制御部９０として機能する。制御部９０において実現される各機能部は、コンピュータによって所定のプログラムが実行されることにより実現されてもよいし、専用のハードウエアによって実現されてもよい。

制御部９０が備える記憶部には、基板Ｗに描画すべきパターンを記述したデータ（パターンデータ）が格納される。パターンデータは、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたＣＡＤデータである。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先だってパターンデータを取得して記憶部に格納している。なお、パターンデータの取得は、例えば、ネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。

＜２．描画ユニット４０１＞
＜２−１．全体構成＞
光学ヘッド部４０が備える描画ユニット４０１の構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、描画ユニット４０１の構成例を模式的に示す図である。なお、図５（ａ）には、描画ユニット４０１を−Ｘ方向から見た図が示されている。また、図５（ｂ）には、描画ユニット４０１を＋Ｙ方向から見た図が示されている。

描画ユニット４０１は、照明光学系４３（図１参照）からミラー４３１を介して定められた角度で入射した光を、パターンデータに基づいて空間変調する空間変調ユニット４４と、空間変調ユニット４４から出射される空間変調された光の経路をシフトさせることによってその経路を修正する光路補正部４５と、光路補正部４５においてその経路が修正された光を基板Ｗの表面に導いて当該表面に結像させる投影光学系４６とを備える。描画ユニット４０１が備える各部４４，４５，４６は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。

なお、描画ユニット４０１は、さらに、投影光学系４６が備えるフォーカシングレンズ（対物レンズ）４６５の位置を調整する駆動部と、基板Ｗの上面の高さ位置を検出する位置検出ユニットとから構成されるオートフォーカスユニットを備えてもよい。オートフォーカスユニットにオートフォーカスを行わせる場合、制御部９０は、位置検出ユニットに基板Ｗの上面内の描画予定位置の高さ位置を検出させ、取得された位置情報に基づいて駆動部を制御して、投影光学系４６のフォーカシングレンズ４６５が適切な位置（光学ヘッド部４０から照射される光を描画予定位置に結像させる位置）に置かれるように調整する。

＜２−２．各部の構成＞
描画ユニット４０１が備える各部４４，４５，４６の構成を詳細に説明する。

＜空間変調ユニット４４＞
空間変調ユニット４４は、電気的な制御によって入射光を空間変調させる空間光変調器４４１を備える。ただし、光を空間変調させるとは、具体的には、光の空間分布（振幅、位相、および偏光等）を変化させることを意味する。

レーザ発振器４１（図１参照）から出射されて照明光学系４３（図１参照）においてラインビームとされた光は、ミラー４３１により空間光変調器４４１に導かれ、空間光変調器４４１上の変調動作の有効領域に照射される。具体的には、空間光変調器４４１には、後に説明するように、複数の空間光変調素子４４１１（図６参照）が副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って並んで配置されており、照明光学系４３から出射される光は、線状の光束断面を空間光変調素子４４１の配列方向に沿わせるようにして空間光変調器４４１に導かれ、ここに配列された複数の空間変調素子４４１に入射する。ただし、空間光変調器４４１は、その反射面の法線が入射光の光軸に対して傾斜して配置される。空間光変調器４４１では、以下に説明するように、ミラー４３１を介して入射する光が制御部９０の制御に基づいて空間変調され、空間変調された光が投影光学系４６に入射することになる。

空間光変調器４４１は、例えば、回折格子型の空間変調器（例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーチング・ライト・バルブ)（シリコン・ライト・マシーンズ（サンノゼ、カリフォルニア）の登録商標）等を利用して構成される。回折格子型の空間変調器は、格子の深さを変更することができる回折格子であり、例えば、半導体装置製造技術を用いて製造される。

空間光変調器４４１の構成について、図６を参照しながら具体的に説明する。図６は、空間光変調器４４１の構成例を模式的に示す図である。

空間光変調器４４１は、基板４００上に、複数の可動リボン４０１と複数の固定リボン４０２とが、その長尺方向を互いに平行にして、それぞれ交互に配列された構成を備えている。なお、各リボン４０１，４０２の短尺方向に沿う幅は、略同一とされてもよいし、コントラストや反射率を考慮して、微量に異なるものとされてもよい。

