JP7036041B2 - パターン描画装置、及びパターン描画方法 - Google Patents

パターン描画装置、及びパターン描画方法 Download PDF

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Description

本発明は、ロール・ツー・ロール方式あるいは枚葉方式でフレキシブルな基板に電子デバイス用のパターン等を描画するパターン描画装置、及びパターン描画方法に関する。
特開２０１３－１４８６６８号公報には、レーザ光源（複数の発光点を備えた面発光レーザ）からのレーザ光を、回転ポリゴンミラーの偏向反射面の各々で反射させてｆθレンズに入射し、副走査方向に回転する感光体ドラム上で１次元に走査する光走査装置（パターン描画装置）が開示されている。特開２０１３－１４８６６８号公報では、ポリゴンミラーの偏向反射面毎に感光体ドラム上に照射されるレーザ光の光量を所定の値に制御する為に、発光素子ＬＤを備えた光源（ＶＣＳＥＬ）の近傍に配置された光検出器（１０１）によって、発光素子ＬＤからのビームの光量を検出し、検出された光量を基準値と比較して発光素子ＬＤの駆動電流（発光量）を制御している。そして、特開２０１３－１４８６６８号公報では、画像書き出しの直前でビームがＳＯＳセンサに照射されるタイミングでは、ビームの光量を常に１００％とし、画像書き出しのタイミングでは、そのビーム走査（書込みライン）での書き出し位置（画像の描画開始位置）において設定される光量（１００％以下への変更、１００％以上への変更）に対応した光源（発光素子ＬＤ）の電流に設定されるように制御して、感光体ドラムのイメージエリアに画像を形成している。
しかしながら、１９０ｎｍ～４００ｎｍ程度の紫外波長帯にピークスペクトルが存在するレーザ光源を用いたパターン露光（描画、加工）では、例えばエキシマレーザ光源のように、パルス発振によってビーム強度を確保したパルス光源が使われる。この種の高出力で発振する紫外波長域のパルス光源は、一般に、一定周波数で連続にパルス発振させ続けている間はピーク強度が一定になるように制御することが可能であるが、発振周波数が高くなるにつれて、発振する１パルス光ごとにピーク強度を正確に制御することが難しくなる。従って、そのような紫外波長域のパルス光源を、特開２０１３－１４８６６８号公報のようなポリゴンミラーによるパターン描画装置に用いる場合、ポリゴンミラーの１つの反射面で走査されるビームの走査速度（或いは、描画する１ライン分の走査時間）と被照射体上でのビームのスポット径との関係から、発振周波数は相当に高く設定する必要がある。さらに、ポリゴンミラーによるビームの走査速度を高める場合、被照射体に投射される１つのパルス光によるスポットの軌跡が主走査方向に引き延ばされて楕円形（小判型）となって露光されるので、パルス光の発光時間も極めて短くなるように設定される。その為、被照射体に露光されるビームの１パルス毎の光量を安価な光電センサで正確に計測することが難しくなり、適正露光量の設定や維持が不正確になる。
本発明の第１の態様は、基板上に描画すべきパターンに応じてオン又はオフに変調される描画ビームを走査部材によって主走査方向に走査する描画ユニットを有し、前記基板と前記描画ユニットとを相対的に副走査方向に移動させて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、前記基板上に描画する前記パターンを前記主走査方向と前記副走査方向との２次元の画素の配列に分解したとき、前記描画ビームのオン状態とオフ状態を表す描画データを前記画素の単位で記憶する記憶部と、前記走査部材に入射する前の前記描画ビームのオン状態での強度に対応した光電信号を出力する光電センサと、前記描画ビームが前記主走査方向に少なくとも１回走査される間に前記光電センサから出力される前記光電信号を積算した実積分光量を計測する光量計測部と、前記描画ビームがオン状態のときに設定されるべき目標強度と前記主走査方向に並ぶ全画素数中のオン状態に設定される画素数との積で求まる目標積分光量と、前記光量計測部で計測された前記実積分光量との差に基づいて、前記描画ビームのオン状態での目標強度を調整する描画制御装置と、を備える。
本発明の第２の態様は、描画すべきパターンに応じてオン又はオフに変調される描画ビームを走査部材によって基板上で主走査方向に１次元に走査しつつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記描画ビームと前記基板とを相対的に移動させて、前記基板上にパターンを描画するパターン描画方法であって、前記基板上に描画すべき前記パターンを前記主走査方向と前記副走査方向との２次元の画素の配列に分解したとき、前記描画ビームのオン状態とオフ状態を表す描画データを前記画素の単位で記憶部に記憶することと、前記走査部材に入射する前の前記描画ビームの少なくとも一部を受光する光電センサから、前記描画ビームのオン状態での強度に対応して出力される光電信号を、前記描画ビームが少なくとも前記主走査方向に１回走査される間に積算した実積分値を計測することと、前記描画ビームがオン状態のときに設定されるべき適正強度と前記主走査方向に並ぶ全画素数中のオン状態に設定される画素数との積に応じて予め定まる目標積分値と前記実積分値との差に基づいて、前記描画ビームのオン状態での強度を調整すること、を含む。
本発明の第３の態様は、パターンに応じて強度変調されるスポット光を走査部材によって基板上で主走査方向に走査する第１描画ユニットと第２描画ユニットとが、前記主走査方向または前記主走査方向と交差する副走査方向に並べられ、前記基板を前記副走査方向に移動させて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、前記スポット光となるビームを発生する光源装置と、前記光源装置からの前記ビームを通すと共に、前記第１描画ユニットに前記ビームを供給するときは電気的な制御で前記ビームの光路を偏向する第１の選択用光学素子と、前記第１の選択用光学素子を通った前記光源装置からの前記ビームを通すと共に、前記第２描画ユニットに前記ビームを供給するときは電気的な制御で前記ビームの光路を偏向する第２の選択用光学素子とを含むビーム切換部と、前記第１描画ユニットから前記基板に投射される前記ビームによるスポット光と光学的に共役な第１の集光位置を、前記光源装置と前記第１の選択用光学素子との間の光路中に形成する為の第１の光学系と、前記第２描画ユニットから前記基板に投射される前記ビームによるスポット光と光学的に共役であると共に前記第１の集光位置とも共役な第２の集光位置を、前記第１の選択用光学素子と前記第２の選択用光学素子との間の光路中に形成する為の第２の光学系と、前記スポット光のフォーカス状態を調整する為に、前記第１の集光位置を前記光路に沿った方向にシフトさせる調整部材と、を備える。
第１の実施の形態によるパターン描画装置の概略的な全体構成を正面側から見た斜視図である。 図１に示したパターン描画装置の概略的な全体構成を裏側から見た斜視図である。 図１に示したパターン描画装置に搭載される６つの描画ユニット、光源装置、ビーム切換部、及び基板を支持する回転ドラムの概略的な配置を示す斜視図である。 図３に示した６つの描画ユニットのうちの１つの具体的な内部構成を示す斜視図である。 図３に示したビーム切換部に含まれる選択用光学素子（ＡＯＭ）、選択ミラー、及びリレー光学系の具体的な光学配置を示す図である。 図６Ａは、図４に示した描画ユニット内で描画用のビームの強度（光量）を検出する為に設けられる光電センサの幾つかの配置例を説明する図であり、描画ユニット内の光路の一部をＸＺ面内で見た図、図６Ｂは、図４に示した描画ユニット内で描画用のビームの強度（光量）を検出する為に設けられる光電センサの幾つかの配置例を説明する図であり、描画ユニット内の光路の一部をＸＹ面内で見た図である。 光源装置からのビームを６つの描画ユニットのいずれかに選択的に振り分けるためのビーム切換部、描画制御装置、及び光量計測部の概略的な構成を示す図である。 図３、図７に示した光源装置の具体的な内部構成を説明する図である。 図７に示した描画制御装置内に設けられて、ビーム切換部内の複数の選択用光学素子（ＡＯＭ）の各々を駆動するドライブ回路を含むビーム強度の強度調整制御部の概略構成を示すブロック図である。 選択用光学素子（ＡＯＭ）に印加される駆動信号のＲＦ電力の変化に対する回折効率の変化特性の一例を示すグラフである。 図６Ａおよび図６Ｂで示した描画ユニット内の光電センサからの光電信号を入力する図７中の光量計測部内に設けられ、描画用のビームによる露光量に対応した積分値を計測する為の回路構成の図である。 図３に示した回転ドラムの回転角度位置を計測するエンコーダシステムと基板上のマーク等を検出するアライメント系の概略的な構成を説明する図である。 図７に示した描画制御装置に記憶されている描画データ（ＳＤｎ）に基づいて、電子デバイス用のパターンを描画する際の描画ユニットの動作の一例を示すタイムチャートである。 描画パターンを画素単位で分解した描画データに基づいて、主走査方向に８μｍの線幅のライン＆スペースパターンを描画するときのスポット光（ビーム）のパルスと画素との関係を示すタイムチャートである。 図６Ａおよび図６Ｂに示した描画ユニット内、又は図７に示したビーム切換部の光路の前段と後段に設けられた各光電センサからの光電信号の波形を模式的に示す波形図である。 描画ユニットに供給されるビームのオン・パルス光の強度変動を、描画ユニットによるスポット光（ビーム）の１回の走査期間中の光量積算（積分値）に基づいて推定する為に使用される特性グラフである。 第１の実施の形態の変形例１を説明する為に、基板上に形成されるパターン領域とアライメント用のマーク、基板上に設定される６つの描画ユニットの各描画ラインとアライメント系の検出領域（検出視野）の配置例を示す図である。 第１の実施の形態の変形例２として、図１６に示した特性グラフの一部を変形する場合の特性グラフである。 第１の実施の形態の変形例３として、図１６、図１８の特性グラフを較正するために、描画ユニットによって描画されるテストパターンの一例を示す図である。 第１の実施の形態の変形例８として、図３に示したビーム切換部の配置を利用して、光源装置を２台にする場合の構成を示す図である。 第２の実施の形態によるフォーカス調整の為に、光源装置から出射するビームの光路中に配置されるフォーカス調整光学部材の構成を示す図である。 第３の実施の形態による描画ユニットの検査又は調整の為に、光源装置からのビームを描画ユニットに導いて光学計測を行うドッキング機構の構成を示す図である。 第４の実施の形態によるテスト露光の為に、基板上に描画される露光量やフォーカス状態の適否を確認するテストパターン領域の配置例を示す図である。 第４の実施の形態の変形例として、描画ユニットのフォーカス状態を確認するテスト露光で使用されるシート基板の平面内の構成を示す図である。 図２４のシート基板の積層構造を模式的に表した断面図である。
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に詳細に説明する。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。
［第１の実施の形態］
図１は、ロール・ツー・ロール方式の基板処理装置（パターン露光装置）の全体的な構成を正面側から見た斜視図である。図１の基板処理装置による処理は、チャンバーＣＢで囲まれた露光部本体（露光装置、描画装置）ＥＸ内で、電子デバイス用のパターンをシート基板Ｐ（以下単に基板Ｐと呼ぶこともある）の表面のレジスト層や感光性シランカップリング層、或いは紫外線硬化樹脂の膜等の感光層（感光性機能層）に露光する。図１において、基板処理装置の全体が設置される工場の床面と平行な面を直交座標系ＸＹＺのＸＹ面とし、ＸＹ面と垂直なＺ方向を重力方向とする。
感光層が塗布されてプリベイク（予備加熱）された長尺のフレキシブルなシート基板Ｐは、供給ロールＦＲに巻かれた状態で、供給ロール装着部ＥＰＣ１から－Ｙ方向に突出した回転軸に装着される。供給ロール装着部ＥＰＣ１は、巻出し／巻取り部１０の－Ｘ側の側面に設けられ、全体として±Ｙ方向に微動できるように構成される。供給ロールＦＲから引き出されたシート基板Ｐは、巻出し／巻取り部１０のＸＺ平面と平行な側面に取付けられたエッジセンサーＥｐｓ１、Ｙ軸と平行な回転軸を有する複数のローラ、および、テンション付与とテンション計測を行うテンションローラＲＴ１を介して、＋Ｘ方向に隣り合ったクリーナー部１１に取付けられたクリーニングローラＣＵＲ１に送られる。クリーニングローラＣＵＲ１は、外周面が粘着性を持つように加工されて、シート基板Ｐの表面と裏面との各々と接触して回転することで、シート基板Ｐの表裏面に付着した微粒子や異物を除去する２本のローラで構成される。
クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ１を通ったシート基板Ｐは、張力調整部１２のＸＺ面から－Ｙ方向に突出して設けられるニップローラＮＲ１と、テンションローラＲＴ２とを介して、露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢの側壁にＹ方向にスロット状に延びて形成された開口部ＣＰ１を通って、露光部本体ＥＸ内に搬入される。シート基板Ｐの感光層が形成された面は、開口部ＣＰ１を通る際に上向き（＋Ｚ方向）になっている。露光部本体ＥＸ内で露光処理されたシート基板Ｐは、開口部ＣＰ１の－Ｚ側であって、チャンバーＣＢの側壁にＹ方向にスロット状に延びて形成された開口部ＣＰ２を通って搬出される。その際、シート基板Ｐの感光層が形成された面は、下向きになっている。開口部ＣＰ２を通って搬出されるシート基板Ｐは、張力調整部１２のＸＺ面から－Ｙ方向に突出して設けられるテンションローラＲＴ３とニップローラＮＲ２とを介して、－Ｘ方向に隣り合ったクリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ２に送られる。クリーニングローラＣＵＲ２は、クリーニングローラＣＵＲ１と同様に構成される。
クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ２を通ったシート基板Ｐは、巻出し／巻取り部１０のＸＺ面と平行な側面の下段部に取付けられたテンションローラＲＴ４、エッジセンサーＥｐｓ２、および、Ｙ軸と平行な回転軸を有する複数のローラを介して、回収ロールＲＲで巻き取られる。回収ロールＲＲは、巻出し／巻取り部１０の－Ｘ側の側面の下部に設けられ、全体として±Ｙ方向に微動できるように構成される回収ロール装着部ＥＰＣ２の回転軸に装着される。回収ロールＲＲは、シート基板Ｐの感光層が外周面側に向くようにシート基板Ｐを巻き上げる。このように、図１の基板処理装置では、供給ロールＦＲから引き出されて回収ロールＲＲで巻き取られるまで、シート基板Ｐの表面（被処理面）の幅方向（長尺方向と直交した短尺方向）が常にＹ方向になるような状態でシート基板Ｐを長尺方向に搬送している。さらに、図１の基板処理装置の構成においては、供給ロールＦＲと回収ロールＲＲとを巻出し／巻取り部１０にＺ方向に並べて配置したので、ロール交換の作業が簡便になる。
なお、図１中において、クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ１、ＣＵＲ２を通った後のシート基板Ｐ、或いはニップローラＮＲ１、ＮＲ２を通った後のシート基板Ｐには、数千ボルト程度の静電気が帯電することがある。その為、シート基板Ｐの搬送路の適当な位置に、帯電した静電気を中和させるイオナイザーを設けたり、搬送ローラの一部やローラ周囲に除電機能（放電用の電極部やブラシ等）を設けたりするのが良い。
本実施の形態では、基板処理装置の単体がロール・ツー・ロール方式でシート基板Ｐに露光処理を施す構成とするが、シート基板Ｐの表面に感光層を塗布する塗布部と乾燥部とを、供給ロールＦＲと露光部本体ＥＸとの間に設けたり、露光処理後のシート基板Ｐに現像処理やメッキ処理等の湿式処理を施す湿式処理部と乾燥部とを、露光部本体ＥＸと回収ロールＲＲの間に設けたりしてもよい。なお、供給ロール装着部ＥＰＣ１と回収ロール装着部ＥＰＣ２の各々には、シート基板Ｐの被処理面を保護するための保護シートが巻かれたロールを装着するための回転軸が、供給ロールＦＲや回収ロールＲＲの回転軸と平行に設置されている。
供給ロール装着部ＥＰＣ１は、供給ロールＦＲに所定の回転トルクを与えるサーボモータやギアボックス（減速器）を備えており、そのサーボモータは、テンションローラＲＴ１で計測されるテンション量に基づいて搬送機構の制御ユニットによってサーボ制御される。同様に回収ロール装着部ＥＰＣ２は、回収ロールＲＲに所定の回転トルクを与えるサーボモータやギアボックス（減速器）を備えており、そのサーボモータはテンションローラＲＴ４で計測されるテンション量に基づいて搬送機構の制御ユニットによってサーボ制御される。さらに、シート基板Ｐの一方の端部（エッジ部）のＹ方向の変位を計測するエッジセンサーＥｐｓ１からの計測情報は、供給ロール装着部ＥＰＣ１（および供給ロールＦＲ）を±Ｙ方向に移動させるサーボモータの駆動制御部に送られ、エッジセンサーＥｐｓ１を通って露光部本体ＥＸに向かうシート基板ＰのＹ方向の位置ずれを常に所定の許容範囲内に抑える。同様に、シート基板Ｐの一方の端部（エッジ部）のＹ方向の変位を計測するエッジセンサーＥｐｓ２からの計測情報は、回収ロール装着部ＥＰＣ２（および回収ロールＲＲ）を±Ｙ方向に移動させるサーボモータの駆動制御部に送られ、エッジセンサーＥｐｓ２を通るシート基板ＰのＹ方向の位置ずれに応じて回収ロールＲＲをＹ方向に移動させることで、シート基板Ｐの巻きムラを抑えている。
図１に示した搬送機構を構成する巻出し／巻取り部１０、クリーナー部１１、張力調整部１２の各々の－Ｙ方向側には、Ｘ方向に延びて工場床面に設置される段部１３が設けられる。この段部１３は、その上に作業者が上がって調整作業や保守作業を行えるように、Ｙ方向に数十ｃｍの幅を持たせてある。また、段部１３の内部には、各種の電気配線、空調気体用の配管、冷却液体用の配管等の付帯設備が収納されている。段部１３の＋Ｙ方向側には、電源ユニット１４と、露光用ビームを発生するレーザ光源（後の図３参照）を制御するレーザ制御ユニット１５と、レーザ光源、パターン描画用のポリゴンミラー（後の図５参照）、および、ビームスイッチング用の光学変調器等の発熱部を冷却するための冷却液（クーラント）を循環させるチラーユニット１６と、露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢ内に温調された気体を供給する空調ユニット１７等とが配置される。
以上の構成において、張力調整部１２に取付けられたニップローラＮＲ１とテンションローラＲＴ２によって、露光部本体ＥＸの上流側のシート基板Ｐには、長尺方向（搬送方向）に略一定のテンションが付与される。テンションローラＲＴ２は、テンション計測部（センサー）を備え、計測したテンション量が指令された値になるように、サーボモータによって図１中で±Ｚ方向に移動可能となっている。ニップローラＮＲ１は、２本の平行なローラを一定の押圧力で対峙させ、その間でシート基板Ｐを挟持しつつ、一方のローラをサーボモータで回転駆動させることで、ニップローラＮＲ１の上流側と下流側とでシート基板Ｐに付与されるテンションを分断することができる。ニップローラＮＲ１の一方のローラのサーボモータによる回転駆動により、シート基板Ｐの搬送速度をアクティブに制御することができ、例えば、ニップローラＮＲ１のサーボモータの回転を停止状態（速度ゼロ）にサーボロックすると、シート基板ＰをニップローラＮＲ１の位置に係止（係留）することができる。
同様に、張力調整部１２に取付けられたニップローラＮＲ２とテンションローラＲＴ３によって、露光部本体ＥＸの下流側のシート基板Ｐには、長尺方向（搬送方向）に略一定のテンションが付与される。テンションローラＲＴ３は、テンション計測部（センサー）を備え、計測したテンション量が指令された値になるように、サーボモータによって図１中で±Ｚ方向に移動可能となっている。ニップローラＮＲ２は、ニップローラＮＲ１と同様にサーボモータによってアクティブに回転制御されるため、ニップローラＮＲ２の上流側と下流側とでシート基板Ｐに付与されるテンションを分断することができる。ニップローラＮＲ２のサーボモータの回転を停止状態（速度ゼロ）にサーボロックすることで、シート基板ＰはニップローラＮＲ２の位置に係止（係留）されることになる。
さらに本実施の形態では、供給ロールＦＲを回転駆動するサーボモータと、ニップローラＮＲ１を回転駆動するサーボモータとを、テンションローラＲＴ１で計測されるテンション量に応じて同期制御することで、供給ロールＦＲからニップローラＮＲ１までの搬送経路において、シート基板Ｐに所定のテンションが与えられる。同様に、回収ロールＲＲを回転駆動するサーボモータと、ニップローラＮＲ２を回転駆動するサーボモータとを、テンションローラＲＴ４で計測されるテンション量に応じて同期制御することで、ニップローラＮＲ２から回収ロールＲＲからまでの搬送経路において、シート基板Ｐに所定のテンションが与えられる。なお、図１に示した供給ロールＦＲや回収ロールＲＲ、及び巻出し／巻取り部１０、クリーナー部１１、張力調整部１２の各種ローラは、シート基板Ｐを搬送路に沿って通したり（通紙）、搬送路から取り外したりすることを容易にするため、片持ち方式のローラ（ロール）となっている。しかしながら、扱うシート基板Ｐの幅（短尺方向の寸法）が大きい場合（例えば１メートル以上の場合）には、両持ち方式のローラ（ロール）とすることによって、各種ローラ間の平行性を安定に維持することができる。
図２は、図１の基板処理装置（パターン露光装置）の全体的な構成を裏側（－Ｙ方向側）から見た斜視図である。図２において、図１に示した部材や機構と同じものには同じ符号を付してある。本実施の形態の露光部本体ＥＸ内には、後で説明するが、シート基板Ｐを長尺方向に巻き付けて支持する回転ドラム（ロールステージ）が設けられている。その回転ドラムの回転中心軸は、Ｙ軸と平行に配置され、図２に示すチャンバーＣＢの後方の開口部ＣＰ４を貫通して回転駆動用のモータ３０の軸に結合されている。モータ３０は、回転ドラムを直接回転させるダイレクトドライブ方式であり、低速回転ではあるが、大きな回転トルクを安定的に発生するブラシレスモータである。モータ３０は、シート基板Ｐを露光処理する間は、目標となるシート基板Ｐの送り速度に対応した回転速度（角速度）で回転し続けるようにサーボ制御される。その為、モータ３０の発熱による影響を避けるため、モータ３０はチャンバーＣＢの外壁の外に配置され、チャンバーＣＢの開口部ＣＰ４はモータ３０の軸部を通る程度の大きさに設定されている。
回転ドラムとモータ３０とは不図示のマウント部材上に一体に取付けられ、そのマウント部材は、図２中でＹ方向に延びたベース部材２０の上面に形成されたスライドレール部２１上をＹ方向に移動させることができる。すなわち、モータ３０と回転ドラムとが一体になったロールステージユニットを、チャンバーＣＢ内からチャンバーＣＢの外（裏側）に移動させることができる。これは、露光部本体ＥＸ内の各部のメンテナンスや調整作業を容易にすると共に、シート基板Ｐの通紙作業や取り外し作業を容易にする為である。ロールステージユニットをチャンバーＣＢの外部に引き出す為に、チャンバーＣＢの外壁のうちで開口部ＣＰの周囲部分は部分的に脱着可能に構成されている。また、チャンバーＣＢ内から引き出されたロールステージユニットはベース部材２０の上に設置されるが、そのままだと、チャンバーＣＢ内への作業者のアクセスが困難なので、ベース部材２０の底部には工場の床面上をＹ方向（又はＸ方向）に移動可能なキャスターが設けられ、ロールステージユニットを搭載したベース部材２０をチャンバーＣＢから離すことができる。このように、回転ドラムで構成されるロールステージユニットを、回転中心軸（モータ３０の軸）の方向にスライド可能とする構成は、例えば特開２０１５－１４５９９０号公報に示されている。
ロールステージユニットを搭載するベース部材２０のＸ方向の両側には、露光部本体ＥＸ内の各種の駆動源の制御、センサ類からの信号の処理、各種の演算処理を行う為の制御用基板（ＣＰＵボード）を収納する制御ラック部２２Ａ、２２Ｂが配置される。さらに、チャンバーＣＢの＋Ｘ方向側の外壁には、チャンバーＣＢ内の回転ドラムに枚葉のシート基板やテスト露光用のドライフィルム（枚葉）を人手によって巻付けたり、回転ドラムの上方（＋Ｚ方向）の露光ユニット（描画ヘッド、描画モジュール）から投射されるビームの状態（光強度、フォーカス誤差、スポット形状の誤差等）を計測してキャリブレーションを行ったり、或いは光源装置から露光ユニットに送られるビームの少なくとも一部を保守点検用に取り出したりする為の開口部（窓部）ＣＰ５が形成される。この開口部ＣＰ５は通常は扉板ＣＢｈによって塞がれ、扉板ＣＢｈは、例えば、チャンバーＣＢの外壁に沿ってＺ方向にスライド可能、或いはヒンジによって回動可能に設けられる。扉板ＣＢｈを開くことにより、作業者は開口部ＣＰ５を介して露光部本体ＥＸの回転ドラムまでアクセスすることができる。
〔パターン描画装置ＥＸ〕
次に、図３の斜視図を参照して露光部本体（以下、パターン描画装置とも呼ぶ）ＥＸの全体構成を説明する。図３における直交座標系ＸＹＺは、先の図１、図２の直交座標系ＸＹＺと同じに設定される。従って特に断わりのない限り、直交座標系ＸＹＺのＺ方向を重力方向として説明する。
パターン描画装置ＥＸは、可撓性のシート基板Ｐに露光処理を施して、電子デバイスを製造するデバイス製造システムで使われる。デバイス製造システムは、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・センサなど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。フレキシブル電子デバイスの一例として、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイなどの表示パネルやウェアラブルセンサシート等がある。シート基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼などの金属または合金からなる箔（フォイル）などが用いられる。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、シート基板Ｐの厚みや剛性（ヤング率）は、デバイス製造システムやパターン描画装置ＥＸの搬送路を通る際に、シート基板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。シート基板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）などのフィルムが使われる。
シート基板Ｐは、デバイス製造システム内で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質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、または酸化ケイ素などでもよい。また、シート基板Ｐは、フロート法などで製造された厚さ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や箔などを貼り合わせた積層体であってもよい。
また、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含有した数百μｍ以下の厚みのフィルム（以下、ＣＮＦシート基板とも呼ぶ）は、ＰＥＴ等のフィルムに比べて高温（例えば２００℃程度）の処理にも耐え、ＣＮＦの含有率を高めることで線熱膨張係数を銅やアルミニウム程度にすることができる。従って、ＣＮＦシート基板は、銅による配線パターンを形成して電子部品（半導体素子、抵抗器、コンデンサ等）を実装したり、高温処理が必要とされる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を直接形成したりしてフレキシブル電子デバイスを製造する場合の基板として適している。特に、電子デバイスを製造する場合、湿式処理の後には乾燥加熱処理が必要になり、その際の耐熱性が高められることから、長尺のシート基板を連続して複数の処理装置に通すロール・ツー・ロール方式の製造ラインの構築が容易になり、生産性の向上が期待できる。
