JP7070581B2 - パターン描画装置 - Google Patents

パターン描画装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7070581B2
JP7070581B2 JP2019544544A JP2019544544A JP7070581B2 JP 7070581 B2 JP7070581 B2 JP 7070581B2 JP 2019544544 A JP2019544544 A JP 2019544544A JP 2019544544 A JP2019544544 A JP 2019544544A JP 7070581 B2 JP7070581 B2 JP 7070581B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
pattern
scanning direction
light
polygon mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019544544A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2019065224A1 (ja
Inventor
正紀 加藤
修一 中山
義昭 鬼頭
智也 鈴木
正和 堀
洋祐 林田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of JPWO2019065224A1 publication Critical patent/JPWO2019065224A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7070581B2 publication Critical patent/JP7070581B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/121—Mechanical drive devices for polygonal mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/33—Acousto-optical deflection devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • G03F7/70366—Rotary scanning
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704—Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Information Transfer Systems (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

本発明は、被照射体上に照射されるスポット光を走査してパターンを描画するパターン描画装置に関する。
回転ポリゴンミラーを用いた描画装置として、例えば、特開２００８－２００９６４号公報に開示されているように、ポリゴンミラーを有するレーザ露光部を複数備え、ポリゴンミラーによって露光ビームが走査される主走査方向における走査領域の一部（端部）を重複させて、複数のレーザ露光部からの露光ビームで分担して画像を描画する画像形成装置が知られている。特開２００８－２００９６４号公報の装置では、走査領域の端部で重複する領域で露光ビームが、ポリゴンミラーの複数の反射面の面倒れの違いによって、主走査方向と直交した副走査方向にずれることを低減するために、複数のレーザ露光部の各々のポリゴンミラーの回転を同期させる際に、１つのポリゴンミラーによって描画される画像と、他のポリゴンミラーによって描画される画像との重複領域で、画像の副走査方向のずれが少なくなるように、２つのポリゴンミラーの反射面の組み合わせ（回転方向の角度位相）を調整している。また、特開２００８－２００９６４号公報には、ポリゴンミラーを含むレーザ露光部を機械的に副走査方向に移動させる機構を設けて、画像の重複領域でのずれを少なくするように調整することも開示されている。
本発明の態様は、基板上に投射されるビームのスポット光を主走査方向に一次元に走査してパターンを描画する描画ユニットと、前記基板と前記描画ユニットとを前記主走査方向と交差する副走査方向に相対移動させる移動機構とを備えたパターン描画装置であって、前記ビームを射力する光源装置と、前記光源装置からの前記ビームを、電気信号による光学特性の変化によって所定の偏向角度で偏向させて前記描画ユニットに入射させる第１の状態と、前記描画ユニットに非入射とする第２の状態とに択一的に切り換えられる音響光学変調素子と、前記第１の状態のときに、前記音響光学変調素子による前記偏向角度を変化させて前記描画ユニットから投射される前記スポット光を前記副走査方向に所定の量だけシフトさせるように前記電気信号を制御するシフト制御部と、前記音響光学変調素子による前記偏向角度の変化に伴って生じる前記スポット光の強度変化を補正する強度補正部と、を備え、前記描画ユニットは、前記ビームを前記主走査方向に対応した方向に角度を変えて反射させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の各反射面で反射された前記ビームを前記基板上でスポット光に集光する走査用光学系と、前記回転多面鏡の複数の反射面の各々が所定の角度位置になったことを表す原点信号を出力する原点検出器と、を備え、前記音響光学変調素子による前記偏向角度の変化によって、前記回転多面鏡の反射面上に照射される前記ビームの位置が前記副走査方向に対応した方向にシフトされ、前記シフト制御部は、前記音響光学変調素子に与えられる前記電気信号の周波数を変更可能な周波数変調回路を有し、前記強度補正部は、前記音響光学変調素子に与えられる前記電気信号の周波数の変化に応じて前記電気信号の振幅を増減させる振幅調整回路を有し、前記シフト制御部と前記強度補正部は、前記音響光学変調素子に与えられる前記電気信号の周波数及び振幅を、前記原点信号に応答して、前記回転多面鏡の反射面で反射される前記ビームが前記走査用光学系に非入射となる期間に増加又は減少させる。
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１中の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３に示した選択用光学素子（ＡＯＭ）の配置条件と回折動作（偏向動作）を説明する図である。 図４に示した選択用光学素子（ＡＯＭ）からの各回折光（０次光を含む）の強度の比率を模式的に表すグラフである。 光源装置からのビームを６つの描画ユニットに択一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１又は図６に示す光源装置の構成を示す図である。 図１に示した回転ドラムの駆動制御部、図６に示した描画制御装置、及び光源装置の全体的な連携関係を説明する制御系ブロック図である。 図８に示した描画制御装置内に設けられる選択用光学素子制御部の具体的な構成を示す回路ブロック図である。 選択用光学素子（ＡＯＭ）に与える駆動信号の周波数変化に対する主回折ビームの強度変化の特性例と、スポット光の位置変化の様子を説明する図である。 選択用光学素子（ＡＯＭ）に与える駆動信号の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９に示した選択用光学素子制御部による補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎの演算や設定のタイミングの一例を説明するタイムチャートである。 図１又は図８に示したパターン描画装置で露光される基板上に設定される描画ラインとアライメント系の配置、及び、基板上のアライメントマークの配置の一例を示す図である。 図１３に示した基板が、副走査方向に部分的に微少伸縮した際の重ね合せ誤差を、選択用光学素子（ＡＯＭ）によるＸシフター機構を使って低減する動作を模式的に説明するグラフである。 図３に示した選択用光学素子（ＡＯＭ）の後の選択ミラーのビーム選択とビームシフトの様子を説明する光路図である。 図２に示したポリゴンミラーの反射面から基板までのビームの振る舞いを説明する光路図である。 図１７Ａ、図１７Ｂは、第２の実施の形態として図２の描画ユニット内に設けられる平行平板ＨＶＰを含むビームエキスパンダ系から開口絞りまでの光路を展開して示した図である。 基板が副走査方向に線形伸縮していた場合に、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構によって描画位置を補正する動作例を説明するグラフである。 第２の実施の形態の変形例として、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構と選択用光学素子（ＡＯＭ）による電気光学的なＸシフター機構とを併用して、描画位置を補正する動作例を説明するグラフである。 第３の実施の形態を説明する為に、図１又は図８に示した回転ドラムＤＲと描画ユニットＵｎ、及び図１３に示したアライメント系ＡＭｎの各々の配置関係を回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏの方向からみた図である。 第４の実施の形態として、描画ユニットＵｎによって連続したパターンを描画する際に、回転ドラムＤＲの回転速度が変動した場合の補正方法を模式的に説明する図である。 回転ドラムＤＲの回転角度位置と回転ドラムＤＲで支持される基板の移動速度の変動（速度ムラ）の一例を誇張して示すグラフである。 第４の実施の形態の変形例１として、回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板の移動位置）を計測するエンコーダの計測値とクロック信号とを用いた、基板の移動速度の変動の計測例を説明するグラフである。 図２３のようにして求められた基板の移動速度の変動の計測結果に基づいて、一定時間毎の基板の移動速度の標準速度（又は平均速度）に対する変動率をソフトウェア計算で求めたグラフである。 第４の実施の形態の変形例２として、図２３のような基板の移動速度の変動量や変動率をハードウェア的な構成でほぼリアルタイムに計測する為の回路ブロック図である。 第５の実施の形態として、基板が副走査方向へ移動している際の速度変動に追従してポリゴンミラーの回転速度を調整したときに発生する主走査方向の描画倍率誤差の一例を誇張して示す図である。 第６の実施の形態として使用される８面のポリゴンミラーにおいて、その１つの反射面で反射されてｆθレンズ系に向かう描画用のビームの様子を説明する斜視図である。 図２７のポリゴンミラーの１つの反射面に投射されるビームの配置と、その反射面の一部分に反射率が低下した部分が生じた場合の一例を説明する図である。 図２８に示したポリゴンミラーの反射面によって描画時間中に基板上で走査されるスポット光の強度変化の一例を示すグラフである。 第６の実施の形態におけるポリゴンミラーの反射面毎の反射率の差や反射面上の反射ムラを求める為に、第１の計測方法としてのテスト露光の様子を説明する図である。 ポリゴンミラーの１つの反射面の反射ムラによって、図３０に示したテスト露光によって露光される計測パターンに描画誤差（線幅誤差、寸法誤差）が生じる様子を模式的に表したグラフである。 第６の実施の形態におけるポリゴンミラーの反射面毎の反射率の差や反射面上の反射ムラを求める為に、第２の計測方法として、回転ドラムに形成された基準パターンからの反射光を描画ユニット内の光電センサで計測する方法で得られる光電信号の波形の一例を示す図である。 図３２に示した回転ドラムの１ヶ所の基準パターンが描画ユニットからのスポット光によって走査される様子を拡大して示した図である。 第６の実施の形態におけるポリゴンミラーの反射面毎の反射率の差や反射面上の反射ムラを求める為に、第３の計測方法として、回転ドラムで支持された基板上に重ねて支持可能な基準反射板（シート材）を用いる際の基準反射板の装着の様子を説明する斜視図である。
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、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、第１の実施の形態によるパターン描画装置（露光装置）ＥＸの概略的な全体構成を示す斜視図である。図１において、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方向とする。
パターン描画装置ＥＸは、可撓性のシート基板Ｐ（以下、単に基板Ｐとも呼ぶ）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も適している。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であるが、その際に耐熱性が高く、低伸縮性であることから、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ポジ型、又は紫外線の照射を受けた部分のメッキ還元能を相殺するネガ型の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、ポジ型の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、感光性機能層に各種のパターンに対応した潜像（改質部）が形成される。
〔パターン描画装置の全体構成〕
図１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である。描画装置ＥＸは、副走査のために基板Ｐを円筒面状に支持して長尺方向に搬送する回転ドラムＤＲ（基板移動部材）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、シート基板Ｐ（以下、単に基板Ｐとも呼ぶ）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の長尺方向の搬送（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１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（本体フレーム部）にベアリングを介して軸支される。シャフトは、モータ等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上の描画領域（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）の反対側の面（裏面）側で基板Ｐを密着支持する。
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、２４０～４００ｎｍ程度の紫外波長帯域のいずれかにピーク波長を有し、波長幅が数十ｐｍ程度の紫外線光であり、シート基板Ｐの感光層に対して感度を有する。光源装置ＬＳは、ここでは不図示の描画制御装置２００（後の図６参照）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状の種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種光を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、ファイバー増幅器に入射する赤外波長域の種光の状態を変化させてビーム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（ＲＦ電力）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、或いは音響光学偏向素子（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非動作状態）の場合で詳述する。なお、図１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３を用いて説明する。
図１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防止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、高周波帯（４０～２００ＭＨｚ）のうちの所定の周波数（規定周波数、中心周波数）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の各々から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）を発生している動作状態のことを、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、ブラッグ回折条件で使用した場合、主回折ビーム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６参照）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。なお、規定周波数とは、本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）をブラッグ回折条件で正確に作動させる為の周波数であり、高周波信号（駆動信号）の規定周波数からの変化（増減）は、精密なブラッグ回折条件を意図的に外して主回折ビームの発生効率（回折効率）を低下させることになる。
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の各々で偏向されたビーム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６参照）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、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も、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→・・・、或いは、ＯＳ１→ＯＳ３→ＯＳ５→ＯＳ２→ＯＳ４→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の１つの反射面が、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１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（奇数番のユニット）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（偶数番のユニット）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→・・・のように定めるのが良い。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。
本実施の形態では、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に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１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１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ｐｃｃ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ｐｃｃ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ｐｃｃ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ｐｃｃに含まれるＺ軸と平行な線分を中心として回転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）に関しては互いの描画開始点や描画終了点がＹ方向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、すなわち回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと略平行となっている。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（パターン形成領域）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、スポット光の強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光のピーク強度の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（２μｍ×２μｍ角）と同程度の２～３μｍ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（厳密には接平面）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１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１中では描画ユニット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２にて説明する。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。図１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の手前と、ｆθレンズ系（ｆ－θレンズ系）ＦＴの後方の各々にはシリンドリカルレンズが設けられ、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の被照射面上の描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光の走査回数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８回となる。ポリゴンミラーＰＭの反射面を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回数は４回になる。
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（及びシリンドリカルレンズ）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の光軸を含む面とする。
〔描画ユニットＵｎの光学構成〕
次に、図２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、ここでは、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５を想定して構成を説明する。図２に示すように、描画ユニットＵｎ内には、ビームＬＢｎの入射位置から被照射面（基板Ｐ）までのビームＬＢｎの進行方向に沿って、反射ミラーＭ２０、レンズ系Ｇｕ１、石英による平行平板ＨＶＰ、レンズ系Ｇｕ２、反射ミラーＭ２０ａ、偏光ビームスプリッタＢＳ１、開口絞りＮＰＡ、反射ミラーＭ２１、第１のシリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ２２、レンズ系Ｇｕ３、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、及び第２のシリンドリカルレンズＣＹｂが、ユニットフレーム内に一体となるように設けられる。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。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ＬＢｎの光路中の２つのレンズ系Ｇｕ１、Ｇｕ２は、入射してくるビームＬＢｎ（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として構成される。ビームエキスパンダ系で拡大されたビームＬＢｎ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ＬＢｎ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。なお、偏光ビームスプリッタＢＳ１の開口絞りＮＰＡ側の面には１／４波長板が設けられている。
偏光ビームスプリッタＢＳ１で反射されたビームＬＢｎ（円偏光）は、円形開口を有する開口絞りＮＰＡ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。開口絞りＮＰＡを透過して反射ミラーＭ２１で－Ｚ方向に反射されたビームＬＢｎは、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Ｕｎ内には、描画ユニットＵｎの描画開始可能タイミング（スポット光ＳＰ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Ｕｎ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ＬＢｎ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Ｇｕ４と光検出器（光電センサ）ＤＴｏが設けられる。光電センサＤＴｏとしては、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。
描画ユニットＵｎに入射したビームＬＢｎは、Ｚ軸と平行な軸線Ｌｅ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ＬＢｎは、反射ミラーＭ２０からレンズ系Ｇｕ１、平行平板ＨＶＰ、レンズ系Ｇｕ２を通って－Ｘ方向に離れた反射ミラーＭ２０ａに向けて平行光束となって進む。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Ｕｎに入射するビームＬＢｎ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ＬＢｎを－Ｘ方向に反射させて開口絞りＮＰＡを介して反射ミラー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ＬＢｎを第１のシリンドリカルレンズＣＹａを通すように反射ミラー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、レンズ系Ｇｕ３を通るように、入射したビームＬＢｎを反射ミラーＭ２３に向けて＋Ｘ方向に反射する。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。
第１のシリンドリカルレンズＣＹａは、図２中ではＹ方向（主走査方向）にビームＬＢｎを収斂する屈折力を有し、Ｘ方向（副走査方向）には屈折力を有しないように、母線方向が設定される非等方性の屈折光学素子である。従って、シリンドリカルレンズＣＹａを通った後のビームＬＢｎは、結果的に、主走査方向（ポリゴンミラーＰＭによるビームの偏向方向）に関しては収斂ビームとなり、副走査方向（ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐの方向）に関しては平行ビームとなる。さらに、シリンドリカルレンズＣＹａを通ったビームＬＢｎをレンズ系Ｇｕ３（集光レンズ）に通すことにより、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上に照射されるビームＬＢｎは、主走査方向（ポリゴンミラーＰＭによるビームの偏向方向）に関しては平行状態となり、副走査方向（ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐの方向）に関してはスリット状に延びて集光するような収斂状態となるように変換される。
