JP6806139B2 - Beam scanning device and pattern drawing device - Google Patents

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    • H04N1/113Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors

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するビーム走査装置、および、そのようなビーム走査装置を用い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。 The present invention relates to a beam scanning device that scans a spot light of a beam irradiated on an irradiated surface of an object, and a pattern drawing device that draws and exposes a predetermined pattern using such a beam scanning device.

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、且つ、スポット光を回転多面鏡によって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)を描画するために、例えば、下記に示す特開昭61−7818号公報のような光走査装置を用いることが知られている。 Conventionally, as a high-speed printer for office use, the spot light of a laser beam is projected onto an irradiated object (object) such as a photosensitive drum, and the spot light is mainly scanned in a one-dimensional direction by a rotating multifaceted mirror while being covered. In order to move the irradiating body in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning line direction and draw a desired pattern or image (characters, figures, photographs, etc.) on the irradiated body, for example, the following Japanese Patent Application Laid-Open No. It is known to use an optical scanning apparatus such as No. 61-7818.

この特開昭61−7818号公報には、回転軸を中心に回転する偏向反射面を有する回転多面鏡と、稜線が回転軸と直交するように偏向反射面に対向された2枚の補正用平面鏡とを設け、回転多面鏡の偏向反射面への入射光ビームを補正用平面鏡との間で一度往復させて走査面へ走査光ビームとして導くことによって、偏向反射面の面倒れ等による走査線の歪みを光学的に修正することが開示されている。特開昭61−7818号公報では、回転軸を含み2枚の補正用平面鏡の稜線に直交する平面への走査光ビームの投影像と、回転軸と直交する平面とのなす角度(射出角度)が5°〜15°になるように、2枚の補正用平面鏡の配置と入射光ビームの入射角とを設定するとしている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-7818 describes a rotating multi-sided mirror having a deflecting reflection surface that rotates about a rotation axis, and two correction mirrors that face the deflection reflection surface so that the ridge line is orthogonal to the rotation axis. A plane mirror is provided, and the incident light beam on the deflecting reflection surface of the rotating multifaceted mirror is reciprocated once with the correction plane mirror to guide it to the scanning surface as a scanning light beam. It is disclosed to optically correct the distortion of. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-7818, the angle (injection angle) between the projected image of the scanning light beam on the plane orthogonal to the ridgeline of the two correction plane mirrors including the rotation axis and the plane orthogonal to the rotation axis. It is said that the arrangement of the two correction plane mirrors and the incident angle of the incident light beam are set so that is 5 ° to 15 °.

特開昭61−7818号公報の第2図(或いは第8図から第10図)に示されているように、回転多面鏡の偏向反射面に最初に入射する光ビームと、2枚の補正用平面鏡で反射されて回転多面鏡の偏向反射面に2回目に入射する光ビームとを、回転軸の方向において偏向反射面上の同じ位置にする場合、2枚の補正用平面鏡の成す角度(狭角β)は90°未満の鋭角になる。その場合、回転軸と平行な面に対して回転多面鏡の偏向反射面が傾くと、2枚の補正用平面鏡で反射されて回転多面鏡の偏向反射面に戻ってくる光ビームは、回転多面鏡の偏向反射面に最初に入射する光ビームの位置に対して、回転軸の方向に大きく変位することになる。そのため、その変位に対応するように、回転多面鏡の偏向反射面の回転軸方向の寸法を確保しておく必要がある。それよって、回転多面鏡の軽量化に制限が生じ、回転多面鏡の回転速度の上限が律則されることになる。 As shown in FIG. 2 (or FIGS. 8 to 10) of JP-A-61-7818, the light beam first incident on the deflecting reflection surface of the rotating polymorphic mirror and the two corrections. When the light beam reflected by the plane mirror and incident on the deflection reflection surface of the rotating multifaceted mirror for the second time is set to the same position on the deflection reflection surface in the direction of the rotation axis, the angle formed by the two correction plane mirrors ( Narrow angle β) is a sharp angle of less than 90 °. In that case, when the deflecting reflection surface of the rotating multifaceted mirror is tilted with respect to the plane parallel to the axis of rotation, the light beam reflected by the two correction plane mirrors and returning to the deflecting reflecting surface of the rotating multifaceted mirror is a rotating multifaceted surface. It will be largely displaced in the direction of the rotation axis with respect to the position of the light beam that first enters the deflecting reflection surface of the mirror. Therefore, it is necessary to secure the dimensions in the rotation axis direction of the deflection reflection surface of the rotary multifaceted mirror so as to correspond to the displacement. As a result, the weight reduction of the rotating multi-sided mirror is limited, and the upper limit of the rotational speed of the rotating multi-sided mirror is regulated.

本発明の第1の態様は、反射面の角度が変わる可動反射部材によって偏向された光源装置からのビームを被照射体に投射するビーム走査装置であって、前記可動反射部材で最初に反射された第1の反射ビームを反射して前記可動反射部材に向かう第2の反射ビームを生成するとともに、前記可動反射部材による前記ビームの偏向方向と交差した非偏向方向に関して前記第2の反射ビームを収斂させる第1光学部材を備える再反射光学系と、前記第2の反射ビームが前記可動反射部材で再度反射した第3の反射ビームを入射し、前記被照射体に向けて射出する走査用光学系と、前記可動反射部材と前記走査用光学系との間の光路に配置され、前記光源装置からの前記ビームを最初に前記可動反射部材に入射するように導くと共に、前記可動反射部材で再度反射した前記第3の反射ビームを前記走査用光学系に入射するように導く光分離部材と、を備える。 The first aspect of the present invention is a beam scanning device that projects a beam from a light source device deflected by a movable reflection member whose angle of the reflection surface changes onto an irradiated object, and is first reflected by the movable reflection member. The first reflected beam is reflected to generate a second reflected beam toward the movable reflecting member, and the second reflected beam is generated with respect to a non-deflection direction intersecting the deflection direction of the beam by the movable reflection member. Scanning optics in which a rereflection optical system including a first optical member to be converged and a third reflected beam in which the second reflected beam is re-reflected by the movable reflecting member are incident and emitted toward the irradiated body. Arranged in the optical path between the system and the movable reflective member and the scanning optical system, the beam from the light source device is guided so as to first enter the movable reflective member, and the movable reflective member again guides the beam. It includes a light separating member that guides the reflected third reflected beam so as to enter the scanning optical system.

本発明の第2の態様は、回転軸の回りに回転する回転多面鏡の複数の反射面の各々に光源装置からのビームを照射し、前記反射面の各々で偏向されたビームを、走査用光学系を介して被照射体に投射して一次元走査するビーム走査装置であって、前記光源装置からの前記ビームを入射して、前記回転多面鏡の反射面上で回転方向と直交した非偏向方向に関して収斂させて照射する第1のシリンドリカルレンズと、前記回転多面鏡の反射面で最初に反射した第1の反射ビームを入射して、前記回転多面鏡の反射面に向かうように反射する第2の反射ビームを生成すると共に、前記第2の反射ビームを前記回転多面鏡の反射面上で前記非偏向方向に関して収斂させる第2のシリンドリカルレンズを含む再反射光学系と、前記回転多面鏡と前記走査用光学系との間の光路に配置され、前記光源装置からの前記ビームを最初に前記回転多面鏡の反射面に入射するように導くと共に、前記第2の反射ビームが前記回転多面鏡の反射面で再度反射した第3の反射ビームを前記走査用光学系に入射するように導く光分離部材と、を備える。 A second aspect of the present invention is to irradiate each of a plurality of reflecting surfaces of a rotating multifaceted mirror rotating around a rotation axis with a beam from a light source device, and scan the beam deflected by each of the reflecting surfaces for scanning. A beam scanning device that projects onto an irradiated object via an optical system and scans one-dimensionally, in which the beam from the light source device is incident and is not orthogonal to the direction of rotation on the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror. The first cylindrical lens that converges and irradiates with respect to the deflection direction and the first reflected beam that is first reflected by the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror are incident and reflected toward the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror. A rereflection optical system including a second cylindrical lens that generates a second reflected beam and converges the second reflected beam on the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror with respect to the non-deflection direction, and the rotating multifaceted mirror. Arranged in the optical path between the scanning optical system and the scanning optical system, the beam from the light source device is guided so as to first enter the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror, and the second reflected beam is directed to the rotating polyplane. A light separating member for guiding a third reflected beam re-reflected by the reflecting surface of the mirror so as to enter the scanning optical system is provided.

本発明の第3の態様は、パターン描画装置であって、基板を所定の方向に移動させた状態で、本発明の第1の態様または第2の態様の前記ビーム走査装置を用いて、前記走査用光学系からの前記第3の反射ビームを前記被照射体である前記基板上に投射し、且つ、前記第3の反射ビームを前記非偏向方向と交差する主査方向に走査させることで前記基板上にパターンを描画する。 A third aspect of the present invention is a pattern drawing apparatus, in a state where the substrate was moved to a predetermined direction, using the beam scanning apparatus of the first or second aspect of the present invention, the the third reflected beam from the scanning optical system projects the on the substrate as an object to be irradiated, and, by scanning the third reflected beam in the main run査direction crossing the non-deflection direction The pattern is drawn on the substrate with.

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。It is a figure which shows the schematic structure of the device manufacturing system which includes the exposure apparatus which performs the exposure process on the substrate of 1st Embodiment. 図2に示す回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。It is a detailed view which shows the state which the substrate is wound around the rotary drum shown in FIG. 基板上で走査されるスポット光の描画ラインおよび基板上に形成されたアライメント用のマークを示す図である。It is a figure which shows the drawing line of the spot light scanned on the substrate, and the mark for alignment formed on the substrate. 図1に示すビーム切換部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the beam switching part shown in FIG. 図4に示す選択用光学素子および入射ミラー回りの具体的な構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure around the selection optical element and the incident mirror shown in FIG. 図1に示す走査ユニットの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the scanning unit shown in FIG. 図6に示す走査ユニットを+Y方向からみたときの図である。It is a figure when the scanning unit shown in FIG. 6 is seen from the + Y direction. 図6に示すポリゴンミラーPMの反射面で2回反射されたときのビームの反射角度について説明する。The reflection angle of the beam when it is reflected twice by the reflection surface of the polygon mirror PM shown in FIG. 6 will be described. 1回の走査に必要なポリゴンミラーの回転角度を説明する図である。It is a figure explaining the rotation angle of the polygon mirror required for one scan. 図1に示す露光装置の電気的な構成を示す図である。It is a figure which shows the electrical structure of the exposure apparatus shown in FIG. 第1の実施の形態の変形例1における走査ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the scanning unit in the modification 1 of the 1st Embodiment. 第1の実施の形態の変形例2における、ビームをポリゴンミラーの反射面に2回反射させるための構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram for reflecting a beam twice on a reflecting surface of a polygon mirror in the second modification of the first embodiment. 図13Aは、第2の実施の形態の走査ユニットの構成を−Y方向からみたときの図、図13Bは、第2の実施の形態の走査ユニットの構成を+Z方向からみたときの図である。FIG. 13A is a view when the configuration of the scanning unit of the second embodiment is viewed from the −Y direction, and FIG. 13B is a diagram when the configuration of the scanning unit of the second embodiment is viewed from the + Z direction. .. 第2の実施の形態の変形例1における走査ユニットの配置例を示す図である。It is a figure which shows the arrangement example of the scanning unit in the modification 1 of the 2nd Embodiment. 第3の実施の形態における、描画用のビームをポリゴンミラーに2回反射させるための構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram for reflecting a drawing beam on a polygon mirror twice in the third embodiment. 第3の実施の形態の変形例1における、ビームをポリゴンミラーに2回反射させるための構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram for reflecting a beam on a polygon mirror twice in the first modification of the third embodiment. 第1〜第3の実施の形態の変形例における走査ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the scanning unit in the modification of 1st to 3rd Embodiment.

本発明の態様に係るビーム走査装置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。 The beam scanning apparatus and the pattern drawing apparatus according to the aspect of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, with reference to preferred embodiments. It should be noted that the aspects of the present invention are not limited to these embodiments, but include those with various changes or improvements. That is, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same, and the components described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions or changes of components can be made without departing from the gist of the present invention.

[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、特に断わりのない限り、重力方向をZ方向とするXYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、X方向、Y方向、およびZ方向を説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a device manufacturing system 10 including an exposure apparatus EX that performs an exposure process on a substrate (irradiated body) P according to the first embodiment. In the following description, unless otherwise specified, an XYZ Cartesian coordinate system with the gravity direction as the Z direction is set, and the X direction, the Y direction, and the Z direction are described according to the arrows shown in the figure.

デバイス製造システム10は、基板Pに所定の処理(露光処理等)を施して、電子デバイスを製造するシステム(基板処理装置)である。デバイス製造システム10は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等を製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ等がある。デバイス製造システム10は、フレキシブル(可撓性)のシート状の基板(シート基板)Pをロール状に巻いた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、複数のデバイスが基板Pの搬送方向に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。基板Pは、基板Pの移動方向(搬送方向)が長手方向(長尺)となり、幅方向が短手方向(短尺)となる帯状の形状を有する。 The device manufacturing system 10 is a system (board processing device) for manufacturing an electronic device by subjecting a substrate P to a predetermined process (exposure process or the like). In the device manufacturing system 10, for example, a manufacturing line for manufacturing a flexible display as an electronic device, a film-shaped touch panel, a film-shaped color filter for a liquid crystal display panel, a flexible wiring, a flexible sensor, or the like has been constructed. It is a manufacturing system. Hereinafter, a flexible display will be described as an electronic device. Flexible displays include, for example, organic EL displays, liquid crystal displays, and the like. In the device manufacturing system 10, the substrate P is delivered from a supply roll (not shown) in which a flexible sheet-shaped substrate (sheet substrate) P is wound in a roll shape, and various processes are performed on the delivered substrate P. It has a so-called roll-to-roll (Roll To Roll) structure in which the substrate P after various treatments is continuously applied and then wound up by a recovery roll (not shown). Therefore, the substrate P after various treatments is in a state in which a plurality of devices are connected in the transport direction of the substrate P, and is a substrate for multi-chamfering. The substrate P sent from the supply roll is sequentially subjected to various treatments by the process apparatus PR1, the exposure apparatus EX, and the process apparatus PR2, and is wound up by the recovery roll. The substrate P has a strip-like shape in which the moving direction (transporting direction) of the substrate P is the longitudinal direction (long) and the width direction is the lateral direction (short).

本実施の形態では、X方向は、Z方向と直交する水平面内において、基板Pが供給ロールから回収ロールに向かう方向であり、基板Pの長尺方向(長手方向)である。Y方向は、Z方向と直交する水平面内においてX方向に直交する方向であり、基板Pの幅方向(短尺方向)である。なお、−Z方向を、重力が働く方向(重力方向)とし、基板Pの搬送方向を+X方向とする。 In the present embodiment, the X direction is a direction in which the substrate P is directed from the supply roll to the recovery roll in a horizontal plane orthogonal to the Z direction, and is a long direction (longitudinal direction) of the substrate P. The Y direction is a direction orthogonal to the X direction in a horizontal plane orthogonal to the Z direction, and is a width direction (short direction) of the substrate P. The −Z direction is the direction in which gravity acts (gravity direction), and the transport direction of the substrate P is the + X direction.

基板Pは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔(フォイル)等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも1つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Pの厚みや剛性(ヤング率)は、デバイス製造システム10の搬送路を通る際に、基板Pに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Pの母材として、厚みが10μm〜200μm以下の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。 As the substrate P, for example, a resin film, a foil made of a metal or alloy such as stainless steel, or the like is used. Examples of the material of the resin film include polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and vinyl acetate resin. Of these, those containing at least one or more may be used. Further, the thickness and rigidity (Young's modulus) of the substrate P may be within a range that does not cause creases or irreversible wrinkles due to buckling on the substrate P when passing through the transport path of the device manufacturing system 10. .. As the base material of the substrate P, a film having a thickness of 10 μm to 200 μm or less, such as PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate), is typical of a suitable sheet substrate.

基板Pは、デバイス製造システム10内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、或いは35μm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。 Since the substrate P may receive heat in each process performed in the device manufacturing system 10, it is preferable to select a substrate P made of a material whose thermal expansion coefficient is not remarkably large. For example, the coefficient of thermal expansion can be suppressed by mixing the inorganic filler with the resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide or the like. Further, the substrate P may be a single layer of ultrathin glass having a thickness of about 100 μm or about 35 μm manufactured by a float method or the like, and the above resin film, foil or the like is attached to the ultrathin glass. It may be a combined laminate.

ところで、基板Pの可撓性(flexibility)とは、基板Pに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Pを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Pの材質、大きさ、厚さ、基板P上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本実施の形態によるデバイス製造システム10内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Pを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損(破れや割れが発生)したりせずに、基板Pを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。 By the way, the flexibility of the substrate P means a property that the substrate P can be flexed without being sheared or broken even when a force of about its own weight is applied to the substrate P. .. Flexibility also includes the property of bending by a force of about its own weight. Further, the degree of flexibility varies depending on the material, size, thickness of the substrate P, the layer structure formed on the substrate P, the temperature, the environment such as humidity, and the like. In any case, when the substrate P is correctly wound around the transfer direction changing members such as various transfer rollers and rotary drums provided in the transfer path in the device manufacturing system 10 according to the present embodiment, the substrate P buckles and folds. It can be said that the range of flexibility is such that the substrate P can be smoothly conveyed without being damaged or damaged (tear or cracked).

プロセス装置(処理装置)PR1は、供給ロールから送られてきた基板Pを露光装置EXに向けて所定の速度で長尺方向に沿った搬送方向(+X方向)に搬送しつつ、露光装置EXへ送られる基板Pに対して前工程の処理を行う。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)となっている。 The process apparatus (processing apparatus) PR1 conveys the substrate P sent from the supply roll toward the exposure apparatus EX at a predetermined speed in the conveying direction (+ X direction) along the elongated direction, and transfers the substrate P to the exposure apparatus EX. The process of the previous step is performed on the substrate P to be sent. The substrate P sent to the exposure apparatus EX by the process of this previous step is a substrate (photosensitive substrate) having a photosensitive functional layer (photosensitive layer) formed on its surface.

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(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P上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク(銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク)または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ(TFT)等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Pを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成(析出)される。このようなメッキ処理はアディティブ(additive)なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ(subtractive)なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置EXへ送られる基板Pは、母材をPETやPENとし、その表面にアルミニウム(Al)や銅(Cu)等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。 This photosensitive functional layer is applied as a solution on the substrate P and dried to form a layer (film). A typical photosensitive functional layer is a photoresist (liquid or dry film), but as a material that does not require development treatment, the photosensitive functional layer is modified in terms of the liquid-repellent property of the portion irradiated with ultraviolet rays. There are a silane coupling agent (SAM), a photosensitive reducing agent in which a plating reducing group is exposed on a portion irradiated with ultraviolet rays, and the like. When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional layer, the pattern portion exposed to ultraviolet rays on the substrate P is modified from liquid-repellent to liquid-friendly. Therefore, a thin film transistor (TFT) or the like can be obtained by selectively coating a conductive ink (an ink containing conductive nanoparticles such as silver or copper) or a liquid containing a semiconductor material on a portion that has become liquid-friendly. It is possible to form a pattern layer that serves as a wiring for electrodes, semiconductors, insulation, or connections constituting the above. When a photosensitive reducing agent is used as the photosensitive functional layer, the plating reducing group is exposed on the pattern portion exposed to ultraviolet rays on the substrate P. Therefore, after the exposure, the substrate P is immediately immersed in a plating solution containing palladium ions or the like for a certain period of time to form (precipitate) a pattern layer made of palladium. Such a plating process is an additive process, but an etching process as a subtractive process may be premised. In that case, the substrate P sent to the exposure apparatus EX uses PET or PEN as the base material, and a metallic thin film such as aluminum (Al) or copper (Cu) is deposited on the entire surface or selectively of the substrate P. A photoresist layer may be laminated on top of it.

露光装置(処理装置)EXは、プロセス装置PR1から搬送されてきた基板Pをプロセス装置PR2に向けて所定の速度で搬送方向(+X方向)に搬送しつつ、基板Pに対して露光処理を行う処理装置である。露光装置EXは、基板Pの表面(感光性機能層の表面、すなわち、感光面)に、電子デバイス用のパターン(例えば、電子デバイスを構成するTFTの電極や配線等のパターン)に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像(改質部)が形成される。 The exposure apparatus (processing apparatus) EX performs exposure processing on the substrate P while conveying the substrate P conveyed from the process apparatus PR1 toward the process apparatus PR2 at a predetermined speed in the conveying direction (+ X direction). It is a processing device. In the exposure apparatus EX, light corresponding to a pattern for an electronic device (for example, a pattern of a TFT electrode or wiring constituting the electronic device) is applied to the surface of the substrate P (the surface of the photosensitive functional layer, that is, the photosensitive surface). Irradiate the pattern. As a result, a latent image (modified portion) corresponding to the pattern is formed on the photosensitive functional layer.

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(パターン描画装置)である。露光装置EXは、基板Pを+X方向(所定の方向、副走査方向)に搬送しながら、露光用のパルス状のビームLB(パルスビーム)のスポット光SPを、基板Pの被照射面(感光面)上で所定の走査方向(Y方向)に1次元に走査(主走査)しつつ、スポット光SPの強度をパターンデータ(描画データ、パターン情報)に応じて高速に変調(オン/オフ)する。これにより、基板Pの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Pの副走査と、スポット光SPの主走査とで、スポット光SPが基板Pの被照射面(感光性機能層の表面)上で相対的に2次元走査されて、基板Pの被照射面に所定のパターンが描画露光される。また、基板Pは、搬送方向(+X方向)に沿って搬送されているので、露光装置EXによってパターンが露光される露光領域Wは、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる(図3参照)。この露光領域Wに電子デバイスが形成されるので、露光領域Wは、デバイス形成領域でもある。 In the present embodiment, the exposure apparatus EX is a direct drawing type exposure apparatus that does not use a mask, that is, a so-called raster scan type exposure apparatus (pattern drawing apparatus). The exposure apparatus EX transmits the spot light SP of the pulsed beam LB (pulse beam) for exposure while transporting the substrate P in the + X direction (predetermined direction, sub-scanning direction) to the irradiated surface (photosensitive) of the substrate P. While scanning (main scanning) one-dimensionally in a predetermined scanning direction (Y direction) on the surface), the intensity of the spot light SP is modulated (on / off) at high speed according to the pattern data (drawing data, pattern information). To do. As a result, an optical pattern corresponding to a predetermined pattern such as an electronic device, a circuit, or a wiring is drawn and exposed on the irradiated surface of the substrate P. That is, the spot light SP is relatively two-dimensionally scanned on the irradiated surface (the surface of the photosensitive functional layer) of the substrate P by the sub-scanning of the substrate P and the main scanning of the spot light SP, and the spot light SP is scanned on the substrate P. A predetermined pattern is drawn and exposed on the irradiated surface. Further, since the substrate P is conveyed along the conveying direction (+ X direction), the exposure regions W where the pattern is exposed by the exposure apparatus EX are spaced apart from each other along the elongated direction of the substrate P. A plurality of them will be provided (see FIG. 3). Since the electronic device is formed in this exposure region W, the exposure region W is also a device formation region.

プロセス装置(処理装置)PR2は、露光装置EXから送られてきた基板Pを回収ロールに向けて所定の速度で長尺方向に沿った搬送方向(+X方向)に搬送しつつ、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、メッキ処理または現像・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。 The process device (processing device) PR2 is the exposure device EX while transporting the substrate P sent from the exposure device EX toward the recovery roll at a predetermined speed in the transport direction (+ X direction) along the long direction. A post-process (for example, plating treatment or development / etching treatment) is performed on the exposed substrate P. The pattern layer of the device is formed on the substrate P by the processing in the subsequent step.

次に、露光装置EXについてさらに詳しく説明する。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、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Pの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Pの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を抑制する。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専用に設置される設置土台(ペデスタル)上の面であってもよい。露光装置EXは、基板搬送機構12と、光源装置14と、ビーム切換部BDUと、描画ヘッド16と、制御装置18、複数のアライメント顕微鏡AMm(なお、m=1、2、3、4)と、複数のエンコーダヘッドENja、ENjb(なお、j=1、2、3)とを少なくとも備えている。制御装置18は、露光装置EXの各部を制御するものである。この制御装置18は、コンピュータとプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本実施の形態の制御装置18として機能する。 Next, the exposure apparatus EX will be described in more detail. The exposure apparatus EX is housed in the temperature control chamber ECV. By keeping the inside at a predetermined temperature and a predetermined humidity, the temperature control chamber ECV suppresses the shape change due to the temperature of the substrate P transported inside, and is generated due to the hygroscopicity of the substrate P and the transport. Suppresses static electricity charging. The temperature control chamber ECV is arranged on the installation surface E of the manufacturing plant via the passive or active vibration isolation units SU1 and SU2. The vibration isolation units SU1 and SU2 reduce vibration from the installation surface E. The installation surface E may be the floor surface of the factory itself, or may be a surface on an installation base (pedestal) that is exclusively installed on the floor surface in order to create a horizontal surface. The exposure device EX includes a substrate transfer mechanism 12, a light source device 14, a beam switching unit BDU, a drawing head 16, a control device 18, and a plurality of alignment microscopes AMm (m = 1, 2, 3, 4). , A plurality of encoder heads ENja and ENjb (note that j = 1, 2, 3) are provided at least. The control device 18 controls each part of the exposure device EX. The control device 18 includes a computer and a recording medium or the like on which the program is recorded, and when the computer executes the program, the control device 18 functions as the control device 18 of the present embodiment.

基板搬送機構12は、デバイス製造システム10の基板搬送装置の一部を構成するものであり、プロセス装置PR1から搬送される基板P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。基板搬送機構12は、基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)から順に、エッジポジションコントローラEPC、駆動ローラR1、テンション調整ローラRT1、回転ドラム(円筒ドラム)DR、テンション調整ローラRT2、駆動ローラR2、および、駆動ローラR3を有している。基板Pが、基板搬送機構12のエッジポジションコントローラEPC、駆動ローラR1〜R3、テンション調整ローラRT1、RT2、および、回転ドラム(円筒ドラム)DRに掛け渡されることで、露光装置EX内で搬送される基板Pの搬送路が規定される。 The substrate transfer mechanism 12 constitutes a part of the substrate transfer device of the device manufacturing system 10. After the substrate P transported from the process device PR1 is transported at a predetermined speed in the exposure device EX, the process device It is sent to PR2 at a predetermined speed. The substrate transfer mechanism 12 includes an edge position controller EPC, a drive roller R1, a tension adjustment roller RT1, a rotary drum (cylindrical drum) DR, and a tension adjustment roller RT2 in order from the upstream side (−X direction side) of the substrate P in the transfer direction. It has a drive roller R2 and a drive roller R3. The substrate P is transported in the exposure apparatus EX by being hung on the edge position controller EPC of the substrate transport mechanism 12, the drive rollers R1 to R3, the tension adjusting rollers RT1 and RT2, and the rotary drum (cylindrical drum) DR. The transport path of the substrate P is defined.