ところで、シート基板Ｐの可撓性（flexibility）とは、シート基板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、そのシート基板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、シート基板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、湿度などの環境などに応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、デバイス製造システム（パターン描画装置ＥＸ）内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラムなどの搬送方向転換用の部材にシート基板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、シート基板Ｐを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。パターン描画装置ＥＸに送られてくるシート基板Ｐには、前工程の処理によって、その表面に感光性機能層（光感応層）が形成されている。
その感光性機能層は、溶液として基板Ｐ上に塗布され、乾燥することによって層（膜）となる。感光性機能層の典型的なものはフォトレジスト（液状またはドライフィルム状）であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤（ＳＡＭ）、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤などがある。感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、シート基板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（銀や銅など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などを選択塗布することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを構成する電極、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。なお、感光性機能層は、紫外波長域（２５０～４００ｎｍ程度）に感度を有するものであれば、その他のもの、例えば紫外線硬化樹脂を薄膜状に塗布した層であっても良い。
感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、シート基板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、シート基板Ｐを直ちにパラジウムイオンなどを含む無電解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、パターン描画装置ＥＸへ送られるシート基板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）など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とするのがよい。
パターン描画装置ＥＸは、前工程のプロセス装置から搬送されてきたシート基板Ｐを後工程のプロセス装置（単一の処理部または複数の処理部を含む）に向けて所定の速度で搬送しつつ、シート基板Ｐに対して露光処理（パターン描画）を行う。パターン描画装置ＥＸは、シート基板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配線パターン、ＴＦＴの電極や配線などのパターン）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。
図３に示すように、本実施の形態におけるパターン描画装置ＥＸは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるスポット走査方式の露光装置（描画装置）である。描画装置ＥＸは、副走査のために基板Ｐを支持して長尺方向に搬送する回転ドラムＤＲと、回転ドラムＤＲで円筒面状に支持された基板Ｐの部分ごとにパターン露光を行う複数（ここでは６個）の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）とを備え、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々は、光源装置ＬＳから射出される露光用のパルス状のビームＬＢ（パルスビーム）のスポット光を、基板Ｐの被照射面（感光面）上で所定の走査方向（Ｙ方向）にポリゴンミラー（走査部材）ＰＭで１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光の強度をパターンデータ（描画データ、パターン情報）に応じて高速に変調（オン／オフ）する。これにより、基板Ｐの被照射面に電子デバイス、回路または配線など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の主走査とで、スポット光が基板Ｐの被照射面（感光性機能層の表面）上で相対的に２次元走査されて、基板Ｐの被照射面に所定のパターンが描画露光される。なお、基板Ｐは、回転ドラムＤＲの回転によって長尺方向に指令された速度で搬送されるので、描画装置ＥＸによってパターンが描画される被露光領域は、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。この被露光領域に電子デバイスが形成されるので、被露光領域はデバイス形成領域でもある。
図３に示すように、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のＹ方向の両端には中心軸ＡＸｏと同軸にシャフトが設けられ、回転ドラムＤＲは、そのシャフトによって描画装置ＥＸ内の支持部材（図２で説明したマウント部材）にベアリングを介して軸支される。シャフトは、図２に示したモータ３０の回転軸と同軸に結合される。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しつつ（巻き付けつつ）、中心軸ＡＸｏを中心に回転して基板Ｐを長尺方向に搬送する。回転ドラムＤＲは、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々からの走査ビーム（スポット光）が投射される基板Ｐ上の領域（スポット光による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６を含む部分）をその外周面で支持する。回転ドラムＤＲは、電子デバイスが形成される面（感光面が形成された側の面）とは反対側の面（裏面）側から基板Ｐを支持（密着保持）する。
光源装置（パルス光源装置）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、シート基板Ｐの感光層に対する感度を有し、２４０～４００ｎｍ程度の紫外波長帯域にピーク波長を有する紫外線光である。光源装置ＬＳは、ここでは不図示の描画制御装置２００（後の図７で説明する）の制御にしたがって、周波数（発振周波数、所定周波数）Ｆａでパルス状に発光するビームＬＢを射出する。この光源装置ＬＳは、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、および、増幅された赤外波長域のパルス光を３５５ｎｍの紫外波長のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）などで構成されるファイバーアンプレーザ光源とする。このように光源装置ＬＳを構成することで、発振周波数Ｆａが数百ＭＨｚで、１パルス光の発光時間が数十ピコ秒以下の高輝度な紫外線のパルス光が得られる。なお、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、そのビーム径が１ｍｍ程度、若しくはそれ以下の細い平行光束になっているものとする。光源装置ＬＳをファイバーアンプレーザ光源とし、描画データを構成する画素の状態（論理値で「０」か「１」）に応じてビームＬＢのパルス発生を高速にオン／オフする構成については、例えば、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、複数のスイッチング素子としての選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）と、複数の反射ミラーＭ１～Ｍ１２と、複数の選択ミラーＩＭｎ（ＩＭ１～ＩＭ６）と、吸収体ＴＲ等で構成されるビーム切換部を介して、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に選択的（択一的）に供給される。選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）は、ビームＬＢに対して透過性を有するものであり、超音波信号で駆動されて、入射したビームＬＢの１次回折光（主回折ビーム）を描画用のビームＬＢｎとして所定の角度で偏向して射出する音響光学変調素子（音響光学偏向素子）（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）で構成される。複数の選択用光学素子ＯＳｎおよび複数の選択ミラーＩＭｎは、複数の描画ユニットＵｎの各々に対応して設けられている。例えば、選択用光学素子ＯＳ１と選択ミラーＩＭ１は、描画ユニットＵ１に対応して設けられ、同様に、選択用光学素子ＯＳ２～ＯＳ６および選択ミラーＩＭ２～ＩＭ６は、それぞれ描画ユニットＵ２～Ｕ６に対応して設けられている。
光源装置ＬＳからビームＬＢは、反射ミラーＭ１～Ｍ１２によってその光路がＸＹ面と平行な面内でつづらおり状に曲げられつつ、選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２の順に透過して、吸収体ＴＲまで導かれる。以下、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）がいずれもオフ状態（超音波信号が印加されずに、１次回折光が発生していない状態）の場合で詳述する。なお、図３では図示を省略したが、反射ミラーＭ１から吸収体ＴＲまでのビーム光路中には複数のレンズ（光学素子）が設けられ、この複数のレンズは、ビームＬＢを平行光束から収斂したり、収斂後に発散するビームＬＢを平行光束に戻したりする。その構成は後で図５を用いて説明する。
図３において、光源装置ＬＳからのビームＬＢは、Ｘ軸と平行に－Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ１に入射する。反射ミラーＭ１で－Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ２に入射する。反射ミラーＭ２で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ５を直線的に透過して反射ミラーＭ３に至る。反射ミラーＭ３で－Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ４に入射する。反射ミラーＭ４で－Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ６を直線的に透過して反射ミラーＭ５に至る。
反射ミラーＭ５で－Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ６に入射する。反射ミラーＭ６で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ３を直線的に透過して反射ミラーＭ７に至る。反射ミラーＭ７で－Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ８に入射する。反射ミラーＭ８で－Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ４を直線的に透過して反射ミラーＭ９に至る。反射ミラーＭ９で－Ｙ方向に反射されたビームＬＢは反射ミラーＭ１０に入射する。反射ミラーＭ１０で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ１を直線的に透過して反射ミラーＭ１１に至る。
反射ミラーＭ１１で－Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ１２に入射する。反射ミラーＭ１２で－Ｘ方向に反射したビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ２を直線的に透過して吸収体ＴＲに導かれる。この吸収体ＴＲは、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）がいずれもオフ状態のときに、ほとんど減衰することなく透過してくる光源装置ＬＳからの高輝度のビームＬＢが外部に漏れることを抑制するための光トラップである。
各選択用光学素子ＯＳｎは、超音波信号（高周波信号）が印加されると、入射したビーム（０次光）ＬＢを、高周波の周波数に応じた回折角で回折させた１次回折光（主回折ビーム）を射出ビーム（描画用のビームＬＢｎ）として発生させるものである。したがって、選択用光学素子ＯＳ１から１次回折光として射出されるビームがＬＢ１となり、同様に選択用光学素子ＯＳ２～ＯＳ６から１次回折光として射出されるビームがＬＢ２～ＬＢ６となる。このように、各選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの光路を偏向する機能を奏する。本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）がオン状態となって１次回折光としてのビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）を発生している状態のことを、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）が光源装置ＬＳからのビームＬＢを偏向（又は選択）した状態として説明する。
但し、実際の音響光学変調素子は、１次回折光の最大の発生効率が０次光の７０～８０％程度であるため、選択用光学素子ＯＳｎの各々で偏向されたビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）は、元のビームＬＢの強度より低下している。また、本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）のうちの選択された１つだけが一定時間だけオン状態（偏向状態）となるように、描画制御装置２００（図７参照）によって制御される。選択された１つの選択用光学素子ＯＳｎがオン状態のとき、その選択用光学素子ＯＳｎで回折されずに直進する０次光（０次回折ビーム）が２０％程度残存するが、それは最終的に吸収体ＴＲによって吸収される。
選択用光学素子ＯＳｎの各々は、偏向された１次回折光である描画用のビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）を、入射するビームＬＢに対して－Ｚ方向に偏向するように設置される。選択用光学素子ＯＳｎの各々で偏向されて射出するビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）は、選択用光学素子ＯＳｎの各々から所定距離だけ離れた位置に設けられた選択ミラーＩＭｎ（ＩＭ１～ＩＭ６）に投射される。各選択ミラーＩＭｎは、入射したビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）を－Ｚ方向に反射することで、ビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）をそれぞれ対応する描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）に導く。
各選択用光学素子ＯＳｎの構成、機能、作用などは互いに同一のものを用いるものとする。複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々は、描画制御装置２００（図７参照）からの駆動信号（超音波信号）のオン／オフにしたがって、入射したビームＬＢを回折させた回折光（ビームＬＢｎ）の発生をオン／オフする。例えば、選択用光学素子ＯＳ５は、描画制御装置２００からの駆動信号（高周波信号）が印加されずにオフ状態のとき、入射した光源装置ＬＳからのビームＬＢを偏向（回折）させずに透過する。したがって、選択用光学素子ＯＳ５を透過したビームＬＢは、反射ミラーＭ３に入射する。一方、選択用光学素子ＯＳ５がオン状態のとき、入射したビームＬＢを偏向（回折）させて選択ミラーＩＭ５に向かわせる。つまり、この駆動信号のオン／オフによって選択用光学素子ＯＳ５によるスイッチング（ビーム選択）動作が制御される。
このようにして、各選択用光学素子ＯＳｎのスイッチング動作により、光源装置ＬＳからのビームＬＢをいずれか１つの描画ユニットＵｎに導くことができ、且つ、ビームＬＢｎが入射する描画ユニットＵｎを切り換えることができる。このように、複数の選択用光学素子ＯＳｎを光源装置ＬＳからのビームＬＢが順番に通るように直列（シリアル）に配置して、対応する描画ユニットＵｎに時分割でビームＬＢｎを供給する構成については、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
ビーム切換部を構成する選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々が一定時間だけオン状態となる順番は、例えば、ＯＳ１→ＯＳ２→ＯＳ３→ＯＳ４→ＯＳ５→ＯＳ６→ＯＳ１→・・・のように、予め定められている。この順番は、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に設定されるスポット光による走査開始タイミングの順番によって定められる。すなわち、本実施の形態では、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に設けられるポリゴンミラーＰＭの回転速度の同期と共に、回転角度の位相も同期させることで、描画ユニットＵ１～Ｕ６のうちのいずれか１つにおけるポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰが、基板Ｐ上で１回のスポット走査を行うように、時分割に切り替えることができる。そのため、描画ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭの回転角度の位相が所定の関係で同期した状態であれば、描画ユニットＵｎのスポット走査の順番はどの様なものであってもよい。図３の構成では、基板Ｐの搬送方向（回転ドラムＤＲの外周面が周方向に移動する方向）の上流側に３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５がＹ方向に並べて配置され、基板Ｐの搬送方向の下流側に３つの描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６がＹ方向に並べて配置される。
この場合、基板Ｐへのパターン描画は、上流側の奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から開始され、基板Ｐが一定長送られたら、下流側の偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６もパターン描画を開始することになるので、描画ユニットＵｎのスポット走査の順番を、Ｕ１→Ｕ３→Ｕ５→Ｕ２→Ｕ４→Ｕ６→Ｕ１→・・・に設定することができる。そのため、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々が一定時間だけオン状態となる順番は、ＯＳ１→ＯＳ３→ＯＳ５→ＯＳ２→ＯＳ４→ＯＳ６→ＯＳ１→・・・のように定められる。なお、描画すべきパターンがない描画ユニットＵｎに対応した選択用光学素子ＯＳｎがオン状態となる順番のときであっても、その選択用光学素子ＯＳｎのオン／オフの切り替え制御を描画データに基づいて行うことによって、その選択用光学素子ＯＳｎは強制的にオフ状態に維持されるので、その描画ユニットＵｎによるスポット走査は行われない。
図３に示すように、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々には、入射してきたビームＬＢ１～ＬＢ６を主走査するためのポリゴンミラーＰＭが設けられる。本実施の形態では、各描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの各々が、同一の回転速度で精密に回転しつつ、互いに一定の回転角度位相を保つように同期制御される。これによって、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１～ＬＢ６の各々の主走査のタイミング（スポット光ＳＰの主走査期間）を、互いに重複しないように設定することができる。したがって、ビーム切換部に設けられた選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々のオン／オフの切り替えを、６つのポリゴンミラーＰＭの各々の回転角度位置に同期して制御することで、光源装置ＬＳからのビームＬＢを複数の描画ユニットＵｎの各々に時分割で振り分けた効率的な露光処理ができる。
６つのポリゴンミラーＰＭの各々の回転角度の位相合わせと、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々のオン／オフの切り替えタイミングとの同期制御については、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されているが、８面ポリゴンミラーＰＭの場合、走査効率として、１つの反射面ＲＰ分の回転角度（４５度）のうちの１／３程度が、基板Ｐ上でのスポット光ＳＰの１走査に対応するので、６つのポリゴンミラーＰＭを相対的に１５度ずつ回転角度の位相をずらして回転させると共に、各ポリゴンミラーＰＭが８つの反射面ＲＰを一面飛ばしでビームＬＢｎを走査するように選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々のオン／オフの切り替えが制御される。このように、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰを１面飛ばしで使った描画方式についても、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
図３に示すように、描画装置ＥＸは、同一構成の複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）を配列した、いわゆるマルチヘッド型の直描露光装置となっている。描画ユニットＵｎの各々は、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Ｙ方向に区画された部分領域ごとにパターンを描画する。各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）は、ビーム切換部からのビームＬＢｎを基板Ｐ上（基板Ｐの被照射面上）に投射しつつ、基板Ｐ上でビームＬＢｎを集光（収斂）する。これにより、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）はスポット光となる。また、各描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの回転によって、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）のスポット光は主走査方向（Ｙ方向）に走査される。このスポット光の走査によって、基板Ｐ上に、１ライン分のパターンの描画のための直線的な描画ライン（走査ライン）ＳＬｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）が規定される。描画ラインＳＬｎは、ビームＬＢｎのスポット光の基板Ｐ上における走査軌跡でもある。
描画ユニットＵ１は、スポット光を描画ラインＳＬ１に沿って走査し、同様に、描画ユニットＵ２～Ｕ６は、スポット光を描画ラインＳＬ２～ＳＬ６に沿って走査する。図３に示すように、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）は、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏを含みＹＺ面と平行な中心面を挟んで、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、中心面に対して基板Ｐの搬送方向の上流側（－Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６は、中心面に対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。そのため、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）も、中心面を挟んで基板Ｐの搬送方向に２列に千鳥配列で配置され、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とは、ＸＺ平面内でみると、中心面（中心軸ＡＸｏを含むＹＺ面と平行な面）に対して対称に設けられている。
Ｘ方向（基板Ｐの搬送方向、或いは副走査方向）に関しては、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６とが互いに離間しているが、Ｙ方向（基板Ｐの幅方向、主走査方向）に関しては互いに分離することなく継ぎ合わされるように設定されている。描画ラインＳＬ１～ＳＬ６は、基板Ｐの幅方向、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと略並行となっている。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、Ｙ方向に隣り合った描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンが基板Ｐ上でＹ方向に継ぎ合わされるように、描画ラインＳＬｎの端部同士のＹ方向の位置を隣接または一部重複させるような関係にすることを意味する。描画ラインＳＬｎの端部同士を重複させる場合は、例えば、各描画ラインＳＬｎの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでＹ方向に数％以下の範囲で重複させるとよい。
このように、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）は、全部で基板Ｐ上の露光領域の幅方向の寸法をカバーするように、Ｙ方向の走査領域（主走査範囲の区画）を分担している。例えば、１つの描画ユニットＵｎによるＹ方向の主走査範囲（描画ラインＳＬｎの長さ）を３０～６０ｍｍ程度とすると、計６個の描画ユニットＵ１～Ｕ６をＹ方向に配置することによって、描画可能な露光領域（パターン形成領域）のＹ方向の幅を１８０～３６０ｍｍ程度まで広げられる。なお、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）の長さ（描画範囲の長さ）は、原則として同一とする。つまり、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々に沿って走査されるビームＬＢｎのスポット光の走査距離も、原則として同一とする。
本実施の形態の場合、光源装置ＬＳからのビームＬＢが、数十ピコ秒以下（発振周波数Ｆａの周期Ｔｆに対して１／１０以下）の発光時間のパルス光である為、主走査の間に描画ラインＳＬｎ上に投射されるスポット光は、ビームＬＢの発振周波数Ｆａ（例えば、４００ＭＨｚ）に応じて離散的になる。そのため、ビームＬＢの１パルス光によって投射されるスポット光と次の１パルス光によって投射されるスポット光とを、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、スポット光の実効的なサイズφ、スポット光の走査速度（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。スポット光の実効的なサイズ（直径）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（または半値全幅の１／２）の強度となる幅寸法で決まる。
