JP6428675B2 - パターン描画用の光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、被照射体上にパターンを露光するためのビームを射出するパターン描画用の光源装置に関する。

下記特許文献１に開示されているように、１つのレーザ発振機からのレーザ光をハーフミラーによって２つに分割し、分割したレーザ光をそれぞれの回転多面鏡に入射させることで、銅板に２つの集光スポットを走査させるレーザ照射装置が知られている。特許文献１に記載の技術を露光装置に適用すると、複数（２つ）に分割されたレーザ光（分割レーザ光）のそれぞれを複数（２つ）の回転多面鏡を用いて被照射体上で走査し、且つ、描画したいパターンに応じて各分割レーザ光の被照射体上における強度を、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）を用いて変調する必要がある。その場合、１つの回転多面鏡を含むレーザ光の走査系に対して１つの音響光学変調素子が設けられる。しかしながら、回転多面鏡による１回のビーム走査の間に、パターン描画のデータに応答してＡＯＭでビームの強度を変調する場合、ビーム走査の速度、すなわち回転多面鏡の回転速度は、ＡＯＭの変調（偏向）可能な周波数等に依存して決まってしまう。

特開昭６１−１３４７２４号公報

本発明の第１の態様は、被照射体にパターンを露光するための露光用のビームを射出する光源装置であって、前記露光用のビームの元となる種光を発生する光源部と、前記種光を入射して増幅する光増幅器と、増幅された前記種光から前記露光用のビームを生成する波長変換光学部材と、前記種光の強度を前記パターンの露光タイミングに応じて変調する変調部材と、を備える。

本発明の第２の態様は、露光用のビームを用いて感光性の基板上にパターンを露光する露光装置であって、前記露光用のビームの元となる種光を発生する光源部と、前記種光を入射して増幅する光増幅器と、増幅された前記種光から前記露光用のビームを生成する波長変換光学部材と、前記種光の強度を高レベルと低レベルとに変調する変調部材とを含む光源装置と、前記パターンの露光時には前記種光の強度を前記高レベルにし、前記パターンの非露光時には前記種光の強度を前記低レベルにするように前記変調部材を駆動する駆動回路部と、を備える。

第１の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を示す図である。 図１に示す描画ヘッドおよび回転ドラムを支持する支持フレームを示す図である。 図１に描画ヘッドの構成を示す図である。 図３に示す光導入光学系の詳細構成図である。 図３に示す各描画ユニットによって、走査スポットが走査される走査ラインを示す図である。 図３に示す各描画ユニットのポリゴンミラーと、走査ラインの走査方向との関係を示す図である。 図３に示すポリゴンミラーの反射面がｆ−θレンズに入射するように、レーザ光を反射することができるポリゴンミラーの回転角度を説明するための図である。 図３に示す光導入光学系と複数の描画ユニットとの光路を模式化した図である。 上記第１の実施の形態の変形例における描画ヘッドの構成を示す図である。 図９に示す光導入光学系の詳細構成図である。 第２の実施の形態の描画ヘッドの構成を示す図である。 図１１に示す光導入光学系を示す図である。 図１２に示す光導入光学系と複数の描画ユニットとの光路を模式化した図である。 図１３に示す複数の描画ユニットの各ポリゴンミラーの回転駆動のための制御回路例を示すブロック図である。 図１４に示す制御回路の動作例を示すタイミングチャート図である。 図１１〜図１３に示した描画用光学素子に供給される描画ビット列データを生成する回路例を示すブロック図である。 第２の実施の形態の変形例における光源装置の構成を示す図である。 第３の実施の形態による描画制御用の制御ユニットの構成を示すブロック図である。 図１８の制御ユニットにおけるパターン描画時の各部の信号状態とレーザ光の発振状態とを示すタイムチャート図である。 図１７の光源装置の制御回路で作られるパルス光発振用のクロック信号を示すタイムチャート図である。 描画倍率補正のために、図２０のクロック信号を補正する様子を説明するタイムチャート図である。 １つの走査ライン（描画ライン）における描画倍率の補正法を説明する図である。

本発明の態様に係る光源装置および露光装置について、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。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の基板（被照射体）Ｐに露光処理を施す露光装置ＥＸを含むデバイス製造システム１０の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、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、デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイを製造するシステムである。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイ等がある。デバイス製造システム１０は、フレキシブルの基板Ｐをロール状に巻いた図示しない供給ロールから基板Ｐが送出され、送出された基板Ｐに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Ｐを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。そのため、各種処理後の基板Ｐは、複数のデバイスが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Ｐ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で各種処理が施され、前記回収ロールで巻き取られる。この基板Ｐは、基板Ｐ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。

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Ｐの幅方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向（上方向）である。

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

基板Ｐは、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Ｐを選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素等でもよい。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。

プロセス装置ＰＲ１は、露光装置ＥＸで露光処理される基板Ｐ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Ｐ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Ｐは、その表面に感光性機能層（光感応層）が形成された基板（感光基板）Ｐとなっている。

この感光性機能層は、溶液として基板Ｐ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材（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材等がある。感光性機能層として感光性シランカップリング材を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク）や半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、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、感光性還元材を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Ｐを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成（析出）される。このようなメッキ処理はアディティブ（additive）なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ(subtractive)なプロセスとしてのエッチング処理を前提にする場合、露光装置ＥＸへ送られる基板Ｐは、母材をＰＥＴやＰＥＮとし、その表面にアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。

本実施の形態の場合、パターン描画装置としての露光装置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ＥＸであり、プロセス装置ＰＲ１から供給された基板Ｐに対して、ディスプレイ用の回路または配線等のパターンを描画する。後で詳細に説明するが、露光装置ＥＸは、基板ＰをＸ方向に搬送しながら、露光用のレーザ光（ビーム）ＬＢのスポット光を基板Ｐ上で所定の走査方向に走査しつつ、スポット光の強度をパターンデータ（描画データ、描画情報）に応じて高速に変調（ｏｎ／ｏｆｆ）することによって、基板Ｐの表面（感光面）にパターンを描画露光している。

プロセス装置ＰＲ２は、露光装置ＥＸで露光処理された基板Ｐ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Ｐ上にデバイスのパターン層が形成される。

露光装置ＥＸは、光源装置（パルス光源装置、パルスレーザ装置）１２と、描画ヘッド１４と、基板搬送機構１６と、制御部１８とを備えている。光源装置１２は、パルス状のレーザ光（パルス光）ＬＢを射出するものである。このレーザ光ＬＢは、３７０ｍｍ以下の波長帯域にピーク波長を有する紫外線光であり、レーザ光ＬＢの発振周波数をＦｓとする。光源装置１２が射出したレーザ光ＬＢは、描画ヘッド１４に入射する。描画ヘッド１４は、レーザ光ＬＢがそれぞれ入射する複数の描画ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ６）を備えている。描画ヘッド１４は、基板搬送機構１６によって搬送される基板Ｐの一部分に、複数の描画ユニットＵ１〜Ｕ６によって、所定のパターンを描画する。描画ヘッド１４は、複数の描画ユニットＵ１〜Ｕ６を有することで、いわゆるマルチビーム型の描画ヘッド１４となっている。基板搬送機構１６は、プロセス装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐを、プロセス装置ＰＲ２に所定の速度で搬送する。制御部１８は、露光装置ＥＸの各部を制御し、各部に処理を実行させる。この制御部１８は、コンピュータと、プログラムが記憶された記憶媒体とを含み、該コンピュータが記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、本第１の実施の形態の制御部１８として機能する。

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Ｐ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、設置土台上の面であってもよく、床であってもよい。

基板搬送機構１６は、基板Ｐの搬送方向の上流側から順に、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）２０、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Ｐの幅方向（Ｙ方向であって基板Ｐの短尺方向）における位置を調整する。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Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを回転ドラム２０へ向けて搬送する。回転ドラム２０は、基板Ｐ上で所定のパターンが露光される部分をその円周面で支持する。回転ドラム２０は、Ｙ方向に延びる回転軸ＡＸを中心に回転することで、基板ＰをＸ方向に搬送する。この回転軸ＡＸには、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。この前記回転駆動源は、制御部１８によって制御される。なお、便宜的に、回転軸ＡＸを通り、Ｚ方向に延びる面を中心面ｃと呼ぶ。

駆動ローラＲ２、Ｒ３は、基板Ｐの搬送方向に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Ｐに所定の弛み（あそび）を与えている。駆動ローラＲ２、Ｒ３は、駆動ローラＲ１と同様に、基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐをプロセス装置ＰＲ２へ向けて搬送する。駆動ローラＲ２、Ｒ３は、回転ドラム２０に対して搬送方向の下流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、搬送方向の上流側に設けられている。テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２は、回転ドラム２０に巻き付けられて支持されている基板Ｐに、所定のテンションを与えている。

図２は、描画ヘッド１４および回転ドラム２０を支持する支持フレーム（装置コラム）３０を示す図である。支持フレーム３０は、本体フレーム３２と、３点支持部３４と、描画ヘッド支持部３６とを有する。支持フレーム３０は、温調チャンバーＥＣＶ内に格納されている。本体フレーム３２は、回転ドラム２０と、テンション調整ローラＲＴ１（不図示）、ＲＴ２を回転可能に支持している。３点支持部３４は、本体フレーム３２の上端に設けられ、回転ドラム２０の上方に設けられた描画ヘッド支持部３６を３点で支持する。

描画ヘッド支持部３６は、描画ヘッド１４を支持するものである。描画ヘッド支持部３６は、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５を回転ドラム２０の回転軸ＡＸに対して搬送方向の下流側（＋Ｘ側）で、且つ、基板Ｐの幅方向に沿って並列に支持する。また、描画ヘッド支持部３６は、描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６を回転軸ＡＸに対して搬送方向の上流側（−Ｘ側）で、且つ、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）に沿って並列に支持する。なお、ここで、１つの描画ユニットによるＹ方向の描画幅（スポット光の走査範囲）は、一例として２０〜５０ｍｍ程度であることから、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の３個と、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の３個との計６個の描画ユニットをＹ方向に配置することによって、描画可能なＹ方向の幅を１２０〜３００ｍｍ程度に広げている。

図３は、描画ヘッド１４の構成を示す図である。本第１の実施の形態では、露光装置ＥＸは、２つの光源装置１２（１２ａ、１２ｂ）を備える。描画ヘッド１４は、複数の描画ユニットＵ１〜Ｕ６と、光源装置１２ａからのレーザ光ＬＢを複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５に導く光導入光学系４０ａと、光源装置１２ｂからのレーザ光ＬＢを複数の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６に導く光導入光学系４０ｂとを有する。

まず、図４を用いて、光導入光学系４０ａについて説明する。なお、光導入光学系４０ａ、４０ｂは、同一の構成を有するので、ここでは、光導入光学系４０ａについて説明し、光導入光学系４０ｂの説明を省略する。

光導入光学系４０ａは、光源装置１２（１２ａ）側から、集光レンズ４２、コリメートレンズ４４、反射ミラー４６、集光レンズ４８、ユニット選択用光学素子５０、反射ミラー５２、コリメートレンズ５４、集光レンズ５６、ユニット選択用光学素子５８、反射ミラー６０、コリメートレンズ６２、集光レンズ６４、ユニット選択用光学素子６６、反射ミラー６８、および吸収体７０を有する。

集光レンズ４２およびコリメートレンズ４４は、光源装置１２ａから射出されたレーザ光ＬＢを拡大するものである。詳しくは、まず、集光レンズ４２はレーザ光ＬＢを集光レンズ４２の後側の焦点位置に収斂し、コリメートレンズ４４は、集光レンズ４２によって収斂された後に発散するレーザ光ＬＢを所定のビーム径（例えば、数ｍｍ）の平行光にする。

反射ミラー４６は、コリメートレンズ４４によって平行光にされたレーザ光ＬＢを反射させてユニット選択用光学素子５０に照射する。集光レンズ４８は、ユニット選択用光学素子５０に入射するレーザ光ＬＢを、ユニット選択用光学素子５０内でビームウェストとなるように集光（収斂）させる。ユニット選択用光学素子５０は、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）が用いられる。ＡＯＭは超音波（高周波信号）を用いることで、入射したレーザ光ＬＢを高周波の周波数に応じた回折角で回折させて、レーザ光ＬＢの光路、つまり、進行方向を変える。ＡＯＭは、制御部１８からの駆動信号のオンオフ（高周波信号のオンオフ）にしたがって、入射したレーザ光ＬＢを回折させた回折光の発生をオンオフする。

詳しく説明すると、ユニット選択用光学素子５０は、制御部１８からオフの駆動信号が送られると、入射したレーザ光ＬＢを次段のユニット選択用光学素子５８に照射する。一方、制御部１８からオンの駆動信号が送られると、ユニット選択用光学素子５０は、入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー５２に照射する。反射ミラー５２は、入射したレーザ光ＬＢを反射させて、描画ユニットＵ１のコリメートレンズ１００に照射する。すなわち、制御部１８がユニット選択用光学素子５０をオンオフにスイッチング（駆動）することで、ユニット選択用光学素子５０は、レーザ光ＬＢを描画ユニットＵ１に入射させるか否かを切り換える。