ここで、互いに隣接する可動リボン４０１と固定リボン４０２とを「リボン対４０３」とすると、互いに隣接する３個以上（この実施の形態においては、４個）のリボン対４０３からなるリボン対集合４０４が、描画されるパターンの１つの画素（画素単位）に対応する。すなわち、１個のリボン対集合４０４が、１つの画素に対応する空間光変調素子４４１１を構成する。つまり、空間光変調器４４１は、複数の空間光変調素子４４１１を一次元に並べた構成となっている。なお、ここで例示する空間光変調器４４１により分割され、個々に変調された後、投影光学系４６を通して露光面に縮小投影される描画光の画素サイズは「約２．５μｍ（マイクロメートル）」である。つまり、空間変調ユニット４４は、入射光を「約２．５μｍ（マイクロメートル）」の単位（描画分解能）で空間変調することができる。

空間光変調素子４４１１の構成について、図７、図８を参照しながらより詳細に説明する。各リボン４０１，４０２の表面は、帯状の反射面を形成する。固定リボン４０２はスペーサ（図示省略）を介して基板４００上に配設されており、基板４００から一定の距離だけ離間した位置に固定されている。したがって、固定リボン４０２の表面は、基板４００の表面（以下、「基準面４００ｆ」という）と平行な姿勢で基準面４００ｆに対して固定された固定反射面４０２ｆを形成する。

一方、可動リボン４０１は、固定リボン４０２と同じ位置（すなわち、基板４００から一定の距離だけ離間した位置）（図７参照）と、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置（図８参照）との間で移動可能とされている。したがって、可動リボン４０１の表面は、基準面４００ｆと平行な姿勢を維持しつつ基準面４００ｆに対して移動可能な、可動反射面４０１ｆを形成する。

空間光変調素子４４１１の動作は、可動リボン４０１と基板４００との間に印加する電圧のオン／オフで制御される。

電圧がオフされている状態においては、可動リボン４０１は、基準面４００ｆとの離間距離が固定リボン４０２と等しい位置にあり、可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとが面一となる（図７に示す状態）。つまり、電圧がオフされている状態においては、空間光変調素子４４１１の表面は平面となっている。この状態で、空間光変調素子４４１１に光が入射すると、その入射光Ｌ１は回折せずに正反射する。これにより、正反射光（０次光）Ｌ２が発生する。

一方、電圧がオンされている状態においては、可動リボン４０１は、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置にあり、可動反射面４０１ｆが固定反射面４０２ｆよりも基準面４００ｆの側に引き下がった状態となる（図８に示す状態）。つまり、電圧がオンされている状態においては、空間光変調素子４４１１の表面には、平行な溝が周期的に並んで複数本形成される。この状態で、空間光変調素子４４１１に光が入射すると、可動反射面４０１ｆで反射される反射光と、固定反射面４０２ｆで反射される反射光との間に光路差が生じる。ただし、空間光変調素子４４１１においては、以下に説明するように、この光路差（以下「ｄ」で表す）が「ｄ＝（ｎ＋１／２）λ（ただし、λは入射光Ｌ１の波長、ｎは任意の整数値を取りうる）」となるようにされている。したがって、正反射光（０次光）は打ち消しあって消滅し、他の次数の回折光（±１次回折光、および、さらに高次の回折光）Ｌ３が発生する。より正確には、０次光の強度が最小となり、他の次数の回折光の強度が最大となる。

なお、上記においては、電圧がオフの時に可動リボン４０１と固定リボン４０２とが等しい位置（基準面４００ｆから等しい距離だけ離間した位置であり、０次光が発生する位置）となる状態が形成されるとしたが、電圧と各リボン４０１，４０２の位置との関係は必ずしもこれに限られるものではなく、任意の電圧時に、等しい位置（０次光が発生する位置）となり、また、別の電圧時に、１次回折光が発生する位置となるように構成してもよい。

光路差ｄは、電圧がオンされた状態における可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとの離間距離Ｄｆ、入射光Ｌ１の波長λ、および、入射光Ｌ１の入射角αを用いて（式１）で規定される。ただし、「入射光Ｌ１の入射角α」は、入射光Ｌ１の光軸と、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向とがなす角度をいう。

ｄ＝２Ｄｆ・cosα ・・・（式１）
つまり、空間光変調素子４４１１においては、離間距離Ｄｆ、および、入射光Ｌ１の入射角αは、（式２）の関係を満たす値に調整されている。

