JP6828766B2 - Pattern drawing device - Google Patents

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Description

本発明は、基板等の被照射体上に描画データに基づいた光ビームを照射してパターンを描画するパターン描画装置に関する。 The present invention relates to a pattern drawing apparatus that draws a pattern by irradiating an irradiated body such as a substrate with a light beam based on drawing data.

近年、プリンタブル・エレクトロニックと称して、樹脂や極薄ガラスで構成されたフレキシブル(可撓性)な基板上に、凹版方式、凸版方式、シルク方式、または、インクジェット方式等の印刷法、或いはフレキシブルな基板上に塗布された感光層に紫外線の光パターンを投射する光パターニング法によって、表示ディスプレイ等の電子デバイスを形成することが試みられている。電子デバイスとして、薄膜トランジスタ(TFT)、ICチップ、センサ素子、抵抗素子、コンデンサ素子等を含む回路パターン(単一の配線層、または多層配線層)の形成には、パターンの描画分解能が高く、高精度な位置決め精度が要求されるため、印刷法ではなく光パターニング法を用いることが検討されている。 In recent years, called printable electronic, printing methods such as intaglio method, letterpress method, silk method, or inkjet method, or flexible printing method on a flexible substrate made of resin or ultra-thin glass. Attempts have been made to form electronic devices such as display displays by an optical patterning method in which an ultraviolet light pattern is projected onto a photosensitive layer coated on a substrate. For the formation of a circuit pattern (single wiring layer or multilayer wiring layer) including a thin film (TFT), an IC chip, a sensor element, a resistance element, a capacitor element, etc. as an electronic device, the drawing resolution of the pattern is high and high. Since accurate positioning accuracy is required, it is considered to use an optical patterning method instead of a printing method.

下記に示す特許文献1には、所定の画素間ピッチ(画素寸法)で規定される描画データに応じて、レーザビームを基材上に照射するとともに、ビームと基材を相対的に2次元移動させて、基材上にTFTやカラーフィルター等のパターンを形成するパターン形成装置が開示されている。この特許文献1のパターン形成装置では、基材(フレキシブル基材)上に形成された前工程パターンの周囲の複数ヶ所に形成されたアライメントマークの各位置を検出し、その結果に基づいて基材の伸縮(および変形)を求め、求めた伸縮(変形)に応じて描画データを補正することで、前工程パターンとの位置ずれを防止したパターン露光を行っている。その描画データの補正に際しては、基材上でビームを移動させる方向(主走査方向)と、基材を支持する移動ステージの移動方向(副走査方向)とに細分化された画素の寸法(画素ピッチ)を、基材の伸縮に応じて補正している。 In Patent Document 1 shown below, a laser beam is irradiated onto a base material according to drawing data defined by a predetermined inter-pixel pitch (pixel size), and the beam and the base material are relatively moved two-dimensionally. A pattern forming apparatus for forming a pattern such as a TFT or a color filter on a base material is disclosed. In the pattern forming apparatus of Patent Document 1, each position of the alignment mark formed at a plurality of places around the pre-process pattern formed on the base material (flexible base material) is detected, and the base material is based on the result. By obtaining the expansion and contraction (and deformation) of the pattern and correcting the drawing data according to the obtained expansion and contraction (deformation), pattern exposure is performed in which the positional deviation from the previous process pattern is prevented. When correcting the drawing data, the dimensions (pixels) of the pixels are subdivided into the direction in which the beam is moved on the base material (main scanning direction) and the moving direction of the moving stage supporting the base material (secondary scanning direction). The pitch) is corrected according to the expansion and contraction of the base material.

しかしながら、例えば、ロール・ツー・ロール方式で長尺の基材上に連続してパターンを形成する場合、基材の長尺方向の伸縮は一定ではなく、所々で変動することがある。すなわち、長尺の基材上に形成される1つの電子デバイスに対応したパターン形成領域(露光領域)の中であっても、副走査方向に関する伸縮が一定でないことがあり、基材上の1つのパターン形成領域にパターンを描画している途中であっても、下地パターン(前工程パターン)との重ね合せ精度やトータルピッチ精度(パターン形成領域全長の寸法精度)を劣化させないためには、副走査方向に関する倍率補正をきめ細かく変える必要性が生じる。 However, for example, when a pattern is continuously formed on a long base material by a roll-to-roll method, the expansion and contraction of the base material in the long length direction is not constant and may fluctuate in some places. That is, even within the pattern forming region (exposure region) corresponding to one electronic device formed on the long base material, the expansion and contraction in the sub-scanning direction may not be constant, and 1 on the base material. In order not to deteriorate the overlay accuracy with the base pattern (previous process pattern) and the total pitch accuracy (dimensional accuracy of the entire length of the pattern formation area) even while the pattern is being drawn in one pattern formation area, it is secondary. It becomes necessary to finely change the magnification correction regarding the scanning direction.

特開2004−272167号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-272167

本発明の一態様は、描画ビームを回転多面鏡の各反射面で順次に偏向して、前記描画ビームのスポットを基板上で主走査方向に繰り返し走査する描画ヘッド部を有し、前記基板と前記描画ヘッド部を副走査方向に相対移動させることによって、前記スポット光の前記主走査方向の走査で形成される描画ライン毎に前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記回転多面鏡の反射面の各々が所定の角度になる時点を光学的に検出して、前記描画ビームのスポットが前記主走査方向の走査開始位置になったことを表す検知信号を、前記スポット光の前記繰り返し走査の度に出力する検出センサと、前記スポットが前記主走査方向に走査される間に描画すべき前記パターンに対応した描画データを、前記副走査方向に並んで形成される前記描画ラインの各々に対応して複数記憶するデータ記憶部と、前記回転多面鏡の第1の前記反射面に対応して前記検出センサから出力される第1の前記検知信号と、その後で前記回転多面鏡の第2の前記反射面に対応して前記検出センサから出力される第2の前記検知信号との間の期間に、前記データ記憶部に記憶されている前記第2の前記検知信号に応答して描画すべき前記描画ラインに対応した前記描画データを準備する準備処理を実行し、前記第2の前記検知信号に応答して前記準備処理された前記描画データに基づいて前記スポットによる前記パターンの描画を実行するように制御する制御部と、を備える。 One aspect of the present invention has a drawing head portion that sequentially deflects a drawing beam on each reflecting surface of a rotating polymorphic mirror and repeatedly scans the spot light of the drawing beam in the main scanning direction on the substrate. the drawing head portion by relatively moving in the sub-scanning direction, a pattern drawing apparatus for drawing a pattern on the substrate for each drawing lines formed by the main scanning direction of the scanning of the spot light and the the time at which each of the reflecting surfaces of the rotating polygon mirror becomes a predetermined angle detected optically, a detection signal indicating that the spot light of the drawing beam becomes a scanning start position in the main scanning direction, the spots a detection sensor for outputting at every said repetition scanning light, the drawing data to which the spot light corresponding to the pattern to be drawn while being scanned in the main scanning direction, are formed side by side in the sub scanning direction wherein a data storage unit for storing a plurality to correspond to each of the plurality of drawing lines, the first of the detection signal output from the first said detection sensor corresponding to the reflection surface of said rotary polygonal mirror and the subsequently The second detection signal stored in the data storage unit during a period between the second detection signal output from the detection sensor corresponding to the second reflection surface of the rotating polymorphic mirror and the second detection signal output from the detection sensor. A preparatory process for preparing the drawing data corresponding to the drawing line to be drawn in response to is executed, and the spot light is based on the drawing data prepared in response to the second detection signal. It is provided with a control unit for controlling the drawing of the pattern according to the above.

第1の実施の形態による露光装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the exposure apparatus by 1st Embodiment. 図1に示す露光装置の回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。It is a detailed view which shows the state which the substrate is wound around the rotating drum of the exposure apparatus 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 alignment mark formed on the substrate. 図1に示す走査ユニットの光学的な構成を示す図である。It is a figure which shows the optical structure of the scanning unit shown in FIG. 図1に示すビーム分配部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the beam distribution part shown in FIG. 図1に示す制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the control device shown in FIG. 図1に示す光源装置の具体的な構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the light source apparatus shown in FIG. 図6に示した描画コントロール部と描画データ記憶部とによって、基板の移動位置(移動量)に応じた描画データ(画素データ列)の読み出しのタイミングを説明する図である。It is a figure explaining the timing of reading drawing data (pixel data string) according to the moving position (moving amount) of a substrate by the drawing control unit and the drawing data storage unit shown in FIG. 図9Aは、倍率補正を行わないときに、Xアドレス値のインクリメント(1番地の増加)が、移動量の10カウント分に対応している状態を示す図、図9Bは、描画すべきパターンを縮小させるために、Xアドレス値のインクリメント(1番地の増加)が、移動量の9カウント分に対応している状態を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing a state in which the increment of the X address value (increment of address 1) corresponds to 10 counts of the movement amount when the magnification correction is not performed, and FIG. 9B is a diagram showing a pattern to be drawn. It is a figure which shows the state which the increment (the increase of the address 1) of the X address value corresponds to 9 counts of the movement amount in order to reduce. 描画動作中の途中で異なる描画倍率に変更する際の制御について説明する図である。It is a figure explaining the control when changing to a different drawing magnification in the middle of a drawing operation. 描画動作中の途中で異なる描画倍率に変更する際の制御について説明する図である。It is a figure explaining the control when changing to a different drawing magnification in the middle of a drawing operation. 1つの露光領域上に設定される倍率変更点の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the magnification change point set on one exposure area. 図6に示した描画コントロール部によって実行される副走査方向の描画倍率補正のための演算シーケンスの変形例を説明するタイムチャートである。6 is a time chart for explaining a modification of the calculation sequence for correcting the drawing magnification in the sub-scanning direction executed by the drawing control unit shown in FIG. 走査ユニットからの原点信号の発生タイミング、描画タイミング、および演算タイミングを時系列に表したタイムチャートである。This is a time chart showing the generation timing, drawing timing, and calculation timing of the origin signal from the scanning unit in chronological order. 図14で説明した制御を行うために、図6中の描画コントロール部と描画データ記憶部の各々に設けられる一部の回路構成の概略を説明するブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an outline of a partial circuit configuration provided in each of the drawing control unit and the drawing data storage unit in FIG. 6 in order to perform the control described in FIG. 図14、図15で説明した主走査方向(Y方向)への描画パターンの位置シフトを、露光領域に対するパターンの描画動作中に連続して実行する場合の一例を示すチャート図である。FIG. 5 is a chart diagram showing an example of a case where the position shift of the drawing pattern in the main scanning direction (Y direction) described with reference to FIGS. 14 and 15 is continuously executed during the drawing operation of the pattern with respect to the exposed area.

本発明の態様に係る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 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(パターン描画装置)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 (pattern drawing 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、可撓性のシート状の基板(シート基板)Pをロール状に巻いた供給ロール(図示略)から基板Pが送出され、送出された基板Pに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Pを回収ロール(図示略)で巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール(Roll To Roll)方式の構造を有する。基板Pは、基板Pの移動方向(搬送方向)が長手方向(長尺)となり、幅方向が短手方向(短尺)となる帯状の形状を有する。本第1の実施の形態においては、フィルム状の基板Pが、前工程の処理装置(第1の処理装置)PR1、露光装置EX、後工程の処理装置(第2の処理装置)PR2を経て、連続的に処理される例を示している。 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 continuously 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 wound up by a recovery roll (not shown). 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). In the first embodiment, the film-shaped substrate P passes through the processing device (first processing device) PR1 in the previous process, the exposure device EX, and the processing device (second processing device) PR2 in the subsequent process. , Shows an example of continuous processing.

なお、本第1の実施の形態では、X方向は、装置が設置される工場の床面Eと平行な水平面であって基板Pが搬送される方向とし、Y方向は、水平面内においてX方向と直交する方向、つまり、基板Pの幅方向(短尺方向)とし、Z方向は、X方向とY方向とに直交する方向(上方向)であり、重力が働く方向と平行である。 In the first embodiment, the X direction is a horizontal plane parallel to the floor surface E of the factory where the device is installed and the substrate P is conveyed, and the Y direction is the X direction in the horizontal plane. The direction orthogonal to, that is, the width direction (short direction) of the substrate P, and the Z direction is a direction (upward direction) orthogonal to the X direction and the Y direction, and is parallel to the direction in which gravity acts.

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

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

ところで、基板Pの可撓性(flexibility)とは、基板Pに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Pを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Pの材質、大きさ、厚さ、基板P上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本第1の実施の形態によるデバイス製造システム10内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Pを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損(破れや割れが発生)したりせずに、基板Pを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。 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 first embodiment, the seat It can be said that the range of flexibility is such that the substrate P can be smoothly conveyed without bending and creases or breakage (tear or crack).

前工程用の処理装置PR1は、基板Pを所定の速度で長尺方向に沿って搬送しつつ、基板Pに対して塗布処理と乾燥処理を行う塗布装置である。処理装置PR1は、基板Pの表面に感光性機能液を選択的または一様に塗布した後に、感光性機能液に含まれる溶剤または水を除去して、感光性機能液を乾燥させる。これにより、基板Pの表面に感光性機能層(光感応層)となる膜が選択的または一様に形成される。なお、ドライフィルムを基板Pの表面に貼り付けることで、基板Pの表面に感光性機能層を形成してもよい。この場合は、処理装置PR1に代えて、ドライフィルムを基板Pに貼り付ける貼付装置(処理装置)を設ければよい。 The processing device PR1 for the pre-process is a coating device that performs a coating process and a drying process on the substrate P while transporting the substrate P at a predetermined speed along a long direction. The processing device PR1 selectively or uniformly applies the photosensitive functional liquid to the surface of the substrate P, and then removes the solvent or water contained in the photosensitive functional liquid to dry the photosensitive functional liquid. As a result, a film to be a photosensitive functional layer (light sensitive layer) is selectively or uniformly formed on the surface of the substrate P. A photosensitive functional layer may be formed on the surface of the substrate P by attaching the dry film to the surface of the substrate P. In this case, instead of the processing device PR1, a sticking device (processing device) for attaching the dry film to the substrate P may be provided.

ここで、この感光性機能液(層)の典型的なものはフォトレジスト(液状またはドライフィルム状)であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤(SAM)、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤等がある。感光性機能液(層)として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク(銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク)または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ(TFT)等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能液(層)として、感光性還元剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Pを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成(析出)される。このようなメッキ処理はアディティブ(additive)なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ(subtractive)なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置EXへ送られる基板Pは、母材をPETやPENとし、その表面にアルミニウム(Al)や銅(Cu)等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。 Here, a typical photosensitive functional liquid (layer) is a photoresist (liquid or dry film), but as a material that does not require development treatment, it has a liquid-repellent property in a portion irradiated with ultraviolet rays. There is a photosensitive silane coupling agent (SAM) that is modified, or a photosensitive reducing agent that exposes a plating reducing group to a portion irradiated with ultraviolet rays. When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional liquid (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 liquid (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EXは、処理装置PR1から搬送されてきた基板Pを処理装置PR2に向けて所定の速度で搬送方向(+X方向)に搬送しつつ、基板Pに対して露光処理(パターン描画)を行う処理装置である。露光装置EXは、基板Pの表面(感光性機能層の表面、すなわち、感光面)に、電子デバイス用のパターン(例えば、電子デバイスを構成するTFTの電極や配線等のパターン)に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像(改質部)が形成される。 The exposure apparatus EX performs exposure processing (pattern drawing) on the substrate P while conveying the substrate P conveyed from the processing apparatus PR1 toward the processing apparatus PR2 at a predetermined speed in the conveying direction (+ X direction). It is a processing device. The exposure apparatus EX has light on the surface of the substrate P (the surface of the photosensitive functional layer, that is, the photosensitive surface) according to a pattern for an electronic device (for example, a pattern of a TFT electrode or wiring constituting the electronic device). Irradiate the pattern. As a result, a latent image (modified portion) corresponding to the pattern is formed on the photosensitive functional layer.

本第1の実施の形態においては、露光装置EXは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式のパターン描画装置である。後で詳細に説明するが、露光装置EXは、基板Pを長尺方向(副走査方向)に搬送しながら、露光用のパルス状のビーム(パルスビーム、光ビーム)LB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)に応じて高速に変調(オン/オフ)する。これにより、基板Pの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Pの副走査と、スポット光SPの主走査とで、スポット光SPが基板Pの被照射面上で相対的に2次元走査されて、基板Pに所定のパターンが描画露光される。また、基板Pは、長尺方向に沿って搬送されているので、露光装置EXによってパターンが露光される露光領域Wは、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる(図3参照)。この露光領域Wに電子デバイスが形成されるので、露光領域Wは、デバイス形成領域でもある。 In the first 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 pattern drawing apparatus. As will be described in detail later, the exposure apparatus EX transmits the spot light SP of the pulsed beam (pulse beam, light beam) LB for exposure while transporting the substrate P in the long direction (secondary scanning direction). While scanning (main scanning) one-dimensionally in a predetermined scanning direction (Y direction) on the irradiated surface (photosensitive surface) of the substrate P, the intensity of the spot light SP is modulated at high speed according to the pattern data (drawing data). (On / off). 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, in the sub-scanning of the substrate P and the main scanning of the spot light SP, the spot light SP is relatively two-dimensionally scanned on the irradiated surface of the substrate P, and a predetermined pattern is drawn and exposed on the substrate P. .. Further, since the substrate P is conveyed along the elongated direction, a plurality of exposure regions W on which the pattern is exposed by the exposure apparatus EX are provided along the elongated direction of the substrate P at predetermined intervals. This is the case (see Fig. 3). Since the electronic device is formed in this exposure region W, the exposure region W is also a device formation region.

後工程の処理装置PR2は、露光装置EXから搬送されてきた基板Pを所定の速度で搬送しつつ、基板Pに対して湿式処理と乾燥処理を行う湿式処理装置である。本第1の実施の形態では、処理装置PR2は、基板Pに対して湿式処理の一種である現像処理またはメッキ処理を行う。そのため、処理装置PR2は、基板Pを所定時間だけ現像液に浸漬させる現像部、または基板Pを所定時間だけ無電解メッキ液に浸漬させるメッキ部と、基板Pを純水等で洗浄する洗浄部と、基板Pを乾燥させる乾燥部とを備える。これにより、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が析出(形成)される。つまり、基板Pの感光性機能層上のスポット光SPの照射部分と非照射部分の違いに応じて、基板P上に所定の材料(例えば、レジスト、パラジウム)が選択的に形成され、これがパターン層となる。 The processing device PR2 in the post-process is a wet processing device that performs wet treatment and drying treatment on the substrate P while transporting the substrate P conveyed from the exposure apparatus EX at a predetermined speed. In the first embodiment, the processing apparatus PR2 performs a developing process or a plating process, which is a kind of wet process, on the substrate P. Therefore, the processing device PR2 includes a developing unit for immersing the substrate P in a developing solution for a predetermined time, a plating unit for immersing the substrate P in an electroless plating solution for a predetermined time, and a cleaning unit for cleaning the substrate P with pure water or the like. And a drying portion for drying the substrate P. As a result, a pattern layer corresponding to the latent image is deposited (formed) on the surface of the photosensitive functional layer. That is, a predetermined material (for example, resist, palladium) is selectively formed on the substrate P according to the difference between the irradiated portion and the non-irradiated portion of the spot light SP on the photosensitive functional layer of the substrate P, and this is a pattern. Become a layer.

なお、感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、湿式処理の一種である液体(例えば、導電性インク等を含有した液体)の塗布処理、またはメッキ処理が処理装置PR2によって行われる。この場合であっても、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が形成される。つまり、基板Pの感光性機能層のスポット光SPの照射部分と被照射部分の違いに応じて、基板P上に所定の材料(例えば、導電性インクまたはパラジウム等)が選択的に形成され、これがパターン層となる。 When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional layer, a liquid (for example, a liquid containing conductive ink or the like), which is a kind of wet treatment, is applied or plated by the processing device PR2. Will be Even in this case, a pattern layer corresponding to the latent image is formed on the surface of the photosensitive functional layer. That is, a predetermined material (for example, conductive ink or palladium) is selectively formed on the substrate P according to the difference between the irradiated portion and the irradiated portion of the spot light SP of the photosensitive functional layer of the substrate P. This becomes the pattern layer.

さて、図1に示す露光装置(パターン描画装置)EXは、温調チャンバーECV内に格納されている。この温調チャンバーECVは、内部を所定の温度、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Pの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Pの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を考慮した湿度に設定される。温調チャンバーECVは、パッシブまたはアクティブな防振ユニットSU1、SU2を介して製造工場の床面Eに配置される。防振ユニットSU1、SU2は、床面Eからの振動を低減する。この床面Eは、工場の床面自体であってもよいし、水平面を出すために床面上に専用に設置される設置土台(ペデスタル)上の面であってもよい。露光装置EXは、基板搬送機構12と、光源装置LSと、ビーム分配部BDUと、露光ヘッド14と、制御装置16と、複数のアライメント顕微鏡AM1m、AM2m(なお、m=1、2、3、4)と、複数のエンコーダヘッドENja、ENjb(なお、j=1、2、3、4)とを少なくとも備えている。制御装置(制御部)16は、露光装置EXの各部を制御するものである。この制御装置16は、コンピュータとプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本第1の実施の形態の制御装置16として機能する。 By the way, the exposure apparatus (pattern drawing apparatus) EX shown in FIG. 1 is stored 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. The humidity is set in consideration of the charge of static electricity. The temperature control chamber ECV is arranged on the floor surface E of the manufacturing plant via the passive or active anti-vibration units SU1 and SU2. The vibration isolation units SU1 and SU2 reduce vibration from the floor surface E. The floor 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 LS, a beam distribution unit BDU, an exposure head 14, a control device 16, and a plurality of alignment microscopes AM1m, AM2m (note that m = 1, 2, 3, 4) and at least a plurality of encoder heads ENja and ENjb (note that j = 1, 2, 3, 4) are provided. The control device (control unit) 16 controls each unit of the exposure device EX. The control device 16 includes a computer and a recording medium or the like on which a program is recorded, and when the computer executes the program, the control device 16 functions as the control device 16 of the first embodiment.

基板搬送機構(移動機構)12は、デバイス製造システム10の基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置PR1から搬送される基板Pを、露光装置EX内で所定の速度で搬送した後、処理装置PR2に所定の速度で送り出す。この基板搬送機構12によって、露光装置EX内で搬送される基板Pの搬送路が規定される。基板搬送機構12は、基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)から順に、エッジポジションコントローラEPC、駆動ローラR1、テンション調整ローラRT1、回転ドラム(円筒ドラム)DR、テンション調整ローラRT2、駆動ローラR2、および、駆動ローラR3を有している。 The substrate transfer mechanism (movement mechanism) 12 constitutes a part of the substrate transfer device of the device manufacturing system 10, and the substrate P transferred from the processing device PR1 is conveyed in the exposure apparatus EX at a predetermined speed. After that, it is sent to the processing device PR2 at a predetermined speed. The substrate transfer mechanism 12 defines a transfer path for the substrate P to be conveyed in the exposure apparatus EX. The substrate transport mechanism 12 includes an edge position controller EPC, a drive roller R1, a tension adjusting roller RT1, a rotary drum (cylindrical drum) DR, and a tension adjusting roller RT2 in order from the upstream side (−X direction side) of the substrate P in the transport direction. It has a drive roller R2 and a drive roller R3.

エッジポジションコントローラEPCは、処理装置PR1から搬送される基板Pの幅方向(Y方向であって基板Pの短尺方向)における位置が、目標位置に対して±十数μm〜数十μm程度の範囲(許容範囲)に収まるように、基板Pを幅方向に移動させて、基板Pの幅方向における位置を調整する。エッジポジションコントローラEPCは、基板Pの幅方向の端部(エッジ)の位置を検出する不図示のエッジセンサからの検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラEPCのローラをY方向に微動させて、基板Pの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ(ニップローラ)R1は、エッジポジションコントローラEPCから搬送される基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pを回転ドラムDRへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラEPCは、回転ドラムDRに巻き付く基板Pの長尺方向が、回転ドラムDRの中心軸AXoに対して常に直交するように、基板Pの幅方向における位置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 position of the edge position controller EPC in the width direction (Y direction and the short direction of the substrate P) of the substrate P conveyed from the processing device PR1 is in the range of ± 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 be within the (allowable range), and the position of the substrate P in the width direction is adjusted. The edge position controller EPC finely moves the rollers of the edge position controller EPC in the Y direction based on a detection signal from an edge sensor (not shown) that detects the position of the end (edge) in the width direction of the substrate P, and the substrate. Adjust the position of 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、Y方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸AXoと、中心軸AXoから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムDRは、この外周面(円周面)に倣って基板Pの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持(保持)しつつ、中心軸AXoを中心に回転して基板Pを+X方向に搬送する。回転ドラムDRは、露光ヘッド14からのビームLB(スポット光SP)が投射される基板P上の領域(部分)をその外周面で支持する。回転ドラムDRは、電子デバイスが形成される面(感光層が形成された側の面)とは反対側の面(裏面)側から基板Pを支持(密着保持)する。回転ドラムDRのY方向の両側には、回転ドラムDRが中心軸AXoの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトSftが設けられている。このシャフトSftは、制御装置16によって制御される図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)からの回転トルクが与えられることで中心軸AXo回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸AXoを含み、YZ平面と平行な平面を中心面Pocと呼ぶ。 The rotating drum DR has a central axis AXo extending in the Y direction and extending in a direction intersecting the 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 exposure head 14 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 layer 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 shaft Sft rotates at a constant rotational speed around the central axis AXo by being given a rotational torque from a rotational drive source (for example, a motor, a reduction mechanism, etc.) controlled by the control device 16 (for example, a motor or a reduction mechanism). 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を処理装置PR2へ向けて搬送する。テンション調整ローラRT1、RT2は、−Z方向に付勢されており、回転ドラムDRに巻き付けられて支持されている基板Pに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムDRにかかる基板Pに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置16は、図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)を制御することで、駆動ローラR1〜R3を回転させる。なお、駆動ローラR1〜R3の回転軸、および、テンション調整ローラRT1、RT2の回転軸は、回転ドラムDRの中心軸AXoと平行している。 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 processing device 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 16 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LSは、パルス状のビーム(パルスビーム、パルス光、レーザ)LBを発生して射出する。このビームLBは、370nm以下の波長帯域の特定波長(例えば、355nm)にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームLBの発光周波数(発振周波数、所定周波数)をFaとする。光源装置LSから射出されるビームLBは、ビーム分配部BDUを介して露光ヘッド14に入射する。光源装置LSは、制御装置16の制御にしたがって、発光周波数FaでビームLBを発光して射出する。この光源装置LSの構成は、後で詳細に説明するが、本第1の実施の形態では、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子(高調波発生素子)等で構成され、100MHz〜数百MHzの発振周波数Faでのパルス発光が可能で、1パルス光の発光時間が数ピコ秒〜十数ピコ秒程度の高輝度な紫外線のパルス光が得られるファイバーアンプレーザ光源(高調波レーザ光源)を用いるものとする。 The light source device LS generates and emits a pulsed beam (pulse beam, pulsed light, laser) LB. This beam LB is ultraviolet light having a peak wavelength at a specific wavelength (for example, 355 nm) 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 from the light source device LS is incident on the exposure head 14 via the beam distribution unit BDU. The light source device LS emits and emits a beam LB at a light emission frequency Fa according to the control of the control device 16. The configuration of this light source device LS will be described in detail later, but in the first embodiment, a semiconductor laser element that generates pulsed light in the infrared wavelength region, a fiber amplifier, and an amplified infrared wavelength region. It is composed of a wavelength conversion element (harmonic generator) that converts pulsed light into pulsed light in the ultraviolet wavelength range, and can emit pulses at an oscillation frequency Fa of 100 MHz to several hundred MHz, and the emission time of one pulsed light is It is assumed that a fiber amplifier laser light source (harmonic laser light source) capable of obtaining high-intensity ultraviolet pulsed light of several picoseconds to ten and several picoseconds is used.

ビーム分配部BDUは、露光ヘッド14を構成する複数の走査ユニットUn(なお、n=1、2、・・・、6)の各々に光源装置LSからのビームLBを分配する複数のミラーやビームスプリッタと、各走査ユニットUnに入射するビームLBnのそれぞれを描画データに応じて強度変調する描画用光学素子(AOM)等を有するが、詳しくは図5を参照して後述する。 The beam distribution unit BDU distributes the beam LB from the light source device LS to each of the plurality of scanning units Un (n = 1, 2, ..., 6) constituting the exposure head 14. It has a splitter and a drawing optical element (AOM) that modulates the intensity of each of the beam LBn incident on each scanning unit Un according to the drawing data. Details thereof will be described later with reference to FIG.