ユニット選択用光学素子５０とユニット選択用光学素子５８との間には、ユニット選択用光学素子５８に照射されるレーザ光ＬＢを平行光に戻すコリメートレンズ５４と、コリメートレンズ５４によって平行光にされたレーザ光を再びユニット選択用光学素子５８内で集光（収斂）させる集光レンズ５６とが、前記の順で設けられている。

ユニット選択用光学素子５８は、ユニット選択用光学素子５０と同様に、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）が用いられる。ユニット選択用光学素子５８は、制御部１８から送られてくる駆動信号（高周波信号）がオフのときは、入射したレーザ光ＬＢをそのまま透過してユニット選択用光学素子６６に照射し、制御部１８から送られてくる駆動信号（高周波信号）がオンのときは、入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー６０に照射する。反射ミラー６０は、入射したレーザ光ＬＢを反射させて、描画ユニットＵ３のコリメートレンズ１００に照射する。すなわち、制御部１８がユニット選択用光学素子５８をオンオフにスイッチングすることで、ユニット選択用光学素子５８は、レーザ光ＬＢを描画ユニットＵ３に入射させるか否かを切り換える。

ユニット選択用光学素子５８とユニット選択用光学素子６６との間には、ユニット選択用光学素子６６に照射されるレーザ光ＬＢを平行光に戻すコリメートレンズ６２と、コリメートレンズ６２によって平行光にされたレーザ光を再びユニット選択用光学素子６６内で集光（収斂）させる集光レンズ６４とが、前記の順で設けられている。

ユニット選択用光学素子６６は、ユニット選択用光学素子５０と同様に、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）が用いられる。ユニット選択用光学素子６６は、制御部１８からの駆動信号（高周波信号）がオフのときは、入射したレーザ光ＬＢを吸収体７０に向けて照射し、制御部１８からの駆動信号（高周波信号）がオンのときは、入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー６８に向けて照射する。反射ミラー６８は、入射したレーザ光ＬＢを反射させて、描画ユニットＵ５のコリメートレンズ１００に照射する。すなわち、制御部１８がユニット選択用光学素子６６をオンオフにスイッチングすることで、ユニット選択用光学素子６６は、レーザ光ＬＢを描画ユニットＵ５に入射させるか否かを切り換える。吸収体７０は、レーザ光ＬＢの外部への漏れを抑制するためのレーザ光ＬＢを吸収する光トラップである。

なお、光導入光学系４０ｂについては簡単に説明すると、光導入光学系４０ｂのユニット選択用光学素子５０、５８、６６は、レーザ光ＬＢを描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６に入射させるか否かを切り換える。この場合、光導入光学系４０ｂの反射ミラー５２、６０、６８は、ユニット選択用光学素子５０、５８、６６から射出されるレーザ光ＬＢを反射して描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６のコリメートレンズ１００に照射する。

次に、図３を用いて複数の描画ユニットＵ１〜Ｕ６について説明する。なお、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６は、同一の構成を有するので、ここでは、描画ユニットＵ１についてのみ説明する。

描画ユニットＵ１は、図４に示した反射ミラー５２の後のコリメートレンズ１００、反射ミラー１０２、集光レンズ１０４、描画用光学素子１０６、コリメートレンズ１０８、反射ミラー１１０、シリンドリカルレンズ１１２、反射ミラー１１４、ポリゴンミラー（光走査部材、偏向部材）１１６、ｆ−θレンズ１１８、シリンドリカルレンズ１２０、および反射ミラー１２２を有する。コリメートレンズ１００、１０８、反射ミラー１０２、１１０、１１４、１２２、集光レンズ１０４、シリンドリカルレンズ１１２、１２０、およびｆ−θレンズ１１８は、光学レンズ系を構成する。

反射ミラー１０２は、コリメートレンズ１００から入射したレーザ光ＬＢを図３中で−Ｚ方向に反射して、描画用光変調器としての描画用光学素子１０６に入射する。集光レンズ１０４は、描画用光学素子１０６に入射するレーザ光ＬＢ（平行光束）が、描画用光学素子１０６内でビームウェストとなるように集光（収斂）させる。描画用光学素子１０６は、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）が用いられる。描画用光学素子１０６は、制御部１８からの駆動信号がオフ状態のとき、入射したレーザ光ＬＢを図示しない遮蔽板若しくは吸収体に照射し、制御部１８からの駆動信号がオン状態のとき、入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー１１０に照射する。前記遮蔽板および前記吸収体は、レーザ光ＬＢの外部への漏れを抑制するためのものである。

反射ミラー１１０と描画用光学素子１０６との間には、反射ミラー１１０に入射するレーザ光ＬＢを平行光にするコリメートレンズ１０８が設けられている。反射ミラー１１０は、入射したレーザ光ＬＢを反射ミラー１１４に照射し、反射ミラー１１４は、入射したレーザ光ＬＢをポリゴンミラー１１６に照射する。ポリゴンミラー（回転多面鏡）１１６は、Ｚ方向に延びる回転軸１１６ａと、回転軸１１６ａの周りに形成された複数の反射面１１６ｂとを有する。回転軸１１６ａを中心にこのポリゴンミラー１１６を所定の回転方向に回転させることで、反射面１１６ｂに照射されるレーザ光ＬＢ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、基板Ｐ上に照射されるレーザ光ＬＢのスポット光の位置を走査方向（基板Ｐの幅方向、Ｙ方向）に走査することができる。つまり、ポリゴンミラー１１６は、入射したレーザ光ＬＢを偏向させて、図５に示す走査ライン（描画ライン）Ｌ１に沿ってスポット光を走査する。なお、ポリゴンミラー１１６は、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）によって一定の速度で回転する。この回転駆動源は、制御部１８によって制御される。

反射ミラー１１０と反射ミラー１１４との間に設けられたシリンドリカルレンズ１１２は、走査方向と直交するＺ方向（非走査方向）に関してレーザ光ＬＢをポリゴンミラー１１６の反射面１１６ｂ上でＸＹ面と平行な方向に延びた長楕円状に集光する。このシリンドリカルレンズ１１２によって、反射面１１６ｂがＺ方向（Ｚ軸）に対して傾いている場合（面倒れ誤差がある場合）であっても、その影響を抑制することができ、基板Ｐ上に照射されるレーザ光ＬＢによるスポット光の照射位置が、基板Ｐの搬送方向（Ｘ方向）にずれることを抑制する。

ポリゴンミラー１１６で反射したレーザ光ＬＢは、集光レンズを含むｆ−θレンズ１１８に照射される。ポリゴンミラー１１６の回転角（θ／２）に応じて、ｆ−θレンズ１１８への入射角がθとなる。ｆ−θレンズ１１８は、その入射角θに比例した像高位置にレーザ光ＬＢのスポット光を集光する。焦点距離をｆとし、像高位置をｙとすると、ｆ−θレンズ１１８は、ｙ＝ｆθ、の関係を有する。したがって、このｆ−θレンズ１１８によって、容易に等速度の走査が可能になる。

ｆ−θレンズ１１８から照射されたレーザ光ＬＢは、反射ミラー１２２を介して基板Ｐ上にスポット光となって照射される。ｆ−θレンズ１１８と反射ミラー１２２との間に設けられたシリンドリカルレンズ１２０は、基板Ｐ上に集光されるレーザ光ＬＢのスポット光を直径数μｍ程度の微小な円形にするもので、その母線はＹ方向と平行になっている。これにより、基板Ｐ上にはスポット光（走査スポット）によるＹ方向に延びた走査ラインＬ１（図５参照）が規定される。シリンドリカルレンズ１２０が無い場合、ポリゴンミラー１１６の手前のシリンドリカルレンズ１１２の作用によって、基板Ｐ上に集光するスポット光は、走査方向（Ｙ方向）と直交した方向（Ｘ方向）に伸びた長楕円形になってしまう。

このように、基板ＰがＸ方向に搬送されている状態で、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６によって、レーザ光ＬＢの走査スポットが走査方向（Ｙ方向）に走査することで、所定のパターンが基板Ｐ上に描画される。この各描画ユニットＵ１〜Ｕ６は、基板Ｐ上の異なる領域を走査するように描画ヘッド支持部３６に配置されている。なお、基板Ｐ上での走査スポットの走査方向の寸法（走査ラインの長さ）をＤｓ、走査スポットの基板Ｐ上での走査速度をＶｓとしたとき、レーザ光ＬＢの発振周波数Ｆｓは、Ｆｓ≧Ｖｓ／Ｄｓ、の関係を満たす必要がある。レーザ光ＬＢはパルス光であるため、発振周波数Ｆｓが、Ｆｓ≧Ｖｓ／Ｄｓ、の関係を満たさないと、所定の間隔（隙間）を空けて基板Ｐ上にレーザ光ＬＢの走査スポットが照射されてしまうからである。発振周波数Ｆｓが、Ｆｓ≧Ｖｓ／Ｄｓ、の関係を満たすと、走査スポットが走査方向に関して互いに重なり合うように基板Ｐ上に照射することができるので、パルス発振するレーザ光ＬＢであっても、走査方向に実質的に連続した直線パターンを基板Ｐ上に良好に描画することができる。

図５は、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６によって、走査スポットが走査される走査ラインＬ（Ｌ１〜Ｌ６）を示す図である。複数の走査ライン（描画ライン）Ｌ１〜Ｌ６は、中心面ｃを挟んで、回転ドラム２０の周方向に２列に配置される。走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５は、中心面ｃに対して搬送方向の下流側の基板Ｐ上に位置する。走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６は、中心面ｃに対して搬送方向の上流側の基板Ｐ上に位置する。各走査ラインＬ１〜Ｌ６は、基板Ｐの幅方向、つまり、回転ドラム２０の回転軸ＡＸに沿って略平行となっており、基板Ｐの幅方向の長さよりも短い。

走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５は、基板Ｐの幅方向に沿って所定の間隔を空けて配置され、走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６も同様に、基板Ｐの幅方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。このとき、走査ラインＬ２は、基板Ｐの幅方向において、走査ラインＬ１と走査ラインＬ３との間に配置される。同様に、走査ラインＬ３は、基板Ｐの幅方向において、走査ラインＬ２と走査ラインＬ４との間に配置される。走査ラインＬ４は、基板Ｐの幅方向において、走査ラインＬ３と走査ラインＬ５との間に配置される。走査ラインＬ５は、基板Ｐの幅方向において、走査ラインＬ４と走査ラインＬ６との間に配置される。すなわち、走査ラインＬ１〜Ｌ６は、基板Ｐ上に描画される露光領域Ｗの幅方向の全てをカバーするように配置される。

奇数番の走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５の各々に沿って走査されるレーザ光ＬＢ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。偶数番の走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６の各々に沿って走査されるレーザ光ＬＢ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。この走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５に沿って走査されるレーザ光ＬＢの走査方向と、走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６に沿って走査されるレーザ光ＬＢの走査方向とは互いに逆方向となっている。詳しくは、この走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６に沿って走査されるレーザ光ＬＢの走査方向は＋Ｙ方向であり、走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５に沿って走査されるレーザ光ＬＢの走査方向（−Ｙ方向）である。これは、描画ユニットＵ１〜Ｕ６のポリゴンミラー１１６として、同一方向に回転するポリゴンミラーを使用したことによる。これにより、走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５の描画開始位置と、走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６の描画開始位置とはＹ方向に関して隣接する。また、走査ラインＬ３、Ｌ５の描画終了位置と、走査ラインＬ２、Ｌ４の描画終了位置とはＹ方向に関して隣接する。なお、走査ラインＬ１〜Ｌ６の各々に沿って走査されるレーザ光ＬＢ（スポット光）の走査距離は同一とする。

図６は、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６のポリゴンミラー１１６と、走査ラインＬ１〜Ｌ６の走査方向との関係を示す図である。複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と複数の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とにおいては、反射ミラー１１４、ポリゴンミラー１１６、およびｆ−θレンズ１１８が中心面ｃに対して対称な構成となっている。このため、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６のポリゴンミラー１１６を同一の方向（左回り）に回転させることで、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、描画開始位置から描画終了位置へ向けて−Ｙ方向にレーザ光ＬＢの走査スポットを走査し、各描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、描画開始位置から描画終了位置へ向けて＋Ｙ方向にレーザ光ＬＢの走査スポットを走査することになる。なお、各描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６のポリゴンミラー１１６の回転方向を、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のポリゴンミラー１１６の回転方向と逆方向にすることで、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６のレーザ光ＬＢの走査スポットの走査方向を同一方向（＋Ｙ方向または−Ｙ方向）に合わせるようにしてもよい。

ここで、ポリゴンミラー１１６は回転しているため、時間の経過と共に反射面１１６ｂの角度も変化する。したがって、ポリゴンミラー１１６の特定の反射面１１６ｂに入射したレーザ光ＬＢを、ｆ−θレンズ１１８に入射させることができるポリゴンミラー１１６の回転角度αは限られる。