本実施の形態では、実効的なサイズ（寸法）φに対して、スポット光がφ×１／２程度でオーバーラップするように、スポット光の走査速度Ｖｓ（ポリゴンミラーＰＭの回転速度）および発振周波数Ｆａが設定される。したがって、パルス状のスポット光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と交差した方向）に関しても、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光の１回の走査と、次の走査との間で、基板Ｐがスポット光の実効的なサイズ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。さらに、Ｙ方向に隣り合う描画ラインＳＬｎを主走査方向に継ぐ場合も、φ／２だけオーバーラップさせることが望ましい。本実施の形態では、スポット光の基板Ｐ上での実効的なサイズ（寸法）φを、描画データ上で設定される１画素の寸法と同程度の２～４μｍとする。
各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）は、ＸＺ平面内でみたとき、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設定される。これにより、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）から基板Ｐに向かって進むビームＬＢｎの光路（ビーム主光線）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、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）から描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）に照射されるビームＬＢｎは、円筒面状に湾曲した基板Ｐの表面の描画ラインＳＬｎでの接平面に対して、常に垂直となるように基板Ｐに向けて投射される。すなわち、スポット光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。
図３に示す描画ユニット（ビーム走査装置）Ｕｎは、同一構成となっていることから、図３中の描画ユニットＵ１についてのみ簡単に説明する。描画ユニットＵ１の詳細構成は後で図４を参照して説明する。描画ユニットＵ１は、反射ミラーＭ２０～Ｍ２４、ポリゴンミラーＰＭ、および、ｆθレンズ系（描画用走査レンズ）ＦＴを少なくとも備えている。なお、図３では図示していないが、ビームＬＢ１の進行方向からみて、ポリゴンミラーＰＭの手前には第１シリンドリカルレンズＣＹａ（図４参照）が配置され、ｆθレンズ系（ｆ－θレンズ系）ＦＴの後に第２シリンドリカルレンズＣＹｂ（図４参照）が設けられている。第１シリンドリカルレンズＣＹａと第２シリンドリカルレンズＣＹｂにより、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰの倒れ誤差によるスポット光（描画ラインＳＬ１）の副走査方向への位置変動が補正される。
選択ミラーＩＭ１で－Ｚ方向に反射されたビームＬＢ１は、描画ユニットＵ１内に設けられる反射ミラーＭ２０に入射し、反射ミラーＭ２０で反射したビームＬＢ１は、－Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ２１に入射する。反射ミラーＭ２１で－Ｚ方向に反射したビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２２に入射し、反射ミラーＭ２２で反射したビームＬＢ１は、＋Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ２３に入射する。反射ミラーＭ２３は、入射したビームＬＢ１がポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに向かうように、ＸＹ平面と平行な面内でビームＬＢ１を折り曲げる。
ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１を、ｆθレンズ系ＦＴに向けて＋Ｘ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ＸＹ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（回転多面鏡、走査部材）ＰＭは、Ｚ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐと、回転軸ＡＸｐの周りに回転軸ＡＸｐと平行に形成された複数の反射面ＲＰ（本実施の形態では反射面ＲＰの数Ｎｐを８とする）とを有する回転多面鏡である。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のスポット光を主走査方向（基板Ｐの幅方向、Ｙ方向）に沿って走査することができる。このため、ポリゴンミラーＰＭの１回転で、基板Ｐの被照射面上にスポット光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の反射面ＲＰを１面飛ばしで使った場合は、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が走査される描画ラインＳＬ１の数は４本になる。
ｆθレンズ系（走査系レンズ、走査用光学系）ＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射されたビームＬＢ１を、反射ミラーＭ２４に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ｆθレンズ系ＦＴを透過したビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２４（及び、図４で説明する第２シリンドリカルレンズＣＹｂ）を介してスポット光となって基板Ｐ上に集光される。このとき、反射ミラーＭ２４は、ＸＺ平面に関して、ビームＬＢ１が回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに向かって進むように、ビームＬＢ１を基板Ｐに向けて反射する。ビームＬＢ１のｆθレンズ系ＦＴへの入射角θ（ｆθレンズ系ＦＴの光軸からの偏角）は、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。
ｆθレンズ系ＦＴは、反射ミラーＭ２４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。ｆθレンズ系ＦＴの焦点距離をｆｏとし、像高位置をｙｏとすると、ｆθレンズ系ＦＴは、ｙｏ＝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レンズ系ＦＴによって、ビームＬＢ１をＹ方向に正確に等速で走査することが可能になる。なお、ｆθレンズ系ＦＴに入射するビームＬＢ１がポリゴンミラーＰＭによって１次元に偏向される面（ＸＹ面と平行）は、ｆθレンズ系ＦＴの光軸を含む面となる。
〔描画ユニットＵｎ内の光学構成〕
次に、図４を参照して描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の光学的な構成について説明するが、ここでも代表して描画ユニットＵ１の構成を説明する。図４に示すように、描画ユニット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Ｍ２０、反射ミラーＭ２０ａ、偏光ビームスプリッタＢＳ１、反射ミラーＭ２１、反射ミラーＭ２２、第１のシリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ２３、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズ系ＦＴ、反射ミラーＭ２４、第２のシリンドリカルレンズＣＹｂが一体となるようにユニットフレーム内に設けられる。ユニットフレームは装置本体から単独に取り外せるように構成される。さらに描画ユニットＵ１内には、反射ミラーＭ２０で－Ｘ方向に反射されて反射ミラーＭ２０ａに向かうビームＬＢ１の光路中に、２つのレンズＢｅ１、Ｂｅ２によるビームエキスパンダ系ＢＥが設けられる。このビームエキスパンダ系ＢＥは、入射してくるビームＬＢ１（直径が１ｍｍ以下）の断面の直径を数ｍｍ（一例としては８ｍｍ）程度に拡大した平行光束に変換する。ビームエキスパンダ系ＢＥで拡大されたビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２０ａで－Ｙ方向に反射された後、偏光ビームスプリッタＢＳ１に入射する。ビームＬＢ１は、偏光ビームスプリッタＢＳ１で－Ｘ方向に効率的に反射されるような直線偏光に設定されている。
偏光ビームスプリッタＢＳ１で反射されたビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２１と反射ミラーＭ２２との間に配置された円形開口を有する絞りＦＡＰによって、ビームＬＢ１の強度プロファイル上の周辺部（例えば裾野の１／ｅ2以下の強度部分）がカットされる。反射ミラーＭ２２で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢ１は、１／４波長板ＱＷによって円偏光に変換された後、第１のシリンドリカルレンズＣＹａに入射する。さらに、描画ユニットＵ１内には、描画ユニットＵ１の描画開始可能タイミング（スポット光の走査開始タイミング）を検出するために、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰの角度位置を検知する原点センサ（原点検出器）としてのビーム送光系６０ａとビーム受光系６０ｂとが設けられる。また、描画ユニットＵ１内には、基板Ｐの被照射面（または回転ドラムＤＲの表面）で反射したビームＬＢ１の反射光を、ｆθレンズ系ＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、および、偏光ビームスプリッタＢＳ１等を介して検出するためのレンズ系Ｇ１０と光検出器（光電センサ）ＤＴ１が設けられる。
描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、Ｚ軸と平行な光軸（軸線）ＡＸ１に沿って－Ｚ方向に進み、ＸＹ平面に対して４５°傾いた反射ミラーＭ２０に入射する。反射ミラーＭ２０で反射したビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２０からビームエキスパンダ系ＢＥを通って－Ｘ方向に離れた反射ミラーＭ２０ａに向けて進む。反射ミラーＭ２０ａは、ＹＺ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢｎを偏光ビームスプリッタＢＳ１に向けて－Ｙ方向に反射する。偏光ビームスプリッタＢＳ１の偏光分離面はＹＺ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。描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１をＰ偏光のビームとすると、偏光ビームスプリッタＢＳ１は、反射ミラーＭ２０ａからのビームＬＢ１を－Ｘ方向に反射して反射ミラーＭ２１側に導く。
反射ミラーＭ２１はＸＹ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Ｍ２１から絞りＦＡＰを介して－Ｚ方向に離れた反射ミラーＭ２２に向けて－Ｚ方向に反射する。反射ミラーＭ２２は、ＸＹ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Ｍ２３に向けて＋Ｘ方向に反射する。反射ミラーＭ２２で反射したビームＬＢ１は、λ／４波長板ＱＷと第１のシリンドリカルレンズＣＹａを介して反射ミラーＭ２３に入射する。反射ミラーＭ２３は、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラー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Ｘ軸と平行な光軸ＡＸｆを有するｆθレンズ系ＦＴに向けて＋Ｘ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ＸＹ平面と平行な面内で１次元に偏向（反射）する。ポリゴンミラーＰＭは、Ｚ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐの周りに形成された複数の反射面（本実施の形態では正八角形の各辺）ＲＰを有し、回転軸ＡＸｐと同軸の回転モータＲＭによって回転される。回転モータＲＭは、描画制御装置２００（図７参照）に設けられるポリゴン回転制御部によって、一定の回転速度（例えば、３万～４万ｒｐｍ程度）で回転する。先に説明したように、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）の実効的な長さ（例えば、５０ｍｍ）は、このポリゴンミラーＰＭによってスポット光ＳＰを走査することができる最大走査長（例えば、５２ｍｍ）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ＳＬｎの中心点（ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆが通る点）が設定されている。
第１の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）と直交する副走査方向（Ｚ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をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上でＸＹ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Ｙ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、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰがＺ軸（回転軸ＡＸｐ）と平行な状態から傾いた場合であっても、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）の照射位置が副走査方向にずれることを抑制できる。
ビームＬＢｎのｆθレンズ系ＦＴへの入射角θ（光軸ＡＸｆに対する角度）は、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。ビームＬＢｎのｆθレンズ系ＦＴへの入射角θが０度のとき、ｆθレンズ系ＦＴに入射したビームＬＢｎは、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。ｆθレンズ系ＦＴからのビームＬＢｎは、反射ミラーＭ２４で－Ｚ方向に反射され、シリンドリカルレンズＣＹｂを介して基板Ｐに向けて投射される。ｆθレンズ系ＦＴおよび母線がＹ方向と平行なシリンドリカルレンズＣＹｂ、さらにはビームエキスパンダ系ＢＥの作用によって、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢ１は基板Ｐの被照射面上で直径数μｍ程度（例えば、２～３μｍ）の微小なスポット光ＳＰに収斂される。以上のように、描画ユニットＵ１に入射したビームＬＢ１は、ＸＺ平面内でみたとき、反射ミラーＭ２０から基板Ｐまでコの字状にクランクした光路に沿って折り曲げられ、－Ｚ方向に進んで基板Ｐに投射される。
図４に示した軸線ＡＸ１は、反射ミラーＭ２０に入射するビームＬＢ１の中心線を延長したものであるが、この軸線ＡＸ１は、反射ミラーＭ２４で－Ｚ方向に折り曲げられたｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆと同軸になるように配置される。このように配置することによって、描画ユニットＵ１の全体（反射ミラーＭ２０～第２のシリンドリカルレンズＣＹｂ）を軸線ＡＸ１の回りに微少回転させることができ、描画ラインＳＬ１のＸＹ面内での微小な傾きを高精度に調整することができる。以上の描画ユニットＵ１の構成は、他の描画ユニットＵ２～Ｕ６の各々についても同じに構成される。これによって、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々がビームＬＢ１～ＬＢ６の各スポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に一次元に走査しつつ、基板Ｐを長尺方向に搬送することによって、基板Ｐの被照射面がスポット光ＳＰによって相対的に２次元走査され、基板Ｐ上には描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々で描画されるパターンがＹ方向に継ぎ合わされた状態で露光される。
一例として、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）の実効的な走査長ＬＴを５０ｍｍ、スポット光ＳＰの実効的な直径φを４μｍ、光源装置ＬＳからのビームＬＢのパルス発光の発振周波数Ｆａを４００ＭＨｚとし、描画ラインＳＬｎ（主走査方向）に沿ってスポット光ＳＰが直径φの１／２ずつオーバーラップするようにパルス発光させる場合、スポット光ＳＰのパルス発光の主走査方向の間隔は基板Ｐ上で２μｍとなり、これは発振周波数Ｆａの周期Ｔｆ（＝１／Ｆａ）である２．５ｎＳ（１／４００ＭＨｚ）に対応する。また、この場合、描画データ上で規定される画素サイズＰｘｙは、基板Ｐ上で４μｍ角に設定され、１画素は主走査方向と副走査方向の各々に関してスポット光ＳＰの２パルス分で露光される。したがって、スポット光ＳＰの主走査方向の走査速度Ｖｓｐと発振周波数Ｆａは、Ｖｓｐ＝（φ／２）／Ｔｆ＝（φ／２）・Ｆａの関係になるように設定される。一方、走査速度Ｖｓｐは、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）と、実効的な走査長ＬＴと、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの数Ｎｐ（＝８）と、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰによる走査効率１／αとに基づいて、以下のように定められる。
Ｖｓｐ＝（８・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０〔ｍｍ／秒〕 ・・・ 式１
したがって、発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）と回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）とは、以下の関係になるように設定される。
（φ／２）／Ｔｆ＝（８・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０ ・・・ 式２
以上のことから、発振周波数Ｆａを４００ＭＨｚ（Ｔｆ＝２．５ｎＳ）、スポット光ＳＰの直径φを４μｍとしたとき、発振周波数Ｆａから規定される走査速度Ｖｓｐは、０．８μｍ／ｎＳ（＝２μｍ／２．５ｎＳ）となる。この走査速度Ｖｓｐに対応させるためには、走査効率１／αを０．３（α≒３．３３）、走査長ＬＴを５０ｍｍとしたとき、式２の関係から、８面のポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを３６０００ｒｐｍに設定すればよい。なお、この場合の走査速度Ｖｓｐ（０．８μｍ／ｎＳ）は、時速に換算すると２８８０Ｋｍ／ｈである。また、本実施の形態では、ビームＬＢｎの２パルス分を主走査方向と副走査方向の各々に関して、スポット光ＳＰの直径φの１／２だけオーバーラップさせて１画素とするが、露光量（ＤＯＳＥ量）を高める為に、スポット光ＳＰの直径φの２／３だけオーバーラップさせた３パルス分、又はスポット光ＳＰの直径φの３／４だけオーバーラップさせた４パルス分を１画素とするように設定しても良い。従って、１画素当りのスポット光ＳＰのパルス数をＮｓｐとすると、先の式２の関係式は、一般化して以下の式３のように表せる。
（φ／Ｎｓｐ）／Ｔｆ＝（Ｎｐ・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０ ・・・ 式３
この式３の関係を満たす為に容易に調整できるパラメータは、光源装置ＬＳの発振周波数Ｆａで決まる周期ＴｆとポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲである。
ところで、図４に示す原点センサを構成するビーム受光系６０ｂは、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転角度位置が、反射面ＲＰによる描画用のビームＬＢｎのスポット光ＳＰの走査が開始可能とされる直前の所定位置（規定角度位置、原点角度位置）にきた瞬間に波形変化する原点信号（同期信号、タイミング信号とも呼ばれる）ＳＺｎ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、ビーム受光系６０ｂは、ポリゴンミラーＰＭの１回転中に８回の原点信号ＳＺｎ（８回の波形変化）を出力することになる。原点信号ＳＺｎは、描画制御装置２００（図７参照）に送られ、原点信号ＳＺｎが発生してから、所定の遅延時間Ｔｄｎだけ経過した後にスポット光ＳＰの描画ラインＳＬｎに沿った描画が開始される。
〔ビーム切換部内のリレー光学系〕
図５は、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）および選択ミラーＩＭｎ（ＩＭ１～ＩＭ６）回りの具体的な構成を示す図であるが、ここでは説明を簡単にする為、図３で示したビーム切換部のうちで、光源装置ＬＳからのビームＬＢを最後に入射する選択用光学素子ＯＳ２と、その１つ手前の選択用光学素子ＯＳ１との回りの構成を代表して示す。選択用光学素子ＯＳ１には、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢが、例えば直径１ｍｍ以下の微小な径（第１の径）の平行光束としてブラッグ回折の条件を満たすように入射する。
高周波信号（超音波信号）である駆動信号ＤＦ１が入力されていない期間（駆動信号ＤＦ１がオフ）では、入射したビームＬＢが選択用光学素子ＯＳ１で回折されずにそのまま透過する。透過したビームＬＢは、その光路上に光軸ＡＸａに沿って設けられた集光レンズＧａおよびコリメートレンズＧｂを透過して、後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。このとき選択用光学素子ＯＳ１を通って集光レンズＧａおよびコリメートレンズＧｂを通過するビームＬＢは、光軸ＡＸａと同軸になっている。集光レンズＧａは、選択用光学素子ＯＳ１を透過したビームＬＢ（平行光束）を、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂとの間に位置する面Ｐｓの位置でビームウェストとなるように集光する。コリメートレンズＧｂは、面Ｐｓの位置から発散するビームＬＢを平行光束にする。コリメートレンズＧｂによって平行光束にされたビームＬＢの径は第１の径となる。
ここで、集光レンズＧａの後側焦点位置とコリメートレンズＧｂの前側焦点位置とは、所定の許容範囲内で面Ｐｓと一致しており、集光レンズＧａの前側焦点位置は選択用光学素子ＯＳ１内の回折点と所定の許容範囲内で一致するように配置され、コリメートレンズＧｂの後側焦点位置は選択用光学素子ＯＳ２内の回折点と所定の許容範囲内で一致するように配置される。従って、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂは、選択用光学素子ＯＳ１内の回折点（ビームの偏向領域）と選択用光学素子ＯＳ２内の回折点（ビームの偏向領域）とを、光学的に共役な関係にする等倍のリレー光学系（倒立結像系）として機能する。そのため、面Ｐｓの位置にはリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）の瞳面が形成される。
一方、高周波信号である駆動信号ＤＦ１が選択用光学素子ＯＳ１に印加されるオン状態の期間では、ブラッグ回折の条件で入射したビームＬＢは選択用光学素子ＯＳ１によって回折されたビームＬＢ１（１次回折光、主回折ビーム）と、回折されなかった０次のビームＬＢ１ｚとに分かれる。ブラッグ回折の条件を満たすようにビームＬＢの選択用光学素子ＯＳ１への入射角度を設定すると、０次のビームＬＢ１ｚに対して、回折角が例えば正方向の＋１次回折ビーム（ＬＢ１）のみが強く発生し、負方向の－１次回折ビームや、他の２次回折ビーム等はほとんど発生しない。その為、ブラッグ回折の条件を満たす場合、入射するビームＬＢの強度を１００％とし、選択用光学素子ＯＳ１の透過率による低下を無視したとき、回折されたビームＬＢ１の強度は最大で７０～８０％程度であり、残りの３０～２０％程度が０次のビームＬＢ１ｚの強度となる。
０次のビームＬＢ１ｚは、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂによるリレー光学系を通り、さらに後段の選択用光学素子ＯＳ２を透過して吸収体ＴＲで吸収される。高周波の駆動信号ＤＦ１の周波数に応じた回折角で－Ｚ方向に偏向されたビームＬＢ１（平行光束）は、集光レンズＧａを透過して、面Ｐｓ上に設けられた選択ミラーＩＭ１に向かう。集光レンズＧａの前側焦点位置が選択用光学素子ＯＳ１内の回折点と光学的に共役であるので、集光レンズＧａから選択ミラーＩＭ１に向かうビームＬＢ１は、光軸ＡＸａから偏心した位置を光軸ＡＸａと平行に進み、面Ｐｓの位置でビームウェストとなるように集光（収斂）される。そのビームウェストの位置は、描画ユニットＵ１を介して基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰと光学的に共役になるように設定されている。
選択ミラーＩＭ１の反射面を面Ｐｓの位置又はその近傍に配置することによって、選択用光学素子ＯＳ１で偏向（回折）されたビームＬＢ１は、選択ミラーＩＭ１で－Ｚ方向に反射され、コリメートレンズＧｃを介して軸線ＡＸ１（先の図４参照）に沿って描画ユニットＵ１に入射する。コリメートレンズＧｃは、集光レンズＧａによって収斂／発散されたビームＬＢ１を、コリメートレンズＧｃの光軸（軸線ＡＸ１）と同軸の平行光束にする。コリメートレンズＧｃによって平行光束にされたビームＬＢ１の径は第１の径とほぼ同じになる。集光レンズＧａの後側焦点とコリメートレンズＧｃの前側焦点とは、所定の許容範囲内で、選択ミラーＩＭ１の反射面またはその近傍に配置される。
以上のように、集光レンズＧａの前側焦点位置と選択用光学素子ＯＳ１内の回折点とを光学的に共役し、集光レンズＧａの後側焦点位置である面Ｐｓに選択ミラーＩＭ１を配置すると、選択用光学素子ＯＳ１で回折されたビームＬＢ１（主回折ビーム）がビームウェストとなる位置で、確実に選択（スイッチング）することができる。他の選択用光学素子ＯＳ３～ＯＳ６の間、すなわち、選択用光学素子ＯＳ５とＯＳ６の間、選択用光学素子ＯＳ６とＯＳ３の間、選択用光学素子ＯＳ３とＯＳ４の間、及び選択用光学素子ＯＳ４とＯＳ１の間においても、同様の集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂとで構成される等倍のリレー光学系（倒立結像系）が設けられる。
〔描画ユニットＵｎ内の光電センサ〕
図６は、図４に示した描画ユニットＵ１内に設けられ、ビームＬＢ１の強度を検出する為の光電センサの配置可能な例を説明する図である。図６Ａは、描画ユニットＵ１内の光路のうち反射ミラーＭ２０から反射ミラーＭ２３までの光路をＸＺ面内で見た図であり、図６Ｂは、描画ユニットＵ１内の光路のうち反射ミラーＭ２０から反射ミラーＭ２１までの光路をＸＹ面内で見た図である。描画ユニットＵ１内のポリゴンミラーＰＭまでのビーム光路には、ビームＬＢ１の進行方向を折り曲げる反射ミラーＭ２０、Ｍ２０ａ、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３が設けられる。これらの反射ミラーは、ビームＬＢ１が紫外波長域のレーザ光であることから、紫外波長域の光に対する反射率が高く、紫外波長のレーザ光に対する耐性が高い誘電体薄膜による反射面を持つもの（レーザミラーとも呼ばれる）が使われる。
そのため、反射ミラーＭ２０、Ｍ２０ａ、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３の各々は、入射したビームＬＢ１の強度の大部分（例えば９９％程度）を反射するが、残りの１％程度の強度は反射面で反射されずに裏側に透過していく。そこで、図６Ａ、図６Ｂに示すように、反射ミラーＭ２０の裏側に配置される光電センサＳＭ１ａ、反射ミラーＭ２０ａの裏側に配置される光電センサＳＭ１ｂ、反射ミラーＭ２１の裏側に配置される光電センサＳＭ１ｃ、反射ミラーＭ２２の裏側に配置される光電センサＳＭ１ｄ、及び反射ミラーＭ２３の裏側に配置される光電センサＳＭ１ｅのいずれか１つを用いて、ビームＬＢ１の強度に応じた光電信号を得ることができる。