（ｎ＋１／２）λ＝２Ｄｆ・cosα ・・・（式２）
例えば、光路差ｄを「ｄ＝（７／２）λ」としたい場合、離間距離Ｄｆは「（７／４）λ／cosα」とされる。

ただし、空間光変調素子４４１１に入射する入射光Ｌ１の光軸は、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向に対して角度αだけ傾斜し、かつ、リボン４０１，４０２の配列方向（すなわち、各リボン４０１，４０２の長手方向と直交する方向）に垂直とされる。ここで、入射光Ｌ１は、光軸およびリボン４０１，４０２の配列方向に垂直な方向に関して僅かに集光しつつ、配列方向に関して平行な状態とされている。つまり、入射光Ｌ１は、光束断面が配列方向に長い線状の光とされている。

再び図６を参照する。空間光変調器４４１は、空間光変調器４４１が備える複数の空間光変調素子４４１１のそれぞれに対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニット４４１２を備える。

各空間光変調素子４４１１の表面状態は、ドライバ回路ユニット４４１２から当該空間光変調器４４１に印加される電圧（以下「入力電圧」という）に応じて、０次光Ｌ２を出射する状態（オフ状態）（図７に示される状態）と、１次、および、更に高次の回折光Ｌ３（±１次回折光、±２次回折光、±３次回折光、・・・）を出射する状態（オン状態）（図８に示される状態）との間で切り換えられる。各空間光変調素子４４１１から出射される光（０次光Ｌ２、あるいは１次回折光Ｌ３）は、光路補正部４５を介して投影光学系４６に導かれる。以下に説明するとおり、投影光学系４６は、１次回折光Ｌ３を遮断し、０次光Ｌ２のみを通過させる。すなわち、０次光Ｌ２のみが基板Ｗの表面まで到達することになる。

ドライバ回路ユニット４４１２は、制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて、指示された空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加する。つまり、制御部９０が、パターンデータに基づいてドライバ回路ユニット４４１２に指示を与え、ドライバ回路ユニット４４１２が指示された空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加することによって、入射光に、パターンデータに応じた空間変調を形成することができる。

なお、光学ヘッド部４０においては、空間光変調器４４１が、その備える空間光変調素子４４１１の配列方向が、副走査方向（Ｘ軸方向）に沿うように配置される。したがって、空間光変調器４４１が備える空間光変調素子４４１１の個数を「Ｎ個」とすると、空間光変調器４４１からは、副走査方向に沿うＮ画素分の、空間変調された光が出射されることになる。

後に説明するように、光学ヘッド部４０は、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光を断続的に照射し続けながら（すなわち、基板Ｗの表面にパルス光を繰り返して投影し続けながら）、主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動する。したがって、光学ヘッド部４０が主走査方向に沿って基板Ｗを１回横断すると、基板Ｗの表面に、副走査方向に沿ってＮ画素分の幅をもつ一本のパターン群が描画されることになる。この、Ｎ画素分の幅をもつ１本のパターン描画領域を、以下の説明では「１ストライプ分の領域」ともいう。

＜光路補正部４５＞
光路補正部４５について、図９を参照しながら説明する。図９は、光路補正部４５の構成を模式的に示す図である。

光路補正部４５は、空間変調ユニット４４から出射される光（すなわち、パターンデータに応じた空間変調が形成された光）の経路を、副走査方向に沿ってシフトさせる。具体的には、光路補正部４５は、１個以上の光学部品を備え、少なくとも１個の光学部品の位置（あるいは、姿勢）を変更することによって、入射光の光路を、空間変調ユニット４４における空間変調の単位（具体的には、空間光変調器４４１の画素を投影光学系４６を通して縮小投影した露光面上の画素単位）よりも細かい精度でシフトさせる。

光路補正部４５は、例えば、２個のウェッジプリズム４５１と、一方のウェッジプリズム４５１を、他方のウェッジプリズム４５１に対して、入射光の光軸Ｌの方向（Ｚ軸方向）に沿って直線的に移動させるウェッジプリズム移動機構４５２とから実現することができる。

ウェッジプリズム４５１は、非平行な光学面Ｍ１，Ｍ２を備えることにより入射光の光路を変更できるプリズムである。２個のウェッジプリズム４５１は、互いに略同一の構造（例えば、頂角、屈折率がいずれも同一となる構造）を有している。

２個のウェッジプリズム４５１は、固定ステージ４５１０、可動ステージ４５１１にそれぞれ固定され、対向する光学面Ｍ１が互いに平行となり、かつ、互いに逆向きとなるように、入射光の光軸Ｌの方向（Ｚ軸方向）に沿って並んで配置される。各ウェッジプリズム４５１は、例えば固定バンド４５１２を用いて各ステージ４５１０，４５１１に固定される。