図７は、ポリゴンミラー１１６の反射面１１６ｂがｆ−θレンズ１１８に入射するように、レーザ光ＬＢを反射することができるポリゴンミラー１１６の回転角度αを説明するための図である。回転角度βは、特定の反射面１１６ｂへのレーザ光ＬＢの入射が開始するときのポリゴンミラー１１６の角度から、前記特定の反射面１１６ｂへの入射が終了するときのポリゴンミラー１１６の角度までの回転角度を示している。回転角度βは、ポリゴンミラー１１６の反射面１１６ｂの数Ｎによって、β≒３６０／Ｎで規定される。したがって、ポリゴンミラー１１６の前記特定の反射面１１６ｂに入射したレーザ光ＬＢをｆ−θレンズ１１８に入射することができない回転角度範囲γは、γ＝β−α、の関係式で表される。すなわち、この回転角度範囲γにおいては、レーザ光ＬＢを基板Ｐ上に照射することができない。この回転角度αと回転角度範囲γとは、数式（１）の関係を有する。
γ＝（３６０度／Ｎ）−α …（１）
（但し、Ｎは、ポリゴンミラー１１６が有する反射面１１６ｂの数）

本第１の実施の形態では、ポリゴンミラー１１６は、８つの反射面１１６ｂを有するので、Ｎ＝８、となる。したがって、数式（１）は、数式（２）で表すことができる。
γ＝４５度−α …（２）

また、有効描画期間である回転角度αと非描画期間である回転角度範囲γとは、数式（３）の関係式を有する。
γ＝（ｍ−１）×α …（３）
（但し、ｍは、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵの数）

本第１の実施の形態では、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢを、３つの描画ユニットＵ（Ｕ１、Ｕ３、Ｕ５、または、Ｕ２、Ｕ４、Ｕ６）に入射させるので、ｍは３となる。したがって、数式（３）は、数式（４）で表すことができる。
γ＝２×α …（４）

数式（２）と数式（４）とから、α＝１５度、となる。すなわち、ポリゴンミラー１１６の反射面１１６ｂに入射したレーザ光ＬＢを、ｆ−θレンズ１１８に入射するように反射することができるポリゴンミラー１１６の回転角度αは最大で１５度となる。したがって、回転角度αを１５度とした場合、非描画期間である回転角度範囲γは３０度（回転角度αの２倍）となり、ポリゴンミラー１１６が回転角度範囲γ分だけ回転する間に、ポリゴンミラー１１６に入射したレーザ光ＬＢは無駄となり、非効率である。このときの描画の走査効率は１／３となる。

なお、有効描画期間である回転角度αは、レーザ光ＬＢがｆ−θレンズ１１８に入射して、スポット光が走査ライン（Ｌ１〜Ｌ６）上を有効に走査可能な範囲であるが、ｆ−θレンズ１１８の前側の焦点距離等によっては回転角度αも変わる。上記と同じ８面のポリゴンミラー１１６で有効描画期間である回転角度αが１０度の場合、数式（２）より、非描画期間である回転角度範囲γは３５度となり、このときの描画の走査効率は約１／４（１０／４５）となる。逆に、有効描画期間である回転角度αが２０度の場合、数式（２）より、非描画期間である回転角度範囲γは２５度となり、このときの描画の走査効率は約１／２（２０／４５）となる。なお、走査効率が１／２以上の場合は、レーザ光ＬＢを振り分ける描画ユニットＵの数は２つであってもよい。つまり、レーザ光ＬＢを振り分けることができる描画ユニットＵの数は、走査効率によって制限される。

そこで、本第１の実施の形態においては、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢを入射させる描画ユニットＵを切り換えて、レーザ光ＬＢを３つの描画ユニットＵに周期的に振り分けることで、走査効率の向上を図る。つまり、３つの描画ユニットＵの描画期間（走査スポットを走査する走査期間）を、互いにずらすことで、光源装置１２からのレーザ光ＬＢを無駄にすることなく、走査効率の向上を図る。

図８は、光導入光学系４０ａと複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５との光路を模式化した図である。制御部１８からユニット選択用光学素子（ＡＯＭ）５０にオンの駆動信号が送られ、ユニット選択用光学素子５８、６６にオフの駆動信号が送られると、ユニット選択用光学素子５０は入射したレーザ光ＬＢを回折させる。これにより、レーザ光ＬＢは、反射ミラー５２によって描画ユニットＵ１に入射し、描画ユニットＵ３、Ｕ５には入射しない。同様に、制御部１８からユニット選択用光学素子（ＡＯＭ）５８にオンの駆動信号が送られ、ユニット選択用光学素子５０、６６にオフの駆動信号が送られると、オフ状態のユニット選択用光学素子５０を透過したレーザ光ＬＢがユニット選択用光学素子５８に入射し、ユニット選択用光学素子５８は、入射したレーザ光ＬＢを回折させる。これにより、レーザ光ＬＢは、反射ミラー６０によって描画ユニットＵ３に入射し、描画ユニットＵ１、Ｕ５には入射しない。また、制御部１８からユニット選択用光学素子（ＡＯＭ）６６にオンの駆動信号が送られ、ユニット選択用光学素子５０、５８にオフの駆動信号が送られると、オフ状態のユニット選択用光学素子５０、５８を透過したレーザ光ＬＢがユニット選択用光学素子６６に入射し、ユニット選択用光学素子６６は、入射したレーザ光ＬＢを回折させる。これにより、レーザ光ＬＢは、反射ミラー６８によって描画ユニットＵ５に入射し、描画ユニットＵ１、Ｕ３には入射しない。

このように、光導入光学系４０ａの複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６を光源装置１２ａからのレーザ光ＬＢの進行方向に沿って直列に配置したことにより、複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６は、複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のうちのいずれか１つの描画ユニットＵにレーザ光ＬＢを入射させるかを選択して切り換えることができる。制御部１８は、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵが、例えば、描画ユニットＵ１→描画ユニットＵ３→描画ユニットＵ５→描画ユニットＵ１、というような順番で周期的に切り換わるように、複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６を制御する。すなわち、複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に順番に所定の走査時間だけレーザ光ＬＢが入射するように切り換える。

描画ユニットＵ１のポリゴンミラー１１６は、描画ユニットＵ１にレーザ光ＬＢが入射される期間に、入射したレーザ光ＬＢをｆ−θレンズ１１８に向けて反射することができるように、その回転が制御部１８によって制御されている。すなわち、描画ユニットＵ１にレーザ光ＬＢが入射する期間と、描画ユニットＵ１によるレーザ光ＬＢの走査スポットの走査期間（図７中の回転角度α）とは同期している。言い換えるならば、描画ユニットＵ１のポリゴンミラー１１６は、レーザ光ＬＢが入射される期間と同期させて、描画ユニットＵ１に入射されたレーザ光ＬＢの走査スポットを走査ラインＬ１に沿って走査するようにレーザ光ＬＢを走査する。描画ユニットＵ３、Ｕ５のポリゴンミラー１１６も同様に、描画ユニットＵ３、Ｕ５にレーザ光ＬＢが入射される期間に、入射したレーザ光ＬＢをｆ−θレンズ１１８に反射することができるように、その回転が制御部１８によって制御されている。すなわち、描画ユニットＵ３、Ｕ５にレーザ光ＬＢが入射する期間と、描画ユニットＵ３、Ｕ５によるレーザ光ＬＢの走査スポットの走査期間とは同期している。言い換えるならば、描画ユニットＵ３、Ｕ５のポリゴンミラー１１６は、レーザ光ＬＢが入射される期間と同期させて、描画ユニットＵ３、Ｕ５に入射されたレーザ光ＬＢの走査スポットを走査ラインＬ３、Ｌ５に沿って走査するようにレーザ光ＬＢを走査する。

このように、１つの光源装置１２ａからのレーザ光ＬＢは、３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のいずれか１つの描画ユニットＵに時分割的に供給されるため、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々のポリゴンミラー１１６は、回転速度を一致させつつ、その回転角度位置が一定の角度差を保つ（位相差を保つ）ように回転駆動が制御される。その制御の具体例については、後述する。

また、制御部１８は、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から照射されるレーザ光ＬＢの走査スポットによって基板Ｐ上に描画されるパターンを規定する描画データに基づいて、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の描画用光学素子１０６に供給される駆動信号（高周波信号）のオンオフを制御する。これにより、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の描画用光学素子１０６は、このオンオフの駆動信号に基づいて、入射したレーザ光ＬＢを回折させて、走査スポットの強度を変調させることができる。この描画データは、例えば、描画パターンの１ドット（画素）を３×３μｍとし、１ドット毎に駆動信号をオン（描画）する場合は「１」、駆動信号をオフ（非描画）とする場合は「０」の２値データをビットマップデータとして生成したものであり、各描画ユニットＵ毎にメモリ（ＲＡＭ）内に一時的に記憶されている。

詳しく説明すると、制御部１８は、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵの描画データ（「０」、「１」のビットストリーム）に基づいて、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵの描画用光学素子（ＡＯＭ）１０６にオンオフの駆動信号を入力する。描画用光学素子１０６は、オンの駆動信号が入力されると入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー１１０に照射し、オフの駆動信号が入力されると、入射したレーザ光ＬＢを図示しない前記遮蔽板若しくは前記吸収体に照射する。その結果、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵは、オンの駆動信号が描画用光学素子１０６に入力されると、基板Ｐ上にレーザ光ＬＢのスポット光を照射し（走査スポットの強度が高くなる）、オフの駆動信号が描画用光学素子１０６に入力されると基板Ｐ上にレーザ光ＬＢのスポット光を照射しない（走査スポットの強度が０になる）。したがって、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵは、走査ラインＬに沿って、描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画することができる。

例えば、制御部１８は、描画ユニットＵ３にレーザ光ＬＢが入射する場合は、描画ユニットＵ３の描画データに基づいて、描画ユニットＵ３の描画用光学素子１０６をオンオフにスイッチング（駆動）する。これにより、描画ユニットＵ３は、走査ラインＬ３に沿って描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画することができる。このようにして、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５に沿って走査ポットの強度を変調して、描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画することができる。

なお、図８を用いて、光導入光学系４０ａと複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の動作について説明したが、光導入光学系４０ｂと複数の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６についても同様である。簡単に説明すると、制御部１８は、光源装置１２ｂからのレーザ光ＬＢが入射する偶数番の描画ユニットＵが、例えば、描画ユニットＵ２→描画ユニットＵ４→描画ユニットＵ６→描画ユニットＵ２、というように順番に切り換わるように、複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６を制御する。すなわち、複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に順番に所定の走査時間だけレーザ光ＬＢが入射するように切り換える。また、制御部１８は、各描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６が走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６に沿って描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画できるように、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵの描画データ（「０」、「１」のビットストリーム）に基づいて、該描画ユニットＵの描画用光学素子（ＡＯＭ）１０６を制御する。

以上のように、上記第１の実施の形態では、光源装置１２ａ（１２ｂ）からのレーザ光ＬＢの進行方向に沿って、複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６を直列に配置したので、この複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６によってレーザ光ＬＢを複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５（描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６）のうちいずれか１つの描画ユニットＵに時分割で選択的に入射させることができ、レーザ光ＬＢを無駄にすることなく、レーザ光ＬＢの利用効率の向上を図ることができる。

また、複数（ここでは３つ）の描画ユニットＵの各々のポリゴンミラー１１６の回転速度と回転位相とを相互に同期させると共に、複数のユニット選択用光学素子５０、５８、６６によって各描画ユニットＵにレーザ光ＬＢが入射する期間に同期させて、走査スポットが基板Ｐ上を走査するようにレーザ光ＬＢを走査するので、レーザ光ＬＢを無駄にすることなく、走査効率の向上を図ることができる。

［上記第１の実施の形態の変形例］
上記第１の実施の形態は、以下のように変形してよい。上記第１の実施の形態では、レーザ光ＬＢを３つの描画ユニットＵに振り分けるようにしたが、本変形例では、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢを５つの描画ユニットＵに振り分ける。

図９は、上記第１の実施の形態の変形例における描画ヘッド１４の構成を示す図である。本変形例では、光源装置１２は１つであり、描画ヘッド１４は、５つの描画ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ５）を有する。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成については同様の符号を付したり、図示を省略したりし、異なる部分のみ説明する。なお、図９において、図３中に示したシリンドリカルレンズ１２０は図示を省略している。

本変形例では、光導入光学系４０ａ、４０ｂに代えて、光導入光学系１３０が用いられる。光導入光学系１３０は、図１０に示すように、先の図４に示した集光レンズ４２、コリメートレンズ４４、反射ミラー４６、集光レンズ４８、ユニット選択用光学素子５０、反射ミラー５２、コリメートレンズ５４、集光レンズ５６、ユニット選択用光学素子５８、反射ミラー６０、コリメートレンズ６２、集光レンズ６４、ユニット選択用光学素子６６、反射ミラー６８、および吸収体７０に加え、さらに、ユニット選択用光学素子１３２、反射ミラー１３４、コリメートレンズ１３６、集光レンズ１３８、ユニット選択用光学素子１４０、反射ミラー１４２、コリメートレンズ１４４、および集光レンズ１４６を備える。

ユニット選択用光学素子１３２、コリメートレンズ１３６、および集光レンズ１３８は、集光レンズ５６とユニット選択用光学素子５８との間に前記の順で設けられる。したがって、本変形例では、ユニット選択用光学素子５０は、制御部１８からオフの駆動信号を受けると、入射したレーザ光ＬＢをそのまま透過してユニット選択用光学素子１３２に照射し、集光レンズ５６は、ユニット選択用光学素子１３２に入射するレーザ光ＬＢを、ユニット選択用光学素子１３２内でビームウェストとなるように集光させる。