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。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かけられた状態で搬送されている基板P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Pを幅方向に移動させて、基板Pの幅方向における位置を調整する。エッジポジションコントローラEPCは、所定のテンションがかけられた状態で基板Pが掛け渡されるローラと、基板P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)とを有する。エッジポジションコントローラEPCは、前記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Pの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ(ニップローラ)R1は、エッジポジションコントローラEPCから搬送される基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pを回転ドラムDRへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラEPCは、回転ドラムDRに巻き付く基板Pの長尺方向が、回転ドラムDRの中心軸AXoに対して常に直交するように、基板Pの幅方向における位置を適宜調整するとともに、基板Pの進行方向における傾き誤差を補正するように、エッジポジションコントローラEPCの前記ローラの回転軸とY軸との平行度を適宜調整してもよい。 The edge position controller EPC adjusts the position of the substrate P conveyed from the process apparatus PR1 in the width direction (Y direction and the short direction of the substrate P). That is, in the edge position controller EPC, the position at the end (edge) in the width direction of the substrate P, which is conveyed under a predetermined tension, is about ± tens of μm to several tens of μm with respect to the target position. The substrate P is moved in the width direction so as to fall within the range (allowable range) of, and the position of the substrate P in the width direction is adjusted. The edge position controller EPC is an edge sensor (edge detection unit) (not shown) that detects the position of the roller on which the substrate P is hung under a predetermined tension and the end portion (edge) of the substrate P in the width direction. And have. The edge position controller EPC moves the roller of the edge position controller EPC in the Y direction based on the detection signal detected by the edge sensor, and adjusts the position of the substrate P in the width direction. The drive roller (nip roller) R1 rotates while holding both the front and back surfaces of the substrate P conveyed from the edge position controller EPC, and conveys the substrate P toward the rotating drum DR. The edge position controller EPC appropriately adjusts the position of the substrate P in the width direction so that the long direction of the substrate P wound around the rotary drum DR is always orthogonal to the central axis AXo of the rotary drum DR. The parallelism between the rotation axis and the Y axis of the roller of the edge position controller EPC may be appropriately adjusted so as to correct the inclination error in the traveling direction of the substrate P.

回転ドラムDRは、重力が働くZ方向と交差したY方向に延びた中心軸AXoと、中心軸AXoから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムDRは、この外周面(円周面)に倣って基板Pの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持(保持)しつつ、中心軸AXoを中心に回転して基板Pを+X方向に搬送する。回転ドラムDRは、描画ヘッド16からのビームLB(スポット光SP)が投射される基板P上の領域(部分)をその外周面で支持する。回転ドラムDRは、電子デバイスが形成される面(感光面が形成された側の面)とは反対側の面(裏面)側から基板Pを支持(密着保持)する。回転ドラムDRのY方向の両側には、回転ドラムDRが中心軸AXoの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトSftが設けられている。回転ドラムDR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シャフトSftに与えられることで中心軸AXo回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸AXoを含み、YZ平面と平行な平面を中心面Pocと呼ぶ。 The rotating drum DR has a central axis AXo extending in the Y direction intersecting the Z direction in which gravity acts, and a cylindrical outer peripheral surface having a constant radius from the central axis AXo. The rotary drum DR rotates around the central axis AXo while supporting (holding) a part of the substrate P by bending it into a cylindrical surface in the elongated direction following the outer peripheral surface (circumferential surface). P is conveyed in the + X direction. The rotating drum DR supports a region (part) on the substrate P on which the beam LB (spot light SP) projected from the drawing head 16 is projected by its outer peripheral surface. The rotary drum DR supports (holds close contact) the substrate P from the surface (back surface) opposite to the surface on which the electronic device is formed (the surface on which the photosensitive surface is formed). Shafts Sft supported by annular bearings are provided on both sides of the rotating drum DR in the Y direction so that the rotating drum DR rotates around the central axis AXo. The rotary drum DR rotates at a constant rotational speed around the central axis AXo by applying a rotational torque from a rotational drive source (for example, a motor, a reduction mechanism, etc.) controlled by the control device 18 to the shaft Sft. .. For convenience, a plane including the central axis AXo and parallel to the YZ plane is referred to as a central plane Poc.

駆動ローラ(ニップローラ)R2、R3は、基板Pの搬送方向(+X方向)に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Pに所定の弛み(あそび)を与えている。駆動ローラR2、R3は、駆動ローラR1と同様に、基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pをプロセス装置PR2へ向けて搬送する。テンション調整ローラRT1、RT2は、−Z方向に付勢されており、回転ドラムDRに巻き付けられて支持されている基板Pに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムDRにかかる基板Pに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置18は、図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)を制御することで、駆動ローラR1〜R3を回転させる。なお、駆動ローラR1〜R3の回転軸、および、テンション調整ローラRT1、RT2の回転軸は、回転ドラムDRの中心軸AXoと平行している。 The drive rollers (nip rollers) R2 and R3 are arranged at predetermined intervals along the transport direction (+ X direction) of the substrate P, and give a predetermined slack (play) to the substrate P after exposure. Like the drive roller R1, the drive rollers R2 and R3 rotate while holding both the front and back surfaces of the substrate P, and convey the substrate P toward the process apparatus PR2. The tension adjusting rollers RT1 and RT2 are urged in the −Z direction, and give a predetermined tension in the elongated direction to the substrate P which is wound around the rotating drum DR and supported. As a result, the tension applied to the substrate P on the rotary drum DR in the long direction is stabilized within a predetermined range. The control device 18 rotates the drive rollers R1 to R3 by controlling a rotation drive source (for example, a motor, a reduction mechanism, etc.) (not shown). The rotation axes of the drive rollers R1 to R3 and the rotation axes of the tension adjusting rollers RT1 and RT2 are parallel to the central axis AXo of the rotation drum DR.

光源装置14は、パルス状のビーム(パルスビーム、パルス光、レーザ)LBを発生して射出する。このビームLBは、370nm以下の波長帯域にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームLBの発光周波数(発振周波数、所定周波数)をFaとする。光源装置14が射出したビームLBは、ビーム切換部BDUを介して描画ヘッド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FaでビームLBを発光して射出する。この光源装置14は、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、および、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)等で構成されてもよい。このように光源装置14を構成することで、発振周波数Fa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が得られる。なお、光源装置14が射出するビームLBを平行光束の光とする。本第1の実施の形態では、光源装置14として、特開2015−210437号公報(図17参照)に示すような光源装置を採用する。また、光源装置14が射出するビームLBは直線偏光であるP偏光とする。 The light source device 14 generates and emits a pulsed beam (pulse beam, pulsed light, laser) LB. This beam LB is ultraviolet light having a peak wavelength in a wavelength band of 370 nm or less, and the emission frequency (oscillation frequency, predetermined frequency) of the beam LB is Fa. The beam LB emitted by the light source device 14 is incident on the drawing head 16 via the beam switching unit BDU. The light source device 14 emits and emits a beam LB at a light emission frequency Fa according to the control of the control device 18. The light source device 14 includes a semiconductor laser device that generates pulsed light in the infrared wavelength region, a fiber amplifier, and a wavelength conversion element (harmonic) that converts the amplified pulsed light in the infrared wavelength region into pulsed light in the ultraviolet wavelength region. It may be composed of a wave generating element) or the like. By configuring the light source device 14 in this way, it is possible to obtain high-intensity ultraviolet pulsed light having an oscillation frequency Fa of several hundred MHz and a light emission time of one pulsed light of about picoseconds. The beam LB emitted by the light source device 14 is a parallel light beam. In the first embodiment, as the light source device 14, a light source device as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-210437 (see FIG. 17) is adopted. Further, the beam LB emitted by the light source device 14 is P-polarized light which is linearly polarized light.

ビーム切換部BDUは、描画ヘッド16を構成する複数の走査ユニットUn(なお、n=1、2、・・・、6)のうちいずれか1つの走査ユニットUnに、ビームLBを入射させるとともに、ビームLBが入射する走査ユニットUnを切り換える。また、ビーム切換部BDUは、ビームLBが入射する走査ユニットUnを走査ユニットU1〜U6の中で順番に切り換える。つまり、ビームLB(LBn)を時分割で各走査ユニットUnに振り分ける。例えば、ビーム切換部BDUは、ビームLBが入射する走査ユニットUnを、U1→U2→U3→U4→U5→U6、の順番で切り換える。なお、ビーム切換部BDUを介して走査ユニットUnに入射する光源装置14からのビームLBをLBnと表す場合がある。そして、走査ユニットU1に入射するビームLBnをLB1で表し、同様に、走査ユニットU2〜U6に入射するビームLBnをLB2〜LB6で表す場合がある。 The beam switching unit BDU causes the beam LB to be incident on any one of the plurality of scanning units Un (note that n = 1, 2, ..., 6) constituting the drawing head 16. The scanning unit Un on which the beam LB is incident is switched. Further, the beam switching unit BDU sequentially switches the scanning units Un on which the beam LB is incident in the scanning units U1 to U6. That is, the beam LB (LBn) is distributed to each scanning unit Un by time division. For example, the beam switching unit BDU switches the scanning unit Un on which the beam LB is incident in the order of U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6. The beam LB from the light source device 14 incident on the scanning unit Un via the beam switching unit BDU may be referred to as LBn. Then, the beam LBn incident on the scanning unit U1 may be represented by LB1, and similarly, the beam LBn incident on the scanning units U2 to U6 may be represented by LB2 to LB6.

ビーム切換部BDUは、スポット光SPの走査を行う走査ユニットUnにビームLBが入射するように、ビームLBnが入射する走査ユニットUnを切り換える。なお、スポット光SPの走査を行う走査ユニットUnは、U1→U2→U3→U4→U5→U6、の順番で切り換わるものとする。 The beam switching unit BDU switches the scanning unit Un on which the beam LBn is incident so that the beam LB is incident on the scanning unit Un that scans the spot light SP. The scanning unit Un that scans the spot light SP is switched in the order of U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6.

描画ヘッド16は、同一構成の複数の走査ユニットUn(U1〜U6)を配列した、いわゆるマルチスキャン型の描画ヘッドとなっている。描画ヘッド16は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板Pの一部分に、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)によってパターンを描画する。各走査ユニットUn(U1〜U6)は、ビーム切換部BDUからのビームLBnを基板P上(基板Pの被照射面上)に投射しつつ、基板P上でビームLBnを集光(収斂)する。これにより、基板P上に投射されるビームLBn(LB1〜LB6)は、スポット光SPとなる。また、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、ポリゴンミラーPMを有し、回転したポリゴンミラーPMを用いて、基板P上に投射されるビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPを主走査方向(Y方向)に走査する。このスポット光SPの走査によって、基板P上に、1ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン(走査ライン)SLn(なお、n=1、2、・・・、6)が規定される。つまり、描画ラインSLnは、ビームLBnのスポット光SPの基板P上における走査軌跡を示すものである。 The drawing head 16 is a so-called multi-scan type drawing head in which a plurality of scanning units Un (U1 to U6) having the same configuration are arranged. The drawing head 16 draws a pattern on a part of the substrate P supported by the outer peripheral surface (circumferential surface) of the rotating drum DR by a plurality of scanning units Un (U1 to U6). Each scanning unit Un (U1 to U6) focuses (converges) the beam LBn on the substrate P while projecting the beam LBn from the beam switching unit BDU onto the substrate P (on the irradiated surface of the substrate P). .. As a result, the beam LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate P becomes the spot light SP. Further, each scanning unit Un (U1 to U6) has a polygon mirror PM, and the rotated polygon mirror PM is used to mainly scan the spot light SP of the beam LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate P. Scan in the direction (Y direction). By scanning the spot light SP, a linear drawing line (scanning line) SLn (n = 1, 2, ..., 6) in which a pattern for one line is drawn is defined on the substrate P. To. That is, the drawing line SLn shows the scanning locus of the spot light SP of the beam LBn on the substrate P.

走査ユニットU1は、スポット光SPを描画ラインSL1に沿って走査し、同様に、走査ユニットU2〜U6は、スポット光SPを描画ラインSL2〜SL6に沿って走査する。図2、図3に示すように、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)の描画ラインSLn(SL1〜SL6)は、中心面Poc(図1、図3参照)を挟んで、回転ドラムDRの周方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)の基板Pの被照射面上に位置し、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)の基板Pの被照射面上に位置し、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。 The scanning unit U1 scans the spot light SP along the drawing lines SL1, and similarly, the scanning units U2 to U6 scan the spot light SP along the drawing lines SL2 to SL6. As shown in FIGS. 2 and 3, the drawing lines SLn (SL1 to SL6) of the plurality of scanning units Un (U1 to U6) are formed on the rotating drum DR with the central surface Poc (see FIGS. 1 and 3) interposed therebetween. They are arranged in a staggered arrangement in two rows in the circumferential direction. The odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 are located on the irradiated surface of the substrate P on the upstream side (-X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc, and are along the Y direction. They are arranged in a row with a predetermined interval. The even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 are located on the irradiated surface of the substrate P on the downstream side (+ X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc, and along the Y direction. They are arranged in a row with a predetermined interval.

そのため、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)も、中心面Pocを挟んで基板Pの搬送方向に2列に千鳥配列で配置される(図2参照)。つまり、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)で、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。偶数番の走査ユニットU2、U4、U6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)で、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6とは、XZ平面からみて、中心面Pocに対して対称に設けられている。 Therefore, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) are also arranged in a staggered arrangement in two rows in the transport direction of the substrate P with the central surface Poc interposed therebetween (see FIG. 2). That is, the odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 are 1 on the upstream side (-X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc and separated by a predetermined interval along the Y direction. Arranged in a row. The even-numbered scanning units U2, U4, and U6 are arranged in a row on the downstream side (+ X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc, separated by a predetermined interval along the Y direction. There is. The odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 and the even-numbered scanning units U2, U4, and U6 are provided symmetrically with respect to the central plane Poc when viewed from the XZ plane.

X方向に関しては、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とが互いに離間しているが、Y方向(基板Pの幅方向、主走査方向)に関しては互いに分離することなく継ぎ合わされるように設定されている。描画ラインSL1〜SL6は、基板Pの幅方向(Y方向)、つまり、回転ドラムDRの中心軸AXoとほぼ並行となっている。なお、描画ラインSLnをY方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインSLnの各々で描画されるパターンの端部同士をY方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。描画ラインSLnの各々で描画されるパターンの端部同士を重複させる場合は、例えば、各描画ラインSLnの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでY方向に数%以下の範囲で重複させるとよい。 In the X direction, the odd-numbered drawing lines SL1, SL3, SL5 and the even-numbered drawing lines SL2, SL4, SL6 are separated from each other, but in the Y direction (width direction of the substrate P, main scanning direction). It is set to be spliced together without being separated from each other. The drawing lines SL1 to SL6 are substantially parallel to the width direction (Y direction) of the substrate P, that is, the central axis AXo of the rotating drum DR. In addition, joining the drawing lines SLn in the Y direction means that the ends of the patterns drawn in each of the drawing lines SLn are adjacent to each other or partially overlapped with respect to the Y direction. When the ends of the patterns drawn on each of the drawing lines SLn are overlapped, for example, a few percent or less in the Y direction including the drawing start point or the drawing end point with respect to the length of each drawing line SLn. It is good to overlap within the range of.

このように、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)は全部で露光領域Wの幅方向の全てをカバーするように、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、走査領域を分担している。これにより、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、基板Pの幅方向に分割された複数の領域(描画範囲)毎にパターンを描画することができる。例えば、1つの走査ユニットUnによるY方向の走査長(描画ラインSLnの長さ)を20〜60mm程度とすると、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の3個と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の3個との計6個の走査ユニットUnをY方向に配置することによって、描画可能なY方向の幅を120〜360mm程度まで広げている。各描画ラインSLn(SL1〜SL6)の長さ(描画範囲の長さ)は、原則として同一とする。つまり、描画ラインSL1〜SL6の各々に沿って走査されるビームLBnのスポット光SPの走査距離は、原則として同一とする。 As described above, each scanning unit Un (U1 to U6) shares the scanning region so that the plurality of scanning units Un (U1 to U6) cover the entire width direction of the exposure region W in total. As a result, each scanning unit Un (U1 to U6) can draw a pattern for each of a plurality of regions (drawing ranges) divided in the width direction of the substrate P. For example, assuming that the scanning length in the Y direction (the length of the drawing line SLn) by one scanning unit Un is about 20 to 60 mm, the odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 and the even-numbered scanning unit U2 By arranging a total of six scanning units Un, including three U4 and U6, in the Y direction, the width in the Y direction that can be drawn is expanded to about 120 to 360 mm. In principle, the length (drawing range length) of each drawing line SLn (SL1 to SL6) is the same. That is, in principle, the scanning distances of the spot light SPs of the beams LBn scanned along each of the drawing lines SL1 to SL6 are the same.

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Fa(例えば、100MHz)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(主走査の速度)Vs、および、ビームLBの発振周波数Faによって設定される。スポット光SPの実効的なサイズφは、スポット光SPの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光SPのピーク強度の1/e2(または1/2)で決まる。本実施の形態では、実効的なサイズ(寸法)φに対して、φ×1/2程度スポット光SPがオーバーラップするように、スポット光SPの走査速度Vsおよび発振周波数Faが設定される。したがって、スポット光SPの主走査方向に沿った投射間隔は、φ/2となる。そのため、副走査方向(描画ラインSLnと直交した方向)に関しても、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1回の走査と、次の走査との間で、基板Pがスポット光SPの実効的なサイズφのほぼ1/2の距離だけ周方向に移動するように、回転ドラムDRの回転速度を設定することが望ましい。さらに、Y方向に隣り合う描画ラインSLnを主走査方向に継ぐ場合も、φ/2だけオーバーラップさせることが望ましい。本実施の形態では、スポット光SPのサイズ(寸法)φを3μmとする。In the case of the present embodiment, since the beam LB from the light source device 14 is pulsed light, the spot light SP projected on the drawing line SLn during the main scan has an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz) of the beam LB. It becomes discrete according to. Therefore, it is necessary to overlap the spot light SP projected by the one-pulse light of the beam LB and the spot light SP projected by the next one-pulse light in the main scanning direction. The amount of overlap is set by the size φ of the spot light SP, the scanning speed (main scanning speed) Vs of the spot light SP, and the oscillation frequency Fa of the beam LB. The effective size φ of the spot light SP is determined by 1 / e 2 (or 1/2) of the peak intensity of the spot light SP when the intensity distribution of the spot light SP is approximated by a Gaussian distribution. In the present embodiment, the scanning speed Vs and the oscillation frequency Fa of the spot light SP are set so that the spot light SP overlaps about φ × 1/2 with respect to the effective size (dimension) φ. Therefore, the projection interval of the spot light SP along the main scanning direction is φ / 2. Therefore, with respect to the sub-scanning direction (direction orthogonal to the drawing line SLn), the substrate P is effective for the spot light SP between one scanning of the spot light SP along the drawing line SLn and the next scanning. It is desirable to set the rotation speed of the rotating drum DR so that the rotating drum DR moves in the circumferential direction by a distance of about 1/2 of a large size φ. Further, when the drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction are connected in the main scanning direction, it is desirable to overlap by φ / 2. In the present embodiment, the size (dimension) φ of the spot light SP is 3 μm.

各走査ユニットUn(U1〜U6)は、少なくともXZ平面において、各ビームLBnが回転ドラムDRの中心軸AXoに向かって進むように、各ビームLBnを基板Pに向けて投射する。これにより、各走査ユニットUn(U1〜U6)から基板Pに向かって進むビームLBnの光路(ビーム中心軸)は、XZ平面において、基板Pの被照射面の法線と平行となる。このとき、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5から基板Pに向けて投射されるビームLB1、LB3、LB5の光軸(中心軸)は、XZ平面において同じ方向となっており、後述する方位線Lx2(図1参照)と重なる。また、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6から基板Pに向けて投射されるビームLB2、LB4、LB6の光軸(中心軸)は、XZ平面において同じ方向となっており、後述する方位線Lx3(図1参照)と重なる。この方位線Lx2と方位線Lx3とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。つまり、XZ平面に関して、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5から基板Pに向かって投射されるビームLBの進行方向と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6から基板Pに向かって投射されるビームの進行方向とは、中心面Pocに対して対称となっている。また、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、描画ラインSLn(SL1〜SL6)に照射するビームLBnが、YZ平面と平行な面内では基板Pの被照射面に対して垂直となるように、ビームLBnを基板Pに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光SPの主走査方向に関して、基板Pに投射されるビームLBn(LB1〜LB6)はテレセントリックな状態で走査される。 Each scanning unit Un (U1 to U6) projects each beam LBn toward the substrate P so that each beam LBn travels toward the central axis AXo of the rotating drum DR, at least in the XZ plane. As a result, the optical path (beam central axis) of the beam LBn traveling from each scanning unit Un (U1 to U6) toward the substrate P becomes parallel to the normal line of the irradiated surface of the substrate P in the XZ plane. At this time, the optical axes (central axes) of the beams LB1, LB3, and LB5 projected from the odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 toward the substrate P are in the same direction in the XZ plane, and the directions described later. It overlaps the line Lx2 (see FIG. 1). Further, the optical axes (central axes) of the beams LB2, LB4, and LB6 projected from the even-numbered scanning units U2, U4, and U6 toward the substrate P are in the same direction in the XZ plane, and are directional lines described later. It overlaps with Lx3 (see FIG. 1). The directional line Lx2 and the directional line Lx3 are set so that the angle with respect to the central plane Poc is ± θ1 in the XZ plane (see FIG. 1). That is, with respect to the XZ plane, the traveling direction of the beam LB projected from the odd-numbered scanning units U1, U3, U5 toward the substrate P and the even-numbered scanning units U2, U4, U6 are projected toward the substrate P. The traveling direction of the beam is symmetrical with respect to the central plane Poc. Further, in each scanning unit Un (U1 to U6), the beam LBn irradiating the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is perpendicular to the irradiated surface of the substrate P in a plane parallel to the YZ plane. , The beam LBn is irradiated toward the substrate P. That is, the beams LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate P are scanned in a telecentric state with respect to the main scanning direction of the spot light SP on the irradiated surface.

図1に示した複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)は、図3に示す基板Pに形成された複数のアライメント用のマークMKm(MK1〜MK4)を検出するためのものであり、Y方向に沿って複数(本第1の実施の形態では、4つ)設けられている。複数のマークMKm(MK1〜MK4)は、基板Pの被照射面上の露光領域Wに描画される所定のパターンと基板Pとを相対的に位置合わせする(アライメントする)ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板P上で、複数のマークMKm(MK1〜MK4)を検出する。複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)は、描画ヘッド16からのビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられている。 The plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) shown in FIG. 1 are for detecting a plurality of alignment marks MKm (MK1 to MK4) formed on the substrate P shown in FIG. 3 in the Y direction. (4 in the first embodiment) are provided along the above. The plurality of marks MKm (MK1 to MK4) are reference marks for relatively aligning (aligning) a predetermined pattern drawn in the exposed area W on the irradiated surface of the substrate P with the substrate P. .. The plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) detect a plurality of marks MKm (MK1 to MK4) on the substrate P supported by the outer peripheral surface (circumferential surface) of the rotating drum DR. The plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are larger than the irradiated area (the area surrounded by the drawing lines SL1 to SL6) on the substrate P by the spot light SP of the beam LBn (LB1 to LB6) from the drawing head 16. It is provided on the upstream side (−X direction side) of the substrate P in the transport direction.

アライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)は、アライメント用の照明光を基板Pに投射する光源と、基板Pの表面のマークMKmを含む局所領域(観察領域)Vwm(Vw1〜Vw4)の拡大像を得る観察光学系(対物レンズを含む)と、その拡大像を基板Pが搬送方向に移動している間に、基板Pの搬送速度Vtに応じた高速シャッタで撮像するCCD、CMOS等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)の各々が撮像した撮像信号(画像データ)は制御装置18に送られる。制御装置18は、この送られてきた複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板P上のマークMKm(MK1〜MK4)の位置(マーク位置情報)を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板P上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長500〜800nm程度の光である。 The alignment microscope AMm (AM1 to AM4) obtains a light source that projects illumination light for alignment onto the substrate P and a magnified image of a local region (observation region) Vwm (Vw1 to Vw4) including the mark MKm on the surface of the substrate P. An observation optical system (including an objective lens) and an image sensor such as a CCD or CMOS that captures an enlarged image of the magnified image with a high-speed shutter according to the transport speed Vt of the substrate P while the substrate P is moving in the transport direction. Has. The image pickup signals (image data) captured by each of the plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are sent to the control device 18. The control device 18 detects the position (mark position information) of the marks MKm (MK1 to MK4) on the substrate P by performing image analysis of the plurality of transmitted imaging signals. The illumination light for alignment is light in a wavelength range that has almost no sensitivity to the photosensitive functional layer on the substrate P, for example, light having a wavelength of about 500 to 800 nm.

複数のマークMK1〜MK4は、各露光領域Wの周りに設けられている。マークMK1、MK4は、露光領域Wの基板Pの幅方向の両側に、基板Pの長尺方向に沿って一定の間隔Dhで複数形成されている。マークMK1は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、マークMK4は、基板Pの幅方向の+Y方向側にそれぞれ形成されている。このようなマークMK1、MK4は、基板Pが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Pの長尺方向(X方向)に関して同一位置になるように配置される。さらに、マークMK2、MK3は、マークMK1とマークMK4の間であって、露光領域Wの+X方向側と−X方向側との余白部に基板Pの幅方向(短尺方向)に沿って形成されている。マークMK2は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、マークMK3は、基板Pの+Y方向側に形成されている。 A plurality of marks MK1 to MK4 are provided around each exposure region W. A plurality of marks MK1 and MK4 are formed on both sides of the substrate P in the exposure region W in the width direction at regular intervals Dh along the longitudinal direction of the substrate P. The mark MK1 is formed on the −Y direction side in the width direction of the substrate P, and the mark MK4 is formed on the + Y direction side in the width direction of the substrate P. Such marks MK1 and MK4 are arranged so as to be in the same position in the long direction (X direction) of the substrate P when the substrate P is not deformed due to a large tension or a thermal process. Will be done. Further, the marks MK2 and MK3 are formed between the mark MK1 and the mark MK4 in the margins between the + X direction side and the −X direction side of the exposure region W along the width direction (short direction) of the substrate P. ing. The mark MK2 is formed on the −Y direction side in the width direction of the substrate P, and the mark MK3 is formed on the + Y direction side of the substrate P.

さらに、基板Pの−Y方向側の端部に配列されるマークMK1と余白部のマークMK2とのY方向の間隔、余白部のマークMK2とマークMK3のY方向の間隔、および基板Pの+Y方向側の端部に配列されるマークMK4と余白部のマーク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。これらのマークMKm(MK1〜MK4)は、第1層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第1層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Wの周りにマークMKm用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、マークMKmは、露光領域W内に形成されてもよい。例えば、露光領域W内であって、露光領域Wの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域W内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をマークMKmとして利用してもよい。 Further, the distance between the mark MK1 arranged at the end on the −Y direction side of the substrate P and the mark MK2 in the margin portion in the Y direction, the distance between the mark MK2 and the mark MK3 in the margin portion in the Y direction, and the + Y of the substrate P. The distance between the mark MK4 arranged at the end on the direction side and the mark MK3 in the margin in the Y direction is set to the same distance. These marks MKm (MK1 to MK4) may be formed together at the time of forming the pattern layer of the first layer. For example, when the pattern of the first layer is exposed, the pattern for the mark MKm may also be exposed around the exposure region W where the pattern is exposed. The mark MKm may be formed in the exposure region W. For example, it may be formed in the exposure region W and along the contour of the exposure region W. Further, a pattern portion at a specific position or a portion having a specific shape in the pattern of the electronic device formed in the exposure region W may be used as the mark MKm.