一方のウェッジプリズム４５１が配置される固定ステージ４５１０は、ベース部４５２１上に固定されている。

他方のウェッジプリズム４５１が配置される可動ステージ４５１１は、ベース部４５２１上に形成された一対のガイドレール４５２２に沿って移動可能とされている。ガイドレール４５２２は、ベース部４５２１上に、Ｚ軸方向に沿って延在して形成されている。

ベース部４５２１には、回転モータ４５２３によって回転させられるボールネジ４５２４が配設されている。ボールネジ４５２４は、ガイドレール４５２２の延在方向に沿って延在しており、可動ステージ４５１１のブラケット４５１１１の雌ねじ部に螺合されている。この構成において、ボールネジ４５２４が回転モータ４５２３によって回動されることで、可動ステージ４５１１がガイドレール４５２２に沿ってＺ方向に移動する。すなわち、可動ステージ４５１１に固定されたウェッジプリズム４５１がＺ方向に移動する（矢印ＡＲ４５）。

つまり、可動ステージ４５１１、ガイドレール４５２２、回転モータ４５２３、および、ボールネジ４５２４により、一方のウェッジプリズム４５１（可動ステージ４５１１に固定されたウェッジプリズム４５１）を入射光の光軸Ｌの方向（Ｚ軸方向）に沿って直線的に移動させるウェッジプリズム移動機構４５２が構成される。ウェッジプリズム移動機構４５２は、一方のウェッジプリズム４５１を、他方のウェッジプリズム４５１（固定ステージ４５１０に固定されたウェッジプリズム４５１）に対して光軸方向（Ｚ軸方向）に沿って直線的に移動させることによって、２個のウェッジプリズム４５１の光軸方向に沿う離間距離を変化させる。

上記の構成を備える光路補正部４５においては、２個のウェッジプリズム４５１の光軸に沿う離間距離を変化させることによって、ウェッジプリズム４５１に入射する光の経路をＸ軸方向に沿ってシフトさせることができる。ただし、このシフト量Δｘは、各ウェッジプリズム４５１の離間距離に応じて定まる。

制御部９０は、ウェッジプリズム移動機構４５２を制御して、２個のウェッジプリズム４５１のＺ軸方向に沿う離間距離を調整することによって、空間変調ユニット４４から出射される光の経路をＸ軸方向に沿ってシフトさせ、副走査方向（Ｘ軸方向）に沿う描画位置を補正する。

なお、上記に例示した光路補正部４５によると、光路を「０．５μｍ（マイクロメートル）」以下、好ましくは、「約０．５μｍ（マイクロメートル）」の精度でシフトさせることができる。すなわち、制御部９０は、ウェッジプリズム移動機構４５２を制御することによって、副走査方向（Ｘ軸方向）に沿う描画位置を「約０．５μｍ（マイクロメートル）」の精度で補正することができる。

＜投影光学系４６＞
続いて、投影光学系４６について、再び図５を参照しながら説明する。投影光学系４６は、空間変調ユニット４４において空間変調され、光路補正部４５においてその経路が修正された光を、基板Ｗの表面に導いて、基板Ｗの表面に結像させる機能部であり、例えば、空間変調ユニット４４側から順に、ゴースト光および高次回折光を遮断する遮光板４６１と、ズーム部を構成する２個のレンズ４６２，４６３と、高次回折光を遮断する絞り板４６４と、フォーカス部を構成するフォーカシングレンズ４６５とが配置される。

レンズ４６２，４６３を通過した光は、開口を有する絞り板４６４へと導かれる。ここで、一部の光（０次光Ｌ２（図７参照））は絞り板４６４の開口を通過してフォーカシングレンズ４６５へ導かれ、残りの光（±１次回折光Ｌ３（図８参照））は絞り板４６４により遮断される。フォーカシングレンズ４６５を通過した光（０次光Ｌ２）は、定められた倍率で基板Ｗの表面に導かれる。

なお、投影光学系４６は、必ずしも、遮光板４６１、レンズ４６２，４６３、絞り板４６４、および、フォーカシングレンズ４６５により構成される必要はなく、他の光学素子が追加される等してもよい。