ユニット選択用光学素子１３２は、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）が用いられる。ユニット選択用光学素子１３２は、制御部１８からオフの駆動信号を受けると、入射したレーザ光ＬＢをそのまま透過してユニット選択用光学素子５８に照射し、制御部１８からオンの駆動信号が送られると、入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー１３４に照射する。反射ミラー１３４は、入射したレーザ光ＬＢを反射させて、描画ユニットＵ２のコリメートレンズ１００に入射させる。すなわち、制御部１８がユニット選択用光学素子１３２をオンオフにスイッチングすることで、ユニット選択用光学素子１３２は、レーザ光ＬＢを描画ユニットＵ２に入射させるかを切り換える。コリメートレンズ１３６は、ユニット選択用光学素子５８に照射されるレーザ光ＬＢを平行光にするものであり、集光レンズ１３８は、コリメートレンズ１３６によって平行光にされたレーザ光ＬＢをユニット選択用光学素子５８内でビームウェストとなるように集光させる。

ユニット選択用光学素子１４０、コリメートレンズ１４４、および集光レンズ１４６は、集光レンズ６４とユニット選択用光学素子６６との間に前記の順で設けられる。したがって、本変形例では、ユニット選択用光学素子５８は、制御部１８からオフの駆動信号を受けると、入射したレーザ光ＬＢをそのまま透過してユニット選択用光学素子１４０に照射し、集光レンズ６４は、ユニット選択用光学素子１４０に入射するレーザ光ＬＢを、ユニット選択用光学素子１４０内でビームウェストとなるように集光させる。

ユニット選択用光学素子１４０は、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）が用いられる。ユニット選択用光学素子１４０は、制御部１８からオフの駆動信号を受けると、入射したレーザ光ＬＢをユニット選択用光学素子６６に照射し、制御部１８からオンの駆動信号が送られると、入射したレーザ光ＬＢを回折させて反射ミラー１４２に照射する。反射ミラー１４２は、入射したレーザ光ＬＢを反射させて、描画ユニットＵ４のコリメートレンズ１００に照射する。すなわち、制御部１８がユニット選択用光学素子１４０をオンオフにスイッチングすることで、ユニット選択用光学素子１４０は、レーザ光ＬＢを描画ユニットＵ４に入射させるかを切り換える。コリメートレンズ１４４は、ユニット選択用光学素子６６に照射されるレーザ光ＬＢを平行光にするものであり、集光レンズ１４６は、コリメートレンズ１４４によって平行光にされたレーザ光ＬＢをユニット選択用光学素子６６内でビームウェストとなるように集光させる。

この複数のユニット選択用光学素子（ＡＯＭ）５０、５８、６６、１３２、１４０をシリアル（直列）に配置することによって、複数の描画ユニットＵ１〜Ｕ５のうち、いずれか１つの描画ユニットＵにレーザ光ＬＢを入射させることができる。制御部１８は、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵが、例えば、描画ユニットＵ１→描画ユニットＵ２→描画ユニットＵ３→描画ユニットＵ４→描画ユニットＵ５→描画ユニットＵ１、というような順番で周期的に切り換わるように、複数のユニット選択用光学素子５０、１３２、５８、１４０、６６を制御する。すなわち、複数の描画ユニットＵ１〜Ｕ５の各々に順番に所定の走査時間だけレーザ光ＬＢが入射するように切り換える。また、各描画ユニットＵ１〜Ｕ５のポリゴンミラー１１６は、制御部１８による制御の下、レーザ光ＬＢが入射される期間と同期させて、入射されたレーザ光ＬＢの走査スポットを走査ラインＬ１〜Ｌ５に沿って走査するようにレーザ光ＬＢを走査する。

すなわち、本実施の形態の場合、５つの描画ユニットＵ１〜Ｕ５の各ポリゴンミラー１１６は、回転角度位置が一定の角度分ずつ位相がずれるように同期回転する。また、本実施の形態の場合、５つの描画ユニットＵ１〜Ｕ５にレーザ光（ビーム）ＬＢを時分割で振り分けるので、ポリゴンミラー１１６の１つの反射面１１６ｂにレーザ光ＬＢが照射され得る角度範囲（図７中の回転角度β）と、反射面１１６ｂで反射されたレーザ光ＬＢがｆ−θレンズ１１８に入射する最大の振れ角（図７中の角度２α）とが、β≧５αを満たすように、ｆ−θレンズ１１８の前側焦点距離やポリゴンミラー１１６の反射面数Ｎが設定される。

このように、本変形例においても、レーザ光ＬＢを無駄にすることなく、光源装置１２からのレーザ光の利用効率を高めて、走査効率の向上を図ることができる。なお、本変形例では、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢを５つの描画ユニットＵに振り分けるようにしたが、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢを２つの描画ユニットＵに振り分けるようにしてもよいし、４つ、または、６つ以上の描画ユニットＵに振り分けるようにしてもよい。この場合は、振り分ける描画ユニットＵの数をｎ個とすると、ポリゴンミラー１１６の１つの反射面１１６ｂにレーザ光ＬＢが照射され得る角度範囲（図７中の回転角度β）と、反射面１１６ｂで反射されたレーザ光ＬＢがｆ−θレンズ１１８に入射する最大の振れ角（図７中の角度２α）とが、β≧ｎ×αを満たすように、ｆ−θレンズ１１８の前側焦点距離やポリゴンミラー１１６の反射面数Ｎが設定される。また、上記第１の実施の形態で説明したように、２つの光源装置１２（１２ａ、１２ｂ）からレーザ光ＬＢを複数の描画ユニットＵに振り分ける場合も、３つに限らず、任意の数の描画ユニットＵに振り分けるようにしてもよい。例えば、光源装置１２ａからのレーザ光ＬＢを５つの描画ユニットＵに振り分け、光源装置１２ｂからのレーザ光ＬＢを４つの描画ユニットＵに振り分けてもよい。

［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、各描画ユニットＵ内のポリゴンミラー１１６の手前に描画用光学素子（ＡＯＭ）１０６を設けるので、使用する描画用光学素子１０６の数が多くなり、高コストとなる。そこで、本第２の実施の形態では、１つの光源装置１２からのレーザ光ＬＢの光路上に１つの描画用光変調器（ＡＯＭ）を設け、その１つの描画用光変調器を用いて複数の描画ユニットＵから基板Ｐに照射させるレーザ光ＬＢの強度を変調させてパターンを描画させる。すなわち、第２の実施の形態では、高い応答性が要求される描画用光変調器（ＡＯＭ）を複数の描画ユニットＵの手前に１つだけ配置し、各描画ユニットＵ側には、応答性が低くてよいユニット選択用光学素子（ＡＯＭ）を配置する。

図１１は、第２の実施の形態の描画ヘッド１４の構成を示す図、図１２は、図１１に示す光導入光学系４０ａを示す図である。上記第１の実施の形態と同一の構成について同様の符号を付し、異なる部分のみ説明する。なお、図１１において、図３中に示したシリンドリカルレンズ１２０は図示を省略し、光導入光学系４０ａ、４０ｂは、同一の構成を有するので、ここでは、光導入光学系４０ａについて説明し、光導入光学系４０ｂの説明を省略する。図１２に示すように、光導入光学系４０ａは、先の図４に示した集光レンズ４２、コリメートレンズ４４、反射ミラー４６、集光レンズ４８、ユニット選択用光学素子５０、反射ミラー５２、コリメートレンズ５４、集光レンズ５６、ユニット選択用光学素子５８、反射ミラー６０、コリメートレンズ６２、集光レンズ６４、ユニット選択用光学素子６６、反射ミラー６８、および吸収体７０に加え、さらに、描画用光変調器としての描画用光学素子（ＡＯＭ）１５０、コリメートレンズ１５２、集光レンズ１５４、および吸収体１５６を備える。本第２の実施の形態においては、図１１に示すように、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６内には、第１の実施の形態のような描画用光学素子１０６を有しない。

描画用光学素子１５０、コリメートレンズ１５２、および集光レンズ１５４は、集光レンズ４８とユニット選択用光学素子５０との間に前記の順で設けられている。したがって、本第２の実施の形態においては、反射ミラー４６は、コリメートレンズ４４によって平行光にされたレーザ光ＬＢを反射させて描画用光学素子１５０に向ける。集光レンズ４８は、描画用光学素子１５０に入射するレーザ光ＬＢを、描画用光学素子１５０内でビームウェストとなるように集光させる。

描画用光学素子１５０は、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するものであり、例えば、音響光学変調素子（ＡＯＭ）が用いられる。描画用光学素子１５０は、ユニット選択用光学素子５０、５８、６６のうち、最も光源装置１２（１２ａ）側に位置する初段のユニット選択用光学素子５０よりも光源装置１２（１２ａ）側に設けられている。描画用光学素子１５０は、制御部１８からオフの駆動信号が送られると、入射したレーザ光ＬＢを吸収体１５６に照射し、制御部１８からオンの駆動信号が送られると、入射したレーザ光ＬＢを回折させて初段のユニット選択用光学素子５０に照射する。コリメートレンズ１５２は、ユニット選択用光学素子５０に照射されるレーザ光ＬＢを平行光にするものであり、集光レンズ１５４は、コリメートレンズ１５２によって平行光にされたレーザ光ＬＢをユニット選択用光学素子５０内でビームウェストとなるように集光させる。

図１１に示すように、描画ユニットＵ１〜Ｕ６は、コリメートレンズ１００、反射ミラー１０２、反射ミラー１１０、シリンドリカルレンズ１１２、反射ミラー１１４、ポリゴンミラー１１６、ｆ−θレンズ１１８、シリンドリカルレンズ１２０（図１１では図示を省略）、および反射ミラー１２２を有し、さらに、ビーム成形レンズとしての第１成形レンズ１５８ａおよび第２成形レンズ１５８ｂとを有する。つまり、本第２の実施の形態においては、第１の実施の形態の集光レンズ１０４およびコリメートレンズ１０８に代えて、第１成形レンズ１５８ａおよび第２成形レンズ１５８ｂが描画ユニットＵ１〜Ｕ６に設けられている。

図１３は、図１２の光導入光学系４０ａと複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５との光路を模式化した図である。制御部１８は、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から照射されるレーザ光ＬＢの走査スポットによって基板Ｐ上に描画されるパターンを規定する描画データ（ビットストリーム）に基づいて、光導入光学系４０ａの描画用光学素子１５０にオンオフの駆動信号を出力する。これにより、光導入光学系４０ａの描画用光学素子１５０は、このオンオフの駆動信号に基づいて、入射したレーザ光ＬＢを回折させて、走査スポットの強度を変調（Ｏｎ／Ｏｆｆ）させることができる。

詳しく説明すると、制御部１８は、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵの描画データに基づいて、描画用光学素子１５０にオンオフの駆動信号を入力する。描画用光学素子１５０は、オンの駆動信号が入力されると入射したレーザ光ＬＢを回折させて、ユニット選択用光学素子５０に照射する（ユニット選択用光学素子５０に入射するレーザ光ＬＢの強度が高くなる）。一方、描画用光学素子１５０は、オフの駆動信号が入力されると、入射したレーザ光ＬＢを吸収体１５６（図１２）に照射する（ユニット選択用光学素子５０に入射するレーザ光ＬＢの強度が０になる）。したがって、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵは、走査ラインＬに沿って、強度が変調したレーザ光ＬＢを基板Ｐに照射することができ、描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画することができる。

例えば、描画ユニットＵ３にレーザ光ＬＢが入射する場合は、制御部１８は、描画ユニットＵ３の描画データに基づいて、光導入光学系４０ａの描画用光学素子１５０をオンオフにスイッチングする。これにより、描画ユニットＵ３は、走査ラインＬ３に沿って、強度が変調したレーザ光ＬＢを基板Ｐに照射することができ、描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画することができる。レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵは、例えば、描画ユニットＵ１→描画ユニットＵ３→描画ユニットＵ５→描画ユニットＵ１、というように、順次切り換わる。したがって、制御部１８は、同様に、描画ユニットＵ１の描画データ→描画ユニットＵ３の描画データ→描画ユニットＵ５の描画データ→描画ユニットＵ１の描画データというように、光導入光学系４０ａの描画用光学素子１５０に送るオンオフ信号を決定する描画データを順次切り換える。そして、制御部１８は、順次切り換えた描画データに基づいて光導入光学系４０ａの描画用光学素子１５０を制御する。これにより、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５に沿って、強度が変調したレーザ光ＬＢを基板Ｐに照射することで、描画データに応じたパターンを基板Ｐ上に描画することができる。

以上、第２の実施の形態に適用される制御系の一部の構成とその動作について、図１４〜図１６を参照して詳述する。なお、以下説明する構成および動作は、第１の実施の形態にも適用可能である。図１４は、一例として、図１１、図１３中の３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に設けられるポリゴンミラー１１６の回転制御系のブロック図であり、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の構成は同じなので、同じ部材には同じ符号を付してある。描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々には、ポリゴンミラー１１６によって基板Ｐ上に生成される走査ライン（描画ライン）Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５の走査開始タイミングを光電的に検知する原点センサーＳｚ１、Ｓｚ３、Ｓｚ５が設けられる。原点センサーＳｚ１、Ｓｚ３、Ｓｚ５は、ポリゴンミラー１１６の反射面１１６ｂに光を投射して、その反射光を受光する光電検出器であり、スポット光が走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５の走査開始点の直前の位置に来る度に、パルス状の原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５を各々出力する。