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）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６参照）によって、指定された回転速度（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とレンズ系Ｇｕ３とによって、ビームＬＢｎはポリゴンミラーＰＭの反射面上で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。第１のシリンドリカルレンズＣＹａ（及びレンズ系Ｇｕ３）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、第２の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（レンズ系Ｇｕ１、Ｇｕ２）と開口絞りＮＰＡ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Ｕｎに入射したビームＬＢｎ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２に示した軸線Ｌｅは、反射ミラーＭ２０に入射するビームＬＢｎの中心線を延長したものであるが、この軸線Ｌｅ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Ｕｎの全体（反射ミラーＭ２０から第２のシリンドリカルレンズＣＹｂまでの部材を一体に保持するユニットフレーム）を軸線Ｌｅの回りに微少回転させることができ、描画ラインＳＬｎ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Ｕｎは、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々について同じに構成される。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。なお、描画ユニットＵｎ内の反射ミラーＭ２０～Ｍ２４の各々は、描画用のビームＬＢｎの波長（例えば、３５５ｎｍ）において僅かながら透過率（例えば１％以下）を有する表面反射型のレーザミラーで構成される。
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を、基板Ｐ上で４μｍ角に設定されるものとすると、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の反射面の数Ｎｐ（＝８）と、ポリゴンミラーＰＭの各反射面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。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ずつ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ずつ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の関係を満たすように、光源装置ＬＳの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）とポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲとの少なくとも一方が調整される。
ところで、図２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に送られ、原点信号ＳＺｎが発生してから、所定の遅延時間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。原点信号ＳＺｎは、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に設けられたビーム受光系６０ｂから、それぞれ原点信号ＳＺ１～ＳＺ６として出力される。
ところで、図２中のレンズ系Ｇｕ１、Ｇｕ２によるビームエキスパンダ系の中に配置した平行平板ＨＶＰは、図２中のＹ軸（主走査方向）と平行な回転軸の回りに傾斜可能に構成され、その傾斜角を変えることにより、基板Ｐ上で走査されるスポット光ＳＰの走査軌跡である描画ラインＳＬｎを副走査方向に微少量（例えば、スポット光ＳＰの実効的なサイズφの数倍～十数倍程度）だけシフトさせることができる。図２において、レンズ系Ｇｕ１は、入射したビームＬＢｎ（平行光束）を平行平板ＨＶＰの手前の位置でビームウェストとなるように収斂させた後、発散させた状態で平行平板ＨＶＰを通してレンズ系Ｇｕ２に入射させる。レンズ系Ｇｕ２は、発散して入射してくるビームＬＢｎを、例えば８ｍｍ程度の直径の平行光束に変換する。偏光ビームスプリッタＢＳ１の後に配置される開口絞りＮＰＡは、レンズ系Ｇｕ２（ビームエクスパンダ系）の後側焦点距離の位置に配置される。さらに、開口絞りＮＰＡは、シリンドリカルレンズＣＹａとレンズ系Ｇｕ３とによって、主走査方向に関してはポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと光学的に共役な関係に設定されている。副走査方向（ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐの方向）に関しては、開口絞りＮＰＡとポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰとは、シリンドリカルレンズＣＹａとレンズ系Ｇｕ３の合成光学系によって、瞳と像面の関係になるように設定される。すなわち、平行光束となったビームＬＢｎが通る開口絞りＮＰＡの位置を瞳面とすると、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰは副走査方向に関してビームＬＢｎがビームウェストとなって収斂する像面に相当する。
従って、平行平板ＨＶＰをビームエキスパンダ系（レンズ系Ｇｕ１、Ｇｕ２）の光軸に対して垂直な中立状態から所定角度だけ傾けると、レンズ系Ｇｕ２に入射するビームＬＢｎは図２中でＺ方向に平行移動し、その結果、開口絞りＮＰＡに入射するビームＬＢｎ（平行光束）は、光軸に対してわずかに副走査方向に傾いて開口絞りＮＰＡの円形開口を透過する。その際、開口絞りＮＰＡがレンズ系Ｇｕ２（ビームエクスパンダ系）の後側焦点距離の位置に配置されているので、開口絞りＮＰＡ上でのビームＬＢｎの照射位置は変位しない。光軸に対してわずかに傾いて開口絞りＮＰＡを透過したビームＬＢｎは、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上では副走査方向に関して収斂するが、その収斂位置は副走査方向（ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐの方向）に僅かに変位する。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと基板Ｐの表面とは、副走査方向に関して、ｆθレンズ系ＦＴとシリンドリカルレンズＣＹｂの合成光学系によって共役（結像）関係になっているので、平行平板ＨＶＰを中立状態から傾けると、その傾斜量に応じて基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰは副走査方向にシフトする。
〔ビーム切換部内のリレー光学系〕
図３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１中に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との周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（ＲＦ電力）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）と次段の選択用光学素子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（倒立の結像系）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、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（ＬＢ１’）や、他の２次回折ビーム等は理論上で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方向に偏向された主回折ビーム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を配置することによって、選択用光学素子ＯＳ１で偏向（回折）された描画用の主回折ビームＬＢ１は、選択ミラーＩＭ１で－Ｚ方向に反射され、アパーチャーＡＰ１とコリメートレンズＧｃを介して軸線Ｌｅ（先の図２参照）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Ｌｅ）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。アパーチャーＡＰ１は、選択ミラーＩＭ１の反射面で反射され得る主回折ビームＬＢ１以外の高次回折ビーム（２次光等）を遮蔽する。
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（倒立の結像系）が設けられる。
しかしながら、選択用光学素子ＯＳ１が理想的なブラッグ回折の条件から外れた状態で動作すると、理論上は発生しない－１次回折ビームＬＢ１’が漏れ光として発生することがある。－１次回折ビームＬＢ１’（平行光束）は、選択用光学素子ＯＳ１において０次のビームＬＢ１ｚに関して主回折ビームＬＢ１と対称的な回折角（偏向角）で発生して集光レンズＧａに入射し、面Ｐｓでビームウェストとなって収斂する。面Ｐｓ上で、－１次回折ビームＬＢ１’の集光点は、０次のビームＬＢ１ｚの集光点を挟んで主回折ビームＬＢ１の集光点と対称に位置する。選択ミラーＩＭ１は主回折ビームＬＢ１のみを反射するので、他の０次のビームＬＢ１ｚと－１次回折ビームＬＢ１’は、そのままコリメートレンズＧｂに入射し、オフ状態となっている後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射することになる。－１次回折ビームＬＢ１’は選択用光学素子ＯＳ２をそのまま透過することになるが、その際の入射角度（出射角度）は選択用光学素子ＯＳ２がオン状態になったときの回折角（偏向角）と等しくなっている。そのため、選択用光学素子ＯＳ２をそのまま透過した－１次回折ビームＬＢ１’（漏れ光、迷光）は、選択用光学素子ＯＳ２の後段の集光レンズＧａで収斂されて、後段の選択ミラーＩＭ２で反射されて、後段の描画ユニットＵ２に入射することになる。
従って、選択用光学素子ＯＳ１がオン状態となって描画ユニットＵ１がスポット光ＳＰの走査によってパターン描画するとき、同じ描画データで強度変調された－１次回折ビームＬＢ１’（副回折ビーム、漏れ光）が描画ユニットＵ２に入射して、描画ラインＳＬ２上に本来のパターンと異なるパターン（ノイズパターン）を描画するようにスポット光ＳＰが走査されることになる。－１次回折ビームＬＢ１’の強度（光量）は、描画ユニットＵ２で走査される本来のビームＬＢ２（＋１次回折ビーム）の強度に対して低いものの、シート基板Ｐ上の感光層に対して余分の露光量が与えられる状態、すなわち、ノイズパターンによる被露光状態になり、最終的にシート基板Ｐ上に描画されるパターンの品質が大きく悪化することがある。そこで、本実施の形態では、図３に示すように、選択用光学素子ＯＳ１で発生した－１次回折ビームＬＢ１’（ノイズ光となる副回折ビーム）の後段の選択用光学素子ＯＳ２への入射を阻止する為に、ナイフエッジ状の遮蔽板（阻止光学部材）ＩＭ１’を面Ｐｓの位置の近傍に配置する。遮蔽板ＩＭ１’は、選択ミラーＩＭ１に対して光軸ＡＸａ（０次のビームＬＢ１ｚ）の周りに１８０°回転させて配置される。
遮蔽板ＩＭ１’は、他の選択用光学素子ＯＳ５と選択用光学素子ＯＳ６の間のリレー光学系（レンズ系Ｇａ、Ｇｂ）中、選択用光学素子ＯＳ６と選択用光学素子ＯＳ３の間のリレー光学系（レンズ系Ｇａ、Ｇｂ）中、選択用光学素子ＯＳ３と選択用光学素子ＯＳ４の間のリレー光学系（レンズ系Ｇａ、Ｇｂ）中、選択用光学素子ＯＳ４と選択用光学素子ＯＳ１の間のリレー光学系（レンズ系Ｇａ、Ｇｂ）中、及び選択用光学素子ＯＳ２の後の位置（瞳面）の各々にも、同様に遮蔽板ＩＭ５’、ＩＭ６’、ＩＭ３’、ＩＭ４’、ＩＭ２’として設けられる。なお、以下の説明では、選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６からノイズ光として発生する－１次回折ビームＬＢ１’～ＬＢ６’を総称してＬＢｎ’、遮蔽板ＩＭ１’～ＩＭ６’を総称してＩＭｎ’とする。
〔選択用光学素子（ＡＯＭ）の回折動作〕
次に図４、図５を参照して、選択用光学素子ＯＳｎの回折動作について説明する。図４に示すように、選択用光学素子ＯＳｎは、入射するビームＬＢを回折する為の結晶体（或いは石英）ＡＯＧと、結晶体ＡＯＧの一辺に接着されて、ＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎ）によって結晶体ＡＯＧ内に周期的な屈折率分布（透過型の位相回折格子）を生成させる為の超音波振動子ＶＤとで構成される。ここで、入射するビームＬＢの軸線、主回折ビームＬＢｎの軸線、及び、ノイズ光としての－１次回折ビームＬＢｎ’の軸線を含む平面内に含まれ、且つ結晶体ＡＯＧ内に生成される回折格子の周期方向と直交する軸線をＬｇａとする。入射するビームＬＢの軸線と軸線Ｌｇａとの成す角度θＢを、結晶体ＡＯＧの屈折率、ビームＬＢの波長、振動周波数等によって決まる特定の角度にすると、ブラッグ回折の状態になって、結晶体ＡＯＧからは１つの主回折ビームＬＢｎのみが発生する。ブラッグ回折の条件となる角度θＢのことをブラッグ角とも呼ぶ。そのため、結晶体ＡＯＧは、入射面Ｐｉｎと射出面Ｐｏｕｔとが互いに平行になると共に、軸線Ｌｇａと垂直ではなくブラッグ角θＢで入射するビームＬＢと垂直になるように形成される。これにより、選択用光学素子ＯＳｎを透過するビームＬＢ、又は０次のビームＬＢｎｚは、結晶体ＡＯＧによって横シフトされることなく直進する。しかしながら、結晶体ＡＯＧの温度変化、ＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎ）の周波数変化、入射するビームＬＢのブラッグ角θＢからの僅かな角度変化、環境温度や気圧の変化等の影響により、理想的なブラッグ回折の条件から外れてくると、ノイズ光としての－１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）が発生する。－１次回折ビームＬＢｎ’は、０次のビームＬＢｎｚに対する主回折ビームＬＢｎの回折角＋Δθｄと対称な回折角－Δθｄで発生する。
図５は、選択用光学素子ＯＳｎ（結晶体ＡＯＧ）から射出する回折光（０次光も含む）の強度配分の一例を示すグラフであり、縦軸は入射したビームＬＢの強度を１００％としたときに射出する０次のビームＬＢｎｚ、＋１次回折ビーム（主回折ビーム）ＬＢｎ、－１次回折ビームＬＢｎ’の強度の比率を表す。なお、ここでは２次以上の回折ビームは発生しないものとする。選択用光学素子ＯＳｎにＲＦ電力が印加されていないオフ状態のとき、＋１次回折ビームＬＢｎと－１次回折ビームＬＢｎ’は発生せず、０次のビームＬＢｎｚのみが高い比率、例えば入射したビームＬＢの強度に対して、選択用光学素子ＯＳｎ（結晶体ＡＯＧ）の透過率η（例えば約９８％）を掛けた比率で発生する。選択用光学素子ＯＳｎにＲＦ電力が印加されたオン状態のときは、ＲＦ電力の大きさ（駆動信号ＤＦｎの振幅）に応じた効率βで、＋１次回折ビームＬＢｎが発生する。結晶体ＡＯＧの物性によっても異なるが、効率βは最大で８０％程度であり、透過率η（≒０．９８）を考慮する＋１次回折ビームＬＢｎの強度はビームＬＢの強度に対して最大で約７８％（β×η）になる。従って、オン状態のときに回折されなかった０次の回折ビームＬＢｎｚの強度は、残りの約２０％になる。しかしながら、ノイズ光としての－１次回折ビームＬＢｎ’が発生すると、それに伴って、＋１次回折ビームＬＢｎと０次の回折ビームＬＢｎｚの各強度の比率は理想的な状態（カタログ値）から低下する。
本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎの各々に印加されるＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎ）の周波数を規定値から変えて、選択用光学素子ＯＳｎでの主回折ビームＬＢｎの回折角度を調整する機能を利用して、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰを副走査方向に微少量（±数μｍ程度）だけ高速にシフトさせる。このシフト機能は、スポット光ＳＰが基板Ｐ上を走査している間であっても、駆動信号ＤＦｎの周波数を所定範囲で変化させること、即ち駆動信号ＤＦｎを高速に周波数変調させることで実現できる。駆動信号ＤＦｎの周波数を規定値から変更した場合、選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎはブラッグ回折の条件からずれて動作することがあり、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率の変化と共に、ノイズ光としての－１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）の強度が大きくなることがある。ノイズ光としての－１次回折ビームＬＢｎ’は遮蔽板ＩＭｎ’（阻止光学部材）によってカットされるので、後段の描画ユニットＵｎへの入射は阻止できるが、主回折ビームＬＢｎの強度（光量）が変動することになる。そこで、本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎに印加される駆動信号ＤＦｎの周波数変調によるスポット光ＳＰの副走査方向（Ｘ方向）へのシフト機能（選択用光学素子ＯＳｎによるＸシフト機能）を作動させる際は、併せて選択用光学素子ＯＳｎの回折効率を調整して描画用の主回折ビームＬＢｎの強度を調整するように制御する。
〔描画制御系〕
次に、以上のような制御を行う為に、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６を参照して説明する。図６は、図１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。描画制御装置（描画制御部）２００は、図２に示した描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々のビーム受光系６０ｂからの原点信号ＳＺ１～ＳＺ６を入力して、各描画ユニットＵｎのパターン描画のタイミングを決定すると共に、選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々に振幅（電力）と周波数とが調整された駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６を出力する。図１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１に示した吸収体ＴＲに入射するが、図６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がビーム切換部として追加される。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（例えば、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。
図６に示すように、反射ミラーＭ１の裏面側には、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が設けられ、反射ミラーＭ１３の裏面側には、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ＬＢｎｚを検出する光電センサＤＴｂが設けられる。光電センサＤＴａ、ＤＴｂは、図２中に示した光電センサＤＴｏと同様に、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も、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。光電センサＤＴｏから出力される光電信号Ｓｏも、回転ドラムＤＲの外周面に形成された基準パターンや基板Ｐ上に形成された下地パターン、或いはアライメントマークからの反射光量を計測する為に光量計測部２０２に送られる。なお、図６では選択用光学素子ＯＳ４のみが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（主回折）ビームがビームＬＢ４として描画ユニットＵ４に供給される。
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（例えば、４００ＭＨｚ）を生成するが、そのクロック信号ＬＴＣは描画制御装置２００と光量計測部２０２に送られる。描画制御装置２００は、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ビット数を含む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）を光源装置ＬＳに送出する。さらに光源装置ＬＳと描画制御装置２００とは、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。
〔光源装置ＬＳ〕
光源装置ＬＳは、図７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７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７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、若しくは尖鋭なパルス状の種光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６の描画制御装置２００から送られてくる描画ビット列データＳＤｎ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。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ＧＬｆ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（或いは波長変換光学素子１４８、１５０）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（或いは波長変換効率）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（或いは波長変換光学素子１４８、１５０）によって効率的に増幅（或いは波長変換）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６に示した描画制御装置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機能も備える。さらに描画制御装置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。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７の駆動回路１３６ａに印加される。
〔全体的な制御系〕
図８は、図１に示した回転ドラムＤＲの駆動制御部２１０、図６に示した描画制御装置２００、図７に示した光源装置ＬＳ、及び図１中の描画ユニットＵ１～Ｕ６（Ｕｎ：ここでは代表して１つのみ示す）が連携してパターン描画を行う際の全体的な制御系を示すブロック図である。図８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が設けられ、このシャフトはモータやサーボ回路等を含む駆動制御部２１０によって回転制御される。回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの周方向の移動位置）を計測する為に、回転ドラムＤＲのＹ方向の端部側には中心軸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８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からの半径と回転ドラムの外周面の半径とは等しくするのが良く、等しくできない場合でも半径の差を±１０％程度の範囲内に揃えておくのが望ましい。なお、図８においても、中心軸ＡＸｏを含むＹＺ面と平行な面が中心面ｐｃｃである。
図１に示したように、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の各軸線Ｌｅ（図２参照）と偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各軸線Ｌｅ（図２参照）とは、中心面ｐｃｃに対して一定角度、例えば１０°～２０°程度に設定される。但し、図８では説明を簡単にするため、奇数番の描画ユニットＵｎのみを図示してある。さらに、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描画ユニットＵｎ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パターン）の位置を検出する為のマーク検出系としてのアライメント系ＡＭｎの複数（ＡＭ１～ＡＭ４）がＹ方向に並べて設けられる。アライメント系ＡＭｎ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ＡＭｎ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、マーク位置検出部２１２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。
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少なくとも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。但し、図８ではエンコーダヘッドＥＨ３の図示は省略した。ＸＺ面内において、エンコーダヘッドＥＨ１は中心軸ＡＸｏから見たときアライメント系ＡＭｎ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描画ユニットＵｎの描画位置（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（不図示）は中心軸ＡＸｏから見たとき偶数番の描画ユニットＵｎの描画位置（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（及び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相信号を回転位置検出部２１４に出力する。回転位置検出部２１４は、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２（及びＥＨ３）の各々からの２相信号を計数するカウンタ回路を含み、目盛の移動量（位置変化）を、画素寸法又はスポット光ＳＰの実効的な直径φの半分以下、望ましくは１／１０以下のサブミクロンの分解能（例えば０．２μｍ）でデジタル計数した計測値（移動位置情報、計数値）を逐次生成する。ここで、スケール部材ＥＳＤ、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３、回転位置検出部２１４（カウンタ回路等）はエンコーダ計測系を構成し、回転位置検出部２１４で生成される計測値（移動位置情報、計数値）は、基板Ｐの副走査方向の移動位置の変化を表すことになる。
マーク位置検出部２１２は、アライメント系ＡＭｎ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に回転位置検出部２１４で生成される計測値（移動位置情報、計数値）をラッチして記憶する。さらにマーク位置検出部２１２は、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（移動位置情報、計数値）とに基づいて、基板Ｐ上のマークの位置を回転ドラムＤＲの回転角度位置とサブミクロンの精度で対応付けて算出した位置情報を描画制御装置２００に出力する。なお、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２（及びＥＨ３）の各々に対応して回転位置検出部２１４内に設けられるカウンタ回路は、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２（及びＥＨ３）の各々がスケール部材ＥＳＤの目盛中の周方向の１ヶ所に設けられた零点マークを検出すると零リセットされる。