＜３．処理の流れ＞
＜３−１．全体の流れ＞
描画装置１００において実行される一連の処理の流れについて説明する。なお、描画装置１００において処理対象となる基板Ｗには、図１０に示すように、格子状のスクライブライン１２１が形成されており、スクライブライン１２１によって囲まれた複数の露光領域１２２が規定されている。また、スクライブライン１２１上には、複数のアライメントマークＡＬが形成されている。アライメントマークＡＬは、例えば、基板Ｗの前後方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの前後方向に沿う長尺のマーク部分）と、基板Ｗの左右方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの左右方向に沿う長尺のマーク部分）とが重ねられた十字状のマークであり、例えば、一辺が約０．１mm（ミリメートル）の多層膜反射層（蒸着等の方法によって形成され、赤外線を効率よく反射する多層膜反射層）により形成される。なお、図においては２個のアライメントマークＡＬが示されているが、基板Ｗにはさらに多くのアライメントマークＡＬが形成されていてもよい。また、個別マークではなく、連続形式のパターンのマークが形成されていてもよい。

描画装置１００において実行される一連の処理の流れについて、図１１を参照しながら説明する。図１１は、当該一連の処理の流れを示す図である。

搬送装置７０が処理対象となる基板Ｗを搬入してステージ１０に載置すると、当該基板Ｗに対する一連の処理が開始される（ステップＳ１）。

まず、アライメントマークＡＬの撮像が行われる（ステップＳ２）。具体的には、ステージ移動機構２０が、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させることによって基板Ｗをアライメントユニット６０に対して相対的に移動させて、アライメントユニット６０の下方に、基板Ｗの所定位置（アライメントマークＡＬの形成位置）が置かれるように基板Ｗを移動させる。基板Ｗが目標位置まで移動させられると、アライメントユニット６０は、制御部９０からの指示に応じて、基板Ｗの表面を撮像する。これによって、アライメントマークＡＬの撮像データが得られることになる。この動作は、定められた回数だけ繰り返され、これによって、基板Ｗ上の異なる位置にそれぞれ形成されたアライメントマークＡＬの各撮像データが得られる。

続いて、ステージ１０の位置調整が行われる（ステップＳ３）。この処理においては、制御部９０は、まず、ステップＳ２で得られた複数の撮像データに基づいて、ステージ１０に対する基板Ｗの位置および向きを特定する。ステージ１０に対する基板Ｗの位置および向きが特定されると、制御部９０は、ステージ位置計測部３０およびステージ移動機構２０を制御してステージ１０の位置を調整する。具体的には、ステージ１０に載置された基板Ｗが光学ヘッド部４０に対して定められた位置および向きとなるように、ステージ１０の位置を調整する。

なお、ステップＳ３の処理は、光学ヘッド部４０に対する基板Ｗの位置が調整されるようにパターンデータを修正することで対応してもよい。すなわち、ステップＳ３の処理は、ステージ１０の位置を調整するのではなく、パターンデータを補正処理することにより行われてもよい。

続いて、パターンデータの補正処理が行われる（ステップＳ４）。この処理においては、制御部９０は、まず、ステップＳ２で得られた複数の撮像データからアライメントマークＡＬの位置を検出する。そして、当該検出位置の理想位置（基板Ｗが変形していない場合に検出されるべきアライメントマークＡＬの位置）からのズレの幅をズレ量として検出する。基板Ｗに変形（歪み、収縮・膨張等の形状変化）が生じている場合、これがズレ量として検出されることになる。基板Ｗが変形している場合、当該変形した基板Ｗに形成されている下地パターンの位置も、検出されたズレ量だけずれた位置にあると予測される。そこで、制御部９０は、当該予測された下地パターンの形成位置と合致するように、パターンデータを補正する。つまり、パターンデータに記述されるパターンを検出されたズレ量分だけずらすように修正することによって、パターンデータに記述されるパターンを、基板Ｗと同じように変形させる。ここで得られた修正後のパターンデータを、以下「修正パターンデータ」という。なお、この処理は、ステップＳ３の処理と並行して行われてもよい。

ステップＳ３およびステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ４で得られた修正パターンデータに基づいて、基板Ｗに対するパターンの描画処理が行われる（ステップＳ５）。この処理については、後にさらに具体的に説明する。

基板Ｗに対するパターンの描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出し、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する（ステップＳ６）。

＜３−２．描画処理＞
描画装置１００において実行されるパターンの描画処理（図１１のステップＳ５の処理）について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、パターン描画処理中の光学ヘッド部４０と基板Ｗとの様子を模式的に示す図である。

＜３−２−１．全体の流れ＞
基板Ｗに対するパターンの描画処理は、制御部９０が、ステージ移動機構２０を制御してステージ１０に載置された基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して相対的に移動させるとともに、光学ヘッド部４０から基板Ｗの上面に空間変調された光を照射させることにより行われる。