これらの光電センサＳＭ１ａ～ＳＭ１ｅは、いずれか１つを設ければ良いが、特に、偏光ビームスプリッタＢＳ１の後の反射ミラーＭ２１の裏側に配置される光電センサＳＭ１ｃ、或いは絞りＦＡＰの後の反射ミラーＭ２２の裏側に配置される光電センサＳＭ１ｄのいずれか一方を利用するのが良い。本実施の形態では、絞りＦＡＰによってビームＬＢ１の断面内強度分布のうちの裾野部分がカットされるので、カット後の強度（光量）を検出するために、光電センサＳＭ１ｄを用いるものとする。光電センサＳＭ１ｄから出力される光電信号をＳＳ１とする。他の描画ユニットＵｎ（Ｕ２～Ｕ６）の各々についても同様に、絞りＦＡＰの後の反射ミラーＭ２２の裏側に配置される光電センサＳＭｎｄ（ｎは２～６）の各々からの光電信号ＳＳｎ（ｎは２～６）によって、ビームＬＢｎ（ｎは２～６）の各強度（光量）を検出するものとする。
また、図４の説明では、反射ミラーＭ２０ａで反射して偏光ビームスプリッタＢＳ１に入射したビームＬＢ１が、ほぼ１００％の強度で偏光分離面で反射されて反射ミラーＭ２１に向かうとしたが、実際は入射するビームＬＢ１の直線偏光の乱れや偏光ビームスプリッタＢＳ１の消光比に応じた比率で、偏光分離面で反射されずに透過する漏れ光成分が存在する。そこで、図６Ｂに示すように、偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過してくる漏れ光成分を光電センサＳＭ１ｆで受光して、ビームＬＢ１の強度（光量）をモニターしても良い。
以上で説明した光電センサＳＭｎａ～ＳＭｎｆ（ｎは１～６）は、描画ユニットＵｎ内に組み込み可能な小型の半導体光電素子が望ましく、紫外波長域（３００～４００ｎｍ）のパルス光に対して感度があり、応答性の高いものが好ましい。例えば、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）、金属－半導体－金属（ＭＳＭ）フォトダイオード等が利用できる。図３で説明した光源装置ＬＳをファイバーアンプレーザ光源とした場合、波長３５５ｎｍのパルス光を、例えば４００ＭＨｚ（周期２．５ｎＳ）程度で発振可能であるが、１パルス光の発光時間は数十ピコ秒程度しかない。このような極めて短い発光時間の紫外パルス光を、１パルス単位で正確に強度（光量）検出することは難しいが、ＭＳＭフォトダイオードの中には、立ち上り応答時間（１０％→９０％）が数十ピコ秒のものもあるので、そのようなＭＳＭフォトダイオードを使うことにより、パルス毎の強度（光量）を比較的に誤差が少ない状態で計測できる。
〔描画制御系〕
次に、本実施の形態の描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々によるパターン描画の制御、及びスポット光ＳＰの強度や露光量を調整する為の制御を行う描画制御系の概略構成を、図７を用いて説明する。図７は、図３に示した光源装置ＬＳからのビームＬＢを描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に選択的に供給するビーム切換部（選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６、反射ミラーＭ１～Ｍ１２、選択ミラーＩＭ１～ＩＭ６、リレー光学系等を含む）の模式的な配置を示すと共に、光源装置ＬＳ、描画制御装置（描画制御部）２００、及び光量計測部２０２の接続関係を示す。図３で説明したように、光源装置ＬＳからのビームＬＢは、反射ミラーＭ１、Ｍ２で反射されて、選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２を順に通った後、図３に示した吸収体ＴＲに入射するが、図７では、光路中の反射ミラーＭ１、Ｍ７、Ｍ８のみを示し、選択用光学素子ＯＳ２と吸収体ＴＲとの間に反射ミラーＭ１３を設ける。反射ミラーＭ１３は、選択用光学素子ＯＳ２を通って選択ミラーＩＭ２で反射されなかった０次回折ビームを吸収体ＴＲに向けて反射する。ビーム切換部に含まれる反射ミラーＭ１～Ｍ１３や選択ミラーＩＭ１～ＩＭ６は、描画ユニットＵｎ内の反射ミラーＭ２０～Ｍ２４と同様のレーザミラーであり、ビームＬＢの波長３５５ｎｍにおいて僅かながら透過率（例えば１％以下）を有している。
そこで、図７に示すように、光源装置ＬＳから射出したビームＬＢの強度（光量）を検出する光電センサＤＴａを反射ミラーＭ１の裏面側に設け、全ての選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６がオフ状態のときに透過してくるビームＬＢ自体、またはオン状態の選択用光学素子ＯＳｎで回折されなかったビームＬＢの０次回折ビームを検出する光電センサＤＴｂを、反射ミラーＭ１３の裏面側に設ける。光電センサＤＴａ、ＤＴｂは、先に説明したようなＰＩＮフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）、ＭＳＭフォトダイオードのいずれかで構成される。光電センサＤＴａから出力される光電信号Ｓａは、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢの元の強度（光量）をモニターする為に光量計測部２０２に送られ、光電センサＤＴｂから出力される光電信号Ｓｂは、６つの選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の透過率の変動や回折効率の変動をモニターする為に光量計測部２０２に送られる。なお、図７では、選択用光学素子ＯＳ４のみが駆動信号ＤＦ４に応答してオン状態になったときの様子を示し、選択用光学素子ＯＳ４で回折された光源装置ＬＳからのビームＬＢの１次回折ビームは、ビームＬＢ４となって描画ユニットＵ４に供給される。
〔光源装置ＬＳ〕
先に説明したように、光源装置ＬＳは、図８に示すようなファイバーアンプレーザ光源（光増幅器と波長変換素子によって紫外パルス光を発生するレーザ光源）とする。図８のファイバーアンプレーザ光源（ＬＳ）の構成は、例えば国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに詳しく開示されているので、ここでは簡単に説明する。図８において、光源装置ＬＳは、ビームＬＢを周波数Ｆａでパルス発光させる為のクロック信号ＬＴＣを生成する信号発生部１２０ａを含む制御回路１２０と、クロック信号ＬＴＣに応答して赤外波長域でパルス発光する２種類の種光Ｓ１、Ｓ２を生成する種光発生部１３５とを含む。
種光発生部１３５は、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３０、１３２、レンズＧＬａ、ＧＬｂ、偏光ビームスプリッタ１３４等を含み、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３０は、クロック信号ＬＴＣ（例えば、４００ＭＨｚ）に応答してピーク強度が大きく峻鋭、若しくは尖鋭のパルス状の種光Ｓ１を発生し、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３２は、クロック信号ＬＴＣに応答してピーク強度が小さく緩慢（時間的にブロード）なパルス状の種光Ｓ２を発生する。種光Ｓ１と種光Ｓ２は発光タイミングが同期（一致）していると共に、ともに１パルス当たりのエネルギー（ピーク強度×発光時間）が略同一となるように設定される。
さらにＤＦＢ半導体レーザ素子１３０が発生する種光Ｓ１の偏光状態はＳ偏光に設定され、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３２が発生する種光Ｓ２の偏光状態はＰ偏光に設定される。偏光ビームスプリッタ１３４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３０からのＳ偏光の種光Ｓ１を透過させて電気光学素子（ポッケルスセル、カーセル等によるＥＯ素子）１３６に導くと共に、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３２からのＰ偏光の種光Ｓ２を反射させて電気光学素子１３６に導く。
電気光学素子１３６は、図７の描画制御装置２００から送られてくる描画データ（スポット光ＳＰの１走査中に描画される画素数分に対応した描画ビット列データ）ＳＤｎ（ｎは描画ユニットＵ１～Ｕ６のいずれかに対応した数）に応じて、２種類の種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を駆動回路１３６ａにより高速に切り換える。描画制御装置２００は、描画データを記憶する記憶部としても機能する。駆動回路１３６ａに入力される描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＬ（「０」）状態のとき、電気光学素子１３６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１３８に導き、描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＨ（「１」）状態のとき、電気光学素子１３６は入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光方向を９０度回転させて偏光ビームスプリッタ１３８に導く。
従って、電気光学素子１３６は、描画ビット列データＳＤｎの画素の論理情報がＨ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。偏光ビームスプリッタ１３８は、Ｐ偏光の光を透過してレンズＧＬｃを介してコンバイナ１４４に導き、Ｓ偏光の光を反射させて吸収体１４０に導くものである。偏光ビームスプリッタ１３８を透過する種光（Ｓ１とＳ２のいずれか一方）を種光ビームＬｓｅとする。光ファイバー１４２ａを通ってコンバイナ１４４に導かれる励起光源１４２からの励起光（ポンプ光、チャージ光）は、偏光ビームスプリッタ１３８から射出してくる種光ビームＬｓｅと合成されて、ファイバー光増幅器１４６に入射する。
ファイバー光増幅器１４６にドープされているレーザ媒質を励起光で励起することにより、ファイバー光増幅器１４６内を通る間に種光ビームＬｓｅが増幅される。増幅された種光ビームＬｓｅは、ファイバー光増幅器１４６の射出端１４６ａから所定の発散角を伴って放射され、レンズＧＬｄを通って第１の波長変換光学素子１４８に集光するように入射する。第１の波長変換光学素子１４８は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）によって、入射した種光ビームＬｓｅ（波長λ）に対して、波長がλの１／２の第２高調波を生成する。種光ビームＬｓｅの第２高調波（波長λ／２）と元の種光ビームＬｓｅ（波長λ）とは、レンズＧＬｅを介して第２の波長変換光学素子１５０に集光するように入射する。第２の波長変換光学素子１５０は、第２高調波（波長λ／２）と種光ビームＬｓｅ（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パルス光（ビームＬＢ）となる。第２の波長変換光学素子１５０から発生するビームＬＢ（発散光束）は、レンズＧＬｅによって、ビーム径が１ｍｍ程度の平行光束に変換されて光源装置ＬＳから射出する。
駆動回路１３６ａに印加される描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＬ（「０」）の場合（当該画素を露光しない非描画状態のとき）、電気光学素子１３６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１３８に導く。そのため、コンバイナ１４４に入射する種光ビームＬｓｅは種光Ｓ２由来のものとなる。ファイバー光増幅器１４６は、そのようなピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性の種光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Ｐ偏光のビームＬＢは、露光に必要なエネルギーまで増幅されないパルス光となる。このような種光Ｓ２由来で生成されるビームＬＢのエネルギーは極めて低く、基板Ｐに照射されるスポット光ＳＰの強度は極めて低レベルとなる。このように、光源装置ＬＳからは非描画状態のときも、微弱ではあるが紫外パルス光のビームＬＢが射出し続けるので、そのような非描画状態のときに射出されるビームＬＢを、オフ・ビーム（オフ・パルス光）とも呼ぶ。
一方、駆動回路１３６ａに印加される描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＨ（「１」）の場合（当該画素を露光する描画状態のとき）、電気光学素子１３６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１３８に導く。そのため、コンバイナ１４４に入射する種光ビームＬｓｅは種光Ｓ１由来のものとなる。種光Ｓ１由来の種光ビームＬｓｅの発光プロファイルは、ピーク強度が大きく尖鋭なので、種光ビームＬｓｅはファイバー光増幅器１４６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。描画状態のときに光源装置ＬＳから出力されるビームＬＢは、非描画状態のときに射出されるオフ・ビーム（オフ・パルス光）と区別するために、オン・ビーム（オン・パルス光）とも呼ぶ。このように、光源装置ＬＳとしてのファイバーアンプレーザ光源内に、２種類の種光Ｓ１、Ｓ２のいずれか一方を描画用光変調器としての電気光学素子１３６で選択してから光増幅することにより、ファイバーアンプレーザ光源を、描画データ（ＳＤｎ）に応答して高速にバースト発光する紫外パルス光源とすることができる。
ところで、図８の信号発生部１２０ａからのクロック信号ＬＴＣは、図７に示すように、描画制御装置２００と光量計測部２０２にも供給される。描画制御装置２００は、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々からの原点信号ＳＺ１～ＳＺ６を入力して、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度を一致させると共に、その回転角度位置（回転の位相）を互いに所定の関係とするようにポリゴンミラーＰＭの回転を同期制御する。光源装置ＬＳと描画制御装置２００とは、光源装置ＬＳ内の制御回路１２０に接続されるインターフェイスバス（シリアルバスでも良い）ＳＪを介して、各種の制御情報（コマンドやパラメータ）をやり取りする。描画制御装置２００は、原点信号ＳＺ１～ＳＺ６に基づいて、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々のスポット光ＳＰによる描画ラインＳＬ１～ＳＬ６で描画すべき描画ビット列データＳＤｎを記憶するメモリを含む。さらに描画制御装置２００には、メモリに記憶された描画ビット列データＳＤｎの１画素分のデータ（１ビット）をビームＬＢの何パルス分で描画するかが予め設定されている。例えば、１画素をビームＬＢの２パルス（主走査方向と副走査方向との各々に２つのスポット光ＳＰ）で描画すると設定されている場合、描画ビット列データＳＤｎのデータは、クロック信号ＬＴＣの２クロックパルス毎に１画素分（１ビット）ずつ読み出されて、図８の駆動回路１３６ａに印加される。
〔描画制御装置２００内のドライブモジュール〕
また、描画制御装置２００内には、選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳ１～ＯＳ６の各々に駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６を供給するドライブモジュール（回路）が設けられている。図９は、そのドライブモジュールの構成の一例を説明するブロック図である。図９において、ドライブモジュールには、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々からの原点信号ＳＺ１～ＳＺ６に応答して、選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６のうちのいずれか１つをオン状態にする為のスイッチ信号ＬＰ１～ＬＰ６を生成すると共に、駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６の各々の強度（高周波信号の振幅）を所定の調整可能範囲のどこに設定するかを制御する強度調整制御部２５０が設けられる。選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々に駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６を印加する６つの高周波アンプ回路２５１ａ～２５１ｆの各々には、信号源ＲＦから一定の基準周波数（例えば、数十ＭＨｚ～１００ＭＨｚ）の高周波信号が共通に印加され、高周波アンプ回路２５１ａ～２５１ｆは、それぞれスイッチ信号ＬＰ１～ＬＰ６に応答して、駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６を選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６に印加する状態と印加しない状態とに切り換える。
さらに、高周波アンプ回路２５１ａ～２５１ｆの各々は、ゲイン設定回路２５２ａ～２５２ｆで生成された設定信号Ｐｗ１～Ｐｗ６を入力して、駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６の各々の強度（振幅、ゲイン）を調整する。設定すべき駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６の各々の強度は、強度調整制御部２５０内のＣＰＵ、或いは描画制御装置２００内のＣＰＵによって演算されるが、その演算の元となる情報は、図６で説明した光電センサＳＭｎｄ（ｎは１～６）からの光電信号ＳＳｎ（ｎは１～６）、図７に示した光電センサＤＴａ、ＤＴｂからの光電信号Ｓａ、Ｓｂである。選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々がＡＯＭである場合、駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６によってＡＯＭに供給される高周波電力（ＲＦ電力）と、回折効率β（入射したビームＬＢの強度に対する１次回折ビームＬＢｎの強度の比率）は、一例として図１０のような特性を持っている。図１０において、横軸はＡＯＭに投入されるＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎの振幅）を表し、縦軸はブラッグ回折で使われるＡＯＭの１次回折ビームの回折効率β（％）を表している。図１０のように、ＡＯＭによっては、回折効率βはＲＦ電力の増加にともなって最大の回折効率βｍａｘに達し、それ以上にＲＦ電力を増加させても回折効率βが減少する特性を持つ。従って、選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々の回折効率の調整（駆動信号ＤＦｎの振幅設定）は、最大の回折効率βｍａｘを考慮して行われる。図９に示した強度調整制御部２５０は、図１０のような特性に基づいて、駆動信号ＤＦｎの振幅変化と、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率βの変化（及びその回折効率βの変化から推定される１次回折ビームとしてのビームＬＢｎの強度変化）との相関関係を予め求めて、テーブル又は関数式で記憶している。
〔光量計測部２０２〕
次に、図７に示した光量計測部２０２の構成を図１１の回路ブロック図に基づいて説明する。光量計測部２０２は、描画ユニットＵｎの各々に設けられている光電センサＳＭｎｄ（図６参照）からの光電信号ＳＳｎ（ＳＳ１～ＳＳ６）、及び光電センサＤＴａ、ＤＴｂからの光電信号Ｓａ、Ｓｂの各々を入力して、描画ユニットＵｎの各々に供給される描画用のビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）の各々の光量（又は強度）を計測して、その計測結果をデジタル値で出力する８つの計測回路部ＣＣＢｎ（ＣＣＢ１～ＣＣＢ８）、計測回路部ＣＣＢｎの各々の計測動作、計測結果の収集、描画制御装置２００とのデータ通信等を統括的に制御するＭＰＵ（マイクロプロセッサ）３００、計測結果を高速に保存するダイナミックメモリ（ＤＲＡＭ）３０２、計測回路部ＣＣＢｎの各々からの計測結果を選択的にＤＲＡＭ３０２に記憶する為のマルチプレクサ回路部３０４とで構成される。さらに、計測回路部ＣＣＢｎ（ＣＣＢ１～ＣＣＢ８）の各々は、光電信号ＳＳｎ（ＳＳ１～ＳＳ６）、Ｓａ、Ｓｂを増幅するアンプ回路３０６と、パルス状に発生する光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂのピーク値を所定時間（クロック信号ＬＴＣの周波数Ｆａの周期程度）だけホールドして積算するサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）型の積分回路３０７と、積分回路３０７で積算された積分出力値をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）３０８とで構成される。マイクロプロセッサＭＰＵ３００は、クロック信号ＬＴＣに基づいて、計測回路部ＣＣＢｎ（ＣＣＢ１～ＣＣＢ８）の各々の積分回路３０７とＡＤＣ３０８に対して、それぞれの動作タイミングを指令する制御信号ＣＳ１を送出すると共に、マルチプレクサ回路部３０４に対して選択動作のタイミングを指令する制御信号ＣＳ２を送出する。
〔回転ドラムＤＲの制御系とアライメント系〕
図１２は、図３に示した回転ドラムＤＲの回転角度位置を計測するエンコーダ計測系と、基板Ｐに形成されたアライメント用のマークパターンの位置を検出するマーク検出系との概略的な構成を示す。図１２において、回転ドラムＤＲには中心軸ＡＸｏと同軸にＹ方向に延びたシャフトＳｆｔが設けられ、このシャフトＳｆｔは、図２で示したモータ３０の回転軸と同軸に結合されている。回転ドラムＤＲのＹ方向の端部側にはシャフトＳｆｔ（中心軸ＡＸｏ）と同軸に、円盤状または円環状のスケール部材ＥＳＤが固定され、回転ドラムＤＲと共にＸＺ面内で回転する。スケール部材ＥＳＤの中心軸ＡＸｏと平行な外周面には、その周方向に沿って一定ピッチ（例えば２０μｍ程度）で格子状の目盛が刻設されている。図１２では、スケール部材ＥＳＤの直径を回転ドラムＤＲの外周面の直径よりも小さく示したが、スケール部材ＥＳＤの中心軸ＡＸｏからの半径は、回転ドラムＤＲの外周面の半径に対して±５％程度の範囲内で揃えておくのが良い。なお、図１２において、中心軸ＡＸｏを含むＹＺ面と平行な面を中心面ｐｃｃとする。
図１２のように、回転ドラムＤＲをＸＺ面内で見た場合（Ｙ方向から見た場合）、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々から投射されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５は、中心面ｐｃｃに対して角度－θｕだけ傾くように設定され、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々から投射されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６は、中心面ｐｃｃに対して角度＋θｕだけ傾くように設定される。角度θｕは１０°～２０°程度に設定される。回転ドラムＤＲに巻き付けられて搬送される基板Ｐの進行方向に関して奇数番のビームＬＢ１（ＬＢ３、ＬＢ５）の上流側には、基板Ｐに形成された十字状のアライメントマーク（或いは回転ドラムＤＲの外周面に形成された基準マーク）の位置を検出する為のアライメント系ＡＭＳが設けられる。
アライメント系ＡＭＳの対物レンズＯＢＬは基板Ｐ上で２００～５００μｍ角程度の検出視野（検出領域）を有し、アライメント系ＡＭＳは検出領域内に現れるマークの像を高速シャッタースピードで撮像するＣＣＤ又はＣＭＯＳによる撮像素子を備える。撮像素子で撮像（キャプチャー）されたマークの像を含む画像信号は、アライメント計測系５００によって画像解析され、撮像されたマーク像の中心位置と検出領域内の基準位置（中心点）との相対的な２次元（主走査方向と副走査方向）の位置ずれ量に関する情報が生成される。なお、対物レンズＯＢＬの光軸の延長線は、所定の誤差範囲内で回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと交差するように配置される。
さらに、スケール部材ＥＳＤの周囲には、その外周面と対向するように、目盛の移動を読み取るための３つのエンコーダヘッド（読取ヘッド、検出ヘッド）ＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３が設けられる。ＸＺ面内において、エンコーダヘッドＥＨ１は中心軸ＡＸｏから見たとき対物レンズＯＢＬの検出領域と同じ方位となるように設定され、エンコーダヘッドＥＨ２は中心軸ＡＸｏから見たとき奇数番のビームＬＢ１（ＬＢ３、ＬＢ５）の投射位置（描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５）と同じ方位となるように設定され、エンコーダヘッドＥＨ３は中心軸ＡＸｏから見たとき偶数番のビームＬＢ２（ＬＢ４、ＬＢ６）の投射位置（描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６）と同じ方位となるように設定される。
エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３の各々は、スケール部材ＥＳＤの目盛の周方向の移動に応じて周期的にレベル変化すると共に９０度の位相差を有する２相信号をカウンタ回路部５０２に出力する。カウンタ回路部５０２は、エンコーダヘッドＥＨ１からの２相信号に基づいて、目盛の移動量（位置変化）をサブミクロン（例えば０．２μｍ）の分解能でデジタル計数した計測値ＣＶ１をアライメント計測系５００に出力する。アライメント計測系５００は、アライメント系ＡＭＳの撮像素子が検出領域内でマークの像を画像キャプチャーした瞬間の計測値ＣＶ１をラッチして記憶すると共に、画像解析によって求められるマーク像の相対的な位置ずれ量とラッチした計測値ＣＶ１とに基づいて、基板Ｐ上のマークの位置を回転ドラムＤＲの回転角度位置（計測値ＣＶ１の値）としてサブミクロンの精度で対応付けて算出した位置情報Ｄａｍを図７に示した描画制御装置２００に出力する。
同様に、カウンタ回路部５０２は、エンコーダヘッドＥＨ２とＥＨ３の各々からの２相信号に基づいて、目盛の移動量（位置変化）をサブミクロン（例えば０．２μｍ）の分解能でデジタル計数した計測値ＣＶ２、ＣＶ３を描画制御装置２００に出力する。描画制御装置２００は、計測値ＣＶ２に基づいて、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５による副走査方向の描画位置（タイミング）を制御し、計測値ＣＶ３に基づいて、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６による副走査方向の描画位置（タイミング）を制御する。さらに、カウンタ回路部５０２で計数される計測値ＣＶ１～ＣＶ３のうちの少なくとも１つ、又は少なくとも２つの平均値に基づいて、モータ３０の回転速度を精密にサーボ制御する駆動回路部５０４が設けられる。
なお、カウンタ回路部５０２内には、エンコーダ計測システムにおける固有の誤差（スケール部材ＥＳＤの偏心誤差、真円度誤差、目盛のピッチ誤差等）をスケール部材ＥＳＤの一周に渡って事前に計測して補正する為の補正マップが記憶されており、計測値ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３は、その補正マップでリアルタイムに補正された状態で、アライメント計測系５００や描画制御装置２００に出力される。
〔描画動作例〕