先の図２に示したように、描画ユニットＵｎ内に設けられる平行平板ＨＶＰは、傾斜量を変えるピエゾモータ（ＰＺＭ）、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等の駆動源と、平行平板ＨＶＰの中立状態からの傾斜量を計測するセンサとを含む駆動制御部２１６によって制御される。駆動制御部２１６は、描画制御装置２００からの指令に基づいて、描画ユニットＵｎがパターン描画している間も平行平板ＨＶＰの傾斜角度位置を連続的に変化させることができる。
図６に示した描画制御装置２００内には、図８に示すように、選択用素子制御部２００Ａ、ポリゴン制御部２００Ｂ、描画制御部２００Ｃが設けられる。選択用素子制御部２００Ａは、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々からの原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１～ＳＺ６）に応答して、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に対応した選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）のいずれか１つに駆動信号ＤＦｎを印加する。選択用素子制御部２００Ａには、次の図９で説明するが、駆動信号ＤＦｎの振幅（ＲＦ電力）や周波数を調整する機能が設けられる。ポリゴン制御部（回転モータ制御部）２００Ｂは、描画ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭを回転させる回転モータＲＭを、回転速度３～４万ｒｐｍの間の指令された速度に対して、±数ｒｐｍ以内、望ましくは±２ｒｐｍ以内の精度で精密に回転制御する。ポリゴン制御部２００Ｂによる回転モータＲＭの制御には、回転位置検出部２１４で計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの移動位置）の情報、及び原点信号ＳＺｎの情報も使われる。描画制御部２００Ｃは、描画ユニットＵｎの各々が基板Ｐ上に描画すべきパターンに対応した描画パターン情報（ビットマップデータ）を記憶するメモリ回路と、各描画ユニットＵｎからの原点信号ＳＺｎと回転位置検出部２１４で計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの移動位置）の情報とに基づいて、対応する描画ユニットＵｎで描画すべき描画ビット列データＳＤｎをメモリ回路から読み出して、クロック信号ＬＴＣに応答して光源装置ＬＳに送るデータ送出回路等を備える。
さらに、描画制御部２００Ｃは、マーク位置検出部２１２で計測されるアライメントマークの位置情報に基づいて、基板Ｐ上のパターン形成領域（すでに下地パターンが形成されている場合もある）と描画位置（描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々）との主走査方向（Ｙ方向）と副走査方向（Ｘ方向）の各々に関する位置誤差の情報を推定演算したり、回転位置検出部２１４で計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置の情報に基づいて、基板Ｐの副走査方向の移動速度の誤差や速度ムラに起因した移動位置誤差の情報を推定演算したりするプロセッサ等を備える。そのプロセッサは、推定演算したパターン形成領域の位置誤差の情報や基板Ｐの移動位置誤差の情報に基づいて、描画ユニットＵｎの各々によるパターン描画位置を調整（補正）する為の補正情報を生成する。本実施の形態において、描画制御部２００Ｃのプロセッサで生成される補正情報には、描画ユニットＵｎの各々による描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）の位置を副走査方向（Ｘ方向）にシフトさせる調整量、調整のタイミング、或いは調整の為の機構の指定等に関する情報が含まれている。本実施の形態では、描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）の位置を副走査方向（Ｘ方向）にシフトさせる補正機構として、描画ユニットＵｎの各々に対応して設けられた傾斜角が調整される平行平板ＨＶＰと周波数変調される選択用光学素子ＯＳｎとのいずれか一方、又は両方が用いられる。
先に説明したように、平行平板ＨＶＰの傾斜により描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）をＸ方向にシフトする機構（平行平板ＨＶＰによるＸシフター機構とも呼ぶ）は、機械的な補正機構であるため、応答性は低いが比較的に大きなストローク（例えば±数十μｍ程度）で描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）をシフトさせることができる。一方、選択用光学素子ＯＳｎの周波数変調により描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）をＸ方向にシフトする機構（選択用光学素子ＯＳｎによるＸシフター機構、或いはＡＯＭによるＸシフター機構とも呼ぶ）は、電気的な補正機構であるため、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰ毎のビームＬＢｎの走査タイミングに応答して、高速に描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）をシフトさせることができるが、選択用光学素子ＯＳｎの周波数変調による主回折ビームＬＢｎの回折角（図４に示した＋Δθｄ）の調整範囲が狭い為に、シフト量は±数μｍ程度となる。
〔選択用光学素子の制御部〕
図９は、図８の選択用素子制御部２００Ａの具体的な回路ブロックを示し、選択用素子制御部２００Ａは、プロセッサを含み原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１～ＳＺ６）を入力すると共に、描画制御部２００Ｃのプロセッサで生成される選択用光学素子ＯＳｎによるＸシフター機構の為の補正情報を入力する制御回路部２５０と、駆動信号ＤＦ１～ＤＦ６を出力する６つの回路部ＣＣＢ１～ＣＣＢ６とで構成される。回路部ＣＣＢ１～ＣＣＢ６は、いずれも同じ構成であるので、代表して回路部ＣＣＢ１の構成を説明する。選択用素子制御部２００Ａには、選択用光学素子ＯＳｎに印加される駆動信号ＤＦｎの基準周波数（中心周波数）となる基準信号ＲＦｏを発生する基準発振器２６０が設けられる。制御回路部２５０は、描画制御部２００Ｃからの選択用光学素子ＯＳｎによるＸシフター機構の為の補正情報に基づいて、駆動信号ＤＦｎの振幅（電力）の基準値からの補正量に関する補正情報ΔＡＣ１～ΔＡＣ６と、駆動信号ＤＦｎの基準信号ＲＦｏの中心周波数からの補正量に関する補正情報ΔＦＣ１～ΔＦＣ６とを生成する。さらに制御回路部２５０は、原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１～ＳＺ６）の入力に基づいて、対応する選択用光学素子ＯＳｎに印加する駆動信号ＤＦｎのオン（印加）／オフ（非印加）を制御するスイッチ信号ＬＰ１～ＬＰ６を生成する。
回路部ＣＣＢ１（ＣＣＢｎ）は、基準発振器２６０からの基準信号ＲＦｏと、制御回路部２５０からの補正情報ΔＦＣ１（ΔＦＣｎ）とに基づいて、駆動信号ＤＦ１（ＤＦｎ）の元となる周波数変調された高周波信号を生成する周波数変調回路２５１と、制御回路部２５０からの補正情報ΔＡＣ１（ΔＡＣｎ）に基づいて、周波数変調回路２５１で生成された高周波信号の振幅（ゲイン）を調整する振幅調整回路２５２と、振幅調整された高周波信号を電力増幅した駆動信号ＤＦ１（ＤＦｎ）を生成すると共に、制御回路部２５０からのスイッチ信号ＬＰ１（ＬＰｎ）に応答して駆動信号ＤＦ１（ＤＦｎ）のオン／オフを切り替える電力増幅回路２５３と、を備える。他の回路部ＣＣＢ２～ＣＣＢ６にも、同様の周波数変調回路２５１、振幅調整回路２５２、電力増幅回路２５３が設けられる。
ＡＯＭによる選択用光学素子ＯＳｎは、駆動信号ＤＦｎの周波数を変えることで回折角を調整できるが、ブラッグ回折の条件が変わることによる回折効率の変化により、描画用のビームＬＢｎの強度が変化することがある。その強度変化の周波数依存性は、選択用光学素子ＯＳｎの結晶体ＡＯＧの材料によって異なる。図１０は、選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎによるビーム（主回折ビーム）ＬＢｎの強度変化の周波数依存性の特性例とスポット光ＳＰのＸシフト量との関係を模式的に説明するグラフである。図１０において、横軸は駆動信号ＤＦｎの周波数（ＭＨｚ）を表し、縦軸は駆動信号ＤＦｎが規定周波数（中心周波数）ｆｃｃのときに得られるビーム（主回折ビーム）ＬＢｎの強度を１００％とした相対的な強度比（％）を表す。強度変化の周波数依存性は選択用光学素子ＯＳｎの結晶体ＡＯＧの材料によって異なるが、一例として特性Ｋａ、特性Ｋｂのようになる。特性Ｋａは、規定周波数ｆｃｃに対して変化幅（変化量）Δｆｃだけ駆動信号ＤＦｎの周波数を変化させたとき、特性Ｋａの強度比の変化傾向は、特性Ｋｂの強度比の変化傾向に比べて大きくなっている。すなわち、特性Ｋａは特性Ｋｂに比べて周波数変化に対するビームＬＢｎの強度低下が急峻で、周波数変化によるスポット光ＳＰのシフト量を大きくできないことを意味する。また、図１０では、周波数の変化幅Δｆｃに対するスポット光ＳＰのシフト量ΔＸｓｆは、異なる材料の結晶体ＡＯＧ（特性Ｋａ、Ｋｂ）であっても同一としたが、実際は結晶体ＡＯＧ内での超音波の進行速度の違いによって異なる。
図１０の特性Ｋａ、Ｋｂでは、駆動信号ＤＦｎの周波数の変化幅Δｆｃに対してスポット光ＳＰは４μｍ程度だけシフトするものとし、特性Ｋａでは強度比が８７％程度、特性Ｋｂでは強度比が９６％程度になるものとする。周波数の変化幅Δｆｃがさらに大きくなると、特性Ｋａの場合は強度比が急激に低下していく。図９中の制御回路部２５０は、使用する選択用光学素子ＯＳｎの図１０のような特性Ｋａ、或いは特性Ｋｂに対応したテーブルや近似関数式を記憶し、選択用光学素子ＯＳｎによるＸシフター機構によるスポット光ＳＰの位置の補正量（シフト量）が設定されると、そのシフト量に対応した駆動信号ＤＦｎの周波数の変化量をテーブル又は近似関数式から求めて補正情報ΔＦＣｎとして周波数変調回路２５１に出力する。併せて、制御回路部２５０は、その補正情報ΔＦＣｎ（周波数の変化幅）に対応した強度比を特性Ｋａ、又はＫｂのテーブル又は近似関数式から求め、低下した強度比を元の状態に戻すような駆動信号ＤＦｎの振幅の補正情報ΔＡＣｎを振幅調整回路２５２に出力する。補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎは、ポリゴンミラーＰＭが１回転する間に８回発生するパルス状の原点信号ＳＺｎの間のタイミング（１面飛ばしの場合は１つおきの４回）で更新されて制御回路部２５０から出力される。従って、電力増幅回路２５３から選択用光学素子ＯＳｎに印加される駆動信号ＤＦｎは、原点信号ＳＺｎの１パルスの発生後のパターン描画の直前に、スポット光ＳＰの副走査方向への指定されたシフト量に対応した周波数に補正されると共に、周波数変化による強度比の低減が補正されるような振幅に調整される。なお、制御回路部２５０で生成される補正情報ΔＡＣｎ（ΔＡＣ１～ΔＡＣ６）は、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（光量）を許容範囲内に揃える為にも使われる。
図１１は、選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎに供給される駆動信号ＤＦｎの振幅（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）との関係特性の一例を示すグラフである。図１１において、横軸は選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎ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選択用光学素子ＯＳｎの＋１次回折ビーム（主回折ビーム）の回折効率β（％）を表している。図１１のように、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に示した制御回路部２５０は、図１１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。従って、制御回路部２５０で生成される補正情報ΔＡＣｎは、最終的には図１１のような回折効率βの特性に対応したテーブル又は関数式を参照して設定される。
図１２は、以上のような補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎの設定タイミングを模式的に示すタイムチャートである。原点信号ＳＺｎは、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰが所定角度位置になる度にパルス状に発生するが、ポリゴンミラーＰＭの回転速度にムラがなく一定で、ポリゴンミラーＰＭの形状誤差（頂角の角度ばらつき）が無いとすると、パルス状の原点信号ＳＺｎのＨレベルの立上りタイミングの時間的な間隔Ｔｒｐは一定となる。例えば、ポリゴンミラーＰＭの反射面数を８面、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを３７５００ｒｐｍとすると、ポリゴンミラーＰＭの１回転の時間は１．６０ｍＳとなり、時間間隔Ｔｒｐは０．２ｍＳ（２００μＳ）となる。描画ユニットＵｎによるパターン描画時間（描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査時間）ＴＳｎは、走査効率１／αに応じて、ＴＳｎ≦Ｔｒｐ／αとなる。先の図６～図８にて説明した描画ビット列データＳＤｎは、原点信号ＳＺｎの１パルスが発生してから所定の遅延時間ΔＴＤ後に、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスに応答して画素毎のビットデータを光源装置ＬＳの駆動回路１３６ａ（図７）に送出する。原点信号ＳＺｎの１パルスが発生した直後であって遅延時間ΔＴＤの経過前に、図９に示した選択用素子制御部２００Ａの制御回路部２５０は、選択すべき選択用光学素子ＯＳｎをオン状態に切替える為にスイッチ信号ＬＰｎをＨレベルにし、描画時間ＴＳｎが経過すると直ちにスイッチ信号ＬＰｎをＬレベルにする。
図１２中に設定タイミングとして示すように、補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎの更新はスイッチ信号ＬＰｎがＬレベル（選択用光学素子ＯＳｎがオフ状態）の期間中に実行されるが、スイッチ信号ＬＰｎがＬレベルとなる度に逐次実行する必要は無い。例えば、一定の時間インターバルや割込み処理によって補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎが演算されたときに、制御回路部２５０が前回の演算結果との差分量に基づいて更新の要否を判断し、更新が必要と判断したときは、スイッチ信号ＬＰｎがＬレベルとなるタイミングで補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎの更新を実行する。補正情報ΔＦＣｎ、ΔＡＣｎの演算タイミングは、例えば、図８に示したエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２（及びＥＨ３）と回転位置検出部２１４によって計測される基板Ｐの位置が所定量だけ移動する毎に設定することができる。
〔ＡＯＭによるＸシフター機構の動作例〕
次に、図８、図９で示した選択用光学素子ＯＳｎ（ＡＯＭ）によるＸシフター機構を用いて、基板Ｐ上に形成された下地パターン層（ファーストレイヤ）に重ね合せ露光する際の重ね誤差を低減する動作例を、図１３、図１４を参照して説明する。図１３は、下地パターン層を含む複数のパターン形成領域（デバイス領域）ＡＰＦと、各パターン形成領域ＡＰＦに対して所定の位置関係で配列されるアライメント用の複数のマークＭＫ１～ＭＫ４とが形成された基板Ｐを、ＸＹ面内で平面状に展開した様子を示す。さらに図１３には、そのような基板Ｐ上に設定される６つの描画ラインＳＬ１～ＳＬ６と、アライメント顕微鏡（アライメント系）ＡＭ１～ＡＭ４の各検出領域Ｖｗ１～Ｖｗ４との各配置関係も示される。また、アライメント顕微鏡ＡＭｎの各検出領域Ｖｗｎの中心を通るＹ軸と平行な線分の延長上には、計測時のアッベ誤差を最小にするように、エンコーダヘッドＥＨ１によるスケール部材ＥＳＤ（図８参照）の目盛の読み取り位置が設定される。同様に、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の各々を含んでＹ軸と平行な線分の延長上には、計測時のアッベ誤差を最小にするように、エンコーダヘッドＥＨ２によるスケール部材ＥＳＤの目盛の読み取り位置が設定され、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６各々を含んでＹ軸と平行な線分の延長上には、計測時のアッベ誤差を最小にするようにエンコーダヘッドＥＨ３によるスケール部材ＥＳＤの目盛の読み取り位置が設定される。このようなエンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３の配置は、例えば、国際公開第２０１３／１４６１８４号パンフレットに開示されている。
基板Ｐ上のマークＭＫ１は、基板Ｐの－Ｙ方向側の端部付近にＸ方向（長尺方向）に沿って一定のピッチ（例えば、５ｍｍピッチ）で形成され、マークＭＫ４は、基板Ｐの＋Ｙ方向側の端部付近にＸ方向（長尺方向）に沿って一定のピッチ（例えば、５ｍｍピッチ）で形成される。マークＭＫ１とマークＭＫ４のＸ方向の位置は同一になるように形成され、マークＭＫ１とマークＭＫ４の間に形成されるマークＭＫ２、ＭＫ３は、パターン形成領域ＡＰＦの＋Ｘ方向側（下流側）の端部付近と－Ｘ方向側（上流側）の端部付近とに、マークＭＫ１、ＭＫ４と共にＹ方向に一列に並ぶように配置される。
先に説明したように、図８中の回転位置検出部２１４に設けられるエンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３の各々に対応したカウンタ回路は、エンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３の各々がスケール部材ＥＳＤの目盛の周方向の１ヶ所に設けられた零点マークを検出すると零リセットされる。そこで、基板Ｐ上のパターン形成領域ＡＰＦの＋Ｘ方向側（下流側）の端部近傍に形成されたマークＭＫ１～ＭＫ４が、それぞれアライメント顕微鏡ＡＭ１～ＡＭ４の各検出領域Ｖｗ１～Ｖｗ４で検出されたときにエンコーダヘッドＥＨ１で計測されるスケール部材ＥＳＤの目盛位置（カウンタ回路の計数値）を描画開始位置として記憶し、その描画開始位置を基準に描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々のパターン描画動作を制御する。具体的には、エンコーダヘッドＥＨ２で計測されるスケール部材ＥＳＤの目盛位置（カウンタ回路の計数値）が記憶された描画開始位置になったら、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５によるパターン描画（重ね合せ露光）を開始し、エンコーダヘッドＥＨ３で計測されるスケール部材ＥＳＤの目盛位置（カウンタ回路の計数値）が記憶された描画開始位置になったら、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６によるパターン描画（重ね合せ露光）を開始する。こうしてパターン形成領域ＡＰＦに対するパターン描画が開始されると、本実施の形態によるパターン描画装置では、図８に示した描画制御部２００Ｃによって、パターン形成領域ＡＰＦのＹ方向の両側の各々に配置されたマークＭＫ１、ＭＫ４のアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ４の各々による位置検出結果と、エンコーダヘッドＥＨ１による計測値とに基づいて、基板Ｐの２次元的な位置誤差（重ね合せ誤差）が、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６でのパターン描画の直前に逐次推定演算される。ここで、基板Ｐがパターン形成領域ＡＰＦを含む範囲でＸ方向（副走査方向、長尺方向）のみに部分的に微少伸縮して重ね合せ精度を悪化させ得る場合に、ＡＯＭによるＸシフター機構を使って重ね合せ誤差を低減する動作を、図１４のチャート（グラフ）図を参照して説明する。
本実施の形態では、基板Ｐは長尺方向に一定のテンション（張力）を与えられた状態で回転ドラムＤＲの外周面に密着して支持されるが、その張力の大きさ（Ｎ／ｍ）や張力変動によって、基板Ｐは多かれ少なかれ伸縮を伴って回転ドラムＤＲに支持される。さらに、下地パターン層を形成する際の熱処理や湿式処理によっても、基板Ｐに部分的な伸縮が発生することがある。図１４では、回転ドラムＤＲで支持される基板ＰにＸ方向に±数μｍ程度の伸縮が発生しているものとする。図１４の横軸は、エンコーダヘッドＥＨ１で計測されるスケール部材ＥＳＤの目盛の移動位置であるエンコーダ計測位置（すなわち、基板Ｐの移動位置）と、Ｘ方向に所定ピッチで形成された複数のマークＭＫ１（ＭＫ１ａ～ＭＫ１ｊ）の各位置との関係を表す。図１４の縦軸は、エンコーダ計測位置を基準として計測されるＸ方向の重ね合せ誤差量ΔＸｅｒ（μｍ）と、ＡＯＭによるＸシフター機構によるスポット光ＳＰを重ね合せ誤差量ΔＸｅｒに応じてＸ方向（副走査方向）にシフト補正する為の駆動信号ＤＦｎの周波数補正量±Δｆｃとを表す。また、エンコーダ計測位置の位置ＰＸａ、ＰＸｂ、・・・、ＰＸｊの各々は、マークＭＫ１のＸ方向の設計上の間隔（ピッチ）に対応した位置を表し、位置ＰＸａは、パターン形成領域ＡＰＦの描画開始側の端部に形成されたマークＭＫ１ａ（先頭のマーク）のアライメント顕微鏡ＡＭ１による検出位置と合致させるものとする。従って、基板ＰのＸ方向の伸縮が無視できる程度に小さければ、マークＭＫ１ａからＸ方向に並ぶマークＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、・・・、ＭＫ１ｊの各々は、エンコーダ計測位置ＰＸｂ、ＰＸｃ、・・・、ＰＸｊの各々に正確に位置付けられる。
しかしながら、基板ＰのＸ方向の伸縮により、図１４のように、エンコーダ計測位置ＰＸｂ、ＰＸｃ、・・・、ＰＸｊの各々に対して、マークＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、・・・、ＭＫ１ｊの各々は、部分的にＸ方向に微小にずれて位置する。その位置ずれがＸ方向に関する重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの特性ＦＰＸとして、アライメント顕微鏡ＡＭ１による各マークＭＫ１ａ～ＭＫ１ｊの検出位置と、エンコーダヘッドＥＨ１により計測される基板Ｐの移動位置（エンコーダ計測位置）とに基づいて順次計測される。図１４において、先頭（１番目）のマークＭＫ１ａから７番目に位置するマークＭＫ１ｇは、エンコーダ計測位置ＰＸｇとほぼ一致して位置するが、先頭のマークＭＫ１ａから４番目のマークＭＫ１ｄまでは、対応するエンコーダ計測位置ＰＸｂ、ＰＸｃ、ＰＸｄの各々に対するマークＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ１ｄの各位置ずれが－Ｘ方向に発生し、その位置ずれ量が漸次増大する傾向で生じている。そして、４番目のマークＭＫ１ｄから７番目のマークＭＫ１ｇまでは、対応するエンコーダ計測位置ＰＸｄ、ＰＸｅ、ＰＸｆの各々に対するマークＭＫ１ｄ、ＭＫ１ｅ、ＭＫ１ｆの各位置ずれ量が漸次減少する傾向で生じている。さらに、８番目のマークＭＫ１ｈから１０番目のマークＭＫ１ｊまでは、対応するエンコーダ計測位置ＰＸｈ、ＰＸｉ、ＰＸｊの各々に対するマークＭＫ１ｈ、ＭＫ１ｉ、ＭＫ１ｊの各位置ずれが＋Ｘ方向に発生し、その位置ずれ量が漸次増大する傾向で生じている。
以上のような傾向を示した場合、基板Ｐは、先頭のマークＭＫ１ａの位置（パターン形成領域ＡＰＦの描画先頭位置の近傍）からマークＭＫ１ｄの位置までの間でＸ方向に微小な比率で縮んでいることになり、マークＭＫ１ｄの位置からマークＭＫ１ｊの位置までの間でＸ方向に微小な比率で伸びていることになる。この場合、先頭のマークＭＫ１ａの検出位置、すなわちエンコーダ計測位置ＰＸａをスタート基準にして、エンコーダ計測位置のみに基づいて重ね合せパターンの描画（セカンド露光）を行うと、基板Ｐ上の下地パターン層に対して、重ね合せ露光されるパターンは、特性ＦＰＸで示したように位置ＰＸｇ（マークＭＫ１ｇ）までは＋Ｘ方向に位置ずれした状態となり、位置ＰＸｇ以降は－Ｘ方向に位置ずれした状態となる。その位置ずれ量が重ね合せ誤差量ΔＸｅｒであり、図１４の例では、位置ＰＸａ～ＰＸｊの間で±４μｍ程度の幅で重ね合せ誤差量ΔＸｅｒが発生してしまう。
そこで本実施の形態では、図１３に示したように、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５のＸ方向の位置、或いは偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６のＸ方向の位置に、パターン形成領域ＡＰＦのＸ方向の端部（描画開始端）が達するまでに、先頭のマークＭＫ１ａ（及び、マークＭＫ１ａに対応して基板Ｐの幅方向の反対側に形成されたマークＭＫ４ａ）から数えて、２番目～３番目のマークＭＫ１ｂ（ＭＫ４ｂ）～ＭＫ１ｃ（ＭＫ４ｃ）、好ましくはそれ以上の番目のマークＭＫ１（ＭＫ４）をアライメント顕微鏡ＡＭ１（ＡＭ４）で順次検出し、各マークＭＫ１（ＭＫ４）のＸ方向の配列誤差（ピッチ誤差）に基づいて特性ＦＰＸを推定する。すなわち、図８に示した描画制御装置２００内の描画制御部２００Ｃは、基板Ｐ上のパターン形成領域ＡＰＦの描画開始端が、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の位置、或いは偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の位置に達する前に、Ｘ方向に並ぶ複数のマークＭＫ１（ＭＫ４）の位置を順次先読み計測し、その計測結果に基づいて特性ＦＰＸの部分的な傾向を順次、推定演算する。例えば、奇数番の描画ラインＳＬｎ、或いは偶数番の描画ラインＳＬｎのそれぞれによるパターン描画が開始される前に、先頭のマークＭＫ１ａ（ＭＫ４ａ）から４番目のマークＭＫ１ｄ（ＭＫ４ｄ）までの４つのマークＭＫ１（ＭＫ４）が先読み計測可能な場合、描画制御部２００Ｃは、基板ＰのＸ方向の移動に伴って、順次、ｎ番目から（ｎ＋３）番目の４つのマークＭＫ１（ＭＫ４）の各計測位置に基づいて、その４つのマークＭＫ１（ＭＫ４）が存在する基板ＰのＸ方向の区間に関する特性ＦＰＸを逐次推定演算する。
特性ＦＰＸが、例えば、先頭の１番目のマークＭＫ１ａ（位置ＰＸａ）から４番目のマークＭＫ１ｄ（位置ＰＸｄ）の間の区間について推定演算された直後に、パターン形成領域ＡＰＦの描画開始端が奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に達する。その際、先頭のマークＭＫ１ａから２番目のマークＭＫ１ｂまでの区間における重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの変化傾向（変化量）は、特性ＦＰＸとして既に特定されているので、図８に示した描画制御装置２００内の選択用素子制御部２００Ａ（詳しくは図９の制御回路部２５０）は、マークＭＫ１ａ～ＭＫ１ｂの区間における重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの変化に対応した補正情報ΔＦＣｎを、先の図１０で説明した特性Ｋａ又はＫｂに基づいて生成し、周波数変調回路２５１に印加する。この場合、補正情報ΔＦＣｎは、エンコーダ計測位置が位置ＰＸａ～ＰＸｂに変化していくのに同期して、基準発振器２６０からの基準信号ＲＦｏの周波数変調度（周波数補正量Δｆｃ）を、重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの変化が相殺されるような連続的な関数、又は離散的な関数（ステップ関数）として生成される。図１４に示した特性ＦＦＣは、生成される補正情報ΔＦＣｎの一例を表し、ここでは、エンコーダ計測により特定される位置ＰＸａ～ＰＸｊの各々の間での周波数補正量Δｆｃを直線近似するものとする。