タイミング計測部１８０は、原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５を入力し、原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５の各々の発生タイミングが所定の許容範囲（時間間隔）内になっているか否かを計測し、その許容範囲からの誤差が生じたら、それに応じた偏差情報をサーボ制御部１８２に出力する。サーボ制御部１８２は、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５内のポリゴンミラー１１６を回転駆動するモータＭｐの各サーボ駆動回路部に、偏差情報に基づいた指令値を出力する。モータＭｐの各サーボ駆動回路部は、モータＭｐの回転軸に取り付けられたエンコーダＥＮからのアップ・ダウンパルス信号（以下、エンコーダ信号）を入力して、ポリゴンミラー１１６の回転速度に応じた速度信号を出力する帰還回路部ＦＢＣと、サーボ制御部１８２からの指令値と帰還回路部ＦＢＣからの速度信号とを入力して、指令値に応じた回転速度になるようにモータＭｐを駆動するサーボ駆動回路（アンプ）ＳＣＣとで構成される。なお、サーボ駆動回路部（帰還回路部ＦＢＣ、サーボ駆動回路ＳＣＣ）、タイミング計測部１８０、および、サーボ制御部１８２は、制御部１８の一部を構成する。

本第２の実施の形態では、３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５内の各ポリゴンミラー１１６が、その回転角度位置に一定の位相差を保ちつつ同じ速度で回転させる必要があり、それを実現するために、タイミング計測部１８０は原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５を入力し、例えば、図１５のタイミングチャートに示すような計測を行う。

図１５は、３つのポリゴンミラー１１６が、回転角度に関して所定の許容範囲内の位相差で回転している場合に生成される各種の信号波形を模式的に示す。各ポリゴンミラー１１６を回転させた直後は、原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５の相対的な位相差はばらばらであるが、タイミング計測部１８０は、例えば、原点信号ＺＰ１を基準として、他の原点信号ＺＰ３、ＺＰ５が原点信号ＺＰ１と同じ周波数（周期）で発生し、且つ３つの原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５間の時間間隔Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３が共に等しい状態を基準値とし、それに対する誤差に応じた補正情報を計測する。タイミング計測部１８０は、その補正情報をサーボ制御部１８２に出力し、それによって描画ユニットＵ３、Ｕ５の各モータＭｐがサーボ制御され、３つの原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５の発生タイミングが、図１５のようにＴｓ１＝Ｔｓ２＝Ｔｓ３で安定するように制御される。

原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５の発生タイミングが安定すると、タイミング計測部１８０は、先の図１１〜図１３中に示したユニット選択用光学素子５０、５８、６６の各々に、描画イネーブル（Ｏｎ）信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５を出力する。描画イネーブル（Ｏｎ）信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５は、ここではＨレベルの期間中だけ、対応するユニット選択用光学素子５０、５８、６６に変調動作（光の偏向スイッチング動作）を行わせる。３つの原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５が安定して一定の位相差（ここでは原点信号ＺＰ１の周期の１／３）に維持されることから、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５の各立上り（Ｌ→Ｈ）も一定の位相差を持つ。

描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５の降下（Ｈ→Ｌ）のタイミングは、各走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５内でスポット光をＯｎ／Ｏｆｆするためのクロック信号ＣＬＫを、タイミング計測部１８０内のカウンタで計測することで設定される。そのクロック信号ＣＬＫは、描画用光学素子１５０（或いは図３中の描画用光学素子１０６）のＯｎ／Ｏｆｆのタイミングをつかさどるものであり、走査ライン（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５）の長さ、スポット光の基板Ｐ上での寸法、スポット光の走査速度等によって決まる。例えば、走査ラインＬの長さが３０ｍｍ、スポット光の寸法（直径）が６μｍであり、スポット光を走査方向に３μｍずつオーバーラップさせてＯｎ／Ｏｆｆさせる場合、タイミング計測部１８０内のカウンタは、クロック信号ＣＬＫを１００００カウント（３０ｍｍ／３μｍ）したら、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５を降下（Ｈ→Ｌ）させればよい。

また、ポリゴンミラー１１６の反射面１１６ｂを１０面とし、その回転速度をＶｒ（ｒｐｍ）とすると、各原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５の周波数は、１０Ｖｒ／６０（Ｈｚ）となる。したがって、時間間隔がＴｓ１＝Ｔｓ２＝Ｔｓ３に安定した場合、時間間隔Ｔｓ１は、６０／（３０Ｖｒ）秒となる。一例として、ポリゴンミラー１１６の基準の回転速度Ｖｒを８０００ｒｐｍとすると、時間間隔Ｔｓ１は、６０／（３０・８０００）秒＝２５０μＳとなる。

図１５のように、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５のＯｎ時間（Ｈレベルの継続時間）Ｔｏａは、ポリゴンミラー１１６からのレーザ光（ビーム）ＬＢが基板Ｐ上にスポット光として投射される期間（投射期間）であるが、時間間隔Ｔｓ１よりも短く設定する必要がある。そこで、例えば、Ｏｎ時間Ｔｏａを２００μＳに設定すると、この間に１００００カウントするためのクロック信号ＣＬＫの周波数は、１００００／２００＝５０（ＭＨｚ）となる。このようなクロック信号ＣＬＫに同期して、描画データ（ビットマップ上の「０」または「１」）から生成される走査ラインＬに対応した描画ビット列データ（１００００ビット分）Ｓｄｗが、描画用光学素子１５０に出力される。なお、図３のように、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に、描画用光学素子１０６が設けられる構成では、走査ラインＬ１に対応した描画ビット列データＳｄｗは描画ユニットＵ１の描画用光学素子１０６に送られ、走査ラインＬ３に対応した描画ビット列データＳｄｗは描画ユニットＵ３の描画用光学素子１０６に送られ、走査ラインＬ５に対応した描画ビット列データＳｄｗは描画ユニットＵ５の描画用光学素子１０６に送られる。

本第２の実施の形態では、３つの走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５の各々に対応した描画データから生成される描画ビット列データＳｄｗが、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５（または原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５）に同期して順番に描画用光学素子１５０のＯｎ／Ｏｆｆのために供給される。

図１６は、そのような描画ビット列データＳｄｗを生成する回路の一例を示し、該回路は、生成回路（描画データ生成回路）５０１、５０３、５０５と、ＯＲ回路ＧＴ４とを有する。生成回路５０１は、メモリ部ＢＭ１、カウンタ部ＣＮ１、および、ゲート部ＧＴ１を備え、生成回路５０３は、メモリ部ＢＭ３、カウンタ部ＣＮ３、および、ゲート部ＧＴ３を備え、生成回路５０５は、メモリ部ＢＭ５、カウンタ部ＣＮ５、および、ゲート部ＧＴ５を備える。この生成回路５０１、５０３、５０５、および、ＯＲ回路ＧＴ４は、制御部１８の一部を構成する。

メモリ部ＢＭ１、ＢＭ３、ＢＭ５は各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５が描画露光すべきパターンに対応したビットマップデータを一次記憶するメモリである。カウンタ部ＣＮ１、ＣＮ３、ＣＮ５は、各メモリ部ＢＭ１、ＢＭ３、ＢＭ５内のマップデータのうち、次に描画すべき１走査ライン分のビット列（例えば、１００００ビット）を１ビットずつクロック信号ＣＬＫに同期したシリアルデータＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ５として、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５がＯｎの期間中に出力させるためのカウンタである。

各メモリ部ＢＭ１、ＢＭ３、ＢＭ５内のマップデータは、不図示のアドレスカウンタ等によって、１走査ライン分のデータごとシフトされる。そのシフトは、例えば、メモリ部ＢＭ１であれば、１走査ライン分のシリアルデータＤＬ１を出力し終わった後で、次にアクティブとなる描画ユニットＵ３の原点信号ＺＰ３が発生したタイミングで行われる。同様に、メモリ部ＢＭ３内のマップデータのシフトは、シリアルデータＤＬ３が出力し終わった後で、次にアクティブとなる描画ユニットＵ５の原点信号ＺＰ５が発生したタイミングで行われ、メモリ部ＢＭ５内のマップデータのシフトは、シリアルデータＤＬ５が出力し終わった後で、次にアクティブとなる描画ユニットＵ１の原点信号ＺＰ１が発生したタイミングで行われる。

このようにして順次生成される各シリアルデータＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ５は、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５のＯｎ期間中に開かれるゲート部ＧＴ１、ＧＴ３、ＧＴ５を通って、３入力のＯＲ回路ＧＴ４に印加される。ＯＲ回路ＧＴ４は、シリアルデータＤＬ１→ＤＬ３→ＤＬ５→ＤＬ１・・・の順に繰り返し合成したビットデータ列を描画ビット列データＳｄｗとして描画用光学素子１５０のＯｎ／Ｏｆｆのために出力する。なお、図３のように、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に、描画用光学素子１０６が設けられる構成では、ゲート部ＧＴ１から出力されるシリアルデータＤＬ１を描画ユニットＵ１内の描画用光学素子１０６に送り、ゲート部ＧＴ３から出力されるシリアルデータＤＬ３を描画ユニットＵ３内の描画用光学素子１０６に送り、ゲート部ＧＴ５から出力されるシリアルデータＤＬ５を描画ユニットＵ５内の描画用光学素子１０６に送ればよい。

以上のように、描画用光学素子１５０（或いは１０６）のＯｎ／Ｏｆｆは、高速なクロック信号ＣＬＫ（例えば５０ＭＨｚ）に応答する必要があるが、ユニット選択用光学素子５０、５８、６６は、描画イネーブル信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５（または原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５）に同期して、Ｏｎ／Ｏｆｆを行えばよく、その応答周波数は、先の数値例の場合、時間間隔Ｔｏａ（またはＴｓ１）が２００μＳであったので１０ＫＨｚ程度でよく、透過率が高く安価なものを利用できる。なお、タイミング計測部１８０内のカウンタで計数されたり、図１６中のカウンタ部ＣＮ１、ＣＮ３、ＣＮ５で計数されるクロック信号ＣＬＫの周波数をＦｃｃ、光源装置１２からのレーザ光ＬＢのパルス発振の基本周波数をＦｓとすると、ｎを１以上（好ましくはｎ≧２）の整数として、ｎ・Ｆｃｃ＝Ｆｓの関係を満たすように設定するのがよい。

以上、図１３を用いた光導入光学系４０ａと複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の動作、および図１４〜１６を用いた各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５による描画タイミング等について説明したが、光導入光学系４０ｂと複数の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６についても同様である。簡単に説明すると、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵは、例えば、描画ユニットＵ２→描画ユニットＵ４→描画ユニットＵ６→描画ユニットＵ２、というように、順次切り換わる。したがって、制御部１８は、同様に、描画ユニットＵ２の描画データ→描画ユニットＵ４の描画データ→描画ユニットＵ６の描画データ→描画ユニットＵ２の描画データというように、光導入光学系４０ｂの描画用光学素子１５０に送るオンオフ信号を決定する描画データを順次切り換える。そして、制御部１８は、順次切り換えた描画データに基づいて光導入光学系４０ｂの描画用光学素子１５０を制御する。または、図１６に示したような回路構成で３つの走査ライン分の描画データを合成した描画ビット列データＳｄｗを生成して描画用光学素子１５０に供給する。これにより、各描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、走査ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６に沿って、強度が変調したレーザ光ＬＢを基板Ｐに照射することで、描画データに基づくパターンを基板Ｐ上に描画することができる。

以上の上記第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態の効果に加え、以下の効果が得られる。すなわち、光導入光学系４０ａ内に１つの描画用光学素子１５０を設け、該描画用光学素子１５０を初段のユニット選択用光学素子５０より光源装置１２ａ側に配置し、１つの描画用光学素子１５０で、複数の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から基板Ｐに照射されるレーザ光ＬＢの強度をパターンに応じて変調させる。同様に、光導入光学系４０ｂ内に１つの描画用光学素子１５０を設け、該描画用光学素子１５０を初段のユニット選択用光学素子５０より光源装置１２ｂ側に配置し、１つの描画用光学素子１５０で、複数の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６から基板Ｐに照射されるレーザ光ＬＢの強度をパターンに応じて変調させる。これにより、音響光学変調素子の数を減らすことができ、コストが低廉になる。

なお、上記第２の実施の形態では、レーザ光ＬＢを３振り分けする描画ヘッド１４で説明したが、上記第１の実施の形態の変形例で説明したように、レーザ光ＬＢを５振り分けする描画ヘッド１４であってもよい（図９および図１０参照）。また、図９および図１０の場合は、光源装置１２は１つなので、描画用光学素子１５０も１つとなる。

［第２の実施の形態の変形例］
上記第２の実施の形態は、以下のように変形してもよい。上記第２の実施の形態では、描画用光変調器として描画用光学素子１５０を光導入光学系４０ａ、４０ｂに設けたが、本変形例では、描画用光学素子１５０に代えて、光源装置１２（１２ａ、１２ｂ）内にそれぞれ描画用光変調器を設ける。なお、上記第２の実施の形態と同一の構成については同様の符号を付したり、図示を省略したりし、異なる部分のみ説明する。また、光源装置１２ａ、１２ｂに描画用光変調器を設けた光源装置をそれぞれ光源装置１２Ａ、１２Ｂと呼び、光源装置１２Ａと光源装置１２Ｂとは同一の構成を有するので、光源装置１２Ａについてのみ説明する。