具体的には、ステージ移動機構２０は、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を主走査方向（＋Ｙ軸方向）に沿って移動させることによって、基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して主走査方向に沿って相対的に移動させる（矢印ＡＲ１）（主走査）。基板Ｗが主走査方向に沿って相対的に移動させられる間、光学ヘッド部４０は、制御部９０からの指示に応じて、修正パターンデータ（具体的には、ラスタライズされた修正パターンデータ）に応じた空間変調が形成された光を、基板Ｗに向けて照射する。

基板Ｗの＋Ｙ側の端部が光学ヘッド部４０の下方を通過すると、１回の主走査が終了する。１回の主走査が終了すると、基板Ｗの表面に１ストライプ分の描画が行われることになる。

１回の主走査が終了すると、ステージ移動機構２０が、ステージ１０を主走査方向に沿って逆向き（−Ｙ軸方向）に移動させて、基板Ｗを元の位置（主走査の開始位置）に移動させる（矢印ＡＲ２）。さらに、ステージ移動機構２０は、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、１ストライプの幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ヘッド部４０に対して副査方向に沿って相対的に移動させる（矢印ＡＲ３）（副走査）。

副走査が終了すると、再び主走査が行われる（矢印ＡＲ４）。ここでも、光学ヘッド部４０は、制御部９０からの指示に応じて、修正パターンデータに応じた空間変調が形成された光を、基板Ｗに向けて照射する。これによって、先の主走査で描画された１ストライプ分の描画領域の隣に、さらに１ストライプ分の領域の描画が行われることになる。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの表面の全域にパターンが描画されることになる。

＜３−２−２．各ストライプの描画＞
上述したとおり、描画処理においては１ストライプ分領域の描画が繰り返して実行されていくことによって、基板Ｗの全体にパターンが描画されていく。ここで、１ストライプ分の領域の描画に係る処理の流れについて、図１３を参照しながら説明する。図１３は、当該動作の流れを説明するための図である。

主走査方向に沿う走査が開始されると、制御部９０は、記憶部に格納された修正パターンデータ（具体的には、修正パターンデータのうち、描画対象となる１ストライプ分の領域に描画すべきデータを記述した部分）を読み出してこれをラスタライズする（ステップＳ１１）。

また、制御部９０は、光学ヘッド部４０に、ステップＳ１１で読み出された修正パターンに応じた変調光を形成させる（ステップＳ１２）具体的には、光学ヘッド部４０のレーザ駆動部４２を制御してレーザ発振器４１からレーザ光を出射させて、空間変調ユニット４４に光を入射させるとともに、修正パターンデータに基づいてドライバ回路ユニット４４１２を制御して、当該入射光に修正パターンデータに記述されたパターンに応じた空間変調を形成させる。

その一方で、主走査方向に沿う走査が開始されると、制御部９０は、先行撮像ユニット５０に、基板Ｗの表面の描画予定領域の撮像データを取得させる（ステップＳ２１）。ただし、先行撮像ユニット５０は、主走査の方向について、光学ヘッド部４０から定められた距離Ｄだけ上流側に配置されている。したがって、先行撮像ユニット５０においては、光学ヘッド部４０が一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ヘッド部４０に対して距離Ｄだけ移動した後）に描画を行う予定の基板Ｗ上の領域（描画予定領域）の撮像データが取得されることになる。

制御部９０は、先行撮像ユニット５０が取得した撮像データを解析して、描画予定領域に形成された下地パターンの位置を検出する。そして、当該検出位置を目標位置として記憶する。さらに、制御部９０は、ステップＳ１２で形成された変調光による描画予定位置が、副走査方向について目標位置からどれだけズレているかを算出し、算出された値をズレ量として取得する（ステップＳ２２）。つまりここでは、描画予定位置と下地パターンとの副走査方向に沿うズレ幅が、ズレ量として検出される。例えば、下地パターンに微細なよれ等が生じている場合、これがズレ量として検出されることになる。

ステップＳ１２で形成された変調光が光路補正部４５に入射すると、制御部９０は、ウェッジプリズム移動機構４５２を制御して、入射した光の経路を、ステップＳ２２で取得されたズレ量分だけ副走査方向（Ｘ軸方向）に沿ってシフトさせて、描画位置を補正する（ステップＳ２３）。描画予定位置からズレ量分だけ光路をシフトされた光は、目標位置（すなわち、下地パターンの形成位置）に結像することになる。つまり、描画位置が補正されることによって、下地パターンと高精度に重ね合わされたパターンが描画されることになる。