以上のような制御により、基板Ｐ上のパターン形成領域ＡＰＦに対するパターン描画（重ね合せ露光）の際に、描画ユニットＵｎの各々から投射されるスポット光ＳＰの副走査方向に関する位置が、基板Ｐの副走査方向（Ｘ方向）の移動に同期して、先読みされたマークＭＫ１（ＭＫ４）のＸ方向の検出位置に基づいて事前に推定演算された重ね合せ誤差量ΔＸｅｒを抑制（又は相殺）するようにＸ方向に逐次微少シフトされる。その為、パターン形成領域ＡＰＦに既に形成されている下地パターン層に新たなパターン（セカンドパターン）を重ね合せ露光する際の重ね合せ精度は、基板Ｐが一様に伸縮したり、部分的に伸縮したりしていても、飛躍的に向上する。このような高精度化によって、薄膜トランジスタ等のミクロンオーダーの微細な電子デバイスを、変形し易いフレキシブルな基板Ｐ上に直接形成することが可能となる。
さらに本実施の形態では、図１４の特性ＦＦＣのように、選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの周波数を変調させた際に生じ得る選択用光学素子ＯＳｎの効率変化に起因した描画用のビームＬＢｎの強度変化を補正する補正情報ΔＡＣｎを、図９の制御回路部２５０で生成して、最終的に基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰの強度が、６つの描画ユニットＵｎ間で許容範囲内に揃うように制御される。具体的には、図１４のようにして求められる特性ＦＦＣに基づいて設定される周波数変調度（周波数補正量Δｆｃ）に応じた描画用のビームＬＢｎの強度比（減衰率）を、図１０に示した特性Ｋａ又はＫｂから求め、その減衰量（効率の低下分）を補う為に必要な駆動信号ＤＦｎの振幅（ＲＦ電力）の補正量を、先の図１１に例示した回折効率βの特性から求める。このような処理は、図９の制御回路部２５０によって実行され、求められた駆動信号ＤＦｎの振幅（ＲＦ電力）の補正量が補正情報ΔＡＣｎとして生成される。補正情報ΔＡＣｎは、ＡＯＭによるＸシフター機構を作動させる為の補正情報ΔＦＣｎ（図１４の周波数補正量の特性）と同様に、振幅（ＲＦ電力）を連続的、又はステップ状に変える関数で生成され、補正情報ΔＦＣｎと同じタイミングで、図９の振幅調整回路２５２に印加される。
以上、本実施の形態によれば、ＡＯＭ（選択用光学素子ＯＳｎ）によるＸシフター機構を用いることにより、基板Ｐの伸縮等によって生じる重ね合せ誤差が飛躍的に低減され、重ね合せ精度を高めることができる。さらに、主走査方向（Ｙ方向）に隣接する描画ユニットＵｎの各々で描画されたパターン同士の継ぎ精度（特にＸ方向の継ぎ精度）は、従来の特開２００８－２００９６４号公報のように複数のポリゴンミラー間での反射面の組み合わせ（回転方向の角度位相）を調整するといった手間のかかる方法を用いなくても向上させることができる。２つの描画ユニットＵｎ間で定常的な継ぎ誤差（ポリゴンミラーＰＭの反射面毎）が生じている場合、２つの描画ユニットＵｎの少なくとも一方のＡＯＭ（選択用光学素子ＯＳｎ）によるＸシフター機構に、その継ぎ誤差量に応じたオフセット値を補正情報ΔＦＣｎに加えるだけで、容易に継ぎ精度を向上させることができる。併せて、Ｘシフター機構を作動させた際に生じ得る描画用のビームＬＢｎの強度変化（露光量誤差）をも同時に補正することができる。その為、描画ユニットＵｎの各々で描画される最小線幅のパターンの寸法バラツキを小さくすることができる。
ここで図１５、図１６を用いて、ＡＯＭ（選択用光学素子ＯＳｎ）によるＸシフター機構を動作させたときの描画用のビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）のシフトの様子を説明する。図１５は図３に示した選択用光学素子ＯＳ１（ＯＳｎ）の後の選択ミラー（分岐反射鏡）ＩＭ１でのビーム選択とビームシフトの様子を説明する図、図１６は図２に示したポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰから基板Ｐまでのビームの振る舞いを説明する図である。
図３で説明したように、選択ミラーＩＭ１（ＩＭｎ）は、リレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）の間の面Ｐｓ（瞳面）の近傍に配置される。選択用光学素子ＯＳ１の偏向位置と面Ｐｓとは、リレー光学系のレンズＧａによって瞳位置と像面の関係になっている。そのため、レンズＧａから選択ミラーＩＭ１の反射面（ＸＹ面に対して４５°）に向かう描画用のビームＬＢ１の中心軸（主光線）は、選択用光学素子ＯＳ１の駆動信号ＤＦ１が規定周波数ｆｃｃ（図１４）のときに、レンズＧａ（リレー光学系）の光軸ＡＸａと同軸に進む０次のビームＬＢ１ｚの主光線と平行で、光軸ＡＸａから－Ｚ方向にΔＳＦ０だけシフトしている。その場合、選択ミラーＩＭ１の反射面で－Ｚ方向に反射したビームＬＢ１は、レンズＧｃの光軸ＡＸ１と同軸に進み、レンズＧｃによって発散光束から平行光束に変換され、図２に示した描画ユニットＵ１（Ｕｎ）のミラーＭ２０に向かう。その状態から、選択用光学素子ＯＳ１の駆動信号ＤＦ１の周波数を規定周波数ｆｃｃから＋Δｆｃだけ高くしたとすると、選択用光学素子ＯＳ１から射出するビームＬＢ１の回折角＋Δθｄ（図４参照）が規定角度から増加し、選択ミラーＩＭ１に達するビームＬＢ１は、光軸ＡＸａから－Ｚ方向にΔＳＦ１だけ平行シフトした中心軸ＡＸ１’に沿って進むビームＬＢ１’となる。このように、駆動信号ＤＦ１の周波数の変化量Δｆｃに応じて、選択ミラーＩＭ１に向かうビームＬＢ１’の中心軸ＡＸ１’は、規定位置（光軸ＡＸ１の位置）から変位量ΔＳＦ１－ΔＳＦ０だけＺ方向に横シフト（平行移動）する。
選択ミラーＩＭ１の反射面で－Ｚ方向に反射されてレンズＧｃに向かうビームＬＢ１’の中心軸ＡＸ１’は、レンズＧｃの光軸ＡＸ１と平行であり、選択ミラーＩＭ１の反射面（面Ｐｓ）がレンズＧｃの前側焦点位置の近傍に設定されているので、レンズＧｃから射出したビームＬＢ１’は、光軸ＡＸ１に対してＸＺ面内で僅かに傾いた平行光束に変換される。本実施の形態では、面Ｐｓが描画ユニットＵ１（Ｕｎ）を介して最終的に基板Ｐの表面と共役に設定されているので、基板Ｐ上に集光されるスポット光ＳＰも、変位量ΔＳＦ１－ΔＳＦ０に比例した微少量だけ規定位置（初期位置）から副走査方向（Ｘ方向）にシフトされる。
図１６は、描画ユニットＵ１（Ｕｎ）内の回転軸ＡＸｐ回りに回転するポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰから基板Ｐまでの光路を展開してＹ方向（主走査方向）から見た図であり、判り易くする為、反射面ＲＰの回転軸ＡＸｐ方向の寸法やビームＬＢ１のシフトの様子を誇張して示す。選択用光学素子ＯＳ１によって規定の回折角で偏向されたビームＬＢ１は、ＸＹ面と平行な面内でポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに入射して反射される。反射面ＲＰに入射するビームＬＢ１は、ＸＺ面内では図２に示した第１のシリンドリカルレンズＣＹａとレンズ系Ｇｕ３の合成光学系により反射面ＲＰ上でＺ方向に収斂される。反射面ＲＰで反射したビームＬＢ１は、ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆを含むＸＹ面と平行な面内で、ポリゴンミラーＰＭの回転速度に応じて高速に偏向され、ｆθレンズ系ＦＴと第２のシリンドリカルレンズＣＹｂとを介して、基板Ｐ上にスポット光ＳＰとして集光される。スポット光ＳＰは図１６では紙面と垂直な方向に１次元走査される。
一方、図１５のように、選択ミラーＩＭ１の反射面でビームＬＢ１に対して変位量ΔＳＦ１－ΔＳＦ０だけ横シフトしたビームＬＢ１’は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上のビームＬＢ１の照射位置に対して僅かにＺ方向（副走査方向）にずれた位置に入射する。それによって、反射面ＲＰで反射したビームＬＢ１’の光路は、ＸＺ面内ではビームＬＢ１の光路と僅かにずれた状態で、ｆθレンズ系ＦＴと第２のシリンドリカルレンズＣＹｂとを通って、基板Ｐ上にスポット光ＳＰ’として集光される。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰは、光学的にはｆθレンズ系ＦＴの瞳面に配置されるが、２つのシリンドリカルレンズＣＹａ、ＣＹｂによる面倒れ補正の作用によって、図１６のＸＺ面内では、反射面ＲＰと基板Ｐの表面とは共役関係になっている。従って、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上に照射されるビームＬＢ１がビームＬＢ１’のようにＺ方向に僅かにシフトすると、基板Ｐ上のスポット光ＳＰもスポット光ＳＰ’のように副走査方向にΔＳＦｐだけシフトする。なお、図１５で説明したように、選択ミラーＩＭ１の反射面で反射した直後のビームＬＢ１及び横シフトしたビームＬＢ１’の各中心光線（主光線）は、いずれもレンズＧｃの光軸ＡＸ１と平行な関係（テレセントリックな状態）になっている。その為、図１６に示したポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上に入射するビームＬＢ１の中心光線と横シフトしたビームＬＢ１’の中心光線とは、ＸＺ面内（副走査方向）では、いずれもｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆと平行な関係（テレセントリックな状態）になる。さらに副走査方向に関しては、反射面ＲＰと基板Ｐの表面とが共役関係になっているので、シリンドリカルレンズＣＹｂから基板Ｐの表面に向かうビームＬＢ１の中心光線と横シフトしたビームＬＢ１’の中心光線は、ＸＺ面内（副走査方向）では、いずれもｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆと平行な関係（テレセントリックな状態）になる。
以上のように、選択用光学素子ＯＳ１の駆動信号ＤＦ１の周波数を規定周波数ｆｃｃから±Δｆｃだけ変化させることにより、スポット光ＳＰを副走査方向に±ΔＳＦｐだけシフトさせることができる。そのシフト量（｜ΔＳＦｐ｜）は、選択用光学素子ＯＳ１自体の偏向角（回折角Δθｄ）の最大範囲、選択ミラーＩＭ１の反射面の大きさ、描画ユニットＵ１内のポリゴンミラーＰＭまでの光学系（リレー系）の倍率、ポリゴンミラーＰＭの反射面のＺ方向（副走査方向）の寸法、ポリゴンミラーＰＭから基板Ｐまでの倍率（ｆθレンズ系ＦＴの倍率）等による制限を受けるが、スポット光ＳＰの基板Ｐ上の実効的なサイズ（径）の数倍程度（或いは描画データ上で定義される画素寸法Ｐｘｙの数倍程度）の範囲に設定される。なお、以上では選択用光学素子ＯＳ１および描画ユニットＵ１に関して説明したが、他の選択用光学素子ＯＳ２～ＯＳ６、および描画ユニットＵ２～Ｕ６に関しても、図１５、図１６と同様に構成される。
このように、本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）を、スイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１～ＬＰ６）に応答したビームのスイッチング機能と、補正情報ΔＦＣｎ（ΔＦＣ１～ΔＦＣ６）に応答したスポット光ＳＰのシフト機能とのために兼用できるので、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）にビームを供給するビーム送光系の構成が簡単になる。さらに、描画ユニットＵｎ毎にビーム選択用とスポット光ＳＰのシフト用の音響光学変調素子（ＡＯＭやＡＯＤ）を別々に設ける場合に比べて、発熱源を減らすことができ、パターン描画装置（露光装置）ＥＸの温度安定性を高めることができる。特に、音響光学変調素子を駆動するドライブ回路は、駆動信号ＤＦｎが８０～２００ＭＨｚ程度の高周波であるため、信号ケーブルを短くする必要性から、音響光学変調素子の近くに配置される。しかしながらドライブ回路は大きな発熱源となる。ドライブ回路を冷却する機構を設けても、その数が多いと装置内の温度が短時間で上昇し易くなり、光学系（レンズやミラー）の温度変化による変動で、描画精度が低下する可能性がある。そのため、熱源となるドライブ回路、および音響光学変調素子は少ない方が望ましい。また、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）の各々が、温度変化の影響を受けて、１次回折光として偏向されるビームＬＢｎの回折角を変動させる場合、本実施の形態では、図９に示した補正情報ΔＦＣｎ（ΔＦＣ１～ΔＦＣ６）の値を、温度センサにより計測した温度変化に基づいて調整するようなフィードバック制御系を設けることにより、回折角の変動による影響を容易に相殺することもできる。
本実施の形態の選択用光学素子ＯＳｎによるビームシフト機能は、複数の描画ユニットＵｎの各々からのビームＬＢｎのスポット光ＳＰｎによる描画ラインＳＬｎの位置を、高速に副走査方向に微調整できる。そのため、隣接する描画ユニットＵｎ（ユニットフレーム）の各々を、図２に示した軸線Ｌｅの回りに微少回転させて各描画ラインＳＬｎの傾きを調整した後、描画ラインＳＬｎを副走査方向にシフトさせることによって、重ね合わせの精度を高めるとともに、各描画ラインＳＬｎの端部におけるパターン描画時の継ぎの精度を高めることも可能となる。
［第２の実施の形態］
ＡＯＭ（選択用光学素子ＯＳｎ）によるＸシフター機構によって、描画ユニットＵｎの各々から投射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰによる走査軌跡（描画ラインＳＬｎ）をＸ方向（副走査方向）にシフトさせる補正機構は、基板ＰのＸ方向の伸縮量が比較的に小さい範囲（例えば、±数μｍ以内）の場合には良好に機能する。しかしながら、基板Ｐの部分的な伸縮（ローカルな伸縮）がそれ以上になった場合は、選択用光学素子ＯＳｎに印加される駆動信号ＤＦｎの周波数が規定周波数ｆｃｃから大きくずれることになり、図１０の特性Ｋａ、Ｋｂのように強度比（回折効率β）が急激に低下する。そこで、基板ＰのＸ方向の移動に伴って、パターン形成領域ＡＰＦに付随したマークＭＫ１（ＭＫ４）の各位置を順次計測して基板ＰのＸ方向の区間に関する特性ＦＰＸを逐次推定演算していく過程で、描画直前までに計測された特性ＦＰＸ（Ｘ方向の重ね合せ誤差量）の結果が、ＡＯＭ（選択用光学素子ＯＳｎ）によるＸシフター機構によるシフト補正可能な範囲を超えるほど大きく変化する傾向を示した場合、或いは、既に露光処理された先行のパターン形成領域ＡＰＦでの特性ＦＰＸから伸縮が大きいことが判明している場合、図８の描画制御装置２００は、図２又は図８に示した機械光学的なＸシフター機構としての平行平板ＨＶＰによるシフト機能を単独使用、又は選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構と併用するように制御を切り換える。
平行平板ＨＶＰによるシフト機能を単独に使用する場合は、パターン形成領域ＡＰＦに付随したマークＭＫ１～ＭＫ４の各位置を順次計測して、図１４と同様に特性ＦＰＸを逐次推定演算しつつ、エンコーダ計測位置（基板ＰのＸ方向の移動位置）に応じて平行平板ＨＶＰの傾斜量を、特性ＦＰＸが補正されるように連続的又は段階的に変化させれば良い。平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構の応答性（追従性）は、平行平板ＨＶＰを傾斜させる駆動系のサーボ制御の応答特性に依存する。従って、機械光学的なＸシフター機構の応答性によって、追従可能な特性ＦＰＸ中の変化率（グラフ上の傾き）の最大値（限界値）が決まってくる。推定演算によって逐次求められる特性ＦＰＸ中の変化率が、想定される限界値を超えるような急峻な変化を呈した場合、機械光学的なＸシフター機構は追従しきれないことになる。そこで、本実施の形態では、さらに機械光学的なＸシフター機構と選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構と併用する。
図１７Ａ、図１７Ｂは、図２に示した描画ユニットＵｎ内のビームエキスパンダ系のレンズ系Ｇｕ１から開口絞りＮＰＡまでの光路を展開した状態を示し、平行平板ＨＶＰの傾斜によって描画ラインＳＬｎがシフトする様子を説明するものである。図１７Ａは、平行平板ＨＶＰの互いに平行な入射面と射出面がビームＬＢｎの中心線（主光線）に対して９０度になっている状態、すなわち平行平板ＨＶＰがＸＺ面内で傾斜していない状態を示す図である。図１７Ｂは、平行平板ＨＶＰの互いに平行な入射面と射出面がビームＬＢｎの中心線（主光線）に対して９０度から傾いている状態、すなわち平行平板ＨＶＰがＹＺ面に対して角度ηだけ傾斜している状態を示す図である。
さらに、図１７Ａ、図１７Ｂでは、平行平板ＨＶＰが傾斜していない状態（角度η＝０度）のとき、レンズ系Ｇｕ１、Ｇｕ２の光軸ＡＸｅは開口絞りＮＰＡの円形開口の中心を通るように設定され、ビームエキスパンダ系に入射するビームＬＢｎの中心光線は光軸ＡＸｅと同軸になるように調整されているものとする。また、レンズ系Ｇｕ２の後側焦点の位置は開口絞りＮＰＡの円形開口の位置に一致するように配置される。開口絞りＮＰＡの位置は、第１のシリンドリカルレンズＣＹａとレンズ系Ｇｕ３の合成光学系によって、副走査方向に関しては、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの位置（或いはｆθレンズ系ＦＴの前側焦点の位置）からみると、ほぼ瞳の位置になるように設定されている。一方で、主走査方向に関しては、開口絞りＮＰＡは、ｆθレンズ系ＦＴの前側焦点の位置である入射瞳の位置と光学的に共役になるように配置されている。そのため、平行平板ＨＶＰを角度ηだけ傾けた場合、平行平板ＨＶＰを透過してレンズ系Ｇｕ２に入射するビームＬＢｎ（ここでは発散光束）の中心光線は、光軸ＡＸｅに対して－Ｚ方向に微小に平行移動し、レンズ系Ｇｕ２から射出するビームＬＢｎは平行光束に変換されるとともに、ビームＬＢｎの中心光線は光軸ＡＸｅに対して僅かに傾く。
レンズ系Ｇｕ２の後側焦点の位置は開口絞りＮＰＡの円形開口の位置に一致するように配置されているので、レンズ系Ｇｕ２から傾いて射出するビームＬＢｎ（平行光束）は、開口絞りＮＰＡ上でＺ方向にずれることは無く、円形開口に投射され続ける。従って、開口絞りＮＰＡの円形開口を通過したビームＬＢｎは、強度分布上の１／ｅ2の裾野の強度を正確にカットされた状態で、光軸ＡＸｅに対してＸＺ面内で副走査方向に僅かに傾いた角度で、後段の第１のシリンドリカルレンズＣＹａとレンズ系Ｇｕ３の合成光学系に向かう。開口絞りＮＰＡは、副走査方向に関してはポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰからみると瞳位置に対応している。その為、開口絞りＮＰＡの円形開口を通過したビームＬＢｎの副走査方向に関する傾き角に応じて、ポリゴンミラーＰＭに入射するビームＬＢｎ（副走査方向に関して収斂）の反射面ＲＰ上での位置は、図１６で説明した反射面ＲＰに入射するビームＬＢ１と横シフトしたビームＬＢ１’との関係と同様に、僅かにＺ方向（副走査方向）にシフトする。従って、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰで反射したビームＬＢｎは、図１６で示したように、ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆを含むＸＹ面と平行な面に対して僅かにＺ方向（副走査方向）にシフトした状態でｆθレンズ系ＦＴに入射する。その結果、ｆθレンズ系ＦＴと第２のシリンドリカルレンズＣＹｂとにより、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰを副走査方向に僅かにシフトさせることができる。
平行平板ＨＶＰの傾斜による機械光学的なＸシフター機構では、基板Ｐ上のスポット光ＳＰ（描画ラインＳＬｎ）の位置を副走査方向に±数十μｍ程度（例えば、±５０μｍ）の範囲でシフト可能であり、基板ＰのＸ方向（副走査方向）に関する大きな伸縮に対応できる。例えば、図１３に示したパターン形成領域（デバイス領域）ＡＰＦの副走査方向（Ｘ方向）に関する設計上の長さ（長寸法）が４２０ｍｍ（Ａ３用紙の長手寸法）である場合、各種のプロセスの影響や回転ドラムＤＲに支持される際のテンションの影響等により、基板Ｐが副走査方向に一様に１００ｐｐｍくらい線形伸縮していたとすると、描画露光時の実際のパターン形成領域ＡＰＦの長寸法は４２０ｍｍに対して４２μｍだけ伸縮していることになる。このように、パターン形成領域ＡＰＦの長寸法の範囲に渡って基板Ｐが線形伸縮している場合は、平行平板ＨＶＰの傾斜による機械光学的なＸシフター機構を単独に使用しただけでも、重ね合せ精度や継ぎ精度を向上することができる。
図１８は、パターン形成領域ＡＰＦの長寸法の範囲に渡って基板Ｐが線形伸縮していた場合の機械光学的なＸシフター機構による描画位置の副走査方向への補正動作を説明するグラフである。図１８において、横軸はエンコーダシステムによって計測される基板Ｐの副走査位置を表す。図１８の下側のグラフは、副走査位置におけるパターン形成領域ＡＰＦの長寸法の範囲と、基板Ｐの伸縮誤差量Δｘｅｒ（μｍ）の変化を表し、図１８の上側のグラフはパターン形成領域ＡＰＦの描画開始位置から描画終了位置までの間の平行平板ＨＶＰの傾斜角ηの変化特性Ａ又はＢを表す。また、図１８では、図１４で示したマーク位置（ＭＫ１ａ～ＭＫ１ｊ）は省略するが、設計上のパターン形成領域ＡＰＦの長寸法が基板Ｐの線形伸張によって約４２μｍだけ伸びている（長くなっている）ものとする。実際のところ、基板Ｐが樹脂製のシートである場合、パターン形成領域ＡＰＦの長寸法の範囲に渡る線形伸縮の誤差（実伸縮誤差）はミクロンオーダーでは綺麗な線形ではなく、線形からの多少のばらつきを持つ。そこで、パターン形成領域ＡＰＦの長寸法の範囲の実伸縮誤差特性を予め把握して、その線形近似特性を図１８の下側のグラフのように求め、線形近似特性に対する実伸縮誤差特性のばらつきが許容範囲（例えば必要とされる重ね合せ精度や継ぎ精度）以下である場合は、図１８の上側のグラフの変化特性Ａに示すように、描画開始位置で傾斜角ηがゼロ（中立位置）に設定される平行平板ＨＶＰを、パターン形成領域ＡＰＦの副走査方向の描画位置の変化に比例して線形に傾斜角ηを変化させ、パターン形成領域ＡＰＦの描画終了位置で傾斜角ηａとなるように制御する。
平行平板ＨＶＰの傾斜角ηのゼロからηａまでの変化幅Δηｆによって、描画ユニットＵｎの各々の描画ラインＳＬｎは、描画開始位置から描画終了位置までの描画動作中に、基板Ｐの搬送方向（図１３中の＋Ｘ方向）と反対方向（図１３中の－Ｘ方向）に伸縮誤差量Δｘｅｒ（約４２μｍ）分だけ徐々にシフトされることになる。なお、線形伸縮誤差にのみ対応する場合は、描画開始位置から描画終了位置までの平行平板ＨＶＰの傾斜角ηの変化幅Δηｆが確保されていれば良く、変化特性Ｂのように描画開始位置での平行平板ＨＶＰの傾斜角ηの初期値は任意に設定できる。本実施の形態では、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηのストローク範囲で、描画ラインＳＬｎを±５０μｍ（幅で１００μｍ）程度だけ副走査方向にシフト可能であるので、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを負方向から正方向、又は正方向から負方向に最大のストロークで変化させることにより、パターン形成領域ＡＰＦの長寸法（４２０ｍｍ）に対して、最大１００μｍの伸張誤差又は収縮誤差に対応できる。これは、基板Ｐの約２３８ｐｐｍまでの伸縮誤差に対応できることを意味する。
パターン形成領域ＡＰＦに対してパターンを描画露光する間、回転ドラムＤＲは一定の角速度で回転されるので、基板Ｐは一定の既知の速度で副走査方向に搬送される。従って、基板Ｐの既知の搬送速度とパターン形成領域ＡＰＦの長寸法（４２０ｍｍ）とにより、図１８中の描画開始位置から描画終了位置までの所要時間（秒数）も判明している。その為、平行平板ＨＶＰの変化特性Ａ又はＢに沿った傾斜角ηの駆動を時間基準で制御することもできる。平行平板ＨＶＰの傾斜角を変化させる為の駆動制御部２１６（図８）の駆動源としてステップモータ（パルスモータ）を用いる場合は、駆動パルスの周波数を変えること（駆動レートの変更）により、描画開始位置から描画終了位置までの所要時間（秒数）に対応した傾斜角ηの変化幅Δηｆを与えることができる。その他、駆動源としてピエゾモータ、ボイスコイルモータ、ＤＣモータのいずれかを用いる場合でも、単位時間当りの駆動量を一定にする制御により、同様に描画開始位置から描画終了位置までの所要時間（秒数）に対応した傾斜角ηの変化幅Δηｆを与えることができる。
また、図８に示した回転位置検出部２１４でリアルタイムに計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置、すなわち基板Ｐの副走査方向への移動位置の変化に応答して、平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６（駆動源）をサーボ制御する構成としても良い。この場合、回転位置検出部２１４内のカウンタ回路でリアルタイムに計測される基板Ｐの移動位置情報を、図８の描画制御装置２００を介して駆動制御部２１６に送り、描画開始位置から描画終了位置までの基板Ｐの移動位置の変化に比例させて平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを逐次変化させれば良い。回転ドラムＤＲは、図８の駆動制御部２１０によって、指令された速度で等速回転するように制御されるが、回転ドラムＤＲに掛け回される基板Ｐに付与されるテンションの変化等により、回転速度に僅かなムラが生じる場合もある。回転速度のムラは、基板Ｐの副走査方向への移動速度の変動となり、副走査方向に関する描画位置の変動となる。その描画位置の変動は、回転位置検出部２１４で計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの移動位置）の時間的な変動として捕捉できるので、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを回転位置検出部２１４の計測結果に応答してサーボ制御すれば、回転ドラムＤＲの回転速度のムラによる基板Ｐの速度変動（移動量の時間的な変動）に起因した位置誤差を累積させることなく、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを基板Ｐ上のパターン形成領域ＡＰＦの実際の長寸法に合わせて正確に変化させることができる。
さらに、図８に示したポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの角度位置を検出するビーム受光系６０ｂからの原点信号ＳＺｎに基づいて、平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６（駆動源）をサーボ制御する構成としても良い。この場合、ポリゴンミラーＰＭの反射面の数を８、回転速度を３６０００ｒｐｍとすると、ポリゴンミラーＰＭは１秒間に６００回転するので、描画ユニットＵｎからの原点信号ＳＺｎは４８００Ｈｚのパルス状波形として出力される。平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６は、このような高い周波数に応答できないので、例えば、原点信号ＳＺｎの周波数を１／１００～１／３００に分周したタイミングパルス信号（４８Ｈｚ～１６Ｈｚ）を、図８の描画制御装置２００内または駆動制御部２１６内で生成し、そのタイミングパルス信号の周期のタイミングで平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６をサーボ制御すれば良い。
［第２の実施の形態の変形例１］