以上の図２～図１２の構成によって、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）は、図７の描画制御装置２００に記憶されている描画データ（ＳＤｎ）に基づいて、電子デバイス用のパターンを描画する。その際の描画ユニットＵｎの描画動作の一例を、図１３のタイムチャートを用いて簡単に説明する。図１３において、描画ユニットＵｎ内の原点センサ（図４のビーム受光系６０ｂ）からの原点信号ＳＺｎは、例えばポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰのうちの１つの反射面ＲＰａと次の反射面ＲＰｂの各々に対応して、原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｂを発生する。原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｂは、ポリゴンミラーＰＭの回転速度に対応してポリゴンミラーＰＭが４５°回転する時間間隔ＴＰａｂで発生する。原点信号ＳＺｎには、ポリゴンミラーＰＭが１回転する間、図１３に示す原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｂに続けて時間間隔ＴＰａｂで発生する６つの原点パルスＳＺｎｃ～ＳＺｎｈが含まれる。
先に説明したように、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰによる走査効率１／αを１／３とした場合、図９に示した強度調整制御部２５０から出力されるスイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１～ＬＰ６）は、図１３に示すように、原点信号ＳＺｎの１つの原点パルスＳＺｎａの発生時から所定の遅延時間ΔＴａが経過してから、選択用光学素子ＯＳｎをオン状態にすべく「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わり、原点パルスＳＺｎａの発生から時間ＴＰａｂ／３の経過直前に「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。
他の原点パルスＳＺｎｂ～ＳＺｎｈの各々に関しても同様に、遅延時間ΔＴｂ～ΔＴｈの経過後に、スイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１～ＬＰ６）は「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わり、原点パルスＳＺｎｂ～ＳＺｎｈの各々の発生から時間ＴＰａｂ／３の経過直前に「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。但し、図３に示したように１つの光源装置ＬＳからのビームＬＢを６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６のいずれか１つに供給するようにスイッチングする場合、１つの描画ユニットＵｎは、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰの１面置きにビームＬＢｎを走査するように制御される。その為、連続して発生する８つの原点パルスＳＺｎａ～ＳＺｎｈのうち、例えば４つの原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｃ、ＳＺｎｅ、ＳＺｎｇの各々に応答して、スイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１～ＬＰ６）は「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わり、時間ＴＰａｂ／３の経過直前に「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。
図１３に示すように、スイッチ信号ＬＰｎが「Ｈ」になる時間ＴＰａｂ／３の間、描画ビット列データＳＤｎに応答して強度変調されたスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）が描画ラインＳＬｎに沿って１回走査される。描画ビット列データＳＤｎは、１画素を１ビットで表すビットシリアル信号として描画制御装置２００から図８の光源装置ＬＳ内の駆動回路１３６ａに印加される。図１３において、一例として示す描画ビット列データＳＤｎの波形部分Ｗｆｓのように、描画ビット列データＳＤｎと光源装置ＬＳからのクロック信号ＬＴＣとは、描画制御装置２００によって１画素分がクロック信号ＬＴＣの２クロックパルスに対応するように制御される。
ここで、描画ビット列データＳＤｎ中の１ビットが「０」の画素をＯｆｆ画素、ハッチングした「１」の画素をＯｎ画素とすると、光源装置ＬＳは、Ｏｆｆ画素に対してはビームＬＢの２パルス分（クロック信号ＬＴＣの２つのクロックパルス分）を極めて低い強度で出力し、Ｏｎ画素に対してはビームＬＢの２パルス分を高い強度で出力する。従って、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査中に基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）のパルス数は、描画ラインＳＬｎに沿った総画素数のうちのＯｎ画素の数の２倍として描画データ（ＳＤｎ）から予め求めておくことができる。
図１４は、基板Ｐ上に描画するパターンを主走査方向と副走査方向との２次元の画素の配列に分割し、１画素の主走査方向の寸法Ｐｙと副走査方向の寸法Ｐｘとを２μｍ角としたときに、一例として主走査方向に８μｍの線幅のライン＆スペースパターンに対応した描画ビット列データＳＤｎとスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）のパルスとの関係を示すタイムチャートである。図１４では、副走査方向に並ぶ２画素分のパターン部分を、副走査方向に並ぶ４本の描画ラインＳＬｎ１～ＳＬｎ４で描画する様子を示す。１画素を２μｍ角としたので、スポット光ＳＰの実効的な直径は２μｍ程度、基板Ｐの副走査方向への移動に伴う描画ラインＳＬｎ１～ＳＬｎ４の間隔（ピッチ）は１μｍになる。図８の光源装置ＬＳは、図７の描画制御装置２００からの描画ビット列データＳＤｎ中の画素のビットデータ（「１」又は「０」）とクロック信号ＬＴＣとの論理積（ＡＮＤ）に応じて、スポット光ＳＰをオン・パルス光又はオフ・パルス光として基板Ｐに投射する。従って、図１４のように、８μｍ線幅（４つのＯｎ画素）のパターンはスポット光ＳＰの連続した８つのオン・パルス光で描画される。
〔光量計測動作例〕
図１５は、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に設けられた光電センサＳＭｎｄ（ＳＭ１ｄ～ＳＭ６ｄ）からの光電信号ＳＳｎ（ＳＳ１～ＳＳ６）、又は図７に示した光電センサＤＴａ、ＤＴｂからの光電信号Ｓａ、Ｓｂの信号波形ＷＦｐを模式的に示した波形図である。図１５において、横軸は時間（ｐＳ）を表し、縦軸は光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂの規格化された強度を表し、波形ＷＦｐは光電センサＳＭｎｄ、ＤＴａ、ＤＴｂをＭＳＭフォトダイオードとした場合に光源装置ＬＳからのビームＬＢ（又はＬＢｎ）の１パルス光に応答して得られるものとする。ＭＳＭフォトダイオードは応答性（立上り時間）として数十ｐＳ程度と高いが、ビームＬＢ（ＬＢｎ）の１パルス光の発光時間に比べると長いため、実際の１パルス光の強度変化に対応した波形ＷＦｐ’に対して、光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂの波形ＷＦｐは鈍った波形となる。
従って、ビームＬＢ（ＬＢｎ）の１パルス光のピーク強度Ｖｄｐは、実際のピーク強度Ｖｄｐ’に対して大きく減衰したものとなる。しかしながら、実際のピーク強度Ｖｄｐ’と光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂのピーク強度Ｖｄｐとの間には一定の比例関係がある為、図１１に示した光量計測部２０２内のマイクロプロセッサＭＰＵ３００によって、ピーク強度Ｖｄｐの変化を継続的に計測することで、ビームＬＢ（ＬＢｎ）のパルス光の強度変動をモニターすることができる。なお、光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂの波形ＷＦｐは、実際の１パルス光の波形ＷＦｐ’との相似性を保っていないが、波形ＷＦｐ’の光量に対応した面積値と、光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂの波形ＷＦｐの面積値との間にも、一定の比例関係がある。
以上のことから、本実施の形態では、図１１に詳細に示した図７中の光量計測部２０２によって、Ｏｎ画素として基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎのパルス光の強度に対応した光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂの波形ＷＦｐのピーク強度Ｖｄｐを積算（加算）し、その積算値が描画データ上のＯｎ画素の数から推定される値（設計値）に対して所定の誤差範囲内か否かを判定することにより、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に供給されるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）の強度変動、又は光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度変動を計測する。なお、ＭＳＭフォトダイオードとして、例えば浜松ホトニクス株式会社製のＧ４１７６シリーズでは、紫外波長域（４００ｎｍ以下）での感度が赤外波長域（８００ｎｍ前後）での感度に対して１／１０程度に減衰したような分光感度特性を持つ。しかしながら、図６に示した各反射ミラーＭ２０～Ｍ２３に投射されるビームＬＢｎや、図７に示した反射ミラーＭ１、Ｍ１３に投射されるビームＬＢは、元々のビーム強度（パワー）が数ワット以上と高く設定されるため、各反射ミラーの透過率が１％程度だとしても、光電センサの受光面では数十ｍＷ～数ｍＷ程度のビーム強度が得られる。
図１６は、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査期間（図１３中の時間ＴＰａｂ／３）に、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に供給されるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）の強度変動を計測する際に使用される特性グラフである。図１６において、横軸は、描画ラインＳＬｎに沿った実効的な走査長ＬＴが５０ｍｍのときに設定される２μｍ角の画素の総数２５０００に対するＯｎ画素の数を表し、縦軸は、Ｏｎ画素の数に対応したビームＬＢｎのパルス光の受光で得られる光電信号ＳＳｎのピーク強度Ｖｄｐを積算したときの積算値（積分値）ＦＸｎを表す。図１６の直線ＣＲＦは、予め露光量（強度）設定の為のキャリブレーション等によって設定されるＯｎ画素数と設計上の積算値ＦＸｎ（目標積分値、又は目標積分光量）との比例関係の係数（傾き）ΔＥｆを表す。総数２５０００の画素の全てがＯｎ画素の場合に得られる設計上の積算値ＦＸを最大値Ｆｍａｘとする。直線ＣＲＦの係数（傾き）ΔＥｆは、基板Ｐ上の感光性機能層の感度に応じて設定される露光量に基づいて最大値Ｆｍａｘを調整することで設定される。直線ＣＲａ、ＣＲｂは、設計上の係数（傾き）ΔＥｆで設定される直線ＣＲＦに対して所定の比率（％）で傾いた許容ラインであって、積算値ＦＸｎの設計値（目標積分値、又は目標積分光量）に対して設定される誤差範囲±ΔＫｅ（％）を表す。なお、図１６の特性グラフにおける総画素数の値（２５０００）、設計上の最大値Ｆｍａｘ、係数（傾き）ΔＥｆ、誤差範囲±ΔＫｅは、図１１のプロセッサＭＰＵ３００内に記憶されている。
図１１のプロセッサＭＰＵ３００は、描画制御装置２００内で生成される原点信号ＳＺｎとスイッチ信号ＬＰｎ（図１３）の入力に基づいて、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６のうちで描画動作を開始する１つの描画ユニットＵｎに対応した図１１中の計測回路部ＣＣＢｎに対して制御信号ＣＳｎを出力する。ここで、一例として、描画ユニットＵ１が描画開始するタイミング（原点信号ＳＺ１の１つの原点パルスが発生したタイミング）に至ったものとすると、プロセッサＭＰＵ３００は計測回路部ＣＣＢ１内の積分回路３０７にホールドされていた積分値を、原点信号ＳＺ１の原点パルスに応答して零リセットしてから、スイッチ信号ＬＰ１が図１３のように「Ｈ」レベルの間だけ、積分回路３０７が光電信号ＳＳ１のピーク強度Ｖｄｐ（図１５）を積分するような制御信号ＣＳ１を送出する。それに応答して、積分回路３０７は、図１３に示したＯｎ画素の際に光源装置ＬＳから発生してビームＬＢ１となって描画ユニットＵ１に入射するオン・パルス光の強度（光量）値を逐次加算した値に対応した積分値をＡＤＣ３０８に出力する。
プロセッサＭＰＵ３００は、スイッチ信号ＬＰ１が図１３のように「Ｌ」レベルになった瞬間に、ＡＤＣ３０８が積分回路３０７から出力されている積分値をデジタル値に変換してマルチプレクサ回路部３０４に出力するような制御信号ＣＳ１を送出する。さらにプロセッサＭＰＵ３００は、マルチプレクサ回路部３０４を介して計測回路部ＣＣＢ１のＡＤＣ３０８からの積分値のデジタル値をＤＲＡＭ３０２に記憶させる。以上の動作は、他の描画ユニットＵ２～Ｕ６の各々に対応した計測回路部ＣＣＢ２～ＣＣＢ６においても同様に実行される。ここで、光電信号ＳＳ１～ＳＳ６に基づいて計測回路部ＣＣＢ１～ＣＣＢ６の各々で計測された積分値（実積分値、実積分光量）をＦＸ１～ＦＸ６とする。
プロセッサＭＰＵ３００は、計測された実積分値ＦＸ１～ＦＸ６の各々が、図１６に示した特性グラフに基づいて、ビームＬＢ１～ＬＢ６の各々が適正強度（適正光量）範囲であるか否かを計算する。例えば、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの１回の走査で描画されるＯｎ画素の数がＰＫ１のとき、係数（傾き）ΔＥｆと誤差範囲±ΔＫｅ（％）とに基づいて、プロセッサＭＰＵ３００は、ＰＫ１・ΔＥｆを設計積分値ＦＸＤ１として、以下の比較演算により実積分値ＦＸ１の適否を判定する。
ＦＸＤ１・（１－ΔＫｅ／１００）≦ＦＸ１≦ＦＸＤ１・（１＋ΔＫｅ／１００）
同様に、描画ラインＳＬ２に沿ったスポット光ＳＰの１回の走査で描画されるＯｎ画素の数がＰＫ２のとき、係数（傾き）ΔＥｆと誤差範囲±ΔＫｅとに基づいて、プロセッサＭＰＵ３００は、ＰＫ２・ΔＥｆを設計積分値ＦＸＤ２として、以下の比較演算により実積分値ＦＸ２の適否を判定する。
ＦＸＤ２・（１－ΔＫｅ／１００）≦ＦＸ２≦ＦＸＤ２・（１＋ΔＫｅ／１００）
すなわち、プロセッサＭＰＵ３００は、ｎを描画ユニットＵｎに対応して１～６としたとき、実積分値ＦＸｎが設計積分値ＦＸＤｎに対して誤差範囲±ΔＫｅ（％）に入っているとき、実積分値ＦＸｎが適正範囲、すなわち、ビームＬＢｎのオン・パルス光の光量（ピーク強度）が適正な範囲であると判定する。
以上のように、描画ユニットＵｎの各々によるスポット光ＳＰの１走査中に投射されるオン・パルス光の光量に対応した実積分値ＦＸｎが、１走査で描画される総画素数２５０００に占めるＯｎ画素数の比率である描画密度（図１６）に比例して得られる。描画密度（％）は描画ビット列データＳＤｎに基づいて予め求めておくことができる。従って、実積分値ＦＸｎ／描画密度（％）の値を描画ユニットＵｎ毎にプロセッサＭＰＵ３００で算出し、その値が描画ユニットＵｎ間で許容範囲内に揃っているか否かを判定することにより、描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンの露光量の差異（ムラ）をほぼリアルタイムに計測することができる。
また、本実施の形態では、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査ごとに、実積分値ＦＸｎを計測することが可能である。しかしながら、その場合、プロセッサＭＰＵ３００として処理能力が高く高速のものが必要となる。そこで処理能力に余裕を持たせるように、スポット光ＳＰの複数回の走査のうちの１回の走査ごとに実積分値ＦＸｎを計測しても良い。具体的には、描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰのうちの１つの反射面ＲＰによってビームＬＢｎが走査される走査期間（図１３の時間ＴＰａｂ／３の間）、ポリゴンミラーＰＭが複数回転するごとの１回転中の描画期間（時間ＴＰａｂ／３）、または原点信号ＳＺｎの原点パルスが複数回発生するごとの描画期間（時間ＴＰａｂ／３）のいずれか１つの期間中に、実積分値ＦＸｎを計測しても良い。
さらに、図１４に示したように、スポット光ＳＰの連続した４回の走査による描画ラインＳＬｎ１～ＳＬｎ４の各々で投射されるビームＬＢｎのオン・パルス光による光量の実積分値ＦＸｎをまとめて計測するようにしても良い。具体的には、図１３に示したスイッチ信号ＬＰｎが連続して４回だけ「Ｈ」レベルとなる期間中に積分回路３０７による光電信号ＳＳｎのピーク強度の積分を継続し、４本の描画ラインＳＬｎ１～ＳＬｎ４による描画期間中に得られる実積分値ＦＸｎを計測する。この場合、４本の描画ラインＳＬｎ１～ＳＬｎ４の各々におけるオン画素の数の合計値と総画素数４×２５０００との比率である描画密度（％）と、計測された４回の走査分の実積分値ＦＸｎとに基づいて、実積分値ＦＸｎ／描画密度（％）の値が予め設定される基準値に対して所定の誤差範囲内か否かが判定される。
以上のようにして計測された実積分値ＦＸｎに基づいて推定される描画中のビームＬＢｎによる露光量（強度）が目標値から変動している場合、プロセッサＭＰＵ３００はその変動量（誤差量）に関する情報を図７の描画制御装置２００に送出する。描画制御装置２００は、変動量（誤差量）に関する情報に基づいて、図９に示した強度調整制御部２５０を介して、高周波アンプ回路２５１ａ～２５１ｆに印加されるゲイン設定回路２５２ａ～２５２ｆからの設定信号Ｐｗ１～Ｐｗ６を調整する。設定信号Ｐｗ１～Ｐｗ６の調整は、図１０に示した選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々に供給される駆動信号ＤＦｎ（ＤＦ１～ＤＦ６）の高周波電力（ＲＦ電力）と選択用光学素子ＯＳｎの回折効率βとの特性に基づいて行われる。
本実施の形態では、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々で描画されるパターンが主走査方向（Ｙ方向）に継がれるため、露光されるパターンの露光量に差があると、Ｙ方向に延びた線状パターンの線幅が継ぎ部のＹ方向の両側で変化してしまうことがある。そのため、特に描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１～ＬＢ６の相互の強度を、所定の許容範囲（例えば±２～５％）内に揃えておくことが重要となる。さらに、基板Ｐに投射されるビームＬＢ１～ＬＢ６の強度の絶対値も、基板Ｐ上の感光性機能層の感度に対応した値に維持されることも重要である。プロセッサＭＰＵ３００は計測された実積分値ＦＸｎ（ＦＸ１～ＦＸ６）に基づいて、ビームＬＢ１～ＬＢ６の相互の強度差と強度の絶対値とを推定し、描画制御装置２００は相互の強度差と強度の絶対値とが許容範囲から外れてきた場合はゲイン設定回路２５２ａ～２５２ｆからの設定信号Ｐｗ１～Ｐｗ６を調整する。
〔変形例１〕
図１２に示したように、奇数番のビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５が投射される基板Ｐの副走査方向の位置はエンコーダヘッドＥＨ２によって計測され、偶数番のビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６が投射される基板Ｐの副走査方向の位置はエンコーダヘッドＥＨ３によって計測される。そこで、基板Ｐが副走査方向に一定距離、例えば５ｍｍだけ送られるごとに、図１１に示した光量計測部２０２によって、スポット光ＳＰの１回又は複数回の走査の間に実積分値ＦＸｎを計測し、その実積分値ＦＸｎに基づいて描画ユニットＵｎの各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢｎの強度変動を推定しても良い。図１７は、基板Ｐ上に長手方向（Ｘ’方向）に沿って形成される矩形状のパターン領域ＷＱ１、ＷＱ２、ＷＱ３とアライメント用のマークＭＫ１、ＭＫ２、ＭＫ３、ＭＫ４との配置の一例を示すと共に、６つの描画ラインＳＬ１～ＳＬ６とＹ方向に並べた４つのアライメント系ＡＭＳｎ（ＡＭＳ１～ＡＭＳ４）の各々の対物レンズＯＢＬによる検出領域（検出視野）Ｖｗ１、Ｖｗ２、Ｖｗ３、Ｖｗ４との配置を示す。
図１７において、十字状のマークＭＫ１は、検出領域Ｖｗ１内で捕捉されるように、基板Ｐの－Ｙ方向の端部付近にＸ’方向に沿って一定間隔で設けられ、十字状のマークＭＫ４は、検出領域Ｖｗ４内で捕捉されるように、基板Ｐの＋Ｙ方向の端部付近にＸ’方向に沿って一定間隔で設けられる。十字状のマークＭＫ２、ＭＫ３は、それぞれ検出領域Ｖｗ２、Ｖｗ３内で捕捉されるように、Ｘ’方向のパターン領域ＷＱ１とＷＱ２の間、及びパターン領域ＷＱ２とＷＱ３の間の余白領域Ａｓｐに設けられる。余白領域Ａｓｐには、基本的に描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に対応した描画ラインＳＬ１～ＳＬ６によるパターン露光は行われない。図１７は、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によってパターン領域ＷＱ１に対するパターン露光が行われている途中で、パターン領域ＷＱ１の－Ｘ’方向側（上流側）に付随して形成された４ヶ所のマークＭＫ１～ＭＫ４の各々が、４つの検出領域Ｖｗ１～Ｖｗ４で検出されている状態を示す。パターン領域ＷＱ１は、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５による描画から開始され、その位置から基板Ｐが＋Ｘ’方向に距離ＸＳＬだけ移動した後に、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６による描画が開始される。
そこで、本変形例では、パターン領域ＷＱ１内でＹ方向に直線的に延びた領域Ａｅｗを露光する際の露光量を計測する。領域ＡｅｗのＸ’方向の位置は、エンコーダヘッドＥＨ１による計測値ＣＶ１（図１２）と、少なくとも２つのアライメント系ＡＭＳ１、ＡＭＳ４の各々によって検出されるマークＭＫ１、ＭＫ４の位置情報とに基づいて特定される。なお、図１７では、パターン領域ＷＱ１内に設定される領域Ａｅｗは、Ｘ’方向に関して１ヶ所だけにしたが、Ｘ’方向に所定間隔で離間した複数の位置の各々に設定しても良い。また、領域Ａｅｗは、描画ラインＳＬｎの各々に沿ってスポット光ＳＰが１回走査するだけの領域、スポット光ＳＰが連続して複数回走査する範囲の領域、或いは、スポット光ＳＰが連続して複数回（例えばポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ数と同じ８回）走査される毎に１回の走査が行われるＸ’方向に離散した複数の位置の各々を含む領域として設定される。
図１７において、基板ＰがＸ’方向（副走査方向）に移動して、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５がパターン領域ＷＱ１の＋Ｘ’方向側の端部に位置すると、描画制御装置２００は、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々によるパターン描画の動作を開始し、エンコーダヘッドＥＨ２による計測値ＣＶ２に基づいて、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５が基板Ｐ上の領域Ａｅｗに達すると、先の図１１に示した光量計測部２０２内のプロセッサＭＰＵ３００に、描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５のそれぞれによる露光量（又は強度）の計測を指示する。それに応答して、光量計測部２０２内のプロセッサＭＰＵ３００は、領域Ａｅｗ内において、図１３～図１６で説明したような実積分値ＦＸ１、ＦＸ３、ＦＸ５を計測し、実積分値ＦＸ１、ＦＸ３、ＦＸ５の各々に基づいて露光量（又は強度）を推定演算する。
同様に、描画制御装置２００は、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々によるパターン描画の動作中に、エンコーダヘッドＥＨ３による計測値ＣＶ３に基づいて、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６が基板Ｐ上の領域Ａｅｗに達すると、プロセッサＭＰＵ３００に、描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６のそれぞれによる露光量（又は強度）の計測を指示する。それに応答して、光量計測部２０２内のプロセッサＭＰＵ３００は、領域Ａｅｗ内での実積分値ＦＸ２、ＦＸ４、ＦＸ６を計測し、実積分値ＦＸ２、ＦＸ４、ＦＸ６の各々に応じた露光量（又は強度）を推定演算する。
以上の計測動作により、領域Ａｅｗ内に描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々で描画されたパターンの露光量（又はビーム強度）の相対誤差が求められる。露光量（又は強度）の相対誤差が許容範囲（例えば±３％）から外れそうな場合、描画制御装置２００（図９の強度調整制御部２５０）は、露光量（又は強度）がオーバー気味又はアンダー気味になっている描画ユニットＵｎに対応した選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅を変化させて、対応したビームＬＢｎの強度を調整する。
以上の変形例１によれば、パターン領域ＷＱ１内の領域Ａｅｗにパターンが描画されたときの露光量（又は強度）を求めるので、Ｙ方向（主走査方向）に関する露光量の一様性や均一性をモニターし、一様性や均一性が劣化する傾向を示した場合には、直ちに露光量を調整することができる。その為、パターン領域ＷＱ１（ＷＱ２、ＷＱ３も同様）内に露光される電子デバイス用の全体パターンにおいて、配線パターン等の線幅が部分的に変動することが抑制され、高品質なパターン形成が可能となる。また、１つのパターン領域ＷＱｎ内に、Ｘ’方向に所定間隔で離散した複数の領域Ａｅｗを設定し、複数の領域Ａｅｗの各々で計測される実積分値ＦＸｎから推定される露光量（又はビーム強度）を逐次比較することにより、光源装置ＬＳからのビームＬＢ（オン・パルス光）の強度に緩やかな変動（ドリフト）が発生した場合でも、パターン領域ＷＱｎ内のＸ’方向の露光量のムラを許容範囲内に抑制することができる。
なお、以上の説明では、パターン領域ＷＱｎ内で領域Ａｅｗを指定し、その領域Ａｅｗで走査される描画ラインＳＬｎに沿って描画される描画ビット列データＳＤｎの描画密度に対応した実積分値ＦＸｎを計測するとしたが、描画ラインＳＬｎに沿った全画素（２５０００）がＯｎ画素となるパターン領域ＷＱｎ内の位置（Ｘ’方向の位置）を、予め描画データ（ＳＤｎ）中から求めておき、その位置での描画中に実積分値ＦＸｎを計測しても良い。また、描画ラインＳＬｎに沿った全画素数のうちの任意の数、例えば半数以上がＯｎ画素となるようなパターン領域ＷＱｎ内の位置（Ｘ’方向の位置）を、予め描画データ（ＳＤｎ）中から選んでおき、その位置での描画中に実積分値ＦＸｎを計測しても良い。
〔変形例２〕
先の図１３や図１６で説明したように、第１の実施の形態では、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）の１回の走査中に、描画ビット列データＳＤｎに基づいて、Ｏｎ画素となるタイミングで基板Ｐに投射されるビームＬＢｎのオン・パルス光の実積分値ＦＸｎを計測している。その為、スポット光ＳＰの１回の走査に対応した描画ビット列データＳＤｎ中のＯｎ画素の数が極めて少ない場合、すなわち図１６で説明した描画密度が極めて小さい場合、ノイズ等の影響による実積分値ＦＸｎ自体のばらつきが増大して計測精度が低下し、図１６中の直線ＣＲＦの特性から大きくずれた計測結果となることがある。このことは、図１６に示した直線ＣＲＦの係数（傾き）ΔＥｆにおいて、描画密度の低い領域では信頼性が低下し得ることを意味する。