露光ヘッド(露光ヘッド部)14は、同一構成の複数の走査ユニットUn(U1〜U6)を配列した、いわゆるマルチビーム型の露光ヘッドとなっている。露光ヘッド14は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板Pの一部分に、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)によってパターンを描画する。露光ヘッド14は、基板Pに対して電子デバイス用のパターン露光を繰り返し行うことから、パターンが露光される露光領域(電子デバイス形成領域)Wは、図3のように、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられている。複数の走査ユニットUn(U1〜U6)は、中心面Pocを挟んで基板Pの搬送方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)で、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。偶数番の走査ユニットU2、U4、U6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)で、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6とは、XZ面内でみると、中心面Pocに対して対称に設けられている。 The exposure head (exposure head unit) 14 is a so-called multi-beam type exposure head in which a plurality of scanning units Un (U1 to U6) having the same configuration are arranged. The exposure head 14 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). Since the exposure head 14 repeatedly performs pattern exposure for the electronic device on the substrate P, the exposure region (electronic device formation region) W on which the pattern is exposed is in the long direction of the substrate P as shown in FIG. A plurality of them are provided at predetermined intervals along the above. The plurality of scanning units Un (U1 to U6) are arranged in a staggered arrangement in two rows in the transport direction of the substrate P with the central surface Poc interposed therebetween. The odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 are arranged in a row 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. Have been placed. 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 in the XZ plane.

各走査ユニットUn(U1〜U6)は、ビーム分配部BDUから供給されるビームLBn(n=1〜6)を、基板Pの被照射面上でスポット光SPに収斂するように投射しつつ、そのスポット光SPを、回転するポリゴンミラーPM(図4参照)によって1次元に走査する。この各走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMによって、基板Pの被照射面上でスポット光SPがY方向に1次元走査される。このスポット光SPの走査によって、基板P上(基板Pの被照射面上)に、1ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン(走査線)SLn(なお、n=1、2、・・・、6)が規定される。 Each scanning unit Un (U1 to U6) projects the beam LBn (n = 1 to 6) supplied from the beam distribution unit BDU so as to converge on the spot light SP on the irradiated surface of the substrate P. The spot light SP is scanned one-dimensionally by a rotating polygon mirror PM (see FIG. 4). The polygon mirror PM of each scanning unit Un (U1 to U6) scans the spot light SP one-dimensionally in the Y direction on the irradiated surface of the substrate P. By scanning the spot light SP, a linear drawing line (scanning line) SLn (n = 1, 2, ..., 6) is specified.

走査ユニットU1は、スポット光SPを描画ラインSL1に沿って走査し、同様に、走査ユニットU2〜U6は、スポット光SPを描画ラインSL2〜SL6に沿って走査する。複数の走査ユニットU1〜U6の各描画ラインSL1〜SL6は、図2、図3に示すように、奇数番と偶数番の描画ラインSLnは基板Pの長尺方向である副走査方向に分離しているが、Y方向(基板Pの幅方向、或いは主走査方向)に関しては互いに分離することなく、継ぎ合わされるように設定されている。なお、ビーム分配部BDUから射出するビームLBnにおいて、走査ユニットU1に入射するビームをLB1で表し、同様に、走査ユニットU2〜U6に入射するビームLBnをLB2〜LB6で表す。走査ユニットUnに入射するビームLBnは、所定の方向に偏光した直線偏光(P偏光またはS偏光)、或いは円偏光のビームであってもよい。 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 SL1 to SL6 of the plurality of scanning units U1 to U6 are separated into the odd-numbered and even-numbered drawing lines SLn in the sub-scanning direction which is the long direction of the substrate P. However, in the Y direction (the width direction of the substrate P or the main scanning direction), they are set so as to be joined without being separated from each other. In the beam LBn emitted from the beam distribution unit BDU, the beam incident on the scanning unit U1 is represented by LB1, and similarly, the beam LBn incident on the scanning units U2 to U6 is represented by LB2 to LB6. The beam LBn incident on the scanning unit Un may be a linearly polarized light (P-polarized light or S-polarized light) polarized in a predetermined direction, or a circularly polarized beam.

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

なお、実際の各描画ラインSLn(SL1〜SL6)は、スポット光SPが被照射面上を実際に走査可能な最大の長さ(最大走査長)よりも僅かに短く設定される。例えば、主走査方向(Y方向)の描画倍率が初期値(倍率補正無し)の場合にパターン描画可能な描画ラインSLnの走査長を30mmとすると、スポット光SPの被照射面上での最大走査長は、描画ラインSLnの描画開始点(走査開始点)側と描画終了点(走査終了点)側の各々に0.5mm程度の余裕を持たせて、31mm程度に設定されている。このように設定することによって、スポット光SPの最大走査長31mmの範囲内で、30mmの描画ラインSLnの位置を主走査方向に微調整したり、描画倍率を微調整したりすることが可能となる。スポット光SPの最大走査長は31mmに限定されるものではなく、主に走査ユニットUn内のポリゴンミラー(回転ポリゴンミラー)PMの後に設けられるfθレンズFT(図4参照)の口径等によって決まる。 The actual drawing lines SLn (SL1 to SL6) are set to be slightly shorter than the maximum length (maximum scanning length) at which the spot light SP can actually scan on the irradiated surface. For example, when the drawing magnification in the main scanning direction (Y direction) is the initial value (without magnification correction) and the scanning length of the drawing line SLn capable of drawing a pattern is 30 mm, the maximum scanning of the spot light SP on the irradiated surface The length is set to about 31 mm with a margin of about 0.5 mm on each of the drawing start point (scanning start point) side and the drawing end point (scanning end point) side of the drawing line SLn. By setting in this way, it is possible to finely adjust the position of the drawing line SLn of 30 mm in the main scanning direction and finely adjust the drawing magnification within the range of the maximum scanning length of the spot light SP of 31 mm. Become. The maximum scanning length of the spot light SP is not limited to 31 mm, and is mainly determined by the aperture of the fθ lens FT (see FIG. 4) provided after the polygon mirror (rotating polygon mirror) PM in the scanning unit Un.

複数の描画ラインSL1〜SL6は、中心面Pocを挟んで、回転ドラムDRの周方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)の基板Pの被照射面上に位置する。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)の基板Pの被照射面上に位置する。描画ラインSL1〜SL6は、基板Pの幅方向、つまり、回転ドラムDRの中心軸AXoと略並行となっている。 The plurality of drawing lines SL1 to SL6 are arranged in a staggered arrangement in two rows in the circumferential direction of the rotating drum DR with the central surface Poc interposed therebetween. 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. 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. The drawing lines SL1 to SL6 are substantially parallel to the width direction of the substrate P, that is, the central axis AXo of the rotating drum DR.

描画ラインSL1、SL3、SL5は、基板Pの幅方向(主走査方向)に沿って所定の間隔をあけて直線上に1列に配置されている。描画ラインSL2、SL4、SL6も同様に、基板Pの幅方向(主走査方向)に沿って所定の間隔をあけて直線上に1列に配置されている。このとき、描画ラインSL2は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL1と描画ラインSL3との間に配置される。同様に、描画ラインSL3は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL2と描画ラインSL4との間に配置されている。描画ラインSL4は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL3と描画ラインSL5との間に配置され、描画ラインSL5は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL4と描画ラインSL6との間に配置されている。 The drawing lines SL1, SL3, and SL5 are arranged in a straight line at predetermined intervals along the width direction (main scanning direction) of the substrate P. Similarly, the drawing lines SL2, SL4, and SL6 are also arranged in a straight line at predetermined intervals along the width direction (main scanning direction) of the substrate P. At this time, the drawing line SL2 is arranged between the drawing line SL1 and the drawing line SL3 in the width direction of the substrate P. Similarly, the drawing line SL3 is arranged between the drawing line SL2 and the drawing line SL4 in the width direction of the substrate P. The drawing line SL4 is arranged between the drawing line SL3 and the drawing line SL5 in the width direction of the substrate P, and the drawing line SL5 is arranged between the drawing line SL4 and the drawing line SL6 in the width direction of the substrate P. Has been done.

奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5の各々に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5の各々によるスポット光SPの主走査方向は、1次元の方向となっており、同じ方向となっている。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6の各々に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6の各々によるスポット光SPの主走査方向は、1次元の方向となっており、同じ方向となっている。この描画ラインSL1、SL3、SL5に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5のスポット光SPの主走査方向と、描画ラインSL2、SL4、SL6に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6のスポット光SPの主走査方向とは互いに逆方向であってもよい。本第1の実施の形態では、描画ラインSL1、SL3、SL5に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5のスポット光SPの主走査方向は−Y方向である。また、描画ラインSL2、SL4、SL6に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6のスポット光SPの主走査方向は+Y方向である。これにより、描画ラインSL1、SL3、SL5の描画開始点側の端部と、描画ラインSL2、SL4、SL6の描画開始点側の端部とはY方向に関して隣接または一部重複する。また、描画ラインSL3、SL5の描画終了点側の端部と、描画ラインSL2、SL4の描画終了点側の端部とはY方向に関して隣接または一部重複する。Y方向に隣り合う描画ラインSLnの端部同士を一部重複させるように、各描画ラインSLnを配置する場合は、例えば、各描画ラインSLnの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでY方向に数%以下の範囲で重複させるとよい。なお、描画ラインSLnをY方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインSLnの端部同士をY方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。すなわち、互いにY方向に隣り合った2つの描画ラインSLnの各々によって描画されるパターン同士が、Y方向に継ぎ合わされて露光されることを意味する。 The main scanning direction of the spot light SP by each of the beams LB1, LB3, and LB5 scanned along each of the odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 is a one-dimensional direction, which is the same direction. There is. The main scanning direction of the spot light SP by each of the beams LB2, LB4, and LB6 scanned along each of the even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 is a one-dimensional direction, which is the same direction. There is. The main scanning direction of the spot light SP of the beams LB1, LB3, LB5 scanned along the drawing lines SL1, SL3, SL5 and the beams LB2, LB4, LB6 scanned along the drawing lines SL2, SL4, SL6. The directions may be opposite to the main scanning direction of the spot light SP. In the first embodiment, the main scanning direction of the spot light SP of the beams LB1, LB3, and LB5 scanned along the drawing lines SL1, SL3, and SL5 is the −Y direction. Further, the main scanning direction of the spot light SP of the beams LB2, LB4, and LB6 scanned along the drawing lines SL2, SL4, and SL6 is the + Y direction. As a result, the ends of the drawing lines SL1, SL3, and SL5 on the drawing start point side and the ends of the drawing lines SL2, SL4, and SL6 on the drawing start point side are adjacent to or partially overlap each other in the Y direction. Further, the end of the drawing lines SL3 and SL5 on the drawing end point side and the end of the drawing lines SL2 and SL4 on the drawing end point side are adjacent to each other or partially overlap in the Y direction. When arranging each drawing line SLn so that the ends of adjacent drawing lines SLn partially overlap each other in the Y direction, for example, the drawing start point or the drawing end is set with respect to the length of each drawing line SLn. It is preferable to overlap the points in the Y direction within a range of several% or less. Note that joining the drawing lines SLn in the Y direction means that the ends of the drawing lines SLn are adjacent to each other or partially overlap with each other in the Y direction. That is, it means that the patterns drawn by each of the two drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction are spliced in the Y direction and exposed.

なお、描画ラインSLnの副走査方向の幅(X方向の寸法)は、スポット光SPの基板P上での実効的なサイズ(直径)φに応じた太さである。例えば、スポット光SPの実効的なサイズ(寸法)φが3μmの場合は、描画ラインSLnの幅も3μmとなる。また、本第1の実施の形態の場合、光源装置LSからのビームLBがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインSLn上に投射されるスポット光SPは、ビームLBの発振周波数Fa(例えば、100MHz)に応じて離散的になる。そのため、ビーム分配部BDUからのビームLBnの1パルス光によって投射されるスポット光SPと次の1パルス光によって投射されるスポット光SPとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光SPのサイズφ、スポット光SPの走査速度(主走査の速度)Vs、および、ビームLBの発振周波数Faによって設定される。スポット光SPの実効的なサイズφは、スポット光SPの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光SPのピーク強度の1/e2(または1/2)で決まる。 The width (dimension in the X direction) of the drawing line SLn in the sub-scanning direction is a thickness corresponding to the effective size (diameter) φ of the spot light SP on the substrate P. For example, when the effective size (dimension) φ of the spot light SP is 3 μm, the width of the drawing line SLn is also 3 μm. Further, in the case of the first embodiment, since the beam LB from the light source device LS is pulsed light, the spot light SP projected on the drawing line SLn during the main scan is the oscillation frequency Fa of the beam LB. It becomes discrete according to (for example, 100 MHz). Therefore, it is necessary to overlap the spot light SP projected by the 1-pulse light of the beam LBn from the beam distribution unit BDU and the spot light SP projected by the next 1-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.

本第1の実施の形態では、実効的なサイズ(寸法)φに対して、φ×1/2程度スポット光SPがオーバーラップするように、スポット光SPの走査速度Vsおよび発振周波数Faが設定される。したがって、スポット光SPの主走査方向に沿った投射間隔は、φ/2となる。そのため、副走査方向(描画ラインSLnと直交した方向)に関しても、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1回の走査と、次の走査との間で、基板Pがスポット光SPの実効的なサイズφの略1/2の距離だけ移動するように設定することが望ましい。また、基板P上の感光性機能層への露光量の設定は、ビームLB(パルス光)のピーク値の調整で可能であるが、ビームLBの強度を上げられない状況で露光量を増大させたい場合は、スポット光SPの主走査方向の走査速度Vsの低下、ビームLBの発振周波数Faの増大、或いは基板Pの副走査方向の搬送速度Vtの低下等のいずれかによって、スポット光SPの主走査方向または副走査方向に関するオーバーラップ量を増加させればよい。スポット光SPの主走査方向の走査速度Vsは、ポリゴンミラーPMの回転数(回転速度Vp)に比例して速くなる。 In the first 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. Will be done. 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 it so that it moves by a distance of approximately 1/2 of the size φ. Further, the exposure amount to the photosensitive functional layer on the substrate P can be set by adjusting the peak value of the beam LB (pulse light), but the exposure amount is increased in a situation where the intensity of the beam LB cannot be increased. If you want, the spot light SP can be reduced by either a decrease in the scanning speed Vs in the main scanning direction of the spot light SP, an increase in the oscillation frequency Fa of the beam LB, or a decrease in the transport speed Vt in the sub-scanning direction of the substrate P. The amount of overlap in the main scanning direction or the sub scanning direction may be increased. The scanning speed Vs of the spot light SP in the main scanning direction increases in proportion to the rotation speed (rotation speed Vp) of the polygon mirror PM.

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

この各照射中心軸Len(Le1〜Le6)は、XZ平面において、描画ラインSL1〜SL6と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々の照射中心軸Le1、Le3、Le5は、XZ平面において同じ方向となっており、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の各々の照射中心軸Le2、Le4、Le6は、XZ平面において同じ方向となっている。また、照射中心軸Le1、Le3、Le5と照射中心軸Le2、Le4、Le6とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。 Each irradiation central axis Len (Le1 to Le6) is a line connecting the drawing lines SL1 to SL6 and the central axis AXo in the XZ plane. The irradiation center axes Le1, Le3, and Le5 of the odd-numbered scanning units U1, U3, and U5 are in the same direction in the XZ plane, and the irradiation center axes Le2 of the even-numbered scanning units U2, U4, and U6 are respectively. , Le4 and Le6 are in the same direction in the XZ plane. Further, the irradiation central axes Le1, Le3, Le5 and the irradiation central axes Le2, Le4, Le6 are set so that the angle with respect to the central surface Poc is ± θ1 in the XZ plane (see FIG. 1).

図1に示した複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、図3に示す基板Pに形成された複数のアライメントマーク(マーク)MKm(MK1〜MK4)を検出するためのものであり、Y方向に沿って複数(本第1の実施の形態では、4つ)設けられている。複数のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)は、基板Pの被照射面上の露光領域Wに描画される所定のパターンと、基板Pとを相対的に位置合わせする(アライメントする)ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板P上で、複数のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)を検出する。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)は、露光ヘッド14からのビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられている。また、複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)は、露光ヘッド14からビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。 The plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) shown in FIG. 1 detect a plurality of alignment marks (marks) MKm (MK1 to MK4) formed on the substrate P shown in FIG. This is for the purpose, and a plurality of (four in the first embodiment) are provided along the Y direction. The plurality of alignment 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. Is. The plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) have a plurality of alignment marks MKm (MK1 to MK4) on the substrate P supported by the outer peripheral surface (circumferential surface) of the rotating drum DR. Is detected. The plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) 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 exposure head 14. It is provided on the upstream side (−X direction side) of the substrate P in the transport direction. Further, the plurality of alignment microscopes AM2m (AM21 to AM24) are from 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 exposure head 14. Is also provided on the downstream side (+ X direction side) of the substrate P in the transport direction.

アライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、アライメント用の照明光を基板Pに投射する光源と、基板Pの表面のアライメントマークMKmを含む局所領域(観察領域)Vw1m(Vw11〜Vw14)、Vw2m(Vw21〜Vw24)の拡大像を得る観察光学系(対物レンズを含む)と、その拡大像を基板Pが搬送方向に移動している間に、基板Pの搬送速度Vtに応じた高速シャッタで撮像するCCD、CMOS等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)の各々が撮像した撮像信号(画像データ)は制御装置16に送られる。制御装置16にはマーク位置検出部が設けられ、複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板P上のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)の位置(マーク位置情報)を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板P上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長500〜800nm程度の光である。 The alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) are a local region (observation region) Vw1m (Vw11) including a light source that projects illumination light for alignment onto the substrate P and an alignment mark MKm on the surface of the substrate P. ~ Vw14), an observation optical system (including an objective lens) that obtains a magnified image of Vw2m (Vw21 to Vw24), and while the substrate P is moving in the transport direction, the transport speed Vt of the substrate P is increased. It has an image pickup device such as a CCD or CMOS that takes an image with a corresponding high-speed shutter. The imaging signals (image data) captured by each of the plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) are sent to the control device 16. The control device 16 is provided with a mark position detecting unit, and detects the position (mark position information) of the alignment marks MKm (MK1 to MK4) on the substrate P by performing image analysis of a plurality of 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.

複数のアライメントマークMK1〜MK4は、各露光領域Wの周りに設けられている。アライメントマークMK1、MK4は、露光領域Wの基板Pの幅方向の両側に、基板Pの長尺方向に沿って一定の間隔Dhで複数形成されている。アライメントマークMK1は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、アライメントマークMK4は、基板Pの幅方向の+Y方向側にそれぞれ形成されている。このようなアライメントマークMK1、MK4は、基板Pが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Pの長尺方向(X方向)に関して同一位置になるように配置される。さらに、アライメントマークMK2、MK3は、アライメントマークMK1とアライメントマークMK4の間であって、露光領域Wの+X方向側と−X方向側との余白部に基板Pの幅方向(短尺方向)に沿って形成されている。アライメントマークMK2、MK3は、露光領域Wと露光領域Wとの間に形成されている。アライメントマークMK2は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、アライメントマークMK3は、基板Pの+Y方向側に形成されている。 A plurality of alignment marks MK1 to MK4 are provided around each exposure region W. A plurality of alignment marks MK1 and MK4 are formed on both sides of the exposure region W in the width direction of the substrate P at regular intervals Dh along the longitudinal direction of the substrate P. The alignment mark MK1 is formed on the −Y direction side in the width direction of the substrate P, and the alignment mark MK4 is formed on the + Y direction side in the width direction of the substrate P. Such alignment marks MK1 and MK4 are positioned at the same position in the longitudinal direction (X direction) of the substrate P when the substrate P is not deformed due to a large tension or a thermal process. Be placed. Further, the alignment marks MK2 and MK3 are located between the alignment mark MK1 and the alignment mark MK4, along the width direction (short direction) of the substrate P in the margins between the + X direction side and the −X direction side of the exposure region W. Is formed. The alignment marks MK2 and MK3 are formed between the exposure region W and the exposure region W. The alignment mark MK2 is formed on the −Y direction side in the width direction of the substrate P, and the alignment 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アライメントマークMK1と余白部のアライメントマークMK2とのY方向の間隔、余白部のアライメントマークMK2とアライメントマークMK3のY方向の間隔、および基板Pの+Y方向側の端部に配列されるアライメントマークMK4と余白部のアライメントマークMK3とのY方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのアライメントマークMKm(MK1〜MK4)は、第1層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第1層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Wの周りにアライメントマーク用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、アライメントマークMKmは、露光領域W内に形成されてもよい。例えば、露光領域W内であって、露光領域Wの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域W内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をアライメントマークMKmとして利用してもよい。 Further, the distance between the alignment mark MK1 arranged at the end on the −Y direction side of the substrate P and the alignment mark MK2 in the margin portion in the Y direction, the distance between the alignment mark MK2 in the margin portion and the alignment mark MK3 in the Y direction, and The distance between the alignment mark MK4 arranged at the end on the + Y direction side of the substrate P and the alignment mark MK3 in the margin portion in the Y direction is set to the same distance. These alignment marks MKm (MK1 to MK4) may be formed together with the formation of the pattern layer of the first layer. For example, when the pattern of the first layer is exposed, the pattern for the alignment mark may also be exposed around the exposure region W where the pattern is exposed. The alignment 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 alignment mark MKm.

アライメント顕微鏡AM11、AM21は、図3に示すように、対物レンズによる観察領域(検出領域)Vw11、Vw21内に存在するアライメントマークMK1を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡AM12〜AM14、AM22〜AM24は、対物レンズによる観察領域Vw12〜Vw14、Vw22〜Vw24内に存在するアライメントマークMK2〜MK4を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡AM11〜AM14、AM21〜AM24は、複数のアライメントマークMK1〜MK4の位置に対応して、基板Pの−Y方向側からAM11〜AM14、AM21〜AM24、の順で基板Pの幅方向に沿って設けられている。なお、図2においては、アライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)の観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)の図示を省略している。 As shown in FIG. 3, the alignment microscopes AM11 and AM21 are arranged so as to image the alignment mark MK1 existing in the observation region (detection region) Vw11 and Vw21 by the objective lens. Similarly, the alignment microscopes AM12 to AM14 and AM22 to AM24 are arranged so as to image the alignment marks MK2 to MK4 existing in the observation regions Vw12 to Vw14 and Vw22 to Vw24 by the objective lens. Therefore, the plurality of alignment microscopes AM11 to AM14 and AM21 to AM24 correspond to the positions of the plurality of alignment marks MK1 to MK4, and the substrate P is in the order of AM11 to AM14 and AM21 to AM24 from the −Y direction side of the substrate P. It is provided along the width direction of. In FIG. 2, the observation region Vw2m (Vw21 to Vw24) of the alignment microscope AM2m (AM21 to AM24) is not shown.

複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)は、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)との長尺方向の距離が、露光領域WのX方向の長さよりも短くなるように設けられている。複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)も同様に、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)との長尺方向の距離が、露光領域WのX方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Y方向に設けられるアライメント顕微鏡AM1m、AM2mの数は、基板Pの幅方向に形成されるアライメントマークMKmの配置や数に応じて変更可能である。また、各観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)、Vw2m(Vw21〜Vw24)の基板Pの被照射面上の大きさは、アライメントマークMK1〜MK4の大きさやアライメント精度(位置計測精度)に応じて設定されるが、100〜500μm角程度の大きさである。 In the plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14), the distance between the exposure position (drawing lines SL1 to SL6) and the observation area Vw1m (Vw11 to Vw14) in the X direction is the distance in the long direction of the exposure area W in the X direction. It is provided so that it is shorter than the length. Similarly, in the plurality of alignment microscopes AM2m (AM21 to AM24), the distance between the exposure position (drawing lines SL1 to SL6) and the observation area Vw2m (Vw21 to Vw24) in the X direction is the X of the exposure area W. It is provided so as to be shorter than the length in the direction. The number of alignment microscopes AM1m and AM2m provided in the Y direction can be changed according to the arrangement and number of alignment marks MKm formed in the width direction of the substrate P. Further, the size of the substrate P of each observation area Vw1m (Vw11 to Vw14) and Vw2m (Vw21 to Vw24) on the irradiated surface is set according to the size of the alignment marks MK1 to MK4 and the alignment accuracy (position measurement accuracy). However, the size is about 100 to 500 μm square.

図2に示すように、回転ドラムDRの両端部には、回転ドラムDRの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部SDa、SDbが設けられている。このスケール部SDa、SDbは、回転ドラムDRの外周面の周方向に一定のピッチ(例えば、20μm)で凹状または凸状の格子線(目盛)を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部SDa、SDbは、中心軸AXo回りに回転ドラムDRと一体に回転する。スケール部SDa、SDbを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッド(以下、単にエンコーダとも呼ぶ)ENja、ENjb(なお、j=1、2、3、4)は、このスケール部SDa、SDbと対向するように設けられている(図1、図2参照)。なお、図2においては、エンコーダEN4a、EN4bの図示を省略している。 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 (hereinafter, also simply referred to as encoders) ENja and ENjb (note that j = 1, 2, 3, 4) as scale reading heads for reading the scale units SDa and SDb face the scale units SDa and SDb. (See FIGS. 1 and 2). In FIG. 2, the encoders EN4a and EN4b are not shown.

エンコーダENja、ENjbは、回転ドラムDRの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムDRの−Y方向側の端部に設けられたスケール部SDaに対向して、4つのエンコーダENja(EN1a、EN2a、EN3a、EN4a)が設けられている。同様に、回転ドラムDRの+Y方向側の端部に設けられたスケール部SDbに対向して、4つのエンコーダENjb(EN1b、EN2b、EN3b、EN4b)が設けられている。 The encoders ENja and ENjb optically detect the rotation angle position of the rotary drum DR. Four encoders ENja (EN1a, EN2a, EN3a, EN4a) are provided so as to face the scale portion SDa provided at the end on the −Y direction side of the rotating drum DR. Similarly, four encoders ENjb (EN1b, EN2b, EN3b, EN4b) 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EN1a、EN1bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、設置方位線Lx1上に配置されている(図1、図2参照)。設置方位線Lx1は、XZ平面において、エンコーダEN1a、EN1bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Lx1は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)の観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)も設置方位線Lx1上に配置されている。 The encoders 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 installation azimuth line Lx1 (see FIGS. 1 and 2). .. The installation azimuth line Lx1 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoders EN1a and EN1b on the scale portions SDa and SDb on the XZ plane and the central axis AXo. Further, the installation azimuth line Lx1 is a line connecting the observation region Vw1m (Vw11 to Vw14) of each alignment microscope AM1m (AM11 to AM14) and the central axis AXo in the XZ plane. That is, a plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) are also arranged on the installation directional line Lx1.

エンコーダEN2a、EN2bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、且つ、エンコーダEN1a、EN1bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。エンコーダEN2a、EN2bは、設置方位線Lx2上に配置されている(図1、図2参照)。設置方位線Lx2は、XZ平面において、エンコーダEN2a、EN2bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。この設置方位線Lx2は、XZ平面において、照射中心軸Le1、Le3、Le5と同角度位置となって重なっている。 The encoders 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 encoders EN1a and EN1b in the transport direction of the substrate P (+ X direction). It is provided on the side). The encoders EN2a and EN2b are arranged on the installation direction line Lx2 (see FIGS. 1 and 2). The installation azimuth line Lx2 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoders EN2a and EN2b on the scale portions SDa and SDb on the XZ plane and the central axis AXo. The installation azimuth line Lx2 overlaps with the irradiation center axes Le1, Le3, and Le5 at the same angle position on the XZ plane.

エンコーダEN3a、EN3bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、設置方位線Lx3上に配置されている(図1、図2参照)。設置方位線Lx3は、XZ平面において、エンコーダEN3a、EN3bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。この設置方位線Lx3は、XZ平面において、照射中心軸Le2、Le4、Le6と同角度位置となって重なっている。したがって、設置方位線Lx2と設置方位線Lx3とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。 The encoders 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 installation azimuth line Lx3 (see FIGS. 1 and 2). The installation azimuth line Lx3 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoders EN3a and EN3b on the scale portions SDa and SDb on the XZ plane and the central axis AXo. The installation azimuth line Lx3 overlaps with the irradiation center axes Le2, Le4, and Le6 at the same angle position on the XZ plane. Therefore, the installation directional line Lx2 and the installation directional line Lx3 are set so that the angle with respect to the central surface Poc is ± θ1 in the XZ plane (see FIG. 1).