アライメント顕微鏡AM1は、図3に示すように、対物レンズによる観察領域(検出領域)Vw1内に存在するマーク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AM2〜AM4は、対物レンズによる観察領域Vw2〜Vw4内に存在するマーク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AM1〜AM4は、複数のマークMK1〜MK4の位置に対応して、基板Pの−Y方向側からAM1〜AM4の順で基板Pの幅方向に沿って設けられている。 As shown in FIG. 3, the alignment microscope AM1 is arranged so as to image the mark MK1 existing in the observation region (detection region) Vw1 by the objective lens. Similarly, the alignment microscopes AM2 to AM4 are arranged so as to image the marks MK2 to MK4 existing in the observation areas Vw2 to Vw4 by the objective lens. Therefore, the plurality of alignment microscopes AM1 to AM4 are provided along the width direction of the substrate P in the order of AM1 to AM4 from the −Y direction side of the substrate P corresponding to the positions of the plurality of marks MK1 to MK4. ..

複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)は、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vwm(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AMmの数は、基板Pの幅方向に形成されるマークMKmの数に応じて変更可能である。また、各観察領域Vwm(Vw1〜Vw4)の基板Pの被照射面上の大きさは、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。 In the plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4), the distance between the exposure position (drawing lines SL1 to SL6) and the observation area Vwm (Vw1 to Vw4) in the X direction is shorter than the length of the exposure area W in the X direction. It is provided so as to be. The number of alignment microscopes AMm provided in the Y direction can be changed according to the number of marks MKm formed in the width direction of the substrate P. The size of the substrate P in each observation area Vwm (Vw1 to Vw4) on the irradiated surface is set according to the size of the marks MK1 to MK4 and the alignment accuracy (position measurement accuracy), but is 100 to 500 μm square. It is about the size.

なお、本第1の実施の形態では、X方向に関して、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の描画ラインSL1、SL3、SL5と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の描画ラインSL2、SL4、SL6との基板P上における位置を近接させたので、描画ラインSL1、SL3、SL5の上流側に複数のアライメント顕微鏡AM(AM1〜AM4)を配置した。しかしながら、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の描画ラインSL1、SL3、SL5と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の描画ラインSL2、SL4、SL6との基板P上における位置が周方向に所定距離以上離れる場合は、X方向(基板Pの搬送方向)に沿って配置された、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5と偶数番の走査ユニットU2、U4、U6とに対応して、複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)をそれぞれ設けてもよい。つまり、X方向に関して、奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5の上流側の同一位置に複数のアライメント顕微鏡AM(AM1〜AM4)をY方向に沿って1列に設けるとともに、X方向に関して、偶数番の描画ラインSL1、SL3、SL5の下流側であって、描画ラインSL2、SL4、SL6の上流側の同一位置に複数のアライメント顕微鏡AM(AM1〜AM4)をY方向に沿って1列に設ける。 In the first embodiment, the drawing lines SL1, SL3, SL5 of the odd-numbered scanning units U1, U3, U5 and the drawing lines SL2 of the even-numbered scanning units U2, U4, U6 in the X direction. Since the positions of SL4 and SL6 on the substrate P are close to each other, a plurality of alignment microscopes AM (AM1 to AM4) are arranged on the upstream side of the drawing lines SL1, SL3, and SL5. However, the positions of the odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 on the substrate P with the drawing lines SL1, SL3, and SL5 and the even-numbered scanning units U2, U4, and U6 on the substrate P are in the circumferential direction. When the distance is more than a predetermined distance, it corresponds to the odd-numbered scanning units U1, U3, U5 and the even-numbered scanning units U2, U4, U6 arranged along the X direction (conveying direction of the substrate P). , A plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) may be provided respectively. That is, a plurality of alignment microscopes AM (AM1 to AM4) are provided in a row along the Y direction at the same position on the upstream side of the odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 in the X direction, and are even numbers in the X direction. A plurality of alignment microscopes AM (AM1 to AM4) are provided in a row along the Y direction at the same position on the downstream side of the drawing lines SL1, SL3, SL5 and on the upstream side of the drawing lines SL2, SL4, SL6. ..

図2に示すように、回転ドラムDRの両端部には、回転ドラムDRの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部SDa、SDbが設けられている。このスケール部SDa、SDbは、回転ドラムDRの外周面の周方向に一定のピッチ(例えば、20μm)で凹状または凸状の格子線(目盛)を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部SDa、SDbは、中心軸AXo回りに回転ドラムDRと一体に回転する。スケール部SDa、SDbを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッドEN1a〜EN3a、EN1b〜EN3bは、このスケール部SDa、SDbと対向するように設けられている(図1、図2参照)。 As shown in FIG. 2, both ends of the rotary drum DR are provided with scale portions SDa and SDb having scales formed in an annular shape over the entire peripheral surface of the rotary drum DR in the circumferential direction. The scale portions SDa and SDb are diffraction gratings in which concave or convex grid lines (scales) are engraved at a constant pitch (for example, 20 μm) in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotating drum DR, and are incremental scales. It is configured as. The scale portions SDa and SDb rotate integrally with the rotating drum DR around the central axis AXo. A plurality of encoder heads EN1a to EN3a and EN1b to EN3b as scale reading heads for reading the scale units SDa and SDb are provided so as to face the scale units SDa and SDb (see FIGS. 1 and 2).

エンコーダヘッドENja、ENjbは、スケール部SDa、SDbの各々に計測用のビームを投射して回転ドラムDRの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムDRの−Y方向側の端部に設けられたスケール部SDaに対向して、3つのエンコーダヘッドENja(EN1a、EN2a、EN3a)が設けられている。同様に、回転ドラムDRの+Y方向側の端部に設けられたスケール部SDbに対向して、3つのエンコーダヘッドENjb(EN1b、EN2b、EN3b)が設けられている。 The encoder heads ENja and ENjb project a measurement beam onto each of the scale units SDa and SDb to optically detect the rotation angle position of the rotating drum DR. Three encoder heads ENja (EN1a, EN2a, EN3a) are provided so as to face the scale portion SDa provided at the end on the −Y direction side of the rotary drum DR. Similarly, three encoder heads ENjb (EN1b, EN2b, EN3b) are provided so as to face the scale portion SDb provided at the end on the + Y direction side of the rotary drum DR.

エンコーダヘッドEN1a、EN1bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、方位線Lx1上に配置されている(図1、図2参照)。方位線Lx1は、XZ平面において、エンコーダヘッドEN1a、EN1bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、方位線Lx1は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)の観察領域Vwm(Vw1〜Vw4)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)も方位線Lx1上に配置されている。 The encoder heads EN1a and EN1b are provided on the upstream side (−X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc, and are arranged on the azimuth line Lx1 (see FIGS. 1 and 2). .. The azimuth line Lx1 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoder heads EN1a and EN1b on the scale portions SDa and SDb and the central axis AXo in the XZ plane. Further, the directional line Lx1 is a line connecting the observation regions Vwm (Vw1 to Vw4) of each alignment microscope AMm (AM1 to AM4) and the central axis AXo in the XZ plane. That is, a plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are also arranged on the directional line Lx1.

エンコーダヘッドEN2a、EN2bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、且つ、エンコーダヘッドEN1a、EN1bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。エンコーダヘッドEN2a、EN2bは、方位線Lx2上に配置されている(図1、図2参照)。方位線Lx2は、XZ平面において、エンコーダヘッドEN2a、EN2bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。 The encoder heads EN2a and EN2b are provided on the upstream side (-X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc, and are downstream of the encoder heads EN1a and EN1b in the transport direction of the substrate P (. It is provided on the + X direction side). The encoder heads EN2a and EN2b are arranged on the directional line Lx2 (see FIGS. 1 and 2). The directional line Lx2 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoder heads EN2a and EN2b on the scale portions SDa and SDb and the central axis AXo in the XZ plane.

エンコーダヘッドEN3a、EN3bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、方位線Lx3上に配置されている(図1、図2参照)。方位線Lx3は、XZ平面において、エンコーダヘッドEN3a、EN3bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。 The encoder heads EN3a and EN3b are provided on the downstream side (+ X direction side) of the substrate P in the transport direction with respect to the central surface Poc, and are arranged on the azimuth line Lx3 (see FIGS. 1 and 2). The directional line Lx3 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoder heads EN3a and EN3b on the scale portions SDa and SDb and the central axis AXo in the XZ plane.

なお、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6に対応して、複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)をY方向に沿って1列に配置する場合は、複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)が設置される方位線Lx4上にエンコーダヘッドEN4a、EN4bを別途設ける。この場合、アライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)およびエンコーダヘッドEN4a、EN4bは、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5と偶数番の走査ユニットU2、U4、U6との間に設置される。なお、方位線Lx4は、中心軸AXoを通る線であることは言うまでもない。 When a plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are arranged in a row along the Y direction corresponding to even-numbered scanning units U2, U4, and U6, a plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are arranged. ) Is installed separately on the azimuth line Lx4 to provide the encoder heads EN4a and EN4b. In this case, the alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) and the encoder heads EN4a and EN4b are installed between the odd-numbered scanning units U1, U3 and U5 and the even-numbered scanning units U2, U4 and U6. Needless to say, the directional line Lx4 is a line passing through the central axis AXo.

各エンコーダヘッドENja(EN1a〜EN3a)、ENjb(EN1b〜EN3b)は、スケール部SDa、SDbに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束(回折光)を光電検出することにより、パルス信号である検出信号(2相信号)を制御装置18に出力する。制御装置18は、各エンコーダヘッドENja(EN1a〜EN3a)の検出信号(2相信号)を内挿処理してスケール部SDa、SDbの格子の移動量をデジタルカウンタで計数することで、回転ドラムDRの回転角度位置および角度変化をサブミクロンの分解能で計測する。この回転ドラムDRの角度変化、すなわちデジタルカウンタで計数されるパルス信号の周波数(または周期)から、基板Pの搬送速度Vtも計測することができる。 The encoder heads ENja (EN1a to EN3a) and ENjb (EN1b to EN3b) project an optical beam for measurement toward the scale units SDa and SDb, and receive a pulsed light beam (diffracted light) by photoelectric detection. A detection signal (two-phase signal), which is a signal, is output to the control device 18. The control device 18 interpolates the detection signals (two-phase signals) of the encoder heads ENja (EN1a to EN3a) and counts the amount of movement of the grids of the scale units SDa and SDb with a digital counter. The rotation angle position and angle change of the are measured with submicron resolution. The transport speed Vt of the substrate P can also be measured from the angle change of the rotating drum DR, that is, the frequency (or period) of the pulse signal counted by the digital counter.

エンコーダヘッドEN1a、EN1bの各々からの検出信号(2相信号)に基づくデジタル計数値のいずれか一方若しくはその平均値は、方位線Lx1上からみた回転ドラムDRの回転角度位置として用いられる。同様に、エンコーダヘッドEN2a、EN2bの各々に基づくデジタル計数値のいずれか一方若しくは平均値は、方位線Lx2からみた回転ドラムDRの回転角度位置として用いられ、エンコーダヘッドEN3a、EN3bの各々に基づくデジタル計数値のいずれか一方若しくは平均値は、方位線Lx3からみた回転ドラムDRの回転角度位置として用いられる。なお、回転ドラムDRの製造誤差等によって回転ドラムDRが中心軸AXoに対して偏心して回転している場合を除き、原則として、エンコーダヘッドEN1a、EN1bの各々に基づくデジタル計数値は同一とする。同様にして、エンコーダヘッドEN2a、EN2bの各々に基づくデジタル計数値も同一とし、エンコーダヘッドEN3a、EN3bの各々に基づくデジタル計数値も同一とする。 Either one of the digital count values based on the detection signals (two-phase signal) from each of the encoder heads EN1a and EN1b or the average value thereof is used as the rotation angle position of the rotation drum DR seen from above the directional line Lx1. Similarly, either one or the average value of the digital count values based on the encoder heads EN2a and EN2b is used as the rotation angle position of the rotary drum DR as viewed from the azimuth line Lx2, and the digital count values based on the encoder heads EN3a and EN3b are used. Either one of the count values or the average value is used as the rotation angle position of the rotation drum DR as viewed from the azimuth line Lx3. In principle, the digital count values based on the encoder heads EN1a and EN1b are the same, except when the rotary drum DR is eccentrically rotating with respect to the central axis AXo due to a manufacturing error of the rotary drum DR or the like. Similarly, the digital count values based on the encoder heads EN2a and EN2b are also the same, and the digital count values based on the encoder heads EN3a and EN3b are also the same.

この複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)、スケール部SDa、SDb、および、複数のエンコーダヘッドENja(EN1a〜EN3a)、ENjb(EN1b〜EN3b)から構成されるアライメント系を用いることで、基板Pの搬送状態(歪んでいるか否か)、露光領域Wの位置、描画ラインSL1〜SL6の基板P上における位置等を高精度に把握することができる。このように、複数のエンコーダヘッドENja(EN1a〜EN3a)、ENjb(EN1b〜EN3b)を、円筒面に沿って環状に形成されたスケール部SDa、SDbの周囲に配置する構成については、例えば、国際公開第2013/146184号パンフレットに開示されている。 By using the alignment system composed of the plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4), the scale units SDa and SDb, and the plurality of encoder heads ENja (EN1a to EN3a) and ENjb (EN1b to EN3b), the substrate P The transport state (whether or not it is distorted), the position of the exposure region W, the position of the drawing lines SL1 to SL6 on the substrate P, and the like can be grasped with high accuracy. As described above, regarding the configuration in which the plurality of encoder heads ENja (EN1a to EN3a) and ENjb (EN1b to EN3b) are arranged around the scale portions SDa and SDb formed in an annular shape along the cylindrical surface, for example, internationally. It is disclosed in Publication No. 2013/146184.

次に、図4を用いてビーム切換部BDUの構成を簡単に説明する。ビーム切換部BDUは、例えば、国際公開第2015/166910号パンフレットに詳細に説明されているように、複数の選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)と、複数の反射ミラーM1〜M3と、複数の入射ミラーIMn(IM1〜IM6)と、吸収体TRとを有する。選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)は、ビームLBに対して透過性を有するものであり、超音波信号で駆動される音響光学変調素子(AOM:Acousto-Optic Modulator)である。この複数の選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)および複数の入射ミラーIMn(IM1〜IM6)は、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)に対応して設けられている。例えば、選択用光学素子AOM1および入射ミラーIM1は、走査ユニットU1に対応して設けられ、同様に、選択用光学素子AOM2〜AOM6および入射ミラーIM2〜IM6は、それぞれ走査ユニットU2〜U6に対応して設けられている。 Next, the configuration of the beam switching unit BDU will be briefly described with reference to FIG. The beam switching unit BDU includes, for example, a plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6), a plurality of reflection mirrors M1 to M3, and a plurality of beam switching units BDU, as described in detail in the pamphlet of International Publication No. 2015/166910. It has an incident mirror Imn (IM1 to IM6) and an absorber TR. The selective optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) are acousto-optic modulators (AOMs) that have transparency with respect to the beam LB and are driven by ultrasonic signals. The plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) and the plurality of incident mirrors Imn (IM1 to IM6) are provided corresponding to the plurality of scanning units Un (U1 to U6). For example, the selection optical elements AOM1 and the incident mirror IM1 are provided corresponding to the scanning unit U1, and similarly, the selection optical elements AOM2 to AOM6 and the incident mirrors IM2 to IM6 correspond to the scanning units U2 to U6, respectively. It is provided.

光源装置14からビームLBは、反射ミラーM1〜M3によってその光路が曲げられて、吸収体TRまで導かれる。以下、選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)がいずれもオフ状態(超音波信号が印加されていない状態)の場合で、詳述する。 The optical path of the beam LB from the light source device 14 is bent by the reflection mirrors M1 to M3 and guided to the absorber TR. Hereinafter, the case where all of the selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) are in the off state (the state in which the ultrasonic signal is not applied) will be described in detail.

光源装置14からのビームLBは、X軸と平行に+X方向に進んで反射ミラーM1に入射する。反射ミラーM1で+Y方向に反射したビームLBは、選択用光学素子AOM1、AOM3、AOM5を前記の順でストレートに透過した後、反射ミラーM2に至る。反射ミラーM2で+X方向に反射したビームLBは、反射ミラーM3に入射する。反射ミラーM3で−Y方向に反射したビームLBは、選択用光学素子AOM2、AOM4、AOM6を前記の順でストレートに透過した後、吸収体TRに導かれる。この吸収体TRは、ビームLBの外部への漏れを抑制するためにビームLBを吸収する光トラップである。 The beam LB from the light source device 14 travels in the + X direction in parallel with the X axis and is incident on the reflection mirror M1. The beam LB reflected in the + Y direction by the reflection mirror M1 passes straight through the selection optical elements AOM1, AOM3, and AOM5 in the above order, and then reaches the reflection mirror M2. The beam LB reflected in the + X direction by the reflection mirror M2 is incident on the reflection mirror M3. The beam LB reflected in the −Y direction by the reflection mirror M3 passes straight through the selection optical elements AOM2, AOM4, and AOM6 in the above order, and then is guided to the absorber TR. The absorber TR is an optical trap that absorbs the beam LB in order to suppress leakage of the beam LB to the outside.

各選択用光学素子AOMnは、超音波信号(高周波信号)が印加されると、入射したビーム(0次光)LBを、高周波の周波数に応じた回折角で回折させた1次回折光を射出ビーム(ビームLBn)として発生させるものである。したがって、選択用光学素子AOM1から1次回折光として射出されるビームがLB1となり、同様に選択用光学素子AOM2〜AOM6から1次回折光として射出されるビームがLB2〜LB6となる。このように、各選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)は、光源装置14からのビームLBの光路を偏向する機能を奏する。ただし、実際の音響光学変調素子は、1次回折光の発生効率が0次光の80%程度であるため、各選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々で偏向されたビームLBn(LB1〜LB6)は、元のビームLBの強度より低下している。また、選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)のいずれか1つがオン状態のとき、回折されずに直進する0次光が20%程度残存するが、それは最終的に吸収体TRによって吸収される。 When an ultrasonic signal (high frequency signal) is applied, each selection optical element AOMn emits first-order diffracted light obtained by diffracting an incident beam (0th-order light) LB at a diffraction angle corresponding to a high-frequency frequency. It is generated as (beam LBn). Therefore, the beam emitted from the selection optical element AOM1 as the primary diffracted light becomes LB1, and similarly, the beam emitted from the selective optical element AOM2 to AOM6 as the primary diffracted light becomes LB2 to LB6. As described above, each selection optical element AOMn (AOM1 to AOM6) functions to deflect the optical path of the beam LB from the light source device 14. However, since the generation efficiency of the first-order diffracted light is about 80% of the 0th-order light in the actual acoustic-optical modulation element, the beam LBn (LB1 to LB1) deflected by each of the selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6). LB6) is lower than the intensity of the original beam LB. Further, when any one of the selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) is in the ON state, about 20% of the 0th-order light that travels straight without being diffracted remains, which is finally absorbed by the absorber TR. ..

選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)によって偏向された1次回折光であるビームLBn(LB1〜LB6)は、対応する入射ミラーIMn(IM1〜IM6)に投射される。入射ミラーIMn(IM1〜IM6)は、入射したビームLBn(LB1〜LB6)を対応する走査ユニットUn(U1〜U6)に導く導光部材である。例えば、選択用光学素子AOM1によって偏向されたビームLB1は、入射ミラーIM1に入射した後、走査ユニットU1に導かれる。 The beam LBn (LB1 to LB6), which is the primary diffracted light deflected by the selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6), is projected onto the corresponding incident mirrors Imn (IM1 to IM6). The incident mirror Imn (IM1 to IM6) is a light guide member that guides the incident beam LBn (LB1 to LB6) to the corresponding scanning units Un (U1 to U6). For example, the beam LB1 deflected by the selection optical element AOM1 is guided to the scanning unit U1 after being incident on the incident mirror IM1.

各選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の構成、機能、作用等は互いに同一のものを用いてもよい。複数の選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)は、制御装置18からの駆動信号(高周波信号)のオン/オフにしたがって、入射したビームLBを回折させた回折光の発生をオン/オフする。例えば、選択用光学素子AOM1は、制御装置18からの駆動信号(高周波信号)が印加されずにオフの状態のときは、入射した光源装置14からのビームLBを回折させずに透過する。したがって、選択用光学素子AOM1を透過したビームLBは、選択用光学素子AOM3に入射する。一方、選択用光学素子AOM1は、制御装置18からの駆動信号(高周波信号)が印加されてオンの状態のときは、入射したビームLBを回折させて入射ミラーIM1に向かわせる。つまり、この駆動信号によって選択用光学素子AOM1がオンにスイッチングする。このようにして、複数の選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)のうち、いずれか1つをオンにスイッチングすることで、ビームLBnをいずれか1つの走査ユニットUnに導くことができ、且つ、ビームLBnが入射する走査ユニットUnを切り換えることができる。本第1の実施の形態では、ビームLBnが入射する走査ユニットUnを、U1→U2→U3→U4→U5→U6、の順番で切り換えるので、オンにスイッチングする選択用光学素子AOMmを、AOM1→AOM2→AOM3→AOM4→AOM5→AOM6、の順番で切り換えればよい。なお、図4に示す例では、選択用光学素子AOM6をオンにスイッチングして、ビームLB6を走査ユニットU6に入射させた状態を示している。 The optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) for selection may have the same configuration, function, action, and the like. The plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) turn on / off the generation of diffracted light diffracting the incident beam LB according to the on / off of the drive signal (high frequency signal) from the control device 18. For example, the selection optical element AOM1 transmits the beam LB from the incident light source device 14 without diffracting it when the drive signal (high frequency signal) from the control device 18 is not applied and is in the off state. Therefore, the beam LB transmitted through the selection optical element AOM1 is incident on the selection optical element AOM3. On the other hand, when the drive signal (high frequency signal) from the control device 18 is applied and the selection optical element AOM1 is in the ON state, the incident beam LB is diffracted and directed toward the incident mirror IM1. That is, the selection optical element AOM1 is switched on by this drive signal. In this way, by switching on any one of the plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6), the beam LBn can be guided to any one scanning unit Un, and The scanning unit Un on which the beam LBn is incident can be switched. In the first embodiment, the scanning unit Un on which the beam LBn is incident is switched in the order of U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6, so that the selection optical element AOMm that switches on is changed from AOM1 →. It may be switched in the order of AOM2 → AOM3 → AOM4 → AOM5 → AOM6. In the example shown in FIG. 4, the selection optical element AOM6 is switched on and the beam LB6 is incident on the scanning unit U6.

図5は、選択用光学素子AOMnおよび入射ミラーIMn回りの具体的な構成を示す図である。原則として、選択用光学素子AOMnおよび入射ミラーIMn回りの構成は互いに同一であることから、選択用光学素子AOM1および入射ミラーIM1回りの構成についてのみ説明する。 FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration around the selection optical element AOMn and the incident mirror Imn. As a general rule, since the configurations around the selection optical element AOMn and the incident mirror Imn are the same, only the configurations around the selection optical element AOM1 and the incident mirror IM1 will be described.

選択用光学素子AOM1には、例えば1mm程度の微小な直径(第1の径)を有する平行光束のビームLBが入射する。高周波信号(超音波信号)である駆動信号が入力されていない状態時(駆動信号がオフ)では、選択用光学素子AOM1は、入射したビームLBを回折させずにそのまま透過する。透過したビームLBは、その光路上に設けられた集光レンズG1およびコリメートレンズG2aを透過して、後段の選択用光学素子AOM3に入射する。このとき選択用光学素子AOM1を通って集光レンズG1およびコリメートレンズG2aを通過するビームLBの光軸(中心軸)をAXaとする。集光レンズG1は、選択用光学素子AOM1を透過したビームLBを、集光レンズG1とコリメートレンズG2aとの間に位置する後側焦点で集光する。コリメートレンズG2aは、集光レンズG1によって集光された後、発散したビームLBを平行光束にする。コリメートレンズG2aによって平行光束にされたビームLBの直径は、第1の径となる。集光レンズG1の後側焦点とコリメートレンズG2aの前側焦点とは、所定の許容範囲内で一致している。この集光レンズG1とコリメートレンズG2aとは、等倍のリレーレンズ系を構成する。また、集光レンズG1の前側焦点と選択用光学素子AOM1による偏向位置とは所定の許容範囲内で一致している。図5では、集光レンズG1の前側焦点の距離をfaで表し、後側焦点の距離をfbで表している。 A parallel light beam beam LB having a minute diameter (first diameter) of, for example, about 1 mm is incident on the selection optical element AOM1. When the drive signal, which is a high-frequency signal (ultrasonic signal), is not input (the drive signal is off), the selection optical element AOM1 transmits the incident beam LB as it is without diffracting it. The transmitted beam LB passes through the condenser lens G1 and the collimating lens G2a provided on the optical path, and is incident on the selection optical element AOM3 in the subsequent stage. At this time, the optical axis (central axis) of the beam LB passing through the condenser lens G1 and the collimating lens G2a through the selection optical element AOM1 is defined as AXa. The condenser lens G1 focuses the beam LB transmitted through the selection optical element AOM1 at the rear focal point located between the condenser lens G1 and the collimating lens G2a. The collimating lens G2a converts the diverged beam LB into a parallel luminous flux after being focused by the condenser lens G1. The diameter of the beam LB made into a parallel luminous flux by the collimating lens G2a is the first diameter. The rear focal point of the condenser lens G1 and the anterior focal point of the collimating lens G2a coincide with each other within a predetermined allowable range. The condenser lens G1 and the collimating lens G2a form a relay lens system having the same magnification. Further, the front focal point of the condenser lens G1 and the deflection position by the selection optical element AOM1 coincide with each other within a predetermined allowable range. In FIG. 5, the distance of the front focal point of the condenser lens G1 is represented by fa, and the distance of the rear focal point is represented by fb.