図１７は、本変形例の光源装置（パルス光源装置、パルスレーザ装置）１２Ａの構成を示す図である。ファイバーレーザ装置としての光源装置１２Ａは、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２、偏光ビームスプリッタ２０４、描画用光変調器としての電気光学素子２０６、この電気光学素子２０６の駆動回路２０６ａ、偏光ビームスプリッタ２０８、吸収体２１０、励起光源２１２、コンバイナ２１４、ファイバー光増幅器２１６、波長変換光学素子２１８、波長変換光学素子２２０、複数のレンズ素子ＧＬ、およびクロック発生器２２２ａを含む制御回路（制御回路部）２２２を備える。

ＤＦＢ半導体レーザ素子（第１レーザ素子）２００は、所定周波数Ｆｓで俊鋭若しくは尖鋭のパルス状の種光（レーザ光）Ｓ１を発生し、ＤＦＢ半導体レーザ素子（第２レーザ素子）２０２は、所定周波数Ｆｓで緩慢（時間的にブロード）なパルス状の種光（レーザ光）Ｓ２を発生する。ＤＦＢ半導体レーザ素子２００が発生する種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２が発生する種光Ｓ２とは、エネルギーは略同一であるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光Ｓ１の方が強い。本変形例では、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００が発生する種光Ｓ１の偏光状態をＳ偏光とし、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２が発生する種光Ｓ２の偏光状態をＰ偏光として説明する。このＤＦＢ半導体レーザ素子２００、２０２は、クロック発生器２２２ａで生成されるクロック信号ＬＴＣ（基本周波数Ｆｓ）に応答して、制御回路２２２の電気的な制御によって、発振周波数Ｆｓで種光Ｓ１、Ｓ２を発光するように制御される。なお、このクロック信号ＬＴＣは、図１６に示したカウンタ部ＣＮ１、ＣＮ３、ＣＮ５の各々に供給されるクロック信号ＣＬＫのベースとなるもので、クロック信号ＬＴＣをｎ分周（ｎは２以上の整数が好ましい）したものがクロック信号ＣＬＫとなる。また、クロック発生器２２２ａは、クロック信号ＬＴＣの基本周波数Ｆｓを±ΔＦだけ調整する機能、すなわち、レーザ光ＬＢのパルス発振の時間間隔を微調する機能も有する。これによって、例えば、スポット光の走査速度Ｖｓが僅かに変動しても、基本周波数Ｆｓを微調整することで、走査ラインＬに渡って描画されるパターンの寸法（描画倍率）を精密に保つことができる。

偏光ビームスプリッタ２０４は、Ｓ偏光の光を透過し、Ｐ偏光の光を反射するものであり、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００が発生した種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２が発生した種光Ｓ２とを、電気光学素子２０６に照射する。詳しくは、偏光ビームスプリッタ２０４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００が発生したＳ偏光の種光Ｓ１を透過することで種光Ｓ１を電気光学素子２０６に照射し、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２が発生したＰ偏光の種光Ｓ２を反射することで種光Ｓ２を電気光学素子２０６に照射する。

電気光学素子（変調部材）２０６は、種光Ｓ１、Ｓ２に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器（ＥＯＭ：Electro-Optic Modulator）が用いられる。ＥＯＭは、先の図１６に示した描画ビット列データＳｄｗ（またはシリアルデータＤＬｎ）のＯｎ／Ｏｆｆ状態（Ｈ、またはＬ）に応答して、偏光ビームスプリッタ２０４を通ってきた種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を駆動回路（駆動回路部）２０６ａによって切り換えるものである。例えば、描画ビット列データＳｄｗ（またはＤＬｎ）がＯｆｆ状態（Ｌ）のとき、電気光学素子２０６は、入射した種光Ｓ１またはＳ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ２０８に照射し、描画ビット列データＳｄｗ（またはＤＬｎ）がＯｎ状態（Ｈ）のとき、電気光学素子２０６は入射した種光Ｓ１またはＳ２の偏光状態を変えて（偏光方向を９０度変えて）偏光ビームスプリッタ２０８に照射する。したがって、電気光学素子２０６は、描画ビット列データＳｄｗ（またはＤＬｎ）がＯｎ状態（Ｈ）のとき、Ｓ偏光の種光Ｓ１をＰ偏光の種光Ｓ１に変換し、Ｐ偏光の種光Ｓ２をＳ偏光の種光Ｓ２に変換する。

偏光ビームスプリッタ２０８は、Ｐ偏光の光は透過してレンズ素子ＧＬを介してコンバイナ２１４に照射し、Ｓ偏光の光は反射させて吸収体２１０に照射する。励起光源２１２は励起光を発生し、該発生した励起光は、光ファイバー２１２ａを介してコンバイナ２１４に導かれる。コンバイナ２１４は、偏光ビームスプリッタ２０８から照射された種光と励起光とを合成して、ファイバー光増幅器（光増幅器）２１６に出力する。ファイバー光増幅器２１６は、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成された種光および励起光が伝送するファイバー光増幅器２１６内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより種光が増幅される。ファイバー光増幅器２１６内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素が用いられる。この増幅された種光は、ファイバー光増幅器２１６の射出端２１６ａから所定の発散角を伴って放射され、レンズ素子ＧＬによって収斂またはコリメートされて波長変換光学素子２１８に入射する。

波長変換光学素子（第１の波長変換光学素子、波長変換光学部材）２１８は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）によって、入射した種光（波長λ）を、波長がλの１／２の第２高調波に変換する。波長変換光学素子２１８として、疑似位相整合（Quasi Phase Matching：ＱＰＭ）結晶であるＰＰＬＮ（Periodically Poled LiNbO₃）結晶が好適に用いられる。なお、ＰＰＬＴ（Periodically Poled LiTaO₃）結晶等を用いることも可能である。

波長変換光学素子（第２の波長変換光学素子、波長変換光学部材）２２０は、波長変換光学素子２１８が変換した第２高調波（波長λ／２）と、波長変換光学素子２１８によって変換されずに残留した種光（波長λ）との和周波発生（Sum Frequency Generation：ＳＦＧ）により、波長がλの１／３の第３高調波を発生する。この第３高調波が、３７０ｍｍ以下の波長帯域にピーク波長を有する紫外線光（レーザ光ＬＢ）となる。

以上のように、図１６に示した描画データ生成回路から送出される描画ビット列データＳｄｗ（またはＤＬｎ）を、図１７の電気光学素子２０６に印加する構成とした場合、描画ビット列データＳｄｗ（またはＤＬｎ）がＯｆｆ状態（Ｌ）のとき、電気光学素子２０６は、入射した種光Ｓ１またはＳ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ２０８に照射するので、偏光ビームスプリッタ２０８を透過する種光は、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２からの種光Ｓ２となる。したがって、光源装置１２Ａから最終的に出力されるレーザ光ＬＢは、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２からの種光Ｓ２と同じ発振プロファイル（時間特性）を有する。すなわち、レーザ光ＬＢは、パルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性となる。ファイバー光増幅器２１６は、そのようにピーク強度が低い種光Ｓ２に対する増幅効率が低いため、光源装置１２Ａから出力されるレーザ光ＬＢは露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、この場合は、露光という観点から見れば、実質的に光源装置１２Ａはレーザ光ＬＢを射出していないのと同じ結果となる。但し、各走査ラインＬ１〜Ｌ６に沿ってパターン描画が行われない期間（非投射期間）では、種光Ｓ２由来の紫外域のレーザ光ＬＢが僅かな強度であっても放射され続けるので、走査ラインＬ１〜Ｌ６が、長時間、基板Ｐ上の同じ位置に照射されるような状況（例えば、搬送系のトラブルによる基板Ｐの緊急停止等）が生じる場合は、光源装置１２Ａのレーザ光ＬＢの射出窓に可動シャッターを設けて、射出窓を閉じるようにするとよい。

一方、図１７の電気光学素子２０６に印加する描画ビット列データＳｄｗ（またはＤＬｎ）がＯｎ状態（Ｈ）のとき、電気光学素子２０６は、入射した種光Ｓ１またはＳ２の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ２０８に照射するので、偏光ビームスプリッタ２０８を透過する種光は、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１となる。したがって、光源装置１２Ａから出力されるレーザ光ＬＢは、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１に由来して生成されたものとなる。ＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１はピーク強度が強いため、ファイバー光増幅器２１６によって効率的に増幅され、光源装置１２Ａから出力されるレーザ光ＬＢは、基板Ｐの露光に必要なエネルギーを持つ。

このように、光源装置１２Ａ内に、描画用光変調器としての電気光学素子２０６を設けたので、上記第２の実施の形態において描画用光学素子１５０を制御するのと同様に、電気光学素子２０６を制御することで、上記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。つまり、レーザ光ＬＢが入射する描画ユニットＵの描画データ（或いは図１５、図１６中の描画ビット列データＳｄｗ）に基づいて、電気光学素子２０６をオンオフにスイッチング（駆動）することで、初段のユニット選択用光学素子５０に入射するレーザ光ＬＢの強度、すなわち、基板Ｐ上に照射されるレーザ光ＬＢの走査スポットの強度を描画すべきパターンに応じて変調させることができる。

なお、光源装置１２Ａは、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２および偏光ビームスプリッタ２０４を有しない構造であってもよい。この場合は、電気光学素子２０６には、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１のみが照射される。そして、描画データに基づいて電気光学素子２０６をオンオフにスイッチングすることで、初段のユニット選択用光学素子５０に入射するレーザ光ＬＢの強度を変調させることができる。しかしながら、この構成を採用すると、種光Ｓ１のファイバー光増幅器２１６への入射周期性が描画すべきパターンに応じて大きく乱される。すなわち、ファイバー光増幅器２１６にＤＦＢ半導体レーザ素子２０２からの種光Ｓ１が入射しない状態が続いた後に、ファイバー光増幅器２１６に種光Ｓ１が入射すると、入射直後の種光Ｓ１は通常のときよりも大きな増幅率で増幅され、ファイバー光増幅器２１６からは、規定以上の大きな強度を持つビームが発生するという問題がある。そこで、本変形例では、好ましい態様として、ファイバー光増幅器２１６に種光Ｓ１が入射しない期間に、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２からの種光Ｓ２（ピーク強度が低いブロードなパルス光）をファイバー光増幅器２１６に入射することで、このような問題を解決している。

また、電気光学素子２０６をスイッチングするようにしたが、描画データ（描画ビット列データＳｄｗ）に基づいて、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００、２０２を駆動するようにしてもよい。つまり、制御回路２２２は、描画データ（描画ビット列データＳｄｗ、またはＤＬｎ）に基づいて、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００、２０２を制御して、基本周波数Ｆｓでパルス状に発振する種光Ｓ１、Ｓ２を選択的（択一的）に発生させる。この場合は、偏光ビームスプリッタ２０４、２０８、電気光学素子２０６、および吸収体２１０は不要となり、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００、２０２のいずれか一方から選択的にパルス発振される種光Ｓ１、Ｓ２の一方が、直接コンバイナ２１４に入射する。このとき、制御回路２２２は、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２からの種光Ｓ２とが同時にファイバー光増幅器２１６に入射しないように、各ＤＦＢ半導体レーザ素子２００、２０２の駆動を制御する。すなわち、基板Ｐにレーザ光ＬＢを照射する場合は、種光Ｓ１のみがファイバー光増幅器２１６に入射するようにＤＦＢ半導体レーザ素子２００を制御する。また、基板Ｐにレーザ光ＬＢを照射しない場合には、種光Ｓ２のみがファイバー光増幅器２１６に入射するようにＤＦＢ半導体レーザ素子２０２を制御する。この基板Ｐにレーザ光ＬＢを照射するか否かは、描画データ（描画ビット列データＳｄｗのＨまたはＬ）に基づいて決定される。

このように、本変形例においても、音響光学変調素子の数を減らすことができ、コストが低廉になる。

なお、本変形例の光源装置１２Ａ、１２Ｂを、上記第１の実施の形態の光源装置１２ａ、１２ｂに用いてもよい。この場合は、光源装置１２Ａ、１２Ｂから出力されるＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１の出力タイミングと、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６の描画用光学素子１０６のスイッチングとを、描画データ（描画ビット列データＳｄｗ）に基づいて制御してもよい。

［第３の実施の形態］
次に、図１８を参照して、第３の実施の形態について説明するが、第３の実施の形態では、第２の実施の形態の変形例で説明した光源装置１２Ａ（図１７参照）、１２Ｂを用いることを前提とする。但し、第３の実施の形態に適するように、図１７の光源装置１２Ａの制御回路２２２内のクロック発生器２２２ａは、図１８に示す描画制御用の制御ユニット（制御回路５００）からの倍率補正情報ＣＭｇに応じて、クロック信号ＬＴＣの時間間隔を部分的（離散的）に伸縮する機能を備える。同様に、光源装置１２Ｂの制御回路２２２内のクロック発生器２２２ａも、倍率補正情報ＣＭｇに応じて、クロック信号ＬＴＣの時間間隔を部分的（離散的）に伸縮する機能を備える。なお、光源装置１２Ｂ、光導入光学系４０ｂ、および、描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の動作は、光源装置１２Ａ、光導入光学系４０ａ、および、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の動作と同様なので、光源装置１２Ｂ、光導入光学系４０ｂ、および、描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の動作については説明を省略する。また、上記第２の実施の形態の変形例と同一の構成については同様の符号を付したり、図示を省略したりし、異なる部分のみ説明する。