ただし、ある時刻ｔに撮像された描画予定領域に対する描画処理は、当該時刻ｔから「Ｄ／ｖ（ただし、「Ｄ」は、先行撮像ユニット５０と光学ヘッド部４０との主走査の方向についての離間距離である。また、「ｖ」は、光学ヘッド部４０に対する基板Ｗの、主走査方向に沿う相対移動速度である）」が経過した時刻に実行される。したがって、制御部９０は、ある時刻ｔに撮像された撮像データに基づいて算出されたズレ量を、当該時刻ｔから時間Δｔ＝Ｄ／ｖが経過した時刻（ｔ＋Δｔ）に実行する描画処理に反映させる。

＜４．機能ブロック＞
ここで、描画装置１００において実現される各機能について、図１４を参照しながら整理しておく。図１４は、描画装置１００において実現される各機能を表すブロック図である。

上述した説明から明らかになったとおり、空間変調ユニット４４は、制御部９０からの指示に応じて、光源（レーザ発振器４１）から照明光学系４３を介して入射した光を、パターンデータに基づいて空間変調する。つまり、制御部９０と空間変調ユニット４４とが協働することにより、パターンデータに応じた変調光を形成する機能部（空間光変調処理部９０１）が実現されている。

また、光路補正部４５は、制御部９０からの指示に応じて、空間変調ユニット４４において空間変調された光の経路を、空間変調ユニット４４における空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正する。つまり、制御部９０と光路補正部４５とが協働することにより、空間変調された光の経路をシフトさせる機能部（光路補正処理部９０２）が実現されている。

また、制御部９０には、基板Ｗに先に形成された下地パターンの形成位置（具体的には、アライメントユニット６０が取得したアライメントマークＡＬの撮像データに基づいて、予測された下地パターンの形成位置）に基づいてパターンデータを補正する、データ補正部９０３としての機能が実現されており、空間光変調処理部９０１は、補正後のパターンデータ（修正パターンデータ）に基づいて、変調光を形成する。

さらに、制御部９０には、基板Ｗに先に形成された下地パターンの形成位置を検出し（具体的には、先行撮像ユニット５０が取得した撮像データを解析することにより下地パターンの形成位置を検出し）、当該検出位置に基づいて、空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するシフト量算出部９０４としての機能が実現されており、光路補正処理部９０２は、空間変調された光の経路を算出されたシフト量だけシフトさせて描画位置を補正する。

＜５．効果＞
パターンデータを補正することによって描画位置を補正しようとした場合、空間変調ユニット４４における空間変調の単位（具体的には、空間光変調素子４４１１の画素幅）の精度でしか描画位置を補正できない。したがって、例えば、パターンデータを下地パターンと高精度に一致するように補正したとしても、空間光変調素子４４１１の画素幅より細かいレベルで目標位置と描画位置とのズレをなくすことは難しい。

上記の実施の形態に係る描画装置１００によると、空間変調ユニット４４において空間変調された光の経路を、光路補正部４５が、空間変調ユニット４４における空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正するので、パターンデータの補正では実現できないレベルで、描画位置を目標位置にあわせこむことができる。つまり、基板Ｗに対するパターンの描画位置を高精度にコントロールすることができる。

また、上記の実施の形態に係る描画装置１００によると、まず、下地パターンの形成位置に基づいてパターンデータが補正され、空間変調ユニット４４が補正後のパターンデータ（修正パターンデータ）に基づいて光を空間変調する。そして、光路補正部４５が、当該空間変調された光の経路をさらに補正して描画位置の微調整を行う。つまり、空間変調の単位レベルでの補正と、これより細かい精度での補正とが２段階にわたって行われる。この構成によると、下地パターンに対する描画位置を高精度に制御することができる。例えば、下地パターンに高精度に重ね合わされたパターンを描画することができる。

また、上記の実施の形態に係る描画装置１００によると、先行撮像ユニット５０が描画予定領域の撮像データを取得し、制御部９０が当該撮像データに基づいて下地パターンの形成位置を検出するとともに、当該検出位置に基づいて、空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出する。したがって、下地パターンに対する描画位置を精確にコントロールすることができる。

また、上記の実施の形態に係る描画装置１００によると、光学ヘッド部４０の前方側（対象物に対して光学ヘッドが相対的に移動する移動方向について、前方側）に、基板Ｗの描画予定領域を撮像する先行撮像ユニット５０が設けられるので、光学ヘッド部４０が描画を行う対象物内の領域に先に形成された下地パターンの形成位置を確実かつ効率的に実測することができる。