一方、高周波信号である駆動信号が入力されている状態時では、選択用光学素子AOM1は、入射したビームLBを高周波信号の周波数に応じた回折角で偏向したビームLB1(1次回折光)を発生する。高周波信号の周波数に応じた回折角で−Z方向に偏向したビームLB1は、集光レンズG1を透過して、集光レンズG1の後側焦点の位置、またはその近傍の位置に設けられた入射ミラー(ビームを−Z方向に落射させるので落射ミラーとも呼ぶ)IM1に入射する。集光レンズG1は、−Z方向に偏向したビームLB1の光軸(中心軸)AXbがビームLBの光軸AXaと平行となるようにビームLB1を屈曲させ、且つ、ビームLB1を入射ミラーIM1の反射面上、またはその近傍で集光(収斂)する。選択用光学素子AOM1を透過したビームLBに対して−Z方向側に設けられた入射ミラーIM1によって−Z方向に反射されたビームLB1は、コリメートレンズG2bを介して走査ユニットU6に入射する。コリメートレンズG2bは、集光レンズG1によって集光された後、発散したビームLB1を第1の径と同じ直径の平行光束にする。集光レンズG1の後側焦点とコリメートレンズG2bの前側焦点とは、所定の許容範囲内で一致している。この集光レンズG1とコリメートレンズG2bとは、等倍のリレーレンズ系を構成する。 On the other hand, when a drive signal which is a high frequency signal is input, the selection optical element AOM1 generates a beam LB1 (primary diffracted light) in which the incident beam LB is deflected by a diffraction angle corresponding to the frequency of the high frequency signal. To do. The beam LB1 deflected in the −Z direction at a diffraction angle corresponding to the frequency of the high-frequency signal passes through the condensing lens G1 and is provided at the position of the rear focal point of the condensing lens G1 or a position in the vicinity thereof. It is incident on the mirror (also called an epi-illumination mirror because the beam is epi-illuminated in the −Z direction) IM1. The condenser lens G1 bends the beam LB1 so that the optical axis (central axis) AXb of the beam LB1 deflected in the −Z direction is parallel to the optical axis AXa of the beam LB, and makes the beam LB1 of the incident mirror IM1. Condenses (converges) on or near the reflective surface. The beam LB1 reflected in the −Z direction by the incident mirror IM1 provided on the −Z direction side with respect to the beam LB transmitted through the selection optical element AOM1 is incident on the scanning unit U6 via the collimating lens G2b. The collimating lens G2b makes the diverged beam LB1 a parallel light flux having the same diameter as the first diameter after being focused by the condenser lens G1. The rear focal point of the condenser lens G1 and the anterior focal point of the collimating lens G2b coincide with each other within a predetermined allowable range. The condenser lens G1 and the collimating lens G2b form a relay lens system having the same magnification.

次に、走査ユニット(ビーム走査装置)Unの構成について、図6、図7を用いて説明する。各走査ユニットUn(U1〜U6)は、同一構成となっていることから、走査ユニットU1についてのみ簡単に説明する。図6は、走査ユニットU1の構成を示す斜視図、図7は、図6に示す走査ユニットU1を+Y方向からみたときの図である。走査ユニットU1は、シリンドリカルレンズCY1、偏光ビームスプリッタPBS、λ/4波長板QP、ポリゴンミラー(可動反射部材)PM、シリンドリカルレンズCY2、反射ミラーM10、fθレンズFT、反射ミラーM11、および、シリンドリカルレンズCY3を備える。 Next, the configuration of the scanning unit (beam scanning device) Un will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Since each scanning unit Un (U1 to U6) has the same configuration, only the scanning unit U1 will be briefly described. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the scanning unit U1, and FIG. 7 is a view when the scanning unit U1 shown in FIG. 6 is viewed from the + Y direction. The scanning unit U1 includes a cylindrical lens CY1, a polarizing beam splitter PBS, a λ / 4 wave plate QP, a polygon mirror (movable reflection member) PM, a cylindrical lens CY2, a reflection mirror M10, an fθ lens FT, a reflection mirror M11, and a cylindrical lens. It is equipped with CY3.

図5に示した入射ミラー(導光部材)IM1で−Z方向に反射された平行光束のビームLB1は、不図示のビームエキスパンダー光学系によって第1の径(例えば1mm程度)よりも拡大された所定の直径(例えば数mm)の平行光束に変換された後、Z軸と平行な光軸AX1に沿って走査ユニットU1に入射する。走査ユニットU1に入射したビームLB1(以下、入射ビームLB1aと呼ぶ場合がある)は、光軸AX1上に設けられたY方向に母線を有するシリンドリカルレンズ(第2光学部材)CY1を通って偏光ビームスプリッタPBSに入射する。偏光ビームスプリッタPBSの偏光分離面Qsは、XY平面に対して45度傾いており、P偏光の光を透過し、P偏光と直交する方向に偏光した直線偏光(S偏光)の光を反射するものである。光源装置14が射出するビームLBはP偏光なので、シリンドリカルレンズCY1を介して偏光ビームスプリッタPBSに入射した光は、光軸AX1に沿って、偏光ビームスプリッタPBSを透過して、偏光ビームスプリッタPBSの−Z方向側に設けられたλ/4波長板QPを透過した後、ポリゴンミラーPMの反射面RPに導かれる。なお、この偏光ビームスプリッタPBSおよびλ/4波長板QPは光分割部材(光分離部材)を構成する。 The beam LB1 of the parallel luminous flux reflected by the incident mirror (light guide member) IM1 shown in FIG. 5 in the −Z direction was enlarged beyond the first diameter (for example, about 1 mm) by a beam expander optical system (not shown). After being converted into a parallel light flux having a predetermined diameter (for example, several mm), it is incident on the scanning unit U1 along the optical axis AX1 parallel to the Z axis. The beam LB1 incident on the scanning unit U1 (hereinafter, may be referred to as an incident beam LB1a) is a polarizing beam through a cylindrical lens (second optical member) CY1 provided on the optical axis AX1 and having a generatrix in the Y direction. It is incident on the splitter PBS. The polarization separation surface Qs of the polarization beam splitter PBS is tilted 45 degrees with respect to the XY plane, transmits P-polarized light, and reflects linearly polarized (S-polarized) light polarized in a direction orthogonal to P-polarized light. It is a thing. Since the beam LB emitted by the light source device 14 is P-polarized, the light incident on the polarizing beam splitter PBS through the cylindrical lens CY1 passes through the polarizing beam splitter PBS along the optical axis AX1 and of the polarizing beam splitter PBS. After passing through the λ / 4 wave plate QP provided on the −Z direction side, the light is guided to the reflecting surface RP of the polygon mirror PM. The polarizing beam splitter PBS and the λ / 4 wave plate QP constitute an optical splitting member (optical separating member) .

ポリゴンミラーPMは、回転軸AXpと、回転軸AXpの周りに回転軸AXpと平行に形成された複数の反射面RP(本第1の実施の形態では反射面RPの数Npを8とする)とを有する回転多面鏡である。ポリゴンミラーPMは、偏光ビームスプリッタPBSからポリゴンミラーPMの反射面RPに入射した入射ビームLB1aが、ポリゴンミラーPMの−X方向側の位置に設けられた反射ミラーM10に向けて反射されるように、回転軸AXpと直交する平面がXY平面に対して45度傾くように配置されている。ポリゴンミラーPMは、ビームLB1のスポット光SPを基板Pの被照射面上で走査するために回転軸AXpを中心に回転する。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することで反射面RPに照射されるパルス状のビームLB1a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が偏向され、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1のスポット光SPを主走査方向(基板Pの幅方向、Y方向)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Pの被照射面上で描画ラインSL1に沿ってスポット光SPが走査される回数は、最大で反射面RPの数と同じ8回となる。なお、ポリゴンミラーPMは、制御装置18の制御の下、回転駆動源(例えば、モータ等)RM1(図10参照)によって一定の速度で回転する。 The polygon mirror PM has a rotation axis AXp and a plurality of reflection surface RPs formed around the rotation axis AXp in parallel with the rotation axis AXp (in the first embodiment, the number Np of the reflection surface RPs is 8). It is a rotating multifaceted mirror having In the polygon mirror PM, the incident beam LB1a incident on the reflection surface RP of the polygon mirror PM from the polarizing beam splitter PBS is reflected toward the reflection mirror M10 provided at the position on the −X direction side of the polygon mirror PM. , The plane orthogonal to the rotation axis AXp is arranged so as to be tilted 45 degrees with respect to the XY plane. The polygon mirror PM rotates about the rotation axis AXp in order to scan the spot light SP of the beam LB1 on the irradiated surface of the substrate P. By rotating this polygon mirror PM around the rotation axis AXp in a predetermined rotation direction, the reflection angle of the pulsed beam LB1a irradiated on the reflection surface RP can be continuously changed. As a result, the beam LB1 is deflected by one reflecting surface RP, and the spot light SP of the beam LB1 irradiated on the irradiated surface of the substrate P is scanned along the main scanning direction (width direction of the substrate P, Y direction). can do. Therefore, the number of times the spot light SP is scanned along the drawing line SL1 on the irradiated surface of the substrate P by one rotation of the polygon mirror PM is eight times, which is the same as the number of the reflecting surface RPs at the maximum. The polygon mirror PM is rotated at a constant speed by a rotation drive source (for example, a motor or the like) RM1 (see FIG. 10) under the control of the control device 18.

ポリゴンミラーPMは、X軸と平行に設定された光軸AX2を含むXY平面と平行な面内で、偏光ビームスプリッタPBSから入射した入射ビームLB1aを偏向するとともに、光軸AX2を中心にY方向に偏向する。この入射ビームLB1aが偏光される平面(XY平面と平行な平面)上にシリンドリカルレンズCY1のY方向に延びる母線が位置する。この光軸AX2は、光軸AX1と直交し、且つ、光軸AX1、AX2、および、回転軸AXpを含む平面は、XZ平面と平行である。 The polygon mirror PM deflects the incident beam LB1a incident from the polarizing beam splitter PBS in a plane parallel to the XY plane including the optical axis AX2 set parallel to the X axis, and in the Y direction about the optical axis AX2. Bias to. A generatrix extending in the Y direction of the cylindrical lens CY1 is located on a plane on which the incident beam LB1a is polarized (a plane parallel to the XY plane). The optical axis AX2 is orthogonal to the optical axis AX1, and the plane including the optical axes AX1, AX2 and the rotation axis AXp is parallel to the XZ plane.

Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズ(第2光学部材)CY1は、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向、偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)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上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCY1は、ビームLB1を反射面RP上でY方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。なお、Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズCY1は、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)に関しては、入射した入射ビームLB1aを収斂することなく平行光として透過する。 The cylindrical lens (second optical member) CY1 having a bus in the Y direction is incident in a non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction, deflection direction) by the polygon mirror PM. The beam LB1 is converged on the reflecting surface RP of the polygon mirror PM. That is, the cylindrical lens CY1 converges the beam LB1 in a slit shape (oblong shape) extending in the Y direction on the reflection surface RP. The cylindrical lens CY1 having a generatrix in the Y direction transmits the incident incident beam LB1a as parallel light without converging in the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM.

ポリゴンミラーPMの反射面RPによって−X方向側に反射された入射ビームLB1aの反射光(以下、第1反射ビームLB1bと呼ぶ場合がある)は、シリンドリカルレンズ(第1光学部材)CY2を通って反射ミラーM10に入射する。反射面RPで反射した第1反射ビームLB1bは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向と直交する非走査方向(Z方向)に関して、発散しながらシリンドリカルレンズCY2に入射するが、Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズCY2によって平行光にされる。したがって、反射ミラーM10に入射する第1反射ビームLB1bは、シリンドリカルレンズCY1に入射する入射ビームLB1aとほぼ同じ径の平行光束となる。なお、シリンドリカルレンズCY1の後側焦点とシリンドリカルレンズCY2の前側焦点とは、入射ビームLB1aが入射するポリゴンミラーPMの反射面RP上で所定の許容範囲内で一致している。 The reflected light of the incident beam LB1a (hereinafter, may be referred to as the first reflected beam LB1b) reflected on the −X direction side by the reflecting surface RP of the polygon mirror PM passes through the cylindrical lens (first optical member) CY2. It is incident on the reflection mirror M10. The first reflected beam LB1b reflected by the reflecting surface RP is incident on the cylindrical lens CY2 while diverging in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction by the polygon mirror PM, but the cylindrical having a bus in the Y direction. It is made into parallel light by the lens CY2. Therefore, the first reflected beam LB1b incident on the reflection mirror M10 is a parallel light flux having substantially the same diameter as the incident beam LB1a incident on the cylindrical lens CY1. The rear focal point of the cylindrical lens CY1 and the anterior focal point of the cylindrical lens CY2 coincide with each other within a predetermined allowable range on the reflecting surface RP of the polygon mirror PM on which the incident beam LB1a is incident.

反射ミラーM10は、ポリゴンミラーPMの反射面RPによって最初に反射された第1反射ビームLB1bを再びポリゴンミラーPMの反射面RPに向けて反射する。反射ミラーM10で反射された第1反射ビームLB1bの反射光(以下、第2反射ビームLB1cと呼ぶ場合がある)は、最初に入射ビームLB1aを反射した反射面RPに入射する。以下、説明をわかり易くするために、偏光ビームスプリッタPBSを透過した入射ビームLB1aが入射するポリゴンミラーPMの反射面RPをRPaで表す。したがって、第1反射ビームLB1bを反射ミラーM10に向けて反射した反射面RPと、反射ミラーM10で反射された第2反射ビームLB1cが入射する反射面RPとは、ともに反射面RPaとなる。反射ミラーM10で反射した第2反射ビームLB1cは、シリンドリカルレンズCY2を通って反射面RPaに入射する。したがって、反射面RPaに再度入射する第2反射ビームLB1cは、このシリンドリカルレンズCY2によって、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPa上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCY2は、第2反射ビームLB1cを反射面RPa上でY方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関して、シリンドリカルレンズCY1による反射面RPa上の収斂位置と、シリンドリカルレンズCY2による反射面RPa上の収斂位置とは同じ位置に設定されている。つまり、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関しては、反射面RPaに最初に入射する入射ビームLB1aの位置と再度(2回目に)入射する第2反射ビームLB1cの位置とはほぼ同じ位置に設定されている。これにより、ポリゴンミラーPMの厚さ(回転軸AXp方向の長さ)を薄くすることができる。また、母線がY方向と平行となっているシリンドリカルレンズCY1、CY2と、後述のシリンドリカルレンズCY3とによって、反射面RPaが回転軸AXpの方向に対して傾いている場合があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1によるスポット光SP(描画ラインSL1)の照射位置が、ポリゴンミラーPMの各反射面RP毎の僅かな傾き誤差によってX方向にずれることを抑制することができる。なお、反射ミラーM10およびシリンドリカルレンズCY2は、再反射光学系を構成する。 The reflection mirror M10 reflects the first reflection beam LB1b first reflected by the reflection surface RP of the polygon mirror PM toward the reflection surface RP of the polygon mirror PM again. The reflected light of the first reflected beam LB1b reflected by the reflection mirror M10 (hereinafter, may be referred to as a second reflected beam LB1c) is first incident on the reflecting surface RP reflecting the incident beam LB1a. Hereinafter, for the sake of clarity, the reflection surface RP of the polygon mirror PM to which the incident beam LB1a transmitted through the polarizing beam splitter PBS is incident is represented by RPa. Therefore, both the reflection surface RP that reflects the first reflection beam LB1b toward the reflection mirror M10 and the reflection surface RP on which the second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 is incident are the reflection surface RPa. The second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 passes through the cylindrical lens CY2 and is incident on the reflection surface RPa. Therefore, the second reflection beam LB1c re-incidents on the reflection surface RPa is subjected to the cylindrical lens CY2 in the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. , Converges on the reflective surface RPa. That is, the cylindrical lens CY2 converges the second reflection beam LB1c in a slit shape (oblong shape) extending in the Y direction on the reflection surface RPa. Converging position on the reflective surface RPa by the cylindrical lens CY1 and on the reflective surface RPa by the cylindrical lens CY2 with respect to the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It is set to the same position as the convergence position of. That is, with respect to the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM, the position of the incident beam LB1a first incident on the reflection surface RPa and again (second time). The position is set to be substantially the same as the position of the incident second reflected beam LB1c. Thereby, the thickness of the polygon mirror PM (the length in the rotation axis AXp direction) can be reduced. Further, even if the reflecting surface RPa is tilted with respect to the direction of the rotation axis AXp due to the cylindrical lenses CY1 and CY2 whose generatrix is parallel to the Y direction and the cylindrical lens CY3 described later, the influence thereof. Can be suppressed. For example, the irradiation position of the spot light SP (drawing line SL1) by the beam LB1 irradiated on the irradiated surface of the substrate P may be displaced in the X direction due to a slight tilt error for each reflecting surface RP of the polygon mirror PM. It can be suppressed. The reflection mirror M10 and the cylindrical lens CY2 form a rereflection optical system.

ポリゴンミラーPMの反射面RPaは、反射ミラーM10で反射された第2反射ビームLB1cを+Z方向側に向けて反射する。ポリゴンミラーPMは、Z軸と平行な光軸AX1を含み、YZ平面と平行な面内で反射ミラーM10から入射した第2反射ビームLB1cを偏向する。ポリゴンミラーPMの反射面RPaで再度反射された第2反射ビームLB1cの反射光(以下、第3反射ビームLB1dと呼ぶ場合がある)は、偏光ビームスプリッタPBSに再度入射する。ここで、ポリゴンミラーPMと偏光ビームスプリッタPBSとの間には、λ/4波長板QPが設けられているため、偏光ビームスプリッタPBSを透過してポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射するビームLB1aは、P偏光から円偏光の光に変換される。また、ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射して偏光ビームスプリッタPBSに再度入射するビームLB1dは、円偏光からS偏光の光に変換される。したがって、第3反射ビームLB1dは、XY平面に対して45度傾いた偏光ビームスプリッタPBSの偏光分離面Qsによって+X方向側に反射される。 The reflection surface RPa of the polygon mirror PM reflects the second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 toward the + Z direction side. The polygon mirror PM includes an optical axis AX1 parallel to the Z axis and deflects the second reflected beam LB1c incident from the reflection mirror M10 in a plane parallel to the YZ plane. The reflected light of the second reflected beam LB1c (hereinafter, may be referred to as the third reflected beam LB1d) re-reflected by the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM re-enters the polarizing beam splitter PBS. Here, since the λ / 4 wave plate QP is provided between the polygon mirror PM and the polarizing beam splitter PBS, the beam LB1a that passes through the polarizing beam splitter PBS and is incident on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM. Is converted from P-polarized light to circularly polarized light. Further, the beam LB1d which is reflected by the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM and re-incidents on the polarizing beam splitter PBS is converted from circularly polarized light to S-polarized light. Therefore, the third reflection beam LB1d is reflected in the + X direction by the polarization separation surface Qs of the polarization beam splitter PBS tilted 45 degrees with respect to the XY plane.

偏光分離面Qsで+X方向側に反射された第3反射ビームLB1dは、X軸と平行な光軸AXfを有するfθレンズFTに入射する。fθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって反射された第3反射ビームLB1dを、光軸AXfを含み、XY平面と平行な面内において、光軸AXfと平行となるように反射ミラーM11(最終的には基板P)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。fθレンズFTは、光軸AXfを中心に反射ミラーM11(最終的には基板P)に投射する第3反射ビームLB1dをY方向に走査する。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/4)に応じて変わる。fθレンズFTは、反射ミラーM11およびシリンドリカルレンズCY3を介して、その入射角θに比例した基板Pの被照射面上の像高位置にビームLB1(LB1d)を投射する。焦点距離をfoとし、像高位置をyとすると、fθレンズFTは、y=fo×θ、の関係(歪曲収差)を満たすように設計されている。したがって、このfθレンズFTによって、ビームLB1をY方向に正確に等速で走査することが可能になる。光軸AX1、AX2、AXfを含む平面は、XZ平面と平行しており、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(LB1d)の主光線は、光軸AXf上に沿って進む。 The third reflected beam LB1d reflected on the polarization separation surface Qs toward the + X direction is incident on the fθ lens FT having an optical axis AXf parallel to the X axis. The fθ lens FT makes the third reflection beam LB1d reflected by the polygon mirror PM include the optical axis AXf, and the reflection mirror M11 (finally) so as to be parallel to the optical axis AXf in a plane parallel to the XY plane. Is a telecentric scan lens that projects onto the substrate P). The fθ lens FT scans the third reflection beam LB1d projected on the reflection mirror M11 (finally the substrate P) about the optical axis AXf in the Y direction. The angle of incidence θ of the beam LB1 on the fθ lens FT changes according to the rotation angle (θ / 4) of the polygon mirror PM. The fθ lens FT projects the beam LB1 (LB1d) at the image height position on the irradiated surface of the substrate P in proportion to the incident angle θ thereof via the reflection mirror M11 and the cylindrical lens CY3. Assuming that the focal length is fo and the image height position is y, the fθ lens FT is designed to satisfy the relationship of y = fo × θ (distortion). Therefore, the fθ lens FT makes it possible to scan the beam LB1 in the Y direction accurately at a constant velocity. The plane including the optical axes AX1, AX2, and AXf is parallel to the XZ plane, and when the angle of incidence θ on the fθ lens FT is 0 degrees, the main ray of the beam LB1 (LB1d) incident on the fθ lens FT is , Proceed along the optical axis AXf.

なお、本第1の実施の形態では、ビームLB1をポリゴンミラーPMの反射面RPaで2回反射させているので、fθレンズFTへのビームLB1の入射角θはポリゴンミラーPMの回転角の4倍となっている。しかし、ビームLB1をポリゴンミラーPMの反射面RPaに1回しか反射させない場合は、fθレンズFTへのビームLB1の入射角θはポリゴンミラーPMの回転角の2倍となる。したがって、ポリゴンミラーPMの反射面RPaに2回ビームLB1を反射させることで、スポット光SPの走査速度を2倍にすることができる。このことは、図8を用いて後で詳細に説明する。 In the first embodiment, since the beam LB1 is reflected twice by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM, the incident angle θ of the beam LB1 on the fθ lens FT is 4 of the rotation angle of the polygon mirror PM. It has doubled. However, when the beam LB1 is reflected only once on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM, the angle of incidence θ of the beam LB1 on the fθ lens FT is twice the rotation angle of the polygon mirror PM. Therefore, the scanning speed of the spot light SP can be doubled by reflecting the beam LB1 twice on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM. This will be described in detail later with reference to FIG.

反射ミラーM10で反射してポリゴンミラーPMに入射する第2反射ビームLB1cは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、シリンドリカルレンズCY2によって、反射面RPa上で収斂されている。そのため、反射面RPaで反射してfθレンズFTに向かう第3反射ビームLB1dは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、発散しながらfθレンズFTに入射する。一方で、反射ミラーM10で反射してポリゴンミラーPMに入射する第2反射ビームLB1cは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)に関して平行光となっている。そのため、反射面RPaで反射してfθレンズFTに向かう第3反射ビームLB1dは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)に関して、平行光束になっている。 The second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 and incident on the polygon mirror PM is a reflection surface by the cylindrical lens CY2 in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It is converged on RPa. Therefore, the third reflection beam LB1d reflected by the reflecting surface RPa and heading toward the fθ lens FT diverges in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM, while diverging from the fθ lens FT. Is incident on. On the other hand, the second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 and incident on the polygon mirror PM is parallel light with respect to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Therefore, the third reflected beam LB1d reflected by the reflecting surface RPa and directed toward the fθ lens FT has a parallel luminous flux with respect to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM.

fθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、発散しながら入射した第3反射ビームLB1dをほぼ平行光にする。fθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)に関して、入射した平行光の第3反射ビームLB1dを基板P上で収斂させる。したがって、fθレンズFTの前側焦点は、ビームLB(LB1a、LB1c)が入射するポリゴンミラーPMの反射面RPa上に位置し、後側焦点は基板P上に位置する。fθレンズFTを透過したビームLB1dは、反射ミラーM11によって折り曲げられた後、Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズ(第3光学部材)CY3を通って基板Pに到達する。反射ミラーM11は、XZ平面に関して、第3反射ビームLB1dの光軸が方位線Lx2と重なって進むように、第3反射ビームLB1dを基板Pに向けて反射する。シリンドリカルレンズCY3は、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、fθレンズFTを透過した平行光の第3反射ビームLB1dを基板P上で収斂させる。したがって、基板Pに投射されるビームLB1は、fθレンズFTとシリンドリカルレンズCY3とによって基板P上でスポット光SPに収斂される。なお、シリンドリカルレンズCY3の後側焦点は、基板P上に位置する。このfθレンズFTおよびシリンドリカルレンズCY3は、走査用光学系を構成する。 The fθ lens FT makes the third reflected beam LB1d, which is incident while diverging, substantially parallel light in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. The fθ lens FT converges the third reflected beam LB1d of the incident parallel light on the substrate P with respect to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Therefore, the front focal point of the fθ lens FT is located on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM on which the beam LB (LB1a, LB1c) is incident, and the rear focal point is located on the substrate P. The beam LB1d transmitted through the fθ lens FT reaches the substrate P through the cylindrical lens (third optical member) CY3 having a generatrix in the Y direction after being bent by the reflection mirror M11. The reflection mirror M11 reflects the third reflection beam LB1d toward the substrate P so that the optical axis of the third reflection beam LB1d overlaps the azimuth line Lx2 with respect to the XZ plane. The cylindrical lens CY3 converges the third reflected beam LB1d of the parallel light transmitted through the fθ lens FT on the substrate P in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Therefore, the beam LB1 projected on the substrate P is converged on the spot light SP on the substrate P by the fθ lens FT and the cylindrical lens CY3. The rear focal point of the cylindrical lens CY3 is located on the substrate P. The fθ lens FT and the cylindrical lens CY3 form a scanning optical system.

なお、図7では、反射ミラーM11によって−Z方向に反射されるビームLB1dの主光線(またはfθレンズFTの光軸AXf)が、XZ平面と平行な面内でZ軸に対して角度θ1だけ傾くように、反射ミラーM11とシリンドリカルレンズCY3とが配置される。その角度θ1は、図1中に示した方位線Lx2(またはLx3)の中心面Pocからの傾き角度±θ1に対応している。そのため、反射ミラーM11の反射面(平面)は、XY平面に対して角度(45°−θ/2)となるように傾けて配置される。しかしながら、図6、図7の走査ユニットUn(U1〜U6)の各々を、図示の状態からXY平面に対して全体に角度θ1だけ傾ける場合は、反射ミラーM11の反射面は、fθレンズFTからのビームLB1dの主光線を、XZ面内で90°で反射するように、光軸AXfと45°で交差するように配置される。 In FIG. 7, the main ray of the beam LB1d (or the optical axis AXf of the fθ lens FT) reflected in the −Z direction by the reflection mirror M11 is at an angle θ1 with respect to the Z axis in a plane parallel to the XZ plane. The reflection mirror M11 and the cylindrical lens CY3 are arranged so as to be tilted. The angle θ1 corresponds to the inclination angle ± θ1 from the central surface Poc of the directional line Lx2 (or Lx3) shown in FIG. Therefore, the reflection surface (plane) of the reflection mirror M11 is arranged at an angle (45 ° −θ / 2) with respect to the XY plane. However, when each of the scanning units Un (U1 to U6) of FIGS. 6 and 7 is tilted by an angle θ1 as a whole with respect to the XY plane from the illustrated state, the reflection surface of the reflection mirror M11 is from the fθ lens FT. The main ray of the beam LB1d of No. 1 is arranged so as to intersect the optical axis AXf at 45 ° so as to be reflected at 90 ° in the XZ plane.

次に、図8は、ポリゴンミラーPMの反射面RPaで2回反射されたときのビームLB1の反射角度について説明する。なお、図8においては、ビームLB1の光路をわかり易くするために模式的に表しているため、ポリゴンミラーPM、偏光ビームスプリッタPBS、シリンドリカルレンズCY2、および、反射ミラーM10の配置は、図7、図8に示したものと若干異なっている。 Next, FIG. 8 describes the reflection angle of the beam LB1 when it is reflected twice by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM. In FIG. 8, since the optical path of the beam LB1 is schematically shown in order to make it easy to understand, the arrangement of the polygon mirror PM, the polarizing beam splitter PBS, the cylindrical lens CY2, and the reflection mirror M10 is shown in FIGS. It is slightly different from the one shown in 8.