図１８において、１つの光源装置１２Ａからのレーザ光（ビーム）ＬＢは、先の図１２、図１３の構成と同様に、ユニット選択用光学素子５０、５８、６６を介して、それぞれ３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５に供給される。ユニット選択用光学素子５０、５８、６６の各々は、図１４、図１５で説明した描画イネーブル（Ｏｎ）信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５に応答して択一的にレーザ光ＬＢを偏向（スイッチング）し、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のいずれか１つにレーザ光ＬＢを導く。なお、先に説明したように、各走査ラインに沿ってパターン描画が行われない期間（非投射期間）で、種光Ｓ２由来の紫外域のレーザ光ＬＢが僅かな強度であっても放射され続け、各走査ラインが長時間に渡って基板Ｐ上の同じ位置に照射されるような状況が生じる場合を考慮して、光源装置１２Ａのレーザ光ＬＢの射出窓には可動シャッターＳＳＴが設けられる。

図１４で示したように、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の原点センサーＳｚ１、Ｓｚ３、Ｓｚ５からの原点信号ＺＰ１、ＺＰ３、ＺＰ５は、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５ごとの描画データを生成する生成回路（描画データ生成回路）５０１、５０３、５０５に供給される。生成回路５０１は、図１６中のゲート部ＧＴ１、メモリ部ＢＭ１、カウンタ部ＣＮ１等を含み、カウンタ部ＣＮ１は光源装置１２Ａの制御回路２２２（クロック発生器２２２ａ）から出力されるクロック信号ＬＴＣをベースに作られるクロック信号ＣＬＫ１を計数するように構成される。

同様に、生成回路５０３は、図１６中のゲート部ＧＴ３、メモリ部ＢＭ３、カウンタ部ＣＮ３等を含み、カウンタ部ＣＮ３はクロック信号ＬＴＣをベースに作られるクロック信号ＣＬＫ３を計数するように構成され、生成回路５０５は、図１６中のゲート部ＧＴ５、メモリ部ＢＭ５、カウンタ部ＣＮ５等を含み、カウンタ部ＣＮ５はクロック信号ＬＴＣをベースに作られるクロック信号ＣＬＫ５を計数するように構成される。

それらのクロック信号ＣＬＫ１、ＣＬＫ３、ＣＬＫ５は、各生成回路５０１、５０３、５０５と光源装置１２Ａとの間のインターフェースとして機能する制御回路５００によって、クロック信号ＬＴＣを１／ｎ（ｎは２以上の整数）分周して作られる。そのクロック信号ＣＬＫ１、ＣＬＫ３、ＣＬＫ５の各カウンタ部ＣＮ１、ＣＮ３、ＣＮ５への供給は、描画イネーブル（Ｏｎ）信号ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ５（図１５参照）に応答して、いずれか１つに制限される。すなわち、描画イネーブル信号ＳＰ１がＯｎ（Ｈ）のときは、クロック信号ＬＴＣを１／ｎ分周したクロック信号ＣＬＫ１のみがカウンタ部ＣＮ１に供給され、描画イネーブル信号ＳＰ３がＯｎ（Ｈ）のときは、クロック信号ＬＴＣを１／ｎ分周したクロック信号ＣＬＫ３のみがカウンタ部ＣＮ３に供給され、描画イネーブル信号ＳＰ５がＯｎ（Ｈ）のときは、クロック信号ＬＴＣを１／ｎ分周したクロック信号ＣＬＫ５のみがカウンタ部ＣＮ５に供給される。

これによって、各生成回路５０１、５０３、５０５の各々から順番に出力されるシリアルデータＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ５はそれぞれゲート部ＧＴ１、ＧＴ３、ＧＴ５を介して、制御回路５００内に設けられた３入力のＯＲ回路ＧＴ４によって加算され、描画ビット列データＳｄｗとなって光源装置１２Ａ内の電気光学素子２０６に供給される。なお、生成回路５０１、５０３、５０５、および、制御回路５００は、制御部１８の一部を構成する。

以上の構成は、基本的に図１７を用いて説明した光源装置１２Ａの利用法と同じであるが、本実施の形態では、３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の走査ライン（描画ライン）Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５によって描画されるパターンのスポット走査方向（Ｙ方向）の描画倍率を、個別に微調整する機能を設ける。その機能のために、本実施の形態では、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５毎に、描画倍率の補正量に関する情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５を一時的に記憶するメモリ部ＢＭ１ａ、ＢＭ３ａ、ＢＭ５ａが設けられる。このメモリ部ＢＭ１ａ、ＢＭ３ａ、ＢＭ５ａは、図１８では独立したものとして図示したが、生成回路５０１、５０３、５０５の各々に設けられたメモリ部ＢＭ１、ＢＭ３、ＢＭ５の一部としてもよい。この補正量に関する情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５も描画情報の一部を構成する。

補正量に関する情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５は、例えば、各走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５によって描画されるパターンのＹ方向の寸法を、どれ位の比率で伸縮させるかのレート（ｐｐｍ）に対応したものである。一例として、各走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５によって描画可能なＹ方向の領域の長さを３０ｍｍとした場合、それを±２００ｐｐｍ（±６μｍに相当）だけ伸縮させたい場合、情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５には、±２００という数値が設定される。なお、情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５は、レートではなく直接的な伸縮量（±ρμｍ）で設定しても構わない。また、情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５は、走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５の各々に沿った１ライン分の描画データ（シリアルデータ）毎に逐次設定し直してもよいし、複数ライン分の描画データ（シリアルデータ）の送出毎に設定し直してもよい。このように、本実施の形態では、基板ＰをＸ方向（長尺方向）に送りつつ、走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５の各々に沿ってパターン描画が行われている間に、動的にＹ方向の描画倍率を変えることが可能となり、基板Ｐの変形や面内歪が判る場合には、それに起因した描画位置精度の劣化を抑えることができる。さらに重ね合わせ露光の際には、既に形成された下地のパターンの変形に対応して重ね精度を大幅に向上させることができる。

図１９は、図１８に示した描画装置のうち、代表して描画ユニットＵ１による標準的なパターン描画の際の各部の信号状態とレーザ光ＬＢの発振状態とのタイムチャートを示す。図１９において、２次元のマトリックスＧｍは、描画すべきパターンＰＰの描画マップ（ビットマップ）を示し、基板Ｐ上での１グリッド（１画素単位）は、例えばＹ方向の寸法Ｐｙを３μｍ、Ｘ方向の寸法Ｐｘを３μｍに設定される。また、図１９において、矢印で示すＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３、・・・Ｌ１−６は、基板ＰのＸ方向の移動（長尺方向の副走査）に伴って、走査ラインＬ１によって順次描画される描画ラインを示し、各走査ラインＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３、・・・Ｌ１−６のＸ方向の間隔は、例えば１画素単位の寸法Ｐｘ（３μｍ）の１／２となるように、基板Ｐの搬送速度が設定される。

さらに、基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰのＸＹ方向の寸法（スポットサイズ）は、１画素単位と同程度か、それよりも少し大きめとする。よって、スポット光ＳＰのサイズは、実効的な直径（ガウス分布の１／ｅ²の幅、またはピーク強度の半値全幅）として、３〜４μｍ程度に設定され、走査ラインＬに沿ってスポット光ＳＰを連続的に投射する際は、例えばスポット光の実効的な直径の１／２でオーバーラップするように、レーザ光ＬＢの発振周波数Ｆｓ（パルス時間間隔）とポリゴンミラー１１６によるスポット光ＳＰの走査速度Ｖｓとが設定されている。すなわち、光源装置１２Ａ内の偏光ビームスプリッタ２０８から射出される種光をビームＬｓｅ（図１８）とすると、この種光ビームＬｓｅは、制御回路２２２（クロック発生器２２２ａ）から出力されるクロック信号ＬＴＣの各クロックパルスに応答して図１９のように射出される。

そのクロック信号ＬＴＣと、図１８中の生成回路５０１内のカウンタ部ＣＮ１に供給されるクロック信号ＣＬＫ１とは、１：２の周波数比に設定され、クロック信号ＬＴＣが１００ＭＨｚの場合、図１８中の制御回路５００の１／２分周器によって、クロック信号ＣＬＫ１は５０ＭＨｚに設定される。なお、クロック信号ＬＴＣとクロック信号ＣＬＫ１の周波数比は整数倍であればよく、例えばクロック信号ＣＬＫ１の設定周波数を半分の２５ＭＨｚに落とすと共に、スポット光の走査速度Ｖｓも半分に落とすように設定してもよい。

図１９に示す描画ビット列データＳｄｗは、生成回路５０１から出力されるシリアルデータＤＬ１に相当し、ここでは、例えばパターンＰＰの走査ラインＬ１−２上のパターンに対応している。光源装置１２Ａ内の電気光学素子２０６は、描画ビット列データＳｄｗに応答して偏光状態を切り換えるので、種光ビームＬｓｅは、描画ビット列データＳｄｗがＯｎ状態（「Ｈ」）の間は、図１７中のＤＦＢ半導体レーザ素子２００からの種光Ｓ１によって生成され、描画ビット列データＳｄｗがＯｆｆ状態（「Ｌ」）の間は、図１７中のＤＦＢ半導体レーザ素子２０２からの種光Ｓ２によって生成される。

なお、光源装置１２Ａの制御回路２２２内に、描画ビット列データＳｄｗがＯｎ状態（「Ｈ」）の間は、クロック信号ＬＴＣに応答してＤＦＢ半導体レーザ素子２００から種光Ｓ１（俊鋭なパルス光）を発生させ、描画ビット列データＳｄｗがＯｆｆ状態（「Ｌ」）の間は、クロック信号ＬＴＣに応答してＤＦＢ半導体レーザ素子２０２から種光Ｓ２（ブロードなパルス光）を発生させるような駆動回路が設けられる場合は、図１７、図１８中に示した電気光学素子２０６、図１７中に示した偏光ビームスプリッタ２０８、吸収体２１０は省略できる。

このように、種光ビームＬｓｅの各パルス光は、図１７に示したクロック発生器２２２ａで生成されるクロック信号ＬＴＣの各クロックパルスに応答して出力されるので、本実施の形態では、クロック発生器２２２ａ内に、クロック信号ＬＴＣのパルス間の時間（周期）を部分的に増減するための回路構成を設ける。その回路構成には、クロック信号ＬＴＣの源となる基準（標準）クロック発生器と、分周カウンタ回路と、可変遅延回路等が設けられる。

図２０は、クロック発生器２２２ａ内の基準クロック発生器からの基準クロック信号ＴＣ０と、クロック信号ＬＴＣとの関係を示すタイムチャートであり、図１７、図１８中に示した倍率補正情報ＣＭｇに基づく補正が行われない状態を示す。クロック発生器２２２ａ内の可変遅延回路は、常に一定周波数Ｆｓ（一定の時間Ｔｄ０）で生成される基準クロック信号ＴＣ０を、プリセット値に応じた時間ＤＴ０だけ遅延させて、クロック信号ＬＴＣとして出力する。したがって、例えば、基準クロック信号ＴＣ０が１００ＭＨｚ（Ｔｄ０＝１０ｎＳ）であれば、プリセット値（遅延時間ＤＴ０）に変化が生じない限り、クロック信号ＬＴＣも１００ＭＨｚ（Ｔｄ０＝１０ｎＳ）で生成され続けられる。

そこで、クロック発生器２２２ａ内の分周カウンタ回路によって、基準クロック信号ＴＣ０を計数し、その計数値が所定値Ｎｖに達したら、可変遅延回路に設定されるプリセット値を一定量だけ変化させる構成にする。その様子を、図２１のタイムチャートにより説明する。図２１において、基準クロック信号ＴＣ０が分周カウンタ回路によってからＮｖまでカウントされるまで、可変遅延回路に設定されるプリセット値は遅延時間ＤＴ０である。その後、基準クロック信号ＴＣ０の１つのクロックパルスＫｎによって、分周カウンタ回路がＮｖまで計数すると、可変遅延回路に設定されるプリセット値は、直ちに遅延時間ＤＴ１に変更される。したがって、基準クロック信号ＴＣ０のクロックパルスＫｎの次に発生するクロックパルスＫｎ＋１以降に生成されるクロック信号ＬＴＣの各クロックパルス（Ｋ’ｎ＋１以降）は、一律に遅延時間ＤＴ１で生成される。

これによって、可変遅延回路に設定されるプリセット値を一定量変化させたときだけ、すなわち、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスＫ’ｎとクロックパルスＫ’ｎ＋１との間だけが時間間隔Ｔｄ１に変化し、それ以降のクロック信号ＬＴＣのクロックパルスの時間間隔はＴｄ０となる。図２１では、遅延時間ＤＴ１を遅延時間ＤＴ０よりも増加させて、クロック信号ＬＴＣの２つのクロックパルス間の時間をＴｄ０よりも増加させたが、減少させることも同様に可能である。なお、分周カウンタ回路は、基準クロック信号ＴＣ０をＮｖまでカウントしたら零リセットされて、再びＮｖまでの計数を始める。