エンコーダEN4a、EN4bは、エンコーダEN3a、EN3bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、設置方位線Lx4上に配置されている(図1参照)。設置方位線Lx4は、XZ平面において、エンコーダEN4a、EN4bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Lx4は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)の観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)も設置方位線Lx4上に配置されている。この設置方位線Lx1と設置方位線Lx4とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ2となるように設定されている。 The encoders EN4a and EN4b are provided on the downstream side (+ X direction side) of the substrate P in the transport direction from the encoders EN3a and EN3b, and are arranged on the installation azimuth line Lx4 (see FIG. 1). The installation azimuth line Lx4 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the optical beams for measurement of the encoders EN4a and EN4b on the scale portions SDa and SDb on the XZ plane and the central axis AXo. Further, the installation directional line Lx4 is a line connecting the observation region Vw2m (Vw21 to Vw24) of each alignment microscope AM2m (AM21 to AM24) and the central axis AXo in the XZ plane. That is, a plurality of alignment microscopes AM2m (AM21 to AM24) are also arranged on the installation directional line Lx4. The installation directional line Lx1 and the installation directional line Lx4 are set so that the angle with respect to the central surface Poc is ± θ2 in the XZ plane.

各エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)は、スケール部SDa、SDbに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束(回折光)を光電検出した検出信号(2相信号)を制御装置16に出力する。制御装置16内には、エンコーダごとの検出信号(2相信号)を内挿処理してスケール部SDa、SDbの格子の移動量をデジタル計数することで、回転ドラムDRの回転角度位置および角度変化、或いは基板Pの移動量をサブミクロンの分解能(設計上で設定される基板P上での画素寸法の数分の一以下の分解能)で計測する複数のカウンタ回路が設けられている。回転ドラムDRの角度変化からは、基板Pの搬送速度Vtも計測することができる。エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)の各々に対応したカウンタ回路のカウント値(デジタル計数値)に基づいて、アライメントマークMKm(MK1〜MK4)の位置、基板P上の露光領域Wと各描画ラインSLnの副走査方向の位置関係等が特定できる。その他、そのカウンタ回路のカウント値(デジタル計数値)に基づいて、基板P上に描画すべきパターンの描画データ(例えばビットマップデータ)を記憶するメモリ部の副走査方向に関するアドレス位置(アクセス番地)も指定される。なお、スケール部SDa(SDb)の周方向の1ヶ所には、図2に示すように周方向の原点位置を表すZ相マークZZが形成され、エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)の各々は、そのZ相マークZZを検知したときに、対応したカウンタ回路の計数値を瞬時にゼロ(或いは一定値)にリセットしたのち、スケール部SDa(SDb)の格子の移動量を計測し続ける。 The encoders ENja (EN1a to EN4a) and ENjb (EN1b to EN4b) project an optical beam for measurement toward the scale units SDa and SDb, and the reflected light flux (diffracted light) is photoelectrically detected as a detection signal (two phases). The signal) is output to the control device 16. The detection signal (two-phase signal) for each encoder is inserted into the control device 16 to digitally count the amount of movement of the grids of the scale units SDa and SDb, thereby changing the rotation angle position and angle of the rotating drum DR. Alternatively, a plurality of counter circuits are provided to measure the amount of movement of the substrate P with a submicron resolution (a resolution of a fraction or less of the pixel size on the substrate P set by design). From the change in the angle of the rotating drum DR, the transport speed Vt of the substrate P can also be measured. The position of the alignment mark MKm (MK1 to MK4) and the exposure area on the substrate P based on the count value (digital count value) of the counter circuit corresponding to each of the encoders ENja (EN1a to EN4a) and ENjb (EN1b to EN4b). The positional relationship between W and each drawing line SLn in the sub-scanning direction can be specified. In addition, the address position (access address) related to the sub-scanning direction of the memory unit that stores the drawing data (for example, bitmap data) of the pattern to be drawn on the substrate P based on the count value (digital count value) of the counter circuit. Is also specified. As shown in FIG. 2, a Z-phase mark ZZ indicating the origin position in the circumferential direction is formed at one position in the circumferential direction of the scale portion SDa (SDb), and the encoders ENja (EN1a to EN4a) and ENjb (EN1b to When each of the EN4b) detects the Z-phase mark ZZ, the count value of the corresponding counter circuit is instantly reset to zero (or a constant value), and then the movement amount of the grid of the scale unit SDa (SDb) is changed. Continue to measure.

次に、図4を参照して走査ユニットUn(U1〜U6)の光学的な構成について説明する。なお、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、同一の構成を有することから、代表して走査ユニットU1についてのみ説明し、他の走査ユニットUnについてはその説明を省略する。また、図4においては、照射中心軸Len(Le1)と平行する方向をZt方向とし、Zt方向と直交する平面上にあって、基板Pが処理装置PR1から露光装置EXを経て処理装置PR2に向かう方向をXt方向とし、Zt方向と直交する平面上であって、Xt方向と直交する方向をYt方向とする。つまり、図4のXt、Yt、Ztの3次元座標は、図1のX、Y、Zの3次元座標を、Y軸を中心にZ軸方向が照射中心軸Len(Le1)と平行となるように回転させた3次元座標となる。 Next, the optical configuration of the scanning units Un (U1 to U6) will be described with reference to FIG. Since each scanning unit Un (U1 to U6) has the same configuration, only the scanning unit U1 will be described as a representative, and the description of the other scanning units Un will be omitted. Further, in FIG. 4, the direction parallel to the irradiation central axis Len (Le1) is the Zt direction, and the substrate P is on a plane orthogonal to the Zt direction, and the substrate P is transferred from the processing device PR1 to the processing device PR2 via the exposure device EX. The direction of the head is the Xt direction, and the direction on the plane orthogonal to the Zt direction and orthogonal to the Xt direction is the Yt direction. That is, the three-dimensional coordinates of Xt, Yt, and Zt in FIG. 4 are the three-dimensional coordinates of X, Y, and Z in FIG. 1, and the Z-axis direction is parallel to the irradiation central axis Len (Le1) about the Y-axis. It becomes the three-dimensional coordinates rotated in this way.

図4に示すように、走査ユニットU1内には、ビームLB1の入射位置から被照射面(基板P)までのビームLB1の進行方向に沿って、反射ミラーM10、ビームエキスパンダーBE、反射ミラーM11、偏光ビームスプリッタBS1、反射ミラーM12、シフト光学部材(平行平板)SR、偏向調整光学部材(プリズム)DP、フィールドアパーチャFA、反射ミラーM13、λ/4波長板QW、シリンドリカルレンズCYa、反射ミラーM14、ポリゴンミラーPM、fθレンズFT、反射ミラーM15、シリンドリカルレンズCYbが設けられる。さらに、走査ユニットU1内には、走査ユニットU1の描画開始可能タイミングを検出する原点センサ(原点検出器、検出センサ)OP1と、被照射面(基板P)からの反射光を偏光ビームスプリッタBS1を介して検出するための光学レンズ系G10および光検出器DTとが設けられる。 As shown in FIG. 4, in the scanning unit U1, the reflection mirror M10, the beam expander BE, the reflection mirror M11, along the traveling direction of the beam LB1 from the incident position of the beam LB1 to the irradiated surface (substrate P), Polarized beam splitter BS1, Reflective mirror M12, Shift optical member (parallel plate) SR, Deflection adjustment optical member (Prism) DP, Field aperture FA, Reflective mirror M13, λ / 4 wavelength plate QW, Cylindrical lens CYa, Reflective mirror M14, A polygon mirror PM, an fθ lens FT, a reflection mirror M15, and a cylindrical lens CYb are provided. Further, in the scanning unit U1, an origin sensor (origin detector, detection sensor) OP1 for detecting the drawing start start timing of the scanning unit U1 and a polarizing beam splitter BS1 for reflecting light from the irradiated surface (board P) are provided. An optical lens system G10 and a photodetector DT for detecting through the light are provided.

走査ユニットU1に入射するビームLB1は、−Zt方向に向けて進み、XtYt平面に対して45°傾いた反射ミラーM10に入射する。この走査ユニットU1に入射するビームLB1の軸線は、照射中心軸Le1と同軸になるように反射ミラーM10に入射する。反射ミラーM10は、入射したビームLB1を、Xt軸と平行に設定されるビームエキスパンダーBEの光軸AXaに沿って、反射ミラーM10から−Xt方向に離れた反射ミラーM11に向けて−Xt方向に反射する。したがって、光軸AXaはXtZt平面と平行な面内で照射中心軸Le1と直交する。ビームエキスパンダーBEは、集光レンズBe1と、集光レンズBe1によって収斂された後に発散するビームLB1を平行光にするコリメートレンズBe2とを有し、ビームLB1の径を拡大させる。 The beam LB1 incident on the scanning unit U1 travels in the −Zt direction and is incident on the reflection mirror M10 tilted by 45 ° with respect to the XtYt plane. The axis of the beam LB1 incident on the scanning unit U1 is incident on the reflection mirror M10 so as to be coaxial with the irradiation center axis Le1. The reflection mirror M10 directs the incident beam LB1 in the -Xt direction toward the reflection mirror M11 away from the reflection mirror M10 in the -Xt direction along the optical axis AXa of the beam expander BE set parallel to the Xt axis. reflect. Therefore, the optical axis AXa is orthogonal to the irradiation center axis Le1 in a plane parallel to the XtZt plane. The beam expander BE has a condenser lens Be1 and a collimated lens Be2 that makes the beam LB1 diverged after being converged by the condenser lens Be1 into parallel light, and expands the diameter of the beam LB1.

反射ミラーM11は、YtZt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1(光軸AXa)を偏光ビームスプリッタBS1に向けて−Yt方向に反射する。反射ミラーM11に対して−Yt方向に離れて設置されている偏光ビームスプリッタBS1の偏光分離面は、YtZt平面に対して45°傾いて配置され、P偏光のビームを反射し、P偏光と直交する方向に偏光した直線偏光(S偏光)のビームを透過するものである。走査ユニットU1に入射するビームLB1は、ここではP偏光のビームとするので、偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM11からのビームLB1を−Xt方向に反射して反射ミラーM12側に導く。 The reflection mirror M11 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the YtZt plane, and reflects the incident beam LB1 (optical axis AXa) toward the polarizing beam splitter BS1 in the −Yt direction. The polarization separation plane of the polarization beam splitter BS1 installed apart from the reflection mirror M11 in the −Yt direction is arranged at an angle of 45 ° with respect to the YtZt plane, reflects the P-polarized beam, and is orthogonal to the P-polarized light. It transmits a beam of linearly polarized light (S-polarized light) polarized in the direction of polarization. Since the beam LB1 incident on the scanning unit U1 is a P-polarized beam here, the polarizing beam splitter BS1 reflects the beam LB1 from the reflection mirror M11 in the −Xt direction and guides it toward the reflection mirror M12.

反射ミラーM12は、XtYt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1を、反射ミラーM12から−Zt方向に離れた反射ミラーM13に向けて−Zt方向に反射する。反射ミラーM12で反射されたビームLB1は、Zt軸と平行な光軸AXcに沿って、2枚の石英の平行平板Sr1、Sr2で構成されるシフト光学部材SR、2つの楔状のプリズムDp1、Dp2で構成される偏向調整光学部材DP、およびフィールドアパーチャ(視野絞り)FAを通過して、反射ミラーM13に入射する。シフト光学部材SRは、平行平板Sr1、Sr2の各々を傾けることで、ビームLB1の進行方向(光軸AXc)と直交する平面(XtYt平面)内において、ビームLB1の断面内の中心位置を2次元的に調整する。偏向調整光学部材DPは、プリズムDp1、Dp2の各々を光軸AXcの回りに回転させることによって、ビームLB1の軸線と光軸AXcとの平行出し、または、基板Pの被照射面に達するビームLB1の軸線と照射中心軸Le1との平行出しが可能となっている。 The reflection mirror M12 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the XtYt plane, and reflects the incident beam LB1 in the −Zt direction toward the reflection mirror M13 away from the reflection mirror M12 in the −Zt direction. The beam LB1 reflected by the reflection mirror M12 is a shift optical member SR composed of two quartz parallel flat plates Sr1 and Sr2 along the optical axis AXc parallel to the Zt axis, and two wedge-shaped prisms Dp1 and Dp2. It passes through the deflection adjusting optical member DP composed of the above and the field aperture (field aperture) FA, and is incident on the reflection mirror M13. By tilting each of the parallel flat plates Sr1 and Sr2, the shift optical member SR two-dimensionally positions the center position in the cross section of the beam LB1 in a plane (XtYt plane) orthogonal to the traveling direction (optical axis AXc) of the beam LB1. To adjust. The deflection adjusting optical member DP parallels the axis of the beam LB1 and the optical axis AXc by rotating each of the prisms Dp1 and Dp2 around the optical axis AXc, or the beam LB1 reaching the irradiated surface of the substrate P. It is possible to parallelize the axis of No. 1 with the irradiation center axis Le1.

反射ミラーM13は、XtYt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1を反射ミラーM14に向けて+Xt方向に反射する。反射ミラーM13で反射したビームLB1は、λ/4波長板QWおよびシリンドリカルレンズCYaを介して反射ミラーM14に入射する。反射ミラーM14は、入射したビームLB1をポリゴンミラー(回転多面鏡、走査用偏向部材)PMに向けて反射する。ポリゴンミラーPMは、入射したビームLB1を、Xt軸と平行な光軸AXfを有するfθレンズFTに向けて+Xt方向側に反射する。ポリゴンミラーPMは、ビームLB1のスポット光SPを基板Pの被照射面上で走査するために、入射したビームLB1をXtYt平面と平行な面内で1次元に偏向(反射)する。具体的には、ポリゴンミラーPMは、Zt軸方向に延びる回転軸AXpと、回転軸AXpの周りに形成された複数の反射面RP(本実施の形態では反射面RPの数Npを8とする)とを有する。回転軸AXpを中心にこのポリゴンミラーPMを所定の回転方向に回転させることで反射面RPに照射されるパルス状のビームLB1の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、1つの反射面RPによってビームLB1の反射方向が偏向され、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1のスポット光SPを主走査方向(基板Pの幅方向、Yt方向)に沿って走査することができる。 The reflection mirror M13 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the XtYt plane, and reflects the incident beam LB1 toward the reflection mirror M14 in the + Xt direction. The beam LB1 reflected by the reflection mirror M13 is incident on the reflection mirror M14 via the λ / 4 wave plate QW and the cylindrical lens CYa. The reflection mirror M14 reflects the incident beam LB1 toward the polygon mirror (rotating multifaceted mirror, scanning deflection member) PM. The polygon mirror PM reflects the incident beam LB1 toward the fθ lens FT having the optical axis AXf parallel to the Xt axis in the + Xt direction. The polygon mirror PM deflects (reflects) the incident beam LB1 one-dimensionally in a plane parallel to the XtYt plane in order to scan the spot light SP of the beam LB1 on the irradiated surface of the substrate P. Specifically, the polygon mirror PM has a rotation axis AXp extending in the Zt axis direction and a plurality of reflection surface RPs formed around the rotation axis AXp (in the present embodiment, the number Np of the reflection surface RPs is 8). ) And. By rotating this polygon mirror PM around the rotation axis AXp in a predetermined rotation direction, the reflection angle of the pulsed beam LB1 irradiated on the reflection surface RP can be continuously changed. As a result, the reflection direction of 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 directed in the main scanning direction (width direction of the substrate P, Yt direction). It can be scanned along.

すなわち、ポリゴンミラーPMの1つの反射面RPによって、ビームLB1のスポット光SPを主走査方向に沿って1回走査することができる。このため、ポリゴンミラーPMの1回転で、基板Pの被照射面上にスポット光SPが走査される描画ラインSL1の数は、最大で反射面RPの数と同じ8本となる。ポリゴンミラーPMは、制御装置16の制御の下、回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)RMによって一定の速度で回転する。先に説明したように、描画ラインSL1の実効的な長さ(例えば、30mm)は、このポリゴンミラーPMによってスポット光SPを走査することができる最大走査長(例えば、31mm)以下の長さに設定されており、初期設定(設計上)では、最大走査長の中央に描画ラインSL1の中心点(照射中心軸Le1が通る点)が設定されている。 That is, the spot light SP of the beam LB1 can be scanned once along the main scanning direction by one reflecting surface RP of the polygon mirror PM. Therefore, the number of drawing lines SL1 in which the spot light SP is scanned on the irradiated surface of the substrate P by one rotation of the polygon mirror PM is eight, which is the same as the number of 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, a reduction mechanism, etc.) RM under the control of the control device 16. As described above, the effective length of the drawing line SL1 (for example, 30 mm) is set to a length equal to or less than the maximum scanning length (for example, 31 mm) at which the spot light SP can be scanned by the polygon mirror PM. In the initial setting (design), the center point of the drawing line SL1 (the point through which the irradiation center axis Le1 passes) is set at the center of the maximum scanning length.

シリンドリカルレンズCYaは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向)と直交する非走査方向(Zt方向)に関して、入射したビームLB1をポリゴンミラーPMの反射面RP上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCYaは、ビームLB1を反射面RP上でXtYt平面と平行な方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。母線がYt方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYaと、後述のシリンドリカルレンズCYbとによって、反射面RPがZt方向に対して傾いている場合(XtYt平面の法線に対する反射面RPの傾き)があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1(描画ラインSL1)の照射位置が、ポリゴンミラーPMの各反射面RP毎の僅かな傾き誤差によってXt方向にずれることを抑制することができる。 The cylindrical lens CYa converges the incident beam LB1 on the reflection surface RP of the polygon mirror PM in the non-scanning direction (Zt direction) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction) of the polygon mirror PM. That is, the cylindrical lens CYa converges the beam LB1 in a slit shape (oblong shape) extending in a direction parallel to the XtYt plane on the reflection surface RP. When the reflective surface RP is tilted with respect to the Zt direction due to the cylindrical lens CYa whose bus is parallel to the Yt direction and the cylindrical lens CYb described later (the tilt of the reflective surface RP with respect to the normal of the XtYt plane). Even if there is, the influence can be suppressed. For example, it is possible to prevent the irradiation position of the beam LB1 (drawing line SL1) irradiated on the irradiated surface of the substrate P from shifting in the Xt direction due to a slight tilt error for each reflecting surface RP of the polygon mirror PM. it can.

Xt軸方向に延びる光軸AXfを有するfθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって反射されたビームLB1を、XtYt平面において、光軸AXfと平行となるように反射ミラーM15に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ビームLB1のfθレンズFTへの入射角θは、ポリゴンミラーPMの回転角(θ/2)に応じて変わる。fθレンズFTは、反射ミラーM15およびシリンドリカルレンズCYbを介して、その入射角θに比例した基板Pの被照射面上の像高位置にビームLB1を投射する。焦点距離をfoとし、像高位置をyとすると、fθレンズFTは、y=fo×θ、の関係(歪曲収差)を満たすように設計されている。したがって、このfθレンズFTによって、ビームLB1をYt方向(Y方向)に正確に等速で走査することが可能になる。fθレンズFTへの入射角θが0度のときに、fθレンズFTに入射したビームLB1は、光軸AXf上に沿って進む。 The fθ lens FT having an optical axis AXf extending in the Xt axis direction is a telecentric scan lens that projects the beam LB1 reflected by the polygon mirror PM onto the reflection mirror M15 so as to be parallel to the optical axis AXf in the XtYt plane. Is. The angle of incidence θ of the beam LB1 on the fθ lens FT changes according to the rotation angle (θ / 2) of the polygon mirror PM. The fθ lens FT projects the beam LB1 at an image height position on the irradiated surface of the substrate P in proportion to its incident angle θ via the reflection mirror M15 and the cylindrical lens CYb. 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 accurately scan the beam LB1 in the Yt direction (Y direction) at a constant velocity. When the angle of incidence θ on the fθ lens FT is 0 degrees, the beam LB1 incident on the fθ lens FT travels along the optical axis AXf.

反射ミラーM15は、fθレンズFTからのビームLB1を、シリンドリカルレンズCYbを介して基板Pに向けて−Zt方向に反射する。fθレンズFTおよび母線がYt方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYbによって、基板Pに投射されるビームLB1が基板Pの被照射面上で直径数μm程度(例えば、3μm)の微小なスポット光SPに収斂される。また、基板Pの被照射面上に投射されるスポット光SPは、ポリゴンミラーPMによって、Yt方向に延びる描画ラインSL1によって1次元走査される。なお、fθレンズFTの光軸AXfと照射中心軸Le1とは、同一の平面上にあり、その平面はXtZt平面と平行である。したがって、光軸AXf上に進んだビームLB1は、反射ミラーM15によって−Zt方向に反射し、照射中心軸Le1と同軸になって基板Pに投射される。本第1の実施の形態において、少なくともfθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって偏向されたビームLB1を基板Pの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、少なくとも反射部材(反射ミラーM11〜M15)および偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM10から基板PまでのビームLB1の光路を折り曲げる光路偏向部材として機能する。この光路偏向部材によって、反射ミラーM10に入射するビームLB1の入射軸と照射中心軸Le1とを略同軸にすることができる。XtZt平面に関して、走査ユニットU1内を通るビームLB1は、クランク状に折り曲げられた光路を通った後、−Zt方向に進んで基板Pに投射される。 The reflection mirror M15 reflects the beam LB1 from the fθ lens FT toward the substrate P via the cylindrical lens CYb in the −Zt direction. The beam LB1 projected on the substrate P by the fθ lens FT and the cylindrical lens CYb whose generatrix is parallel to the Yt direction is a minute spot light having a diameter of about several μm (for example, 3 μm) on the irradiated surface of the substrate P. Converged in SP. Further, the spot light SP projected on the irradiated surface of the substrate P is one-dimensionally scanned by the polygon mirror PM by the drawing line SL1 extending in the Yt direction. The optical axis AXf of the fθ lens FT and the irradiation center axis Le1 are on the same plane, and the plane is parallel to the XtZt plane. Therefore, the beam LB1 traveling on the optical axis AXf is reflected by the reflection mirror M15 in the −Zt direction, and is projected onto the substrate P coaxially with the irradiation center axis Le1. In the first embodiment, at least the fθ lens FT functions as a projection optical system that projects the beam LB1 deflected by the polygon mirror PM onto the irradiated surface of the substrate P. Further, at least the reflection members (reflection mirrors M11 to M15) and the polarization beam splitter BS1 function as optical path deflecting members that bend the optical path of the beam LB1 from the reflection mirror M10 to the substrate P. By this optical path deflection member, the incident axis of the beam LB1 incident on the reflection mirror M10 and the irradiation center axis Le1 can be made substantially coaxial. With respect to the XtZt plane, the beam LB1 passing through the scanning unit U1 passes through an optical path bent in a crank shape, and then travels in the −Zt direction and is projected onto the substrate P.

このように、基板Pが副走査方向に搬送されている状態で、各走査ユニットUn(U1〜U6)によって、ビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPを主走査方向(Y方向)に一次元に走査することで、スポット光SPを基板Pの被照射面にて相対的に2次元走査することができる。 In this way, with the substrate P being conveyed in the sub-scanning direction, each scanning unit Un (U1 to U6) primary the spot light SP of the beam LBn (LB1 to LB6) in the main scanning direction (Y direction). By scanning originally, the spot light SP can be relatively two-dimensionally scanned on the irradiated surface of the substrate P.

なお、一例として、各描画ラインSL1〜SL6の実効的な長さ(描画長)を30mmとし、実効的なサイズφが3μmのスポット光SPの1/2ずつ、つまり、1.5(=3×1/2)μmずつ、オーバーラップさせながらスポット光SPを描画ラインSLn(SL1〜SL6)に沿って基板Pの被照射面上に照射する場合、パルス状のスポット光SPは、1.5μmの間隔で照射される。したがって、1回の走査で照射されるスポット光SPの数は、20000(=30〔mm〕/1.5〔μm〕)となる。また、基板Pの副走査方向の送り速度(搬送速度)Vtを2.42mm/secとし、副走査方向についてもスポット光SPの走査が1.5μmの間隔で行われるものとすると、描画ラインSLnに沿った1回の走査開始(描画開始)時点と次の走査開始時点との時間差(周期)Tpxは、約620μsec(=1.5〔μm〕/2.42〔mm/sec〕)となる。この時間差Tpxは、8反射面RPのポリゴンミラーPMが1面分(45度=360度/8)だけ回転する時間である。この場合、ポリゴンミラーPMの1回転の時間が、約4.96msec(=8×620〔μsec〕)となるように設定される必要があるので、ポリゴンミラーPMの回転速度Vpは、毎秒約201.613回転(=1/4.96〔msec〕)、すなわち、約12096.8rpmに設定される。 As an example, the effective length (drawing length) of each drawing line SL1 to SL6 is set to 30 mm, and the effective size φ is 1/2 of the spot light SP having a diameter of 3 μm, that is, 1.5 (= 3). When the spot light SP is irradiated onto the irradiated surface of the substrate P along the drawing lines SLn (SL1 to SL6) while overlapping by × 1/2) μm, the pulsed spot light SP is 1.5 μm. It is irradiated at intervals of. Therefore, the number of spot light SPs irradiated in one scan is 20000 (= 30 [mm] /1.5 [μm]). Further, assuming that the feed rate (conveyance speed) Vt in the sub-scanning direction of the substrate P is 2.42 mm / sec and the spot light SP is scanned in the sub-scanning direction at intervals of 1.5 μm, the drawing line 1 scan start along SLn (drawing start) point and the time difference between the next scan starting point (period) Tpx is about 620μsec (= 1.5 [μm] / 2.42 [mm / sec]) and Become. This time difference Tpx is the time for the polygon mirror PM of the 8-reflecting surface RP to rotate by one surface (45 degrees = 360 degrees / 8). In this case, since the time for one rotation of the polygon mirror PM needs to be set to about 4.96 msec (= 8 × 620 [μsec]), the rotation speed Vp of the polygon mirror PM is about 201 per second. It is set to .613 rpm (= 1 / 4.96 [msec]), that is, about 12096.88 rpm.

一方、ポリゴンミラーPMの1反射面RPで反射したビームLB1が有効にfθレンズFTに入射する最大入射角度(スポット光SPの最大走査長に対応)は、fθレンズFTの焦点距離と最大走査長によっておおよそ決まってしまう。一例として、反射面RPが8つのポリゴンミラーPMの場合は、1反射面RP分の回転角度45度のうちで実走査に寄与する回転角度αの比率(走査効率)は、α/45度で表される。本第1の実施の形態では、実走査に寄与する回転角度αを10度よりも大きく15度よりも小さい範囲とするので、走査効率は1/3(=15度/45度)となり、fθレンズFTの最大入射角は30度(光軸AXfを中心として±15度)となる。そのため、描画ラインSLnの最大走査長(例えば、31mm)分だけスポット光SPを走査するのに必要な時間Tsは、Ts=Tpx×走査効率、となり、先の数値例の場合は、時間Ts、約206.666・・・μsec(=620〔μsec〕/3)、となる。本第1の実施の形態における描画ラインSLn(SL1〜SL6)の実効的な走査長を30mmとするので、この描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1走査の走査時間Tspは、約200μsec(=206.666・・・〔μsec〕×30〔mm〕/31〔mm〕)、となる。したがって、この時間Tspの間に、20000のスポット光SP(パルス光)を照射する必要があるので、光源装置LSからのビームLBの発光周波数(発振周波数)Faは、Fa≒20000回/200μsec≒100MHzとなる。 On the other hand, the maximum incident angle (corresponding to the maximum scanning length of the spot light SP) that the beam LB1 reflected by the 1 reflecting surface RP of the polygon mirror PM effectively enters the fθ lens FT is the focal length and the maximum scanning length of the fθ lens FT. It is roughly decided by. As an example, in the case of a polygon mirror PM having eight reflecting surface RPs, the ratio (scanning efficiency) of the rotation angle α that contributes to actual scanning among the rotation angles of 45 degrees for one reflecting surface RP is α / 45 degrees. expressed. In the first embodiment, since the rotation angle α that contributes to the actual scanning is set to a range larger than 10 degrees and smaller than 15 degrees, the scanning efficiency is 1/3 (= 15 degrees / 45 degrees), and fθ. The maximum incident angle of the lens FT is 30 degrees (± 15 degrees about the optical axis AXf). Therefore, the time Ts required to scan the spot light SP by the maximum scanning length (for example, 31 mm) of the drawing line SLn is Ts = Tpx × scanning efficiency, and in the case of the above numerical example, the time Ts, Approximately 206.666 ... μsec (= 620 [μsec] / 3). Since the effective scanning length of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) in the first embodiment is 30 mm, the scanning time Tsp of one scan of the spot light SP along the drawing line SLn is about 200 μsec ( = 206.666 ... [μsec] x 30 [mm] / 31 [mm]). Therefore, since it is necessary to irradiate 20000 spot light SP (pulse light) during this time Tsp, the emission frequency (oscillation frequency) Fa of the beam LB from the light source device LS is Fa ≈ 20000 times / 200 μsec≈ It will be 100 MHz.