次に、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構と選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構とを併用する例を、図１９を参照して説明する。図１９は、先の図１４と同様に、重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの特性ＦＰＸのうち、１番目のマークＭＫ１ａから５番目のマークＭＫ１ｅまでに対応したエンコーダ計測位置ＰＸａ～ＰＸｅの範囲において、重ね合せ誤差量ΔＸｅｒが最大で２０μｍ程度発生した場合を誇張して例示するグラフである。但し、マーク位置（ＭＫ１ａ～ＭＫ１ｅ）の図示は省略する。図１９の特性ＦＰＸは、図１４で説明したように、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々が、基板Ｐ上の描画先頭位置から描画を開始する前までに、先読みによってマーク検出系としてのアライメント顕微鏡ＡＭ１で検出されるマークＭＫ１ａ～ＭＫ１ｅの各検出位置と、エンコーダヘッドＥＨ１により計測される基板Ｐの移動位置（エンコーダ計測位置）とに基づいて計測されたものである。この特性ＦＰＸに対して、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構による描画ラインＳＬｎの副走査方向への位置補正の補正特性Ｃを、カーブフィッティング、最小二乗近似等の演算より推定する。その際、補正特性Ｃ上の任意の点における微分値（傾き）が、平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６の応答限界（応答スルーレート）を超えないような条件下で補正特性Ｃが推定演算される。
次に、実測された重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの特性ＦＰＸと、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構を動作させたときに推定される補正特性Ｃとの差分量ΔＸＳｂ、ΔＸＳｃ、ΔＸＳｄ、ΔＸＳｅを、マークＭＫ１ａ～ＭＫ１ｅの各々の位置に対応したエンコーダ計測位置ＰＸｂ～ＰＸｅごとに演算する。なお、位置ＰＸａ（描画先頭位置に近いマークＭＫ１ａの位置）では差分量を零とする。差分量ΔＸＳｂ、ΔＸＳｃ、ΔＸＳｄ、ΔＸＳｅは、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構では補正しきれない残差分であり、この差分量ΔＸＳｂ、ΔＸＳｃ、ΔＸＳｄ、ΔＸＳｅは、図１９の上側のグラフに示すように、選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構によって補正する。その為、補正特性Ｃを推定演算により設定する際は、位置ＰＸｂ～ＰＸｅごとに算定される差分量ΔＸＳｂ、ΔＸＳｃ、ΔＸＳｄ、ΔＸＳｅの各々が、選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構によって描画ラインＳＬｎをシフト可能な範囲内となるように設定される。
補正特性Ｃが定まったら、図１４に示した特性ＦＦＣの設定方法と同様に、図８に示した描画制御装置２００内の選択用素子制御部２００Ａ（詳しくは図９の制御回路部２５０）は、位置ＰＸａから位置ＰＸｂ、ＰＸｃ、ＰＸｄ、ＰＸｅと基板Ｐが順次移動していくに伴って生じる差分量ΔＸＳｂ～ΔＸＳｅの各々に対応した補正情報ΔＦＣｎ（規定周波数ｆｃｃからの偏差量－Δｆｃｂ、－Δｆｃｃ、－Δｆｃｄ、－Δｆｃｅ）を、先の図１０で説明した特性Ｋａ又はＫｂに基づいて生成し、それらの偏差量－Δｆｃｂ、－Δｆｃｃ、－Δｆｃｄ、－Δｆｃｅのエンベロープに相当した特性ＦＦＣ’を、図８の周波数変調回路２５１に印加する。この場合、補正情報ΔＦＣｎは、エンコーダ計測位置が位置ＰＸａ～ＰＸｂに変化していくのに同期して、基準発振器２６０からの基準信号ＲＦｏの周波数変調度（周波数補正量Δｆｃ）を特性ＦＦＣ’のように変化させて、重ね合せ誤差量ΔＸｅｒの差分量ΔＸＳｂ、ΔＸＳｃ、ΔＸＳｄ、ΔＸＳｅの各々が相殺されるような連続的な関数、又は離散的な関数（ステップ関数）として生成される。
以上のようにして、描画ユニットＵｎの各々に関して、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構と選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構とを併用して描画ラインＳＬｎの各々の副走査方向の位置を補正することにより、基板Ｐ上のパターン形成領域ＡＰＦの長寸法の方向の非線形な伸縮に対しても、重ね合せ誤差や継ぎ誤差の程度をスポット光ＳＰ又は画素のサイズ、或いはそれ以下のオーダーにすることが可能となる。それにより、基板Ｐに線形伸縮だけでなく描画ラインＳＬｎの各々に対応した分割されたパターン描画領域ごとの非線形伸縮に対しても、重ね合せ精度、継ぎ精度をパターン形成領域ＡＰＦの長寸法に渡って良好に維持することができる。
なお、図１９の補正特性Ｃは、補正特性Ｃ上の任意の点における微分値（傾き）が平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６の応答限界（応答スルーレート）を超えない条件であって、かつ、差分量ΔＸＳｂ、ΔＸＳｃ、ΔＸＳｄ、ΔＸＳｅの各々が、選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構による描画ラインＳＬｎのシフト可能範囲（例えば±５０μｍ）内となる条件の下で推定演算される。しかしながら、先読みによって検出されるマークＭＫ１ａ～ＭＫ１ｅの位置検出結果に基づいて特定される非線形伸縮が極端に大きく、それらの条件を満たせずに補正特性Ｃを設定できないこともある。その場合は、先読みによるアライメント計測の結果により、非線形伸縮の補正を伴うパターン描画が不可能である旨の警告を発生する。この警告が発生した場合、パターン形成領域ＡＰＦに対するパターン露光の動作を停止するか、又はそのままパターン露光するかのいずれかを実行し、そのパターン形成領域ＡＰＦに対して露光エラーが発生した旨のフラグが残される。
また、図１８、図１９のように、１つのパターン形成領域ＡＰＦの露光中に、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構による補正を行った直後、次のパターン形成領域ＡＰＦの露光に備えて、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηは初期の角度に復帰される。その際、パターン形成領域ＡＰＦの描画終了位置での平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを、描画開始位置での平行平板ＨＶＰの傾斜角η（初期角度）に戻す為に必要とされる最大の時間、ここでは平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを最大ストローク範囲で変化させたときに要する時間と基板Ｐの搬送速度（副走査速度）とを勘案して、図１３に示した基板Ｐ上に配置される複数のパターン形成領域ＡＰＦ間の副走査方向（長尺方向）の余白部の長さ（余白間隔長）が設定される。例えば、基板Ｐの搬送速度を１０ｍｍ／秒、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを最大ストローク範囲に渡って変化させたときに要する時間を２秒とすると、複数のパターン形成領域ＡＰＦ間の余白間隔長は２０ｍｍ以上に設定される。
［第３の実施の形態］
先に説明したように、図８に示した回転位置検出部２１４でリアルタイムに計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの副走査方向への移動位置）の変化に応答して、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構の駆動制御部２１６をサーボ制御すると、回転ドラムＤＲの回転速度の変動による基板Ｐの副走査速度の変動に起因した重ね合わせ精度や継ぎ精度の低下を防ぐことができる。そこで、図２０を参照して回転ドラムＤＲの回転速度の変動による影響を説明する。図２０は、図１や図８に示した回転ドラムＤＲ、図２に示した描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々の軸線Ｌｅ（Ｌｅ１～Ｌｅ６）、図１に示した描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）、及び図１３に示したアライメント系ＡＭｎ（ＡＭ１～ＡＭ４）の各々の検出領域Ｖｗｎ（Ｖｗ１～Ｖｗ４）の配置を、回転ドラムＤＲのシャフトＳｆｔの中心軸ＡＸｏと垂直な面内（ＸＺ面内）でみた図である。また、図２０において、アライメント系ＡＭｎ（ＡＭ１～ＡＭ４）の各々の検出領域Ｖｗｎ（Ｖｗ１～Ｖｗ４）内の中心点を通って中心軸ＡＸｏと交差する線を軸線ＬＡ１～ＬＡ４とする。軸線ＬＡ１～ＬＡ４の各々は、アライメント系ＡＭｎとしてのアライメント顕微鏡ＡＭ１～ＡＭ４のそれぞれの対物レンズの光軸に相当する。
奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の軸線Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５は、ＸＺ面内では中心面ｐｃｃに対して傾斜角度－θｍ（ｄｅｇ）だけ傾いて設定され、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の軸線Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６は、ＸＺ面内では中心面ｐｃｃに対して傾斜角度＋θｍ（ｄｅｇ）だけ傾いて設定される。従って、奇数番の軸線Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と偶数番の軸線Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６とは中心軸ＡＸｏの回りに開き角度２θｍで設置される。さらに、アライメント系ＡＭｎの軸線ＬＡ１～ＬＡ４と奇数番の軸線Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５とは開き角度θｍａ（ｄｅｇ）で設置され、アライメント系ＡＭｎの軸線ＬＡ１～ＬＡ４と偶数番の軸線Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６とは開き角度θｍｂ（ｄｅｇ）で設置される。従って、傾斜角度θｍ、開き角度θｍａ、θｍｂは、θｍｂ＝θｍａ＋２θｍの関係で設置されている。なお、図２０において、時計回りに回転する回転ドラムＤＲの外周面に密着して円筒面状に湾曲した基板Ｐの表面の半径をＲｄｄ（ｍｍ）とするが、通常は基板Ｐの厚みが半径Ｒｄｄに対して十分に小さい（例えば１／１００以下）ので、半径Ｒｄｄは実質的に回転ドラムＤＲの外周面の半径と同じとみなしても良い。
ここで、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の位置から、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の位置まで基板Ｐが円筒面に沿って周方向に移動する周長距離をＬ（２θｍ）とすると、円周率をπとして周長距離Ｌ（２θｍ）は、Ｌ（２θｍ）＝２πＲｄｄ（２θｍ／３６０°）で表される。基板Ｐが周長距離Ｌ（２θｍ）だけ移動する間に、回転ドラムＤＲの回転速度に変動（速度ムラ）が生じると、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５（以下、単に奇数番の描画ラインＳＬｎとも呼ぶ）で基板Ｐ上に描画されたパターンと、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６（以下、単に偶数番の描画ラインＳＬｎとも呼ぶ）で基板Ｐ上に描画されたパターンとが、副走査方向（基板Ｐの移動方向）に位置ずれすることになる。通常、基板Ｐの移動速度として指令された基準速度をＶｄｏ（ｍｍ／秒）とすると、周長距離Ｌ（２θｍ）だけ移動するのに要する基準時間Ｔｏ（２θｍ）は、基準速度Ｖｄｏに対応して、Ｔｏ（２θｍ）＝Ｌ（２θｍ）／Ｖｄｏとなり、各描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの回転速度、及びポリゴンミラーＰＭの各反射面毎のスポット光の描画開始タイミングの周期は、その基準時間Ｔｏ（２θｍ）に合せて設定されている。
しかしながら、基板Ｐが周長距離Ｌ（２θｍ）だけ移動する間に、基準速度Ｖｄｏが変動量ΔＶｄｗ（％）だけ変化したとすると、基準時間Ｔｏ（２θｍ）の間に移動する基板Ｐの周長距離Ｌ’（２θｍ）は、Ｌ’（２θｍ）＝Ｖｄｏ（１＋ΔＶｄｗ）Ｔｏ（２θｍ）となり、周長距離Ｌ（２θｍ）に対する誤差量ΔＥｖ（ｍｍ）は、Ｌ’（２θｍ）－Ｌ（２θｍ）より、ΔＥｖ＝ΔＶｄｗ・Ｖｄｏ・Ｔｏ（２θｍ）＝ΔＶｄｗ・Ｌ（２θｍ）となる。一例として、回転ドラムＤＲの半径Ｒｄｄを１３５ｍｍ、傾斜角度θｍを１３°とすると、回転ドラムＤＲの外周面の全周長は８４８．２２９ｍｍ、周長距離Ｌ（２θｍ）は６１．２６１ｍｍとなる。さらに基準速度Ｖｄｏを１０ｍｍ／秒とすると、基準時間Ｔｏ（２θｍ）は６．１２６秒となり、基準時間Ｔｏ（２θｍ）の間に生じる基準速度Ｖｄｏからの変動量ΔＶｄｗが±０．０２％だとすると、周長距離Ｌ’（２θｍ）は６１．２７３ｍｍ、又は６１．２４９ｍｍなり、誤差量ΔＥｖは約±１２．２５μｍとなる。このように、基板Ｐが奇数番の描画ラインＳＬｎから偶数番の描画ラインＳＬｎまでの約６１ｍｍの周長距離Ｌ（２θｍ）を移動する間に、基板Ｐの移動速度が基準速度Ｖｄｏ（１０ｍｍ／秒）から±０．０２％変化しただけで、基板Ｐの移動距離には±１２μｍ程度の誤差量ΔＥｖが発生する。従って、その誤差量ΔＥｖが、奇数番の描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンと偶数番の描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンとの副走査方向に関する継ぎ誤差、或いは下地パターンとの重ね合せ誤差となる。
そこで、本実施の形態では、図８又は図１３に示したエンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３と回転位置検出部２１４とによって、回転ドラムＤＲの回転速度のムラ（基板Ｐの移動速度の変動）を逐次計測し、その計測された速度変動に起因して生じる誤差量ΔＥｖが低減されるように、図８に示した平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構の駆動制御部２１６をサーボ制御する。但し、基板Ｐの移動速度に変動が生じても、回転位置検出部２１４内のカウンタ回路で計測される基板Ｐの副走査方向の位置計測結果には何らの影響も与えない。その為、回転位置検出部２１４内のカウンタ回路で計測される基板Ｐの副走査方向の位置（回転ドラムＤＲの回転角度位置）の計測値に応じて、平行平板ＨＶＰの駆動制御部２１６をサーボ制御することにより、結果的に、基板Ｐの移動速度の変動による誤差量ΔＥｖの発生も抑制した状態で、基板Ｐ上にパターン描画が行われることになる。従って、エンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３を用いた基板Ｐの移動位置に応じて駆動制御部２１６をサーボ制御することにより、回転ドラムＤＲの１回転中に生じる回転速度ムラの変化傾向がどのようなものであっても、応答可能な範囲内であれば平行平板ＨＶＰの傾斜角ηの変化を追従させることができる。
また上述の説明では、図２０において、基板Ｐが奇数番の描画ラインＳＬｎから偶数番の描画ラインＳＬｎまでの約６１ｍｍの周長距離Ｌ（２θｍ）を移動する間に、基板Ｐの移動速度が基準速度ＶｄｏからΔＶｄｗだけ変化するものとした。しかしながら、基板Ｐの移動速度の変動は、基板Ｐがアライメント系ＡＭｎの検出領域Ｖｗ１～Ｖｗ４の位置から奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の位置まで移動する間の時間Ｔｏ（θｍａ）、又は検出領域Ｖｗ１～Ｖｗ４の位置から偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の位置まで移動する間の時間Ｔｏ（θｍｂ）の間でも同様に起こり得る。時間Ｔｏ（θｍａ）は、開き角度θｍａに対応した基板Ｐの周長距離Ｌ（θｍａ）と基準速度Ｖｄｏとにより、Ｔｏ（θｍａ）＝Ｌ（θｍａ）／Ｖｄｏで表され、時間Ｔｏ（θｍｂ）は、開き角度θｍｂに対応した基板Ｐの周長距離Ｌ（θｍｂ）と基準速度Ｖｄｏとにより、Ｔｏ（θｍｂ）＝Ｌ（θｍｂ）／Ｖｄｏで表される。時間Ｔｏ（θｍａ）中、又は時間Ｔｏ（θｍｂ）中に生じる基板Ｐの移動速度の変動も、結果的には、奇数番の描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンと偶数番の描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンとの副走査方向に関する継ぎ誤差、或いは下地パターンとの重ね合せ誤差となるが、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構の駆動制御部２１６を回転ドラムＤＲの回転角度位置の計測結果に基づいてサーボ制御することで、その継ぎ誤差、或いは重ね合せ誤差を低減させることができる。なお、本実施の形態でも、先の第２の実施の形態の変形例１で説明したのと同様に、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構と選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構とを併用することができる。
［第４の実施の形態］
回転ドラムＤＲの回転速度の変動で生じる基板Ｐの移動速度の基準速度Ｖｄｏからの変動があっても、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構（又は選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構）を用いることにより、基板Ｐ上に露光されるパターン形成領域ＡＰＦの長寸法を、設計上の寸法に合わせる、或いは基板Ｐ上に既に形成された下地層のパターン形成領域の寸法に合わせることができる。しかしながら、基板Ｐの長尺方向の伸縮率が大きい場合、連続露光されるパターン形成領域ＡＰＦの長寸法が大きい場合、或いは基板Ｐの副走査方向への移動速度の変動が大きくなった場合（移動速度を意図的に調整した場合も含む）、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを変えられる最大ストロークで律則されて、描画ユニットＵｎの各々によるパターン描画位置（描画ラインＳＬｎ）の副走査方向への補正が限界に達してしまい、それ以上の補正ができないことがある。
そこで、本実施の形態では、基板Ｐの副走査方向への移動速度の変動、又は基板Ｐの副走査方向への伸縮に応じて、図８に示したポリゴン制御部２００Ｂにより、描画ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度を規定値から動的に微調整するように制御する。基板Ｐの伸縮や移動速度の変動が無い場合、ポリゴンミラーＰＭは、基板Ｐ上のスポット光ＳＰの実効的な直径φ、スポット光ＳＰによる１つの主走査（第１の走査線）と次の主走査（第２の走査線）との基板Ｐ上での副走査方向における間隔（例えば、φ／２）、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａ、及び基板Ｐの副走査方向への移動の基準速度Ｖｄｏによって一義的に設定される回転速度ＶＲで回転する。そこで、図２１を参照して、描画ユニットＵｎが副走査方向に所定長さで連続したパターンＰＴａを描画する際に、回転ドラムＤＲの回転速度の変動により、基板Ｐの移動速度が基準速度Ｖｄｏよりも＋ΔＶｄｗだけ増加した場合におけるポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲの補正方法について説明する。
図２１〔Ａ〕は、横軸に時間を取り、縦軸にスポット光ＳＰの主走査位置を取り、基板Ｐが基準速度Ｖｄｏで正確に移動している間に、描画データに基づいて、副走査方向に並ぶＮ本の走査線１、２、・・・Ｎ－２、Ｎ－１、Ｎの各々に沿ったスポット光ＳＰの走査により、パターンＰＴａが露光される様子を示す。このとき、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲは、Ｎ本の走査線１～Ｎの各々の基板Ｐ上での副走査方向の間隔（時間間隔）が、スポット光ＳＰの直径φの１／２となるように設定され、パターンＰＴａの副走査方向の画素数は走査線１～Ｎの本数Ｎの１／２に設定されているものとする。また、図２１〔Ａ〕の場合、パターンＰＴａの描画開始点から終了点までの描画時間をＴＳとする。しかしながら、基板Ｐの移動速度のみが基準速度Ｖｄｏから＋ΔＶｄｗだけ変化した状態（速度が増加した状態）で同じパターンＰＴａを描画すると、スポット光ＳＰによるＮ本の走査線１～Ｎ（画素数Ｎ／２）による描画時間ＴＳは変わらないので、基板Ｐ上に露光されたパターンＰＴａ’は、本来の副走査方向の寸法（設計値）に対して誤差ΔＬｋだけ長く描画される。例えば、パターンＰＴａの副走査方向に関する設計上の寸法が１００ｍｍで、基板Ｐの移動速度の変動率βｖ（＝ΔＶｄｗ／Ｖｄｏ）が＋０．０５％であった場合、寸法の誤差ΔＬｋは５０μｍになる。これは、Ｎ本の走査線１～Ｎの各々の基板Ｐ上での副走査方向の間隔が、本来の設計上の間隔に対して変動率βｖだけ増加したことを意味する。
そこで、図２１〔Ｂ〕に示すように、基板Ｐの移動速度が＋ΔＶｄｗだけ増加したことに対応して、パターンＰＴａの設計上の描画時間ＴＳを誤差ΔＬｋの描画時間に対応した補正時間ΔＴｓｓだけ短くした描画時間ＴＳ’になるように補正する。図２１〔Ｂ〕は、横軸に時間を取り、縦軸にスポット光ＳＰの主走査位置を取り、基板Ｐが基準速度Ｖｄｏに対してΔＶｄｗだけ早い速度で移動している間（描画時間ＴＳ’の間）に、描画データに基づいて、副走査方向に並ぶＮ本の走査線１～Ｎの各々に沿ったスポット光ＳＰの走査によってパターンＰＴａ（画素数Ｎ／２）を露光する様子を示す。従って、図２１〔Ｂ〕のように、描画時間ＴＳ’（＜ＴＳ）の間に、Ｎ本の走査線１～Ｎ（画素数Ｎ／２）による描画を行う為に、Ｎ本の走査線１～Ｎの各々の基板Ｐ上での副走査方向の間隔が本来の設計上の間隔に対して変動率βｖ（％）だけ減少するように、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを変動率βｖ（％）だけ高めれば良い。先の数値例のように、基板Ｐの移動速度が基準速度Ｖｄｏに対して０．０５％だけ増加している場合は、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲも０．０５％だけ増加させれば良く、逆に、基板Ｐの移動速度が基準速度Ｖｄｏに対してΔＶｄｗだけ減少している場合は、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲも変動率βｖ（％）だけ減少させれば良い。これは、先の図１２で示した原点信号ＳＺｎのパルス状に繰り返し発生する波形の立ち上りの時間間隔Ｔｒｐを、変動率βｖ（％）だけ増減させることに相当する。
ポリゴンミラーＰＭの回転制御を行う図８のポリゴン制御部２００Ｂには、モータＲＭをクロック信号の周波数（位相）に同期した回転速度で精密に回転駆動するＰＬＬ（Phase Locked Loop）サーボ制御系等が設けられ、その制御精度（制御分解能）は±数ｒｐｍ程度である。その為、ポリゴンミラーＰＭの基準となる回転速度ＶＲを３６０００ｒｐｍとした場合は、±０．０２％程度までの精度で速度調整が可能である。また、高速回転が要求されるポリゴンミラーＰＭは、軽合金（アルミニウム等）やセラミックスの母材により回転軸の方向の厚みが数ｍｍ以下になるように作られている為、ポリゴンミラーＰＭの回転速度を変更する際の制御応答性（時定数）は、回転ドラムＤＲの回転速度の変動（基板Ｐの移動速度の変動）の変化レートに比べて十分に短い。従って、基板Ｐの副走査方向への移動速度の変動（回転ドラムＤＲの回転速度の変動）特性が所定の精度で計測できれば、その速度変動に追従させてポリゴンミラーＰＭの回転速度を動的に調整することにより、基板Ｐ上に露光されるパターン形成領域ＡＰＦの長寸法、又はパターン形成領域ＡＰＦ内に描画される個々のパターンの副走査方向の寸法は、基板Ｐの移動速度の変動による影響、すなわち副走査方向に関するパターン描画倍率誤差の発生を抑えて、所定寸法となるように制御される。
その為、パターン描画位置が回転ドラムＤＲの回転速度の変動（速度ムラ）によって副走査方向に位置ずれしまう場合、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構を用いなくても、ポリゴンミラーＰＭの回転速度の補正によって、その位置ずれを修正することが可能となる。さらに、アライメント系ＡＭｎを用いたマーク位置の計測結果から、基板Ｐ自体の副走査方向の伸縮が大きいことが判明した場合でも、同様にポリゴンミラーＰＭの回転速度の補正によって、基板Ｐ上に既に形成されている下地層のパターンとの重ね合せ精度を良好に維持することができる。もちろん、ポリゴンミラーＰＭの回転速度の動的な調整による補正機構と、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構（又は選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構）とを併用することも可能である。その場合、横軸に回転ドラムＤＲの回転角度位置、縦軸に基板Ｐの移動速度を取った図２２のグラフに誇張して示すように、回転ドラムＤＲの１回転中における基板Ｐの実移動速度特性の平均速度値Ｖｄｒを計測し、制御系が指令する基準速度Ｖｄｏとの差分値を求め、その差分値で決まる変動率βｖ〔βｖ＝（Ｖｄｒ－Ｖｄｏ）／Ｖｄｏ（％）〕に基づいて、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを変動率βｖだけ補正する。さらに、回転ドラムＤＲの１回転ごとの周期的な回転速度変動（速度ムラ）で生じる基板Ｐの実移動速度の平均速度Ｖｄｒからの速度誤差分ΔＶｐｐに対しては、平行平板ＨＶＰによる機械的なＸシフター機構（又は選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構）による補正で対応させても良い。このような制御にすると、速度誤差分ΔＶｐｐは平均速度Ｖｄｒを中心に小さな振幅で周期的に変化する傾向となる為、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを傾斜可能なストローク範囲内で使用することができる。
［第４の実施の形態の変形例１］
図２３は、基板Ｐの移動速度の変動に追従させて、ポリゴンミラーＰＭの回転速度を動的に調整する際に、基板Ｐの移動速度の変動を計測する方法の一例を説明するグラフであり、横軸は時間軸（秒）を表し、縦軸は回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの移動位置）を計測するエンコーダヘッドＥＨ２、ＥＨ３のいずれか１つに対応した回転位置検出部２１４（図８参照）のカウンタ回路で検出されるエンコーダ計測値ＤＥｎを表す。図２３において、時間軸に沿って一定時間ΔＴＣ（例えば５秒）毎に設定される時刻Ｔｃ０、Ｔｃ１、Ｔｃ２、・・・、Ｔｃ９は、正確なクロック信号のクロックパルスを計数して得られるサンプリングタイミングを示す。また、図２３中の一定の傾きを有する直線は、基板Ｐの移動速度として指令される基準速度Ｖｄｏに対応した基準特性Ｆｖｏを示し、実特性ＦＶｒは図２２に示した実移動速度特性の一部分に対応したものである。さらに、時刻Ｔｃ０は、描画ユニットＵｎによる描画ラインＳＬｎがパターン描画領域ＡＰＦの描画開始位置と一致した描画開始時刻とする。図８の回転位置検出部２１４は、時刻Ｔｃ０～時刻Ｔｃ９・・・、の各々で、その時点のエンコーダ計測値ＤＥ０、ＤＥ１、ＤＥ２、・・・、ＤＥ９、・・・をサンプリング（記憶）する。