＜６．変形例＞
上記の実施の形態においては、光路補正部４５は、２個のウェッジプリズム４５１とウェッジプリズム移動機構４５２とを備える構成としたが、光路補正部４５は、必ずしもこのような構成でなくともよい。例えば、ガラス板と、ガラス板をＹ軸方向（すなわち、光軸方向（Ｚ軸方向）および副走査方向（Ｘ軸方向）と直交する方向）に沿う回転軸に対して回転可能に支持する姿勢変更機構とから構成してもよい。この構成においては、ガラス板の姿勢を変化させて、ガラス板に入射する際の入射角を変化させることによって、ガラス板に入射する光の経路をＸ軸方向に沿ってシフトさせることができる。ただし、このシフト量は、ガラス板の回転角度に応じて定まる。

この場合、制御部９０は、姿勢変更機構を制御して、ガラス板の回転角度を調整することによって、空間変調ユニット４４から出射される光をＸ軸方向に沿ってシフトさせ、副走査方向（Ｘ軸方向）に沿う描画位置を補正する。

また、上記の実施の形態においては、光路補正部４５を駆動する制御パラメータとなるズレ量を、先行撮像ユニット５０によって取得する構成としたが、ズレ量を取得する構成はこれに限らなれるものではなく、下地パターンの位置を検出できる構成であればどのようなものであってもよい。

また、上記の実施の形態においては、空間光変調器４４１として、回折格子型の空間変調器を利用していたが、空間光変調器４４１の構成はこれに限らない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタル・マイクロミラー・デバイス）を利用してもよい。

また、上記の実施の形態においては、処理対象となる基板Ｗは、半導体基板であるとしたが、その他の各種の基板（例えば、プリント基板、液晶表示装置に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等）が処理対象とされてもよい。

４０ 光学ヘッド部
４４ 空間変調ユニット
４５ 像位置調整部
４６ 投影光学系
９０ 制御部
１００ 描画装置
４４１ 空間光変調器
４５１ ウェッジプリズム
４５２ ウェッジプリズム移動機構
４４１１ 空間光変調素子
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 光学ヘッドから、前記光学ヘッドに対して相対的に移動する対象物に対して光を照射して、前記対象物にパターンを描画する描画装置であって、
   前記光学ヘッドが、
   光源からの光を、前記対象物に描画すべきパターンを記述したパターンデータに基づいて空間変調する空間光変調部と、
   前記空間光変調部において空間変調された光の経路を、前記空間光変調部における空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正する光路補正部と、
   前記対象物における描画予定領域を撮像して得られた撮像データから前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、前記空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するシフト量算出部と、
   を備える描画装置。
2. 請求項１に記載の描画装置であって、
   前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置に基づいて、前記パターンデータを補正するデータ補正部、
   をさらに備え、
   前記空間光変調部が、
   補正後の前記パターンデータに基づいて、前記光源からの光を空間変調する描画装置。
3. 請求項１または２に記載の描画装置であって、
   前記対象物に対して前記光学ヘッドが相対的に移動する移動方向について、前記光学ヘッドの前方側に設けられ、前記描画予定領域を撮像する撮像部、
   をさらに備える描画装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記空間光変調部が、
   一定方向に配列された複数の光変調素子、
   を備え、
   前記光源からの光を、前記光変調素子の画素単位で空間変調する描画装置。
5. 請求項４に記載の描画装置であって、
   前記光変調素子が、回折格子型の光変調素子である描画装置。
6. 請求項２に記載の描画装置であって、
   前記データ補正部が、
   前記対象物の代表位置を撮像して得られた撮像データに基づいて前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置を予測し、予測された前記既設パターンの形成位置に基づいて、前記パターンデータを補正する描画装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記光路補正部が、
   平行でない光学面を備えるプリズムを、前記空間変調された光の経路上に２個並べて配置した光学系と、
   前記２個のプリズムの離間距離を変更することにより、前記空間変調された光の経路をシフトさせるプリズム移動部と、
   を備える描画装置。
8. 対象物に対して光を照射して、前記対象物にパターンを描画する描画方法であって、
   ａ）光源からの光を、前記対象物に描画すべきパターンを記述したパターンデータに基づいて空間変調する工程と、
   ｂ）空間変調された光の経路を、当該空間変調の単位よりも細かい精度でシフトさせて描画位置を補正する工程と、
   ｃ）前記対象物における描画予定領域を撮像して得られた撮像データから前記対象物に先に形成された既設パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、前記空間変調された光の経路をシフトさせるべきシフト量を算出するシフト量算出工程と、
   を備える描画方法。

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