そこで、本変形例では、図１８に示すように、描画密度が低い領域、例えば描画密度が２０％以下の領域では、予備的なテスト露光やキャリブレーション等で得られる実積分値ＦＸｎと描画密度との関係に基づいて、直線ＣＲＦの傾向を、例えば非線形な特性（補正特性）ＣＲｇに補正する。図１８において、横軸は描画密度（％）を表し、縦軸は積分値ＦＸｎを表し、非線形な特性ＣＲｇは誇張して示してある。特性ＣＲｇは、描画密度が２０％以下の領域では、理論上の直線ＣＲＦに対して下方に偏移するように補正されている。
図１８において、例えば、描画密度が１２％のときのＯｎ画素の数をＰＫ３とし、そのときに計測される実積分値ＦＸｎをＦＸ３とする。プロセッサＭＰＵ３００は、実積分値ＦＸ３が、Ｏｎ画素数ＰＫ３に対応した特性ＣＲｇ上の値に対して、誤差範囲±ΔＫｅ内であれば、基板Ｐが適正露光量で描画されたと判断する。このように、描画密度が低い領域（Ｏｎ画素の数が少ない範囲）では、描画密度と理論上で得られる積分値ＦＸｎとの間の線形関係が崩れる場合があるので、キャリブレーションやテスト露光等を行って、直線ＣＲＦと非線形な特性ＣＲｇとを定めるのが良い。なお、図１８に示した特性ＣＲｇは説明を判り易くするために誇張した一例であって、必ずしもこのような特性ＣＲｇになるものではない。
〔変形例３〕
先の図１７に示したように、基板Ｐの長手方向（Ｘ’方向）にパターン領域ＷＱｎが繰り返し複数形成される場合、パターン領域ＷＱｎの間には一定幅の余白領域Ａｓｐが形成される。そこで、本変形例では、図１７に示した領域（計測領域）Ａｅｗを余白領域Ａｓｐ内に設定し、パターン領域ＷＱｎに対するパターン露光が開始される直前に、余白領域Ａｓｐ内にダミーパターンを描画露光することで、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々によるパターン描画の際の露光量（ビーム強度）の適正値からの誤差、描画ユニットＵ１～Ｕ６間の相対的な露光量（ビーム強度）の差、或いは図１６、図１８で示した直線ＣＲＦ、特性ＣＲｇの変動等の露光量の設定性能を確認する。そして、許容範囲以上の誤差や変動が生じている場合は、それらが補正されるように、図９の強度調整制御部２５０によって、選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々に印加される駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６の各振幅を調整する。
余白領域Ａｓｐ内に描画されるダミーパターン（テストパターン）ＴＥＧは、一例として、図１９に示すように、描画ラインＳＬｎに沿って並ぶ全画素（例えば２５０００画素）のうちの全ての画素がＯｎ画素（斜線部）となる描画ビット列データＳＤｎａ、全画素のうちの９０％（２２５００画素）がＯｎ画素となる描画ビット列データＳＤｎｂ、全画素のうちの８０％（２００００画素）がＯｎ画素となる描画ビット列データＳＤｎｃ、・・・、全画素のうちの５０％（１２５００画素）がＯｎ画素となる描画ビット列データＳＤｎｆ、・・・、及び全画素のうちの１０％（２５００画素）がＯｎ画素となる描画ビット列データＳＤｎｊの１０列分を、副走査方向（Ｘ’方向）に並べたものする。
１画素の基板Ｐ上での寸法を２μｍ×２μｍとすると、テストパターンＴＥＧの副走査方向の全幅は、２０μｍ程度になる。さらに、Ｏｎ画素の数の比率（描画密度）を５％ずつ異ならせた２０列分の描画ビット列データＳＤｎａ～ＳＤｎｔによるテストパターンとした場合でも、テストパターンＴＥＧの副走査方向の全幅は４０μｍ程度に過ぎない。描画ユニットＵｎから投射されるビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）の強度を変調して、このようなテストパターンＴＥＧを描画する間、副走査方向に並ぶ画素列ごとに、図１１に示した光量計測部２０２によって１０列分の実積分値ＦＸｎａ～ＦＸｎｊ（又は２０列分の実積分値ＦＸｎａ～ＦＸｎｔ）を計測する。その際、実積分値ＦＸｎａは、全画素（２５０００画素）の全てがＯｎ画素の描画ビット列データＳＤｎａに基づいたパターン描画（５００００個のオン・パルス光の照射）なので、図１６に示した最大値Ｆｍａｘに対応する。
プロセッサＭＰＵ３００（又は描画制御装置２００）は、テストパターンＴＥＧの露光中に計測された実積分値ＦＸｎａ～ＦＸｎｊ（又はＦＸｎａ～ＦＸｎｔ）の各々を、図１６、又は図１８に示した直線ＣＲＦや非線形な特性ＣＦｇに当てはめて、描画ユニットＵｎの各々が指定された露光量でテストパターンＴＥＧを描画したか否かを推定する。これにより、描画制御装置２００は、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々によるパターン描画の際の相互の露光量の差を、基板Ｐ上のパターン領域ＷＱｎの露光直前に把握して、露光量の差が許容範囲内に収まるように、選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折効率を調整して、ビームＬＢｎの各々の強度を調整することができる。
従って、基板Ｐ上に長手方向に繰り返し形成される複数のパターン領域ＷＱｎの各々は、いずれも指定された適正露光量で露光されると共に、パターン領域ＷＱｎ内の継ぎ部での露光ムラの発生を抑えることができる。なお、テストパターンＴＥＧの１列分において、全画素（２５０００画素）中のＯｎ画素の位置は、所定の描画密度が得られれば、図１９のように連続している必要はなく、どのような配置であっても構わない。例えば、列ごとに設定する描画密度の変化率を１０％にする場合（１０列分とする場合）、１列内の全画素（２５０００画素）を２５０画素ごとに区切り、その２５０画素の中でＯｎ画素の数を列ごとに２５画素ずつ増減させた描画ビット列データＳＤｎａ～ＳＤｎｊにしても良い。或いは、トータルのＯｎ画素数が設定すべき描画密度になるように、全画素中のランダムな位置にＯｎ画素を振分けて配置しても良い。
〔変形例４〕
先の図７に示したビーム切換部（選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６、選択ミラーＩＭ１～ＩＭ６等を含む）の構成では、光源装置ＬＳから射出した直後のビームＬＢの強度（光量）を検出する光電センサＤＴａと、全ての選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６を直列に透過してくるビームＬＢ自体、またはオン状態の選択用光学素子ＯＳｎで回折されなかったビームＬＢの０次回折ビームの強度（光量）を検出する光電センサＤＴｂとが設けられている。さらに、図１１に示したように、光電センサＤＴａ、ＤＴｂの各々からの光電信号Ｓａ、Ｓｂは光量計測部２０２内の計測回路部ＣＣＢ７、ＣＣＢ８によって、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々から送出される光電信号ＳＳ１～ＳＳ６の計測と同様に、プロセッサＭＰＵ３００からの制御信号ＣＳ１によって計測される。本変形例では、６つの選択用光学素子ＯＳｎのうちのいずれか１つだけがオン状態になるという条件から、光電センサＤＴａ、ＤＴｂの各々の光電信号Ｓａ、Ｓｂに基づいて、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率の変動、すなわち選択用光学素子ＯＳｎの各々で回折されて描画ユニットＵｎの各々に供給されるビームＬＢｎの強度の変動等を計測することができる。
その為に、全ての選択用光学素子ＯＳｎがオフ状態のときに、光源装置ＬＳから所定の短時間、或いは所定パルス数分のビームＬＢをダミー発振させ、その間に光電センサＤＴａ、ＤＴｂの各々から出力される光電信号Ｓａ、Ｓｂのパルス波形の各積分値を、図１１の計測回路部ＣＣＢ７、ＣＣＢ８の各々によって、実積分値ＦＸ７ａ、ＦＸ８ａとして計測する。プロセッサＭＰＵ３００（又は描画制御装置２００）は、実積分値ＦＸ７ａ、ＦＸ８ａの比Ｋε（ＦＸ８ａ／ＦＸ７ａ）を算出する。比Ｋεは、光源装置ＬＳからのビームＬＢを直列に通すように配置した６つの選択用光学素子ＯＳｎの各々の透過率εｎ（ε１～ε６）の積に対応している。そこで、以下、比Ｋεのことを全透過率Ｋεとする。もちろん、全透過率Ｋεには、光源装置ＬＳから最下流の選択用光学素子ＯＳ２（図７参照）までの光路に配置される反射ミラーＭ１～Ｍ１２（図３参照）の反射率や、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂで構成されるリレー光学系（図５参照）の透過率も含まれるが、ここでは経時的な変化が大きいと予想される選択用光学素子ＯＳｎの透過率εｎのみを対象に説明する。
次に、例えば、図１７に示した領域Ａｅｗに対してデバイス用のパターンを露光している間、或いは、図１９に示したテストパターンＴＥＧを露光している間、図１１の計測回路部ＣＣＢ７、ＣＣＢ８の各々によって、スポット光ＳＰの１回又は複数回の走査期間中の実積分値ＦＸ７ｎ、ＦＸ８ｎを計測する。その際、計測回路部ＣＣＢ７、ＣＣＢ８は、制御信号ＣＳ１に基づいて、６つの描画ユニットＵｎのうちの１つを描画状態にするように順番にオン状態となる選択用光学素子ＯＳｎに対応して、順次６つの実積分値ＦＸ７ｎ（ＦＸ７１～ＦＸ７６）、ＦＸ８ｎ（ＦＸ８１～ＦＸ８６）を計測する。ここで、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率を、βｎ（β１～β６）とすると、実積分値ＦＸ７ｎとＦＸ８ｎは、ｎを１～６として、ＦＸ８ｎ＝Ｋε（１－βｎ）ＦＸ７ｎの関係になっている。
従って、選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折効率βｎは、βｎ＝１－（ＦＸ８ｎ）／（Ｋε・ＦＸ７ｎ）＝１－（ＦＸ７ａ・ＦＸ８ｎ）／（ＦＸ８ａ・ＦＸ７ｎ）で算出される。選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折効率βｎの変化は、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎの各々の強度変化となり、露光量の誤差となるので、パターン領域ＷＱｎを露光している適当なタイミングで領域Ａｅｗを設定したり、余白領域ＡｓｐにテストパターンＴＥＧを露光したりして、ときどき選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折効率βｎの変動や変動の傾向等を確認して、図９の強度調整制御部２５０によって選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅を調整することで、描画ユニットＵｎ間での露光量の変動を長期的に抑制できる。
また、本変形例では、各描画ユニットＵｎ内に設けられた光電センサＳＭ１ｄ等（図６参照）からの光電信号ＳＳｎを利用しないので、描画ユニットＵｎ内で生じるビームＬＢｎの強度（光量）変動はモニターできない。しかしながら、描画ユニットＵｎ内でビームＬＢｎの強度（光量）を短期に変動させる要因が無い場合は、本変形例のようにビーム切換部（図７参照）に設けた２つの光電センサＤＴａ、ＤＴｂを用いて、ビームＬＢｎの強度変動の大きな要因となり得る選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎの回折効率βｎの変化をモニターして、ビームＬＢｎの強度を調整するだけでも、パターン領域ＷＱｎの各々は、いずれも指定された適正露光量で露光されると共に、パターン領域ＷＱｎ内の継ぎ部での露光ムラの発生を良好に抑えることができる。
また、先の第１の実施の形態のように、各描画ユニットＵｎ内に光電センサＳＭ１ｄ等を設ける場合、描画ユニットＵｎ毎に基板Ｐに与える露光量の相対誤差を±２～５％以内にする為には、描画ユニットＵｎの各々の光電センサＳＭ１ｄ等からの光電信号ＳＳｎのレベルとビームＬＢｎの強度（光量）との関係を予めキャリブレーションする（図１１中のアンプ回路３０６のゲインを調整する）必要がある。これに対し本変形例では、１つの光電センサＤＴｂによって、選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折効率βｎの相対変動によるビームＬＢｎの相対的な強度変化を推定できるので、そのようなキャリブレーションが不要であり、計測精度を高めることができる。
〔変形例５〕
第１の実施の形態による描画ユニットＵｎの各々は、図４に示したように、基板Ｐ又は回転ドラムＤＲの外周面に投射されるスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）の反射光を、ｆθレンズ系ＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、偏光ビームスプリッタＢＳ１を介して検出する光電センサＤＴ１が設けられている。光電センサＤＴ１を、光電センサＳＭ１ｄ、ＤＴａ、ＤＴｂと同様のＭＳＭフォトダイオードとすると、その光電信号は描画用のビームＬＢｎのオン・パルス光に応答して、図１５で示したパルス状の波形ＷＦｐとして出力される。但し、光電センサＤＴ１が受光する反射光（正規反射光）は、基板Ｐの表面の反射率や回転ドラムＤＲの外周表面の反射率に応じた分だけ、元のビームＬＢｎの強度（光量）に対して減衰している。
基板Ｐの表面のビームＬＢｎの波長（例えば３５５ｎｍ）に対する反射率は、表面に形成される層（感光性機能層やその下地の層構造）の材料に応じて色々に変化する。一方、回転ドラムＤＲの外周表面の反射率は、表面に金属系薄膜や誘電体薄膜による多層膜を形成することにより、所定の値、例えば、描画用のビームＬＢｎの波長に対する反射率を５０％以下に抑えた一定値にすることができる。回転ドラムＤＲの外周表面の反射率を、そのように設定する為の多層膜構造の一例は、例えば国際公開第２０１４／０３４１６１号パンフレットに開示されている。
本変形例では、回転ドラムＤＲの外周面に基板Ｐが巻き付いていない状態、或いは表面に遮光性又は吸光性の層が形成されていない透明な基板Ｐが回転ドラムＤＲに巻き付けられた状態のときに、描画ユニットＵｎの各々からオン・パルス光となるビームＬＢｎを描画ラインＳＬｎに沿って走査し、その際に回転ドラムＤＲの外周表面で発生する反射光を光電センサＤＴ１で受光し、その光電信号のパルス状の波形の実積分値を図１１に示した計測回路部ＣＣＢｎと同様の計測回路部によって計測する。各描画ユニットＵｎの光電センサＤＴ１からの光電信号に基づいて計測される実積分値をＦＸＲｎ（ＦＸＲ１～ＦＸＲ６）とする。実積分値ＦＸＲｎは、適正露光量が得られるように調整された状態のときに、同時に発生する他の光電信号ＳＳｎに基づいて計測された実積分値ＦＸｎ（ＦＸ１～ＦＸ６）、或いは同時に発生する光電信号Ｓａに基づいて計測された実積分値ＦＸ７ｎ（ＦＸ７１～ＦＸ７６）に対して、一定の比率を有している。
そこで、装置のキャリブレーションのとき、または基板Ｐ上に遮光性や吸光性の層構造が形成されていない透明部分が回転ドラムＤＲに巻き付いているときに、各描画ユニットＵｎの各々によるパターン描画が適正露光量で行われるように、強度調整制御部２５０によって、各選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅を調整した後、例えば、光電センサＤＴ１からの光電信号に基づいて計測される実積分値ＦＸＲｎと、光電センサＤＴａからの光電信号Ｓａに基づいて計測される実積分値ＦＸ７ｎとの比率（ＦＸＲｎ／ＦＸ７ｎ）を記憶しておく。以降、ときどき、基板Ｐの透明部分が回転ドラムＤＲに巻き付くタイミングで、適当なダミーパターンの描画データでビームＬＢｎを基板Ｐの透明部分を介して回転ドラムＤＲの外周面に投射し、実積分値ＦＸＲｎと実積分値ＦＸ７ｎとの比率（ＦＸＲｎ／ＦＸ７ｎ）を計測する。描画ユニットＵｎの各々に関して計測された比率（ＦＸＲｎ／ＦＸ７ｎ）のうち、記憶された比率（ＦＸＲｎ／ＦＸ７ｎ）に対して変動が発生した場合、変動を起こした描画ユニットＵｎに対応するビームＬＢｎの一連の光路（光源装置ＬＳから、選択用光学素子ＯＳｎと描画ユニットＵｎ内とを通って基板Ｐに至る光路）中で、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率βｎ、他の光学素子（レンズやミラー等）の透過率や反射率に何らかの変動が発生したことが判る。
〔変形例６〕
先の第１の実施の形態、又はその各変形例では、図１１に示した計測回路部ＣＣＢｎによって、ビームＬＢ、ＬＢｎのオン・パルス光で各光電センサから発生する光電信号ＳＳｎ、Ｓａ、Ｓｂ等の図１５のようなパルス状の波形ＷＦｐを、Ｏｎ画素の数に渡って積分するものとした。しかしながら、描画用のビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）のオン・パルス光が、光源装置ＬＳの発光間隔を設定するクロック信号ＬＴＣのクロック周期で一定時間ΔＴｅｅに渡って連続して発生する場合、その連続して発生している間のオン・パルス光の波形ＷＦｐのピーク強度Ｖｄｐ（図１５参照）をサンプル／ホールドし、記憶したピーク強度Ｖｄｐを先の実積分値ＦＸｎの代わりに用いて、露光量制御（強度調整）を行っても良い。光源装置ＬＳ（又はＬＳ１、ＬＳ２）をファイバー・レーザ光源とした場合、オン・パルス光となるビームＬＢを連続発振させると、オン・パルス光のピーク強度Ｖｄｐがほぼ一定値に安定し、パルス光間の強度バラツキも少なくなる。そこで、例えば、描画ビット列データＳＤｎ中で、描画時に一定時間ΔＴｅｅに渡ってＯｎ画素が連続する部分、或いは全画素（２５０００画素）に渡ってＯｎ画素となる主走査方向に延びたラインパターンを描画する描画ビット列データＳＤｎを予め選択し、連続したＯｎ画素が描画される際に発振されるビームＬＢｎのオン・パルス光のピーク強度Ｖｄｐを、図１１の計測回路部ＣＣＢｎで計測するようにしても良い。
Ｏｎ画素が一定時間ΔＴｅｅに渡って連続する部分、或いは全画素がＯｎ画素となる描画ビット列データＳＤｎの情報は、図７の描画制御装置２００によって設定され、図１１のプロセッサＭＰＵ３００に送られ、プロセッサＭＰＵ３００は、その情報に基づいた制御信号ＣＳ１を各計測回路部ＣＣＢｎに送出し、ピーク強度Ｖｄｐのサンプリング期間を設定する。また、Ｏｎ画素が連続する一定時間ΔＴｅｅは、各光電センサの応答時間（立上り時間）に応じて設定される。先の図１５に示したように、各光電センサを数十ｐＳ程度の応答特性を持つＭＳＭフォトダイオードとした場合、一定時間ΔＴｅｅは、Ｏｎ画素の数個程度が連続する時間で良い。光電センサとして、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を用いる場合は、ＭＳＭフォトダイオードよりも応答時間が長いので、一定時間ΔＴｅｅも長めに設定するのが良い。
〔変形例７〕
以上の第１の実施の形態やその変形例では、ビーム切換部内の選択用光学素子ＯＳｎを介して描画ユニットＵｎの各々に供給される描画用のビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）の強度（光量）は、図９に示した強度調整制御部２５０によって選択用光学素子ＯＳｎの各々の駆動信号ＤＦｎの振幅を変更することで調整した。この場合、描画用のビームＬＢｎの強度が調整できるので、描画ユニットＵｎ毎に基板Ｐ上に描画されるパターン間の相互の露光量の差をきめ細かく調整することができる。しかしながら、選択用光学素子ＯＳｎに投入されるＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎの振幅）に対する効率βの調整特性が、図１０で示したような傾向を持つこと、そして選択用光学素子ＯＳｎが光源装置ＬＳからのビームＬＢの光路に沿って直列（タンデム）に設けられていることから、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）の強度を一律に比較的大きく調整する場合、選択用光学素子ＯＳｎの各々に対して印加される駆動信号ＤＦｎの振幅を、図１０の特性（効率βの上限βｍａｘや下限値）を考慮した煩雑な演算に基づいて決定することになる。そこで、本変形例では、光源装置ＬＳから出射して、ビーム切換部（図３の構成では反射ミラーＭ１以降）に入射する前に、ビームＬＢの強度（光量）を光学的に調整する為の光量調整部材を設ける。
光量調整部材の典型的な構成は、透過率（或いは反射率）が段階的又は連続的に変化するように、材料、厚み、積層数を調整した誘電体膜を石英板等に蒸着した可変ＮＤフィルターである。この可変ＮＤフィルターは石英板上の領域に応じてビームＬＢに対する透過率（或いは反射率）が異なるように構成され、ビームＬＢの光路に対する可変ＮＤフィルターの位置を調整することで、透過したビームＬＢの強度（光量）を段階的又は連続的に減衰させることができる。石英板の誘電体膜が蒸着されていない領域では、透過率として９９％以上（反射率として１％以下）が得られる。
また、光量調整部材は、ビームＬＢの光路に対して誘電体膜を蒸着した石英板（平行平板）を傾斜可能に配置した構成でも良い。この場合、石英板へのビームＬＢの入射角の変化によって、透過ビームの強度と反射ビームの強度の比率が変化すること（入射角に依存した透過率又は反射率の変化）を利用して光量調整することができる。
〔変形例８〕
先の第１の実施の形態、又はその各変形例では、図８に示した１台の光源装置ＬＳからのビームＬＢが、６つの描画ユニットＵｎのいずれか１つに選択的に供給されるように、図７に示したビーム切換部の直列に配置した６つの選択用光学素子ＯＳｎの１つを順番にオン状態にスイッチングさせていた。しかしながら、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰ当たりの走査効率１／αが１／４以上で１／３未満の場合、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットにも開示されているように、図８に示した光源装置ＬＳを２台設けることで、効率的な描画が可能である。
図２０は、図３に示したビーム切換部の各光学部材の配置をほとんど変えることなく、２台の光源装置を設ける場合の構成をＸＹ面内で示した図である。本変形例では、１台目の光源装置ＬＳ１からのビームＬＢを、図３と同じ反射ミラーＭ１の位置から、反射ミラーＭ２、選択用光学素子ＯＳ５、反射ミラーＭ３、Ｍ４、選択用光学素子ＯＳ６、反射ミラーＭ５、Ｍ６、選択用光学素子ＯＳ３の順番で通して、図３中の反射ミラーＭ７の代わりに配置した吸収体ＴＲ１で吸収させる。図２０では図示を省略してあるが、２台目の光源装置ＬＳ２からのビームＬＢは、例えば、図３に示した反射ミラーＭ８の位置から、選択用光学素子ＯＳ４、反射ミラーＭ９、Ｍ１０、選択用光学素子ＯＳ１、反射ミラーＭ１１、Ｍ１２、選択用光学素子ＯＳ２の順番で通して、図３中の吸収体ＴＲで吸収させる。従って、第１の光源装置ＬＳ１は、３つの描画ユニットＵ３、Ｕ５、Ｕ６の各々に供給すべきビームＬＢ３、ＬＢ５、ＬＢ６を発生し、第２の光源装置ＬＳ２は、３つの描画ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ４の各々に供給すべきビームＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ４を発生する。
このように、２台の光源装置ＬＳ１、ＬＳ２を設けることにより、各描画ユニットＵｎは、スポット光ＳＰの走査をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの１面飛ばしで行う必要が無くなり、全ての反射面ＲＰの各々でスポット光ＳＰの走査ができる。それにより、基板Ｐの副走査方向（Ｘ’方向、長尺方向）への移動速度を、１台の光源装置ＬＳのときと比べて倍にすることができ、生産性を飛躍的に向上させることができる。なお、図２０に示した光源装置ＬＳ１と反射ミラーＭ１との間の光路中には、先の変形例７で説明した光量（強度）調整用の光量調整部材等を含む調整光学系ＦＡＯが設けられる。また、図２０に示した吸収体ＴＲ１は、選択用光学素子ＯＳ３を透過したビームＬＢの進行方向（＋Ｘ方向）と交差したＹ方向に移動可能に構成される。吸収体ＴＲ１の後方（＋Ｘ方向）には、例えばＸＹ面に対して４５°傾いた反射面ＲＰを有する反射ミラーＭ４０が固定されている。その為、吸収体ＴＲ１が選択用光学素子ＯＳ３からのビームＬＢの光路から外れると、ビームＬＢは、反射ミラーＭ４０に投射される。反射ミラーＭ４０で反射されたビームＬＢは、光源装置ＬＳ（ＬＳ１、ＬＳ２）やビーム切換部の各光学部材を保持する支持定盤の開口部ＤＨを通って－Ｚ方向に進み、装置メンテナンスの際に、描画ユニットＵｎ単体の光学性能、例えばビーム（スポット光）の断面内での強度分布（ビームプロファイル）、球面収差、像面傾斜や像面湾曲等の光学諸特性を計測したり、調整したりする作業の為に利用される。
〔第２の実施の形態〕
描画ユニットＵｎの各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）は、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）上でスポット光ＳＰとして集光されるが、各スポット光ＳＰが最も収斂するベストフォーカス位置（ビームウェスト位置）のフォーカス方向の前後には、所定の焦点深度（ＤＯＦ：Depth Of Focus）範囲が存在する。初期設定として、描画ユニットＵｎの各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰのベストフォーカス位置が回転ドラムＤＲで支持された基板Ｐの表面と一致するように調整される。先の実施の形態で例示したように、ビームＬＢｎの波長を３５５ｎｍ、スポット光ＳＰのベストフォーカス位置での直径（実効的なスポット径）を２μｍとする場合、図４に示したｆθレンズＦＴとシリンドリカルレンズＣＹｂを通って基板Ｐに向かうビームＬＢｎの開口数（ＮＡ）は、例えばＮＡ＜０．１と小さいため、ＤＯＦ範囲はベストフォーカス位置に対して±数十μｍ～±１００μｍ程度得られる。
一方、基板Ｐを支持する回転ドラムＤＲの外周面の真円度や偏心といった機械的な誤差は加工精度の向上により、それぞれ±数μｍ程度に抑えることができる。さらに回転ドラムＤＲのシャフトＳｆｔ（図１２）を装置本体に支持するベアリングのガタ（遊び公差）量も数μｍ以下である。また、基板Ｐ自体の厚みムラは、ＰＥＴやＰＥＮによるフィルム材であれば、公称の厚みに対して±数％以下であり、公称で１００μｍ厚の基板Ｐであれば、厚みムラは高々±数μｍ以下である。従って、描画ラインＳＬｎが位置する基板Ｐの表面は、回転ドラムＤＲの機械的な誤差、ベアリングのガタ、或いは基板Ｐの厚みムラの影響によって±十数μｍ程度の範囲でフォーカス方向に変位し得るが、その量はＤＯＦ範囲に比較すると十分に小さい。
しかしながら、描画装置を組み上げた直後のテスト露光の際、或いは当初予定されていた厚み範囲と大きく異なる厚みの基板Ｐを露光するときには、描画ユニットＵｎの各々からのビームＬＢｎのスポット光ＳＰのベストフォーカス位置を基板Ｐの表面と合わせる為の調整作業（フォーカス調整）が必要となる。フォーカス調整は、例えば、図１２に示した構成において、回転ドラムＤＲのＺ方向の高さ位置、或いは６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６のＺ方向の高さ位置を機械的に微調整することで可能である。回転ドラムＤＲをＺ方向に位置調整することは比較的に簡単であるが、その場合、エンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３の位置を同じ量だけＺ方向に変位させ、さらにアライメント系ＡＭＳ（対物レンズＯＢＬ）の位置を調整する必要があり、それらの調整作業は煩雑で長い時間を要する。
また、描画ユニットＵ１～Ｕ６（図４参照）のＺ方向の高さ位置を微調整する場合は、図５で説明したように、ビーム切換部内の各選択ミラーＩＭｎの反射面の位置（面Ｐｓ）が、基板Ｐ上に収斂されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰと共役になるように設定されているため、描画ユニットＵ１～Ｕ６のみをＺ方向に位置調整すると、調整量によってはその共役関係が崩れる。さらに、回転ドラムＤＲをＺ方向に位置調整した場合も、描画ユニットＵ１～Ｕ６をＺ方向に位置調整した場合も、基板Ｐ上では、図１７に示した奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６との副走査方向の間隔距離ＸＳＬが変化し得るので、テスト露光で描画された計測用パターンの解像状態、位置決め精度、重ね合せ精度、継ぎ精度等の計測情報を取得するキャリブレーション作業によって、距離ＸＳＬを精密に計測する作業が必要となる。