基準特性Ｆｖｏ上において、一定時間ΔＴＣの間のエンコーダ計測値の変化量（基板Ｐの移動量）ΔＤＥｒは、時刻Ｔｃ１～Ｔｃ９のどこでも一定である。しかしながら、実特性ＦＶｒ上では、基板Ｐの移動速度に変動が生じることにより、一定時間ΔＴＣの間のエンコーダ計測値の変化量（基板Ｐの移動量）は一定にはならない。そこで、速度誤差計測部として機能する図８の描画制御装置（描画制御部）２００、又は回転位置検出部２１４は、描画動作中に逐次サンプリングされるエンコーダ計測値ＤＥ０、ＤＥ１、ＤＥ２、・・・、ＤＥｎを用いて、時刻Ｔｃ１、Ｔｃ２、・・・、Ｔｃｎの各タイミング毎に以下の演算を行って、基準速度Ｖｄｏに対する基板Ｐの移動速度の変動率（誤差分）βｖｎ（％）を算出する。但し、ｎは１以上の整数とする。
βｖｎ＝〔｛ＤＥ（ｎ）－ＤＥ（ｎ－１）｝／ΔＤＥｒ－１〕／１００
図２４は、このような演算によって逐次求められる変動率βｖｎを、βｖ１、βｖ２、βｖ３…、βｖ９の順に、時間軸に沿ってプロットした一例のグラフである。図２４において、横軸は図２３の横軸と同じスケールの時間（秒）を表し、縦軸は変動率βｖｎ（％）を表す。図２４では、描画開始点の時刻Ｔｃ０で、基板Ｐの移動速度は基準速度Ｖｄ０に対して約＋０．０４５％だけ増加しており、その後、徐々に移動速度が減少して、時刻Ｔｃ６でほぼ基準速度Ｖｄｏとなった後、時刻Ｔｃ９で基板Ｐの移動速度は基準速度Ｖｄｏに対して約－０．０２％だけ減少している。図８の描画制御装置（描画制御部）２００は、描画動作中の時刻Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３、・・・の各々で計測される変動率βｖ１、βｖ２、βｖ３…、に対応して逐次補正された回転速度でポリゴンミラーＰＭが回転するように、ポリゴン制御部２００Ｂに回転速度補正の指令値を出力する。その際、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々のポリゴンミラーＰＭは、各々の間での回転角度の位相関係を所定の状態（例えば、反射面の回転角度で１５°の差）に保ちつつ、常に回転速度が等しくなるように同時に回転速度の補正が行われる。
なお、先の図６では、１つの光源装置ＬＳから射出される描画用のビームＬＢを、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６のいずれか１つに時分割でスイッチングして供給するようにしたが、光源装置ＬＳを２つ設けて、第１の光源装置ＬＳは、３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５（奇数番）のいずれか１つに時分割でスイッチングして描画用のビームＬＢを供給し、第２の光源装置ＬＳは、３つの描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６（偶数番）のいずれか１つに時分割でスイッチングして描画用のビームＬＢを供給するようにしても良い。この場合、ポリゴン制御部２００Ｂは、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々のポリゴンミラーＰＭの間での回転角度の位相関係を所定の状態に保ちつつ、常に回転速度が等しくなるように回転速度を補正し、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々のポリゴンミラーＰＭの間での回転角度の位相関係を所定の状態に保ちつつ、常に回転速度が等しくなるように回転速度を補正する。また、図２３、図２４に示すような変動率βｖｎを求める為のエンコーダ計測値ＤＥｎは、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に関しては、図１３に示したエンコーダヘッドＥＨ２による計測値を用い、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々に関しては、図１３に示したエンコーダヘッドＥＨ３による計測値を用いるようにしても良い。
［第４の実施の形態の変形例２］
図２５は、図２３、図２４のように、基板Ｐの移動速度の変動率βｖｎをソフトウェア演算によって求めるのではなく、ハードウェア的な構成で基板Ｐの移動速度の変動をほぼリアルタイムに計測する為の回路ブロック図を示す。図２５の回路構成は、図８に示した描画制御装置（描画制御部）２００内、或いは回転位置検出部２１４内に設けられ、エンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３の少なくとも１つを用いて回転位置検出部２１４内のカウンタ回路部で計数されるエンコーダパルスの周波数と、基板Ｐの移動速度の指令値に対応した周波数で生成されるクロックパルスの周波数との差分値をリアルタイムに計測するものである。
図１３（又は図８）に示したエンコーダヘッドＥＨ１～ＥＨ３の各々は、スケール部材ＥＳＤの目盛の移動に伴って位相差９０°で生成されるアップパルス信号ＵｐＰとダウンパルス信号ＤｎＰとを発生すると共に、零点マークの検出時に零リセット用の零パルス信号ＺＲを発生する。回転位置検出部２１４内に設けられるカウンタ回路３００は、アップパルス信号ＵｐＰに応答して計測値（計数値）３００Ａを増加させ、ダウンパルス信号ＤｎＰに応答して計測値３００Ａを減少させ、零パルス信号ＺＲに応答して計測値３００Ａを零にリセットする。カウンタ回路３００の計測値３００Ａは、例えば２４ビットのパラレルデータバスを介して補正マップメモリ部３０２に、アドレス情報として出力される。補正マップメモリ部３０２は、計測値３００Ａの変化に応答して、スケール部材ＥＳＤの目盛の１周分に渡る誤差（偏心誤差、真円度誤差、目盛ピッチ誤差、計測のアッベ誤差等）をリアルタイムに補正した回転角度位置（基板Ｐの移動位置）に対応した位置情報３０２Ａを、計測値３００Ａと同じ分解能の２４ビットのパラレルデータとして逐次出力する。２４ビットの位置情報３０２Ａのうちの、例えば最下位ビット（ＬＳＢ）の信号（パルス）は、分周回路３０４によって適当な周波数帯に変換されて、パルス信号３０４Ａとしてアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）カウンタ回路３０６のアップカウント入力に印加される。パルス信号３０４Ａは、スケール部材ＥＳＤの目盛の移動速度、すなわち基板Ｐの移動速度に対応した周波数を有する。なお、分周回路３０４を省略して、位置情報３０２ＡのうちのＬＳＢの信号をパルス信号３０４Ａとして直接Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６に印加しても良い。
Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６は、描画制御装置２００からの指令情報３０６Ｂに応答して、計数動作により逐次変化し得る計数値とゼロの固定値とのいずれかを、変動情報３０６Ａとしてポリゴン制御部２００Ｂに出力する。Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６のダウンカウント入力には、可変クロック発生回路３０８からのクロックパルス信号３０８Ａが印加される。可変クロック発生回路３０８は、描画制御装置２００で生成される基板Ｐの移動速度（例えば、図２２に示した基準速度Ｖｄｏ、又は実移動速度特性の平均速度Ｖｄｒ）に対応した速度情報３０８Ｂを入力し、基板Ｐが基準速度Ｖｄｏ、又は平均速度Ｖｄｒと同じ速度で精密に移動しているときに出力されるパルス信号３０４Ａと同じ周波数となるようなクロックパルス信号３０８Ａを発生する。従って、クロックパルス信号３０８Ａの周波数は、基板Ｐの指定された移動速度（基準速度Ｖｄｏや平均速度Ｖｄｒ）に応じて変化する。
以上の構成において、例えば、基板Ｐ上の１つのパターン形成領域ＡＰＦに対してパターン描画を行う場合、パターン形成領域ＡＰＦの描画開始位置が描画ラインＳＬｎに達する直前に、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６は、指令情報３０６Ｂに基づいて、アップカウント入力に印加されるパルス信号３０４Ａと、ダウンカウント入力に印加されるクロックパルス信号３０８Ａとを逐次計数するアクティブ状態に切替えられる。基板Ｐの実際の移動速度が、基準速度Ｖｄｏ、又は平均速度Ｖｄｒと一致しているとき、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６で計数される計数値（変動情報３０６Ａ）は、ほぼ一定値（例えば、ゼロ又はゼロに近い値）で安定している。しかしながら、基板Ｐの実際の移動速度が、基準速度Ｖｄｏ、又は平均速度Ｖｄｒに対して僅かでも早い場合は、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａである計数値が徐々に増加し、逆に僅かでも遅い場合は、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａである計数値が徐々に減少する。
ポリゴン制御部２００Ｂ（図８参照）は、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａ（計数値、計測値）の増減に応じて、ポリゴンミラーＰＭの回転速度が増減されるようにモータＲＭをサーボ制御する。そのサーボ制御の応答時間（数ミリ秒～数十ミリ秒）程度の遅延時間の後、ポリゴンミラーＰＭの回転速度の増減が完了したとみなして、描画制御装置２００は、その増減分に対応して、クロックパルス信号３０８Ａの周波数を増減させるように、可変クロック発生回路３０８に印加されている速度情報３０８Ｂにオフセットを加える。このような制御をパターン形成領域ＡＰＦの露光動作中に継続することによって、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６のアップカウント入力に印加されるパルス信号３０４Ａの周波数の増減（基板Ｐの移動速度の増減）に追従して、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６のダウンカウント入力に印加されるクロックパルス信号３０８Ａの周波数も増減（ポリゴンミラーＰＭの回転速度が増減）され、結果的にＵ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａが、ほぼ一定値で安定するように制御される。
一例として、スケール部材ＥＳＤの目盛の直径（中心軸ＡＸｏからの半径の２倍）が、回転ドラムＤＲの外周面の直径と同じであり、基板Ｐの副走査方向への移動速度（基準速度Ｖｄｏ又は平均速度Ｖｄｒ）が１０ｍｍ／秒に設定される場合、スケール部材ＥＳＤの目盛も周方向に１０ｍｍ／秒で移動する。補正マップメモリ部３０２から出力される２４ビットの位置情報３０２Ａのうちの最下位ビット（ＬＳＢ）で規定される計測の分解能が０．２μｍのとき、ＬＳＢの信号の周波数は５０ＫＨｚ（１０ｍｍ／０．２μｍ）になる。図２５中の分周回路３０４を省略した場合、基板Ｐの移動速度の基準速度Ｖｄｏ又は平均速度Ｖｄｒに対する変動率βｖが±０．０２％のとき、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６のアップカウント入力に印加されるパルス信号３０４Ａの周波数は、±１０Ｈｚ（１秒間に１０パルス）変動する。Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６のダウンカウント入力に印加されるクロックパルス信号３０８Ａの初期周波数は、基準速度Ｖｄｏ又は平均速度Ｖｄｒに対応して５０ＫＨｚに設定されるので、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａは、基板Ｐの移動速度の変動率βｖが±０．０２％のとき、１秒当たり１０カウントずつ増加、又は減少する計数値となる。
そのため、ポリゴン制御部２００Ｂは、単位時間（例えば、０．５秒、１秒、或いは数秒でも良い）当りの変動情報３０６Ａの増減量を逐次モニターし、例えば、０．０２％×（１秒間の変動情報３０６Ａの増減量／１０）のような簡単な演算によって基板Ｐの移動速度の変動率βｖを求めて、ポリゴンミラーＰＭの回転速度を変動率βｖだけ増減させる。ポリゴンミラーＰＭの回転速度が変動率βｖだけ増減されたら、ポリゴン制御部２００Ｂ（描画制御装置２００）は、その増減分に対応して、クロックパルス信号３０８Ａの周波数が５０ＫＨｚから１０Ｈｚ分だけ増減されるように、可変クロック発生回路３０８に印加されている速度情報３０８Ｂにオフセットを加える。これによって、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａは、その時点での計数値に安定して推移する。以上の本変形例によれば、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６は、回転ドラムＤＲの回転速度の変動により基板Ｐの副走査方向の移動速度に変動が生じた場合、その速度変動に追従するようにポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲが補正されている（正常にサーボ制御されている）か否かを判定する追従判定回路でもある。従って、Ｕ／Ｄカウンタ回路３０６からの変動情報３０６Ａ（計数値）が時間と共に大きく増減することなく所定の値に安定していれば、追従のサーボ制御が良好に行われていることになる。
以上の実施の形態において、基板Ｐの搬送方向に関して回転ドラムＤＲ上流側や下流側には、基板Ｐに長尺方向のテンション（張力）を付与する機構（テンションサーボ機構等）が設けられ、それによって、基板Ｐは回転ドラムＤＲの外周面に所定のテンションを持って密着支持される。テンションサーボ機構の応答性や時定数等の関係で、基板Ｐに付与されるテンションの大きさは、短時間（秒単位）では過渡応答的に大きく変化する場合もあり、その影響を受けて、回転ドラムＤＲの回転速度はランダムに変動しやすい。そのような場合でも、本実施の形態のように、ポリゴンミラーＰＭの回転速度の微調整、又は図１８に示した機械光学的なＸシフター機構（平行平板ＨＶＰ）との併用によって、基板Ｐの副走査方向の移動速度のランダムな変動に起因して生じる描画パターンの品質の劣化、下地層に対する重ね合せ精度の劣化、継ぎ精度の劣化等を抑制することが可能である。
なお、長尺では無く枚葉の基板Ｐを、ＸＹ平面内で２次元移動する基板ステージ（基板移動部材）の平坦な基板ホルダ上に平面状に載置（吸着）した状態で、基板ステージを副走査方向に等速度で移動させつつ、描画ユニットＵｎからのビームＬＢｎのスポット光ＳＰを主走査方向に走査する構成の直描露光機でも、基板ステージの位置を計測する測長干渉計の計測位置の変化から求められる速度に変動が生じうる場合は、同様に、ポリゴンミラーＰＭの回転速度の微調整、又は機械光学的なＸシフター機構（平行平板ＨＶＰ）の併用によって、基板テーブルの速度変動に起因した描画パターンの品質の劣化、下地層に対する重ね合せ精度の劣化、継ぎ精度の劣化等を抑制することが可能である。また、平坦な基板ホルダに枚葉の基板Ｐを平面状に支持する直描露光機では、複数の描画ユニットＵｎと光源装置ＬＳを含むビーム切換部とを一体的に支持する露光機構本体部を基板ホルダに対して副走査方向に一次元に、又は副走査方向と主走査方向との二次元に移動させる駆動機構を設けて、基板Ｐにパターンを描画する際に、各描画ユニットＵｎからのビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）と基板Ｐとを副走査方向に所定速度で相対移動させるようにしても良い。
［第５の実施の形態］
先の第４の実施の形態のように、基板Ｐの移動速度の変動率βｖに追従してポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを増減すると、図２６に示すように、描画ユニットＵｎの描画ラインＳＬｎによって描画される領域の主走査方向の寸法が、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲの変化率に応じて伸縮してしまう。図２６において、右側には基板Ｐの移動速度の変動率βｖの一例を示し、左側には、基板Ｐの移動速度の変動率βｖに応じてポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを動的に微調整した状態で、１つの描画ユニットＵ１（描画ラインＳＬ１）によって基板Ｐ上にパターンを描画したときの様子を誇張して示す。描画ユニットＵ１から基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰは、図１３に示したように、描画ラインＳＬ１に沿って－Ｙ方向に走査される。また、図２６では、一例として、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ毎に描画ラインＳＬ１に沿って走査されるスポット光ＳＰの走査軌跡のうち、１、４０、８０、・・・、８８０のように４０回毎、すなわち８面のポリゴンミラーＰＭが５回転する度に描画される走査軌跡のみを示す。さらに、スポット光ＳＰによる主走査方向（Ｙ方向）の描画開始点は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ毎にばらつかないように、図１２で説明した遅延時間ΔＴＤを反射面ＲＰ毎に微調整することで、同一位置に設定されているものとする。
基板Ｐが指定された速度（基準速度Ｖｄｏ、又は平均速度Ｖｄｒ）で正確に移動して変動率βｖがゼロ（％）の間、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）は基準速度に設定され、描画ラインＳＬ１に沿って描画可能な実効的な描画範囲は実効走査長ＬＴ（例えば５０ｍｍ）になっている。スポット光ＳＰの実効サイズφと同程度に設定される１画素の寸法を２μｍ角とした場合、実効走査長ＬＴ（５０ｍｍ）は２５０００画素で構成される。さらに、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）と、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）とは、先の式２で示したように、（φ／２）／Ｔｆ＝（８・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０の関係、又は先の式３で示したように、（φ／Ｎｓｐ）／Ｔｆ＝（Ｎｐ・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０の関係が維持されるように設定される。その為、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを基準速度からの増加させる場合は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａを増加（周期Ｔｆを減少）させ、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを基準速度からの減少させる場合は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａを減少（周期Ｔｆを増加）させる必要がある。
図２６に示した走査軌跡１～８８０の各々は、基板Ｐの移動速度の変動率βｖに追従してポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを動的に微調整する際に、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）を動的に補正せずに、初期の一定周波数の下でパターン描画した場合の実効走査長ＬＴの変動を誇張して模式的に表したものである。例えば、基板Ｐの移動速度の変動率βｖが＋０．０２％になった場合、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲは、その変動率βｖに追従して０．０２％だけ増加される。これに伴って、基板Ｐ上のスポット光ＳＰの走査速度Ｖｓｐも０．０２％だけ増加するので、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）が、変動率βｖ＝０のときに設定された周波数のままだと、基板Ｐ上に周期Ｔｆに対応して描画される実効走査長ＬＴに含まれる２５０００画素の各々の主走査方向の寸法が０．０２％だけ伸張（拡大）されることになり、その結果、図２６の走査軌跡３６０付近では実効走査長ＬＴが０．０２％だけ拡大されることになる。逆に、基板Ｐの移動速度の変動率βｖが－０．０１％になった場合、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲは、その変動率βｖに追従して０．０１％だけ減少される。これに伴って、基板Ｐ上のスポット光ＳＰの走査速度Ｖｓｐも０．０１％だけ減少するので、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）が、変動率βｖ＝０のときに設定された周波数のままだと、基板Ｐ上に周期Ｔｆに対応して描画される実効走査長ＬＴに含まれる２５０００画素の各々の主走査方向の寸法が０．０１％だけ収縮（縮小）されることになり、その結果、図２６の走査軌跡８００付近では実効走査長ＬＴが０．０１％だけ縮小されることになる。すなわち、基板Ｐに描画されるパターンの主走査方向に関する寸法誤差、所謂、描画倍率の誤差が生じる。
そこで、本実施の形態では、基板Ｐの移動速度の変動率βｖに対応してポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）を増減させると共に、その回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）を増減に対応して光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）を微調整するように、図７に示した光源装置ＬＳ内の制御回路１２０にて、クロック信号ＬＴＣを生成する信号発生部１２０ａを制御する。数百ＭＨｚ台のクロック信号ＬＴＣの周波数（Ｆａ）を０．０１％（１００ｐｐｍ）以下の分解能で可変とする構成としては、水晶発振子からの安定なクロックパルスの累積加算値をアドレス値とするＲＯＭ（Read Only Memory）内の正弦波の波形データを読み出してＤＡ（Digital-Analog）コンバータにより正弦波信号を生成するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）回路と、その正弦波信号を入力して所望の周波数のクロック信号ＬＴＣを出力するＰＬＬシンセサイザ回路と、を組み合わせた周波数可変クロック発生器の回路構成が利用できる。或いは、信号発生部１２０ａとして、国際公開第２０１５／１５２２１８号パンフレットや国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されているように、スポット光ＳＰの実効走査長ＬＴに渡る１回の走査中の離散的な複数の時点の各々で、クロック信号ＬＴＣの１ヶ所の周期（Ｔｆ）を一定の割合（％）だけ短縮又は伸張させるような回路構成を設けても良い。
そのような回路構成を設けた信号発生部１２０ａは、主走査方向に関する描画倍率を調整する倍率調整部として機能し、基板Ｐの移動速度の変動率βｖに応答したポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲの増減に連動して、クロック信号ＬＴＣの周波数を増減、又はクロック信号ＬＴＣの周期Ｔｆを部分的に増減させる。例えば、基板Ｐの移動速度の変動率βｖが＋０．０２％になった場合、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲが変動率βｖに追従して０．０２％だけ増加されると共に、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａも０．０２％だけ増加（周期Ｔｆは０．０２％だけ低減）される。逆に、基板Ｐの移動速度の変動率βｖが－０．０２％になった場合、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲが変動率βｖに追従して０．０２％だけ低減されると共に、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａも０．０２％だけ低減（周期Ｔｆは０．０２％だけ増加）される。以上により、基板Ｐ上に描画される実効走査長ＬＴに含まれる２５０００画素の各々の主走査方向の寸法は当初の値（２μｍ）に維持されることになり、実効走査長ＬＴの伸縮が防止され、描画ユニットＵ１によって基板Ｐに描画されるパターンの副走査方向と主走査方向の各寸法は、設計情報（描画データ）で設定された通りの値となる。
また、基板Ｐの移動速度の変動率βｖは、単純には、基板移動部材（回転ドラムＤＲ、基板ステージ）の移動速度を計測する速度計測部（図８中のヘッド部ＥＨ１、ＥＨ２と回転位置検出部２１４）で求められる。しかしながら、基板Ｐ上に図１３、図１４のように副走査方向に一定の間隔で複数のマークＭＫ１、ＭＫ４が形成され、それらのマークＭＫ１、ＭＫ４を基準にしてパターン描画位置（特に副走査方向の位置）を制御して重ね合わせ露光する場合は、図１４に示した特性ＦＰＸに基づいてポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを動的に変化させても良い。その場合、ポリゴンミラーＰＭと走査用光学系（ｆθレンズ系ＦＴ）とを有する描画ユニットＵｎと、基板Ｐを副走査方向（Ｘ方向）に沿って所定速度で移動させる基板移動部材（回転ドラムＤＲや基板ステージ）と、副走査方向に沿って基板Ｐ上に所定間隔で形成される複数のマークＭＫ１、ＭＫ４の各々を順次検出するアライメント系（ＡＭｎ）と、基板移動部材の移動位置を計測する位置計測部（エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２と回転位置検出部２１４、或いは測長干渉計）とによって、基板Ｐの副走査方向の移動位置の誤差（図１４中の特性ＦＰＸ）を計測する誤差計測部（図８中の描画制御装置２００によって計測される）と、基板Ｐの移動位置の誤差（特性ＦＰＸ）が低減されるように、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを規定の値に対して逐次変化させる回転制御部（図８中のポリゴン制御部２００Ｂ）とによって、パターン描画が行われる。
［第６の実施の形態］
先の図１６で説明したように、描画ユニットＵｎ内の平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構、又は選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構を動作させると、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに投射されるビームＬＢｎは、ポリゴンミラーＰＭの回転中心軸ＡＸｐの方向（副走査方向）に僅かに変位する。この種のポリゴンミラーＰＭの母材はアルミニウム等で作られ、反射面ＲＰはアルミニウムの表面を光学研磨して平坦にした後、紫外波長域に対して高い反射率を持つ保護膜（酸化防止膜、誘電体多層膜等）でコートされている。しかしながら、ポリゴンミラーＰＭは高速回転する為に、雰囲気中に浮遊する数ミクロン～数十ミクロンのオーダーの塵埃が反射面ＲＰと接触して擦れることにより、長期使用中に保護膜が徐々にダメージを受けることもある。保護膜にミクロンオーダーの細かい傷が増えてくると、描画用のビームＬＢｎが紫外波長域であることから、反射面ＲＰの反射率が低下することがある。また、８つの反射面ＲＰの各々の反射率が面内で一律に低下した場合は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度を増加させるだけで、露光量の低下を抑えることが可能である。但し、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰ毎に反射率が異なってくる場合、又は反射面ＲＰの面内で反射率にムラが生じてきた場合は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度を調整するだけでは、描画されるパターンの露光量のムラを描画ユニットＵｎごとに補正することができない。
そこで本実施の形態では、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ毎に、反射面内での平均的な反射率や反射率の位置的なムラによるビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）の強度変動の傾向を時々計測して、選択用光学素子ＯＳｎによる回折効率の調整によって描画用のビームＬＢｎの強度が高速に補正されるように、図９に示した制御回路部２５０からの補正情報ΔＡＣｎによって駆動信号ＤＦｎの振幅を制御する。