図4に示した原点センサOP1は、ポリゴンミラーPMの反射面RPの回転位置が、反射面RPによるスポット光SPの走査が開始可能な所定位置にくると原点信号SZ1を発生する。言い換えるならば、原点センサOP1は、これからスポット光SPの走査を行う反射面RPの角度が所定の角度位置になったときに原点信号SZ1を発生する。ポリゴンミラーPMは、8つの反射面RPを有するので、原点センサOP1は、ポリゴンミラーPMが1回転する期間で、8回原点信号SZ1を出力することになる。この原点センサOP1が発生した原点信号SZ1は、制御装置16に送られる。原点センサOP1が原点信号SZ1を発生してから、遅延時間Td1経過後にスポット光SPの描画ラインSL1に沿った走査が開始される。つまり、この原点信号SZ1は、走査ユニットU1によるスポット光SPの描画開始タイミング(走査開始タイミング)を示す情報となっている。原点センサOP1は、基板Pの感光性機能層に対して非感光性の波長域のレーザビームBgaを反射面RPに対して射出するビーム送光系opaと、反射面RPで反射したレーザビームBgaの反射ビームBgbを受光して原点信号SZ1を発生するビーム受光系opbとを有する。 The origin sensor OP1 shown in FIG. 4 generates the origin signal SZ1 when the rotation position of the reflection surface RP of the polygon mirror PM reaches a predetermined position where scanning of the spot light SP by the reflection surface RP can be started. In other words, the origin sensor OP1 generates the origin signal SZ1 when the angle of the reflecting surface RP that scans the spot light SP is set to a predetermined angle position. Since the polygon mirror PM has eight reflecting surface RPs, the origin sensor OP1 outputs the origin signal SZ1 eight times during the period in which the polygon mirror PM makes one rotation. The origin signal SZ1 generated by the origin sensor OP1 is sent to the control device 16. After the origin sensor OP1 generates the origin signal SZ1, the scanning along the drawing line SL1 of the spot light SP is started after the delay time Td1 elapses. That is, the origin signal SZ1 is information indicating the drawing start timing (scanning start timing) of the spot light SP by the scanning unit U1. The origin sensor OP1 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 of the above and generates the origin signal SZ1.

なお、走査ユニットU2〜U6に設けられている原点センサOPnをOP2〜OP6で表し、原点センサOP2〜OP6で発生する原点信号SZnをSZ2〜SZ6で表す。制御装置16は、これらの原点信号SZn(SZ1〜SZ6)に基づいて、どの走査ユニットUnがこれからスポット光SPの走査を行うかを管理している。また、原点信号SZ2〜SZ6が発生してから、走査ユニットU2〜U6による描画ラインSL2〜SL6に沿ったスポット光SPの走査を開始するまでの遅延時間TdnをTd2〜Td6で表す場合がある。本実施の形態では、原点信号SZ1〜SZ6を使って、各走査ユニットU1〜U6のポリゴンミラーPMの回転速度を所定値に一致させる同期制御と、各ポリゴンミラーPMの回転角度位置(角度位相)を所定の関係に維持する同期制御とが行われる。 The origin sensors OPn provided in the scanning units U2 to U6 are represented by OP2 to OP6, and the origin signal SZn generated by the origin sensors OP2 to OP6 is represented by SZ2 to SZ6. The control device 16 manages which scanning unit Un will scan the spot light SP from now on based on these origin signals SZn (SZ1 to SZ6). Further, the delay time Tdn from the generation of the origin signals SZ2 to SZ6 to the start of scanning of the spot light SP along the drawing lines SL2 to SL6 by the scanning units U2 to U6 may be represented by Td2 to Td6. In the present embodiment, the origin signals SZ1 to SZ6 are used to synchronize the rotation speed of the polygon mirror PMs of the scanning units U1 to U6 to a predetermined value, and the rotation angle position (angle phase) of each polygon mirror PM. Is performed with synchronous control to maintain a predetermined relationship.

図4に示す光検出器DTは、例えば、回転ドラムDRの表面に形成された基準パターン、或いは基板Pの特定位置に形成された基準パターンがスポット光SPによって走査されたときに発生する反射光の変化を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムDRの基準パターン(或いは基板P上の基準パターン)が形成された領域に、走査ユニットU1からビームLB1のスポット光SPを照射すると、fθレンズFTがテレセントリック系であることから、その反射光が、シリンドリカルレンズCYb、反射ミラーM15、fθレンズFT、ポリゴンミラーPM、反射ミラーM14、シリンドリカルレンズCYa、λ/4波長板QW、反射ミラーM13、フィールドアパーチャFA、偏向調整光学部材DP、シフト光学部材SR、および、反射ミラーM12を通過して偏光ビームスプリッタBS1に戻ってくる。λ/4波長板QWの作用によって、基板Pに照射されるビームLB1は、P偏光から円偏光のビームLB1に変換され、回転ドラムDRの表面(或いは基板Pの表面)で反射されて、偏光ビームスプリッタBS1まで戻ってくる反射光は、λ/4波長板QWによって円偏光からS偏光に変換され、偏光ビームスプリッタBS1を透過し、光学レンズ系G10を介して光検出器DTに達する。光検出器DTからの検出信号に基づいて計測される描画ラインSLnに対する基準パターンの位置情報によって、走査ユニットUnをキャリブレーションすることができる。 The photodetector DT shown in FIG. 4 is, for example, a reflected light generated when a reference pattern formed on the surface of the rotating drum DR or a reference pattern formed at a specific position on the substrate P is scanned by the spot light SP. It has a photoelectric conversion element that photoelectrically converts the change in. When the spot light SP of the beam LB1 is irradiated from the scanning unit U1 to the region where the reference pattern of the rotating drum DR (or the reference pattern on the substrate P) is formed, the reflected light is reflected because the fθ lens FT is a telecentric system. However, the cylindrical lens CYb, the reflection mirror M15, the fθ lens FT, the polygon mirror PM, the reflection mirror M14, the cylindrical lens CYa, the λ / 4 wavelength plate QW, the reflection mirror M13, the field aperture FA, the deflection adjustment optical member DP, and the shift optical member. It passes through the SR and the reflection mirror M12 and returns to the polarized beam splitter BS1. By the action of the λ / 4 wave plate QW, the beam LB1 irradiated to the substrate P is converted from the P-polarized light to the circularly polarized beam LB1, reflected on the surface of the rotating drum DR (or the surface of the substrate P), and polarized. The reflected light returning to the beam splitter BS1 is converted from circularly polarized light to S-polarized light by the λ / 4 wave plate QW, passes through the polarized beam splitter BS1, and reaches the optical detector DT via the optical lens system G10. The scanning unit Un can be calibrated by the position information of the reference pattern with respect to the drawing line SLn measured based on the detection signal from the photodetector DT.

図5は、ビーム分配部BDU内の構成をXY面内で見た図である。ビーム分配部BDUは、複数の描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)と、複数のビームスプリッタBSa〜BSeと、複数の反射ミラーMR1〜MR5と、複数の落射用の反射ミラーFM1〜FM6とを有する。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)は、光源装置LSからのビームLBを6つに分配した光路の各々に配置され、高周波の駆動信号に応答して入射ビームを回折させた1次回折光を、ビームLBn(LB1〜LB6)として射出する音響光学変調素子(AOM:Acousto-Optic Modulator)である。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々における1次回折光(ビームLB1〜LB6)の回折方向はXZ面と平行な面内で−Z方向であり、各描画用光学素子AOMnがオン状態(1次回折光を発生する状態)のときに各描画用光学素子AOMnから射出されるビームLBn(LB1〜LB6)は、反射面がXY面に対して傾斜した落射用の反射ミラーFM1〜FM6の各々によって、対応する走査ユニットU1〜U6(反射ミラーM10)に向けて−Z方向に反射される。 FIG. 5 is a view of the configuration inside the beam distribution unit BDU in the XY plane. The beam distribution unit BDU includes a plurality of drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6), a plurality of beam splitters BSa to BSe, a plurality of reflection mirrors MR1 to MR5, and a plurality of reflection mirrors FM1 to FM6 for epi-illumination. Have. The drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) are arranged in each of the optical paths in which the beam LB from the light source device LS is divided into six, and the first-order diffracted light obtained by diffracting the incident beam in response to a high-frequency drive signal is emitted. , Acousto-Optic Modulator (AOM) that emits as a beam LBn (LB1 to LB6). The diffraction direction of the primary diffracted light (beams LB1 to LB6) in each of the drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) is the −Z direction in the plane parallel to the XZ plane, and each drawing optical element AOMn is in the ON state ( The beams LBn (LB1 to LB6) emitted from each drawing optical element AOMn in the state of generating the primary diffracted light are the reflection mirrors FM1 to FM6 for epi-illumination whose reflecting surface is inclined with respect to the XY surface. Is reflected in the −Z direction toward the corresponding scanning units U1 to U6 (reflection mirror M10).

光源装置LSからのビームLBはビームスプリッタBSaで2分割され、ビームスプリッタBSaを透過したビームは、反射ミラーMR1、MR2で反射された後、ビームスプリッタBSbで2分割される。ビームスプリッタBSbで反射したビームは、描画用光学素子AOM5に入射する。ビームスプリッタBSbを透過したビームは、ビームスプリッタBScで2分割され、ビームスプリッタBScで反射したビームは、描画用光学素子AOM3に入射する。ビームスプリッタBScを透過したビームは、反射ミラーMR3で反射されて、描画用光学素子AOM1に入射する。同様に、ビームスプリッタBSaで反射されたビームは、反射ミラーMR4で反射された後、ビームスプリッタBSdで2分割される。ビームスプリッタBSdで反射されたビームは、描画用光学素子AOM6に入射する。ビームスプリッタBSdを透過したビームは、ビームスプリッタBSeで2分割され、ビームスプリッタBSeで反射されたビームは、描画用光学素子AOM4に入射する。ビームスプリッタBSeを透過したビームは、反射ミラーMR5で反射されて、描画用光学素子AOM2に入射する。 The beam LB from the light source device LS is split into two by the beam splitter BSa, and the beam transmitted through the beam splitter BSa is reflected by the reflection mirrors MR1 and MR2 and then split into two by the beam splitter BSb. The beam reflected by the beam splitter BSb is incident on the drawing optical element AOM5. The beam transmitted through the beam splitter BSb is split into two by the beam splitter BSc, and the beam reflected by the beam splitter BSc is incident on the drawing optical element AOM3. The beam transmitted through the beam splitter BSc is reflected by the reflection mirror MR3 and incident on the drawing optical element AOM1. Similarly, the beam reflected by the beam splitter BSa is reflected by the reflection mirror MR4 and then split into two by the beam splitter BSd. The beam reflected by the beam splitter BSd is incident on the drawing optical element AOM6. The beam transmitted through the beam splitter BSd is split into two by the beam splitter BSe, and the beam reflected by the beam splitter BSe is incident on the drawing optical element AOM4. The beam transmitted through the beam splitter BSe is reflected by the reflection mirror MR5 and is incident on the drawing optical element AOM2.

以上のように、6つの描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々に、光源装置LSからのビームLBが約1/6に振幅分割(強度分割)された状態でともに入射する。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々に、描画データの画素毎のビットデータに応じて、高周波の駆動信号の印加をオン/オフすることによって、走査ユニットUn(U1〜U6)の各々の描画ラインSLnに沿って走査されるスポット光SPの強度が変調される。これによって、描画データ(ビットマップ)に対応したパターンが、各走査ユニットUn(U1〜U6)で同時に基板P上に描画される。描画データ(パターンデータ)は、走査ユニットUn毎に設けられ、走査ユニットUnによって描画されるパターンを、スポット光SPのサイズφに応じて設定される寸法の画素によって分割し、複数の画素の各々を前記パターンに応じた1ビットの論理情報(ビットデータ、画素データ)で表したものである。つまり、描画データは、スポット光SPの走査方向(主走査方向、Y方向)に沿った方向を行方向とし、基板Pの搬送方向(副走査方向、X方向)に沿った方向を列方向とするように2次元に分解された複数の画素の論理情報(画素データ)で構成されているビットマップデータである。 As described above, the beam LB from the light source device LS is incident on each of the six drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) in a state of amplitude division (intensity division) of about 1/6. By turning on / off the application of a high-frequency drive signal to each of the drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) according to the bit data of each pixel of the drawing data, each of the scanning units Un (U1 to U6). The intensity of the spot light SP scanned along the drawing line SLn of is modulated. As a result, the pattern corresponding to the drawing data (bitmap) is simultaneously drawn on the substrate P by each scanning unit Un (U1 to U6). The drawing data (pattern data) is provided for each scanning unit Un, and the pattern drawn by the scanning unit Un is divided by pixels having dimensions set according to the size φ of the spot light SP, and each of the plurality of pixels is divided. Is represented by 1-bit logical information (bit data, pixel data) according to the pattern. That is, the drawing data has the row direction as the direction along the scanning direction (main scanning direction, Y direction) of the spot light SP, and the column direction as the direction along the transport direction (secondary scanning direction, X direction) of the substrate P. It is bitmap data composed of logical information (pixel data) of a plurality of pixels decomposed into two dimensions so as to be performed.

この描画データの1列分の画素の論理情報は、1本分の描画ラインSLn(SL1〜SL6)に対応するものである。したがって、1列分の画素の数は、基板Pの被照射面上での画素の寸法Pxyと描画ラインSLnの長さとに応じて決まる。この1画素の寸法Pxyは、スポット光SPのサイズφと同程度、或いは、それ以上に設定され、例えば、スポット光SPの実効的なサイズφが3μmの場合は、1画素の寸法Pxyは、3μm角程度以上に設定される。1列分の画素の論理情報に応じて、1本の描画ラインSLn(SL1〜SL6)に沿って基板Pに投射されるスポット光SPの強度が変調される。この1列分の画素の論理情報(ビットデータ)を画素データ列DLnと呼ぶ。つまり、描画データは、画素データ列DLnが列方向に並んだビットマップデータである。走査ユニットU1の描画データの画素データ列DLnをDL1で表し、同様に、走査ユニットU2〜U6の描画データの画素データ列DLnをDL2〜DL6で表す。なお、画素のビットデータが「1」の場合は、基板P上に投射するスポット光SPの強度が高レベルになる、つまり、描画用光学素子AOMnが1次回折光を発生することを意味する。また、「0」の場合は、基板P上に投射するスポット光SPの強度が低レベル(例えば、ゼロ)になる、つまり、描画用光学素子AOMnが1次回折光を発生しないことを意味する。 The logical information of the pixels for one column of the drawing data corresponds to one drawing line SLn (SL1 to SL6). Therefore, the number of pixels for one row is determined according to the pixel size Pxy on the irradiated surface of the substrate P and the length of the drawing line SLn. The dimension Pxy of this one pixel is set to be equal to or larger than the size φ of the spot light SP. For example, when the effective size φ of the spot light SP is 3 μm, the dimension Pxy of one pixel is set. It is set to about 3 μm square or more. The intensity of the spot light SP projected on the substrate P along one drawing line SLn (SL1 to SL6) is modulated according to the logical information of the pixels for one row. The logical information (bit data) of the pixels for one column is called a pixel data string DLn. That is, the drawing data is bitmap data in which the pixel data strings DLn are arranged in the column direction. The pixel data string DLn of the drawing data of the scanning unit U1 is represented by DL1, and similarly, the pixel data string DLn of the drawing data of the scanning units U2 to U6 is represented by DL2 to DL6. When the bit data of the pixel is "1", it means that the intensity of the spot light SP projected on the substrate P becomes a high level, that is, the drawing optical element AOMn generates the first-order diffracted light. Further, when it is "0", it means that the intensity of the spot light SP projected on the substrate P becomes a low level (for example, zero), that is, the drawing optical element AOMn does not generate the first-order diffracted light.

図6は、図1に示した制御装置16の主要な構成を示すブロック図であり、制御装置16は、描画動作全体を統括制御する描画コントロール部100と、走査ユニットU1〜U6の各々の原点センサOPnのビーム受光系opbからの原点信号SZ1〜SZ6を入力して、ポリゴンミラーPMの回転用のモータRMを制御するポリゴンミラー駆動部102と、複数のアライメント顕微鏡AM1m、AM2mの各々で撮像されるアライメントマークMK1〜MK4の画像を解析して、マーク位置情報を生成するアライメント部104と、複数のエンコーダEN1a〜EN4a、EN1b〜EN4bの各々からの検出信号(2相信号)に基づいて、スケール部SDa、SDbの周方向の移動量や移動位置をデジタル計数するとともに、スケール部SDa、SDb(或いは回転ドラムDR)の1回転毎にZ相マークZZによって零リセットされるエンコーダカウンタ部106と、走査ユニットU1〜U6の各々で描画すべきパターンの描画データをビットマップ形式で記憶する描画データ記憶部108と、描画データ記憶部108から読み出される描画ラインSL1〜SL6ごとの描画データ列(ビットストリーム信号)に応じて、走査ユニットU1〜U6の各々に対応した描画用光学素子AOM1〜AOM6を変調するAOM駆動部110と、回転ドラムDRの回転駆動モータを制御する駆動制御部112と、を備える。さらに、描画コントロール部100は、光源装置LSに対して描画倍率補正のための情報TMg、CMgを送るとともに、走査ユニットU1〜U6の各々が基板Pをスポット光SPで走査するタイミングで光源装置LSがビームLBを射出するように制御する描画スイッチ信号SHTを、原点信号SZ1〜SZ6の発生状況をモニターして生成する。 FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of the control device 16 shown in FIG. 1. The control device 16 is a drawing control unit 100 that controls the entire drawing operation, and the origins of the scanning units U1 to U6. The origin signals SZ1 to SZ6 from the beam light receiving system opb of the sensor OPn are input, and images are taken by the polygon mirror drive unit 102 that controls the motor RM for rotating the polygon mirror PM, and each of the plurality of alignment microscopes AM1m and AM2m. Scale based on the alignment unit 104 that analyzes the images of the alignment marks MK1 to MK4 and generates the mark position information, and the detection signals (two-phase signals) from each of the plurality of encoders EN1a to EN4a and EN1b to EN4b. An encoder counter unit 106 that digitally counts the amount and position of movement of the parts SDa and SDb in the circumferential direction and is reset to zero by the Z-phase mark ZZ for each rotation of the scale parts SDa and SDb (or rotating drum DR). A drawing data storage unit 108 that stores drawing data of a pattern to be drawn by each of the scanning units U1 to U6 in a bitmap format, and a drawing data string (bit stream) for each drawing line SL1 to SL6 read from the drawing data storage unit 108. It includes an AOM drive unit 110 that modulates the drawing optical elements AOM1 to AOM6 corresponding to each of the scanning units U1 to U6 according to the signal), and a drive control unit 112 that controls the rotation drive motor of the rotary drum DR. .. Further, the drawing control unit 100 sends information TMg and CMg for correcting the drawing magnification to the light source device LS, and at the timing when each of the scanning units U1 to U6 scans the substrate P with the spot light SP, the light source device LS Generates a drawing switch signal SHT that controls the beam LB to be emitted by monitoring the generation status of the light source signals SZ1 to SZ6.

本実施の形態では、光源装置LSのビームLBを発振周波数Fa(例えば100MHz)のパルス光とするが、そのために、光源装置LSは発振周波数Faのクロック信号LTCを生成する。クロック信号LTCの1クロックパルスは、ビームLBの1パルス発光に対応している。さらに光源装置LSは、スポット光SPが描画ラインSLnに沿って走査されている間の特定の画素位置で、クロック信号LTCの周期を部分的に微調整する局所倍率補正部を備えている。なお、クロック信号LTCは、ポリゴンミラー駆動部102によるポリゴンミラーPMの回転速度の管理にも使われる。また、光源装置LSは、描画データ記憶部(データ記憶部)108がスポット光SPの1回の走査中にAOM駆動部110に送出する画素データ列DLnを1画素のビットデータごとにシフトするための画素シフト信号(画素シフトパルス)BSCを生成する。 In the present embodiment, the beam LB of the light source device LS is pulsed light having an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz), and for that purpose, the light source device LS generates a clock signal LTC having an oscillation frequency Fa. One clock pulse of the clock signal LTC corresponds to one pulse emission of the beam LB. Further, the light source device LS includes a local magnification correction unit that partially fine-tunes the period of the clock signal LTC at a specific pixel position while the spot light SP is being scanned along the drawing line SLn. The clock signal LTC is also used to manage the rotation speed of the polygon mirror PM by the polygon mirror driving unit 102. Further, the light source device LS shifts the pixel data string DLn transmitted by the drawing data storage unit (data storage unit) 108 to the AOM drive unit 110 during one scan of the spot light SP for each pixel bit data. Pixel shift signal (pixel shift pulse) BSC is generated.

図7は、光源装置(パルス光源装置、パルスレーザ装置)LSの具体的な構成を示す図である。ファイバーレーザ装置としての光源装置LSは、パルス光発生部20と、制御回路22とを備える。パルス光発生部20は、DFB半導体レーザ素子30、32、偏光ビームスプリッタ34、描画用光変調器としての電気光学素子(強度変調部)36、この電気光学素子36の駆動回路36a、偏光ビームスプリッタ38、吸収体40、励起光源42、コンバイナ44、ファイバー光増幅器46、波長変換光学素子48、50、および、複数のレンズ素子GLを有する。制御回路22は、クロック信号LTCおよび画素シフトパルスBSCを発生する信号発生部22aを有する。 FIG. 7 is a diagram showing a specific configuration of a light source device (pulse light source device, pulse laser device) LS. The light source device LS as a fiber laser device includes a pulse light generating unit 20 and a control circuit 22. The pulsed light generating unit 20 includes DFB semiconductor laser elements 30 and 32, a polarizing beam splitter 34, an electro-optical element (intensity modulation unit) 36 as an optical modulator for drawing, a drive circuit 36a of the electro-optical element 36, and a polarizing beam splitter. It has 38, an absorber 40, an excitation light source 42, a combiner 44, a fiber optical amplifier 46, wavelength conversion optical elements 48 and 50, and a plurality of lens elements GL. The control circuit 22 has a signal generation unit 22a that generates a clock signal LTC and a pixel shift pulse BSC.

DFB半導体レーザ素子(第1固体レーザ素子)30は、クロック信号LTCに応答して、所定周波数である発振周波数Fa(例えば、100MHz)で俊鋭若しくは尖鋭のパルス状の種光(パルスビーム、ビーム)S1を発生し、DFB半導体レーザ素子(第2固体レーザ素子)32は、クロック信号LTCに応答して、所定周波数である発振周波数Fa(例えば、100MHz)で緩慢(時間的にブロード)なパルス状の種光(パルスビーム、ビーム)S2を発生する。DFB半導体レーザ素子30が発生する種光S1と、DFB半導体レーザ素子32が発生する種光S2とは、発光タイミングが同期している。種光S1、S2は、ともに1パルス当たりのエネルギーは略同一であるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光S1の方が強い。この種光S1と種光S2とは、直線偏光の光であり、その偏光方向は互いに直交している。本第1の実施の形態では、DFB半導体レーザ素子30が発生する種光S1の偏光状態をS偏光とし、DFB半導体レーザ素子32が発生する種光S2の偏光状態をP偏光として説明する。この種光S1、S2は、赤外波長域の光である。 The DFB semiconductor laser element (first solid-state laser element) 30 responds to the clock signal LTC and has a sharp or sharp pulse-shaped seed light (pulse beam, beam) at an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz) which is a predetermined frequency. ) S1 is generated, and the DFB semiconductor laser element (second solid-state laser element) 32 responds to the clock signal LTC and has a slow (temporally broad) pulse at an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz) which is a predetermined frequency. A seed light (pulse beam, beam) S2 is generated. The light emission timings of the seed light S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30 and the seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32 are synchronized. The seed lights S1 and S2 both have substantially the same energy per pulse, but the polarization states are different from each other, and the seed light S1 has a stronger peak intensity. The seed light S1 and the seed light S2 are linearly polarized light, and their polarization directions are orthogonal to each other. In the first embodiment, the polarization state of the seed light S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30 will be described as S-polarized light, and the polarization state of the seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32 will be described as P-polarized light. The seed lights S1 and S2 are light in the infrared wavelength region.

制御回路22は、信号発生部22aから送られてきたクロック信号LTCのクロックパルスに応答して種光S1、S2が発光するようにDFB半導体レーザ素子30、32を制御する。これにより、このDFB半導体レーザ素子30、32は、クロック信号LTCの各クロックパルス(発振周波数Fa)に応答して、所定周波数(発振周波数)Faで同時に種光S1、S2を発光する。この制御回路22は、制御装置16中の描画コントロール部100によって制御される。このクロック信号LTCのクロックパルスの周期(=1/Fa)を、基準周期Taと呼ぶ。DFB半導体レーザ素子30、32で発生した種光S1、S2は、偏光ビームスプリッタ34に導かれる。 The control circuit 22 controls the DFB semiconductor laser elements 30 and 32 so that the seed lights S1 and S2 emit light in response to the clock pulse of the clock signal LTC sent from the signal generation unit 22a. As a result, the DFB semiconductor laser elements 30 and 32 simultaneously emit seed lights S1 and S2 at a predetermined frequency (oscillation frequency) Fa in response to each clock pulse (oscillation frequency Fa) of the clock signal LTC. The control circuit 22 is controlled by the drawing control unit 100 in the control device 16. The clock pulse period (= 1 / Fa) of this clock signal LTC is referred to as a reference period Ta. The seed lights S1 and S2 generated by the DFB semiconductor laser elements 30 and 32 are guided to the polarizing beam splitter 34.

なお、この基準クロック信号となるクロック信号LTCは、詳しくは後述するが、描画データ記憶部108のビットマップ状の描画パターンデータを記憶するメモリ回路中の行方向(主走査方向)のアドレスを指定するためのアドレスカウンタ(レジスタ)に供給される画素シフトパルスBSCのベースとなるものである。また、信号発生部22aには、基板Pの被照射面上における描画ラインSLnの全体倍率補正を行うための全体倍率補正情報TMgと、描画ラインSLnの局所倍率補正を行うための局所倍率補正情報CMgとが、制御装置16中の描画コントロール部100から送られてくる。これにより、基板Pの被照射面上における描画ラインSLnの長さ(走査長)をppmオーダーから%オーダーに渡ってきめ細かく微調整することができる。この描画ラインSLnの伸縮(走査長の微調整)は、描画ラインSLnの最大走査長(例えば、31mm)の範囲内で行うことができる。なお、本第1の実施の形態での全体倍率補正とは、描画データ上の1画素(1ビット)に対応するスポット光SPの数は一定にしたまま、主走査方向に沿って投射されるスポット光SPの投射間隔(つまり、クロック信号LTCの周期)を一律に微調整することで、描画ラインSLn全体の走査方向の倍率を一様に補正するものである。また、本第1の実施の形態での局所倍率補正とは、1描画ライン上に設定される離散的な幾つかの補正点(画素位置)でのみ、主走査方向に沿って投射されるスポット光SPの投射間隔(つまり、クロック信号LTCの周期)を一時的に増減することで、その補正点に対応した基板上での画素のサイズを主走査方向に僅かに伸縮させるものである。 The clock signal LTC, which is the reference clock signal, will be described in detail later, but specifies the address in the row direction (main scanning direction) in the memory circuit that stores the bitmap-like drawing pattern data of the drawing data storage unit 108. This is the base of the pixel shift pulse BSC supplied to the address counter (register) for the clock. Further, the signal generation unit 22a contains the overall magnification correction information TMg for performing the overall magnification correction of the drawing line SLn on the irradiated surface of the substrate P, and the local magnification correction information for performing the local magnification correction of the drawing line SLn. CMg is sent from the drawing control unit 100 in the control device 16. As a result, the length (scanning length) of the drawing line SLn on the irradiated surface of the substrate P can be finely adjusted from the ppm order to the% order. The expansion and contraction of the drawing line SLn (fine adjustment of the scanning length) can be performed within the range of the maximum scanning length (for example, 31 mm) of the drawing line SLn. The overall magnification correction in the first embodiment is projected along the main scanning direction while keeping the number of spot light SPs corresponding to one pixel (1 bit) on the drawing data constant. By uniformly fine-tuning the projection interval of the spot light SP (that is, the period of the clock signal LTC), the magnification in the scanning direction of the entire drawing line SLn is uniformly corrected. Further, the local magnification correction in the first embodiment is a spot projected along the main scanning direction only at some discrete correction points (pixel positions) set on one drawing line. By temporarily increasing or decreasing the projection interval of the optical SP (that is, the period of the clock signal LTC), the size of the pixels on the substrate corresponding to the correction point is slightly expanded or contracted in the main scanning direction.