そこで第２の実施の形態では、図２１に示すように、光源装置ＬＳ（又はＬＳ１、ＬＳ２）から出射してビーム切換部に入射する前（図３、図２０中の反射ミラーＭ１の手前、又は初段の選択用光学素子ＯＳ５の手前）に、フォーカス調整光学部材としてのレンズＧＬｇ、ＧＬｈを設ける。このレンズＧＬｇ、ＧＬｈは、先の図２０に示した構成では調整光学系ＦＡＯ内に設けられる。図２１では、先の図８に示した光源装置ＬＳ内の光学構成のうち、第２の波長変換光学素子１５０からレンズＧＬｆまでの光路を示す。第２の波長変換光学素子１５０には、種光ビームＬｓｅ（波長λ）の第２高調波（波長λ／２）と種光ビームＬｓｅ（波長λ）との混合ビームＳＢ（２ω）が収斂するように入射する。波長変換光学素子１５０から発散して発生するビームのうち、第３高調波として紫外波長域にピークを有するビームＬＢは、波長分離素子としてのダイクロイックミラーＤＣＭによって、元の混合ビームＳＢ（２ω）や他の波長のビームと分離され、レンズＧＬｆによって平行光束に変換されて光源装置ＬＳの窓ＢＷから射出する。
光源装置ＬＳ（又はＬＳ１、ＬＳ２）からの平行なビームＬＢを入射する正の屈折力を持つレンズＧＬｇは、設計上の基準位置から±ΔＦＣの範囲で光軸に沿った方向に移動可能に構成される。レンズＧＬｇに入射したビームＬＢは、レンズＧＬｇの後側焦点距離の位置の面Ｐｓ’でビームウェストとなるように収斂された後、発散して正の屈折力を持つレンズＧＬｈに入射する。設計上、面Ｐｓ’はレンズＧＬｈの前側焦点距離の位置に設定され、レンズＧＬｈを通ったビームＬＢは再びビーム径が１ｍｍ程度の平行光束となって、図３又は図２０中の反射ミラーＭ１、又は初段の選択用光学素子ＯＳ５に向かう。ビームＬＢがビームウェストとなる面Ｐｓ’は、初期設定では、波長変換光学素子１５０と光学的に共役に設定され、さらに図５に示した面Ｐｓ、及び基板Ｐに投射される６つのビームＬＢ１～ＬＢ６の各々のベストフォーカス面の各々とも共役に設定される。なお、図２１において、レンズＧＬｇの前側焦点距離の位置は、光源装置ＬＳの窓ＢＷの位置になるように設定され、レンズＧＬｈの後側焦点距離の位置は、初段の選択用光学素子ＯＳ５の位置、又はその共役位置となるように設定される。
以上の構成により、レンズＧＬｇを基準位置から±ΔＦＣの範囲で光軸方向に移動させると、ビームＬＢのビームウェスト位置である面Ｐｓ’も、±ΔＦＣの範囲で光軸方向に変位する。その結果、描画ユニットＵ１～Ｕ６から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１～ＬＢ６の各々のベストフォーカス位置（ビームウェスト位置）は、基板Ｐ上の奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５を含む接平面、及び偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６を含む接平面のそれぞれと垂直なフォーカス方向に、一斉に同じ量だけ変位する。このように、レンズＧＬｇを移動させる簡単な機構を設けるだけで、基板Ｐに投射される６つのビームＬＢ１～ＬＢ６の各フォーカス位置を迅速に調整することができる。その為、各描画ユニットＵｎの各々のフォーカス状態をファインに調整する為のテスト露光を含むキャリブレーション作業の時間を短縮することができる。なお、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１～ＬＢ６の個々のベストフォーカス位置は、例えば、図４に示した描画ユニットＵｎ内のビームエキスパンダ系ＢＥのレンズＢｅ１、Ｂｅ２の少なくとも一方を光軸方向に微動させることで調整可能である。
〔第２の実施の形態の変形例〕
上記の第２の実施の形態では、光源装置ＬＳ（又はＬＳ１、ＬＳ２）から射出されるビームＬＢがビームウェストとなる面Ｐｓ’を、レンズＧＬｇの移動によって初期設定時（設計時）の位置から光軸方向に変位させている。その為、レンズＧＬｈから射出するビームＬＢは、初期設定（設計）状態では平行光束であったものが、レンズＧＬｇの初期設定位置（設計位置）からの移動量に応じて、僅かではあるが発散性または収斂性の光束になる。レンズＧＬｈから射出するビームＬＢは、図５（図３、図２０）に示したように、初段の選択用光学素子ＯＳ５からレンズＧａ、Ｇｂによるリレー光学系を挟んで互いに共役になるように直列に配置された６つの選択用光学素子ＯＳｎに入射する。
初段の選択用光学素子ＯＳ５に入射するビームＬＢの特性（平行度）が、レンズＧＬｇの移動によるフォーカス調整によって僅かに変化した場合（発散や収斂の度合いが変わった場合）、後段の全ての選択用光学素子ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２の各々に入射するビームＬＢの特性（平行度）も同様に変化する。すなわち、レンズＧＬｇの移動によってフォーカス調整を行うと、選択用光学素子ＯＳｎの各々に入射するビームＬＢの平行度が変化すること（発散性または収斂性の光束となること）によって、各選択用光学素子ＯＳｎを通るビームＬＢの直径も僅かに変化することになる。
このように、選択用光学素子ＯＳｎに入射するビームＬＢの特性（平行度やビーム直径）が変化すると、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率βが初期設定の状態から変化することになり、同じＲＦ電力で各選択用光学素子ＯＳｎをオン状態にしたとしても、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎの強度（光量）が変化することになる。
そこで、本変形例では、基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）のフォーカス位置を調整する為に、図２１のように光源装置ＬＳとビーム切換部（選択用光学素子ＯＳｎを含む）との間にレンズＧＬｇ、ＧＬｈによるフォーカス調整光学部材（調整光学系ＦＡＯ）を設けた場合は、フォーカス調整に応じて、選択用光学素子ＯＳｎの各々に印加するＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎの振幅）を、図９の強度調整制御部２５０によって調整する。その際、フォーカス調整量は図２１のレンズＧＬｇの移動位置に対応するので、フォーカス調整に伴うビームＬＢｎの強度（光量）変化量とレンズＧＬｇの移動位置とを対応付けたテーブルや関数、或いは、レンズＧＬｇの移動位置とＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎの振幅）の補正量とを対応付けたテーブルや関数を予め実験等により求めておく。そして、例えば厚みが２倍程度に大きく異なる基板Ｐが装着されたときは、フォーカス調整を行うと共に、テーブルや関数に基づいて、選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折効率βを調整してビームＬＢｎの強度（光量）を調整することで、良好なフォーカス状態のパターンを適正露光量の下で描画することができる。
〔第３の実施の形態〕
先の図２０に示したように、２台の光源装置ＬＳ１、ＬＳ２を用いる場合、光源装置ＬＳ１からのビームＬＢは、３つの選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３の各々を通して、反射ミラーＭ４０を介して、実際のパターン描画以外の用途の為に利用することができる。反射ミラーＭ４０は、ＸＹ面内では、先の図２に示した露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢの－Ｘ方向の外壁に形成された開口部ＣＰ５の近くに位置する。その為、装置のメンテナンス等の際に、開口部ＣＰ５を塞いでいる扉板ＣＢｈを開けると、図２０に示した開口部ＤＨを通った光源装置ＬＳ１からのビームＬＢを利用することができる。
図２２は、装置メンテナンス時にビームＬＢを用いて描画ユニットＵｎを光学調整する際の構成例を示す図であり、露光部本体ＥＸのうち、図２０中の反射ミラーＭ４０と開口部ＤＨとを含み、ＸＺ面と平行な面における部分断面を示す。図２２において、図２０に示した吸収体ＴＲ１、反射ミラーＭ４０、及びその他の各種光学部材や光源装置ＬＳ１は、支持定盤ＢＦ上に取付けられている。支持定盤ＢＦの開口部ＤＨの下方には、反射ミラーＭ４０で反射されたビームＬＢの光路を覆うように－Ｚ方向に延びたパイプ部材ＩＵａが取り付けられ、パイプ部材ＩＵａの下端部には調整又は検査すべき描画ユニットＵｎのビーム入射部Ｊｐｅと接続される環状のジョイント部材ＩＵｂが設けられる。図２２に示した描画ユニットＵｎは、図４に示した描画ユニットＵｎを－Ｙ方向からみたものであり、装置本体から取り外してドッキング機構（計測用支持台座）ＤＫＳに取り付けられる。ドッキング機構ＤＫＳには、検査すべき描画ユニットＵｎのｆθレンズＦＴ、反射ミラーＭ２４、シリンドリカルレンズＣＹｂを通ってきたビームＬＢｎによるスポット光ＳＰのプロファイルやテレセン特性（ビームＬＢｎのＺ軸に対する傾斜誤差）、フォーカス特性（ベストフォーカス位置とＤＯＦ範囲）等を計測可能なビームプロファイラー（光学計測器）ＯＭＵが設けられている。
ドッキング機構ＤＫＳは、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆがＸＹ面と平行、即ち反射ミラーＭ４０で反射されて－Ｚ方向に進むビームＬＢの主光線と垂直になるように描画ユニットＵｎを着脱可能に取り付ける。さらにドッキング機構ＤＫＳは、メンテナンス時にチャンバーＣＢの開口部ＣＰ５の近傍に位置する装置本体フレーム部（コラム部）に±数十μｍ程度の精度で着脱可能に取り付けられる。また、ドッキング機構ＤＫＳは、装着した描画ユニットＵｎをドッキング機構ＤＫＳ（本体フレーム部）に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各々に±数μｍ以下の位置決め精度で微動する第１の移動機構ＭＶ１を有している。ドッキング機構ＤＫＳは、ビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）に対する光学計測器ＯＭＵの位置をＸ軸方向とＹ軸方向とに変位させる第２の移動機構ＭＶ２を有すると共に、光学計測器ＯＭＵをＺ軸方向（フォーカス方向）に微動させるＺ微動機構（第３の移動機構）ＭＶ３を有する。
以上の構成において、メンテナンスの際には、チャンバーＣＢの開口部ＣＰ５に光学計測器ＯＭＵを有するドッキング機構ＤＫＳを装着し、調整又は検査すべき描画ユニットＵｎの１つ（ユニットフレーム）を装置本体から取り外してドッキング機構ＤＫＳに取り付ける。ドッキング機構ＤＫＳに取り付けた描画ユニットＵｎ内のポリゴンミラーＰＭには、手動で反射面ＲＰを任意の角度位置に設定できる治具（ポリゴンミラー固定治具）が装着される。その後、図２２の吸収体ＴＲ１をビームＬＢの光路から退避させ、選択用光学素子ＯＳ３を透過して反射ミラーＭ４０で反射されたビームＬＢが、描画ユニットＵｎの入射部Ｊｐｅを介して反射ミラーＭ２０に正確に入射し、ビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）が光学計測器ＯＭＵに入射するように、ドッキング機構ＤＫＳの第１の移動機構ＭＶ１と第２の移動機構ＭＶ２の少なくとも一方を用いて位置調整する。その際、光学計測器ＯＭＵは、ビームＬＢｎの入射部がｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆの位置、すなわちスポット光ＳＰによる描画ラインＳＬｎの主走査方向の中央位置に設定されるように、第２の移動機構ＭＶ２によって位置決めされている。
光学計測器ＯＭＵによってスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）のプロファイルを計測する際は、光源装置ＬＳ１からオン・パルス光のビームＬＢを発振周波数Ｆａで出力し続けると共に、３つの選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３の全てをオフ状態にホールドする。さらに、第２の移動機構ＭＶ２によって、スポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）がＸＹ方向の所定位置で光学計測器ＯＭＵの計測窓に正確に入射するように、光学計測器ＯＭＵの出力信号（計測信号）のレベルに基づいて微調整を行う。光学計測器ＯＭＵは、第３の移動機構ＭＶ３によるＺ方向の微動により、ビームＬＢｎのＺ方向（フォーカス方向）の複数の位置、例えば２０μｍの位置ごとに、ビームＬＢｎの断面内のＸＹ方向の強度分布や寸法を計測する。その計測結果に基づいて、ビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）のベストフォーカス位置（ビームウェスト位置）やスポット光ＳＰのディストーション（球面収差やコマ収差）等の光学諸性能を確認することができる。
ビームＬＢｎのベストフォーカス位置やディストーションの計測は、描画ラインＳＬｎの中央位置の他に、主走査方向の両端側の位置の各々でも行われるように、第２の移動機構ＭＶ２によって光学計測器ＯＭＵを位置決めすると共に、ポリゴンミラー固定治具によってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの角度を調整する。以上のように、描画ラインＳＬｎの中央位置、両端位置の３ヶ所の各々で計測されたビームＬＢｎのベストフォーカス位置（ＤＯＦ範囲）やディストーションの計測結果に基づいて、ベストフォーカス位置やディストーションが所定の許容範囲から外れている場合は、ドッキング機構ＤＫＳに搭載された状態で、描画ユニットＵｎ内のレンズ（ビームエキスパンダ系ＢＥ、シリンドリカルレンズＣＹａ、ＣＹｂ、又はｆθレンズＦＴ等）の位置や姿勢を微調整する。レンズの調整が終わったら、再び、光学計測器ＯＭＵによって、ベストフォーカス位置やディストーションを確認する。なお、光学計測器ＯＭＵによって、描画ラインＳＬｎの中央位置、両端位置の３ヶ所の各々でのスポット光ＳＰの強度やベストフォーカス位置等を計測することで、ｆθレンズＦＴの像面でのｆθ特性の誤差、スポット光ＳＰの主走査方向の位置における強度ムラ等も把握できる。
以上、本実施の形態によれば、パターン描画装置（露光部本体）ＥＸに搭載されているチューニング済みの光源装置ＬＳ１からのビームＬＢを用いて、描画ユニットＵｎを検査又は調整することができる。その為、検査や調整の為に別の同等の光源装置を用意する必要がなく、パターン描画装置（露光部本体）ＥＸの設置現場（製造ライン内）で検査作業や調整作業を効率的にできる。なお、光学計測器ＯＭＵは、ビームＬＢｎの精密なビーム光量（ピーク値）、スポット光ＳＰの副走査方向の位置誤差（描画ラインＳＬｎの直線性）等を精密に計測する専用の計測器に載せ替えることもできる。
また、本実施の形態では、光源装置ＬＳ１からのビームＬＢを利用する際に、光源装置ＬＳ１から反射ミラーＭ４０までの各光学部材（選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ５、ＯＳ３、反射ミラーＭ１～Ｍ６、Ｍ４０、リレー光学系のレンズＧａ、Ｇｂ、選択ミラーＩＭ５、ＩＭ６、ＩＭ３）は固定状態に維持され、位置設定精度が厳しくない吸収体ＴＲ１のみを光路から退避させる構成とした。その為、ビームＬＢを利用した描画ユニットＵｎの検査や調整の作業が終わった後、吸収体ＴＲ１を元の位置に戻すだけで、再び元の精度でビームＬＢを送光させることができる。
なお、図２０では、ビームＬＢの取り出しを吸収体ＴＲ１の位置としたが、反射ミラーＭ３と反射ミラーＭ４の間（或いは反射ミラーＭ１と反射ミラーＭ２の間）に、反射ミラーＭ３（或いは反射ミラーＭ１）で反射して－Ｙ方向に進むビームＬＢを＋Ｘ方向に反射するような可動ミラーを光路中に挿脱可能に設け、その可動ミラーから＋Ｘ方向に進むビームＬＢの進行方向に、反射ミラーＭ４０と開口部ＤＨを設けても良い。
〔第４の実施の形態〕
先の実施の形態のように、複数の描画ユニットＵｎを用いて継ぎ露光を行うパターン描画装置ＥＸでは、各描画ユニットＵｎの各々によって描画されるパターンのフォーカス状態が揃っていることが必要とされ、その為には、電子デバイス用のパターンを基板Ｐに露光する前に、テスト露光等によってフォーカス状態の適否や描画ユニットＵｎ間のフォーカス差を確認する作業が行われる。その他、テスト露光によって、主走査方向と副走査方向の各々に関する継ぎ誤差（継ぎ精度）、下地パターン上に新たに描画されるパターンの重ね合せ誤差、露光量の適否等を確認することもある。そのようなテスト露光では、テスト露光用のシート基板を使って、テストパターンが種々の条件設定の下で描画される。テスト露光用のシート基板としては、例えば、ＰＥＴやＰＥＮのフィルム上に銅又はアルミニウム等の金属層を蒸着し、その金属層の上にフォトレジスト層を塗布したものが使われる。テスト露光されたシート基板は、現像処理、乾燥処理の後に、光学顕微鏡を有する検査装置によって、テストパターンのレジスト像を観察したり、線幅寸法や間隔寸法等を計測したりして、描画時に設定された条件（初期条件）に基づいて推定される描画状態からの差異（誤差）を確認する。その差異（誤差）が許容範囲から外れているときは、初期条件に対してオフセットを与えたり、関連する駆動部や調整機構を微調整したりするキャリブレーション作業が行われる。
そこで、本実施の形態では、テスト露光時に設定される各種の初期条件を、文字やバーコードによる情報パターンにして、テスト露光用のシート基板に付加的に描画することによって、検査装置を用いた検査の作業効率を向上させる。図２３は、露光量の適否とフォーカス状態の適否とを確認する為に、テスト露光用のシート基板（以下、Ｐ’とする）上に描画ユニットＵｎの１つによって描画されるテストパターン領域ＴＰＥａ、ＴＰＥｂ、ＴＰＬｎ、ＴＰＣｎ、ＴＰＲｎと、情報パターン領域ＰＩＦａ、ＰＩＦａ’、ＰＩＦｂ、ＰＩＦｂ’との配置の一例を示す図である。図２３においても、描画ラインＳＬｎが延びる主走査方向をＹ方向とし、シート基板Ｐ’が送られる副走査方向を先の図１７と同様にＸ’方向とする。テストパターン領域ＴＰＥａ、ＴＰＥｂの各々には、露光量の制御精度を確認する為に、先の図１９に示したようなテストパターン（ダミーパターン）ＴＥＧが描画される。図２３では、副走査方向（シート基板Ｐ’の送り方向）に離れた２ヶ所にテストパターン領域ＴＰＥａ、ＴＰＥｂが設定される。
テストパターン領域ＴＰＬｎ、ＴＰＣｎ、ＴＰＲｎ（それぞれ、ｎは１～６）の各々には、線幅を段階的に異ならせた縦方向（Ｘ’方向）のライン＆スペースの格子パターンと、線幅を段階的に異ならせた横方向（Ｙ方向）のライン＆スペースの格子パターンとが複数描画される。これらの格子パターンは、解像力、フォーカス状態、露光量の状態の各々を確認するのに適している。また、テストパターン領域ＴＰＬ１～ＴＰＬ６は、描画ラインＳＬｎの＋Ｙ方向側の端部付近の位置に設定され、テストパターン領域ＴＰＣ１～ＴＰＣ６は、描画ラインＳＬｎの中央付近の位置に設定され、テストパターン領域ＴＰＲ１～ＴＰＲ６は、描画ラインＳＬｎの－Ｙ方向側の端部付近の位置に設定される。テストパターン領域ＴＰＬｎ、ＴＰＣｎ、ＴＰＲｎの各々に描画される複数の格子パターンに関する描画データ（描画ビット列データＳＤｎ）は、同じもので良い。ここで、描画ラインＳＬｎの両端部付近と中央付近との３ヶ所にテストパターン領域ＴＰＬｎ、ＴＰＣｎ、ＴＰＲｎを設けたのは、ベストフォーカス面のＸ’軸回りの傾斜誤差、各領域でのディストーション誤差、ｆθレンズＦＴのｆ－θ特性の誤差等を把握する為である。
図２３において、Ｘ’方向に３列分に渡って配列されるテストパターン領域ＴＰＬ１～ＴＰＬ３、ＴＰＣ１～ＴＰＣ３、ＴＰＲ１～ＴＰＲ３は、その列ごとに露光量（ビームＬＢｎの強度）を変えて露光し、描画された複数の格子パターンのレジスト像を比較することで、シャープな解像が得られる露光量を確認する為に使われる。また、Ｘ’方向に３列分に渡って配列されるテストパターン領域ＴＰＬ４～ＴＰＬ６、ＴＰＣ４～ＴＰＣ６、ＴＰＲ４～ＴＰＲ６は、その列ごとにフォーカス状態（ビームＬＢｎのベストフォーカス位置）を一定量ずつ変えて露光し、描画された複数の格子パターンのレジスト像を比較することで、シャープな解像が得られるフォーカス位置を確認する為に使われる。本実施の形態では、露光量の変更は、選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅の変更、又は先の変形例７で説明した光量調整部材の調整（駆動）によって行われ、フォーカス状態の変更は、図２１で説明した調整光学系ＦＡＯ内のレンズＧＬｇの微動によって行われるものとする。
回転ドラムＤＲの回転によりシート基板Ｐ’が一定の速度でＸ’方向に送られ、テスト露光が開始されると、描画制御装置２００（図７参照）は、標準的に設定されている露光量（ビームＬＢｎの強度）と、標準的に設定されているフォーカス状態のもとで、テスト露光に関する条件やパラメータ値（設定値）に関する情報を、情報パターン領域ＰＩＦａ内に描画する。情報パターン領域ＰＩＦａ内には、例えば、光学顕微鏡等によって観察可能な大きさの文字パターン（縦１４画素、横８画素を英数字の１文字とする大きさ）を、横方向（Ｙ方向）に１０～２０文字、縦方向（Ｘ’方向）に６行分並べられる程度の情報量が描画できる。描画ユニットＵｎで描画可能な１画素の寸法を、２×２μｍ角とした場合、１文字は縦２８μｍ、横１６μｍとなり、文字間、行間を２画素分（４μｍ）とすると、シート基板Ｐ’上で、情報パターン領域ＰＩＦａの横方向は２００～４００μｍ程度、縦方向は２００μｍ程度の寸法となる。この寸法は、図１２に示したアライメント系ＡＭＳの対物レンズＯＢＬによる検出領域（検出視野）Ｖｗｎ（図１７参照）で観察可能な大きさとなっている。
情報パターン領域ＰＩＦａ内に描画される情報（文字パターンの並び）は、テスト露光の条件として、露光量（ビーム強度）を異なる複数の値に設定する場合は、その複数の値の各々に対応した情報、例えば、標準的に設定されるビーム強度からの変更比率（±○○％）の文字列で表わされる。さらに、情報パターン領域ＰＩＦａ内に描画される情報としては、シート基板Ｐ’の搬送速度（ｍｍ／Ｓ）、ポリゴンミラーＰＭの回転速度（ｒｐｍ）、或いは標準的に設定されているフォーカス状態（初期フォーカス位置）に対応したレンズＧＬｇ（図２１参照）の光軸方向の位置（ｍｍ）等がある。その為、描画制御装置２００（図７）は、それらのテスト露光時の条件やパラメータに関する情報（数値）を表す文字列に対応した描画データ（描画ビット列データＳＤｎ）を生成する機能を備えている。
情報パターン領域ＰＩＦａに必要な情報（文字パターン列）が描画されると、描画ユニットＵｎは描画制御装置２００の制御によって、テストパターン領域ＴＰＥａ内に図１９で示したようなテストパターンＴＥＧを描画する。同時に、図１１に示した光量計測部２０２のプロセッサＭＰＵ３００は、テストパターンＴＥＧを描画するビームＬＢｎのオン・パルス光の実積分値ＦＸｎを逐次計測し、テストパターンＴＥＧの描画完了後に、直ちに、計測された実積分値ＦＸｎと描画密度との相関に基づいた演算より、ビームＬＢｎの強度に関する情報（ビーム強度情報）を求めて、描画制御装置２００に送る。
テストパターンＴＥＧの描画完了後、描画制御装置２００（図７）は、１列目のテストパターン領域ＴＰＬ１、ＴＰＣ１、ＴＰＲ１の各々に複数の格子パターンを含むテストパターンが描画されるような描画データを用意し、描画ユニットＵｎによる描画動作を開始する。１列目のテストパターン領域ＴＰＬ１、ＴＰＣ１、ＴＰＲ１の各々にテストパターン（格子パターン）を描画する際の露光量（ビームＬＢｎの強度）は、テストパターンＴＥＧの描画時に得られたビーム強度に対して変更比率（±○○％）だけ変わるように、選択用光学素子ＯＳｎ又は光量調整部材によって調整される。その調整時間を確保する為、テストパターン領域ＴＰＥａの終端（－Ｘ’方向の端部）と、１列目のテストパターン領域ＴＰＬ１、ＴＰＣ１、ＴＰＲ１の先端（＋Ｘ’方向の端部）とは、シート基板Ｐ’上で送り方向（Ｘ’方向）に距離ΔＸＴａだけ離される。
以下同様にして、２列目のテストパターン領域ＴＰＬ２、ＴＰＣ２、ＴＰＲ２と、３列目のテストパターン領域ＴＰＬ３、ＴＰＣ３、ＴＰＲ３の各々に順次テストパターンが描画される。その際、２列目のテストパターン領域ＴＰＬ２、ＴＰＣ２、ＴＰＲ２の各々にテストパターンを描画する際の露光量（ビームＬＢｎの強度）は、１列目のテストパターン領域ＴＰＬ１、ＴＰＣ１、ＴＰＲ１の描画時に設定されたビーム強度に対して、さらに変更比率（±○○％）に応じた値だけ変わるように、選択用光学素子ＯＳｎ又は光量調整部材によって調整される。３列目のテストパターン領域ＴＰＬ３、ＴＰＣ３、ＴＰＲ３の各々にテストパターンを描画する際の露光量（ビームＬＢｎの強度）は、２列目のテストパターン領域ＴＰＬ２、ＴＰＣ２、ＴＰＲ２の描画時に設定されたビーム強度に対して、さらに変更比率（±○○％）に応じた値だけ変わるように、選択用光学素子ＯＳｎ又は光量調整部材によって調整される。また、１列目のテストパターン領域と２列目のテストパターン領域とのＸ’方向の間隔、２列目のテストパターン領域と３列目のテストパターン領域とのＸ’方向の間隔は、いずれも距離ΔＸＴａに設定される。
引き続き、フォーカス状態を確認する為のテスト露光を行う為に、描画制御装置２００は、描画ユニットＵｎが先に描画した情報パターン領域ＰＩＦａと同じＹ方向の位置に、情報パターン領域ＰＩＦｂを描画するように各部を制御する。情報パターン領域ＰＩＦｂに描画すべき情報が、情報パターン領域ＰＩＦａ内に描画した情報と同じ場合、情報パターン領域ＰＩＦｂへの情報の描画は省略される。さらに、描画制御装置２００は、テストパターン領域ＴＰＥａ内にテストパターンＴＥＧを描画したときに計測されたビーム強度情報を表す描画データを生成して、描画ユニットＵｎが図２３の情報パターン領域ＰＩＦａ’内にビーム強度情報に応じた文字列等を描画するように各部を制御する。続いて、露光量（ビームＬＢｎの強度）を確認する為に、テストパターン領域ＴＰＥｂ内にテストパターンＴＥＧを描画し、その描画のときのビーム強度情報が計測される。次に、４列目のテストパターン領域ＴＰＬ４、ＴＰＣ４、ＴＰＲ４の各々に、標準的に設定されているフォーカス状態（ビームＬＢｎのベストフォーカス位置とシート基板Ｐ’の表面とが大よそ揃っているとみなされる状態）から一定量だけフォーカス位置をずらしてテストパターンが描画される。フォーカス位置をずらす一定量に対応した値は、情報パターン領域ＰＩＦｂ（或いはＰＩＦａ）内に文字列として描画されるが、ここでは図２１に示したレンズＧＬｇの光軸方向の移動量（又は設定位置）に関する数値の文字列として描画されている。
４列目のテストパターン領域ＴＰＬ４、ＴＰＣ４、ＴＰＲ４の各々にテストパターン（格子パターン）を描画する際のフォーカス位置（レンズＧＬｇの移動位置）は、テストパターンＴＥＧを描画したときの標準的なフォーカス位置（初期位置）から一定量だけ負方向にシフトするように、レンズＧＬｇの位置が調整される。その調整時間を確保する為、テストパターン領域ＴＰＥｂの終端（－Ｘ’方向の端部）と、４列目のテストパターン領域ＴＰＬ４、ＴＰＣ４、ＴＰＲ４の先端（＋Ｘ’方向の端部）とは、シート基板Ｐ’上で送り方向（Ｘ’方向）に距離ΔＸＴｂだけ離される。以下同様にして、距離ΔＸＴｂだけシート基板Ｐ’上でＸ’方向に間隔を空けて、５列目のテストパターン領域ＴＰＬ５、ＴＰＣ５、ＴＰＲ５、６列目のテストパターン領域ＴＰＬ６、ＴＰＣ６、ＴＰＲ６の各々にテストパターンが描画される。その際、５列目のテストパターン領域ＴＰＬ５、ＴＰＣ５、ＴＰＲ５に対してテストパターンを描画する際は、フォーカス状態を初期の状態、すなわち、テストパターン領域ＴＰＥｂ内にテストパターンＴＥＧを描画したときのフォーカス位置（レンズＧＬｇの設定位置）に戻される。さらに、６列目のテストパターン領域ＴＰＬ６、ＴＰＣ６、ＴＰＲ６に対してテストパターンを描画する際は、テストパターン領域ＴＰＥｂ内にテストパターンＴＥＧを描画したときの標準的なフォーカス位置（初期位置）から一定量だけ正方向にシフトするように、レンズＧＬｇの位置が調整される。
以上のようにして、６列目のテストパターン領域ＴＰＬ６、ＴＰＣ６、ＴＰＲ６に対するテストパターンの描画が完了すると、描画制御装置２００は、テストパターン領域ＴＰＥｂ内にテストパターンＴＥＧを描画したときに計測されたビーム強度情報（数値等）の文字列を表す描画データを生成して、描画ユニットＵｎが図２３の情報パターン領域ＰＩＦｂ’内にビーム強度情報に応じた文字列等を描画するように各部を制御する。なお、情報パターン領域ＰＩＦｂ’内に描画する情報（数値等の文字列）は、ビーム強度情報に限られず、４～６列目のテストパターン領域の各々を描画している間にフォーカス状態を変動させ得る要因に関する情報、例えば、複数のエンコーダヘッドによって計測される回転ドラムＤＲの真円度や偏心による誤差情報、或いは光源装置ＬＳ（ＬＳ１、ＬＳ２）内の光学部品のドリフト等で生じる射出ビームＬＢの平行度の変動をモニターするセンサからの計測情報等を文字列として描画しても良い。