ここで、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと、そこに投射される描画用のビームＬＢｎとの配置関係について、図２７を用いて説明する。図２７は、８面のポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰに投射され、そこで反射してｆθレンズ系ＦＴに向かう描画用のビームＬＢｎの様子を示す斜視図である。図２７において、ＡＸｇは、先の図２に示したレンズ系Ｇｕ３の光軸であり、ＡＸｆはｆθレンズ系ＦＴの光軸である。光軸ＡＸｇに沿って反射面ＲＰ上に投射されるビームＬＢｎは、図２中のシリンドリカルレンズＣＹａとレンズ系Ｇｕ３の合成系によって、反射面ＲＰ上では主走査方向（図２７中のＸＹ面と平行な面内）に関してスリット状に延びた集光スポットＳＰｓとなる。ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰの主走査方向に関する寸法（便宜上、長辺寸法とする）をＬｐｍとし、副走査方向（回転中心軸ＡＸｐの方向であってＺ軸と平行な方向）に関する寸法（便宜上、短辺寸法とする）をＨｐｍとしたとき、スリット状の集光スポットＳＰｓの主走査方向の寸法Ｌｓｐと副走査方向の寸法Ｈｓｐは、それぞれ、Ｌｓｐ＜Ｌｐｍ、Ｈｓｐ＜Ｈｐｍに設定される。
平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構、及び選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構を中立状態（初期状態）に設定した場合、スリット状の集光スポットＳＰｓは副走査方向（Ｚ軸方向）に関して反射面ＲＰ上の中央に位置する。先の図１６で説明したように、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構、又は選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構を動作させると、集光スポットＳＰｓは反射面ＲＰ上で副走査方向（Ｚ軸方向）にシフトされる。選択用光学素子ＯＳｎによる電気光学的なＸシフター機構は、選択用光学素子ＯＳｎの特性に起因してシフト可能な範囲が小さく、集光スポットＳＰｓは反射面ＲＰの短辺寸法Ｈｐｍ内で余裕を持って副走査方向に微少シフトする。一方、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構は、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを中立位置から増大させたときに、集光スポットＳＰｓが副走査方向にシフトして反射面ＲＰの短辺寸法Ｈｐｍからはみ出さないような範囲で使用される。
また、１つの反射面ＲＰ上に投射される集光スポットＳＰｓは、８面のポリゴンミラーＰＭの場合、４５°の回転角度中で走査効率１／αに対応した角度（４５°／α）だけ回転する間、反射面ＲＰ上を主走査方向（長辺寸法Ｌｐｍの方向）に移動する。すなわち、集光スポットＳＰｓの主走査方向の寸法Ｌｓｐは、ポリゴンミラーＰＭが角度（４５°／α）だけ回転する間、反射面ＲＰの長辺寸法Ｌｐｍからはみ出さないように設定されている。なお、集光スポットＳＰｓの主走査方向の寸法Ｌｓｐは、以降のｆθレンズ系ＦＴによって基板Ｐ上にスポット光ＳＰとして集光されるビームＬＢｎの主走査方向の開口数（ＮＡ）を規定し、開口数を大きくする、すなわち集光スポットＳＰｓの寸法Ｌｓｐを大きくすることよって、基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰの実効的なサイズφを小さくすることができる。本実施の形態では、基板Ｐ上で必要とされるスポット光ＳＰの実効サイズφ、ｆθレンズ系ＦＴの焦点距離、及びビームＬＢｎの波長とに基づいて、集光スポットＳＰｓの寸法Ｌｓｐが決定され、さらに、ｆθレンズ系ＦＴに入射するビームＬＢｎの走査角範囲（光軸ＡＸｆに対する角度範囲）で決まるポリゴンミラーＰＭの回転角度（４５°／α）の間、集光スポットＳＰｓの全体が主走査方向に関して１つの反射面ＲＰからはみ出さないという関係を満たすように、反射面ＲＰの長辺寸法Ｌｐｍが設定されている。
以上のことから、特に平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構を動作させて、基板Ｐ上のスポット光ＳＰを副走査方向に大きくシフトさせる場合、スリット状の集光スポットＳＰｓは、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰ上を主走査方向に長辺寸法Ｌｐｍに渡って移動するだけでなく、副走査方向にも短辺寸法Ｈｐｍに渡って移動することになり、反射面ＲＰの全面のどこかに部分的に反射率が低下するように変化する部分（反射ムラ）が生じると、その反射ムラに起因して、基板Ｐに描画されるパターンの露光量が部分的に低下することになる。
図２８は、部分的に反射率が変化した状態の反射面ＲＰの一例を示し、反射面ＲＰは、ポリゴンミラーＰＭの回転により、図２８中では集光スポットＳＰｓに対して右から左に移動する。従って、反射面ＲＰ内で見ると、集光スポットＳＰｓが反射面ＲＰの長辺寸法Ｌｐｍに渡って左から右に移動していく。図２８では、反射率が低下した部分として、反射ムラ部分ＤＢ１と反射ムラ部分ＤＢ２を例示する。反射ムラ部分ＤＢ１は、例えば、描画ユニットＵｎ内の駆動機構や可動機構に使われている潤滑剤（オイル、グリス）等がミストとなって飛散した際に、薄膜状になって反射面ＲＰの右側（ポリゴンミラーＰＭの回転方向の逆側）の部分に付着したものである。また、反射ムラ部分ＤＢ２は、例えば、経年変化により、反射面ＲＰの表面にコートされていた保護膜のうち、反射面ＲＰの下側（Ｚ軸の負側）の部分が劣化した状態を表している。集光スポットＳＰｓは、この反射面ＲＰによるビームＬＢｎの１回の偏向走査の間の描画時間ＴＳｎ（図１２参照）内に、反射面ＲＰの長辺寸法Ｌｐｍに渡って左から右に移動する。
図２８のように、集光スポットＳＰｓが副走査方向に関して反射面ＲＰ上の中央（短辺寸法Ｈｐｍのほぼ中央）に位置した状態でパターン描画が行われた場合、集光スポットＳＰｓは、描画時間ＴＳｎの開始直後から反射面ＲＰ内の反射ムラ部分ＤＢ１を照射し始め、描画時間ＴＳｎの中間点以降では反射ムラ部分ＤＢ１の全体を覆うように照射される。このような反射ムラ部分ＤＢ１が反射面ＲＰ上に存在すると、反射ムラ部分ＤＢ１での反射率の低下の度合いにも依るが、基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰの強度（照度）は、例えば、図２９（Ａ）で示す特性ＩＮａのようになる。図２９は、先の図１２と同様に、原点信号ＳＺｎのパルスの立ち上りから所定の遅延時間ΔＴＤ後に、描画時間ＴＳｎの間に送出される描画ビット列データＳＤｎの波形と共に、図２８のような反射面ＲＰで走査されるスポット光ＳＰの強度変化の一例を示すグラフであり、図２９（Ａ）の特性ＩＮａは、図２８中の反射ムラ部分ＤＢ１のみの影響によるスポット光ＳＰの強度変化の一例を示すグラフである。図２９（Ａ）において、縦軸はスポット光ＳＰの強度（照度）を表し、横軸は時間を表す。反射面ＲＰ上で集光スポットＳＰｓが主走査方向に移動する間に反射率が低下する部分が無い場合に得られる基板Ｐ上のスポット光ＳＰの強度を規定値Ｉｎｒ（基板Ｐの感光層に適正露光量を与える為の強度値）とする。図２８に示した反射面ＲＰ上の反射ムラ部分ＤＢ１の影響により、スポット光ＳＰの強度は、描画時間ＴＳｎ内の走査開始直後は規定値Ｉｎｒになっているが、描画時間ＴＳｎの中間時点以降は徐々に低下し、描画時間ＴＳｎの終了時点では規定値ＩｎｒからΔＩｎａだけ減衰している。スポット光ＳＰの強度が感光層に適正露光量を与える為に必要な許容範囲から外れている場合、描画時間ＴＳｎ内に描画されるパターンは露光量不足となり、パターン品質は大幅に悪化する。
また、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構の動作により、図２８の反射面ＲＰ上で、集光スポットＳＰｓが副走査方向の－Ｚ方向に変位して、短辺寸法Ｈｐｍ内の最も下側に位置したとすると、反射面ＲＰ上の反射ムラ部分ＤＢ２の影響により、図２９（Ｂ）の特性ＩＮｂに示すように、スポット光ＳＰの強度は、描画時間ＴＳｎ内の走査開始時に規定値Ｉｎｒよりも大幅に低下した値で始まり、描画時間ＴＳｎの経過に伴って徐々に上昇するような傾向となる。特性ＩＮｂの場合、スポット光ＳＰの強度は、描画時間ＴＳｎの開始時点が最も低く、規定値Ｉｎｒから減衰量ΔＩｎｂだけ低下している。なお、反射面ＲＰ上に反射ムラ部分ＤＢ２のみが存在している場合、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構の動作により、集光スポットＳＰｓが反射面ＲＰ上の上方部分（＋Ｚ方向側）から図２８のような中央部分まで連続的に変位されている間、描画時間ＴＳｎ内でのスポット光ＳＰの強度は、特性ＩＮｂ’のようにほぼ規定値Ｉｎｒで安定している。しかしながら、集光スポットＳＰｓが反射面ＲＰ上の中央部分から下方部分（－Ｚ方向側）まで連続的に変位されている間、描画時間ＴＳｎ内でスポット光ＳＰの強度は、ほぼ規定値Ｉｎｒで安定していた状態（特性ＩＮｂ’）から、徐々に図２９（Ｂ）の特性ＩＮｂに変移していくことなる。
そこで本実施の形態では、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰの各々について、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構の動作によって、描画時間ＴＳｎ内でのスポット光ＳＰの強度変化の特性を予め計測し、反射面ＲＰ上の反射ムラ部分の影響によって、適正露光量が得られる許容範囲以上にスポット光ＳＰの強度が変動している場合には、その強度変動も補正されるように、図９に示した制御回路部２５０が出力する補正情報ΔＡＣｎを生成し、選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅制御（振幅変調）によって回折効率を調整して描画用のビームＬＢｎの強度を高速に補正する。従って、本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎと図９の回路部ＣＣＢｎ、制御回路部２５０等が、ビームＬＢｎの強度を補正する強度調整部として機能する。その場合、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰで反射された後のビームＬＢｎの強度変化を計測する必要がある。本実施の形態では、以下の３つの計測方法（第１～第３の計測方法）のいずれかによって、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰの反射ムラ部分の影響によるスポット光ＳＰの強度変化特性を計測し、強度補正が必要な反射面ＲＰに対しては補正情報ΔＡＣｎ用のデータ（補正カーブ特性）を、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ毎に生成する。
〔第１の計測方法〕
第１の計測方法は、描画ラインＳＬｎに沿った実効走査長ＬＴ内に一定間隔（例えば、実効走査長ＬＴの１／１０の間隔）で配置される解像力チャート等の計測用パターンを、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構をストローク可能範囲で段階的に変化させながら、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ毎にテストプリント（テスト露光）する方法である。この第１の計測方法では、感光層が形成された枚葉のシート基板を回転ドラムＤＲの外周面に巻き付けて密着固定する。枚葉のシート基板は、長尺の基板Ｐと同じ材質のものでも良いが、回転ドラムＤＲへの巻き付けの際の変形を少なくする為に、基板Ｐとほぼ同じ厚みで剛性（ヤング率）が高い金属箔（極薄のステンレスシート等）や極薄のシートガラス、或いは長尺の基板Ｐと同じＰＥＴ、ＰＥＮ等の樹脂製のフィルムシートの表面にアルミニウムや銅の層を１μｍ～数μｍ程度の厚さで積層したものでも良い。
図３０は、テスト露光用に用意された枚葉のシート基板（以下、テスト用基板Ｐ’とする）に、１つの描画ユニットＵｎによって描画されるテストパターンの配列の一例を模式的に示したものである。描画ユニットＵｎによるスポット光ＳＰの実効走査長ＬＴ（パターン描画が可能な最大範囲）内には、主走査方向（Ｙ方向）に一定間隔で配置される１０個の計測パターン領域ＴＥ０、ＴＥ１、ＴＥ２、・・・ＴＥ９（総称する場合はＴＥｊとする）が設けられる。矩形状の計測パターン領域ＴＥｊの各々のテスト用基板Ｐ’上での寸法は１ｍｍ角～２ｍｍ角程度であり、実効走査長ＬＴを５０ｍｍとした場合、Ｙ方向の両端側の計測パターン領域ＴＥ０、ＴＥ９の各中心点は、実効走査長ＬＴの端部から約２．５ｍｍ内側に配置され、計測パターン領域ＴＥ０～ＴＥ９の各々の中心点はＹ方向に約５ｍｍの間隔で配置される。計測パターン領域ＴＥｊ内には、図３０の下部に示すように、副走査方向（Ｘ方向）に延びたラインパターンを主走査方向（Ｙ方向）に一定ピッチで配置したライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）パターンを、ライン幅とピッチとを段階的に異ならせてＹ方向に並べた縦のＬ＆Ｓテストパターン群ＴＳＰｖと、主走査方向に延びたラインパターンを副走査方向に一定ピッチで配置したライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）パターンを、ライン幅とピッチとを段階的に異ならせてＹ方向に並べた横のＬ＆Ｓテストパターン群ＴＳＰｈとが、解像力チャートとして設けられる。
さらに、計測パターン領域ＴＥｊ内には、縦方向（副走査方向）に細長い楔状パターンを横方向（主走査方向）に並べた縦の楔パターン群ＫＳＢｖと、横方向（主走査方向）に細長い楔状パターンを縦方向（副走査方向）に並べた横の楔パターン群ＫＳＢｈとが、露光量計測用パターン（ドーズモニター）として設けられている。楔パターン群ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈの各々は、白パターン部（スポット光ＳＰで描画される露光部）又は黒パターン部（スポット光ＳＰで描画されない未露光部）のうちで最も細くなっている先端部分ＫＴｐ、或いは楔状パターンの長手方向の寸法が感光層の現像後にどの程度忠実に描画（露光）されたかを観察して、露光量の適否を判定する為に用いられる。なお、楔状パターンを露光して露光量の適否を判定する方法は、例えば米国特許第４９０８６５６号明細書に開示されている。
テスト露光の際には、主走査方向に沿って実効走査長ＬＴ内で一例に配置される１０個の計測パターン領域ＴＥ０～ＴＥ９は、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のみで描画されるように、図１２に示した原点信号ＳＺｎの波形上のパルス変化（立ち上がりタイミング）の８回のうちの１回に応答して、計測パターン領域ＴＥｊ内の計測用パターン群（ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈ、ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈ）に対応して生成された描画データを描画する。そこで、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰを、それぞれ反射面ＲＰａ、ＲＰｂ、ＲＰｃ、ＲＰｄ、ＲＰｅ、ＲＰｆ、ＲＰｇ、ＲＰｈとする。８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈのうち、どの反射面を使って計測パターン領域ＴＥｊ内に計測用パターン群（ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈ、ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈ）を描画するかは、ポリゴンミラーＰＭが１回転する毎にモータＲＭ（図２、図８参照）内のエンコーダから出力されるゼロ点パルス信号によって特定される。従って、図３０に示すように、副走査方向（Ｘ方向）の１列目に配置される１０個の計測パターン領域ＴＥ０～ＴＥ９は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａのみで描画され、副走査方向の２列目に配置される１０個の計測パターン領域ＴＥ０～ＴＥ９は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｂのみで描画され、以下同様に、３列目～８列目の各々の計測パターン領域ＴＥｊ（１０個）は、それぞれポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｃ～ＲＰｈの順にいずれかのみで描画される。このように、テスト露光は、ポリゴンミラーＰＭの１回転中に１つの反射面のみによってスポット光ＳＰが１回走査される面飛ばし走査で行われる為、テスト露光の際は、回転ドラムＤＲの回転速度を調整して、テスト用基板Ｐ’の移動速度が、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰの全てを使ってパターン描画する際に設定される基準速度Ｖｄｏ（又は平均速度Ｖｄｒ）の１／８（１／反射面数）に低下するように設定される。
さらに、テスト露光の際には、平行平板ＨＶＰによる機械光学的なＸシフター機構をストローク範囲で段階的に変化させる。具体的には、図３０に示すように、８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で描画される最初の８列分の計測パターン領域ＴＥｊ（１０個×８列）を露光する間は、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηをη０に設定する。傾斜角η０は、例えば、図２８において集光スポットＳＰｓがポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ（ＲＰａ～ＲＰｈ）上で、最も上方（＋Ｚ方向）に位置するような値（ストローク範囲の上限）とされる。引き続き、８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で描画される次の８列分の計測パターン領域ＴＥｊ（１０個×８列）を露光する間は、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηがη１に設定される。以下同様にして、８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で描画される８列分の計測パターン領域ＴＥｊ（１０個×８列）を露光する度に、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηをη２、η３、・・・と変え、最後に８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で描画される８列分の計測パターン領域ＴＥｊ（１０個×８列）を露光する際は、図２８において集光スポットＳＰｓがポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ（ＲＰａ～ＲＰｈ）上で、最も下方（－Ｚ方向）に位置するような値（ストローク範囲の下限）とされるように、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηが設定される。平行平板ＨＶＰの傾斜角ηのη０→η１、η１→η２、・・・の段階的な変化量Δηｎは、ストローク範囲内で適宜設定可能であるが、一例としては、図２７に示した集光スポットＳＰｓが副走査方向（Ｚ方向）に寸法Ｈｓｐだけ変位するような量に設定される。他の例としては、集光スポットＳＰｓが反射面ＲＰ（ＲＰａ～ＲＰｈ）の短辺寸法Ｈｐｍ内で副走査方向に変位可能なストローク範囲を適当な数で分割（例えば１０分割）し、その分割された数だけ集光スポットＳＰｓが段階的に副走査方向（Ｚ方向）に変位するように、平行平板ＨＶＰの傾斜角の変化量Δηｎを設定しても良い。
図３０において、１つの計測パターン領域ＴＥｊの寸法は２ｍｍ角程度である為、８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で順次計測パターン領域ＴＥｊを露光する際は、副走査方向に並ぶ計測パターン領域ＴＥｊの中心間隔が２ｍｍ以上になっていれば良い。しかしながら、後の検査時の視認性を考慮して、８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で順次計測パターン領域ＴＥｊを露光する際は、中心間隔を４ｍｍ程度にする。さらに、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを変化量Δηｎだけ調整した後に露光される計測パターン領域ＴＥｊの列と、その直前に露光された計測パターン領域ＴＥｊの列、すなわち、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｈのみで露光された計測パターン領域ＴＥｊの列とポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａのみで露光された計測パターン領域ＴＥｊの列とは、検査時の視認性を考慮して、副走査方向に１２ｍｍ程度だけ隙間を空けて並ぶように露光される。従って、図３０において、平行平板ＨＶＰの傾斜角が傾斜角η０、η１、η２・・・のいずれかに設定された状態で露光される８列分の計測パターン領域ＴＥｊ（１０個×８列）の副走査方向の長さは、約３０ｍｍ（４ｍｍ×７＋２ｍｍ）となり、設定される平行平板ＨＶＰの傾斜角ηがη０～η９の１０点だとすると、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々で露光される計測パターン領域ＴＥｊの列は８０列（８列×１０点）となる。テスト用基板Ｐ’上において、その８０列分に渡るテスト露光領域の副走査方向に関する寸法は、約４０８ｍｍ（３０ｍｍ×１０点＋１２ｍｍ×９）となる。よって、枚葉のテスト用基板Ｐ’の副走査方向に関する長さは、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との副走査方向の間隔（図２０で一例として説明した角度２θｍに対応した周長距離６１．２６１ｍｍ）と、テスト用基板Ｐ’の回転ドラムＤＲへの貼り付け時の周囲余白部（約２０ｍｍ）とを加味して５００ｍｍ以上であれば良い。
以上のようなテスト露光は、同時に他の描画ユニットＵｎの各々でも同様に実行され、テスト露光されたテスト用基板Ｐ’は回転ドラムＤＲから取り外されて、現像処理、乾燥処理、或いは必要であれば銅箔層やアルミニウム層のエッチング等を経た後、顕微鏡で拡大されたパターン像を撮像してパターン像の一部の寸法や線幅等を計測する検査装置に装着される。検査装置は、パターン描画装置ＥＸと同様の回転ドラムＤＲとエンコーダ計測システム（スケール部材ＥＳＤとエンコーダヘッドＥＨｎ等）とを備えたロールステージ部と、回転ドラムの外周面に巻き付けられたテスト用基板Ｐ’上で、回転ドラムの回転軸の方向に並んだ複数の計測パターン領域ＴＥｊの各々に形成された計測用パターン群（ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈ、ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈ）の拡大像を選択的に撮像する為に、回転軸の方向に直線移動可能に設けられた単一又は複数の顕微鏡システム（アライメント系ＡＭｎと同等の構成）とを備えている。
検査装置の回転ドラムに巻き付けられたテスト用基板Ｐ’に形成された計測用パターン群（ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈ、ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈ）の各々は、回転ドラムの定速回転中に、顕微鏡システムの回転軸方向への移動も行いながら、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）によって順次キャプチャーされ、形成されたＬ＆Ｓテストパターン群ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈの線幅の状態、或いは楔パターン群ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈの先端部分ＫＴｐの形状や楔状パターンの長手方向の寸法等が画像解析によって計測される。
図３１は、一例として、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａのみで描画された計測パターン領域ＴＥｊ毎の計測用パターン群（ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈ、ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈ）の描画誤差（線幅誤差や寸法誤差等）の計測結果を模式的に表したグラフである。図３１において、横軸は実効走査長ＬＴ内での計測パターン領域ＴＥ０～ＴＥ９の各位置を表し、縦軸は描画されたＬ＆Ｓテストパターン群ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈにおける解像線幅の誤差、或いは楔パターン群ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈの先端部分ＫＴｐの形状（寸法）誤差や楔状パターンの長手方向の寸法誤差の設計値からの偏差（％）を表す。特に、楔パターン群ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈの楔状パターンの長手方向の寸法誤差は、露光量の変化に対して敏感に変化する。
また、図３１では、テスト露光時に設定された平行平板ＨＶＰの傾斜角η０～η９のうちのη０、η２、η４、η６、η８の各々で露光されたＬ＆Ｓテストパターン群ＴＳＰｖ、ＴＳＰｈや楔パターン群ＫＳＢｖ、ＫＳＢｈから求められた描画誤差をプロットしてある。このような計測結果によると、平行平板ＨＶＰの傾斜角がη０～η４（又はη５）までの間は、実効走査長ＬＴ内の各位置で描画誤差（線幅誤差等や楔パターンの寸法誤差等）が許容範囲内（例えば、設計値に対して±１０％以内）であって、適正な露光量（ビームＬＢｎの強度の適正範囲）が得られていることが判る。しかしながら、平行平板ＨＶＰの傾斜角がη６以降（η６～η９）になると、描画誤差（線幅誤差等や楔パターンの寸法誤差等）が許容範囲から外れ出し、適正な露光量が得られていないことが判る。そこで、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａによるパターン描画の際は、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηをη６～η９と変化させていく際には、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎの強度が実効走査長ＬＴ内で連続的に許容範囲内になるように補正される。同様に、他の反射面ＲＰｂ～ＲＰｈの各々についても、平行平板ＨＶＰの傾斜角η０～η９毎の描画誤差（線幅誤差や寸法誤差等）を計測して、露光量が適正とみなせる許容範囲（ビームＬＢｎの強度の適正範囲）から外れる場合は、同様にしてビームＬＢｎの強度が補正される。
その補正の為に、先の図９に示した制御回路部２５０は、テスト露光による計測結果に基づいて、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈ毎に作成される平行平板ＨＶＰの傾斜角η０～η９の各々における強度補正特性に近似させたカーブ情報を記憶し、そのカーブ情報を、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηに応じて切り替えて補正情報ΔＡＣｎとして原点信号ＳＺｎの各パルス波形の変化の度（反射面ＲＰ毎）に切り換えて出力する。