図8においては、入射ビームLB1aが入射するポリゴンミラーPMの反射面RPaの基準面Poに対する角度変化量をΔθとする。この基準面Poは、ポリゴンミラーPMの回転軸AXpを含み、Y方向に延びる面と平行な面とする。なお、反射面RPaの基準面Poに対する角度変化量Δθが0度の場合は、光軸AX1に沿ってポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射した入射ビームLB1aは、光軸AX2に沿って反射ミラーM10に入射する。したがって、この場合は、反射ミラーM10で反射した第2反射ビームLB1cは光軸AX2に沿ってポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射し、そこで反射された第3反射ビームLB1dは光軸AX1に沿って偏光ビームスプリッタPBSへと進み、その後、fθレンズFTの光軸AXf上を通ることになる。なお、ビームLB1の光路上でみると、光軸AX1、AX2、AXfは、同軸上になる。 In FIG. 8, the amount of change in the angle of the reflection surface RPa of the polygon mirror PM on which the incident beam LB1a is incident with respect to the reference surface Po is defined as Δθ. This reference plane Po includes the rotation axis AXp of the polygon mirror PM, and is a plane parallel to the plane extending in the Y direction. When the angle change amount Δθ with respect to the reference surface Po of the reflection surface RPa is 0 degrees, the incident beam LB1a incident on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM along the optical axis AX1 is a reflection mirror along the optical axis AX2. It is incident on M10. Therefore, in this case, the second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 is incident on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM along the optical axis AX2, and the third reflection beam LB1d reflected there is along the optical axis AX1. It proceeds to the polarizing beam splitter PBS and then passes on the optical axis AXf of the fθ lens FT. When viewed on the optical path of the beam LB1, the optical axes AX1, AX2, and AXf are coaxial.

シリンドリカルレンズCY1および偏光ビームスプリッタPBSを透過してポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射した入射ビームLB1aの第1反射ビームLB1bは、角度変化量Δθに応じた角度で反射ミラーM10側に反射される。このとき、XY平面に関して、反射面RPaから反射ミラーM10に向かう第1反射ビームLB1bの光軸AX2に対する入射角度の変化量は2×Δθとなる。反射ミラーM10で反射された第2反射ビームLB1cは、再びポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射した後、偏光ビームスプリッタPBSを介してfθレンズFTへと導かれる。このとき、第3反射ビームLB1dは、角度変化量Δθに応じた角度で再度反射されてfθレンズFTに入射する。したがって、XY平面に関して、第3反射ビームLB1dのfθレンズFTの光軸AXfに対する入射角度の変化量は4×Δθとなる。このように、ビームLB1aをポリゴンミラーPMの反射面RPaで1回目に反射させたときの第1反射ビームLB1bの偏向角は、ポリゴンミラーPMの反射面RPaの角度変化量Δθの2倍となり、反射面RPで2回目に反射される第3反射ビームLB1dの偏向角(fθレンズFTへの入射角)は、反射面RPaの角度変化量Δθの4倍となる。したがって、ビームLB1(LB1d)のスポット光SPが走査される描画ラインSL1の走査長を一定にした場合は、反射面RPaで1回反射させて走査する場合に比べ、反射面RPaで2回反射させて走査すると、実効的な走査に必要なポリゴンミラーPMの回転角度を半分にすることができる。 The first reflection beam LB1b of the incident beam LB1a transmitted through the cylindrical lens CY1 and the polarizing beam splitter PBS and incident on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM is reflected toward the reflection mirror M10 at an angle corresponding to the angle change amount Δθ. .. At this time, with respect to the XY plane, the amount of change in the incident angle of the first reflection beam LB1b from the reflection surface RPa toward the reflection mirror M10 with respect to the optical axis AX2 is 2 × Δθ. The second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 is incident on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM again, and then is guided to the fθ lens FT via the polarization beam splitter PBS. At this time, the third reflected beam LB1d is reflected again at an angle corresponding to the angle change amount Δθ and is incident on the fθ lens FT. Therefore, with respect to the XY plane, the amount of change in the incident angle of the fθ lens FT of the third reflection beam LB1d with respect to the optical axis AXf is 4 × Δθ. In this way, the deflection angle of the first reflection beam LB1b when the beam LB1a is first reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM is twice the angle change amount Δθ of the reflection surface RPa of the polygon mirror PM. The deflection angle (angle of incidence on the fθ lens FT) of the third reflection beam LB1d reflected for the second time by the reflection surface RP is four times the angle change amount Δθ of the reflection surface RPa. Therefore, when the scanning length of the drawing line SL1 in which the spot light SP of the beam LB1 (LB1d) is scanned is constant, the reflection surface RPa reflects twice as compared with the case where the reflection surface RPa reflects once and scans. When scanning, the rotation angle of the polygon mirror PM required for effective scanning can be halved.

図9は、1回の走査に必要なポリゴンミラーPMの回転角度を説明する図である。図9に示す角度θmは、ポリゴンミラーPMが1反射面RP分回転する角度である。本第1の実施の形態では、ポリゴンミラーPMは、8つの反射面RPを持つ回転多面鏡であるため、角度θmは、45度(=360度/8)となる。ポリゴンミラーPMが角度θm回転する間のうち、実際にスポット光SPの走査に寄与する角度θwは、角度θmより小さい。そして、描画ラインSL1の走査長を一定にした場合に、反射面RPaで1回反射させてスポット光SPを走査する場合の角度θwをθw1とし、反射面RPaで2回反射させてスポット光SPを走査する場合の角度θwをθw2とする。ここで、角度θw1は、反射面RPaで1回反射されたビーム(LB1a)をfθレンズFT1に通すことが可能な角度範囲とする。 FIG. 9 is a diagram illustrating a rotation angle of the polygon mirror PM required for one scan. The angle θm shown in FIG. 9 is an angle at which the polygon mirror PM rotates by one reflection surface RP. In the first embodiment, since the polygon mirror PM is a rotating multifaceted mirror having eight reflecting surface RPs, the angle θm is 45 degrees (= 360 degrees / 8). While the polygon mirror PM rotates by an angle of θm, the angle θw that actually contributes to scanning the spot light SP is smaller than the angle θm. Then, when the scanning length of the drawing line SL1 is constant, the angle θw when scanning the spot light SP by reflecting it once on the reflecting surface RPa is set to θw1, and the spot light SP is reflected twice by the reflecting surface RPa. Let θw2 be the angle θw when scanning. Here, the angle θw1 is an angle range in which the beam (LB1a) reflected once by the reflecting surface RPa can be passed through the fθ lens FT1.

上述したように、反射面RPaで1回反射させた場合はfθレンズFTへの入射角度が反射面RPaの角度変化量Δθの2倍となり、反射面RPaで2回反射させるとfθレンズFTへの入射角度の変化(偏向角)が反射面RPaの角度変化量Δθの4倍となるため、角度θw1、θw2は、θw2=1/2×θw1、となる。したがって、角度θw1を例えば15度すると、反射面RPaで1回反射させてスポット光SPを走査する場合の反射面RPaの走査効率α1は、α1=θw1/θm=15度/45度=1/3、となり、反射面RPaで2回反射させてスポット光SPを走査する場合の反射面RPaの走査効率α2は、α2=θw2/θm=7.5度/45度=1/6、となる。 As described above, when the reflection surface RPa reflects once, the angle of incidence on the fθ lens FT becomes twice the angle change amount Δθ of the reflection surface RPa, and when the reflection surface RPa reflects twice, the fθ lens FT Since the change in the incident angle (deflection angle) of is four times the angle change amount Δθ of the reflecting surface RPa, the angles θw1 and θw2 are θw2 = 1/2 × θw1. Therefore, when the angle θw1 is set to, for example, 15 degrees, the scanning efficiency α1 of the reflecting surface RPa when the reflecting surface RPa reflects once and scans the spot light SP is α1 = θw1 / θm = 15 degrees / 45 degrees = 1 /. The scanning efficiency α2 of the reflecting surface RPa when the spot light SP is scanned by reflecting the light twice on the reflecting surface RPa is α2 = θw2 / θm = 7.5 degrees / 45 degrees = 1/6. ..

したがって、ポリゴンミラーPMの反射面RPaが1反射面RP分回転する間に、選択用光学素子AOM1〜AOM6を順番に1つずつオンにスイッチングすることで、ビームLBnが入射する走査ユニットUnを、例えば、U1→U2→U3→U4→U5→U6、の順番で切り換えることができる。つまり、実走査に寄与する回転角度θw2は、7.5度なので、ポリゴンミラーPMが1つの反射面RP分だけ回転する角度(45°)のうち、実走査に寄与しない回転角が37.5度もあり、この期間は、走査ユニットU1のポリゴンミラーPMにビームLBnを入射させることがなく、無駄となる。したがって、この無駄な期間に他の走査ユニットU2〜U6にビームLBnを選択的にスイッチングして時分割で入射させることで、ビームLBnを有効活用することができる。なお、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、スポット光SPの走査を開始してから次の走査を開始するまでに、ポリゴンミラーPMは45度回転している。 Therefore, while the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM is rotated by one reflecting surface RP, the selection optical elements AOM1 to AOM6 are switched on one by one in order, so that the scanning unit Un on which the beam LBn is incident can be switched on. For example, it is possible to switch in the order of U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6. That is, since the rotation angle θw2 that contributes to the actual scanning is 7.5 degrees, the rotation angle (45 °) in which the polygon mirror PM rotates by one reflecting surface RP is 37.5 degrees that does not contribute to the actual scanning. This period is wasted because the beam LBn is not incident on the polygon mirror PM of the scanning unit U1. Therefore, the beam LBn can be effectively utilized by selectively switching the beam LBn to the other scanning units U2 to U6 during this useless period and causing the beam LBn to be incident in a time-division manner. In each scanning unit Un (U1 to U6), the polygon mirror PM is rotated by 45 degrees from the start of scanning the spot light SP to the start of the next scanning.

ここで、複数の走査ユニットUnが、例えば、U1→U2→U3→U4→U5→U6、の順番でスポット光SPを走査するためには、各走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMが、同期して回転している必要があり、且つ、その回転角度位置が所定の位相関係となっている必要がある。また、ビーム切換部BDUの複数の選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)のうち、いずれか1つをオンにスイッチングして、走査ユニットUnがスポット光SPを走査することができる期間にビームLBnをその走査ユニットUnに入射させる必要がある。それを実現するために、図1中に示した制御装置18内に設けられる制御回路系の概略的な構成を、図10を用いて以下説明する。 Here, in order for the plurality of scanning units Un to scan the spot light SP in the order of, for example, U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6, the polygon mirror PM of each scanning unit Un (U1 to U6) However, they need to rotate synchronously, and their rotation angle positions need to have a predetermined phase relationship. Further, the beam LBn is switched on during a period in which the scanning unit Un can scan the spot light SP by switching on any one of the plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) of the beam switching unit BDU. Needs to be incident on the scanning unit Un. In order to realize this, a schematic configuration of a control circuit system provided in the control device 18 shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG.

まず、最初に複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの回転制御について説明する。各走査ユニットUn(U1〜U6)には、原点センサOPn(OP1〜OP6)が設けられている。各原点センサOPn(OP1〜OP6)は、走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの反射面RPの回転位置が、反射面RPによるスポット光SPの走査が開始可能な所定位置にくるとパルス状の原点信号SZn(SZ1〜SZ6)を発生する。言い換えるならば、各原点センサOPn(OP1〜OP6)は、これからスポット光SPの走査を行う反射面RPの角度が所定の角度位置になったときに原点信号SZn(SZ1〜SZ6)を発生する。ポリゴンミラーPMは、8つの反射面RPを有するので、原点センサOPn(OP1〜OP6)は、走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMが1回転する期間で、8回の原点信号SZn(SZ1〜SZ6)を出力することになる。この各原点センサOPn(OP1〜OP6)が発生した原点信号SZn(SZ1〜SZ6)は、制御装置18のポリゴン駆動制御部20に送られる。原点センサOPnは、基板Pの感光性機能層に対して非感光となる波長域のレーザビームBgaを反射面RPに対して射出するビーム送光系opaと、反射面RPで反射したレーザビームBga(連続発光)の反射ビームBgbを受光して原点信号SZ1を発生するビーム受光系opbとを有する。 First, the rotation control of the polygon mirror PMs of the plurality of scanning units Un (U1 to U6) will be described. Origin sensors OPn (OP1 to OP6) are provided in each scanning unit Un (U1 to U6). When the rotation position of the reflection surface RP of the polygon mirror PM of the scanning unit Un (U1 to U6) of each origin sensor OPn (OP1 to OP6) reaches a predetermined position where scanning of the spot light SP by the reflection surface RP can be started. A pulsed origin signal SZn (SZ1 to SZ6) is generated. In other words, each origin sensor OPn (OP1 to OP6) generates an origin signal SZn (SZ1 to SZ6) when the angle of the reflecting surface RP for scanning the spot light SP becomes a predetermined angle position. Since the polygon mirror PM has eight reflecting surface RPs, the origin sensor OPn (OP1 to OP6) has eight origin signals SZn (OP1 to OP6) during a period in which the polygon mirror PM of the scanning units Un (U1 to U6) makes one rotation. SZ1 to SZ6) will be output. The origin signals SZn (SZ1 to SZ6) generated by the origin sensors OPn (OP1 to OP6) are sent to the polygon drive control unit 20 of the control device 18. The origin sensor OPn includes a beam transmission system opa that emits a laser beam Bga in a wavelength range that is not photosensitive with respect to the photosensitive functional layer of the substrate P to the reflecting surface RP, and a laser beam Bga reflected by the reflecting surface RP. It has a beam light receiving system opb that receives the reflected beam Bgb (continuous light emission) and generates the origin signal SZ1.

各走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMは、モータ等を含む回転駆動源RMn(RM1〜RM6)による駆動によって、回転軸AXpを中心に回転する。ポリゴン駆動制御部20は、各走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMを回転させる回転駆動源RMn(RM1〜RM6)を制御することで、ポリゴンミラーPMの回転を制御する。ポリゴン駆動制御部20は、原点信号SZn(SZ1〜SZ6)に基づいて、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの回転角度位置が所定の位相関係となるように、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMを同期回転させる。つまり、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの回転速度(回転数)が互いに同一で、且つ、一定の角度分ずつ回転角度位置の位相がずれるように、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの回転を制御する。 The polygon mirror PMs of the scanning units Un (U1 to U6) rotate about the rotation axis AXp by being driven by a rotation drive source RMn (RM1 to RM6) including a motor and the like. The polygon drive control unit 20 controls the rotation of the polygon mirror PM by controlling the rotation drive source RMn (RM1 to RM6) that rotates the polygon mirror PM of each scanning unit Un (U1 to U6). Based on the origin signals SZn (SZ1 to SZ6), the polygon drive control unit 20 scans a plurality of scanning units Un (U1 to U6) so that the rotation angle positions of the polygon mirrors PM have a predetermined phase relationship. The polygon mirror PMs of the units Un (U1 to U6) are synchronously rotated. That is, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) have the same rotation speed (rotation speed) of the polygon mirrors PM, and the phases of the rotation angle positions are shifted by a certain angle. The rotation of the polygon mirror PMs (U1 to U6) is controlled.

スポット光SPの実走査に寄与する角度θw2は、本実施の形態では7.5度なので、ポリゴン駆動制御部20は、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの回転角度位置が7.5度ずつずれた状態で等速回転するように、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMの回転を同期制御する。本第1の実施の形態では、ビームLBnが入射する走査ユニットUnの順番、つまり、スポット光SPの走査を行う走査ユニットUnの順番は、U1→U2→U3→U4→U5→U6、とするので、この順番で、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)の各々のポリゴンミラーPMの回転角度位置が7.5度ずつずれるように制御する。 Since the angle θw2 that contributes to the actual scanning of the spot light SP is 7.5 degrees in the present embodiment, the polygon drive control unit 20 has a rotation angle position of the polygon mirror PMs of the plurality of scanning units Un (U1 to U6). The rotation of the polygon mirror PMs of the plurality of scanning units Un (U1 to U6) is synchronously controlled so as to rotate at a constant speed in a state of being deviated by 7.5 degrees. In the first embodiment, the order of the scanning units Un on which the beam LBn is incident, that is, the order of the scanning units Un that scan the spot light SP is U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6. Therefore, in this order, the rotation angle positions of the polygon mirrors PM of the plurality of scanning units Un (U1 to U6) are controlled to be displaced by 7.5 degrees.

具体的には、ポリゴン駆動制御部20は、走査ユニットU1の原点センサOP1からの原点信号SZ1を基準にして、走査ユニットU2の原点センサOP2からの原点信号SZ2が時間Tsだけ遅れて発生するように、走査ユニットU2のポリゴンミラーPMの回転を同期制御する。この時間Tsは、ポリゴンミラーPMが7.5度だけ回転するのに要する時間である。また、ポリゴン駆動制御部20は、原点信号SZ1を基準にして、走査ユニットU3の原点センサOP3からの原点信号SZ3が2×時間Tsだけ遅れて発生するように、走査ユニットU3のポリゴンミラーPMの回転を同期制御する。同様にして、原点信号SZ1を基準にして、原点信号SZ4、SZ5、SZ6の各々が、3×時間Ts、4×時間Ts、5×時間Tsだけ遅れて発生するように、走査ユニットU4〜U6の各ポリゴンミラーPMの回転を同期制御する。なお、ポリゴン駆動制御部20は、取得した原点信号SZ1〜Z6を、図10に示すAOM駆動制御部22に出力する。 Specifically, the polygon drive control unit 20 causes the origin signal SZ2 from the origin sensor OP2 of the scanning unit U2 to be generated with a delay of time Ts with reference to the origin signal SZ1 from the origin sensor OP1 of the scanning unit U1. In addition, the rotation of the polygon mirror PM of the scanning unit U2 is synchronously controlled. This time Ts is the time required for the polygon mirror PM to rotate by 7.5 degrees. Further, the polygon drive control unit 20 of the polygon mirror PM of the scanning unit U3 so that the origin signal SZ3 from the origin sensor OP3 of the scanning unit U3 is generated with a delay of 2 × time Ts with reference to the origin signal SZ1. Synchronous control of rotation. Similarly, the scanning units U4 to U6 are generated so that each of the origin signals SZ4, SZ5, and SZ6 is delayed by 3 × time Ts, 4 × time Ts, and 5 × time Ts with reference to the origin signal SZ1. Synchronously control the rotation of each polygon mirror PM. The polygon drive control unit 20 outputs the acquired origin signals SZ1 to Z6 to the AOM drive control unit 22 shown in FIG.

次に、複数の選択用光学素子AOMn(AOMn〜AOM6)をオンにスイッチングするタイミングについて説明する。図10に示すAOM駆動制御部(ビーム切換駆動制御部)22は、ビーム切換部BDUの複数の選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)を制御して、1つの走査ユニットUnがスポット光SPの走査を開始してから次の走査を開始するまでに、光源装置14からのビームLB(LBn)を、6つの走査ユニットUn(U1〜U6)に時分割で順番に振り分ける。 Next, the timing for switching on the plurality of selection optical elements AOMn (AOMn to AOM6) will be described. The AOM drive control unit (beam switching drive control unit) 22 shown in FIG. 10 controls a plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) of the beam switching unit BDU, and one scanning unit Un is a spot light SP. From the start of the scan to the start of the next scan, the beam LB (LBn) from the light source device 14 is sequentially distributed to the six scanning units Un (U1 to U6) in a time-division manner.

具体的には、AOM駆動制御部22は、原点信号SZn(SZ1〜SZ6)が発生すると、原点信号SZnが発生してから一定時間(オン時間Ton)だけ、原点信号SZn(SZ1〜SZ6)を発生した走査ユニットUn(U1〜U6)に対応する選択用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)に駆動信号(高周波信号)HFn(HF1〜HF6)を印加する。これにより、駆動信号(高周波信号)HFnが印加された選択用光学素子AOMnは、オン時間Tonだけオン状態となり、対応する走査ユニットUnにビームLBnを入射させることができる。また、原点信号SZnを発生した走査ユニットUnにビームLBnを入射させるので、スポット光SPの走査を行うことができる走査ユニットUnにビームLBnを入射させることができる。なお、このオン時間Tonは、ポリゴンミラーPMが7.5度回転する時間Ts以下の時間である。 Specifically, when the origin signal SZn (SZ1 to SZ6) is generated, the AOM drive control unit 22 outputs the origin signal SZn (SZ1 to SZ6) for a certain period of time (on-time Ton) after the origin signal SZn is generated. A drive signal (high frequency signal) HFn (HF1 to HF6) is applied to the selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) corresponding to the generated scanning units Un (U1 to U6). As a result, the selection optical element AOMn to which the drive signal (high frequency signal) HFn is applied is turned on for the on-time Ton, and the beam LBn can be incident on the corresponding scanning unit Un. Further, since the beam LBn is incident on the scanning unit Un that generates the origin signal SZn, the beam LBn can be incident on the scanning unit Un that can scan the spot light SP. The on-time Ton is a time Ts or less for the polygon mirror PM to rotate 7.5 degrees.

6つの走査ユニットU1〜U6で発生する原点信号SZ1〜SZ6は、時間Ts間隔で、SZ1→SZ2→SZ3→SZ4→SZ5→SZ6、の順で発生する。そのため、複数の選択用光学素子AOM1〜AOM6には、駆動信号(高周波信号)HFnが時間Ts間隔で、HF1→HF2→HF3→HF4→HF5→HF6、の順番で印加される。したがって、光源装置14からのビームLBnが入射する1つの走査ユニットUnを時間Ts間隔で、U1→U2→U3→U4→U5→U6、の順番で切り換えることができ、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)は、この順番でスポット光SPの走査を行うことができる。 The origin signals SZ1 to SZ6 generated by the six scanning units U1 to U6 are generated in the order of SZ1 → SZ2 → SZ3 → SZ4 → SZ5 → SZ6 at time Ts intervals. Therefore, drive signals (high frequency signals) HFn are applied to the plurality of selection optical elements AOM1 to AOM6 in the order of HF1 → HF2 → HF3 → HF4 → HF5 → HF6 at time Ts intervals. Therefore, one scanning unit Un on which the beam LBn from the light source device 14 is incident can be switched in the order of U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6 at time Ts intervals, and a plurality of scanning units Un (U1) can be switched. ~ U6) can scan the spot light SP in this order.

光源装置14は、制御回路14aを有する。制御回路14aは、発振周波数Faでクロック信号LTCを発生し、このクロック信号LTCに応答して種光を発光するように光源装置14の図示しない半導体レーザ素子を制御する。この半導体レーザ素子が発光した赤外域の種光は、ファイバー増幅器によって増幅され、波長変換素子によって増幅された赤外波長域のパルス光が紫外波長域のパルス光に変換される。この変換された紫外波長域のパルス光がビームLBとして光源装置14から出力することになる。また、光源装置14が射出するビームLBは、そのビームLB(LBn)に入射する走査ユニットUnによって描画される1ライン(1描画ラインSLn)分のパターンに応じて、その強度が高レベルと低レベルとに変調されたビームLBnとなっている。例えば、ビームLBnが走査ユニットU1に入射する期間においては、光源装置14から射出されるビームLBの強度が、走査ユニットU1によって描画される1描画ラインSL1分のパターンに応じて強度変調されている。このような光源装置14の構成は、上述したように、特開2015−210437号公報に開示されている。この制御回路14aが発生したクロック信号LTCは、制御装置18内に設けられるポリゴン駆動制御部20、AOM駆動制御部22、および、コントローラ24に出力される。ポリゴン駆動制御部20、AOM駆動制御部22、および、コントローラ24は、クロック信号LTCにしたがって動作する。なお、コントローラ24は、ポリゴン駆動制御部20、AOM駆動制御部22、および、光源装置14を制御する統括制御部として機能する。ポリゴン駆動制御部20は、取得した原点信号SZn(SZ1〜SZ6)をコントローラ24に出力し、コントローラ24は、原点信号SZn(SZ1〜SZ6)を用いて、これからスポット光SPの走査を行う走査ユニットUn(U1〜U6)を管理する。そして、コントローラ24は、これからスポット光SPの走査を行う走査ユニットUnが描画する1ライン分(スポット光SPの1回の走査分)のパターン情報を光源装置14に出力する。光源装置14は、このパターン情報に基づいて射出するビームLBの強度を、クロック信号LTCの周期に応じた時間分解能で高速に変調する。 The light source device 14 has a control circuit 14a. The control circuit 14a controls a semiconductor laser device (not shown) of the light source device 14 so as to generate a clock signal LTC at an oscillation frequency Fa and emit seed light in response to the clock signal LTC. The seed light in the infrared region emitted by the semiconductor laser element is amplified by the fiber amplifier, and the pulsed light in the infrared wavelength region amplified by the wavelength conversion element is converted into pulsed light in the ultraviolet wavelength region. The converted pulsed light in the ultraviolet wavelength region is output from the light source device 14 as a beam LB. Further, the intensity of the beam LB emitted by the light source device 14 is high or low according to the pattern of one line (one drawing line SLn) drawn by the scanning unit Un incident on the beam LB (LBn). The beam LBn is modulated to the level. For example, during the period in which the beam LBn is incident on the scanning unit U1, the intensity of the beam LB emitted from the light source device 14 is intensity-modulated according to the pattern of one drawing line SL1 drawn by the scanning unit U1. .. As described above, the configuration of such a light source device 14 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-210437. The clock signal LTC generated by the control circuit 14a is output to the polygon drive control unit 20, the AOM drive control unit 22, and the controller 24 provided in the control device 18. The polygon drive control unit 20, the AOM drive control unit 22, and the controller 24 operate according to the clock signal LTC. The controller 24 functions as a general control unit that controls the polygon drive control unit 20, the AOM drive control unit 22, and the light source device 14. The polygon drive control unit 20 outputs the acquired origin signal SZn (SZ1 to SZ6) to the controller 24, and the controller 24 uses the origin signal SZn (SZ1 to SZ6) to scan the spot light SP from now on. Manages Un (U1 to U6). Then, the controller 24 outputs the pattern information for one line (one scan of the spot light SP) drawn by the scanning unit Un that scans the spot light SP to the light source device 14. The light source device 14 modulates the intensity of the beam LB emitted based on this pattern information at high speed with a time resolution corresponding to the period of the clock signal LTC.

このように、ビームLBnをポリゴンミラーPMの反射面RPaに2回反射させて偏光されたビームLBnのスポット光SPを基板P上に投射するので、スポット光SPの走査速度を速くすることができる。また、ポリゴンミラーPMの反射面RPの走査効率を下げる、つまり、実走査に寄与するポリゴンミラーPMの回転角度を小さくすることができるので、ポリゴンミラーPMが1反射面RP分回転する間に、ビームLBnをより多くの走査ユニットUnに時分割で振り分けることができる。また、シリンドリカルレンズCY1、CY2を用いて、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPaに最初に入射するビームLB1と再度(2回目に)入射するビームLB1の位置とは同じ位置に設定した。これにより、ポリゴンミラーPMの厚さ(回転軸AXp方向の長さ)を薄くすることができる。したがって、ポリゴンミラーPMを軽量化することができ、ポリゴンミラーPMの回転速度が向上する。 In this way, since the beam LBn is reflected twice on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM and the polarized spot light SP of the beam LBn is projected onto the substrate P, the scanning speed of the spot light SP can be increased. .. Further, the scanning efficiency of the reflecting surface RP of the polygon mirror PM can be lowered, that is, the rotation angle of the polygon mirror PM that contributes to the actual scanning can be reduced. Therefore, while the polygon mirror PM rotates by one reflecting surface RP, The beam LBn can be distributed to more scanning units Un in a time-divided manner. Further, using the cylindrical lenses CY1 and CY2, the beam LB1 first incident on the reflecting surface RPa in the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. The position of the beam LB1 that is incident again (the second time) is set to the same position. Thereby, the thickness of the polygon mirror PM (the length in the rotation axis AXp direction) can be reduced. Therefore, the weight of the polygon mirror PM can be reduced, and the rotation speed of the polygon mirror PM is improved.