本実施の形態によれば、テスト露光用のシート基板Ｐ’上に設定されるテストパターン領域ＴＰＬｎ、ＴＰＣｎ、ＴＰＲｎの各々に露光されたテストパターン（複数の格子パターン等）を検査装置の光学顕微鏡、又はパターン描画装置ＥＸに設けられたアライメント系ＡＭＳで観察して、露光量の設定状態やフォーカス状態を確認する際、シート基板Ｐ’上に記録された、テスト露光の際の条件やパラメータ値の情報、テスト露光時に得られる各種の情報（ビーム強度情報、回転ドラムＤＲの誤差情報、或いは光源装置ＬＳのドリフトによるビーム平行度の計測情報等）を、顕微鏡（対物レンズＯＢＬ）を介して目視確認できる。その為、テスト露光の結果に基づくキャリブレーション作業を簡単に実施できる。
なお、本実施の形態では、情報パターン領域ＰＩＦａ、ＰＩＦａ’ＰＩＦｂ、ＰＩＦｂ’の各々には、数値等を文字パターンにして描画するとしたが、バーコードパターンとしても良い。さらに、調整すべき露光量（ビーム強度）やフォーカス位置の変化ステップを、例えば１０段階に設定し、その５段階目が標準的に設定される初期状態（初期位置）に相当するような場合、情報パターン領域ＰＩＦａ、ＰＩＦａ’ＰＩＦｂ、ＰＩＦｂ’の各々に描画されるパターンは、それらの段階に合せた本数の線状パターン（格子状）にしても良い。このように、露光量の調整の過不足やフォーカス位置の調整量を、単純な線状パターンの本数で表す場合、線状パターンの線幅を比較的に太くしておくことができ、デフォーカスが大きくなった状態でパターン描画された場合でも、レジスト像として容易に観察することができる。
〔第４の実施の形態の変形例〕
以上の第４の実施の形態では、フォーカス状態を確認するテスト露光の際に、パターン描画装置ＥＸ内の光源装置ＬＳ（ＬＳ１、ＬＳ２）から射出されるビームＬＢを収斂／発散させる図２１の調整光学系ＦＡＯのレンズＧＬｇを移動させて、シート基板Ｐ’に投射されるビームＬＢｎのベストフォーカス位置（ビームウェスト位置）をフォーカス方向に段階的にシフトさせた。しかしながら、調整光学系ＦＡＯのレンズＧＬｇを光軸方向に移動できるように構成する場合、その移動に伴ってレンズＧＬｇの姿勢が僅かに変化すると、調整光学系ＦＡＯ以降のビームＬＢｎが横シフトしたり、僅かに傾きを持って進んだりするおそれがある。
そこで、本変形例では、調整光学系ＦＡＯのレンズＧＬｇや他の光学部材を微動させることなく、フォーカス状態を確認する為のテスト露光が行えるように、図２４に示すようなシート基板ＰＦＣを用意する。図２４は、シート基板ＰＦＣをＸ’Ｙ面と平行な面内に展開した様子を示し、シート基板ＰＦＣは回転ドラムＤＲの外周面に巻き付けて粘着テープ等で仮止めして使えるように枚葉になっている。シート基板ＰＦＣのＹ方向の寸法（短尺寸法）は、回転ドラムＤＲ上に設定される６つの描画ラインＳＬ１～ＳＬ６のＹ方向（主走査方向）の合計の長さよりも長く設定され、シート基板ＰＦＣのＸ’方向の寸法（長尺寸法）ＬＬｘは、回転ドラムＤＲの直径ＤＣに対応して、ＬＬｘ≦π・ＤＣに設定されている。
シート基板ＰＦＣは、回転ドラムＤＲの外周面に密着するベースとなるシート基板ＰＦ１の上に、Ｘ’方向の端部ＥＥに揃えて７枚の矩形状のシート基板ＰＦ２～ＰＦ８を重ね合せた積層体として構成される。シート基板ＰＦＣの表面をＸ’方向に８つの領域に等分割し、その１つの領域のＸ’方向の寸法をΔＸＪとすると、シート基板ＰＦ１はＸ’方向に寸法ＬＬｘに設定され、シート基板ＰＦ２は端部ＥＥからのＸ’方向の寸法がＬＬｘ－ΔＸＪに設定され、シート基板ＰＦ３は端部ＥＥからのＸ’方向の寸法がＬＬｘ－２・ΔＸＪに設定される。このように、シート基板ＰＦｎ（ｎは１～８）の端部ＥＥからのＸ’方向の寸法は、ＬＬｘ－（ｎ－１）・ΔＸＪに設定されて、熱圧着するラミネーター等によって積層される。
なお、寸法ΔＸＪは、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６とのＸ’方向（副走査方向）の間隔距離ＸＳＬ（図１７参照）よりも長く設定することが望ましい。さらに、ベースとなるシート基板ＰＦ１以外のシート基板ＰＦ２～ＰＦ８の各々は、例えば、公称の厚みが２０μｍのＰＥＴ又はＰＥＮのフィルムである。シート基板ＰＦ１の厚さは、パターン描画装置ＥＸで露光可能な基板Ｐの標準的な厚さに応じて設定される。例えば、電子デバイス用のパターンが描画される基板Ｐの厚みが公称値で１００μｍの場合、その基板Ｐの表面がベストフォーカス位置になるように設定（調整）されているので、ベースとなるシート基板ＰＦ１の厚さは約３０μｍに設定される。
以上のことから、シート基板ＰＦＣは図２５のような積層体となる。図２５は、シート基板ＰＦＣの積層構造を模式的に表した断面図であり、縦軸は厚み（μｍ）を表し、横軸はＸ’方向の長さを表す。厚みがゼロの高さ位置は、回転ドラムＤＲの外周面の位置であり、長さがゼロの位置は端部ＥＥの位置である。このようなシート基板ＰＦＣを回転ドラムＤＲに密着させて巻き付けたとすると、回転ドラムＤＲの外周面から１００μｍだけ上方に設定されるベストフォーカス位置に対して、シート基板ＰＦ１～ＰＦ４の各々の表面は、それぞれ－７０μｍ、－５０μｍ、－３０μｍ、－１０μｍのデフォーカス位置になる。同様に、シート基板ＰＦ５～ＰＦ８の各々の表面は、ベストフォーカス位置に対して、それぞれ＋１０μｍ、＋３０μｍ、＋５０μｍ、＋７０μｍのデフォーカス位置となる。なお、シート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各々は、銅やアルミニウム等の金属層を上面側に蒸着したものを、図２５のようにラミネートしても良い。また、ベースとなるシート基板ＰＦ１は、平坦性が良く剛性（ヤング率）が高い、金属製のシート（フォイル）や極薄の曲がるガラスシートにしても良い。
図２４、図２５に示したシート基板ＰＦＣの表面（シート基板ＰＦ２～ＰＦ８が積層された側の面）には、フォトレジストが所定の厚さ（例えば１μｍ）で塗布され、必要に応じてプリベイクが行われる。シート基板ＰＦＣの表面には、シート基板ＰＦ２～ＰＦ８の各々の厚み２０μｍによる段差が生じているので、そのような段差があっても良好にフォトレジストが塗布できる方式、例えばフォトレジスト液を外周面に一様に塗り付けた転写ローラをシート基板ＰＦＣの表面に押し付けて回転させる印刷方式、フォトレジスト液をミスト状にして吹き付けるスプレー方式、フォトレジスト液を多数の液滴ノズルから噴射させるインクジェット方式等によって、シート基板ＰＦＣ上にフォトレジストによる感光層が形成される。
感光層が形成されたシート基板ＰＦＣは、回転ドラムＤＲの外周面に巻き付けて粘着テープ等で外周面に固定する。その際、シート基板ＰＦＣの端部ＥＥが、図１２に示した円盤状又は円環状のスケール部材ＥＳＤの外周の１ヶ所に刻設されている原点パターン（３６０度回転するたびに原点信号を発生させる）の角度位置に揃うように、シート基板ＰＦＣを手動で位置決めして回転ドラムＤＲに巻き付ける。スケール部材ＥＳＤに刻設された原点パターンの角度位置を表す為に、中心軸ＡＸｏからみて原点パターンが刻設されている角度位置と同じ方位に位置する回転ドラムＤＲの外周面上の部分、又は回転ドラムＤＲの側面部には、目視可能なマーカーが形成されている。従って、そのようなマーカーを頼りにシート基板ＰＦＣを位置決めすることができる。
シート基板ＰＦＣが回転ドラムＤＲに固定されると、パターン描画装置ＥＸは、シート基板ＰＦＣの積層されたシート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各々の寸法ΔＸＪの領域に、図２３で説明したテストパターン領域ＴＰＬ１～ＴＰＬ３、ＴＰＣ１～ＴＰＣ３、ＴＰＲ１～ＴＰＲ３、或いはＴＰＥａを設定して、各テストパターンを描画する。その際、パターン描画装置ＥＸの各描画ユニットＵｎの各々に設定されているベストフォーカス位置（スポット光ＳＰがビームウェストとなるフォーカス方向の位置）を変更する必要がないので、図２３で説明したテストパターン領域ＴＰＥｂ、ＴＰＬ４～ＴＰＬ６、ＴＰＣ４～ＴＰＣ６、ＴＰＲ４～ＴＰＲ６を設定してテストパターンを露光する必要はない。
シート基板ＰＦＣのシート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各々の表面に、テストパターン領域ＴＰＬ１～ＴＰＬ３、ＴＰＣ１～ＴＰＣ３、ＴＰＲ１～ＴＰＲ３、或いはＴＰＥａが露光されたら、シート基板ＰＦＣを回転ドラムＤＲから取り外して、現像処理、乾燥処理を施し、検査装置にて、シート基板ＰＦＣ上に形成されたテストパターン（ライン＆スペース状の格子パターン）のレジスト像を計測する。シート基板ＰＦＣを構成するシート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各々の表面は、２０μｍずつ段階的にフォーカス方向にずれているので、シート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各表面には、ベストフォーカス位置を含むフォーカス方向の－７０μｍ～＋７０μｍの範囲で、２０μｍずつ相対的にフォーカス位置をシフトさせた状態でテストパターン像が露光される。
従って、シート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各々の表面に形成されたテストパターンのレジスト像を順次観察し、例えば、設計上でクリティカルな線幅（例えば３画素＝６μｍ）で描画されるライン＆スペース状の格子パターンの線幅の変化を計測すると、ベストフォーカス位置が、図２５中のように、厚みが１００μｍの基板Ｐの表面と許容誤差範囲（例えば±１５μｍ）内で一致しているか否かを確認することができる。確認の結果、例えば、シート基板ＰＦ２とシート基板ＰＦ３のそれぞれの表面に形成されたテストパターン（格子パターン）のクリティカルな線幅が、最も設計値（６μｍ）に近いものとして計測された場合、真のベストフォーカス位置は、厚み１００μｍに対応したフォーカス位置ではなく、厚みでほぼ６０μｍに対応したフォーカス位置に存在していると判断される。このような計測結果に基づいて、ベストフォーカス位置が上方に＋４０μｍだけ変位するように、図２１の調整光学系ＦＡＯのレンズＧＬｇの位置が光軸方向に調整される。或いは、回転ドラムＤＲのＺ方向の位置が－４０μｍだけ位置調整される。
以上のように、本変形例では、テスト露光の際にパターン描画装置ＥＸ側でフォーカス位置を光学部材（レンズＧＬｇ等）の移動でシフトさせてテストパターンを描画する必要が無いので、テスト露光の時間が短縮されると共に、テストパターンの描画精度が変わらないので真のベストフォーカス位置の変化を求める為の計測精度も向上する。また、図２４、図２５に示したテスト露光用のシート基板ＰＦＣは、スポット光ＳＰをポリゴンミラーで直線走査する直描方式の露光装置の他に、平面状又は円筒状のマスクに形成されたマスクパターンを投影光学系を介して基板Ｐに投影するマスク投影露光装置、又は多数の可変マイクロミラーを電子デバイス用のパターンのＣＡＤデータ等に基づいて高速に変調して、基板Ｐ上にパターンに応じた光強度分布を投影するマスクレス露光装置でも、同様に使用可能である。特に、マスク投影露光装置やマスクレス露光装置では、基板Ｐに投影されるマスク像や光強度分布の投影領域が２次元の大きさを有する為、直描方式の露光装置に比べて、焦点深度（ＤＯＦ）が狭くなり、ベストフォーカス位置に対するデフォーカス許容量も小さい。その為、ベストフォーカス位置の変動を比較的に短い間隔で確認する状況が発生し易い。そのような場合でも、本変形例によるシート基板ＰＦＣを用いれば、簡単に真のベストフォーカス位置の変動を求めて、直ちに調整することができる。
なお、図２４では図示を省略したが、シート基板ＰＦ１～ＰＦ８の各々に、図１２に示したアライメント系ＡＭＳの対物レンズＯＢＬによる観察領域、すなわち、図１７に示した４つの検出領域Ｖｗ１～Ｖｗ４のいずれかによって検出可能なマークパターンを形成しておいても良い。マークパターンが形成されたシート基板ＰＦＣを使ってテスト露光を行う際に、アライメント系ＡＭＳによってマークパターンの位置を計測し、その計測された位置に基づいて、各テストパターンの描画位置を補正して露光することにより、ファーストパターン（マークパターン）に対するセカンドパターン（テストパターン）の重ね合せ精度を確認することもできる。また、図２４のシート基板ＰＦＣは、回転ドラムＤＲの外周面の全周長よりも短い寸法ＬＬｘの枚葉としたが、ベースとなるシート基板ＰＦ１を長尺とし、その上面に、図２４のようなシート基板ＰＦ２～ＰＦ８の積層体を、シート基板ＰＦ１の長尺方向に繰り返し貼り合せた構成とし、それをロールに巻いた状態にして、図１に示した供給ロール装着部ＥＰＣ１の供給ロールＦＲの替りに装着してパターン描画装置ＥＸに供給することもできる。
〔その他の変形例〕
上記の各実施の形態やその変形例では、ビーム切換部に含まれる選択用光学素子ＯＳｎを音響光学変調素子（ＡＯＭ）として説明したが、回折現象を使わない電気光学偏向部材、例えばポッケルス効果やカー効果を利用した電気光学素子（ＥＯ素子）としても良い。ＥＯ素子は、印加される電界強度の１乗、又は２乗で屈折率が変化する結晶媒体又は非結晶媒体で構成される。ＥＯ素子を用いる場合は、光源装置ＬＳ（ＬＳ１、ＬＳ２）からの細い平行なビームＬＢは、縦方向又は横方向のいずれかに偏光した直線偏光にされてＥＯ素子、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の順に通される。ＥＯ素子に駆動信号（直流の高電圧）を印加していない状態と印加した状態とに交互に切替えると、ＥＯ素子から射出するビームＬＢの偏光方向が交互に９０度だけ回転する。その為、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に入射したビームＬＢは、その直線偏光の方向に応じて、偏光分割面で反射と透過のいずれか一方の状態で射出される。そこで、複数（６つ或いは３つ）の描画ユニットＵｎの各々に対応して、ＥＯ素子とＰＢＳのセットを、光源装置ＬＳ（ＬＳ１、ＬＳ２）からのビームＬＢが直列に通るように配置し、ＥＯ素子に駆動信号が印加されていないときは、ＰＢＳがビームＬＢを透過させ、ＥＯ素子に駆動信号が印加されたときは、ＰＢＳがビームＬＢを反射させるように構成することにより、ビームＬＢを描画ユニットＵｎのいずれか１つに選択的に供給することができる。
その他、選択用光学素子ＯＳｎとしては、化学組成として、ＫＤＰ（ＫＨ2ＰＯ4）、ＡＤＰ（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、ＫＤ*Ｐ（ＫＤ2ＰＯ4）、ＫＤＡ（ＫＨ2ＡｓＯ4）、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等で表される材料による結晶媒体を、プリズム状（三角形）に形成した透過性の電気光学素子でも良い。このような結晶媒体は、印加する電圧に応じて媒体内の屈折率が変化するため、入射したビームＬＢのプリズムでの偏向角（屈折角）を変えることができる。さらに、入射してくるビームの進行方向を印加電圧に応じた角度で偏向させる電気光学素子として、例えば、特開２０１４－０８１５７５号公報、国際公開第２００５／１２４３９８号パンフレットに開示されているようなＫＴＮ（ＫＴａ1-xＮｂxＯ3）結晶を用いることもできる。
また、各実施の形態や変形例では、１台の光源装置ＬＳからのビームＬＢを、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に時分割で択一的に供給する場合、或いは、１台の光源装置ＬＳ１（又はＬＳ２）からのビームＬＢ１（又はＬＢ２）を、３つの描画ユニットＵ５、Ｕ６、Ｕ３（又はＵ４、Ｕ１、Ｕ２）の各々に時分割で択一的に供給する場合を例示したが、描画ユニットＵｎの構成（ｆθレンズＦＴの口径の大型化等）によって、描画ラインＳＬｎの主走査方向の寸法を長くできる場合は、基板Ｐの幅方向（主走査方向）に並べる描画ユニットＵｎを、例えば図３に示した描画ユニットＵ５、Ｕ６の２つだけにして、１台の光源装置ＬＳ（ＬＳ１）からのビームＬＢ（ＬＢ１）を２つの描画ユニットＵ５、Ｕ６の各々に時分割で択一的に供給するようにしても良い。その場合、２つの描画ラインＳＬ５、ＳＬ６の各々で描画されるパターンを主走査方向（Ｙ方向）に継ぐ必要があるときは、２つの描画ユニットＵ５、Ｕ６が主走査方向と副走査方向との各々にずらして配置される。しかしながら、描画ラインＳＬ５、ＳＬ６の各々で描画されるパターンを基板Ｐ上で重ね合せる２重露光（ダブルパターニング）方式によって精密なパターン描画を行う場合、２つの描画ユニットＵ５、Ｕ６は主走査方向の位置を同じにして副走査方向のみにずらして配置される。

Claims (23)

  1. 基板上に描画すべきパターンに応じてオン又はオフに変調される描画ビームを走査部材によって主走査方向に走査する描画ユニットを有し、前記基板と前記描画ユニットとを相対的に副走査方向に移動させて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、
    前記基板上に描画する前記パターンを前記主走査方向と前記副走査方向との２次元の画素の配列に分解したとき、前記描画ビームのオン状態とオフ状態を表す描画データを前記画素の単位で記憶する記憶部と、
    前記走査部材に入射する前の前記描画ビームのオン状態での強度に対応した光電信号を出力する光電センサと、
    前記描画ビームが前記主走査方向に少なくとも１回走査される間に前記光電センサから出力される前記光電信号を積算した実積分光量を計測する光量計測部と、
    前記描画ビームがオン状態のときに設定されるべき目標強度と前記主走査方向に並ぶ全画素数中のオン状態に設定される画素数との積で求まる目標積分光量と、前記光量計測部で計測された前記実積分光量との差に基づいて、前記描画ビームのオン状態での目標強度を調整する描画制御装置と、
    を備える、パターン描画装置。
  2. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
    前記主走査方向の走査に同期して前記記憶部から順次出力される前記画素に対応した前記描画データがオン状態を表すときは、発振周波数Ｆａでパルス発光すると共に、発光時間が前記発振周波数Ｆａの周期Ｔｆよりも短い紫外波長域のパルス光を前記描画ビームとして前記描画ユニットに供給する光源装置を備える、パターン描画装置。
  3. 請求項２に記載のパターン描画装置であって、
    前記走査部材は、Ｎｐ個の反射面を有して所定の回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）で回転するポリゴンミラーで構成され、
    前記描画制御装置は、前記基板に投射される前記描画ビームによるスポット光の寸法をφ、前記画素の描画の為に設定される前記描画ビームの１画素当りのパルス光の数をＮｓｐ、前記描画ビームの前記基板上での走査長をＬＴ、前記ポリゴンミラーの１つの反射面による走査効率を１／αとしたとき、（φ／Ｎｓｐ）／Ｔｆ＝（Ｎｐ・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０の関係を満たすように、前記発振周波数Ｆａ又は前記回転速度ＶＲを調整する、パターン描画装置。
  4. 請求項３に記載のパターン描画装置であって、
    前記光電センサは、前記光源装置から前記描画ユニットの前記走査部材までの前記描画ビームの光路中で前記描画ビームを反射する反射ミラーの裏側に配置され、前記反射ミラーを透過する漏れ光成分を受光する、パターン描画装置。
  5. 請求項１～３のいずれか１項に記載のパターン描画装置であって、
    前記光量計測部は、前記主走査方向に並ぶ前記全画素数中のオン状態に設定される画素数の割合である描画密度と、該描画密度に応じて得られるべき前記目標積分光量との対応関係の情報を予め記憶する、パターン描画装置。
  6. 請求項５に記載のパターン描画装置であって、
    前記光量計測部は、前記描画ユニットの前記走査部材による前記描画ビームの走査の度に前記記憶部から送出される前記描画データに基づいて、前記描画ビームの少なくとも１回の走査の間に描画されるパターンの前記描画密度を求めると共に、前記対応関係の情報から導かれる前記目標積分光量と前記計測された前記実積分光量との差分に関する情報を、前記描画制御装置に送る、パターン描画装置。
  7. 請求項６に記載のパターン描画装置であって、
    前記対応関係の情報は、前記描画密度と前記目標積分光量との線形関係の傾き特性、又は非線形な関係となる部分を含む特性として、予めテスト露光によって決定される、パターン描画装置。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載のパターン描画装置であって、
    前記光電センサは、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、金属－半導体－金属フォトダイオードのいずれかである、パターン描画装置。
  9. 請求項２～７のいずれか１項に記載のパターン描画装置であって、
    前記描画ユニットは、前記主走査方向に沿って複数設けられ、
    前記光源装置からの前記描画ビームを、前記複数の描画ユニットのうちのいずれか１つに順番に供給する為に、前記光源装置と前記複数の描画ユニットの間に設けられるビーム切換部を備える、パターン描画装置。
  10. 請求項９に記載のパターン描画装置であって、
    前記ビーム切換部は、前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記光源装置からの前記描画ビームを所定時間だけ偏向させて前記描画ユニットの１つに向かわせる複数の選択用光学素子と、
    前記光源装置からの前記描画ビームを前記複数の選択用光学素子に順番に通すと共に、前記複数の選択用光学素子の各々を光学的に互いに共役な関係にするリレー光学系と、
    を含む、パターン描画装置。
  11. 請求項１０に記載のパターン描画装置であって、
    前記複数の選択用光学素子の各々は、高周波の駆動信号の周波数に応じた角度で前記描画ビームを偏向すると共に、偏向後の前記描画ビームの強度を前記駆動信号の振幅に応じて調整可能な音響光学変調素子で構成される、パターン描画装置。
  12. 請求項１１に記載のパターン描画装置であって、
    前記描画制御装置は、前記音響光学変調素子の各々に印加される前記駆動信号の各振幅を、前記複数の描画ユニット毎に設定される前記目標積分光量と前記複数の描画ユニット毎に前記光量計測部で計測された前記実積分光量との差に基づいて調整する強度調整制御部を含む、パターン描画装置。
  13. 描画すべきパターンに応じてオン又はオフに変調される描画ビームを走査部材によって基板上で主走査方向に１次元に走査しつつ、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記描画ビームと前記基板とを相対的に移動させて、前記基板上にパターンを描画するパターン描画方法であって、
    前記基板上に描画すべき前記パターンを前記主走査方向と前記副走査方向との２次元の画素の配列に分解したとき、前記描画ビームのオン状態とオフ状態を表す描画データを前記画素の単位で記憶部に記憶することと、
    前記走査部材に入射する前の前記描画ビームの少なくとも一部を受光する光電センサから、前記描画ビームのオン状態での強度に対応して出力される光電信号を、前記描画ビームが前記主走査方向に少なくとも１回走査される間に積算した実積分値を計測することと、
    前記描画ビームがオン状態のときに設定されるべき適正強度と前記主走査方向に並ぶ全画素数中のオン状態に設定される画素数との積に応じて予め定まる目標積分値と前記実積分値との差に基づいて、前記描画ビームのオン状態での強度を調整すること、
    を含む、パターン描画方法。
  14. 請求項１３に記載のパターン描画方法であって、
    前記描画ビームは、前記主走査方向の走査に同期して前記記憶部から順次出力される前記画素に対応した前記描画データがオン状態を表すときは、発振周波数Ｆａでパルス発光すると共に、発光時間が前記発振周波数Ｆａの周期Ｔｆよりも短い紫外波長域のパルス光である、パターン描画方法。
  15. 請求項１４に記載のパターン描画方法であって、
    前記走査部材は、Ｎｐ個の反射面を有して所定の回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）で回転するポリゴンミラーで構成され、
    前記基板に投射される前記描画ビームによるスポット光の寸法をφ、前記画素の描画の為に設定される前記描画ビームの１画素当りのパルス光の数をＮｓｐ、前記描画ビームの前記基板上での走査長をＬＴ、前記ポリゴンミラーの１つの反射面による走査効率を１／αとしたとき、（φ／Ｎｓｐ）／Ｔｆ＝（Ｎｐ・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０の関係を満たすように、前記発振周波数Ｆａ又は前記回転速度ＶＲを調整する、パターン描画方法。
  16. 請求項１５に記載のパターン描画方法であって、
    前記光電センサは、前記描画ビームが前記走査部材に入射する前の光路中で前記描画ビームを反射する反射ミラーの裏側に配置され、前記反射ミラーを透過する漏れ光成分を受光する、パターン描画方法。
  17. 請求項１３～１６のいずれか１項に記載のパターン描画方法であって、
    前記主走査方向に並ぶ前記全画素数中のオン状態に設定される画素数の割合である描画密度と、該描画密度に応じて得られるべき前記目標積分値との対応関係の情報を、予めテスト露光を実行して求める、パターン描画方法。
  18. 請求項１７に記載のパターン描画方法であって、
    前記テスト露光の際、前記描画密度が互いに異なるようなテスト露光用の描画データが前記副走査方向に並ぶようなテストパターンを前記基板に描画することを含む、パターン描画方法。
  19. 請求項１４～１６のいずれか１項に記載のパターン描画方法であって、
    前記光電センサは、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、又は金属－半導体－金属フォトダイオードとする、パターン描画方法。
  20. パターンに応じて強度変調されるスポット光を走査部材によって基板上で主走査方向に走査する第１描画ユニットと第２描画ユニットとが、前記主走査方向または前記主走査方向と交差する副走査方向に並べられ、前記基板を前記副走査方向に移動させて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、
    前記スポット光となるビームを発生する光源装置と、
    前記光源装置からの前記ビームを通すと共に、前記第１描画ユニットに前記ビームを供給するときは電気的な制御で前記ビームの光路を偏向する第１の選択用光学素子と、前記第１の選択用光学素子を通った前記光源装置からの前記ビームを通すと共に、前記第２描画ユニットに前記ビームを供給するときは電気的な制御で前記ビームの光路を偏向する第２の選択用光学素子とを含むビーム切換部と、
    前記第１描画ユニットから前記基板に投射される前記ビームによるスポット光と光学的に共役な第１の集光位置を、前記光源装置と前記第１の選択用光学素子との間の光路中に形成する為の第１の光学系と、
    前記第２描画ユニットから前記基板に投射される前記ビームによるスポット光と光学的に共役であると共に前記第１の集光位置とも共役な第２の集光位置を、前記第１の選択用光学素子と前記第２の選択用光学素子との間の光路中に形成する為の第２の光学系と、
    前記スポット光のフォーカス状態を調整する為に、前記第１の集光位置を前記光路に沿った方向にシフトさせる調整部材と、
    を備える、パターン描画装置。
  21. 請求項２０に記載のパターン描画装置であって、
    前記光源装置は、紫外波長域において所定周期で発光するパルス光をほぼ平行光束にして前記ビームとして射出し、
    前記調整部材は、前記光源装置からの前記ビームを前記第１の集光位置に収斂するフォーカス調整用のレンズを含む、パターン描画装置。
  22. 請求項２１に記載のパターン描画装置であって、
    前記第１描画ユニットと前記第２描画ユニットの各々は、前記ビーム切換部から供給されて、前記走査部材によって主走査方向に偏向走査される前記ビームを前記スポット光として集光する為の走査用レンズ系を含む、パターン描画装置。
  23. 請求項２２に記載のパターン描画装置であって、
    前記第２の光学系は、前記第１の選択用光学素子と前記第２の選択用光学素子とを光学的に共役関係にするリレー光学系の一部のレンズを含む、パターン描画装置。
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