偏光ビームスプリッタ34は、S偏光の光を透過し、P偏光の光を反射するものであり、DFB半導体レーザ素子30が発生した種光S1と、DFB半導体レーザ素子32が発生した種光S2とを、電気光学素子36に導く。すなわち、偏光ビームスプリッタ34は、DFB半導体レーザ素子30が発生したS偏光の種光S1を透過することで種光S1を電気光学素子36に導く。また、偏光ビームスプリッタ34は、DFB半導体レーザ素子32が発生したP偏光の種光S2を反射することで種光S2を電気光学素子36に導く。DFB半導体レーザ素子30、32、および、偏光ビームスプリッタ34は、種光S1、S2を生成するパルス光源部35を構成する。 The polarized beam splitter 34 transmits S-polarized light and reflects P-polarized light, and includes seed light S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30 and seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32. Is led to the electro-optical element 36. That is, the polarization beam splitter 34 guides the seed light S1 to the electro-optical element 36 by transmitting the S-polarized seed light S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30. Further, the polarization beam splitter 34 guides the seed light S2 to the electro-optical element 36 by reflecting the P-polarized seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32. The DFB semiconductor laser elements 30 and 32 and the polarizing beam splitter 34 constitute a pulse light source unit 35 that generates seed lights S1 and S2.

電気光学素子(強度変調部)36は、種光S1、S2に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器(EOM:Electro-Optic Modulator)が用いられる。DFB半導体レーザ素子30、DFB半導体レーザ素子32の各々からの種光S1、S2は波長域が800nm以上と長いため、電気光学素子36として、偏光状態の切り換え応答性がGHz程度のものを使うことができる。電気光学素子36は、描画スイッチ信号SHTのハイ/ロー状態に応答して、種光S1、S2の偏光状態を駆動回路36aによって切り換えるものである。描画スイッチ信号SHTは、走査ユニットU1〜U6のいずれかが描画を開始する直前、または描画開始時に対して一定時間だけ手前の時間にハイ状態となり、走査ユニットU1〜U6のいずれもが描画をしていない状態になるとロー状態になる。この描画スイッチ信号SHTは、図6中の原点信号SZ1〜SZ6の発生状態を、ポリゴンミラー駆動部102を介してモニターする描画コントロール部100から送出される。 The electro-optical element (intensity modulation unit) 36 has transparency to the seed lights S1 and S2, and for example, an electro-optic modulator (EOM) is used. Since the seed lights S1 and S2 from each of the DFB semiconductor laser element 30 and the DFB semiconductor laser element 32 have a long wavelength range of 800 nm or more, the electro-optical element 36 having a polarization state switching response of about GHz should be used. Can be done. The electro-optical element 36 switches the polarization states of the seed lights S1 and S2 by the drive circuit 36a in response to the high / low state of the drawing switch signal SHT. The drawing switch signal SHT goes into a high state immediately before any of the scanning units U1 to U6 starts drawing or a certain time before the start of drawing, and all of the scanning units U1 to U6 draw. When it is not in the state, it becomes the low state. The drawing switch signal SHT is transmitted from the drawing control unit 100 that monitors the generation state of the origin signals SZ1 to SZ6 in FIG. 6 via the polygon mirror driving unit 102.

駆動回路36aに入力される描画スイッチ信号SHTがロー(「0」)状態のとき、電気光学素子36は種光S1、S2の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ38に導く。逆に、駆動回路36aに入力される描画スイッチ信号SHTがハイ(「1」)状態のときは、電気光学素子36は入射した種光S1、S2の偏光状態を変えて、つまり、偏光方向を90度変えて偏光ビームスプリッタ38に導く。このように駆動回路36aが電気光学素子36を駆動することによって、電気光学素子36は、描画スイッチ信号SHTがハイ状態(「1」)のときは、S偏光の種光S1をP偏光の種光S1に変換し、P偏光の種光S2をS偏光の種光S2に変換する。 When the drawing switch signal SHT input to the drive circuit 36a is in the low (“0”) state, the electro-optical element 36 leads to the polarization beam splitter 38 as it is without changing the polarization states of the seed lights S1 and S2. On the contrary, when the drawing switch signal SHT input to the drive circuit 36a is in the high (“1”) state, the electro-optical element 36 changes the polarization state of the incident seed lights S1 and S2, that is, the polarization direction is changed. It is changed by 90 degrees and led to the polarization beam splitter 38. By driving the electro-optical element 36 in this way, the electro-optical element 36 uses the S-polarized seed light S1 as the P-polarized seed when the drawing switch signal SHT is in the high state (“1”). It is converted into light S1 and P-polarized seed light S2 is converted into S-polarized seed light S2.

偏光ビームスプリッタ38は、P偏光の光を透過してレンズ素子GLを介してコンバイナ44に導き、S偏光の光を反射させて吸収体40に導くものである。この偏光ビームスプリッタ38を透過する光(種光)をビームLseで表す。このパルス状のビームLseの発振周波数はFaとなる。励起光源42は励起光を発生し、その励起光は光ファイバー42aを通ってコンバイナ44に導かれる。コンバイナ44は、偏光ビームスプリッタ38から照射されたビームLseと励起光とを合成して、ファイバー光増幅器46に出力する。ファイバー光増幅器46は、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成されたビームLseおよび励起光が伝送するファイバー光増幅器46内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより、種光としてのビームLseが増幅される。ファイバー光増幅器46内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)、ツリウム(Tm)等の希土類元素が用いられる。この増幅されたビームLseは、ファイバー光増幅器46の射出端46aから所定の発散角を伴って放射され、レンズ素子GLによって収斂またはコリメートされて波長変換光学素子48に入射する。 The polarization beam splitter 38 transmits P-polarized light, guides it to the combiner 44 via the lens element GL, reflects S-polarized light, and guides it to the absorber 40. The light (seed light) transmitted through the polarization beam splitter 38 is represented by the beam Lse. The oscillation frequency of this pulsed beam Lse is Fa. The excitation light source 42 generates excitation light, and the excitation light is guided to the combiner 44 through the optical fiber 42a. The combiner 44 synthesizes the beam Lse emitted from the polarizing beam splitter 38 and the excitation light and outputs the excitation light to the fiber optical amplifier 46. The fiber optical amplifier 46 is doped with a laser medium excited by excitation light. Therefore, in the fiber optical amplifier 46 through which the synthesized beam Lse and the excitation light are transmitted, the beam Lse as the seed light is amplified by the excitation of the laser medium by the excitation light. As the laser medium doped in the fiber optical amplifier 46, rare earth elements such as erbium (Er), ytterbium (Yb), and thulium (Tm) are used. The amplified beam Lse is radiated from the emission end 46a of the fiber optical amplifier 46 with a predetermined divergence angle, converged or collimated by the lens element GL, and is incident on the wavelength conversion optical element 48.

波長変換光学素子(第1の波長変換光学素子)48は、第2高調波発生(Second Harmonic Generation:SHG)によって、入射したビームLse(波長λ)を、波長がλの1/2の第2高調波に変換する。波長変換光学素子48として、疑似位相整合(Quasi Phase Matching:QPM)結晶であるPPLN(Periodically Poled LiNbO3)結晶が好適に用いられる。なお、PPLT(Periodically Poled LiTaO3)結晶等を用いることも可能である。 The wavelength conversion optical element (first wavelength conversion optical element) 48 uses the second Harmonic Generation (SHG) to generate the incident beam Lse (wavelength λ) by the second harmonic generation (SHG). Convert to harmonics. As the wavelength conversion optical element 48, a PPLN (Periodically Poled LiNbO3) crystal, which is a quasi phase matching (QPM) crystal, is preferably used. It is also possible to use PPLT (Periodically Poled LiTaO3) crystals and the like.

波長変換光学素子(第2の波長変換光学素子)50は、波長変換光学素子48が変換した第2高調波(波長λ/2)と、波長変換光学素子48によって変換されずに残留した種光(波長λ)との和周波発生(Sum Frequency Generation:SFG)により、波長がλの1/3の第3高調波を発生する。この第3高調波が、370mm以下の波長帯域(例えば、355nm)にピーク波長を有する紫外線光(ビームLB)となる。 The wavelength conversion optical element (second wavelength conversion optical element) 50 includes the second harmonic (wavelength λ / 2) converted by the wavelength conversion optical element 48 and the seed light remaining without being converted by the wavelength conversion optical element 48. Sum frequency generation (SFG) with (wavelength λ) generates a third harmonic with a wavelength of 1/3 of λ. This third harmonic becomes ultraviolet light (beam LB) having a peak wavelength in a wavelength band of 370 mm or less (for example, 355 nm).

駆動回路36aに印加する描画スイッチ信号SHTがロー(「0」)の場合、電気光学素子(強度変調部)36は、入射した種光S1、S2の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ38に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ38を透過するビームLseは種光S2となる。この場合、ビームLseはパルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性となる。ファイバー光増幅器46は、そのようなピーク強度が低い種光S2に対する増幅効率が低いため、光源装置LSから射出されるビームLBは、露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、露光という観点からみれば、実質的に光源装置LSはビームLBを射出していないのと同じ結果となる。つまり、基板Pに照射されるスポット光SPの強度は極めて低いレベルとなる。ただし、パターンの露光が行われない期間(非描画期間)でも、種光S2由来の紫外域のビームLBが僅かな強度ではあるが、照射され続ける。そのため、描画ラインSL1〜SL6が、長時間、基板P上の同じ位置にある状態が続く場合(例えば、搬送系のトラブルによって基板Pが停止している場合等)は、光源装置LSのビームLBの射出窓(図示略)に可動シャッタを設けて、射出窓を閉じるようにするとよい。 When the drawing switch signal SHT applied to the drive circuit 36a is low (“0”), the electro-optical element (intensity modulator) 36 does not change the polarization state of the incident seed lights S1 and S2, and the polarization beam splitter 38 as it is. Lead to. Therefore, the beam Lse that passes through the polarization beam splitter 38 becomes the seed light S2. In this case, the beam Lse has a low pulse peak intensity and has a dull characteristic that is broad in time. Since the fiber optical amplifier 46 has low amplification efficiency for the seed light S2 having such a low peak intensity, the beam LB emitted from the light source device LS becomes light that is not amplified to the energy required for exposure. Therefore, from the viewpoint of exposure, the result is substantially the same as when the light source device LS does not emit the beam LB. That is, the intensity of the spot light SP applied to the substrate P is at an extremely low level. However, even during the period when the pattern is not exposed (non-drawing period), the beam LB in the ultraviolet region derived from the seed light S2 continues to be irradiated, although the intensity is slight. Therefore, when the drawing lines SL1 to SL6 continue to be in the same position on the substrate P for a long time (for example, when the substrate P is stopped due to a trouble in the transport system), the beam LB of the light source device LS A movable shutter may be provided on the injection window (not shown) to close the injection window.

一方、駆動回路36aに印加する描画スイッチ信号SHTがハイ(「1」)の場合、電気光学素子(強度変調部)36は、入射した種光S1、S2の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ38に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ38を透過するビームLseは、DFB半導体レーザ素子30からの種光S1に由来して生成されたものとなる。DFB半導体レーザ素子30からの種光S1はピーク強度が強いため、ファイバー光増幅器46によって効率的に増幅され、光源装置LSから出力されるP偏光のビームLBは、基板Pの露光に必要なエネルギーを持つ。つまり、基板Pに照射されるスポット光SPの強度は高レベルとなる。このように、光源装置LS内に、描画スイッチ信号SHTに応答する電気光学素子36を設けたので、ポリゴンミラーPMの回転中にスポット光SPの走査による描画動作を行っている期間中だけ、走査ユニットU1〜U6にビームLB(LB1〜LB6)を送出させることができる。 On the other hand, when the drawing switch signal SHT applied to the drive circuit 36a is high (“1”), the electro-optical element (intensity modulator) 36 changes the polarization state of the incident seed lights S1 and S2 to cause the polarization beam splitter 38. Lead to. Therefore, the beam Lse transmitted through the polarizing beam splitter 38 is generated from the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30. Since the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30 has a strong peak intensity, it is efficiently amplified by the fiber optical amplifier 46, and the P-polarized beam LB output from the light source device LS is the energy required for the exposure of the substrate P. have. That is, the intensity of the spot light SP irradiated to the substrate P becomes a high level. In this way, since the electro-optical element 36 that responds to the drawing switch signal SHT is provided in the light source device LS, scanning is performed only during the period in which the drawing operation is performed by scanning the spot light SP while the polygon mirror PM is rotating. The beams LB (LB1 to LB6) can be sent to the units U1 to U6.

なお、図7の構成において、DFB半導体レーザ素子32および偏光ビームスプリッタ34を省略して、DFB半導体レーザ素子30からの種光S1のみを電気光学素子36の偏光状態の切り換えで、ファイバー光増幅器46にバースト波状に導光することも考えられる。しかしながら、この構成を採用すると、種光S1のファイバー光増幅器46への入射周期性(周波数Fa)が描画すべきパターンや描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの走査周期(ポリゴンミラーPMの各面でのビームLBnの反射周期)に応じて大きく乱される。すなわち、ファイバー光増幅器46にDFB半導体レーザ素子30からの種光S1が入射しない状態が続いた後に、ファイバー光増幅器46に種光S1が突然入射すると、入射直後の種光S1は通常のときよりも大きな増幅率で増幅され、ファイバー光増幅器46からは、規定以上の大きな強度を持つビームが発生するという問題がある。そこで、本実施の形態では、好ましい態様として、ファイバー光増幅器46に種光S1が入射しない期間は、DFB半導体レーザ素子32からの種光S2(ピーク強度を低くした時間的にブロードなパルス光)をファイバー光増幅器46に入射することで、このような問題を解決している。 In the configuration of FIG. 7, the DFB semiconductor laser element 32 and the polarizing beam splitter 34 are omitted, and only the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30 is switched by switching the polarization state of the electro-optical element 36, so that the fiber optical amplifier 46 It is also conceivable to guide the light in a burst wave shape. However, when this configuration is adopted, the pattern to be drawn by the incident periodicity (frequency Fa) of the seed light S1 to the fiber optical amplifier 46 and the scanning period of the spot light SP along the drawing line SLn (each surface of the polygon mirror PM). It is greatly disturbed according to the reflection period of the beam LBn at. That is, if the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30 does not enter the fiber optical amplifier 46 and then the seed light S1 suddenly enters the fiber optical amplifier 46, the seed light S1 immediately after the incident becomes more than usual. Is amplified with a large amplification factor, and there is a problem that a beam having a intensity higher than a specified value is generated from the fiber optical amplifier 46. Therefore, in the present embodiment, as a preferred embodiment, during the period when the seed light S1 is not incident on the fiber optical amplifier 46, the seed light S2 from the DFB semiconductor laser element 32 (time-broad pulse light with a low peak intensity). Is incident on the fiber optical amplifier 46 to solve such a problem.

図8は、図6に示した描画コントロール部100と描画データ記憶部108とによって、基板Pの移動位置(移動量)に応じた描画データ(画素データ列DLn)の読み出しのタイミングを説明する図である。また、ここでは、走査ユニットU1による描画動作を代表して説明する。副走査方向(Xスキャン方向)に関する描画倍率補正を行わない状態(倍率=1.0)の場合、走査ユニットU1に対応したエンコーダEN2a(またはEN2b)によって、エンコーダカウンタ部(デジタルカウンタ)106で計数されるカウント値は、回転ドラムDRの回転位置、すなわち、基板Pの移動量(或いは移動位置)に対応しており、それをCX2とする。図8では、移動量CX2を、エンコーダカウンタ部106内の対応するカウンタ回路に供給されるアップダウンパルスの並びで模式的に表す。移動量(移動位置)CX2の計測分解能は、ここではスポット光SPの実効的な径サイズφよりも小さくなるように設定される。本実施の形態では、描画データが主走査方向(Yスキャン方向)と副走査方向(Xスキャン方向)とにマトリックス状に分割された画素単位を1ビットとするビットマップデータとして、描画データ記憶部(データ記憶部)108に記憶されている。このエンコーダカウンタ部106、スケール部SDa、SDb、および、エンコーダENja、ENjbは、計測機構を構成する。 FIG. 8 is a diagram for explaining the timing of reading drawing data (pixel data string DLn) according to the moving position (moving amount) of the substrate P by the drawing control unit 100 and the drawing data storage unit 108 shown in FIG. Is. Further, here, the drawing operation by the scanning unit U1 will be described as a representative. When the drawing magnification correction for the sub-scanning direction (X-scan direction) is not performed (magnification = 1.0), the encoder EN2a (or EN2b) corresponding to the scanning unit U1 counts with the encoder counter unit (digital counter) 106. The count value to be counted corresponds to the rotation position of the rotary drum DR, that is, the movement amount (or movement position) of the substrate P, and is referred to as CX2. In FIG. 8, the movement amount CX2 is schematically represented by a sequence of up / down pulses supplied to the corresponding counter circuit in the encoder counter unit 106. The measurement resolution of the movement amount (movement position) CX2 is set here to be smaller than the effective diameter size φ of the spot light SP. In the present embodiment, the drawing data storage unit is a bitmap data in which the drawing data is divided into a matrix in the main scanning direction (Y scanning direction) and the sub scanning direction (X scanning direction) in a pixel unit as one bit. It is stored in (data storage unit) 108. The encoder counter unit 106, scale units SDa and SDb, and encoders ENja and ENjb form a measurement mechanism.

描画データ上の1画素は、基板P上では、例えばスポット光SPのサイズφと同程度の3μm角に設定されるものとする。また、スポット光SPは、主走査方向(Yスキャン方向)および副走査方向(Xスキャン方向)に関して、スポット光SPのサイズφの1/2ずつオーバーラップして基板P上に投射されるので、主走査方向および副走査方向に沿って2つのスポット光SPが1画素に対応する。したがって、エンコーダカウンタ部106で計数される基板Pの移動量CX2の分解能が画素寸法の1/k(kは2以上が望ましい)であって、1カウント当り0.3μmの場合(1/kのkが10の場合)、描画コントロール部100(または描画データ記憶部108)は、移動量CX2の10カウント分ごとに、描画データ記憶部108のメモリに記憶された描画データのXスキャン方向の番地(Xアドレス値)を1つずつインクリメントする信号XA2を生成する。描画データ記憶部108は、この信号XA2に応じてYスキャン方向に並ぶ1列分の画素データ列DL1にアクセスする。描画データ記憶部108は、さらに、クロック信号LTCを1/2に分周した画素シフトパルスBSCに応答して、アクセスした1列の画素データ列DL1のYスキャン方向の番地(Yアドレス値)を指定して、対応する画素のビットデータ(「0」または「1」)を、AOM駆動部110にシリアルに出力させる。図8のように、画素シフトパルスBSCの周期をクロック信号LTCの周期の2倍とし、クロック信号LTCの発振周波数FaとポリゴンミラーPMの回転速度Vpとを同期させることによって、描画ラインSL1に沿って走査されるスポット光SPをサイズφの1/2でオーバーラップさせることができる。図8に示すスポット光SPにおいて、実線はパルス発光によって基板Pに達するスポット光SPであり、破線は基板Pに照射されなかったパルス発光(スポット光SP)を表しており、ここでは、Xアドレス値が1の画素データ列DL1(00011・・・)を描画している場合を表す。 It is assumed that one pixel on the drawing data is set to a 3 μm square on the substrate P, which is about the same as the size φ of the spot light SP, for example. Further, since the spot light SP is projected onto the substrate P by overlapping 1/2 of the size φ of the spot light SP in the main scanning direction (Y scanning direction) and the sub scanning direction (X scanning direction). Two spot light SPs correspond to one pixel along the main scanning direction and the sub-scanning direction. Therefore, when the resolution of the movement amount CX2 of the substrate P counted by the encoder counter unit 106 is 1 / k of the pixel size (k is preferably 2 or more) and 0.3 μm per count (1 / k). (When k is 10), the drawing control unit 100 (or the drawing data storage unit 108) sends the address of the drawing data stored in the memory of the drawing data storage unit 108 in the X scan direction every 10 counts of the movement amount CX2. Generates signal XA2 that increments (X address value) one by one. The drawing data storage unit 108 accesses the pixel data string DL1 for one row arranged in the Y scan direction in response to the signal XA2. Further, the drawing data storage unit 108 responds to the pixel shift pulse BSC obtained by dividing the clock signal LTC by 1/2, and sets the address (Y address value) of the accessed pixel data string DL1 in the Y scan direction. Designated, the bit data (“0” or “1”) of the corresponding pixel is serially output to the AOM drive unit 110. As shown in FIG. 8, the period of the pixel shift pulse BSC is twice the period of the clock signal LTC, and the oscillation frequency Fa of the clock signal LTC and the rotation speed Vp of the polygon mirror PM are synchronized along the drawing line SL1. The spot light SP scanned in the above direction can be overlapped by 1/2 of the size φ. In the spot light SP shown in FIG. 8, the solid line represents the spot light SP that reaches the substrate P by pulse emission, and the broken line represents the pulse emission (spot light SP) that is not irradiated to the substrate P. Here, the X address It represents the case where the pixel data string DL1 (00011 ...) With a value of 1 is drawn.

なお、以上の例示では、エンコーダカウンタ部106で計数される基板Pの移動量CX2の分解能(1カウント分の移動量)と画素寸法Pxyとの比率kは、説明を簡単にする為に整数(10)とした。しかしながら、スケール部SDa、SDbの目盛(回折格子)のピッチやエンコーダヘッドENja、ENjbの構成によっては、計測分解能(1カウント当りの移動量)と画素寸法Pxyとの比率kが整数にならないことがある。例えば、エンコーダシステムの実際の計測分解能が0.312μm/カウントとなっている場合、設計上の画素寸法Pxyを3μm角とした場合、比率kは、約9.615・・・(=3/0.312)となる。この場合、図9A〜図11で説明した移動量CX2として、10カウント分が設計上の画素寸法Pxyとみなすと、実際の基板Pの移動量は3.12μmとなり、1画素当り約4%(=0.12/3)の拡大誤差率になってしまう。したがって、その状態で副走査方向にパターン描画を続けていくと、副走査方向の描画倍率補正をしなくても、露光領域Wに描画されるパターンが全体的に4%だけ副走査方向に拡大されてしまう。これは、デジタル計数の際に生じるLSB(最下位ビット)未満の誤差の累積である。 In the above example, the ratio k of the resolution (movement amount for one count) of the movement amount CX2 of the substrate P counted by the encoder counter unit 106 and the pixel size Pxy is an integer (for simplicity of explanation). 10). However, depending on the pitch of the scale (diffraction grating) of the scale units SDa and SDb and the configuration of the encoder heads ENja and ENjb, the ratio k of the measurement resolution (movement amount per count) and the pixel size Pxy may not be an integer. is there. For example, when the actual measurement resolution of the encoder system is 0.312 μm / count, and the design pixel size Pxy is 3 μm square, the ratio k is about 9.615 ... (= 3/0). .312). In this case, assuming that the movement amount CX2 described with reference to FIGS. 9A to 11 is 10 counts as the design pixel size Pxy, the actual movement amount of the substrate P is 3.12 μm, which is about 4% per pixel ( = 0.12 / 3) expansion error rate. Therefore, if pattern drawing is continued in the sub-scanning direction in that state, the pattern drawn in the exposure area W is expanded in the sub-scanning direction by 4% as a whole without correcting the drawing magnification in the sub-scanning direction. Will be done. This is the accumulation of errors less than the LSB (least significant bit) that occur during digital counting.

そこで、1つの対応策は、エンコーダカウンタ部106で計数される基板Pの移動量CX2のカウント値が、1画素当りの誤差率(設計上で想定した1カウント分の移動量に対する実際の1カウント分の移動量の比率)の逆数に対応した数だけ増加するたびに、1カウント分の丸め演算を行うことで、累積誤差を無くすことができる。例えば、上記の例示の場合、1画素当りの誤差率が+4%(0.04)である場合、エンコーダカウンタ部106で計数される基板Pの移動量CX2のカウント値が、誤差率の逆数である25(=1/0.04)カウントするたびに、次の1カウント分を計数しない、或いは25カウント目を計数しないようなインクリメントを行うアドレスカウンタを設ければよい。別の対応策としては、エンコーダカウンタ部106で計数される実際の1カウント分の移動量(例えば、0.312μm)に合せて、設計上の画素寸法Pxyを設定する方法もある。この方法では、予め本実施形態の露光装置(パターン描画装置)EXを使用する際に用意する描画データの画素寸法Pxyが、例えば、3.12μm角であるとして、パターンのCADデータをビットマップデータに変換すればよい。 Therefore, one countermeasure is that the count value of the movement amount CX2 of the substrate P counted by the encoder counter unit 106 is the error rate per pixel (actual 1 count with respect to the movement amount of 1 count assumed in the design). The cumulative error can be eliminated by performing a rounding operation for one count each time the number increases by the number corresponding to the reciprocal of the reciprocal of the movement amount of the minute. For example, in the above example, when the error rate per pixel is + 4% (0.04), the count value of the movement amount CX2 of the substrate P counted by the encoder counter unit 106 is the reciprocal of the error rate. Every time a certain 25 (= 1 / 0.04) count is performed, an address counter that does not count the next 1 count or increments so as not to count the 25th count may be provided. As another countermeasure, there is also a method of setting the design pixel size Pxy according to the actual movement amount (for example, 0.312 μm) for one count counted by the encoder counter unit 106. In this method, assuming that the pixel dimension Pxy of the drawing data prepared in advance when using the exposure apparatus (pattern drawing apparatus) EX of the present embodiment is 3.12 μm square, for example, the CAD data of the pattern is bitmap data. It can be converted to.

さて、描画コントロール部100は、図8に示すようにエンコーダカウンタ部106のカウント値に基づいて、計測される移動量(移動位置)CX2が、描画ラインSL1と露光領域Wの先端とが一致する副走査方向の描画開始位置Wstに一致すると、信号XA2の生成を開始し、Xアドレス値を順次インクリメントしていく。なお、描画コントロール部100は、描画開始位置Wstをゼロ点(スタート点)として移動量CX2をゼロから再計数して、Xアドレス値として生成するのが好ましい。さらに、基板Pの副走査方向の移動に伴って、描画ラインSL1に沿ったスポット光SPの走査は、副走査方向にピッチΔXPで繰り返される。標準的な露光モードでは、ピッチΔXPは、基板P上でスポット光SPの実効的なサイズφの1/2程度になるように設定されている。すなわち、1画素のXスキャン方向に関しても、2つ分のスポット光SPで描画されるように制御される。しかしながら、本実施の形態では、クロック信号LTCの発振周波数Fa(ビームLBのパルス発光周波数)と、ポリゴンミラーPMの回転速度とを変えずに、基板Pの移動速度を低下させることで、ピッチΔXPをφ/2よりも小さくして、1画素を3回以上の多数回の主走査で露光する多重露光モードにして、パターン露光時の露光量を増やすことができる。 As shown in FIG. 8, in the drawing control unit 100, the movement amount (movement position) CX2 measured based on the count value of the encoder counter unit 106 coincides with the drawing line SL1 and the tip of the exposure area W. When the drawing start position Wst in the sub-scanning direction is matched, the generation of the signal XA2 is started and the X address value is sequentially incremented. It is preferable that the drawing control unit 100 recounts the movement amount CX2 from zero with the drawing start position Wst as the zero point (start point) and generates it as an X address value. Further, as the substrate P moves in the sub-scanning direction, scanning of the spot light SP along the drawing line SL1 is repeated at a pitch ΔXP in the sub-scanning direction. In the standard exposure mode, the pitch ΔXP is set to be about ½ of the effective size φ of the spot light SP on the substrate P. That is, the X-scan direction of one pixel is also controlled so as to be drawn by two spot light SPs. However, in the present embodiment, the pitch ΔXP is obtained by reducing the moving speed of the substrate P without changing the oscillation frequency Fa (pulse emission frequency of the beam LB) of the clock signal LTC and the rotation speed of the polygon mirror PM. Can be set to a multiple exposure mode in which one pixel is exposed by a large number of main scans of three or more times, and the amount of exposure during pattern exposure can be increased.