また、図9で説明したように、ポリゴンミラーPMによってビームLBn(LB1d)を走査する際の偏向角(回転角度)θw2が半分になるため、ポリゴンミラーPMの1つの反射面RPaでの走査効率α1も半分の1/6になるとしたが、走査効率α1が1/3のままでよい場合は、ポリゴンミラーPMの1つの反射面RPに対応した角度θmを半分にできるので、ポリゴンミラーPMとして16反射面RPのものを使うことができる。さらに、本実施の形態では、図6、図7に示した反射ミラーM10の反射面を、YZ平面と平行な平面として説明したが、曲率半径が大きい凹球面状、または凹円筒面状の曲面としてもよい。反射ミラーM10の反射面を曲面とすることにより、ポリゴンミラーPMの反射面RPと回転軸AXpとがずれていることで生じ得る反射ビームLB1bのZ方向の微少な位置変化による影響(描画ラインSLnの歪曲等)を補正、若しくは緩和することができる。 Further, as described with reference to FIG. 9, since the deflection angle (rotation angle) θw2 when scanning the beam LBn (LB1d) by the polygon mirror PM is halved, the scanning efficiency of the polygon mirror PM on one reflecting surface RPa. Although it is assumed that α1 is also halved, if the scanning efficiency α1 can be kept at 1/3, the angle θm corresponding to one reflecting surface RP of the polygon mirror PM can be halved, so that the polygon mirror PM can be used as a polygon mirror PM. 16 Reflective surface RP can be used. Further, in the present embodiment, the reflection surface of the reflection mirror M10 shown in FIGS. 6 and 7 has been described as a plane parallel to the YZ plane, but a concave spherical surface or a concave cylindrical surface having a large radius of curvature May be. By making the reflection surface of the reflection mirror M10 a curved surface, the influence of a slight position change in the Z direction of the reflection beam LB1b that may occur due to the deviation between the reflection surface RP of the polygon mirror PM and the rotation axis AXp (drawing line SLn). Distortion, etc.) can be corrected or alleviated.

[第1の実施の形態の変形例]
上記第1の実施の形態は、以下のように変形可能である。
[Modified example of the first embodiment]
The first embodiment is deformable as follows.

(変形例1)図11は、変形例1における走査ユニットU1aの構成を示す図である。なお、上記第1の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。また、本変形例1でも、図11の走査ユニットU1aと同じ構成の6つの走査ユニットUna(U1a〜U6a)が、図2に示すような配置で設けられる。複数の走査ユニットUna(U1a〜U6a)は、同一構成となっていることから、走査ユニットU1aを例に挙げて説明する。走査ユニットU1aは、反射ミラーM12、シリンドリカルレンズCY1、偏光ビームスプリッタPBS、λ/4波長板QP、ポリゴンミラーPM、シリンドリカルレンズCY2、反射ミラーM10、fθレンズFT、および、シリンドリカルレンズCY3を備える。なお、偏光ビームスプリッタPBSおよびλ/4波長板QPは、光分割部材を構成し、シリンドリカルレンズCY1および反射ミラーM10は、再反射光学系を構成する。また、fθレンズFTおよびシリンドリカルレンズCY3は、走査用光学系を構成する。 (Modification 1) FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a scanning unit U1a in the modification 1. The same reference numerals are given to the same configurations as those in the first embodiment. Further, also in the present modification 1, six scanning units Una (U1a to U6a) having the same configuration as the scanning unit U1a of FIG. 11 are provided in the arrangement as shown in FIG. Since the plurality of scanning units Una (U1a to U6a) have the same configuration, the scanning unit U1a will be described as an example. The scanning unit U1a includes a reflection mirror M12, a cylindrical lens CY1, a polarization beam splitter PBS, a λ / 4 wave plate QP, a polygon mirror PM, a cylindrical lens CY2, a reflection mirror M10, an fθ lens FT, and a cylindrical lens CY3. The polarizing beam splitter PBS and the λ / 4 wave plate QP form an optical splitting member, and the cylindrical lens CY1 and the reflection mirror M10 form a rereflection optical system. Further, the fθ lens FT and the cylindrical lens CY3 form a scanning optical system.

図5に示した入射ミラー(導光部材としての落射ミラー)IM1で−Z方向に反射されて、所定の直径に拡大された平行光束のビームLB1は、Z軸と平行な光軸AX1に沿って走査ユニットU1aに入射する。走査ユニットU1aに入射したビームLB1(以下、入射ビームLB1aと呼ぶ場合がある)は、光軸AX1上に45°で設けられた反射ミラーM12によって、X軸と平行な光軸AX3に沿って−X方向に反射される。反射ミラーM12で−X方向に反射した入射ビームLB1aは、光軸AX3上に設けられたY方向に母線を有するシリンドリカルレンズCY1、偏光ビームスプリッタPBS、および、λ/4波長板QPを介してポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射する。なお、上記第1の実施の形態で述べたが、ビームLB1はP偏光の光であり、偏光ビームスプリッタPBSは、P偏光の光を透過し、S偏光の光を反射するものであることをあえて付言しておく。 The beam LB1 of the parallel luminous flux reflected in the −Z direction by the incident mirror (epi-illuminating mirror as a light guide member) IM1 shown in FIG. 5 and expanded to a predetermined diameter is along the optical axis AX1 parallel to the Z axis. Then it enters the scanning unit U1a. The beam LB1 incident on the scanning unit U1a (hereinafter, may be referred to as an incident beam LB1a) is formed along the optical axis AX3 parallel to the X axis by the reflection mirror M12 provided at 45 ° on the optical axis AX1. It is reflected in the X direction. The incident beam LB1a reflected in the −X direction by the reflection mirror M12 is a polygon via a cylindrical lens CY1 having a bus in the Y direction provided on the optical axis AX3, a polarization beam splitter PBS, and a λ / 4 wave plate QP. It is incident on the reflecting surface RPa of the mirror PM. As described in the first embodiment, the beam LB1 is P-polarized light, and the polarizing beam splitter PBS transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. I dare to add it.

ポリゴンミラーPMは、反射ミラーM12からポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射した入射ビームLB1aが、ポリゴンミラーPMの+X方向側の位置で且つ、偏光ビームスプリッタPBSの+Z方向側の位置に設けられた反射ミラーM10に向けて反射されるように、ポリゴンミラーPMの回転軸AXpと直交する平面がXY平面に対して、45°未満の僅かな角度だけ傾くように配置されている。ポリゴンミラーPMは、光軸AX4を含み、且つ、XY平面に対して傾いた平面内で、反射面RPaで反射した入射ビームLB1aの反射光(以下、第1反射ビームLB1b)を偏向する。この第1反射ビームLB1bが偏光される平面上にシリンドリカルレンズCY2のY方向に延びる母線が位置する。光軸AX1、AX3、AX4、および、回転軸AXpを含む平面は、XZ平面と平行になっている。 In the polygon mirror PM, the incident beam LB1a incident on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM from the reflection mirror M12 is provided at a position on the + X direction side of the polygon mirror PM and at a position on the + Z direction side of the polarization beam splitter PBS. The plane orthogonal to the rotation axis AXp of the polygon mirror PM is arranged so as to be tilted by a slight angle of less than 45 ° with respect to the XY plane so as to be reflected toward the reflection mirror M10. The polygon mirror PM deflects the reflected light of the incident beam LB1a reflected by the reflecting surface RPa (hereinafter, the first reflected beam LB1b) in a plane that includes the optical axis AX4 and is inclined with respect to the XY plane. A generatrix extending in the Y direction of the cylindrical lens CY2 is located on a plane on which the first reflected beam LB1b is polarized. The plane including the optical axes AX1, AX3, AX4, and the rotation axis AXp is parallel to the XZ plane.

Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズCY1は、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向、偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関して、入射した入射ビームLB1aをポリゴンミラーPMの反射面RPa上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCY1は、入射ビームLB1aを反射面RPa上でY方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。 The cylindrical lens CY1 having a bus in the Y direction polygons the incident beam LB1a in the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction, deflection direction) by the polygon mirror PM. Converges on the reflective surface RPa of the mirror PM. That is, the cylindrical lens CY1 converges the incident beam LB1a in a slit shape (oblong shape) extending in the Y direction on the reflection surface RPa.

ポリゴンミラーPMの反射面RPaによって反射された第1反射ビームLB1bは、シリンドリカルレンズCY2を通って反射ミラーM10に入射する。反射面RPaで反射した第1反射ビームLB1bは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向と直交する非走査方向(Z方向)に関して、発散しながらシリンドリカルレンズCY2に入射するが、Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズCY2によって平行光にされる。したがって、反射ミラーM10に入射する第1反射ビームLB1bは、シリンドリカルレンズCY1に入射する入射ビームLB1aとほぼ同じ径の平行光束となる。なお、シリンドリカルレンズCY1の後側焦点とシリンドリカルレンズCY2の前側焦点とは、反射面RPa上で所定の許容範囲内で一致している。 The first reflection beam LB1b reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM passes through the cylindrical lens CY2 and is incident on the reflection mirror M10. The first reflected beam LB1b reflected by the reflecting surface RPa is incident on the cylindrical lens CY2 while diverging in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction by the polygon mirror PM, but the cylindrical having a bus in the Y direction. It is made into parallel light by the lens CY2. Therefore, the first reflected beam LB1b incident on the reflection mirror M10 is a parallel light flux having substantially the same diameter as the incident beam LB1a incident on the cylindrical lens CY1. The rear focal point of the cylindrical lens CY1 and the anterior focal point of the cylindrical lens CY2 coincide with each other within a predetermined allowable range on the reflecting surface RPa.

反射ミラーM10は、ポリゴンミラーPMの反射面RPaによって最初に反射された第1反射ビームLB1bを再びポリゴンミラーPMの反射面RPaに向けて反射する。反射ミラーM10で反射した第1反射ビームLB1bの反射光(以下、第2反射ビームLB1cと呼ぶ場合がある)は、シリンドリカルレンズCY2を通って反射面RPaに入射する。したがって、このシリンドリカルレンズCY2によって反射面RPaに入射する第2反射ビームLB1cは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPa上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCY2は、第2反射ビームLB1cを反射面RPa上でY方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向または回転軸AXpの方向)に関して、シリンドリカルレンズCY1による反射面RPa上の収斂位置と、シリンドリカルレンズCY2による反射面RPa上の収斂位置とはほぼ同じ位置に設定されている。これにより、ポリゴンミラーPMの厚さ(回転軸AXp方向の長さ)を薄くすることができる。 The reflection mirror M10 reflects the first reflection beam LB1b first reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM toward the reflection surface RPa of the polygon mirror PM again. The reflected light of the first reflected beam LB1b reflected by the reflection mirror M10 (hereinafter, may be referred to as the second reflected beam LB1c) passes through the cylindrical lens CY2 and is incident on the reflecting surface RPa. Therefore, the second reflection beam LB1c incident on the reflection surface RPa by the cylindrical lens CY2 is reflected in the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Converges on the surface RPa. That is, the cylindrical lens CY2 converges the second reflection beam LB1c in a slit shape (oblong shape) extending in the Y direction on the reflection surface RPa. Converging position on the reflecting surface RPa by the cylindrical lens CY1 and on the reflecting surface RPa by the cylindrical lens CY2 with respect to the non-scanning direction (Z direction or the direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It is set to almost the same position as the convergence position of. Thereby, the thickness of the polygon mirror PM (the length in the rotation axis AXp direction) can be reduced.

ポリゴンミラーPMの反射面RPaは、反射ミラーM10で反射された第2反射ビームLB1cを+X方向側に向けて反射する。この反射面RPaによって再度反射されたビームLB1(第2反射ビームLB1c)の反射光を、第3反射ビームLB1dと呼ぶ場合がある。ポリゴンミラーPMは、X軸と平行な光軸AX3を含み、XY平面と平行な面内で第3反射ビームLB1dを偏向するとともに、光軸AX3を中心にY方向に偏向する。ポリゴンミラーPMの反射面RPaで再度反射された第3反射ビームLB1dは、偏光ビームスプリッタPBSに入射する。ポリゴンミラーPMと偏光ビームスプリッタPBSとの間には、λ/4波長板QPが設けられているため、ポリゴンミラーPMの反射面RPで再度反射されて偏光ビームスプリッタPBSに入射する第3反射ビームLB1dは、偏光ビームスプリッタPBSの偏光分離面Qsによって基板Pに向けて−Z方向側に反射される。偏光分離面Qsは、XZ平面に関して、ビームLB1dの光軸が、方位線Lx2およびfθレンズFTの光軸AXfと重なって進むように、ビームLB1dをfθレンズFTに向けて反射する。 The reflection surface RPa of the polygon mirror PM reflects the second reflection beam LB1c reflected by the reflection mirror M10 toward the + X direction side. The reflected light of the beam LB1 (second reflected beam LB1c) reflected again by the reflecting surface RPa may be referred to as a third reflected beam LB1d. The polygon mirror PM includes an optical axis AX3 parallel to the X axis, deflects the third reflection beam LB1d in a plane parallel to the XY plane, and deflects the third reflection beam LB1d in the Y direction about the optical axis AX3. The third reflection beam LB1d reflected again by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM is incident on the polarization beam splitter PBS. Since a λ / 4 wavelength plate QP is provided between the polygon mirror PM and the polarizing beam splitter PBS, the third reflection beam is reflected again by the reflecting surface RP of the polygon mirror PM and incident on the polarizing beam splitter PBS. LB1d is reflected toward the substrate P in the −Z direction by the polarization splitting surface Qs of the polarizing beam splitter PBS. The polarization separation surface Qs reflects the beam LB1d toward the fθ lens FT so that the optical axis of the beam LB1d overlaps the azimuth line Lx2 and the optical axis AXf of the fθ lens FT with respect to the XZ plane.

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LB1dの主光線を、光軸AXfを含むXZ平面と直交する平面内において、光軸AXfと平行となるように基板P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。fθレンズFTは、光軸AXfを中心に基板Pに投射するビームLB1dをY方向に走査する。ビームLB1d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/4)に応じて変わる。fθレンズFTは、シリンドリカルレンズCY3を介して、その入射角θに比例した基板Pの被照射面上の像高位置にビームLB1dを投射する。また、fθレンズFTとシリンドリカルレンズCY3とによって、基板Pに投射されるビームLB1dが基板P上でスポット光SPに収斂される。光軸AX1、AX3、AX4、AXfを含む平面は、XZ平面と平行であり、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LB1dは、光軸AXf上に沿って進む。なお、fθレンズFTの前側焦点は、ビームLBが入射するポリゴンミラーPMの反射面RPa上に位置し、後側焦点は基板P上に位置する。また、シリンドリカルレンズCY3の後側焦点は、基板P上に位置する。本変形例1でも、上記第1の実施の形態と同等の作用、効果を奏することができる。さらに、本変形例では、ポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射するビームLB1aやビームLB1cの入射角度を、図6、図7の場合(入射角度は45°)に比べて小さくしている。そのため、ポリゴンミラーPMの反射面RPと回転軸AXpとがずれていることで生じ得る反射ビームLB1b、LB1dのZ方向の微少な位置変化による影響(描画ラインSLnの歪曲の程度)を、図6、図7の場合に比べて少なくできる。 The fθ lens FT is a telecentric system that projects the main ray of the beam LB1d reflected by the polygon mirror PM onto the substrate P so as to be parallel to the optical axis AXf in a plane orthogonal to the XZ plane including the optical axis AXf. It is a scan lens. The fθ lens FT scans the beam LB1d projected on the substrate P around the optical axis AXf in the Y direction. The angle of incidence θ of the beam LB1d on the fθ lens FT changes according to the rotation angle (θ / 4) of the polygon mirror PM. The fθ lens FT projects the beam LB1d at the image height position on the irradiated surface of the substrate P in proportion to the incident angle θ via the cylindrical lens CY3. Further, the beam LB1d projected on the substrate P is converged by the spot light SP on the substrate P by the fθ lens FT and the cylindrical lens CY3. The plane including the optical axes AX1, AX3, AX4, and AXf is parallel to the XZ plane, and when the angle of incidence θ on the fθ lens FT is 0 degrees, the beam LB1d incident on the fθ lens FT is on the optical axis AXf. Proceed along. The front focal point of the fθ lens FT is located on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM on which the beam LB is incident, and the rear focal point is located on the substrate P. Further, the rear focal point of the cylindrical lens CY3 is located on the substrate P. Also in the present modification 1, the same actions and effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in this modification, the incident angles of the beam LB1a and the beam LB1c incident on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM are smaller than those in the cases of FIGS. 6 and 7 (incident angle is 45 °). Therefore, the influence of a slight position change in the Z direction of the reflected beams LB1b and LB1d (degree of distortion of the drawing line SLn) that may occur due to the deviation between the reflecting surface RP of the polygon mirror PM and the rotation axis AXp is shown in FIG. , Can be reduced as compared with the case of FIG.

(変形例2)図12は、変形例2における、ビームLBnをポリゴンミラーPMの反射面RPaに2回反射させるための構成図である。なお、上記第1の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。図示しないY方向に母線を有するシリンドリカルレンズによって、ポリゴンミラーPMに入射するビームLB1aは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、反射面RPa上で収斂されているものとする。ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射されたビームLB1bは、リレーレンズ系G20を介して反射ミラーM20に入射する。反射ミラーM20は、入射したビームLB1bをポリゴンミラーPMの反射面RPaに向けて反射する。反射ミラーM20で反射したビームLB1bの反射ビームLB1cは、再びリレーレンズ系G20を通ってポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射する。このリレーレンズ系G20によって、反射面RPaと反射ミラーM20とは共役関係となっている。したがって、反射ミラーM20に入射するビームLB1bは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、反射ミラーM20の反射面上でZ方向に収斂される。また、反射ミラーM20からポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射するビームLB1cも、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関して、反射面RPa上でZ方向に収斂される。そして、ポリゴンミラーPMの反射面RPaに再度入射したビームLB1cは、fθレンズFTに向けてビームLB1dとなって反射される。なお、ポリゴンミラーPMの走査方向と直交するZ方向に関して、反射面RPaに最初に入射するビームLB1aの収斂位置と、反射面RPaに再度入射するビームLB1cの収斂位置とはほぼ一致している。本変形例2でも、上記第1の実施の形態と同等の効果を奏することができる。さらに、リレーレンズ系G20として短焦点距離のものを使うことによって、ポリゴンミラーPMから反射ミラーM20までの光路長を短くしたり、レンズの口径を小さくしたりすることができる。 (Modification 2) FIG. 12 is a configuration diagram for reflecting the beam LBn twice on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM in the modification 2. The same reference numerals are given to the same configurations as those in the first embodiment. The beam LB1a incident on the polygon mirror PM by a cylindrical lens having a bus in the Y direction (not shown) is on the reflecting surface RPa with respect to the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It shall be converged. The beam LB1b reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM is incident on the reflection mirror M20 via the relay lens system G20. The reflection mirror M20 reflects the incident beam LB1b toward the reflection surface RPa of the polygon mirror PM. The reflected beam LB1c of the beam LB1b reflected by the reflection mirror M20 passes through the relay lens system G20 again and is incident on the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM. Due to this relay lens system G20, the reflection surface RPa and the reflection mirror M20 have a conjugate relationship. Therefore, the beam LB1b incident on the reflection mirror M20 converges in the Z direction on the reflection surface of the reflection mirror M20 with respect to the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Further, the beam LB1c incident on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM from the reflection mirror M20 is also in the Z direction on the reflection surface RPa with respect to the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Is converged on. Then, the beam LB1c re-entered on the reflection surface RPa of the polygon mirror PM is reflected as the beam LB1d toward the fθ lens FT. With respect to the Z direction orthogonal to the scanning direction of the polygon mirror PM, the convergence position of the beam LB1a first incident on the reflection surface RPa and the convergence position of the beam LB1c re-incident on the reflection surface RPa are substantially the same. Also in the second modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, by using a relay lens system G20 having a short focal length, the optical path length from the polygon mirror PM to the reflection mirror M20 can be shortened, or the aperture of the lens can be reduced.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態の走査ユニットU1bについて説明する。図13Aは、第2の実施の形態の走査ユニットU1bの構成を−Y方向からみたときの図、図13Bは、第2の実施の形態の走査ユニットU1bの構成を+Z方向からみたときの図である。なお、上記第1の実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付す。また、走査ユニットUnb(U1b〜U6b)は、同一構成を有するので走査ユニットU1bのみを例に挙げて説明する。さらに、本第2の実施の形態では、基板Pは、XY平面と平行に+X方向に搬送されているものとする。走査ユニットU1bは、Y方向に母線を有するシリンドリカルレンズCYa〜CYd、偏光ビームスプリッタPBS1、PBS2、λ/4波長板QP1、QP2、fθレンズFT1、結像レンズFT2、ポリゴンミラーPM、および、反射ミラーM30を備える。なお、偏光ビームスプリッタPBS1、PBS2およびλ/4波長板QP1、QP2は、光分割部材を構成し、fθレンズFT1およびシリンドリカルレンズ(第3光学部材)CYdは、走査用光学系を構成する。また、シリンドリカルレンズ(第1光学部材)CYb、CYcおよび反射ミラーM30は、再反射光学系を構成する。
[Second Embodiment]
Next, the scanning unit U1b of the second embodiment will be described. FIG. 13A is a view when the configuration of the scanning unit U1b of the second embodiment is viewed from the −Y direction, and FIG. 13B is a diagram when the configuration of the scanning unit U1b of the second embodiment is viewed from the + Z direction. Is. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. Further, since the scanning units Unb (U1b to U6b) have the same configuration, only the scanning unit U1b will be described as an example. Further, in the second embodiment, it is assumed that the substrate P is conveyed in the + X direction in parallel with the XY plane. The scanning unit U1b includes a cylindrical lens CYa to CYd having a bus in the Y direction, a polarizing beam splitter PBS1, PBS2, a λ / 4 wave plate QP1, QP2, an fθ lens FT1, an imaging lens FT2, a polygon mirror PM, and a reflection mirror. It is equipped with M30. The polarizing beam splitters PBS1 and PBS2 and the λ / 4 wave plates QP1 and QP2 form an optical splitting member, and the fθ lens FT1 and the cylindrical lens (third optical member) CYd form a scanning optical system. Further, the cylindrical lens (first optical member) CYb, CYc and the reflection mirror M30 constitute a rereflection optical system.

図5で示した入射ミラー(導光部材)IM1で−Z方向に反射された平行光束のビームLB1は、Z軸と平行な光軸AX1に沿って走査ユニットU1bに入射する。なお、本実施の形態では、走査ユニットU1bに入射するビームLB1(以下、入射ビームLB1aと呼ぶ場合がある)は、図示しない集光レンズによって面p1上で円形のスポットに集光された後に走査ユニットU1bに入射するため、発散しながら走査ユニットU1bに入射する。走査ユニットU1bに入射した入射ビームLB1aは、光軸AX1に沿って設けられたY方向に母線を有するシリンドリカルレンズ(第2光学部材)CYaを透過して偏光ビームスプリッタPBS1に入射する。偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面Qsは、XY平面に対して45度傾いており、P偏光の光を反射し、S偏光の光を透過する。したがって、シリンドリカルレンズCYaを通って偏光ビームスプリッタPBS1に入射した入射ビームLB1a(P偏光の光)は、偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面Qsによって−X方向側に反射される。偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面Qsで−X方向に反射された入射ビームLB1aは、偏光ビームスプリッタPBS1の−X方向に設けられた、λ/4波長板QP1とfθレンズFT1とを介してポリゴンミラーPMの反射面RPaに入射する。fθレンズFT1の光軸AXf1は、X軸と平行しており、ポリゴンミラーPMの回転軸AXpは、Z軸と平行に設定される。この光軸AXf1と回転軸AXpとを含む平面は、XZ平面と平行である。このとき、入射ビームLB1aは、fθレンズFT1の射出側からfθレンズFT1に入射する。なお、ポリゴンミラーPMの反射面RPは、fθレンズFT1の入射瞳の位置(前側焦点の位置)に配置される。 The beam LB1 of the parallel light beam reflected in the −Z direction by the incident mirror (light guide member) IM1 shown in FIG. 5 is incident on the scanning unit U1b along the optical axis AX1 parallel to the Z axis. In the present embodiment, the beam LB1 incident on the scanning unit U1b (hereinafter, may be referred to as an incident beam LB1a) is scanned after being focused on a circular spot on the surface p1 by a condenser lens (not shown). Since it is incident on the unit U1b, it is incident on the scanning unit U1b while diverging. The incident beam LB1a incident on the scanning unit U1b passes through a cylindrical lens (second optical member) CYa provided along the optical axis AX1 and having a generatrix in the Y direction, and is incident on the polarizing beam splitter PBS1. The polarization separation surface Qs of the polarization beam splitter PBS1 is tilted 45 degrees with respect to the XY plane, reflects P-polarized light, and transmits S-polarized light. Therefore, the incident beam LB1a (P-polarized light) incident on the polarizing beam splitter PBS1 through the cylindrical lens CYa is reflected in the −X direction by the polarization splitting surface Qs of the polarizing beam splitter PBS1. The incident beam LB1a reflected in the −X direction on the polarization separation surface Qs of the polarization beam splitter PBS1 is a polygon via the λ / 4 wave plate QP1 and the fθ lens FT1 provided in the −X direction of the polarization beam splitter PBS1. It is incident on the reflecting surface RPa of the mirror PM. The optical axis AXf1 of the fθ lens FT1 is parallel to the X axis, and the rotation axis AXp of the polygon mirror PM is set to be parallel to the Z axis. The plane including the optical axis AXf1 and the rotation axis AXp is parallel to the XZ plane. At this time, the incident beam LB1a is incident on the fθ lens FT1 from the ejection side of the fθ lens FT1. The reflection surface RP of the polygon mirror PM is arranged at the position of the entrance pupil (position of the front focal point) of the fθ lens FT1.