可変遅延回路に設定されるプリセット値の初期値を遅延時間ＤＴ０、遅延時間の変化量を±ΔＤｈ、分周カウンタ回路が零リセットされる回数をＮｚとし、分周カウンタ回路がＮｖまで計数する度（零リセットされる度）に可変遅延回路に順次設定されるプリセット値の遅延時間をＤＴｍとすると、遅延時間ＤＴｍは、ＤＴｍ＝ＤＴ０＋Ｎｚ・（±ΔＤｈ）、の関係に設定される。したがって、図２１のように、零リセットの回数Ｎｚが１（ｍ＝１）の間に設定される遅延時間ＤＴ１は、ＤＴｍ＝ＤＴ１＝ＤＴ０±ΔＤｈとなり、次の零リセット（Ｎｚ＝２、ｍ＝２）が発生した後に設定される遅延時間ＤＴ２は、ＤＴｍ＝ＤＴ２＝ＤＴ０＋２・（±ΔＤｈ）となる。したがって、遅延時間の変化量±ΔＤｈは、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスＫ’ｎとクロックパルスＫ’ｎ＋１との間の時間Ｔｄ１の基準時間Ｔｄ０からの差分に対応する。

以上のように、クロック信号ＬＴＣの特定の２つのクロックパルス間で時間間隔を変化させる動作は、分周カウンタ回路に設定される所定値Ｎｖに応じて、１つの走査ライン（Ｌ１〜Ｌ６）の全長のうちの複数箇所で離散的に実施される。その様子を、図２２に示す。図２２は、走査ラインＬ１の全長に渡って、分周カウンタ回路の計数値が所定値Ｎｖに達する度に零リセットされる複数の位置を補正点ＣＰＰとして表したものである。その補正点ＣＰＰの各々では、クロック信号ＬＴＣの特定の２つのクロックパルス間だけが、時間Ｔｄ０に対して±ΔＤｈだけ時間伸縮される。

そこで、基準クロック信号ＴＣ０を１００ＭＨｚ（Ｔｄ０＝１０ｎＳ）、スポット光の主走査方向の実効的なサイズを３μｍ、走査ラインＬ１（Ｌ２〜Ｌ６も同様）の長さを３０ｍｍとし、レーザ光ＬＢの２つの連続したパルス光によって基板Ｐに投射されるスポット光が主走査方向に半分程度（１．５μｍ）オーバーラップして描画されるものとすると、走査ラインＬ１の長さに渡って生成される基準クロック信号ＴＣ０のクロック数は２００００個となる。また、遅延時間の変化量ΔＤｈは、基準の時間間隔Ｔｄ０に対して十分に小さく、例えば２％程度に設定されるものとする。この条件のもとで、走査ラインＬ１に沿って描画されるパターンを、１５０ｐｐｍだけ主走査方向（Ｙ方向）に伸縮させる場合、走査ラインＬ１の長さ３０ｍｍの１５０ｐｐｍは４．５μｍに相当する。これらの描画倍率のレート１５０ｐｐｍ、或いは実寸長４．５μｍに関する情報は、図１８中のメモリ部ＢＭ１ａに情報ｍｇ１として保存される。

したがって、クロック信号ＬＴＣの２００００個のクロックパルス列のうち、時間Ｔｄ０に対してΔＤｈだけ時間伸縮させる補正点ＣＰＰ（図２２）の個数は、４．５μｍ／（１．５μｍ×２％）＝１５０となり、図２２に示した分周カウンタ回路に設定される最大の所定値Ｎｖは、２００００／１５０より、約１３３となる。

また、遅延時間の変化量ΔＤｈを５％にした場合、補正点ＣＰＰの個数は、４．５μｍ／（１．５μｍ×５％）＝６０となり、分周カウンタ回路に設定される最大の所定値Ｎｖは、２００００／６０より、約３３３となる。このように、遅延時間の変化量ΔＤｈが１０％未満と小さいため、その補正点ＣＰＰで描画すべきパターンが存在したとしても、そのパターンのサイズはスポット光のサイズよりも大きいため、補正点ＣＰＰでのスポット光の主走査方向の僅かな位置ずれによる描画誤差は無視できる。

以上のような遅延時間の変化量ΔＤｈ、補正点ＣＰＰの個数、分周カウンタ回路による所定値Ｎｖの設定等は、図１８の制御回路５００から出力される倍率補正情報ＣＭｇ（ｐｐｍ）に基づいて、図１７に示した制御回路２２２内で演算され、クロック発生器２２２ａ内の分周カウンタ回路や可変遅延回路等に設定される。

以上の第３の実施の形態によれば、光源装置１２Ａからのレーザ光ＬＢは、例えば３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に時分割で順番に供給することができ、各描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の走査ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５に沿った描画動作をシリアルに個別に行うことができることから、図１８に示したように、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５毎に描画倍率の補正量に関する情報ｍｇ１、ｍｇ３、ｍｇ５を設定することができる。それによって、基板ＰのＹ方向の伸縮が一様ではなく、Ｙ方向に分割したいくつかの領域毎に伸縮率が違っていても、それに対応するように各描画ユニットに最適な描画倍率の補正量を設定でき、基板Ｐの非線形な変形にも対応できるといった利点が得られる。

以上、被照射体（基板Ｐ）上に集光されるスポット光を走査してパターンを描画する装置に接続され、スポット光となるレーザ光（ビーム）ＬＢを射出する光源装置１２Ａには、図１７、図１８に示すように、所定周期（Ｔｄ０）のクロックパルス（クロック信号ＬＴＣ）に応答して、発光時間が所定周期に対して短くピーク強度が高い俊鋭な第１パルス光（種光Ｓ１）を発生する第１半導体レーザ光源（２００）と、クロックパルスに応答して、発光時間が所定周期よりも短く、且つ第１パルス光（種光Ｓ１）の発光時間よりも長くピーク強度が低いブロードな第２パルス光（種光Ｓ２）を発生する第２半導体レーザ光源（２０２）と、第１パルス光（種光Ｓ１）或いは第２パルス光（種光Ｓ２）を入射するファイバー光増幅器（２１６）と、描画すべきパターンの情報（描画ビット列データＳｄｗ）に基づいて、被照射体上にスポット光を投射する描画時には、第１パルス光（種光Ｓ１）をファイバー光増幅器（２１６）に入射させ、被照射体上にスポット光を投射しない非描画時には、第２パルス光（種光Ｓ２）をファイバー光増幅器（２１６）に入射させるように切り換える切換え装置が設けられる。その切換え装置は、第１パルス光（種光Ｓ１）と第２パルス光（種光Ｓ２）のいずれか一方を描画すべきパターン情報に基づいて選択する電気光学素子（２０６）、或いは、第１パルス光（種光Ｓ１）と第２パルス光（種光Ｓ２）のいずれか一方が発生するように、描画すべきパターン情報に基づいて第１半導体レーザ光源（２００）と第２半導体レーザ光源（２０２）の駆動を制御する回路、で構成される。

本第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態またはその変形例や、上記第２の実施の形態にも適用可能である。つまり、第３の実施の形態で説明した、光源装置１２Ａの制御回路２２２内のクロック発生器２２２ａが、図１８に示す描画制御用の制御ユニット（制御回路５００）からの倍率補正情報ＣＭｇに応じて、クロック信号ＬＴＣの時間間隔を部分的（離散的）に伸縮する機能を、上記第１の実施の形態またはその変形例の光源装置１２や、上記第２の実施の形態の光源装置１２に適用可能である。この場合は、光源装置１２は、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２、偏光ビームスプリッタ２０４、電気光学素子２０６、偏光ビームスプリッタ２０８、および、吸収体２１０を有しなくてもよい、つまり、光源装置１２は、ＤＦＢ半導体レーザ素子２００が発光したパルス状の種光Ｓ１をファイバー光増幅器２１６で増幅させて、レーザ光ＬＢとして射出するものであってよい。この場合は、光源装置１２は、電気光学素子２０６を有しないので、生成回路５０１、５０３、５０５が生成したシリアルデータＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ５は、描画ユニットＵの描画用光学素子１０６または描画用光学素子１５０に送られる。

１２、１２ａ、１２ｂ、１２Ａ、１２Ｂ…光源装置
１４…描画ヘッド １６…基板搬送機構
１８…制御部 ２０…回転ドラム
３６…描画ヘッド支持部 ４０ａ、４０ｂ、１３０…光導入光学系
５０、５８、６６、１３２、１４０…ユニット選択用光学素子
１０６、１５０…描画用光学素子 １１６…ポリゴンミラー
１８０…タイミング計測部 １８２…サーボ制御部
２００、２０２…ＤＦＢ半導体レーザ素子 ２０６…電気光学素子
２１２…励起光源 ２１６…ファイバー光増幅器
２１８、２２０…波長変換光学素子 ２２２…制御回路
ＥＸ…露光装置 Ｐ…基板
ＬＢ…レーザ光
Ｕ、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６…描画ユニット
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６…走査ライン

Claims (8)

1. パターンの画素を描画するＯｎ状態と非描画とするＯｆｆ状態とを表す描画情報に基づいて強度変調された描画ビームのスポット光の走査により、被照射体上にパターンを描画するために、前記描画ビームを射出するパターン描画用の光源装置であって、
   前記スポット光の走査方向の実効的なサイズをＤｓとし、前記スポット光の走査速度をＶｓとしたとき、Ｖｓ／Ｄｓで決まる周波数以上の所定周波数Ｆｓで第１のピーク強度となるようにパルス発振する第１偏光状態の第１種光を生成する為の第１レーザ光源部と、
   エネルギーが前記第１種光と略同一であって、前記第１のピーク強度よりも低い第２のピーク強度で前記第１種光と同期して前記所定周波数Ｆｓでパルス発振すると共に前記第１偏光状態に対して偏光方向を９０度変えた第２偏光状態の第２種光を生成する為の第２レーザ光源部と、
   前記第１種光と前記第２種光とを共に入射して、前記描画情報が前記Ｏｆｆ状態を表すときは前記第１種光と前記第２種光との偏光状態を変調せずに射出し、前記描画情報が前記Ｏｎ状態を表すときは前記第１種光を前記第１偏光状態から前記第２偏光状態に変調し、前記第２種光を前記第２偏光状態から前記第１偏光状態に変調して射出する電気光学素子と、
   前記電気光学素子から前記第２偏光状態となって射出される前記第１種光と前記第２種光のうちのいずれか一方を光増幅器に入射させる偏光ビームスプリッタと、
   前記Ｏｎ状態のときは前記光増幅器から射出される前記第１種光の波長を変換してピーク強度が高い紫外波長のパルス光にし、前記Ｏｆｆ状態のときは前記光増幅器から射出される前記第２種光の波長を変換してピーク強度が低い紫外波長のパルス光にした前記描画ビームを生成する波長変換光学部材と、
   を備える、パターン描画用の光源装置。
2. 請求項１に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   前記描画情報は、前記スポット光の走査方向に分割された多数の画素毎に前記Ｏｎ状態と前記Ｏｆｆ状態とのいずれかを表す２値データのビットストリームであり、
   前記電気光学素子が偏光状態を変調するための駆動信号を、印加される前記ビットストリームに応答して出力する駆動回路部をさらに備える、パターン描画用の光源装置。
3. 請求項２に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   前記ビットストリームを１ビットずつ前記駆動回路部に印加する為のクロック信号の周波数をＦｃｃとしたとき、前記所定周波数Ｆｓと前記周波数Ｆｃｃは、ｎを２以上の整数として、ｎ・Ｆｃｃ＝Ｆｓの関係に設定される、パターン描画用の光源装置。
4. 請求項３に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   前記第１種光と前記第２種光とをパルス状に発生させるために、前記第１レーザ光源部と前記第２レーザ光源部とを前記所定周波数Ｆｓのクロック信号のクロックパルスに応答してパルス発振させると共に、前記クロックパルスに応答して発生する前記第１種光の１パルスのエネルギーと、前記クロックパルスに応答して発生する前記第２種光の１パルスのエネルギーとを略同一にするように、前記第１レーザ光源部と前記第２レーザ光源部とを制御する制御回路部をさらに備える、パターン描画用の光源装置。
5. 請求項４に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   前記スポット光の走査のために前記描画ビームを回転多面鏡で偏向する場合は、前記駆動回路部に印加される前記ビットストリームは、前記回転多面鏡の各反射面が所定角度になる度に発生する原点信号を基準にして送出される、パターン描画用の光源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   前記光増幅器は、前記偏光ビームスプリッタから択一的に射出される前記第１種光と前記第２種光のいずれか一方と、所定の励起光とを入射するファイバー光増幅器である、パターン描画用の光源装置。
7. 請求項６に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   パターン描画が行われない非投射期間は、前記描画ビームの射出窓を閉じる可動シャッターを有する、パターン描画用の光源装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のパターン描画用の光源装置であって、
   前記第１レーザ光源部と前記第２レーザ光源部の各々は、前記第１種光、前記第２種光を発生するＤＦＢ半導体レーザ素子を含む、パターン描画用の光源装置。

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