以上のようにして、通常の露光モード、或いは多重露光モードでは、描画データに基づいたパターンが基板Pの移動量CX2に応じて精密に描画される。しかしながら、基板Pの変形に対応して、描画すべきパターンを副走査方向にも伸縮させる必要が生じる。そこで、本実施の形態では、図9A、図9Bに示すように、エンコーダカウンタ部106で計数される基板Pの移動量CX2と、描画データ上のXスキャン方向の番地(Xアドレス値)との対応関係を、標準的な関係からずらすことによって、副走査方向に関する描画倍率補正を行う。図9Aは、倍率補正を行わないときに、Xアドレス値のインクリメント(1番地の増加)が、移動量CX2の10カウント分に対応している状態を示し、図9Bは、描画すべきパターンを縮小させるために、Xアドレス値のインクリメント(1番地の増加)が、移動量CX2の9カウント分に対応している状態を示す。この場合、基板P上に描画される1画素のX方向の寸法Pxは、設計上の画素寸法Pxyが3μm角とすると、2.7μmに縮小される。したがって、Xアドレス値が10の位置までに基板P上に露光されたパターンは、倍率補正せずに露光されたパターンに対して、副走査方向に1画素分(3μm)だけ縮む。逆に、描画すべきパターンを拡大させる場合は、Xアドレス値のインクリメント(1番地の増加)が、移動量CX2の11カウント分に対応するように制御すればよい。 As described above, in the normal exposure mode or the multiple exposure mode, the pattern based on the drawing data is precisely drawn according to the movement amount CX2 of the substrate P. However, it becomes necessary to expand and contract the pattern to be drawn in the sub-scanning direction in response to the deformation of the substrate P. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, the movement amount CX2 of the substrate P counted by the encoder counter unit 106 and the address (X address value) in the X scanning direction on the drawing data. By shifting the correspondence relationship from the standard relationship, the drawing magnification is corrected with respect to the sub-scanning direction. FIG. 9A shows a state in which the increment of the X address value (increment of address 1) corresponds to 10 counts of the movement amount CX2 when the magnification correction is not performed, and FIG. 9B shows a pattern to be drawn. In order to reduce the size, the increment of the X address value (increment of the address 1) corresponds to 9 counts of the movement amount CX2. In this case, the dimension Px of one pixel drawn on the substrate P in the X direction is reduced to 2.7 μm, where the design pixel dimension Pxy is 3 μm square. Therefore, the pattern exposed on the substrate P by the position where the X address value is 10 shrinks by one pixel (3 μm) in the sub-scanning direction with respect to the pattern exposed without magnification correction. On the contrary, when the pattern to be drawn is enlarged, the increment of the X address value (increment of the first address) may be controlled so as to correspond to 11 counts of the movement amount CX2.

以上のように、基板Pの移動量CX2が、設計上の画素の寸法Pxに至る前にXアドレス値をインクリメントするか、設計上の画素の寸法Pxを越えたらXアドレス値をインクリメントするか、を選択することで描画倍率を縮小または拡大に切り替えることができる。さらに、1画素の副走査方向に関する設計上の寸法Pxと移動量CX2との関係を基準状態から変えるタイミング(Xスキャン方向の画素位置)は、全てのXアドレス値で行う必要は無く、例えば、Xアドレス値が10番まで進む間は、移動量CX2の10カウント(基準状態)でXアドレス値をインクリメントし、Xアドレス値が11番目になったときは、移動量CX2の9カウント(または11カウント)でXアドレス値をインクリメントし、Xアドレス値が12番目になったときは、再び移動量CX2の10カウント(基準状態)でXアドレス値をインクリメントすることを、次の20番目のXアドレス値まで続けるようにしてもよい。このような副走査方向の描画倍率の補正(%やppm)は、基板Pの1つの露光領域W内で一律にするだけでは、良好な重ね合せ精度や継ぎ精度を確保できないことがあり、露光領域Wを副走査方向に露光している途中で、徐々に異なる倍率補正量に遷移させる必要が生じる。 As described above, whether the X address value is incremented before the movement amount CX2 of the substrate P reaches the design pixel size Px, or the X address value is incremented when the design pixel size Px is exceeded. You can switch the drawing magnification to reduction or enlargement by selecting. Further, the timing of changing the relationship between the design dimension Px and the movement amount CX2 regarding the sub-scanning direction of one pixel from the reference state (pixel position in the X-scan direction) does not have to be performed for all X address values, for example. While the X address value advances to No. 10, the X address value is incremented by 10 counts (reference state) of the movement amount CX2, and when the X address value becomes the 11th, 9 counts (or 11) of the movement amount CX2. The X address value is incremented by (count), and when the X address value becomes the 12th, the X address value is incremented again by 10 counts (reference state) of the movement amount CX2, and the next 20th X address. You may continue to the value. Such correction (% or ppm) of the drawing magnification in the sub-scanning direction may not be able to secure good overlay accuracy and splicing accuracy only by making it uniform within one exposure region W of the substrate P, and exposure. While the region W is being exposed in the sub-scanning direction, it becomes necessary to gradually shift to a different magnification correction amount.

図10は、描画動作中の途中で異なる描画倍率に変更する際の制御について説明する図である。図10において、倍率補正しない場合は、1画素が移動量CX2の10カウントに対応しているものとし、描画開始位置Wstから移動量CX2が90カウント程度までの状態を示す。描画開始位置Wstでは、描画倍率が1.0倍(初期値)に設定されているものとし、移動量CX2が65カウントになる位置に拡大の倍率変更点Xm1が設定されているものとする。この倍率変更点Xm1は、例えば、アライメント顕微鏡AM1mによって検出される基板P上の複数のアライメントマークMK1〜MK4の配列状態から推定されるものであり、描画コントロール部100は、描画開始位置Wstからの距離、すなわち、エンコーダカウンタ部106で計測される移動量CX2で倍率変更点Xm1を管理している。しかしながら、図10のように、倍率変更点Xm1はXアドレス値の6番に対応した画素データ列DLnを描画する期間であり、仮に倍率変更点Xm1から直ちに描画倍率が補正されるように、倍率変更点Xm1から移動量CX2を9カウント分または11カウント分したら、Xアドレス値をインクリメントすると、Xアドレス値が6番目の画素データ列DLnの描画(スポット走査)の途中で7番目の画素データ列DLnに切り替わってしまい、6番目の画素データ列DLnに対応する画素が中途半端に描画されたり、或いは欠落したりする。すなわち、副走査方向に関する画素(パターン)の連続性が損なわれることになる。副走査方向に関して、スポット光SPのサイズφの1/2でオーバーラップするように、1画素を2回のスポット走査で描画する場合、或いは、基板Pの搬送速度Vtを低下させて、副走査方向に関して1画素を3回以上のスポット走査で描画して露光量を稼ぐ多重描画モードの場合であっても、倍率変更点Xm1のXアドレス値内での位置によっては、当該Xアドレス値の画素データ列DLnが欠落したり、露光量が不足した状態(断線の原因となり得る)になったりする。 FIG. 10 is a diagram illustrating control when changing to a different drawing magnification during the drawing operation. In FIG. 10, when the magnification is not corrected, it is assumed that one pixel corresponds to 10 counts of the movement amount CX2, and the state from the drawing start position Wst to the movement amount CX2 of about 90 counts is shown. At the drawing start position Wst, it is assumed that the drawing magnification is set to 1.0 times (initial value), and the enlargement magnification change point Xm1 is set at a position where the movement amount CX2 becomes 65 counts. This magnification change point Xm1 is estimated from, for example, the arrangement state of a plurality of alignment marks MK1 to MK4 on the substrate P detected by the alignment microscope AM1m, and the drawing control unit 100 is from the drawing start position Wst. The distance, that is, the movement amount CX2 measured by the encoder counter unit 106 manages the magnification change point Xm1. However, as shown in FIG. 10, the magnification change point Xm1 is a period for drawing the pixel data string DLn corresponding to the X address value No. 6, and the magnification is assumed so that the drawing magnification is immediately corrected from the magnification change point Xm1. When the movement amount CX2 is 9 counts or 11 counts from the change point Xm1 and the X address value is incremented, the X address value is the 6th pixel data string. The 7th pixel data string in the middle of drawing the DLn (spot scanning). It is switched to DLn, and the pixel corresponding to the sixth pixel data string DLn is drawn halfway or is missing. That is, the continuity of pixels (patterns) in the sub-scanning direction is impaired. Regarding the sub-scanning direction, when one pixel is drawn by two spot scans so as to overlap at 1/2 of the size φ of the spot light SP, or by lowering the transport speed Vt of the substrate P, the sub-scanning is performed. Even in the case of the multiple drawing mode in which one pixel is drawn by spot scanning three or more times with respect to the direction to increase the exposure amount, the pixel of the X address value depends on the position of the magnification change point Xm1 within the X address value. The data string DLn may be missing, or the exposure amount may be insufficient (which may cause disconnection).

そこで、本実施の形態では、図10の下方に示すように、描画コントロール部(制御部)100は、当初の倍率変更点Xm1の直前に描画が正常に終わる5番目のXアドレス値と6番目のXアドレス値との境に位置する移動量CX2上の位置Xm1’(60カウント目)を、計算上で新たな倍率変更点(新変更点)として設定する。そして基板Pの移動位置が位置Xm1’になった時点から、描画データ記憶部108から読み出される6番目のXアドレス値の画素データ列DLnは、移動量CX2が11カウント進むごとに、図8に示した信号XA2(パルス)が発生してXアドレス値がインクリメントされる。以降、次の倍率変更点に至るまで、信号XA2の発生(Xアドレス値のインクリメント)は、移動量CX2が11カウント分(縮小の場合は9カウント分)進むごとに行われる。そして、移動量CX2上で設定される次の倍率変更点でも、同様にして計算上で新たな倍率変更点(新変更点)が設定される。なお、ここでは、新変更点(位置Xm1’)を当初の倍率変更点Xm1の手前の位置としたが、当初の倍率変更点Xm1で描画される6番目のXアドレス値の画素データ列DLnは、5番目のXアドレス値の画素データ列DLnと同じ倍率補正値で描画を行い、6番目のXアドレス値の画素データ列DLnの描画が完了する70カウント目を、新変更点Xm1’として設定することもできる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in the lower part of FIG. 10, the drawing control unit (control unit) 100 has the fifth X address value and the sixth X address value at which drawing normally ends immediately before the initial magnification change point Xm1. The position Xm1'(60th count) on the movement amount CX2 located at the boundary with the X address value of is set as a new magnification change point (new change point) in the calculation. Then, from the time when the moving position of the substrate P becomes the position Xm1', the pixel data string DLn of the sixth X address value read from the drawing data storage unit 108 is shown in FIG. 8 every time the moving amount CX2 advances by 11 counts. The indicated signal XA2 (pulse) is generated and the X address value is incremented. After that, until the next magnification change point is reached, the signal XA2 is generated (increment of the X address value) every time the movement amount CX2 advances by 11 counts (9 counts in the case of reduction). Then, at the next magnification change point set on the movement amount CX2, a new magnification change point (new change point) is similarly set in the calculation. Here, the new change point (position Xm1') is set to the position before the initial magnification change point Xm1, but the pixel data string DLn of the sixth X address value drawn at the initial magnification change point Xm1 is Drawing is performed with the same magnification correction value as the pixel data string DLn of the 5th X address value, and the 70th count at which the drawing of the pixel data string DLn of the 6th X address value is completed is set as the new change Xm1'. You can also do it.

ここで、移動量CX2が零となる描画開始位置Wstで設定される倍率係数をΔMx(0)、移動量CX2上での最初の倍率変更点(位置)をXm1、位置Xm1以降で設定される倍率係数をΔMx(1)、描画が行われている現在の画素データ列DLnのXアドレス値をXA2(1)、位置Xm1を変更した移動量CX2上での新変更点(位置)をXm1’とする。さらに、倍率係数(補正係数)ΔMx(0)、ΔMx(1)は、例えば1画素当りに設定される移動量CX2のカウント数9、10、11のいずれかとする。また、新変更点Xm1’の次に倍率補正が行われる新変更点(位置)Xm2’の算定のために設定されるXアドレス値のオフセット値(前回の新変更点でのXアドレス値)をXAoとする。このように設定した場合、新変更点Xm1’は以下の式(1)によって算定される。
Xm1’=Wst+{XA2(1)−XAo}・ΔMx(0) ・・・(1)
Here, the magnification coefficient set at the drawing start position Wst where the movement amount CX2 becomes zero is set to ΔMx (0), and the first magnification change point (position) on the movement amount CX2 is set at Xm1 and the position Xm1 or later. The magnification coefficient is ΔMx (1), the X address value of the current pixel data string DLn being drawn is XA2 (1), and the new change (position) on the movement amount CX2 in which the position Xm1 is changed is Xm1'. And. Further, the magnification coefficient (correction coefficient) ΔMx (0) and ΔMx (1) are, for example, any of the counts 9, 10 and 11 of the movement amount CX2 set per pixel. In addition, the offset value of the X address value (X address value at the previous new change point) set for the calculation of the new change point (position) Xm2' where the magnification correction is performed after the new change point Xm1'is set. Let it be XAo. When set in this way, the new change Xm1'is calculated by the following equation (1).
Xm1'= Wst + {XA2 (1) -XAo} ・ ΔMx (0) ・ ・ ・ (1)

ここで、図10に示したように、描画開始位置Wstの移動量CX2はゼロ、描画が行われている現在の画素データ列DLnのXアドレス値XA2(1)は6、オフセット値XAoはゼロ、倍率係数ΔMx(0)は10カウントとなるので、新変更点Xm1’は60カウント目となる。 Here, as shown in FIG. 10, the movement amount CX2 of the drawing start position Wst is zero, the X address value XA2 (1) of the current pixel data string DLn in which drawing is performed is 6, and the offset value XAo is zero. Since the magnification coefficient ΔMx (0) is 10 counts, the new change Xm1'is the 60th count.

このように、新変更点Xm1’で倍率係数がΔMx(0)からΔMx(1)に変更された後、Xアドレス値XA2が移動量CX2の11カウント分ごとにインクリメントされて、Xアドレス値XA2が7番、8番、9番・・・の順に画素データ列DLnが読み出されて、パターン描画が行われる。そして、図11に示すように、次の倍率変更点Xm2が、例えば移動量CX2上の118カウント目(11番目の画素データ列DLn)に指定され、倍率変更点Xm2からは倍率係数ΔMx(1)とは異なる倍率係数ΔMx(2)に設定されているものとする。ここで、倍率係数ΔMx(2)は、倍率補正を行わないための初期値の10カウントに設定され、描画が行われている現在の画素データ列DLnのXアドレス値をXA2(2)とする。この場合、図11に示す新変更点Xm2’は以下の式(2)によって算定される。
Xm2’=Xm1’+{XA2(2)−XAo}・ΔMx(1) ・・・(2)
In this way, after the magnification coefficient is changed from ΔMx (0) to ΔMx (1) at the new change point Xm1', the X address value XA2 is incremented every 11 counts of the movement amount CX2, and the X address value XA2 The pixel data string DLn is read out in the order of No. 7, No. 8, No. 9, ..., And pattern drawing is performed. Then, as shown in FIG. 11, the next magnification change point Xm2 is designated, for example, at the 118th count (11th pixel data string DLn) on the movement amount CX2, and from the magnification change point Xm2, the magnification coefficient ΔMx (1). It is assumed that the magnification coefficient ΔMx (2) is set differently from that of). Here, the magnification coefficient ΔMx (2) is set to 10 counts, which is an initial value for not performing magnification correction, and the X address value of the current pixel data string DLn in which drawing is performed is set to XA2 (2). .. In this case, the new change Xm2'shown in FIG. 11 is calculated by the following equation (2).
Xm2'= Xm1'+ {XA2 (2) -XAo} ・ ΔMx (1) ・ ・ ・ (2)

ここで、図11に示したように、前回の新変更点Xm1’は60、描画が行われている現在の画素データ列DLnのXアドレス値XA2(2)は11、オフセット値XAo(すなわち、前回の新変更点Xm1’でのXアドレス値XA2(1))は6、倍率係数ΔMx(1)は11カウントとなるので、新変更点Xm2’は115カウント目として算定される。そして、Xアドレス値XA2(2)が11番の画素データ列DLnの描画は、移動量CX2が10カウント分進んだらXアドレス値をインクリメントして、次の番地(ここでは12番目)の描画データ列をアクセス(読み出し)するように制御する。なお、図10、図11においては、新変更点(位置)Xm1’から新変更点Xm2’までのXスキャン方向の画素を伸長する場合を例にしているが、縮小する場合は、移動量CX2が9カウント進むごとに、信号XA2(パルス)が発生してXアドレス値をインクリメントすればよい。 Here, as shown in FIG. 11, the previous new change Xm1'is 60, the X address value XA2 (2) of the current pixel data string DLn being drawn is 11, and the offset value XAo (that is, that is). Since the X address value XA2 (1)) at the previous new change Xm1'is 6 and the magnification coefficient ΔMx (1) is 11 counts, the new change Xm2'is calculated as the 115th count. Then, in the drawing of the pixel data string DLn in which the X address value XA2 (2) is the 11th, the X address value is incremented when the movement amount CX2 advances by 10 counts, and the drawing data of the next address (12th in this case) is drawn. Controls columns to be accessed (read). In addition, in FIGS. 10 and 11, the case where the pixel in the X scan direction from the new change point (position) Xm1'to the new change point Xm2' is extended is taken as an example, but when it is reduced, the movement amount CX2 The signal XA2 (pulse) may be generated and the X address value may be incremented every time the signal advances by 9 counts.

図12は、1つの露光領域(パターン形成領域)W上に設定される倍率変更点Xmnの一例を説明する図であり、XYZ座標系上でみたとき、露光領域W内では+X方向側を先端部(描画開始点Wst)として、−X方向に順次、アライメント顕微鏡AM11〜AM14による複数のアライメントマークMK1〜MK4の位置検出と、描画(露光)とが進行することになる。基板Pが+X方向に一定速度で移動していく間、アライメントマークMK1〜MK4の位置検出の結果に基づいて、副走査方向(X方向)の倍率補正情報(倍率変更点Xmn、倍率係数ΔMx等)が逐次生成される。露光領域WのY方向の両側に配置されるアライメントマークMK1、MK4は、例えば、X方向に沿って設計上では10mm間隔で設けられる。アライメント顕微鏡AM11〜AM14を使った倍率誤差の計測では、X方向に隣接して並ぶ少なくとも2つのアライメントマークMK1の間隔と、X方向に隣接して並ぶ少なくとも2つのアライメントマークMK4の間隔とが、エンコーダEN1a、EN1bの各々に対応したカウンタ回路での計数値に基づいて求められ、設計上の間隔(10mm)と比較され、倍率誤差(%、ppm)が求められる。 FIG. 12 is a diagram for explaining an example of the magnification change point Xmn set on one exposure region (pattern formation region) W, and when viewed on the XYZ coordinate system, the tip on the + X direction side in the exposure region W is the tip. As a unit (drawing start point Wst), position detection of a plurality of alignment marks MK1 to MK4 by the alignment microscopes AM11 to AM14 and drawing (exposure) proceed sequentially in the −X direction. While the substrate P moves in the + X direction at a constant speed, the magnification correction information (magnification change point Xmn, magnification coefficient ΔMx, etc.) in the sub-scanning direction (X direction) based on the result of position detection of the alignment marks MK1 to MK4, etc. ) Are generated sequentially. The alignment marks MK1 and MK4 arranged on both sides of the exposure region W in the Y direction are provided at intervals of 10 mm in design along the X direction, for example. In the measurement of the magnification error using the alignment microscopes AM11 to AM14, the distance between at least two alignment marks MK1 arranged adjacent to each other in the X direction and the distance between at least two alignment marks MK4 arranged adjacent to each other in the X direction are the encoders. It is obtained based on the count value in the counter circuit corresponding to each of EN1a and EN1b, and is compared with the design interval (10 mm) to obtain the magnification error (%, ppm).

図12では、露光領域Wの描画開始位置Wstを、初期の倍率係数ΔMx(0)が設定される倍率変更点Xm0とする。この種のフレキシブルな長尺の基板Pの場合、露光領域Wの描画開始位置Wst付近であっても、回転ドラムDRに支持される直前までの基板Pの搬送状態の変動によっては、副走査方向の倍率誤差が大きく発生することもある。そこで、初期の倍率係数ΔMx(0)を求めるために、アライメント顕微鏡AM11〜AM14によって、露光領域Wの描画開始位置Wstよりも前に配置されているアライメントマークMK1〜MK4(余白部、または前の露光領域に付随して形成されたマーク)を検出し、描画コントロール部100は、その計測結果も加味して倍率変更点Xm0(描画開始位置Wst)での倍率係数ΔMx(0)を算出する。 In FIG. 12, the drawing start position Wst of the exposure area W is set to the magnification change point Xm0 in which the initial magnification coefficient ΔMx (0) is set. In the case of this kind of flexible long substrate P, even near the drawing start position Wst of the exposure region W, depending on the fluctuation of the transport state of the substrate P until just before being supported by the rotating drum DR, the sub-scanning direction Magnification error may occur significantly. Therefore, in order to obtain the initial magnification coefficient ΔMx (0), the alignment marks MK1 to MK4 (margins or the front) arranged before the drawing start position Wst of the exposure region W by the alignment microscopes AM11 to AM14. The mark formed accompanying the exposed area) is detected, and the drawing control unit 100 calculates the magnification coefficient ΔMx (0) at the magnification change point Xm0 (drawing start position Wst) in consideration of the measurement result.

その後、基板Pの+X方向への移動に伴って、アライメント顕微鏡AM11、AM14によるアライメントマークMK1、MK4の位置検出と倍率誤差の計測が逐次継続して実行され、その結果、描画コントロール部(倍率設定部、制御部)100は、初期の倍率係数ΔMx(0)を修正すべきと判断した場合は、修正すべき新たな倍率係数ΔMx(1)と倍率変更点Xm1とを設定する。アライメント顕微鏡AM11、AM14によるアライメントマークMK1、MK4の位置検出と倍率誤差の計測が開始されてから、一定距離だけ基板Pが+X方向に移動した時点で、露光領域Wの描画開始点Wstが奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5に達し、副走査方向に関して倍率係数ΔMx(0)でのパターン描画が行われ、さらにその後、露光領域Wの描画開始位置Wstが偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6に達し、副走査方向に関して倍率係数ΔMx(0)でのパターン描画が行われる。 After that, as the substrate P moves in the + X direction, the position detection of the alignment marks MK1 and MK4 by the alignment microscopes AM11 and AM14 and the measurement of the magnification error are continuously executed, and as a result, the drawing control unit (magnification setting). Unit, control unit) 100 sets a new magnification coefficient ΔMx (1) to be corrected and a magnification change point Xm1 when it is determined that the initial magnification coefficient ΔMx (0) should be corrected. The drawing start point Wst of the exposure area W is an odd number when the substrate P moves in the + X direction by a certain distance after the position detection of the alignment marks MK1 and MK4 and the measurement of the magnification error by the alignment microscopes AM11 and AM14 are started. Drawing lines SL1, SL3, SL5 are reached, a pattern is drawn with a magnification coefficient ΔMx (0) in the sub-scanning direction, and then drawing lines SL2, SL4, whose drawing start position Wst of the exposure area W is an even number. When SL6 is reached, a pattern is drawn with a magnification coefficient ΔMx (0) in the sub-scanning direction.

このように、基板Pの+X方向への移動に伴って、逐次、副走査方向の倍率誤差が計測され、図12のように、例えば、倍率変更点Xm2〜Xm5と倍率係数ΔMx(2)〜ΔMx(5)とが順次設定されていく。図12では、説明のために、露光領域W内でX方向に6つの領域の各々に対して、倍率係数ΔMx(0)〜ΔMx(5)と倍率変更点Xm0〜Xm5を設定したが、例えば、アライメントマークMK1、MK4のX方向の間隔(例えば、10mm)ごと、或いは、その1/2(5mm)ごとに、倍率係数ΔMx(n)と倍率変更点Xmnとを設定するようにしてもよい。このように、倍率変更点Xmnを副走査方向に細かく設定する場合は、例えば、基板Pが+X方向に10mm(または5mm)移動する間は、倍率係数ΔMx(n)を拡大または縮小に設定し、引き続き基板Pが+X方向に10mm(または5mm)移動する間は、倍率係数ΔMx(n+1)を等倍(拡大も縮小も行わない)に設定することを繰り返すようにしてもよい。本実施の形態では、このように、副走査方向に関する基板Pの伸縮による倍率誤差に対して、きめ細かに描画倍率を補正することができ、重ね合せ精度を露光領域Wの全面で良好に維持することができる。 In this way, as the substrate P moves in the + X direction, the magnification error in the sub-scanning direction is sequentially measured, and as shown in FIG. 12, for example, the magnification change points Xm2 to Xm5 and the magnification coefficient ΔMx (2) to ΔMx (5) is set in sequence. In FIG. 12, for the sake of explanation, the magnification coefficients ΔMx (0) to ΔMx (5) and the magnification change points Xm0 to Xm5 are set for each of the six regions in the X direction in the exposure region W. , The magnification coefficient ΔMx (n) and the magnification change point Xmn may be set every interval (for example, 10 mm) of the alignment marks MK1 and MK4 in the X direction, or every 1/2 (5 mm) thereof. .. In this way, when the magnification change point Xmn is finely set in the sub-scanning direction, for example, the magnification coefficient ΔMx (n) is set to enlargement or reduction while the substrate P moves 10 mm (or 5 mm) in the + X direction. While the substrate P continues to move 10 mm (or 5 mm) in the + X direction, the magnification coefficient ΔMx (n + 1) may be repeatedly set to the same magnification (neither enlargement nor reduction). In the present embodiment, as described above, the drawing magnification can be finely corrected with respect to the magnification error due to the expansion and contraction of the substrate P in the sub-scanning direction, and the overlay accuracy is well maintained over the entire surface of the exposure region W. be able to.

〔変形例〕図13は、図6に示した描画コントロール部100によって実行される副走査方向の描画倍率補正のための演算シーケンスの変形例を説明する図(タイムチャート)である。ここでも、代表して走査ユニットU1のための演算シーケンスについて説明するが、他の走査ユニットU2〜U6でも同様のシーケンスが実行される。描画コントロール部100は、図13に示す2つの処理A、Bを逐次繰り返し実行する。処理Aは、走査ユニットU1から送られてくる原点信号SZ1(パルス信号)に応答して逐次実行され、処理Bは、原点信号SZ1(パルス信号)が発生する周期Tpxよりも短い周期Tpkで生成されるタイミング信号(内部クロックパルス信号)SK1に応答して逐次実行される。ここでは、周期Tpkが周期Tpxの1/3程度に設定されているものとする。処理Bのルーチン処理の最長処理時間は、周期Tpk内に収まるように設定される。 [Modification Example] FIG. 13 is a diagram (time chart) for explaining a modification of the calculation sequence for correcting the drawing magnification in the sub-scanning direction executed by the drawing control unit 100 shown in FIG. Here, the arithmetic sequence for the scanning unit U1 will be described as a representative, but the same sequence will be executed in the other scanning units U2 to U6. The drawing control unit 100 sequentially and repeatedly executes the two processes A and B shown in FIG. Process A is sequentially executed in response to the origin signal SZ1 (pulse signal) sent from the scanning unit U1, and process B is generated with a period Tpk shorter than the period Tpx at which the origin signal SZ1 (pulse signal) is generated. The timing signal (internal clock pulse signal) is sequentially executed in response to SK1. Here, it is assumed that the period Tpk is set to about 1/3 of the period Tpx. The maximum processing time of the routine processing of the processing B is set so as to be within the period Tpk.

原点信号SZ1の1パルスごとに実行される処理Aは、図10、図11で説明したような移動量CX2(基板Pの描画開始位置Wstからの移動距離)を取得するステップSA1と、移動量CX2に対応する描画データメモリ中のXアドレス値XA2(n)を算出して設定するステップSA2とを含む。信号SK1の1パルスごとに実行される処理Bは、移動量CX2を取得するステップSB1と、取得した移動量CX2(現在位置)が、図10、図11で説明したような次の倍率変更点Xmnを過ぎたか否かを判断するステップSB2と、CX2≧Xmnのときに、先に説明したXアドレス値のオフセット値XAo、新変更点Xmn’を算出するとともに、次の倍率係数ΔMx(n)に変更するステップSB3とを含む。なお、ステップSA2でのXアドレス値XA2(n)の算出は、処理Aの実行時に設定されている倍率係数をΔMx(n−1)とすると、小数点以下を四捨五入または切り捨てした以下の整数計算、
XA2(n)={CX2−Xm(n−1)’}/ΔMx(n−1)+XAo
により算定される。
The process A executed for each pulse of the origin signal SZ1 includes step SA1 for acquiring the movement amount CX2 (movement distance from the drawing start position Wst of the substrate P) as described in FIGS. 10 and 11, and the movement amount. It includes step SA2 for calculating and setting the X address value XA2 (n) in the drawing data memory corresponding to CX2. In the process B executed for each pulse of the signal SK1, the step SB1 for acquiring the movement amount CX2 and the following magnification change points where the acquired movement amount CX2 (current position) is as described with reference to FIGS. In step SB2 for determining whether or not Xmn has passed, and when CX2 ≧ Xmn, the offset value XAo of the X address value and the new change point Xmn'explained above are calculated, and the next magnification coefficient ΔMx (n) is calculated. Includes step SB3 to change to. In the calculation of the X address value XA2 (n) in step SA2, assuming that the magnification coefficient set at the time of executing the process A is ΔMx (n-1), the following integer calculation is performed by rounding or rounding down the decimal point.
XA2 (n) = {CX2-Xm (n-1)'} / ΔMx (n-1) + XAo
It is calculated by.