〔第２の計測方法〕
第２の計測方法は、パターン描画装置（露光装置）ＥＸの回転ドラムＤＲに基板Ｐが掛け回されていない状態で、回転ドラムＤＲの外周面に形成された基準パターンを描画ラインＳＬｎ上に位置決めし、描画ユニットＵｎからのビームＬＢｎのスポット光ＳＰで、基準パターンを走査したときに発生する反射光の強度変化を、図２に示した光電センサＤＴｏからの光電信号Ｓｏに基づいて計測する方法である。回転ドラムＤＲの外周面に基準パターンを形成する構成は、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。
図３２は、描画ラインＳＬｎに沿って回転ドラムＤＲの外周面上に一定間隔で形成された１０ヶ所の基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの配置と、光電センサＤＴｏからの光電信号Ｓｏの波形の一例を示す。基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々は、例えば、線幅が１００μｍの線状パターンを描画ラインＳＬｎに対して４５°だけ傾けて十字状に交差させた形状で配置される。回転ドラムＤＲは、描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰ）が基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々の十字状の交差部を横切るように回転して位置決めされる。そして、描画ラインＳＬｎ中の実効走査長ＬＴ内の全画素をオン状態（露光する状態）とする描画データに基づいて、スポット光ＳＰによって実効走査長ＬＴ内の基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々が走査される。十字状に交差した基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々と、それらの周辺領域とでは、ビームＬＢｎに対する反射率が異なるように設定される。図３２では、基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々の反射率が周辺領域の反射率に対して大きくなるように設定されている。その為、図３２の下部に示すように、光電センサＤＴｏは、スポット光ＳＰが基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々の交差部を横切る度にパルス状に信号強度が大きくなる波形となる光電信号Ｓｏを出力する。但し、ビームＬＢｎ（スポット光ＳＰ）に対する基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々の反射率は２０％よりも小さく設定するのが良い。
図３２の下部に示すような光電信号Ｓｏの波形は、先の図６で説明した光量計測部２０２内のＡＤ変換回路を介して波形メモリに保存される。光量計測部２０２内、又は図６や図８に示した描画制御装置（描画制御部）２００内に設けられるＣＰＵは、光電信号Ｓｏの波形中の基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々に対応した１０個のピーク部の強度を求め、それら１０個のピーク部の各々の強度が適正露光量となる規定値に対してどのように変化しているかを計測する。図３２に示した光電信号Ｓｏの波形は、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰで得られた波形の一例であり、このような波形はポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々がビームＬＢｎを走査する度に発生する。しかしながら、反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々に反射率の差やムラがある場合、反射面ＲＰａ～ＲＰｈ毎に発生する光電信号Ｓｏの波形上の強度変化は同一にはならない。図３２では、一例として、１つの反射面ＲＰに関して得られた光電信号Ｓｏの波形が実効走査長ＬＴの中間位置から走査終了位置の間で、強度が既定値から徐々に低下する傾向となっている。
本計測方法においても、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを、ストローク範囲の角度η０～η９の各々に変えては、図３２のような光電信号Ｓｏの波形を得て、平行平板ＨＶＰの傾斜角η０～η９毎に、図２９で示したような反射面ＲＰａ～ＲＰｈごとの反射率の変化やムラが計測できる。その際、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηの変化に伴って、スポット光ＳＰによる描画ラインＳＬｎは基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々に対して副走査方向にシフトすることになる。図３３は、代表して基準パターンＲＭＰａ上での描画ラインＳＬｎのシフトの様子を模式的に示した図である。基準パターンＲＭＰａを構成する斜め４５度の線状パターンの各線幅を１００μｍとした場合、描画ラインＳＬｎと平行で基準パターンＲＭＰａの交差部の中心点を通る中心線ＣＣＬ上に描画ラインＳＬｎが位置すると、スポット光ＳＰが基準パターンＲＭＰａ上を走査する長さは約１４０μｍとなる。また、中心線ＣＣＬから副走査方向に約±７０μｍの範囲内では、スポット光ＳＰが基準パターンＲＭＰａの交差部上を走査し続けるので、基準パターンＲＭＰａに対応した光電信号Ｓｏ中の波形は図３２のような単一のパルス状となる。さらに、描画ラインＳＬｎが中心線ＣＣＬから副走査方向に約±７０μｍ以上に離れると、スポット光ＳＰは基準パターンＲＭＰａの交差部から外れて、交差前の２本の線状パターン（線幅１００μｍ）の各々を横切るように走査される。その為、光電信号Ｓｏ中の基準パターンＲＭＰａに対応した波形は２山のパルス状となる。本計測法においては、基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々に対応した光電信号Ｓｏ中の波形は単一のパルス状が望ましい。しかしながら、２山のパルス状となったとしても、その２山のパルス波形は主走査方向に極めて接近している為、そのピーク値は実質的に等しいとみなせるので、同様に実効走査長ＬＴ内でのスポット光ＳＰの強度の変化傾向を計測することができる。なお、基準パターンＲＭＰａ、ＲＭＰｂ、・・・ＲＭＰｊの各々は、副走査方向に直線的に延びた線状パターンであっても良いことは言うまでもない。
〔第３の計測方法〕
第３の計測方法は、パターン描画装置（露光装置）ＥＸの描画ユニットＵｎ内に設けられた光電センサＤＴｏからの光電信号Ｓｏを用いて、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々の反射率の変化や反射ムラを計測する点で、第２の計測方法と同様であるが、本計測方法では、デバイス製造用の基板Ｐが回転ドラムＤＲで支持された状態でも計測できるようにする。その為に、本計測方法では、回転を停止した回転ドラムＤＲの外周面で支持されている基板Ｐの表面上に、一定の反射率の領域を有するフレキシブルな薄い基準反射板（シート材）を重ねて載置する。基準反射板は、少なくとも描画ユニットＵｎの各々による描画ラインＳＬｎを含む領域のみ、或いは全面に形成された反射膜を有する。基準反射板は、一例として、厚みが５０～１００μｍ、主走査方向の幅が回転ドラムＤＲの外周面の軸ＡＸｏ方向の幅と同程度の寸法、副走査方向の長さが奇数番と偶数番の描画ラインＳＬｎの周方向の間隔よりは長く、基板Ｐの回転ドラムＤＲの外周面と密着している周方向の長さよりは短い寸法となるような枚葉のポリイミドフィルムを母材として形成される。基準反射板は、ポリイミドフィルムの表面にＮｉＰ（ニッケル－リン）やＣｕ（銅）による下地の金属層を形成し、さらにその表面に反射膜としてのＡｕ（金）のメッキ層を積層して作られる。下地の金属層は、母材となるポリイミドフィルムの表面の全面に形成し、Ａｕ（金）のメッキ層は、６つの描画ラインＳＬｎの各々を含む部分領域のみに選択的に形成しても良い。さらに、基準反射板の他の母材としては、１００μｍ以下の厚みを有するステンレスの極薄シート材、湾曲可能な極薄のガラスシート材等を用いることができる。
図３４は、そのような基準反射板ＲＦＳを回転ドラムＤＲの外周面で支持されている基板Ｐの上に重ね合せる様子を模式的に表した斜視図である。図３４において、基準反射板ＲＦＳの表面には、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５を含むような領域寸法でＹ方向（主走査方向）に細長く形成された反射膜ＲＦａと、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６を含むような領域寸法でＹ方向に細長く形成された反射膜ＲＦｂとが設けられている。反射膜ＲＦａ、ＲＦｂの副走査方向（周方向）の寸法は、基準反射板ＲＦＳの回転ドラムＤＲの外周面（基板Ｐ）上での人手による位置合わせ精度も考慮して設定されるが、一例としては５～１５ｍｍ程度である。描画ラインＳＬｎ中の実効走査長ＬＴを５０ｍｍとした場合、反射膜ＲＦａ、ＲＦｂの主走査方向（Ｙ方向）の寸法は、２５０ｍｍ以上必要であるが、人手による位置合わせ精度も考慮して、２６０ｍｍ程度に設定される。
基準反射板ＲＦＳは、回転ドラムＤＲの外周面（基板Ｐの表面）と描画ユニットＵｎとの間の間隙内に人手によって挿入され、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５が反射膜ＲＦａ上に位置し、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６が反射膜ＲＦｂ上に位置するように湾曲させて基板Ｐ上に重ね合わされる。ほぼ位置ずれなく重ね合わされたら、基準反射板ＲＦＳの４隅のエッジ部ＲＦｃを、回転ドラムＤＲの外周面のＹ方向の両端部ＤＲａ、ＤＲｂに粘着テープ等で固定する。その際、基準反射板ＲＦＳは、下方の基板Ｐとしっかり密着するような適度なテンションを与えながら、回転ドラムＤＲの両端部ＤＲａ、ＤＲｂに固定される。
本計測方法においても、平行平板ＨＶＰの傾斜角ηを、ストローク範囲の角度η０～η９の各々に変えては、描画ラインＳＬｎの各々に沿った全画素をオン状態とする描画データに基づいてスポット光ＳＰを走査しつつ、光電センサＤＴｏからの光電信号Ｓｏの波形をメモリに保存することにより、平行平板ＨＶＰの傾斜角η０～η９毎に、図２９で示したような反射面ＲＰａ～ＲＰｈごとの反射率の変化やムラが計測できる。なお、基準反射板ＲＦＳ上の反射膜ＲＦａ、ＲＦｂの各々を、副走査方向に延びたラインパターンを主走査方向に一定ピッチで形成した反射型の回折格子パターン又はＬ＆Ｓパターンとしても良い。この場合、回折格子又はＬ＆Ｓを成す多数のラインパターンの各々はＡｕ（金）による反射膜として形成されるので、光電センサＤＴｏからの光電信号Ｓｏの波形は、回折格子パターンやＬ＆Ｓパターンのピッチに応じて周期的にレベル変化する波形となる。
基準反射板ＲＦＳを用いた計測方法では、基本的には回転ドラムＤＲを静止させておくが、描画ラインＳＬｎと基準反射板ＲＦＳ上の反射膜ＲＦａ、ＲＦｂ（又は回折格子パターン又はＬ＆Ｓパターン）とを相対的に副走査方向に意図的に微少量変位させるように、回転ドラムＤＲを僅かな角度だけ回転（これに伴って基板Ｐも僅かに移動）させて、同じような計測を繰り返しても良い。また、基準反射板ＲＦＳが重ねられる基板Ｐ上の領域は、基板Ｐの長尺方向に配列される複数のパターン形成領域ＡＰＦ（図１３参照）の間の余白部のうち、特定の余白部を基準反射板ＲＦＳの副走査方向の寸法以上に長く設定した領域とすることもできる。さらに、基準反射板ＲＦＳの表面に形成される反射膜ＲＦａ、ＲＦｂ（又は回折格子パターン又はＬ＆Ｓパターン）は、描画ラインＳＬｎの各々の範囲内で部分的な反射率の低下（ムラ）が生じると、基準として使用できない。その為、基準反射板ＲＦＳは清浄な環境内で保管すると共に、時々、反射率のムラが生じていないかを別の計測器で検定するのが良い。
以上で説明した３つの計測方法のいずれかによって、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々の反射率の差、各反射面ＲＰａ～ＲＰｈの反射ムラ等を定期的に精密に計測することができるので、基板Ｐ上に電子デバイス用の実パターンを描画する際の局所的な露光量のムラを高精度に補正することができ、基板Ｐ上に連続して形成される電子デバイス（薄膜トランジスタ、有機ＥＬ発光素子、センサー素子、微細化多層配線等）の品質を長期間に渡って安定に維持することが可能となる。
［第７の実施の形態］
先の図２７～図２９にて説明したように、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々の反射率の差、各反射面ＲＰａ～ＲＰｈの反射ムラ等に起因したスポット光ＳＰの強度変動は、先の図９で説明した選択用素子制御部２００Ａで生成される駆動信号ＤＦｎの印加／非印加によってスイッチングされる音響光学変調素子による選択用光学素子ＯＳｎを用いて、駆動信号（高周波信号）ＤＦｎの振幅（ＲＦ電力）をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈ毎に高速に調整（変調）することで補正した。このように、スポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）の強度を高速に変調させる為に、本実施の形態では、例えば、国際公開第２０１７／０５７４１５号パンフレットに開示されているように、回折現象を使わない電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを組み合わせたビーム強度変調機構を用いても良い。電気光学素子は、ポッケルス効果又はカー効果を奏する結晶体に入射するビーム（直線偏光）の偏光方向を、結晶体に印加される電圧（電界）に応じて回転させて射出する光学素子である。電気光学素子を通ったビームを、偏光ビームスプリッタ（偏光板、検光子でも良い）に通すと、偏光ビームスプリッタの偏光分離面（又は偏光板、検光子）から特定方向の直線偏光成分のみを取り出すことができる。取り出される直線偏光成分の強度は、電気光学素子に印加された電圧に応じて回転して射出されるビームの偏光方向に応じて、偏光ビームスプリッタ（又は偏光板や検光子）の透過率（例えば９０％）と消光比（例えば１／１００）で決まる範囲内で高速に変調可能である。
このように、電気光学素子と偏光ビームスプリッタ（又は偏光板や検光子）を組み合わせたビーム強度調整機構は、先の図１、又は図６に示したビーム切換部の６つの選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々を通って描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に向かうビームＬＢ１～ＬＢ６ｎの各光路中に設けることができる。しかしながら、図６で説明したように、６つの選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６は、光源装置ＬＳからのビームＬＢをシリアルに通すように配置され、且つ、いずれか１つのみがビームＬＢの回折ビームである描画用のビームＬＢｎを、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面によるスポット光ＳＰの走査時間（図１２中の描画時間ＴＳｎ）の間だけ発生するようなスイッチ信号ＬＰｎで駆動制御される。その為、電気光学素子と偏光ビームスプリッタ（又は偏光板や検光子）を組み合わせたビーム強度調整機構は、図１、又は図６に示した光源装置ＬＳからビーム切換部の最初（１段目）の選択用光学素子ＯＳ５までの光路中であって、ビームＬＢが細い平行光束になっている区間にだけ設けることができる。
この場合、スイッチ信号ＬＰｎでオン状態とされる１つの選択用光学素子ＯＳｎに対応した１つの描画ユニットＵｎ内のポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈのいずれか１つの反射率低下や反射ムラに起因するスポット光ＳＰの強度変動（描画時間ＴＳｎ中）を補正するような強度補正データ（強度変調特性）が、先の図３０～図３４で説明した３通りの計測方法のいずれかによって作成される。ビーム強度調整機構の電気光学素子には、選択された描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈのうちの１つに対応した強度補正データ（強度変調特性）に従って強度変調される電圧が順次印加される。このように、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々の反射率の差や反射ムラによるスポット光ＳＰの強度変動を電気光学素子と偏光ビームスプリッタ（又は偏光板や検光子）を組み合わせたビーム強度調整機構を設けると、音響光学変調素子による選択用光学素子ＯＳｎの各々を、反射面ＲＰａ～ＲＰｈの各々の反射率の差や反射ムラに起因したスポット光ＳＰの強度補正に利用しなくても良くなると共に、光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度の変動（パルス光のピーク強度の緩やかな変動）に対しても、１ヶ所のビーム強度調整機構（電気光学素子）で簡単に調整可能となる為、スポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）の強度補正の制御上の自由度が広がる。

Claims (4)

  1. 基板上に投射されるビームのスポット光を主走査方向に一次元に走査してパターンを描画する描画ユニットと、前記基板と前記描画ユニットとを前記主走査方向と交差する副走査方向に相対移動させる移動機構とを備えたパターン描画装置であって、
    前記ビームを射力する光源装置と、
    前記光源装置からの前記ビームを、電気信号による光学特性の変化によって所定の偏向角度で偏向させて前記描画ユニットに入射させる第１の状態と、前記描画ユニットに非入射とする第２の状態とに択一的に切り換えられる音響光学変調素子と、
    前記第１の状態のときに、前記音響光学変調素子による前記偏向角度を変化させて前記描画ユニットから投射される前記スポット光を前記副走査方向に所定の量だけシフトさせるように前記電気信号を制御するシフト制御部と、
    前記音響光学変調素子による前記偏向角度の変化に伴って生じる前記スポット光の強度変化を補正する強度補正部と、
    を備え、
    前記描画ユニットは、前記ビームを前記主走査方向に対応した方向に角度を変えて反射させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の各反射面で反射された前記ビームを前記基板上でスポット光に集光する走査用光学系と、前記回転多面鏡の複数の反射面の各々が所定の角度位置になったことを表す原点信号を出力する原点検出器と、を備え、
    前記音響光学変調素子による前記偏向角度の変化によって、前記回転多面鏡の反射面上に照射される前記ビームの位置が前記副走査方向に対応した方向にシフトされ、
    前記シフト制御部は、前記音響光学変調素子に与えられる前記電気信号の周波数を変更可能な周波数変調回路を有し、
    前記強度補正部は、前記音響光学変調素子に与えられる前記電気信号の周波数の変化に応じて前記電気信号の振幅を増減させる振幅調整回路を有し、
    前記シフト制御部と前記強度補正部は、前記音響光学変調素子に与えられる前記電気信号の周波数及び振幅を、前記原点信号に応答して、前記回転多面鏡の反射面で反射される前記ビームが前記走査用光学系に非入射となる期間に増加又は減少させる、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、
    前記振幅調整回路は、前記音響光学変調素子で偏向された前記ビームの強度が規定周波数からの変化量に応じて変化する変化傾向に基づいて前記電気信号の振幅を補正する、パターン描画装置。
  3. 請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、
    前記基板に描画すべきパターンに対応した描画データを記憶する描画制御部を備え、
    前記光源装置は、前記基板に投射される前記スポット光の強度が前記パターンに応じて変調されるように、射出する前記ビームの強度を前記描画データに応答して変調する描画用光変調器を有する、パターン描画装置。
  4. 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、
    前記強度補正部は、前記回転多面鏡の複数の反射面の各々の反射率の差異による前記スポット光の強度の変動が補正されるように、前記音響光学変調素子に印加される前記電気信号の振幅を前記原点信号に応答して補正する、パターン描画装置。
JP2019544544A 2017-09-26 2018-09-11 パターン描画装置 Active JP7070581B2 (ja)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017184363 2017-09-26
JP2017184360 2017-09-26
JP2017184357 2017-09-26
JP2017184357 2017-09-26
JP2017184360 2017-09-26
JP2017184363 2017-09-26
PCT/JP2018/033703 WO2019065224A1 (ja) 2017-09-26 2018-09-11 パターン描画装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019065224A1 JPWO2019065224A1 (ja) 2020-11-05
JP7070581B2 true JP7070581B2 (ja) 2022-05-18

Family

ID=65902850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019544544A Active JP7070581B2 (ja) 2017-09-26 2018-09-11 パターン描画装置

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7070581B2 (ja)
KR (1) KR20200062260A (ja)
CN (1) CN111065972A (ja)
TW (1) TWI820043B (ja)
WO (1) WO2019065224A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022092320A1 (ja) * 2020-11-02 2022-05-05 株式会社ニコン パターン露光装置
CN113375576A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 上海光之虹光电通讯设备有限公司 一种光斑直径检测系统、方法及光斑能量分布检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182033A (ja) 2007-01-24 2008-08-07 Sony Corp レーザ描画方法及びレーザ描画装置
JP2011242618A (ja) 2010-05-19 2011-12-01 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置
WO2015152218A1 (ja) 2014-04-01 2015-10-08 株式会社ニコン 基板処理装置、デバイス製造方法及び基板処理方法
JP2017067823A (ja) 2015-09-28 2017-04-06 株式会社ニコン パターン描画装置およびパターン描画方法
JP2017102151A5 (ja) 2015-11-30 2018-07-19 パターン描画装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3385195B2 (ja) * 1996-11-11 2003-03-10 ペンタックス株式会社 レーザ走査記録装置
US6151056A (en) * 1996-11-11 2000-11-21 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Laser scan based recording apparatus
CN106773558B (zh) * 2012-03-26 2018-05-11 株式会社尼康 扫描曝光装置
JP6210754B2 (ja) * 2013-06-24 2017-10-11 オリンパス株式会社 走査型光学顕微鏡
TWI691799B (zh) * 2015-03-20 2020-04-21 日商尼康股份有限公司 光束掃描裝置及描繪裝置
JP6607002B2 (ja) * 2015-11-30 2019-11-20 株式会社ニコン パターン描画装置
CN109478018B (zh) * 2015-12-17 2020-11-24 株式会社尼康 图案描绘装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182033A (ja) 2007-01-24 2008-08-07 Sony Corp レーザ描画方法及びレーザ描画装置
JP2011242618A (ja) 2010-05-19 2011-12-01 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置
WO2015152218A1 (ja) 2014-04-01 2015-10-08 株式会社ニコン 基板処理装置、デバイス製造方法及び基板処理方法
JP2017067823A (ja) 2015-09-28 2017-04-06 株式会社ニコン パターン描画装置およびパターン描画方法
JP2017102151A5 (ja) 2015-11-30 2018-07-19 パターン描画装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111065972A (zh) 2020-04-24
KR20200062260A (ko) 2020-06-03
WO2019065224A1 (ja) 2019-04-04
TW201923476A (zh) 2019-06-16
JPWO2019065224A1 (ja) 2020-11-05
TWI820043B (zh) 2023-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI624689B (zh) Pattern drawing device
KR102377752B1 (ko) 기판 처리 장치, 디바이스 제조 방법 및 기판 처리 방법
JP2019023763A (ja) 基板処理装置の調整方法、及び基板処理装置
JP6740999B2 (ja) パターン描画装置
JP7070581B2 (ja) パターン描画装置
TWI753104B (zh) 圖案描繪裝置、及圖案描繪方法
CN107735715B (zh) 图案描绘装置及图案描绘方法
JP7021637B2 (ja) パターン描画装置
JP6520590B2 (ja) パターン描画装置およびパターン描画方法
JP6607002B2 (ja) パターン描画装置
JP7070542B2 (ja) パターン描画装置、及びパターン露光装置
KR102414046B1 (ko) 패턴 묘화 장치 및 패턴 묘화 방법
KR102456403B1 (ko) 빔 주사 장치 및 패턴 묘화 장치
JP2020098346A (ja) パターン描画方法
JP6690214B2 (ja) パターン描画装置
JP6569281B2 (ja) ビーム走査装置およびビーム走査方法
JP2019200433A (ja) パターン描画方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220324

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7070581

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150