ここで、シリンドリカルレンズCYaは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向、偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関しては、発散しながら入射した入射ビームLB1aを平行光にする(図13A参照)。また、シリンドリカルレンズCYaは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向、偏向方向)に関しては、発散しながら入射した入射ビームLB1aをそのまま透過する(図13B参照)。なお、シリンドリカルレンズCYaの前側焦点は、面p1上に設定されているものとする。fθレンズFT1は、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向、偏向方向)と直交する非走査方向に関しては、シリンドリカルレンズCYaによって平行光にされた入射ビームLB1aをポリゴンミラーPMの反射面RPaで収斂させる(図13A参照)。また、fθレンズFT1は、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向、偏向方向)であるXY平面内では、発散しながら入射したビームLB1aを平行光にする(図13B参照)。これにより、反射面RPaに投射される入射ビームLB1aは、反射面RP上でY方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂される(図13A、図13B参照)。 Here, the cylindrical lens CYa makes the incident beam LB1a incident while diverging parallel light in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction, deflection direction) by the polygon mirror PM (FIG. See 13A). Further, the cylindrical lens CYa transmits the incident beam LB1a while diverging in the main scanning direction (rotational direction, deflection direction) by the polygon mirror PM as it is (see FIG. 13B). It is assumed that the front focal point of the cylindrical lens CYa is set on the surface p1. The fθ lens FT1 converges the incident beam LB1a made into parallel light by the cylindrical lens CYa with the reflection surface RPa of the polygon mirror PM in the non-scanning direction orthogonal to the main scanning direction (rotation direction, deflection direction) by the polygon mirror PM. (See FIG. 13A). Further, the fθ lens FT1 makes the incident beam LB1a into parallel light while diverging in the XY plane which is the main scanning direction (rotation direction, deflection direction) by the polygon mirror PM (see FIG. 13B). As a result, the incident beam LB1a projected on the reflecting surface RPa is converged in a slit shape (oblong shape) extending in the Y direction on the reflecting surface RP (see FIGS. 13A and 13B).

なお、XZ平面においては、偏光ビームスプリッタPBS1からfθレンズFT1を介してポリゴンミラーPMの反射面RPaに向かって進む入射ビームLB1aは、fθレンズFT1の光軸AXf1の+Z方向側の位置を通って反射面RPaに入射し、且つ、反射面RPa上で収斂する位置は、fθレンズFT1の光軸AXf1とほぼ一致する(図13A参照)。また、XY平面においては、偏光ビームスプリッタPBS1からfθレンズFT1を介してポリゴンミラーPMの反射面RPaに向かって進む入射ビームLB1aは、fθレンズFT1の光軸AXf1と重なって反射面RPaに入射する(図13B参照)。ここで、ポリゴンミラーPMの反射面RPaはfθレンズFT1の瞳位置(前側焦点の位置)に設定され、fθレンズFT1の後側焦点は、図13A、図13B中の偏光ビームスプリッタPBS1から+X方向に離間した面p2の位置に設定される。面p2は面p1と光学的に共役な関係に設定されるとともに、最終的には基板Pの表面とも共役な関係に設定される。 In the XZ plane, the incident beam LB1a traveling from the polarizing beam splitter PBS1 toward the reflection surface RPa of the polygon mirror PM via the fθ lens FT1 passes through the position on the + Z direction side of the optical axis AXf1 of the fθ lens FT1. The position of incident on the reflecting surface RPa and converging on the reflecting surface RPa substantially coincides with the optical axis AXf1 of the fθ lens FT1 (see FIG. 13A). Further, in the XY plane, the incident beam LB1a traveling from the polarizing beam splitter PBS1 toward the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM via the fθ lens FT1 overlaps with the optical axis AXf1 of the fθ lens FT1 and is incident on the reflecting surface RPa. (See FIG. 13B). Here, the reflective surface RPa of the polygon mirror PM is set to the pupil position (position of the front focal point) of the fθ lens FT1, and the rear focal point of the fθ lens FT1 is in the + X direction from the polarizing beam splitter PBS1 in FIGS. 13A and 13B. It is set at the position of the surface p2 separated from. The surface p2 is set to have an optically conjugate relationship with the surface p1, and is finally set to a conjugate relationship with the surface of the substrate P.

ポリゴンミラーPMの反射面RPaは、入射した入射ビームLB1aをfθレンズFT1に向けて+X方向側に反射する。ポリゴンミラーPMの回転によって、入射した入射ビームLB1aはY方向に偏向される。反射面RPaで反射された入射ビームLB1aの反射光(以下、第1反射ビームLB1bと呼ぶ)は、回転したポリゴンミラーPMによって、XY平面に関しては、光軸AXf1を中心にY方向に偏向する。反射面RPaで反射した第1反射ビームLB1bは、XZ平面に関しては、fθレンズFT1の光軸AXf1の−Z方向側を通ってfθレンズFT1に入射する。 The reflection surface RPa of the polygon mirror PM reflects the incident beam LB1a toward the fθ lens FT1 in the + X direction. The incident beam LB1a is deflected in the Y direction by the rotation of the polygon mirror PM. The reflected light of the incident beam LB1a reflected by the reflecting surface RPa (hereinafter referred to as the first reflected beam LB1b) is deflected in the Y direction about the optical axis AXf1 with respect to the XY plane by the rotated polygon mirror PM. The first reflected beam LB1b reflected by the reflecting surface RPa is incident on the fθ lens FT1 through the −Z direction side of the optical axis AXf1 of the fθ lens FT1 with respect to the XZ plane.

反射面RPaからfθレンズFTに向かう第1反射ビームLB1bは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向に関しては、発散しながらfθレンズFT1に入射するが、fθレンズFT1によって平行光にされる(図13A参照)。また、反射面RPaからfθレンズFTに向かう第1反射ビームLB1bは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)を含むXY面内では、平行光としてfθレンズFT1に入射するが、fθレンズFT1によって面p2上で円形のスポットとして収斂される(図13B参照)。 The first reflected beam LB1b from the reflecting surface RPa toward the fθ lens FT is incident on the fθ lens FT1 while diverging in the non-scanning direction orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM, but the fθ lens FT1 (See FIG. 13A). Further, the first reflected beam LB1b from the reflecting surface RPa toward the fθ lens FT is incident on the fθ lens FT1 as parallel light in the XY plane including the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM, but the fθ lens FT1 Converges as a circular spot on surface p2 (see FIG. 13B).

fθレンズFT1を透過した第1反射ビームLB1bは、λ/4波長板QP2を透過して偏光ビームスプリッタPBS2に入射する。このλ/4波長板QP2および偏光ビームスプリッタPBS2は、遮光板DOを介してλ/4波長板QP1および偏光ビームスプリッタPBS1の−Z方向側に配置されている。この遮光板DOは、fθレンズFT1の光軸AXf1を含み、XY平面と平行な平面上に設けられている。偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面Qsは、XY平面に対して45度傾いており、P偏光の光を反射し、S偏光の光を透過する。ここで、ポリゴンミラーPMに最初に入射する入射ビームLB1aは、λ/4波長板QP1によってP偏光から円偏光の光に変換され、ポリゴンミラーPMで最初に反射した第1反射ビームLB1bは、λ/4波長板QP2によって円偏光からS偏光の光に変換される。したがって、偏光ビームスプリッタPBS2に入射する第1反射ビームLB1bは、偏光ビームスプリッタPBS2をそのまま透過する。 The first reflection beam LB1b transmitted through the fθ lens FT1 is transmitted through the λ / 4 wave plate QP2 and incident on the polarization beam splitter PBS2. The λ / 4 wave plate QP2 and the polarization beam splitter PBS2 are arranged on the −Z direction side of the λ / 4 wave plate QP1 and the polarization beam splitter PBS1 via a light-shielding plate DO. The shading plate DO includes the optical axis AXf1 of the fθ lens FT1 and is provided on a plane parallel to the XY plane. The polarization separation surface Qs of the polarization beam splitter PBS1 is tilted 45 degrees with respect to the XY plane, reflects P-polarized light, and transmits S-polarized light. Here, the incident beam LB1a first incident on the polygon mirror PM is converted from P-polarized light to circularly polarized light by the λ / 4 wave plate QP1, and the first reflected beam LB1b first reflected by the polygon mirror PM is λ. It is converted from circularly polarized light to S-polarized light by the / 4 wave plate QP2. Therefore, the first reflection beam LB1b incident on the polarizing beam splitter PBS2 passes through the polarizing beam splitter PBS2 as it is.

偏光ビームスプリッタPBS2を透過して−X方向側に進む第1反射ビームLB1bは、偏光ビームスプリッタPBS2の+X方向側に配置されたシリンドリカルレンズ(第1光学部材)CYbと結像レンズFT2とを通って反射ミラーM30に入射する。後側焦点が面p2上に設定されたシリンドリカルレンズCYbは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関しては、fθレンズFT1および偏光ビームスプリッタPBS2を透過した平行光の第1反射ビームLB1bを面p2上で収斂する(図13A参照)。この面p2は、fθレンズFT1の後側焦点の位置でもあるため、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)に関しても、fθレンズFT1および偏光ビームスプリッタPBS2を透過した第1反射ビームLB1bが面p2上で収斂する(図13B参照)。この面p1と面p2とは共役関係になっている。なお、反射ミラーM30は、収差補正のために、結像レンズFT2の後側焦点の位置、すなわち瞳位置に凹球面反射鏡として配置されるが、原理的には平面反射鏡であってもよい。さらに、結像レンズFT2と反射ミラーM30とを組み合わせた系は、面p2側でテレセントリックな結像特性を有する等倍のリレー光学系として機能し、ビームLB1bの収斂によって面p2に集光されるスポット光を、面p2上の異なる位置に再びビームLB1cの収斂したスポット光として結像する。 The first reflection beam LB1b that passes through the polarizing beam splitter PBS2 and travels toward the −X direction passes through the cylindrical lens (first optical member) CYb arranged on the + X direction side of the polarizing beam splitter PBS2 and the imaging lens FT2. It is incident on the reflection mirror M30. The cylindrical lens CYb whose posterior focal point is set on the surface p2 passes through the fθ lens FT1 and the polarizing beam splitter PBS2 in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. The first reflection beam LB1b of the parallel light is converged on the surface p2 (see FIG. 13A). Since this surface p2 is also the position of the rear focal point of the fθ lens FT1, the first reflection beam LB1b transmitted through the fθ lens FT1 and the polarizing beam splitter PBS2 is also a surface in the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It converges on p2 (see FIG. 13B). The surface p1 and the surface p2 have a conjugate relationship. The reflection mirror M30 is arranged as a concave spherical reflector at the position of the rear focal point of the imaging lens FT2, that is, at the pupil position for aberration correction, but in principle, it may be a planar reflector. .. Further, the system in which the imaging lens FT2 and the reflection mirror M30 are combined functions as an equal-magnification relay optical system having telecentric imaging characteristics on the surface p2 side, and is focused on the surface p2 by the convergence of the beam LB1b. The spot light is imaged again as a converged spot light of the beam LB1c at different positions on the surface p2.

したがって、結像レンズFT2を介して反射ミラーM30に向かう第1反射ビームLB1bは、発散した状態で結像レンズFT2に入射するが、結像レンズFT2によって平行光束にされた後、反射ミラーM30に入射する。なお、結像レンズFT2の光軸AXf2とfθレンズFT1の光軸AXf1とは同軸上に設定されている。結像レンズFT2に入射する第1反射ビームLB1bは、XZ平面に関して、光軸AXf2の−Z方向側を通って結像レンズFT2に入射し、反射ミラーM30上で第1反射ビームLB1bの中心軸が光軸AXf2と一致する(図13A参照)。この結像レンズFT2の後側焦点(瞳面)の位置は、面p2上に設定されている。 Therefore, the first reflected beam LB1b directed to the reflection mirror M30 via the imaging lens FT2 is incident on the imaging lens FT2 in a divergent state, but after being converted into a parallel light flux by the imaging lens FT2, the reflection mirror M30. Incident. The optical axis AXf2 of the imaging lens FT2 and the optical axis AXf1 of the fθ lens FT1 are set coaxially. The first reflection beam LB1b incident on the imaging lens FT2 is incident on the imaging lens FT2 through the −Z direction side of the optical axis AXf2 with respect to the XZ plane, and is the central axis of the first reflection beam LB1b on the reflection mirror M30. Aligns with the optical axis AXf2 (see FIG. 13A). The position of the posterior focal point (pupil surface) of the imaging lens FT2 is set on the surface p2.

反射ミラーM30で−X方向側に反射された第1反射ビームLB1bの反射光(以下、第2反射ビームLB1cと呼ぶ)は、結像レンズFT2およびシリンドリカルレンズ(第1光学部材)CYcを通って偏光ビームスプリッタPBS1に再び入射する。第2反射ビームLB1cは、光軸AXf2の+Z方向側を通って結像レンズFT2に入射する。結像レンズFT2は、反射ミラーM30で反射された平行光束の第2反射ビームLB1cを面p2上で円形のスポットに収斂する。面p2で収斂された第2反射ビームLB1cは、Y軸と平行な母線を有するシリンドリカルレンズCYcに発散しながら入射した後、偏光ビームスプリッタPBS1に入射する。偏光ビームスプリッタPBS1に入射した第2反射ビームLB1cは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(Z方向)に関しては、シリンドリカルレンズCYcによって平行光にされ、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)に関しては、そのまま発散しながら偏光ビームスプリッタPBS1に入射する。偏光ビームスプリッタPBS1に入射する第2反射ビームLB1cは、S偏光の光となっているので、そのまま偏光ビームスプリッタPBS1を透過する。偏光ビームスプリッタPBS1を透過した第2反射ビームLB1cは、λ/4波長板QP1およびfθレンズFT1を通ってポリゴンミラーPMの反射面RPaに再度入射する。第2反射ビームLB1cは、fθレンズFT1の射出側からfθレンズFT1に入射する。 The reflected light of the first reflected beam LB1b (hereinafter referred to as the second reflected beam LB1c) reflected by the reflection mirror M30 in the −X direction passes through the imaging lens FT2 and the cylindrical lens (first optical member) CYc. It re-enters the polarized beam splitter PBS1. The second reflected beam LB1c passes through the + Z direction side of the optical axis AXf2 and is incident on the imaging lens FT2. The imaging lens FT2 converges the second reflected beam LB1c of the parallel light flux reflected by the reflection mirror M30 into a circular spot on the surface p2. The second reflection beam LB1c converged on the surface p2 is incident on the cylindrical lens CYc having a generatrix parallel to the Y axis while diverging, and then incident on the polarization beam splitter PBS1. The second reflection beam LB1c incident on the polarizing beam splitter PBS1 is made parallel by the cylindrical lens CYc in the non-scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM, and is made parallel to the polygon mirror PM. With respect to the main scanning direction (deflection direction), the light is incident on the polarizing beam splitter PBS1 while diverging as it is. Since the second reflected beam LB1c incident on the polarizing beam splitter PBS1 is S-polarized light, it passes through the polarizing beam splitter PBS1 as it is. The second reflection beam LB1c transmitted through the polarization beam splitter PBS1 passes through the λ / 4 wave plate QP1 and the fθ lens FT1 and re-enters the reflection surface RPa of the polygon mirror PM. The second reflected beam LB1c is incident on the fθ lens FT1 from the ejection side of the fθ lens FT1.

fθレンズFT1は、入射した第2反射ビームLB1cをポリゴンミラーPMの反射面RP(RPa)上で、Y方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。このとき、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)と直交するZ方向に関して、第2反射ビームLB1cの反射面RPa上の入射位置と入射ビームLB1aの反射面RPa上の入射位置は一致している。反射面RPaで再び反射された第2反射ビームLB1cの反射光(以下、第3反射ビームLB1dと呼ぶ)は、fθレンズFT1およびλ/4波長板QP2を通って偏光ビームスプリッタPBS2に入射する。ここで、ポリゴンミラーPMに再度入射する第2反射ビームLB1cは、λ/4波長板QP1によってS偏光から円偏光の光に変換され、ポリゴンミラーPMで再度反射した第3反射ビームLB1dは、λ/4波長板QP2によって円偏光からP偏光の光に変換される。したがって、偏光ビームスプリッタPBS2に入射する第3反射ビームLB1dは、偏光ビームスプリッタPBS2の偏光分離面Qsで−Z方向に反射されて基板Pに投射される。偏光分離面Qsで−Z方向に反射された第3反射ビームLB1dは、シリンドリカルレンズ(第3光学部材)CYdを通って基板Pに投射される。走査ユニットU1bから基板Pに向けて投射されるビームLB1(第3反射ビームLB1d)は、基板Pの法線に沿って投射される。 The fθ lens FT1 converges the incident second reflection beam LB1c on the reflection surface RP (RPa) of the polygon mirror PM in a slit shape (oblong shape) extending in the Y direction. At this time, the incident position on the reflection surface RPa of the second reflection beam LB1c and the incident position on the reflection surface RPa of the incident beam LB1a are the same with respect to the Z direction orthogonal to the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM. .. The reflected light of the second reflected beam LB1c (hereinafter referred to as the third reflected beam LB1d) reflected again by the reflecting surface RPa enters the polarizing beam splitter PBS2 through the fθ lens FT1 and the λ / 4 wave plate QP2. Here, the second reflected beam LB1c re-incidents on the polygon mirror PM is converted from S-polarized light to circularly polarized light by the λ / 4 wave plate QP1, and the third reflected beam LB1d reflected again by the polygon mirror PM is λ. It is converted from circularly polarized light to P-polarized light by the / 4 wave plate QP2. Therefore, the third reflection beam LB1d incident on the polarization beam splitter PBS2 is reflected in the −Z direction on the polarization separation surface Qs of the polarization beam splitter PBS2 and projected onto the substrate P. The third reflection beam LB1d reflected in the −Z direction on the polarization separation surface Qs is projected onto the substrate P through the cylindrical lens (third optical member) CYd. The beam LB1 (third reflection beam LB1d) projected from the scanning unit U1b toward the substrate P is projected along the normal line of the substrate P.

ここで、fθレンズFT1は、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)に関しては、反射面RPaで反射されて入射した平行光の第3反射ビームLB1dを基板P上で収斂する。また、fθレンズFT1は、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)と直交する方向に関しては、反射面RPaで反射して発散しながら入射する第3反射ビームLB1dを平行光にするが、シリンドリカルレンズCYdによって、基板P上に収斂される。これにより、基板Pに投射されるビームLB1(第3反射ビームLB1d)は、スポット光SPとなって基板Pに投射される。このように、面p1、面p2、および、基板Pとは互いに共役関係になっている。 Here, the fθ lens FT1 converges the third reflected beam LB1d of the parallel light reflected by the reflecting surface RPa and incident on the substrate P with respect to the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM. Further, the fθ lens FT1 makes the third reflected beam LB1d, which is reflected by the reflecting surface RPa and diverges, into parallel light in the direction orthogonal to the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM, but is a cylindrical lens. It is converged on the substrate P by CYd. As a result, the beam LB1 (third reflected beam LB1d) projected on the substrate P becomes a spot light SP and is projected onto the substrate P. In this way, the surface p1, the surface p2, and the substrate P are in a conjugate relationship with each other.

ここで、図13Aに示すように、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)とは直交する方向に関しては(XZ平面に関しては)、ポリゴンミラーPMの反射面RPaから反射ミラーM10に向かう第1反射ビームLB1bの光路、形状と、反射ミラーM30からポリゴンミラーPMの反射面RPaに向かう第2反射ビームLB1cの光路、形状とは、光軸AXf1(AXf2)を含み、XY平面と平行な平面に対して対称となる。また、偏光ビームスプリッタPBS1からポリゴンミラーPMの反射面RPaに最初に向かう入射ビームLB1aの光路、形状と、偏光ビームスプリッタPBS1からポリゴンミラーPMの反射面RPaに再び向かう第2反射ビームLB1cの光路、形状とは、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)とは直交する方向に関して(XZ平面に関して)同一となる。さらに、ポリゴンミラーPMの反射面RPaから偏光ビームスプリッタPBS2に向かう第1反射ビームLB1bの光路、形状と、ポリゴンミラーPMの反射面RPaから偏光ビームスプリッタPBS2に向かう第3反射ビームLB1dの光路、形状とは、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)とは直交する方向に関して(XZ平面に関して)同一となる。 Here, as shown in FIG. 13A, in the direction orthogonal to the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM (for the XZ plane), the first reflection from the reflection surface RPa of the polygon mirror PM toward the reflection mirror M10. The optical path and shape of the beam LB1b and the optical path and shape of the second reflection beam LB1c from the reflection mirror M30 toward the reflection surface RPa of the polygon mirror PM include the optical axis AXf1 (AXf2) with respect to a plane parallel to the XY plane. Is symmetrical. Further, the optical path and shape of the incident beam LB1a first directed from the polarizing beam splitter PBS1 to the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM, and the optical path of the second reflecting beam LB1c directed again from the polarizing beam splitter PBS1 to the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM. The shape is the same (with respect to the XZ plane) in a direction orthogonal to the scanning direction (polarization direction) of the polygon mirror PM. Further, the optical path and shape of the first reflection beam LB1b from the reflection surface RPa of the polygon mirror PM to the polarizing beam splitter PBS2, and the optical path and shape of the third reflection beam LB1d from the reflection surface RPa of the polygon mirror PM to the polarization beam splitter PBS2. Is the same (with respect to the XZ plane) in a direction orthogonal to the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM.

一方で、図13Bに示すように、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)に関しては(XY平面に関しては)、ポリゴンミラーPMの反射面RPaの角度に応じて、第1反射ビームLB1b〜第3反射ビームLB1dの光路が異なる。ここで、反射面RPaのYZ平面に対する角度をΔθとする。ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)に関して(XY平面に関して)、fθレンズFT1の光軸AXf1(入射ビームLB1aの中心軸)に対する、ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射されてfθレンズFT1に入射する第1反射ビームLB1bの中心軸(主光線)の角度(絶対値)は2×Δθとなる。また、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)に関して(XY平面に関して)、fθレンズFT1の光軸AXf1(入射ビームLB1aの中心軸)に対する、ポリゴンミラーPMの反射面RPに再度入射する第2反射ビームLB1cの中心軸(主光線)の角度(絶対値)は2×Δθとなる。このため、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)に関して(XY平面に関して)、ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射されてfθレンズFT1に入射する第1反射ビームLB1bの中心軸(主光線)や収斂発散状態と、ポリゴンミラーPMの反射面RPに再度入射する第2反射ビームLB1cの中心軸(主光線)や収斂発散状態とは、光軸AXf1(入射ビームLB1aの中心軸)に対して対称となる。また、ポリゴンミラーPMの走査方向(偏向方向)に関して(XY平面に関して)、fθレンズFT1の光軸AXf1(入射ビームLB1aの中心軸)に対する、ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射されてfθレンズFT1に入射する第3反射ビームLB1dの光軸(中心軸)の角度(絶対値)は4×Δθとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 13B, with respect to the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM (with respect to the XY plane), the first reflection beams LB1b to the third are depending on the angle of the reflection surface RPa of the polygon mirror PM. The optical path of the reflected beam LB1d is different. Here, the angle of the reflecting surface RPa with respect to the YZ plane is Δθ. Regarding the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM (with respect to the XY plane), it is reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM with respect to the optical axis AXf1 (central axis of the incident beam LB1a) of the fθ lens FT1 and is incident on the fθ lens FT1. The angle (absolute value) of the central axis (main ray) of the first reflected beam LB1b is 2 × Δθ. Further, regarding the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM (with respect to the XY plane), the second reflection that re-enters the reflection surface RP of the polygon mirror PM with respect to the optical axis AXf1 (central axis of the incident beam LB1a) of the fθ lens FT1. The angle (absolute value) of the central axis (main ray) of the beam LB1c is 2 × Δθ. Therefore, regarding the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM (with respect to the XY plane), the central axis (main ray) of the first reflected beam LB1b reflected by the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM and incident on the fθ lens FT1 and the like. The convergent divergence state and the central axis (main ray) and the convergent divergence state of the second reflection beam LB1c re-incident on the reflection surface RP of the polygon mirror PM are symmetrical with respect to the optical axis AXf1 (central axis of the incident beam LB1a). It becomes. Further, regarding the scanning direction (deflection direction) of the polygon mirror PM (with respect to the XY plane), the fθ lens FT1 is reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM with respect to the optical axis AXf1 (central axis of the incident beam LB1a) of the fθ lens FT1. The angle (absolute value) of the optical axis (central axis) of the third reflected beam LB1d incident on the lens is 4 × Δθ.

したがって、上記第2の実施の形態でも、上記第1の実施の形態と同等の効果を奏することができる。図13A、図13Bに示した結像レンズFT2と反射ミラーM30とを組み合わせた系は、先の図12で示したリレーレンズ系G20と同様なテレセントリックな等倍のリレー光学系であり、結像レンズFT2として短焦点距離のものを用いることで、面p2から反射ミラーM30までの構成をコンパクトにすることができる。 Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained even in the second embodiment. The system in which the imaging lens FT2 and the reflection mirror M30 shown in FIGS. 13A and 13B are combined is a telecentric equal-magnification relay optical system similar to the relay lens system G20 shown in FIG. By using a lens with a short focal length as the lens FT2, the configuration from the surface p2 to the reflection mirror M30 can be made compact.

[第2の実施の形態の変形例]
上記第2の実施の形態は、以下のように変形可能である。
[Modified example of the second embodiment]
The second embodiment can be modified as follows.

(変形例1)上記第2の実施の形態の走査ユニットUnbの場合は、走査ユニットUnbは、fθレンズFT1および結像レンズFT2の光軸AXf1、AXf2方向に長くなってしまう。したがって、図14に示すように、上記第1の実施の形態で説明した回転ドラムDRによって基板Pを湾曲させて支持しつつ、上記第2の実施の形態に示す走査ユニットUnbを、基板Pの搬送方向に沿って複数配置する場合は、基板Pの搬送方向(X方向)に沿って配置される複数の走査ユニットUnbの奇数番と偶数番とで、X方向(回転ドラムDRの周方向)に離間して配置する必要がある。これにより、搬送方向に沿って配置された複数の走査ユニットUnbの描画ラインSLn(スポット光SPの投射位置)間の距離が長くなってしまう。そのため、基板Pの搬送方向に関して、複数の走査ユニットUnbの上流側の1つのアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)を設けただけでは、アライメント精度が低下してしまうことがある。そこで、本変形例1では、図14に示すように、基板Pの搬送方向に沿って設けられた奇数番の走査ユニットUnbと偶数番の走査ユニットUnbの各々の位置に対して、基板Pの搬送方向の上流側に、複数のアライメント顕微鏡AMm(AM1〜AM4)を設けるとよい。 (Modification 1) In the case of the scanning unit Unb of the second embodiment, the scanning unit Unb becomes longer in the optical axes AXf1 and AXf2 directions of the fθ lens FT1 and the imaging lens FT2. Therefore, as shown in FIG. 14, while the substrate P is curved and supported by the rotating drum DR described in the first embodiment, the scanning unit Unb shown in the second embodiment is mounted on the substrate P. When a plurality of scanning units are arranged along the transport direction, the odd and even numbers of the plurality of scanning units Unb arranged along the transport direction (X direction) of the substrate P are in the X direction (circumferential direction of the rotating drum DR). Must be placed apart from each other. As a result, the distance between the drawing lines SLn (projection position of the spot light SP) of the plurality of scanning units Unb arranged along the transport direction becomes long. Therefore, with respect to the transport direction of the substrate P, the alignment accuracy may be lowered only by providing one alignment microscope AMm (AM1 to AM4) on the upstream side of the plurality of scanning units Unb. Therefore, in the present modification 1, as shown in FIG. 14, the substrate P is provided with respect to the respective positions of the odd-numbered scanning unit Unb and the even-numbered scanning unit Unb provided along the transport direction of the substrate P. A plurality of alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) may be provided on the upstream side in the transport direction.