このように、原点信号SZ1の周期Tpxごと、および、原点信号SZ1の周期Tpxよりも短い周期Tpkごとに処理A、Bを並列することによって、副走査方向の描画倍率の変更点Xmnにて、副走査方向の1画素分の描画が中途半端になったり、消失したりすることが無くなり、精密なパターン描画が行われる。 In this way, by arranging the processes A and B in parallel for each period Tpx of the origin signal SZ1 and for each period Tpk shorter than the period Tpx of the origin signal SZ1, at the change point Xmn of the drawing magnification in the sub-scanning direction. The drawing of one pixel in the sub-scanning direction is not halfway or disappears, and precise pattern drawing is performed.

[第2の実施の形態]
先の第1の実施の形態や変形例では、描画ラインSL1〜SL6の各々に沿ったスポット光SPによる描画開始は、図4、図6に示した検出センサとしての原点センサOPn(OP1〜OP6)の各々からの原点信号SZn(SZ1〜SZ6)が発生してから、直ちに行うように設定されている。ただし、実際は、原点信号SZn(SZ1〜SZ6)が発生してから、スポット光SPが基板P上で1mm〜数mm程度走ってからパターンの描画が開始されるように、原点信号SZnの発生時点から所定の遅延時間ΔTss後に描画開始を行う遅延回路(ハードウェアまたはソフトウェア)が設けられている。先に例示したように、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1走査の走査時間Tspを約200μsecとし、スポット光SPの基板P上での最大の走査長を32mm(実効的な描画範囲30mmの前後に1mmの付加範囲を設ける)とすると、スポット光SPの走査速度Vsは、160μm/μsecとなる。したがって、遅延時間ΔTssを初期値に対して±1μsecだけ変化させると、基板P上に描画されるパターンを主走査方向(Y方向)に±160μmだけ位置シフトさせることができる。通常、原点信号SZnが発生してから、実際に描画開始されるまでの時間は、なるべく短く設定されるため、遅延時間ΔTssを初期値に対して減少させる場合は、原点信号SZnの発生時点から描画開始時点までのインターバル時間が短くなる。そのため、描画開始時点までに描画すべき画素データ列DLnのメモリ中のアドレス値を計算したり、各種の補正値(倍率補正量、Y位置のシフト量等)を計算したりする時間が、そのインターバル時間よりも長くなる場合があり、描画されるパターンが部分的に欠如したりして、大きく乱れることがある。
[Second Embodiment]
In the first embodiment and modification, the start of drawing by the spot light SP along each of the drawing lines SL1 to SL6 is the origin sensor OPn (OP1 to OP6) as the detection sensor shown in FIGS. 4 and 6. ) Are generated, and the origin signals SZn (SZ1 to SZ6) are set to be generated immediately. However, in reality, when the origin signal SZn is generated, the pattern drawing is started after the spot light SP runs about 1 mm to several mm on the substrate P after the origin signal SZn (SZ1 to SZ6) is generated. A delay circuit (hardware or software) that starts drawing after a predetermined delay time ΔTss is provided. As illustrated above, the scanning time Tsp of one scan of the spot light SP along the drawing line SLn is about 200 μsec, and the maximum scanning length of the spot light SP on the substrate P is 32 mm (effective drawing range 30 mm). If an additional range of 1 mm is provided before and after the above, the scanning speed Vs of the spot light SP is 160 μm / μsec. Therefore, if the delay time ΔTss is changed by ± 1 μsec with respect to the initial value, the pattern drawn on the substrate P can be position-shifted by ± 160 μm in the main scanning direction (Y direction). Normally, the time from the generation of the origin signal SZn to the actual start of drawing is set as short as possible. Therefore, when reducing the delay time ΔTss from the initial value, the time from the time when the origin signal SZn is generated is set. The interval time to the start of drawing becomes shorter. Therefore, it takes time to calculate the address value in the memory of the pixel data string DLn to be drawn by the start of drawing, and to calculate various correction values (magnification correction amount, Y position shift amount, etc.). It may be longer than the interval time, and the pattern to be drawn may be partially missing or greatly disturbed.

そこで本実施の形態では、図14に示すように、スポット光SPの1回の走査で描画すべき画素データ列DLnの読み出し処理(アクセス番地の演算処理、画素データ列DLnの1列分をビット単位でシフトするレジスタ等に転送する処理)や補正演算等の準備処理を、実際にビームLBnのスポット光SPで描画するタイミングで発生する原点信号SZnのパルス(第2の検知信号)の1周期Tpxだけ手前で発生したパルス(第1の検知信号)に応答して、実行するようにする。図14は、走査ユニットU1からの原点信号SZ1の発生タイミング、描画タイミング(実描画期間を表す信号SE1)、および演算タイミングを時系列に表したタイムチャートである。原点信号SZ1のパルスは、ポリゴンミラーPMの連続した反射面RPa、RPb、RPc、RPd・・・の順に、一定の周期Tpxで発生する。一般的な描画制御では、例えば、反射面RPa(RPb〜RPd・・・も同様)が描画可能な回転角度の直前の状態で発生する原点信号SZ1の1つのパルスの発生時点から、所定の遅延時間ΔTss後に、例えば1つのXアドレス値に対応した画素データ列DL1aに基づいた描画が行われる。すなわち、一般的な描画制御では、演算タイミングAで示すように、遅延時間ΔTss内で描画すべき画素データ列DL1aのアクセス処理や演算処理を行う必要があった。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, reading processing of the pixel data string DLn to be drawn in one scan of the spot light SP (calculation processing of the access address, one column of the pixel data string DLn is bitted. One cycle of the pulse (second detection signal) of the origin signal SZn generated at the timing of actually drawing the preparatory processing such as the correction process and the process of transferring to a register that shifts in units) and the spot light SP of the beam LBn. It is executed in response to the pulse (first detection signal) generated in front of Tpx. FIG. 14 is a time chart showing the generation timing of the origin signal SZ1 from the scanning unit U1, the drawing timing (signal SE1 representing the actual drawing period), and the calculation timing in chronological order. The pulse of the origin signal SZ1 is generated in the order of the continuous reflection surfaces RPa, RPb, RPc, RPd ... Of the polygon mirror PM at a constant period Tpx. In general drawing control, for example, a predetermined delay is given from the time when one pulse of the origin signal SZ1 generated immediately before the rotation angle on which the reflecting surface RPa (RPb to RPd ...) Can be drawn. After the time ΔTss, for example, drawing is performed based on the pixel data string DL1a corresponding to one X address value. That is, in general drawing control, as shown by the calculation timing A, it is necessary to perform access processing and calculation processing of the pixel data string DL1a to be drawn within the delay time ΔTss.

なお、図14では、描画タイミング(信号SE1)として表すDL1a描画(画素データ列DL1aに基づく描画タイミング、以下同様)、DL1b描画、DL1c描画、・・・の各々が、ポリゴンミラーPMの反射面RPa、RPb、RPc・・・の順に行われるとした。しかしながら、Xアドレス値は、スポット光SPの描画ラインSL1に沿った走査が2回、またはそれ以上の一定回数行われるとインクリメントされるため、ポリゴンミラーPMの連続した2つ以上の反射面RPa、RPb、RPc・・・で、同じ画素データ列DL1を所定回数だけ繰り返し描画することになる。さらに、図14では、スポット光SPの1回の走査で描画すべき画素データ列DLnの上記の準備処理を、実際にビームLBnのスポット光SPで描画するタイミングで発生する原点信号SZnのパルス(第2の検知信号)の1周期Tpxだけ手前で発生したパルス(第1の検知信号)に応答して実行するが、これは1周期Tpxだけ手前であることに限定されず、1周期Tpx以上の所定時間だけ手前の時点(例えば2周期以上の手前で発生した原点信号SZnのパルス)であってもよい。どの程度手前の時点で準備処理を開始するかは、準備処理に要する時間に応じて設定される。 In FIG. 14, DL1a drawing (drawing timing based on the pixel data string DL1a, the same applies hereinafter) represented as drawing timing (signal SE1), DL1b drawing, DL1c drawing, ..., Each of the reflection surface RPa of the polygon mirror PM. , RPb, RPc ... However, since the X address value is incremented when scanning along the drawing line SL1 of the spot light SP is performed twice or a certain number of times, the polygon mirror PM has two or more continuous reflecting surfaces RPa. With RPb, RPc ..., The same pixel data string DL1 is repeatedly drawn a predetermined number of times. Further, in FIG. 14, the pulse of the origin signal SZn generated at the timing when the above-mentioned preparatory process of the pixel data string DLn to be drawn by one scan of the spot light SP is actually drawn by the spot light SP of the beam LBn ( It is executed in response to the pulse (first detection signal) generated one cycle Tpx before the second detection signal), but this is not limited to one cycle Tpx before, and one cycle Tpx or more. It may be a time point before the predetermined time (for example, a pulse of the origin signal SZn generated before two or more cycles). The time before the preparatory process is started is set according to the time required for the preparatory process.

本実施の形態では、図14の演算タイミングBに示すように、画素データ列DL1のアクセス処理や演算処理を、原点信号SZ1の1つのパルスに応答して先行実施し、原点信号SZ1の次のパルスに応答して実際の描画を開始するようにする。このようにすると、画素データ列DL1のアクセス処理や演算処理を行う時間を、最大で周期Tpxの時間まで確保することができ、画素データ列DL1のアクセス処理や演算処理を確実に実行させることができる。さらに、演算タイミングAの場合は、画素データ列DL1のアクセス処理のための最低限の時間を確保する必要性から、遅延時間ΔTssをそれ以下に短くすることができなかった。そのため、描画されるパターンをY方向に位置シフトできる範囲に制限が生じていたが、本実施の形態では、遅延時間ΔTssを零から設定することが可能となるので、描画されるパターンのY方向の位置シフトの範囲を大きく取ることができ、基板Pの幅方向の位置や歪みが大きい場合でも、良好な重ね合せ精度を得ることが可能となる。 In the present embodiment, as shown in the calculation timing B of FIG. 14, the access processing and the calculation processing of the pixel data string DL1 are performed in advance in response to one pulse of the origin signal SZ1, and are next to the origin signal SZ1. Make the actual drawing start in response to the pulse. In this way, the time for performing the access processing and the arithmetic processing of the pixel data string DL1 can be secured up to the time of the periodic Tpx, and the access processing and the arithmetic processing of the pixel data string DL1 can be reliably executed. it can. Further, in the case of the calculation timing A, the delay time ΔTss cannot be shortened to less than that because it is necessary to secure the minimum time for the access processing of the pixel data string DL1. Therefore, the range in which the drawn pattern can be position-shifted in the Y direction is limited. However, in the present embodiment, the delay time ΔTss can be set from zero, so that the drawn pattern can be set in the Y direction. It is possible to obtain a large range of position shift, and it is possible to obtain good overlay accuracy even when the position of the substrate P in the width direction and the distortion are large.

図15は、図14で説明した制御を行うために、図6中の描画コントロール部100と描画データ記憶部108の各々に設けられる一部の回路構成の概略を説明するブロック図である。ここでも、描画コントロール部100と描画データ記憶部108は、代表して走査ユニットU1に対応して設けられているものとし、描画データ記憶部108には、描画ラインSL1によって描画すべきパターンデータが記憶されているものとする。描画データ記憶部108は、Xアドレス値でアクセスされる主走査方向の1描画ライン分の画素データ列DL1a、DL1b、DL1c、・・・を記憶するメモリ領域108A0、108A1、108A2・・・と、描画コントロール部100から指定されるXアドレス値に応じて、メモリ領域108A0、108A1、108A2・・・(以下、総称して108Anとも呼ぶ)のいずれか1つを選択する選択部108Bと、メモリ領域108Anから選択された1つのメモリ領域からシリアルに出力される画素データ列DL1のビットデータと、先の図6、図7で説明した描画スイッチ信号SHTとを入力するアンドゲート部108Cと、メモリ領域108Anのうちの選択された1つのメモリ領域のYアドレス値を生成するYアドレスレジスタ108Dと、Yアドレスレジスタ108DにYアドレス値をインクリメントするための画素シフト信号(パルス信号)BSCを供給するアンドゲート部108Eとを備えている。なお、図15では、選択部108Bが、Xアドレス値の0番地に対応したメモリ領域108A0からの画素データ列DL1aをアンドゲート部108Cに印加し、その画素データ列DL1aのビットストリーム(シリアルな2値信号)を、図6中のAOM駆動部110を介して走査ユニットU1用の描画用光学素子AOM1に変調信号として供給している状態を示す。 FIG. 15 is a block diagram illustrating an outline of a partial circuit configuration provided in each of the drawing control unit 100 and the drawing data storage unit 108 in FIG. 6 in order to perform the control described in FIG. Here, too, it is assumed that the drawing control unit 100 and the drawing data storage unit 108 are provided corresponding to the scanning unit U1 as a representative, and the drawing data storage unit 108 contains pattern data to be drawn by the drawing line SL1. It is assumed that it is remembered. The drawing data storage unit 108 stores memory areas 108A0, 108A1, 108A2 ... For storing pixel data strings DL1a, DL1b, DL1c, ... For one drawing line in the main scanning direction accessed by the X address value. A selection unit 108B that selects any one of the memory areas 108A0, 108A1, 108A2 ... (hereinafter, also collectively referred to as 108An) according to the X address value specified by the drawing control unit 100, and a memory area. The and-gate unit 108C for inputting the bit data of the pixel data string DL1 serially output from one memory area selected from 108An and the drawing switch signal SHT described with reference to FIGS. 6 and 7, and the memory area. An and gate that supplies a Y address register 108D that generates a Y address value of one selected memory area of 108 An and a pixel shift signal (pulse signal) BSC for incrementing the Y address value to the Y address register 108D. It is provided with a unit 108E. In FIG. 15, the selection unit 108B applies the pixel data string DL1a from the memory area 108A0 corresponding to the address 0 of the X address value to the andgate unit 108C, and the bit stream (serial 2) of the pixel data string DL1a. The value signal) is supplied as a modulation signal to the drawing optical element AOM1 for the scanning unit U1 via the AOM drive unit 110 in FIG.

描画コントロール部100は、図6中のポリゴンミラー駆動部102を経由して、走査ユニットU1からの原点信号SZ1を入力する遅延時間生成部100Aを備える。遅延時間生成部100Aは、原点信号SZ1の1パルスが発生した時点から、指定される遅延時間ΔTssだけ経過した後に、図14中に示したような信号SE1を出力する。その信号SE1は、描画データ記憶部108内のアンドゲート部108Eの一方の入力に送られ、アンドゲート部108Eの他方の入力に印加される画素シフト信号(パルス)BSCをYアドレスレジスタ108Dに通すか否かを高速に切換える。遅延時間生成部100Aの機能は、描画コントロール部100のCPUによるプログラム処理で実現してもよいし、FPGA(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー)によるハードウェアで実現してもよい。 The drawing control unit 100 includes a delay time generation unit 100A for inputting the origin signal SZ1 from the scanning unit U1 via the polygon mirror drive unit 102 in FIG. The delay time generation unit 100A outputs the signal SE1 as shown in FIG. 14 after the designated delay time ΔTss has elapsed from the time when one pulse of the origin signal SZ1 is generated. The signal SE1 is sent to one input of the and-gate unit 108E in the drawing data storage unit 108, and the pixel shift signal (pulse) BSC applied to the other input of the and-gate unit 108E is passed through the Y address register 108D. It switches at high speed whether or not to use it. The function of the delay time generation unit 100A may be realized by program processing by the CPU of the drawing control unit 100, or may be realized by hardware by FPGA (field programmable gate array).

ここで、遅延時間生成部100Aに設定される遅延時間ΔTssは、原点信号SZ1が発生した時点からの遅延時間とするが、遅延時間生成部100A自体が一定の初期遅延時間ΔTd0を生成するような構成にした場合は、遅延時間生成部100Aに設定される遅延時間ΔTss’を、ΔTss’=ΔTss−ΔTd0としてもよい。 Here, the delay time ΔTss set in the delay time generation unit 100A is the delay time from the time when the origin signal SZ1 is generated, but the delay time generation unit 100A itself generates a constant initial delay time ΔTd0. In the case of the configuration, the delay time ΔTss' set in the delay time generation unit 100A may be set to ΔTss'= ΔTss−ΔTd0.

以上の構成において、図14に示すような原点信号SZ1の1パルスが遅延時間生成部100Aに入力すると、遅延時間生成部100Aは、遅延時間ΔTss後にHレベルに立上り、描画ラインSL1に沿ったスポット光SPの1回の走査時間よりは少し長く、且つ原点信号SZ1がパルスを発生する周期Tpxよりは短い時間が経過した時点でLレベルに降下する信号SE1を発生する。アンドゲート部108Eは、信号SE1がHレベルの間だけ、図8に示したような画素シフト信号(パルス信号)BSCをYアドレスレジスタ108Dに供給する。これによってYアドレスレジスタ108Dは、メモリ領域108A0内の番地を指定するためのYアドレス値を画素シフト信号BSCのパルスに応答して順次インクリメントしていく。図15の場合、Xアドレス値として指定される番地が0番地であるので、メモリ領域108A0内の番地0(ビット)から順番にシリアルに読み出される画素データ列DL1aは、アンドゲート部108Cを介してAOM駆動部110に送られ、描画ラインSL1に沿ったスポット光SPの走査中に、スポット光SPの強度が副走査方向の0番地(Xアドレス値が0)の画素データ列DL1aに応じて変調される。 In the above configuration, when one pulse of the origin signal SZ1 as shown in FIG. 14 is input to the delay time generation unit 100A, the delay time generation unit 100A rises to the H level after the delay time ΔTss and spots along the drawing line SL1. A signal SE1 that drops to the L level is generated when a time slightly longer than one scanning time of the optical SP and shorter than the period Tpx at which the origin signal SZ1 generates a pulse has elapsed. The and gate unit 108E supplies the pixel shift signal (pulse signal) BSC as shown in FIG. 8 to the Y address register 108D only while the signal SE1 is at the H level. As a result, the Y address register 108D sequentially increments the Y address value for designating the address in the memory area 108A0 in response to the pulse of the pixel shift signal BSC. In the case of FIG. 15, since the address designated as the X address value is address 0, the pixel data string DL1a serially read from the address 0 (bits) in the memory area 108A0 is via the and-gate unit 108C. It is sent to the AOM drive unit 110, and during scanning of the spot light SP along the drawing line SL1, the intensity of the spot light SP is modulated according to the pixel data string DL1a at address 0 (X address value is 0) in the sub-scanning direction. Will be done.

先に例示したように、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1走査の走査時間Tspを約200μsec、スポット光SPの基板P上での最大の走査長を32mmとした場合、遅延時間ΔTssを±1μsec(1000nsec)だけ変化させると、基板P上に描画されるパターンは主走査方向(Y方向)に±160μmだけ位置シフトする。実用上、位置シフトの調整分解能は、重ね合せ精度や描画するパターンの最小寸法(最小線幅)等との兼合いで決まる。例えば、最小寸法が15μm、重ね合せ精度が最小寸法の1/5程度であるとして±3μmの場合、位置シフトの調整分解能も3μm程度が必要となる。したがって、遅延時間生成部100Aは、遅延時間ΔTss(またはΔTss’)を18.75nsec(=3μm×1000nsec/160μm)以下の分解能で設定できる構成であればよく、例えば9nsec台であればよい。遅延時間ΔTss(またはΔTss’)をクロックパルスの数で計時する場合、107.25MHzのクロック信号を作ると、そのクロック信号のパルス周期は9.324nsecとなり、1クロックパルスの計数を基板P上での1.5μmの位置シフトに対応させることができる。 As illustrated above, when the scanning time Tsp of one scan of the spot light SP along the drawing line SLn is about 200 μsec and the maximum scanning length of the spot light SP on the substrate P is 32 mm, the delay time ΔTss is set. When the change is made by ± 1 μsec (1000 nsec), the pattern drawn on the substrate P is position-shifted by ± 160 μm in the main scanning direction (Y direction). Practically, the adjustment resolution of the position shift is determined by the balance with the overlay accuracy and the minimum dimension (minimum line width) of the pattern to be drawn. For example, if the minimum dimension is 15 μm and the overlay accuracy is ± 3 μm, which is about 1/5 of the minimum dimension, the position shift adjustment resolution also needs to be about 3 μm. Therefore, the delay time generation unit 100A may have a configuration in which the delay time ΔTss (or ΔTss') can be set with a resolution of 18.75 nsec (= 3 μm × 1000 nsec / 160 μm) or less, and may be in the 9 nsec range, for example. When the delay time ΔTss (or ΔTss') is measured by the number of clock pulses, if a clock signal of 107.25 MHz is created, the pulse period of the clock signal becomes 9.324 nsec, and the count of one clock pulse is counted on the substrate P. It can correspond to the position shift of 1.5 μm.

図16は、図14、図15で説明した主走査方向(Y方向)への描画パターンの位置シフトを、露光領域Wに対するパターンの描画動作中に連続して実行する場合の一例を示すチャート図である。図16において、横軸は、露光領域Wの描画開始位置Wstからの時間、またはX方向への移動位置を表す。移動量CX2(またはCX1)は、ここではエンコーダEN2(またはEN1)に対応したカウンタ回路によって描画開始位置Wstからデジタル計数されるカウント値(1カウントが、例えば0.3μmに対応)の500までを表し、Xアドレス値は、移動量CX2の10カウント分で1番地分だけインクリメントされるものとする。Yシフト変更点XS0、XS1、XS2は、描画開始直前にアライメント顕微鏡AM11〜AM14によって検出されるアライメントマークMK1〜MK4の位置情報に基づいて、描画コントロール部100によって計算された露光領域W(下地パターン)の変形に対応するための位置シフトの変更点である。シフトレートΔYS0、ΔYS1、ΔYS2は、相前後する2カ所のYシフト変更点XSn、XSn+1の各々での位置シフト量の間を線形近似した位置シフトの変化率(傾き)ψ0、ψ1、ψ2を表す。 FIG. 16 is a chart diagram showing an example of a case where the position shift of the drawing pattern in the main scanning direction (Y direction) described with reference to FIGS. 14 and 15 is continuously executed during the pattern drawing operation with respect to the exposure area W. Is. In FIG. 16, the horizontal axis represents the time from the drawing start position Wst of the exposure area W or the moving position in the X direction. Here, the movement amount CX2 (or CX1) is up to 500, which is a count value digitally counted from the drawing start position Wst by the counter circuit corresponding to the encoder EN2 (or EN1) (1 count corresponds to, for example, 0.3 μm). It is assumed that the X address value is incremented by the address 1 for 10 counts of the movement amount CX2. The Y shift change points XS0, XS1, and XS2 are exposed areas W (base patterns) calculated by the drawing control unit 100 based on the position information of the alignment marks MK1 to MK4 detected by the alignment microscopes AM11 to AM14 immediately before the start of drawing. ) Is a change in position shift to accommodate the deformation. The shift rates ΔYS0, ΔYS1, and ΔYS2 represent the rate of change (slope) ψ0, ψ1, ψ2 of the position shift that is linearly approximated between the position shift amounts at each of the two Y shift change points XSn and XSn + 1 that are in phase with each other. ..

図16において、描画開始位置Wst(時刻Tx0、位置X0)では、露光領域WのY位置が設計上の初期位置(0)からY方向に−YS0だけずれていたものとする。初期位置(0)は、遅延時間生成部100Aが、原点信号SZ1のパルスの発生から初期遅延時間ΔTd0後に信号SE1をHレベルに遷移したときに、基板P上に設定される主走査方向の描画開始点である。基板Pの副走査方向(X方向)の移動に伴って、アライメント顕微鏡AM11〜AM14とエンコーダEN1とが協働してアライメントマークMK1、MK4の位置検出を逐次実行する。描画コントロール部100は、検出された複数のアライメントマークMK1、MK4の検出位置に基づいて位置シフト量の計算を実行する。描画コントロール部100が、位置X1で露光領域WのY方向の位置シフトの傾向が変化していると判断すると、位置X1(時刻Tx1)での初期位置(0)からの位置シフト量+YS1と、描画開始位置Wstである位置X0(時刻Tx0)での初期位置(0)からの位置シフト量−YS0との差分値を分子とし、位置X0から位置X1までの移動量CX2(CX1)のカウント値を分母としたシフトレートΔYS0(変化率ψ0)を算出する。 In FIG. 16, at the drawing start position Wst (time Tx0, position X0), it is assumed that the Y position of the exposure region W is deviated from the design initial position (0) by −YS0 in the Y direction. The initial position (0) is a drawing in the main scanning direction set on the substrate P when the delay time generation unit 100A transitions the signal SE1 to the H level after the initial delay time ΔTd0 from the generation of the pulse of the origin signal SZ1. This is the starting point. As the substrate P moves in the sub-scanning direction (X direction), the alignment microscopes AM11 to AM14 and the encoder EN1 cooperate to sequentially execute the position detection of the alignment marks MK1 and MK4. The drawing control unit 100 calculates the position shift amount based on the detected positions of the plurality of detected alignment marks MK1 and MK4. When the drawing control unit 100 determines that the tendency of the position shift of the exposure region W in the Y direction changes at the position X1, the position shift amount from the initial position (0) at the position X1 (time Tx1) + YS1 and so on. The count value of the movement amount CX2 (CX1) from the position X0 to the position X1 with the difference value from the position shift amount-YS0 from the initial position (0) at the position X0 (time Tx0) which is the drawing start position Wst as the numerator. The shift rate ΔYS0 (change rate ψ0) with the denominator as the denominator is calculated.

先の図3に示したように、アライメント顕微鏡AM11、AM14の各検出領域Vw11、Vw14の位置から、描画ラインSL1、SL3、SL5の位置までの間には、基板Pの移動方向に関して複数のアライメントマークMK1、MK4が形成されている。図3の場合、露光領域W内の描画すべき位置が描画ラインSL1、SL3、SL5に達する前に、アライメント顕微鏡AM11、AM14は、それぞれX方向に間隔Dhで設けられた3ヶ所または4ヶ所のアライメントマークMK1、MK4の各位置を検出することができる。したがって、それらの複数のアライメントマークMK1、MK4の位置検出結果により、露光領域WのY方向の位置シフト量や位置シフトの変化率を、パターン描画の手前で求めることができる。 As shown in FIG. 3, a plurality of alignments with respect to the moving direction of the substrate P are performed between the positions of the detection regions Vw11 and Vw14 of the alignment microscopes AM11 and AM14 and the positions of the drawing lines SL1, SL3 and SL5. Marks MK1 and MK4 are formed. In the case of FIG. 3, before the positions to be drawn in the exposure area W reach the drawing lines SL1, SL3, and SL5, the alignment microscopes AM11 and AM14 are provided at three or four locations each provided with an interval Dh in the X direction. The positions of the alignment marks MK1 and MK4 can be detected. Therefore, from the position detection results of the plurality of alignment marks MK1 and MK4, the position shift amount and the change rate of the position shift in the Y direction of the exposure region W can be obtained before drawing the pattern.

以下、同様にして、基板Pの移動に伴って複数のアライメントマークMK1、MK4の各々を逐次検出して、次の位置X2(時刻Tx2)で露光領域WのY方向の位置シフトの傾向が再び変化していると判断されると、位置X2での初期位置(0)からの位置シフト量+YS2と、直前の変化点である位置X1(時刻Tx1)での位置シフト量+YS1との差分値を分子とし、位置X1から位置X2までの移動量CX2(CX1)のカウント値を分母としたシフトレートΔYS1(変化率ψ1)を算出する。このようにして、露光領域WのY方向の位置シフト量の変化を、副走査方向(X方向)の基板Pの移動量CX2(CX1)に対応させて近似して逐次求める。位置X0、X1、X2の各々での位置シフト量−YS0、+YS1、+YS2が求まり、シフトレートΔYS0、ΔYS1・・・が求まると、描画コントロール部100は、描画開始位置Wstで位置シフト量−YS0に対応した遅延時間ΔTss0の値と、シフトレートΔYS0を遅延時間生成部100Aに設定する。遅延時間生成部100Aは、描画ラインSL1(SL3、SL5)と基板P上の描画開始位置Wstとが一致した時点から、図16の場合は、遅延時間ΔTssを初期値であるΔTss0からシフトレートΔYS0にしたがって、逐次、増加させていく。そして、基板Pが位置X1まで移動したら、描画コントロール部100は、位置X1での位置シフト量+YS1に対応した遅延時間ΔTss1の値を初期値として、シフトレートΔYS1を遅延時間生成部100Aに設定する。これにより、基板P上に位置X0から露光されるパターンは、露光領域WのY方向の位置シフトの傾向に倣うように原点信号SZnに応答した描画開始タイミングに逐次補正されて描画される。 Hereinafter, in the same manner, each of the plurality of alignment marks MK1 and MK4 is sequentially detected as the substrate P moves, and the tendency of the position shift of the exposure region W in the Y direction again at the next position X2 (time Tx2). When it is determined that the value has changed, the difference between the position shift amount from the initial position (0) at the position X2 + YS2 and the position shift amount at the position X1 (time Tx1) which is the immediately preceding change point + YS1 is calculated. The shift rate ΔYS1 (change rate ψ1) is calculated using the count value of the movement amount CX2 (CX1) from the position X1 to the position X2 as the denominator as the molecule. In this way, the change in the position shift amount of the exposure region W in the Y direction is approximated and sequentially obtained in correspondence with the movement amount CX2 (CX1) of the substrate P in the sub-scanning direction (X direction). When the position shift amounts −YS0, + YS1, + YS2 at each of the positions X0, X1 and X2 are obtained and the shift rates ΔYS0, ΔYS1 ... The value of the delay time ΔTss0 corresponding to the above and the shift rate ΔYS0 are set in the delay time generation unit 100A. The delay time generation unit 100A sets the delay time ΔTss from the initial value ΔTss0 to the shift rate ΔYS0 in the case of FIG. 16 from the time when the drawing lines SL1 (SL3, SL5) and the drawing start position Wst on the substrate P match. The number is gradually increased accordingly. Then, when the substrate P moves to the position X1, the drawing control unit 100 sets the shift rate ΔYS1 in the delay time generation unit 100A with the value of the delay time ΔTss1 corresponding to the position shift amount at the position X1 + YS1 as the initial value. .. As a result, the pattern exposed from the position X0 on the substrate P is sequentially corrected and drawn at the drawing start timing in response to the origin signal SZn so as to follow the tendency of the position shift in the Y direction of the exposure region W.

以上のように、露光領域Wの主走査方向に関する位置シフトの傾向に応じて、副走査方向に画素単位(またはスポット光SPによる1回の走査単位)で描画ラインSLn全体をY方向に高い分解能(例えば、画素寸法の1/2程度)でシフトさせることができ、露光領域Wの全面で重ね合せ精度を大幅に向上させることができる。 As described above, the entire drawing line SLn has a high resolution in the Y direction in pixel units (or one scanning unit by the spot light SP) in the sub-scanning direction according to the tendency of the position shift with respect to the main scanning direction of the exposure region W. It can be shifted by (for example, about 1/2 of the pixel size), and the overlay accuracy can be significantly improved over the entire surface of the exposure region W.

〔変形例1〕以上のような露光領域WのY方向の位置シフトの他に、露光領域Wの副走査方向の位置に応じて、露光領域Wの幅方向(主走査方向)の寸法が十数ppm〜数百ppmの範囲で伸縮変化している場合もある。そのような露光領域Wの主走査方向に関する伸縮の傾向も、アライメント顕微鏡AM11、AM14によるアライメントマークMK1〜MK4の位置検出によって推定できる。露光領域Wの主走査方向の伸縮に対する描画倍率補正は、図6や図7で説明したように、各描画ラインSLnで描画されるパターンの主走査方向の寸法が微調整されるように、描画コントロール部100から光源装置LSに対して描画倍率補正のための情報TMg、CMgを送ることで実行される。 [Modification 1] In addition to the position shift of the exposure region W in the Y direction as described above, the dimension of the exposure region W in the width direction (main scanning direction) is ten according to the position of the exposure region W in the sub-scanning direction. It may expand and contract in the range of several ppm to several hundred ppm. The tendency of expansion and contraction of the exposed region W with respect to the main scanning direction can also be estimated by detecting the positions of the alignment marks MK1 to MK4 by the alignment microscopes AM11 and AM14. The drawing magnification correction for the expansion and contraction of the exposure area W in the main scanning direction is performed so that the dimensions of the pattern drawn in each drawing line SLn in the main scanning direction are finely adjusted as described with reference to FIGS. 6 and 7. This is executed by sending information TMg and CMg for correction of drawing magnification from the control unit 100 to the light source device LS.

情報TMg、CMgとして光源装置LSに設定される値を、基板Pの移動量CX2に対応付けて逐次変えることで、露光領域Wの幅方向の寸法が長尺方向に関して非線形に変化しているような場合であっても、露光領域W内の全面で高い重ね合せ精度が得られる。さらに、先に説明した露光領域Wの副走査方向の伸縮変化に対する描画倍率補正と、露光領域WのY方向の位置シフトに対する描画位置補正と、露光領域Wの幅方向の伸縮に対する描画倍率補正とのうちの少なくとも2つの補正を並行して実行することによって、露光領域W全体の非線形な変形に対しても、良好な重ね合せ精度でパターンを描画することができる。 By sequentially changing the values set in the light source device LS as the information TMg and CMg in association with the movement amount CX2 of the substrate P, it seems that the dimension of the exposure region W in the width direction changes non-linearly with respect to the long direction. Even in such a case, high overlay accuracy can be obtained over the entire surface of the exposed area W. Further, the drawing magnification correction for the expansion / contraction change in the sub-scanning direction of the exposure area W, the drawing position correction for the position shift in the Y direction of the exposure area W, and the drawing magnification correction for the expansion / contraction in the width direction of the exposure area W described above. By executing at least two of these corrections in parallel, a pattern can be drawn with good overlay accuracy even for non-linear deformation of the entire exposure region W.

〔変形例2〕第1の実施の形態と第2の実施の形態では、光源装置LSからのビームLBの発振周波数Faとスポット光SPの走査速度Vsとが、スポット光SPの基板P上でのサイズφの1/2で主走査方向にオーバーラップするように設定し、画素単位がスポット光SPの2つのスポットで描画されるように設定する。そして、さらに、描画倍率の補正の際には、特定の画素に対応する補正点で、主走査方向に連続する2つのスポット光SPの間隔がごく僅かに伸縮するように、クロック信号LTCのクロックパルスの周期を伸縮させた。しかしながら、光源装置LSからのビームLBの発振周波数Faを高め、画素単位を多数のスポット光SP(パルス光)で描画するように制御し、描画倍率を補正するための補正点に位置する画素に対しては、スポット光SPのパルス数を増減させるようにしてもよい。例えば、第1の実施の形態の光源装置LSからのビームLBを、100MHzの4倍の400MHzで発振させ、描画倍率のための補正点以外に位置する画素(通常画素)に対して、主走査方向に関して1画素当たり8パルスのスポット光SPで描画し、補正点に位置する画素(補正画素)については、主走査方向に関して、縮小の場合は7パルス、拡大の場合は9パルスのスポット光SPで描画する。この場合、ビームLBをパルス発振させるクロック信号LTCは、周期を部分的に微調整することなく一定周期(400MHzの場合、周期は2.5nS)のままでよい。 [Modification 2] In the first embodiment and the second embodiment, the oscillation frequency Fa of the beam LB from the light source device LS and the scanning speed Vs of the spot light SP are set on the substrate P of the spot light SP. It is set so that it overlaps in the main scanning direction at 1/2 of the size φ of, and the pixel unit is set so as to be drawn by two spots of the spot light SP. Further, when the drawing magnification is corrected, the clock of the clock signal LTC is so that the distance between the two spot light SPs continuous in the main scanning direction expands and contracts very slightly at the correction point corresponding to a specific pixel. The period of the pulse was expanded or contracted. However, the oscillation frequency Fa of the beam LB from the light source device LS is increased, the pixel unit is controlled to be drawn by a large number of spot light SPs (pulse light), and the pixels are located at the correction points for correcting the drawing magnification. On the other hand, the number of pulses of the spot light SP may be increased or decreased. For example, the beam LB from the light source device LS of the first embodiment is oscillated at 400 MHz, which is four times 100 MHz, and the main scan is performed on pixels (normal pixels) located outside the correction point for drawing magnification. The spot light SP is drawn with 8 pulses per pixel in terms of direction, and for the pixels (correction pixels) located at the correction points, the spot light SP has 7 pulses for reduction and 9 pulses for enlargement in the main scanning direction. Draw with. In this case, the clock signal LTC that oscillates the beam LB in a pulsed manner may remain at a constant period (in the case of 400 MHz, the period is 2.5 nS) without partially fine-tuning the period.

このように、1画素当たりのスポット光SPのパルス数を調整する主走査方向の描画倍率補正の場合、描画データ記憶部108に記憶された画像データ(画素データ列)のアクセスは、通常画素に関してはクロック信号LTCのクロックパルスを8カウントしたらメモリのYアドレス値を1つだけインクリメントし、補正画素に関してはクロック信号LTCのクロックパルスを7カウントまたは9カウントしたらメモリのYアドレス値を1だけインクリメントするだけでよい。このように、主走査方向に関して1画素当たりを標準で8パルスのスポット光SPで描画し、設計上の画素寸法Pxyが3μm角の場合、通常画素は3μm角で描画され、補正画素は縮小時に主走査方向に関して約2.63μm(7/8×3μm)、拡大時に主走査方向に関して約3.38μm(9/8×3μm)で描画される。 As described above, in the case of the drawing magnification correction in the main scanning direction for adjusting the number of pulses of the spot light SP per pixel, the access of the image data (pixel data string) stored in the drawing data storage unit 108 is with respect to the normal pixel. When the clock pulse of the clock signal LTC is counted by 8, the Y address value of the memory is incremented by one, and for the correction pixel, when the clock pulse of the clock signal LTC is counted by 7 or 9, the Y address value of the memory is incremented by 1. Just need it. In this way, when each pixel is drawn with a standard 8-pulse spot light SP in the main scanning direction and the design pixel size Pxy is 3 μm square, the normal pixel is drawn at 3 μm square, and the correction pixel is drawn at the time of reduction. It is drawn at about 2.63 μm (7/8 × 3 μm) in the main scanning direction and about 3.38 μm (9/8 × 3 μm) in the main scanning direction when enlarged.

〔変形例3〕第1の実施の形態、第2の実施の形態では、いずれも、基板P上に投射されるスポット光SPをポリゴンミラーPMによって1次元走査する直描方式のマスクレス露光機を例示したが、例えば、特開2008−182115号公報に開示されているように、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)とマイクロレンズアレイとを用いて、パターンを描画するマスクレス露光機であってもよい。その場合、基板Pを副走査方向に精密に移動させる機構と、その移動量を画素寸法以下の分解能で計測するエンコーダや測長用干渉計等の計測システムとを備えていれば、第1の実施の形態で説明した副走査方向に関する描画倍率補正や第2の実施の形態で説明した主走査方向に関する描画位置のシフト補正を同様に実施することができる。DMDとマイクロレンズアレイとを含む露光ヘッド部を備えたマスクレス露光機の場合、DMDの多数の微小可動ミラーの各々で偏向される光ビームをマイクロレンズアレイの対応するレンズの各々に入射させるか否かを、描画データに基づいて高速に切換えることによって、基板P上に2次元的に分布する多数のスポット光SPの強度を変調(オン/オフ)しつつ、基板Pを副走査方向に移動させてパターンを描画している。なお、第1の実施の形態、第2の実施の形態や各変形例1〜3では、基板Pが副走査方向に移動するものとしたが、露光ヘッド側(走査ユニットUnの全体)を一定の距離に渡って副走査方向に所定速度で移動させてもよい。 [Modification 3] In both the first embodiment and the second embodiment, a direct drawing type maskless exposure machine that one-dimensionally scans the spot light SP projected on the substrate P by the polygon mirror PM. However, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-182115, even a maskless exposure machine that draws a pattern using a digital micromirror device (DMD) and a microlens array Good. In that case, if a mechanism for precisely moving the substrate P in the sub-scanning direction and a measurement system such as an encoder or a length measuring interferometer for measuring the movement amount with a resolution equal to or less than the pixel size are provided, the first Similarly, the drawing magnification correction for the sub-scanning direction described in the embodiment and the shift correction for the drawing position for the main scanning direction described in the second embodiment can be performed in the same manner. In the case of a maskless exposure machine equipped with an exposure head including a DMD and a microlens array, whether a light beam deflected by each of the many micromovable mirrors of the DMD is incident on each of the corresponding lenses of the microlens array. By switching at high speed based on the drawing data, the substrate P is moved in the sub-scanning direction while modulating (on / off) the intensities of a large number of spot light SPs distributed two-dimensionally on the substrate P. The pattern is drawn. In the first embodiment, the second embodiment, and each of the modified examples 1 to 3, the substrate P is assumed to move in the sub-scanning direction, but the exposure head side (the entire scanning unit Un) is constant. It may be moved at a predetermined speed in the sub-scanning direction over the distance of.

〔変形例4〕第1の実施の形態、第2の実施の形態では、図6に示したように、エンコーダカウンタ部106によって計数される回転ドラムDRの回転角度位置、すなわち基板Pの長尺方向の移動位置(或いは移動量)に基づいて、描画データ記憶部108に記憶されている走査ユニットU1〜U6の各々に対応した描画データのアドレス値を、スポット光SPの走査のたびに指定して、データ読み出しを行い、描画ラインSL1〜SL6の各々でパターン描画を行うようにした。しかしながら、先に説明したように、エンコーダカウンタ部106に設けられ、エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)の各々からの2相信号を計数する各カウンタ回路は、Z相マークZZによってゼロリセットされる。そのため、描画データ記憶部108に記憶されている描画データのアドレス値をエンコーダカウンタ部106で計数された計数値(カウント値)によって直接生成すると、ゼロリセット時にアドレス値に大きな飛びが発生することがある。それを避ける為には、図3に示した基板P上の1つの露光領域Wに対して、走査ユニットU1〜U6の各々が描画動作している間は、アドレス値がゼロリセットによって飛ばないように、例えば、描画コントロール部100内のマイクロプロセッサ(CPU)ユニットによるプログラム処理によって逐次監視し、ゼロリセットされる直前のカウンタ部106内のカウンタ回路の計数値をオフセット値としてラッチし、ゼロリセット後は、カウンタ部106内のカウンタ回路で計数されるカウント値に、ラッチしたオフセット値を加算した値に基づいて、描画データ記憶部108に記憶されている描画データのアドレス値を生成すればよい。 [Modification 4] In the first embodiment and the second embodiment, as shown in FIG. 6, the rotation angle position of the rotary drum DR counted by the encoder counter unit 106, that is, the length of the substrate P Based on the movement position (or movement amount) in the direction, the address value of the drawing data corresponding to each of the scanning units U1 to U6 stored in the drawing data storage unit 108 is specified every time the spot light SP is scanned. Then, the data was read out, and the pattern was drawn on each of the drawing lines SL1 to SL6. However, as described above, each counter circuit provided in the encoder counter unit 106 and counting the two-phase signals from each of the encoders ENja (EN1a to EN4a) and ENjb (EN1b to EN4b) has a Z-phase mark ZZ. Is reset to zero. Therefore, if the address value of the drawing data stored in the drawing data storage unit 108 is directly generated by the count value (count value) counted by the encoder counter unit 106, a large jump may occur in the address value at the time of zero reset. is there. In order to avoid this, the address value should not be skipped by zero reset while each of the scanning units U1 to U6 is drawing for one exposure area W on the substrate P shown in FIG. In addition, for example, the count value of the counter circuit in the counter unit 106 immediately before the zero reset is latched as an offset value by sequentially monitoring by the program processing by the microprocessor (CPU) unit in the drawing control unit 100, and after the zero reset. May generate the address value of the drawing data stored in the drawing data storage unit 108 based on the value obtained by adding the latched offset value to the count value counted by the counter circuit in the counter unit 106.

その場合、描画コントロール部100内のマイクロプロセッサ(CPU)ユニットには、ラッチされたオフセット値と、その後にエンコーダカウンタ部106から送られてくるカウント値とを逐次加算して、描画データ記憶部108内のメモリの描画すべき描画データにアクセスする為のアドレスカウンタ(レジスタ)が設けられる。このアドレスカウンタは、結果的に、エンコーダスケール部SDa(SDb)のZ相マークZZによってゼロリセットされないカウンタ回路として機能し、エンコーダカウンタ部106内の各カウンタ回路がゼロリセットされても、生成されるアドレス値の連続性を保つことができる。 In that case, the latched offset value and the count value sent from the encoder counter unit 106 are sequentially added to the microprocessor (CPU) unit in the drawing control unit 100, and the drawing data storage unit 108 An address counter (register) is provided to access the drawing data to be drawn in the memory inside. As a result, this address counter functions as a counter circuit that is not zero-reset by the Z-phase mark ZZ of the encoder scale unit SDa (SDb), and is generated even if each counter circuit in the encoder counter unit 106 is zero-reset. The continuity of address values can be maintained.

ただし、描画コントロール部100内のマイクロプロセッサ(CPU)ユニットは、常にエンコーダカウンタ部106内の各カウンタ回路のゼロリセットの発生を監視し、ゼロリセット時にオフセット値をラッチし、エンコーダカウンタ部106からのカウント値とオフセット値との加算演算等を割込み処理で行うことになり、それらの一連の処理が割込み発生のタイミングによっては遅れたりする場合もある。そこで、エンコーダカウンタ部106内の各カウンタ回路と同等の構成で、Z相マークZZによってはリセットされない第2のカウンタ回路(描画データ記憶部108内のメモリの為のアドレスカウンタとして機能する)を別に設ける。この第2のカウンタ回路は、回転ドラムDRの1周分以上、望ましくは数周分以上に渡って、スケール部SDa(SDb)の格子目盛を計数するだけの桁数(ビット数)を有する。第2のカウンタ回路(複数)は、それぞれエンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)の各々からの2相信号を計数するが、計数値のリセットは、各走査ユニットU1〜U6が基板P上の露光領域Wの長尺方向に関する描画開始点の位置で、例えば原点信号SZn(SZ1〜SZ6)に応答して一度行われる。その際のリセット値は、例えば露光領域W内に描画されるパターンの描画データが記憶されるメモリの先頭アドレス値に対応したものにする。このように、第2のカウンタ回路(複数)を設けることによって、描画コントロール部100内のマイクロプロセッサ(CPU)ユニットは、エンコーダカウンタ部106内の各カウンタ回路のゼロリセットに応答した割込み処理を行う必要が無くなり、描画データ記憶部108内のメモリからの描画データの読み出しが時間的にも連続して飛ぶことなく可能となる。なお、第2のカウンタ回路(複数)は、各走査ユニットU1〜U6の各々に対応して6つ設け、それぞれの第2のカウンタ回路が、対応する走査ユニットU1〜U6からの原点信号SZ1〜SZ6のパルスを、露光領域Wの長尺方向に関する描画開始時点から計数して、描画データ記憶部108内のメモリの為のアドレス値を生成する構成にしてもよい。 However, the microprocessor (CPU) unit in the drawing control unit 100 constantly monitors the occurrence of zero reset of each counter circuit in the encoder counter unit 106, latches the offset value at the time of zero reset, and outputs from the encoder counter unit 106. The addition operation of the count value and the offset value is performed by the interrupt processing, and the series of these processes may be delayed depending on the timing of the interrupt generation. Therefore, a second counter circuit (which functions as an address counter for the memory in the drawing data storage unit 108), which has the same configuration as each counter circuit in the encoder counter unit 106 and is not reset by the Z-phase mark ZZ, is separately provided. Provide. This second counter circuit has a number of digits (number of bits) sufficient to count the grid scale of the scale unit SDa (SDb) over one round or more, preferably several rounds or more of the rotating drum DR. The second counter circuit (plurality) counts two-phase signals from each of the encoders ENja (EN1a to EN4a) and ENjb (EN1b to EN4b), respectively, and each scanning unit U1 to U6 resets the count value. It is performed once at the position of the drawing start point in the long direction of the exposure region W on the substrate P, for example, in response to the origin signal SZn (SZ1 to SZ6). The reset value at that time corresponds to, for example, the start address value of the memory in which the drawing data of the pattern drawn in the exposure area W is stored. By providing the second counter circuits (plurality) in this way, the microprocessor (CPU) unit in the drawing control unit 100 performs interrupt processing in response to the zero reset of each counter circuit in the encoder counter unit 106. This eliminates the need, and the drawing data can be read from the memory in the drawing data storage unit 108 without continuously skipping in time. Six second counter circuits (plural) are provided corresponding to each of the scanning units U1 to U6, and each of the second counter circuits is provided with origin signals SZ1 to 2 from the corresponding scanning units U1 to U6. The pulse of SZ6 may be counted from the start of drawing in the long direction of the exposure area W to generate an address value for the memory in the drawing data storage unit 108.

10…デバイス製造システム 12…基板搬送機構
14…露光ヘッド 16…制御装置
20…パルス光発生部 22…制御回路
100…描画コントロール部 102…ポリゴンミラー駆動部
104…アライメント部 106…エンコーダカウンタ部
108…描画データ記憶部 110…AOM駆動部
112…駆動制御部 AOMn…描画用光学素子
BDU…ビーム分配部 DR…回転ドラム
EX…露光装置 LBn…ビーム
LS…光源装置 OP1…原点センサ
opa…ビーム送光系 opb…ビーム受光系
P…基板 PM…ポリゴンミラー
SP…スポット光 Un…走査ユニット
10 ... Device manufacturing system 12 ... Substrate transfer mechanism 14 ... Exposure head 16 ... Control device 20 ... Pulse light generator 22 ... Control circuit 100 ... Drawing control unit 102 ... Polygon mirror drive unit 104 ... Alignment unit 106 ... Encoder counter unit 108 ... Drawing data storage unit 110 ... AOM drive unit 112 ... Drive control unit AOMn ... Optical element for drawing BDU ... Beam distribution unit DR ... Rotating drum EX ... Exposure device LBn ... Beam LS ... Light source device OP1 ... Origin sensor opa ... Beam light transmission system opb ... Beam light receiving system P ... Substrate PM ... Polygon mirror SP ... Spot light Un ... Scanning unit

Claims (9)

描画ビームを回転多面鏡の各反射面で順次に偏向して、前記描画ビームのスポットを基板上で主走査方向に繰り返し走査する描画ヘッド部を有し、前記基板と前記描画ヘッド部を副走査方向に相対移動させることによって、前記スポット光の前記主走査方向の走査で形成される描画ライン毎に前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記回転多面鏡の反射面の各々が所定の角度になる時点を光学的に検出して、前記描画ビームのスポットが前記主走査方向の走査開始位置になったことを表す検知信号を、前記スポット光の前記繰り返し走査の度に出力する検出センサと、
前記スポットが前記主走査方向に走査される間に描画すべき前記パターンに対応した描画データを、前記副走査方向に並んで形成される前記描画ラインの各々に対応して複数記憶するデータ記憶部と、
前記回転多面鏡の第1の前記反射面に対応して前記検出センサから出力される第1の前記検知信号と、その後で前記回転多面鏡の第2の前記反射面に対応して前記検出センサから出力される第2の前記検知信号との間の期間に、前記データ記憶部に記憶されている前記第2の前記検知信号に応答して描画すべき前記描画ラインに対応した前記描画データを準備する準備処理を実行し、前記第2の前記検知信号に応答して前記準備処理された前記描画データに基づいて前記スポットによる前記パターンの描画を実行するように制御する制御部と、
を備える、パターン描画装置。
It has a drawing head unit that sequentially deflects the drawing beam on each reflecting surface of the rotating polymorphic mirror and repeatedly scans the spot light of the drawing beam in the main scanning direction on the substrate, and the substrate and the drawing head unit are subordinate to each other. A pattern drawing device that draws a pattern on the substrate for each drawing line formed by scanning the spot light in the main scanning direction by moving the spot light relative to the scanning direction .
Wherein the time when each of the reflection surfaces of the rotary polygon mirror becomes a predetermined angle detected optically, a detection signal indicating that the spot light of the drawing beam becomes a scanning start position in the main scanning direction, wherein A detection sensor that outputs spot light each time it is repeatedly scanned,
Data storage for storing a plurality of drawing data corresponding to the pattern to be drawn while the spot light is scanned in the main scanning direction , corresponding to each of the drawing lines formed side by side in the sub-scanning direction. Department and
The first detection signal output from the detection sensor corresponding to the first reflecting surface of the rotating polymorphic mirror , and then the detection sensor corresponding to the second reflecting surface of the rotating multifaceted mirror. In the period between the second detection signal output from the data storage unit, the drawing data corresponding to the drawing line to be drawn in response to the second detection signal stored in the data storage unit is displayed. run the preparation process of preparing, with the second of the controls to perform the drawing of the pattern by the spot light on the basis of the drawing data the preparation process in response to the detection signal the control unit,
A pattern drawing device.
請求項1に記載のパターン描画装置であって、
前記データ記憶部は、前記基板上に描画すべき前記パターンを2次元の画素に分割し、前記主走査方向に関して並ぶ1列分の画素の各々に対応した画素データ列を前記描画データとして記憶するとともに、前記画素データ列の複数を前記副走査方向に並ぶ画素に対応して記憶する、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1.
The data storage unit divides the pattern to be drawn on the substrate into two-dimensional pixels, and stores pixel data strings corresponding to each of the pixels of one row arranged in the main scanning direction as the drawing data. A pattern drawing device that stores a plurality of the pixel data strings corresponding to the pixels arranged in the sub-scanning direction.
請求項2に記載のパターン描画装置であって、
前記制御部は、前記第2の前記検知信号の発生から所定の遅延時間後に、前記準備処理された前記画素データ列に基づいて前記描画ビームの強度変調を開始する変調器を含む、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 2.
The control unit includes a pattern drawing apparatus including a modulator that starts intensity modulation of the drawing beam based on the prepared pixel data string after a predetermined delay time from the generation of the second detection signal. ..
請求項3に記載のパターン描画装置であって、
記検出センサは、前記回転多面鏡の反射面に検出用ビームを照射する送光系と、前記検出用ビームの前記回転多面鏡の反射面での反射ビームを受光して前記検知信号を出力する受光系とを含み、
前記受光系は、前記回転多面鏡の反射面の各々が所定の角度になった時点ごとに前記検知信号を出力する、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 3.
Before Symbol detection sensor, outputs an optical transmitting system for irradiating a detection beam to the reflecting surface of the rotary polygon mirror, the detection signal by receiving the reflected beam on the reflection surface of the rotary polygon mirror of the detection beam Including the light receiving system
The light receiving system is a pattern drawing device that outputs the detection signal at each time when each of the reflecting surfaces of the rotating multifaceted mirror reaches a predetermined angle.
請求項4に記載のパターン描画装置であって、
前記制御部は、前記遅延時間の調整によって、前記主走査方向における前記パターンの描画位置をシフトさせる、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 4.
The control unit is a pattern drawing device that shifts the drawing position of the pattern in the main scanning direction by adjusting the delay time.
請求項5に記載のパターン描画装置であって、
前記遅延時間の調整による前記描画位置のシフトの調整分解能は、前記基板上に描画されるパターンの最小線幅に応じて決まる重ね合せ精度以下に設定される、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 5.
A pattern drawing apparatus in which the adjustment resolution of the shift of the drawing position by adjusting the delay time is set to be equal to or lower than the overlay accuracy determined according to the minimum line width of the pattern drawn on the substrate.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
前記描画ビームを生成する為に、所定の周波数Faでパルス状に発振する種光を発生するパルス光源部と、前記種光を増幅する光増幅器と、前記増幅された種光を入射して紫外波長域のパルス光を生成する波長変換素子とを含むパルス光源装置を、さらに備え、
前記描画ビームの前記スポットは、前記描画データに基づいて前記パターンが描画されるときは、前記周波数Faでパルス状に前記基板に投射される、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
In order to generate the drawing beam, a pulse light source unit that generates a seed light that oscillates in a pulse shape at a predetermined frequency Fa, an optical amplifier that amplifies the seed light, and an ultraviolet ray that is incident on the amplified seed light. A pulse light source device including a wavelength conversion element that generates pulsed light in the wavelength range is further provided.
A pattern drawing apparatus in which the spot light of the drawing beam is projected onto the substrate in a pulse shape at the frequency Fa when the pattern is drawn based on the drawing data.
請求項7に記載のパターン描画装置であって、
前記パルス光源部から発振される前記種光の前記周波数Faは、前記スポットの前記主走査方向の走査速度と、前記スポットの前記基板上での実効的な直径とに基づいて、パルスごとの前記スポットが前記主走査方向に前記直径の少なくとも1/2ずつオーバーラップするように設定される、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 7.
The frequency Fa of the seed light oscillated from the pulse light source unit is per pulse based on the scanning speed of the spot light in the main scanning direction and the effective diameter of the spot light on the substrate. A pattern drawing device in which the spot light of the above is set to overlap in the main scanning direction by at least 1/2 of the diameter.
請求項8に記載のパターン描画装置であって、
前記周波数Faは、100MHz、又は400MHzに設定される、パターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 8.
The frequency Fa is a pattern drawing device set to 100 MHz or 400 MHz.
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