(変形例2)上記第2の実施の形態では、1つの走査ユニットUnbに1つのビームLB1aを入射させるようにしたが、1つの走査ユニットUnbのシリンドリカルレンズCYaに2つのビームLBn(LB1a)をY方向に少し離して入射させるようにしてもよい。この場合は、シリンドリカルレンズCYaに入射する2つのビームLB1aの各中心軸は、光軸AX1と平行で、且つ、光軸AX1を含むYZ平面と平行な平面上に位置する。これにより、2つのスポット光SPによって走査されるため、より高速にパターンを描画することができる。また、2つのスポット光SPの走査領域が分担するように2つのビームLB1aを走査ユニットUnbに入射させることで、ポリゴンミラーPMの実走査に寄与する回転角度をさらに半分にすることもできる。 (Modification 2) In the second embodiment, one beam LB1a is incident on one scanning unit Unb, but two beams LBn (LB1a) are attached to the cylindrical lens CYa of one scanning unit Unb. The incident may be made slightly separated in the Y direction. In this case, each central axis of the two beams LB1a incident on the cylindrical lens CYa is located on a plane parallel to the optical axis AX1 and parallel to the YZ plane including the optical axis AX1. As a result, the pattern can be drawn at a higher speed because it is scanned by the two spot light SPs. Further, by making the two beams LB1a incident on the scanning unit Unb so that the scanning regions of the two spot light SPs are shared, the rotation angle that contributes to the actual scanning of the polygon mirror PM can be further halved.

[第3の実施の形態]
上記第1および第2の実施の形態(変形例も含む)においては、1回目にビームLBn(LB1a)を反射するポリゴンミラーPMの反射面RPと、2回目にビームLBn(LB1c)を反射するポリゴンミラーPMの反射面RPとが同一となるように、ビームLBnをポリゴンミラーPMに入射させた。しかしながら、本第3の実施の形態では、1回目にビームLBnを反射するポリゴンミラーPMの反射面RPと、2回目にビームLBnを反射するポリゴンミラーPMの反射面RPとが異なるように、再反射光学部材の構成を変更する。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments (including modified examples), the reflection surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn (LB1a) for the first time and the beam LBn (LB1c) for the second time are reflected. The beam LBn was incident on the polygon mirror PM so that the reflection surface RP of the polygon mirror PM was the same. However, in the third embodiment, the reflection surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn the first time and the reflection surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn the second time are different. Change the configuration of the reflective optical member.

図15は、第3の実施の形態における、描画用のビームLBnをポリゴンミラーPMに2回反射させるための構成図である。なお、上記第1、第2の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。本実施の形態では、1回目にビームLBnを反射するポリゴンミラーPMの反射面RPと、2回目にビームLBnを反射するポリゴンミラーPMの反射面RPとが異なるように、再反射光学部材を構成する。 FIG. 15 is a configuration diagram for reflecting the drawing beam LBn twice on the polygon mirror PM in the third embodiment. The same reference numerals are given to the same configurations as those of the first and second embodiments. In the present embodiment, the rereflection optical member is configured so that the reflection surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn for the first time and the reflection surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn for the second time are different. To do.

図15において、図示しないY方向に母線を有するシリンドリカルレンズによって、ポリゴンミラーPMに入射するビームLB1aは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPa上で収斂されているものとする。ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射されたビームLB1bは、リレーレンズ系G30を通って反射ミラーM50に入射し、反射ミラーM50で反射された後、反射ミラーM51に入射する。このリレーレンズ系G30によって反射面RPaと反射ミラーM51とは共役関係になっている。したがって、反射ミラーM51に入射するビームLB1bは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(回転軸AXpの方向)に関して、反射ミラーM51の反射面上で収斂される。また、反射ミラーM51で反射されたビームLB1cは、反射ミラーM52で反射された後、リレーレンズ系G31を通ってポリゴンミラーPMの反射面RPに入射する。ビームLB1cがリレーレンズ系G31を通って入射する反射面RPは、反射面RPaとは異なる反射面RP(以下、RPb)である。リレーレンズ系G31によって、反射ミラーM51と反射面RPbとは共役関係になっている。したがって、反射面RPbに入射するビームLB1cは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPb上で収斂される。そして、ポリゴンミラーPMの反射面RPbで反射したビームLB1dは、fθレンズFTに向けて反射される。なお、ポリゴンミラーPMの走査方向と直交する方向に関して、反射面RPa上でビームLBnが収斂する位置(回転軸AXpが延びる方向の位置)と反射面RPb上でビームLBnが収斂する位置(回転軸AXpが延びる方向の位置)とは一致している。 In FIG. 15, the beam LB1a incident on the polygon mirror PM by a cylindrical lens having a bus in the Y direction (not shown) is in a non-scanning direction (direction of rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It is assumed that the light is converged on the reflective surface RPa. The beam LB1b reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM is incident on the reflection mirror M50 through the relay lens system G30, reflected by the reflection mirror M50, and then incident on the reflection mirror M51. Due to this relay lens system G30, the reflection surface RPa and the reflection mirror M51 are in a conjugate relationship. Therefore, the beam LB1b incident on the reflection mirror M51 converges on the reflection surface of the reflection mirror M51 with respect to the non-scanning direction (direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Further, the beam LB1c reflected by the reflection mirror M51 is reflected by the reflection mirror M52 and then enters the reflection surface RP of the polygon mirror PM through the relay lens system G31. The reflection surface RP on which the beam LB1c is incident through the relay lens system G31 is a reflection surface RP (hereinafter, RPb) different from the reflection surface RPa. Due to the relay lens system G31, the reflection mirror M51 and the reflection surface RPb are in a conjugate relationship. Therefore, the beam LB1c incident on the reflection surface RPb is converged on the reflection surface RPb with respect to the non-scanning direction (direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Then, the beam LB1d reflected by the reflecting surface RPb of the polygon mirror PM is reflected toward the fθ lens FT. Regarding the direction orthogonal to the scanning direction of the polygon mirror PM, the position where the beam LBn converges on the reflection surface RPa (the position in the direction in which the rotation axis AXp extends) and the position where the beam LBn converges on the reflection surface RPb (rotation axis). The position in the direction in which AXp extends) coincides with that.

以上の本実施の形態では、図15中のリレーレンズ系G30、G31と反射ミラーM50、M51、M52とによって再反射光学系が構成され、上記第1の実施の形態と同等の作用、効果が奏される。 In the above embodiment, the rereflection optical system is configured by the relay lens systems G30 and G31 in FIG. 15 and the reflection mirrors M50, M51 and M52, and the same actions and effects as those in the first embodiment can be obtained. Played.

(変形例1)図16は、第3の実施の形態(図15)の変形例1における、ビームLBnをポリゴンミラーPMに2回反射させるための構成図である。なお、上記第3の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。本変形例1では、1回目にビームLBnを反射するポリゴンミラーPMの反射面RPと、2回目にビームLBnを反射するポリゴンミラーPMの反射面RPとが異なるように、ビームLBnをポリゴンミラーPMに入射させる再反射光学系の構成が図15の構成と異なる。 (Modification 1) FIG. 16 is a configuration diagram for reflecting the beam LBn twice on the polygon mirror PM in the modification 1 of the third embodiment (FIG. 15). The same reference numerals are given to the same configurations as those in the third embodiment. In the first modification, the beam LBn is set to the polygon mirror PM so that the reflecting surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn the first time and the reflecting surface RP of the polygon mirror PM that reflects the beam LBn the second time are different. The configuration of the rereflection optical system incident on is different from the configuration of FIG.

図示しないY方向に母線を有するシリンドリカルレンズによって、ポリゴンミラーPMに入射するビームLB1aは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPa上で収斂されているものとする。ポリゴンミラーPMの反射面RPaで反射されたビームLB1bは、レンズ系G50aを通った後、反射ミラーM60に入射する。反射ミラーM60で反射したビームLB1bは反射ミラーM61に入射する。反射ミラーM61で反射されたビームLB1cは、レンズ系G50bを通ってポリゴンミラーPMの反射面RPbに入射する。この反射面RPbは、反射面RPaとは異なる反射面RPである。このレンズ系G50a、G50bは、光路中の中間位置(反射ミラーM60、M61の間)に瞳面epが形成されるリレーレンズ系G50を構成し、このリレーレンズ系G50によって、反射面RPa、RPbは互いに共役関係になっている。したがって、反射面RPbに入射するビームLB1cは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(偏向方向)と直交する非走査方向(回転軸AXpの方向)に関して、反射面RPb上で収斂される。そして、ポリゴンミラーPMの反射面RPbで反射したビームLBnは、fθレンズFTに向けて反射される。なお、ポリゴンミラーPMの走査方向と直交する方向に関して、反射面RPa上でビームLB1aが収斂する位置(回転軸AXpが延びる方向の位置)と、反射面RPb上でビームLBnが収斂する位置(回転軸AXpが延びる方向の位置)とは一致している。本変形例1でも、上記第1の実施の形態と同等の効果を奏することができる。 The beam LB1a incident on the polygon mirror PM by a cylindrical lens having a bus in the Y direction (not shown) has a reflecting surface in a non-scanning direction (direction of rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. It is assumed that they are converged on RPM. The beam LB1b reflected by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM passes through the lens system G50a and then enters the reflection mirror M60. The beam LB1b reflected by the reflection mirror M60 is incident on the reflection mirror M61. The beam LB1c reflected by the reflection mirror M61 passes through the lens system G50b and is incident on the reflection surface RPb of the polygon mirror PM. This reflecting surface RPb is a reflecting surface RP different from the reflecting surface RPa. The lens systems G50a and G50b constitute a relay lens system G50 in which a pupil surface ep is formed at an intermediate position (between the reflection mirrors M60 and M61) in the optical path, and the relay lens system G50 constitutes the reflection surfaces RPa and RPb. Are in a conjugate relationship with each other. Therefore, the beam LB1c incident on the reflection surface RPb is converged on the reflection surface RPb with respect to the non-scanning direction (direction of the rotation axis AXp) orthogonal to the main scanning direction (deflection direction) by the polygon mirror PM. Then, the beam LBn reflected by the reflecting surface RPb of the polygon mirror PM is reflected toward the fθ lens FT. Regarding the direction orthogonal to the scanning direction of the polygon mirror PM, the position where the beam LB1a converges on the reflection surface RPa (the position in the direction in which the rotation axis AXp extends) and the position where the beam LBn converges on the reflection surface RPb (rotation). It coincides with the position in the direction in which the axis AXp extends). Also in the present modification 1, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

[第1〜第3の実施の形態の変形例]
上記各実施の形態では、可動反射部材としてポリゴンミラーPMを用いたが、ガルバノミラー等の揺動反射部材を用いてビームLBnを偏向させてもよい。また、ガルバノミラーGMを用いた場合は、図17に示すような走査ユニットU1dとしてもよい。なお、上記第1〜第3の実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付す。また、走査ユニットUnd(U1d〜U6d)は、同一構成を有するので走査ユニットU1dのみを例に挙げて説明する。
[Modified Examples of First to Third Embodiments]
In each of the above embodiments, the polygon mirror PM is used as the movable reflection member, but the beam LBn may be deflected by using a swing reflection member such as a galvano mirror. When a galvanometer mirror GM is used, the scanning unit U1d may be used as shown in FIG. The same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals. Further, since the scanning units Und (U1d to U6d) have the same configuration, only the scanning unit U1d will be described as an example.

fθレンズFTの光軸AXfは直交座標系XYZのX軸と平行に配置され、ガルバノミラー(可動反射部材、揺動反射部材)GMの回転(振動)中心軸Cgは、Z軸と平行に配置される。ガルバノミラーGMの第1反射面m10と第2反射面m11は、Z軸と平行であるとともに、回転中心軸Cg回りの振動の中立位置(振れ角度が0度)ではfθレンズFTの光軸AXfに対してXY面内で45度の角度となるように設定されている。このガルバノミラーGMは、所定の振れ角度±θgの範囲で振動(揺動)する。第1反射面m10を、例えば、ガルバノミラーGMの表面とした場合は、第2反射面m11は、ガルバノミラーGMの裏面となる。 The optical axis AXf of the fθ lens FT is arranged parallel to the X axis of the Cartesian coordinate system XYZ, and the rotation (vibration) central axis Cg of the galvano mirror (movable reflection member, rocking reflection member) GM is arranged parallel to the Z axis. Will be done. The first reflecting surface m10 and the second reflecting surface m11 of the galvanometer GM are parallel to the Z axis, and at the neutral position of vibration around the rotation center axis Cg (the deflection angle is 0 degrees), the optical axis AXf of the fθ lens FT. It is set to have an angle of 45 degrees in the XY plane. This galvanometer mirror GM vibrates (oscillates) within a range of a predetermined runout angle ± θg. When the first reflecting surface m10 is, for example, the front surface of the galvano mirror GM, the second reflecting surface m 11 is the back surface of the galvano mirror GM.

走査ユニットU1dに入射したビームLB1(以下、入射ビームLB1a)は、反射ミラー等によってその光路が折り曲げられた後、−Y方向に進み、ガルバノミラーGMの第1反射面m10に入射する。ガルバノミラーGMの第1反射面m10で反射された入射ビームLB1aの反射光(以下、第1反射ビームLB1b)は、反射ミラーMRa、MRbで反射されて再びガルバノミラーGMに入射する。このとき、反射ミラーMRa、MRbで反射された第1反射ビームLB1bの反射光(以下、第2反射ビームLB1c)は、ガルバノミラーGMの第2反射面m11に入射する。第2反射面m11で反射した第2反射ビームLB1cの反射光(以下、第3反射ビームLB1d)は、fθレンズFTを通ってスポット光SPとして基板Pに投射される。 The beam LB1 (hereinafter referred to as the incident beam LB1a) incident on the scanning unit U1d travels in the −Y direction after its optical path is bent by a reflection mirror or the like, and is incident on the first reflection surface m10 of the galvano mirror GM. The reflected light of the incident beam LB1a reflected by the first reflecting surface m10 of the galvano mirror GM (hereinafter, the first reflected beam LB1b) is reflected by the reflecting mirrors MRa and MRb and is incident on the galvano mirror GM again. At this time, the reflected light of the first reflected beam LB1b (hereinafter referred to as the second reflected beam LB1c) reflected by the reflecting mirrors MRa and MRb is incident on the second reflecting surface m11 of the galvano mirror GM. The reflected light of the second reflected beam LB1c reflected by the second reflecting surface m11 (hereinafter, the third reflected beam LB1d) is projected onto the substrate P as spot light SP through the fθ lens FT.

なお、ガルバノミラーGMを用いたビーム走査ユニットでは、反射面の面倒れを補正するためのシリンドリカルレンズを設けないが、面倒れ補正が必要である場合は、走査方向と直交する方向に関して、入射ビームLB1aと第2反射ビームLB1cの各々を、第1反射面m10上と第2反射面m11上で収斂するシリンドリカルレンズを含む光学系をビームLBの光路上に設けるとよい。その場合、fθレンズFTと基板Pとの間には、ガルバノミラーGMの走査方向と直交する方向に関して、第3反射ビームLB1dを基板P上で収斂するシリンドリカルレンズが設けられる。図17に示す構成により、ガルバノミラーGMを用いた場合であっても、入射ビームLB1aを偏向させる第1反射面m10と、第2反射ビームLB1cを偏向させる第2反射面m11とを異ならせることができる。また、ガルバノミラーGMの振れ角度は±θgなので、光軸AXfを中心に±4θgの範囲で偏向された第3反射ビームLB1dがfθレンズFTに入射する。したがって、本変形例でも、上記第1の実施の形態と同等の効果を奏することができる。ガルバノミラーGMは、振れ角の範囲の両端では、線形性が悪いため、通常は、振動の振幅角の中央位置を含む線形性のよい狭い振れ角範囲でビーム走査を行っているが、図17のように、反射ミラーMRa、MRbによる再反射光学部材を設けることによって、広い角度範囲で線形性のよいビーム走査が可能となる。 The beam scanning unit using the galvanometer mirror GM does not provide a cylindrical lens for correcting the chamfer of the reflecting surface, but when the chamfer correction is required, the incident beam is formed in a direction orthogonal to the scanning direction. An optical system including a cylindrical lens that converges each of the LB1a and the second reflection beam LB1c on the first reflection surface m10 and the second reflection surface m11 may be provided on the optical path of the beam LB. In that case, a cylindrical lens that converges the third reflection beam LB1d on the substrate P is provided between the fθ lens FT and the substrate P in a direction orthogonal to the scanning direction of the galvanometer mirror GM. According to the configuration shown in FIG. 17, even when the galvanometer mirror GM is used, the first reflection surface m10 that deflects the incident beam LB1a and the second reflection surface m11 that deflects the second reflection beam LB1c are different. Can be done. Further, since the deflection angle of the galvanometer mirror GM is ± θg, the third reflection beam LB1d deflected in the range of ± 4θg about the optical axis AXf is incident on the fθ lens FT. Therefore, even in this modified example, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Since the galvanometer mirror GM has poor linearity at both ends of the swing angle range, beam scanning is usually performed in a narrow swing angle range with good linearity including the central position of the vibration amplitude angle. By providing the rereflection optical member by the reflection mirrors MRa and MRb as described above, it is possible to perform beam scanning with good linearity in a wide angle range.

Claims (14)

反射面の角度が変わる可動反射部材によって偏向された光源装置からのビームを被照射体に投射するビーム走査装置であって、
前記可動反射部材で最初に反射された第1の反射ビームを反射して前記可動反射部材に向かう第2の反射ビームを生成するとともに、前記可動反射部材による前記ビームの偏向方向と交差した非偏向方向に関して前記第2の反射ビームを収斂させる第1光学部材を備える再反射光学系と、
前記第2の反射ビームが前記可動反射部材で再度反射した第3の反射ビームを入射し、前記被照射体に向けて射出する走査用光学系と、
前記可動反射部材と前記走査用光学系との間の光路に配置され、前記光源装置からの前記ビームを最初に前記可動反射部材に入射するように導くと共に、前記可動反射部材で再度反射した前記第3の反射ビームを前記走査用光学系に入射するように導く光分離部材と、
を備えるビーム走査装置。
A beam scanning device that projects a beam from a light source device deflected by a movable reflecting member that changes the angle of the reflecting surface onto an irradiated body.
The first reflected beam first reflected by the movable reflecting member is reflected to generate a second reflected beam toward the movable reflecting member, and non-deflection intersecting the deflection direction of the beam by the movable reflecting member. A rereflection optical system including a first optical member that converges the second reflected beam in terms of direction, and
A scanning optical system in which the second reflected beam is incident on the third reflected beam re-reflected by the movable reflecting member and is emitted toward the irradiated body.
The beam, which is arranged in an optical path between the movable reflection member and the scanning optical system, guides the beam from the light source device so as to first enter the movable reflection member, and is reflected again by the movable reflection member. An optical separation member that guides the third reflected beam so as to enter the scanning optical system,
A beam scanning device comprising.
請求項1に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材に最初に入射する前記ビームと再度入射する前記第2の反射ビームとは、前記可動反射部材の反射面上で前記非偏向方向に関して同じ位置に設定されている、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 1.
A beam scanning device in which the beam first incident on the movable reflection member and the second reflection beam incident again on the movable reflection member are set at the same position on the reflection surface of the movable reflection member with respect to the non-deflection direction.
請求項2に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材は、多数の反射面を有する回転多面鏡であり、
前記回転多面鏡の反射面に最初に入射する前記ビームを前記非偏向方向に関して収斂する第2光学部材をさらに備え、
前記走査用光学系は、前記回転多面鏡の反射面で再度反射した前記第3の反射ビームを入射するfθレンズ系と、前記fθレンズ系から前記被照射体に向かう前記第3の反射ビームを前記非偏向方向に関して収斂する第3光学部材とを有する、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 2.
The movable reflective member is a rotating multifaceted mirror having a large number of reflective surfaces.
Further comprising a second optical member that converges the beam first incident on the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror with respect to the non-deflection direction.
The scanning optical system includes an fθ lens system that incidents the third reflected beam that has been reflected again by the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror, and the third reflected beam that is directed from the fθ lens system to the irradiated body. A beam scanning apparatus having a third optical member that converges with respect to the non-deflection direction.
請求項3に記載のビーム走査装置であって、
前記光分離部材は、前記光源装置からの前記ビームを入射する側に配置された偏光ビームスプリッタと、前記回転多面鏡と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された波長板とを含み、
前記回転多面鏡の反射面に最初に入射する前記ビームを直線偏光とする、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 3.
The light separating member includes a polarizing beam splitter arranged on a side in which the beam from the light source device is incident, and a wave plate arranged in an optical path between the rotating polymorphic mirror and the polarizing beam splitter.
A beam scanning device that linearly polarizes the beam that first enters the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror.
請求項4に記載のビーム走査装置であって、
前記第1光学部材は、前記回転多面鏡の反射面に前側焦点が位置するように設けられたシリンドリカルレンズであり、
前記再反射光学系は更に前記シリンドリカルレンズの後側に配置される反射ミラーを含む、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 4.
The first optical member is a cylindrical lens provided so that the front focal point is located on the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror.
The rereflection optical system is a beam scanning apparatus including a reflection mirror arranged behind the cylindrical lens.
請求項5に記載のビーム走査装置であって、
前記第2光学部材は、前記回転多面鏡の反射面に後側焦点が位置するように設けられたシリンドリカルレンズである、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 5.
The second optical member is a beam scanning device, which is a cylindrical lens provided so that the rear focal point is located on the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror.
回転軸の回りに回転する回転多面鏡の複数の反射面の各々に光源装置からのビームを照射し、前記反射面の各々で偏向されたビームを、走査用光学系を介して被照射体に投射して一次元走査するビーム走査装置であって、
前記光源装置からの前記ビームを入射して、前記回転多面鏡の反射面上で回転方向と直交した非偏向方向に関して収斂させて照射する第1のシリンドリカルレンズと、
前記回転多面鏡の反射面で最初に反射した第1の反射ビームを入射して、前記回転多面鏡の反射面に向かうように反射する第2の反射ビームを生成すると共に、前記第2の反射ビームを前記回転多面鏡の反射面上で前記非偏向方向に関して収斂させる第2のシリンドリカルレンズを含む再反射光学系と、
前記回転多面鏡と前記走査用光学系との間の光路に配置され、前記光源装置からの前記ビームを最初に前記回転多面鏡の反射面に入射するように導くと共に、前記第2の反射ビームが前記回転多面鏡の反射面で再度反射した第3の反射ビームを前記走査用光学系に入射するように導く光分離部材と、
を備えるビーム走査装置。
A beam from a light source device is applied to each of a plurality of reflecting surfaces of a rotating multifaceted mirror rotating around a rotation axis, and a beam deflected by each of the reflecting surfaces is applied to an irradiated object via a scanning optical system. A beam scanning device that projects and scans one-dimensionally.
A first cylindrical lens that incidents the beam from the light source device and converges and irradiates it on the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror in a non-deflection direction orthogonal to the rotation direction.
The first reflected beam first reflected by the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror is incident to generate a second reflected beam that is reflected toward the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror, and the second reflection is generated. A rereflection optical system including a second cylindrical lens that converges the beam on the reflection surface of the rotating polymorphic mirror with respect to the non-deflection direction.
Arranged in the optical path between the rotating polymorphic mirror and the scanning optical system, the beam from the light source device is guided so as to first enter the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror, and the second reflected beam is introduced. A light separating member that guides a third reflected beam that is re-reflected by the reflecting surface of the rotating multi-sided mirror so as to enter the scanning optical system.
A beam scanning device comprising.
請求項7に記載のビーム走査装置であって、
前記回転多面鏡の反射面に最初に入射する前記ビームと、再度入射する前記第2の反射ビームとは、前記回転多面鏡の反射面上で前記非偏向方向に関して同じ位置に設定される、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 7.
The beam first incident on the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror and the second reflected beam incident again are set at the same position on the reflecting surface of the rotating multifaceted mirror with respect to the non-deflection direction. Scanning device.
請求項8に記載のビーム走査装置であって、
前記再反射光学系は、更に前記第2のシリンドリカルレンズの後側に配置される反射ミラーを含み、
前記第2のシリンドリカルレンズの前側焦点は前記回転多面鏡の反射面の位置に設定される、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 8.
The catadioptric system further includes a reflection mirror located behind the second cylindrical lens.
A beam scanning device in which the front focal point of the second cylindrical lens is set at the position of the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror.
請求項9に記載のビーム走査装置であって、
前記光分離部材は、前記光源装置からの前記ビームを入射する側に配置された偏光ビームスプリッタと、前記回転多面鏡と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路に配置された波長板とを含み、前記回転多面鏡の反射面に最初に入射する前記ビームを直線偏光とした、ビーム走査装置。
The beam scanning apparatus according to claim 9.
The light separating member includes a polarizing beam splitter arranged on a side in which the beam from the light source device is incident, and a wave plate arranged in an optical path between the rotating multifaceted mirror and the polarizing beam splitter. A beam scanning device in which the beam first incident on the reflecting surface of the rotating polymorphic mirror is linearly polarized.
基板を所定の方向に移動させた状態で、請求項1〜10のいずれか1項に記載のビーム走査装置を用いて、前記走査用光学系からの前記第3の反射ビームを前記被照射体である前記基板上に投射し、且つ、前記第3の反射ビームを前記非偏向方向と交差する主走査方向に走査させることで前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置。 With the substrate moved in a predetermined direction, the beam scanning apparatus according to any one of claims 1 to 10 is used to transmit the third reflected beam from the scanning optical system to the irradiated object. A pattern drawing device that draws a pattern on the substrate by projecting the third reflected beam onto the substrate and scanning the third reflected beam in a main scanning direction intersecting the non-deflection direction. 請求項11に記載のパターン描画装置であって、
前記基板の移動方向および前記主走査方向の少なくとも1つの方向に沿って前記ビーム走査装置が複数配置されている、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 11.
A pattern drawing device in which a plurality of beam scanning devices are arranged along at least one direction of the substrate moving direction and the main scanning direction.
請求項12に記載のパターン描画装置であって、
前記基板に形成された所定のマークを検出するためのアライメント系を備え、
前記アライメント系は、前記基板の移動方向に沿って配置された複数の前記ビーム走査装置の位置に対応してそれぞれ設けられている、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 12.
An alignment system for detecting a predetermined mark formed on the substrate is provided.
The alignment system is a pattern drawing device provided corresponding to the positions of a plurality of beam scanning devices arranged along the moving direction of the substrate.
請求項11〜13のいずれか1項に記載のパターン描画装置であって、
前記基板は、可撓性の長尺なシート基板であり、
前記シート基板の長尺方向と交差する幅方向に延びた中心軸と、前記中心軸から一定半径の円筒状の外周面とを有する回転ドラムをさらに備え、
前記回転ドラムは、前記外周面に倣って前記シート基板の一部を前記長尺方向に湾曲させて支持しつつ、前記中心軸を中心に回転して前記シート基板を前記長尺方向に移動させ、
前記ビーム走査装置は、前記回転ドラムで支持されている前記シート基板上に前記走査用光学系からの前記第3の反射ビームを投射する、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to any one of claims 11 to 13.
The substrate is a flexible and long sheet substrate.
Further comprising a rotating drum having a central axis extending in a width direction intersecting the elongated direction of the sheet substrate and a cylindrical outer peripheral surface having a constant radius from the central axis.
The rotating drum rotates around the central axis to move the sheet substrate in the elongated direction while supporting the sheet substrate by bending a part of the sheet substrate in the elongated direction in accordance with the outer peripheral surface. ,
The beam scanning device is a pattern drawing device that projects the third reflected beam from the scanning optical system onto the sheet substrate supported by the rotating drum.
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