JP7435748B2 - パターン形成装置、並びにパターン形成方法 - Google Patents

パターン形成装置、並びにパターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板の幅方向に延設される形成領域内でパターンを形成する転写ユニットによって、基板上にパターンを転写するパターン形成装置、並びにパターン形成方法に関する。
長尺のフレキシブルなシート基板上にパターンを転写する為に、シート基板の長尺方向と直交した短尺方向（幅方向）に複数のヘッドアッセンブリ（転写ユニット）を並べ、シート基板を長尺方向に移動させながら複数のヘッドアッセンブリでパターンを描画（露光）する描画装置が、例えば、下記特開２００６－０９８７２６号公報に開示されている。
特開２００６－０９８７２６号公報の描画装置では、図３、図７～９に示されているように、露光位置の上流側に、例えば４台のカメラ部５２がアライメントの為に基材（シート基板）２８の幅方向に配置され、露光動作の前に、検出用ユニット付の走査用搬送部２６に設けられた校正スケール４２によって、４台のカメラ部５２の各位置を校正している。特開２００６－０９８７２６号公報では、長尺の基材２８を露光位置において平面状に吸着支持すると共に、平坦な基材２８の表面に沿って長尺方向に移動可能な無端ベルト３３が設けられる。その無端ベルト３３は、リニア移動機構２０と移動テーブル２１によって長尺方向に移動される走査用搬送部２６に設けられている。さらに走査用搬送部２６には、ニップローラ対３０、ニップ駆動ローラ対３２、出力ガイドローラ４０等が設けられ、基材２８を無端ベルト３３上で支持した状態で、４台のカメラ部５２の各位置を校正できる構成となっている。特開２００６－０９８７２６号公報の描画装置では、４台のカメラ部５２の各々が基材２８上に形成されたマークＭの各位置に対応して基材２８の幅方向に移動可能に構成され、校正スケール４２はその移動位置を正しく設定する為に利用される。
特開２００６－０９８７２６号公報の装置構成では、走査用搬送部２６を移動させて、４台のカメラ部５２の直下に校正スケール４２を位置決めした状態で校正動作（所謂、キャリブレーション）が可能であるが、露光対象である基材２８の装置からの取り外しを不要とする為に、走査用搬送部２６に搭載される無端ベルト３３、ニップローラ対３０、ニップ駆動ローラ対３２、出力ガイドローラ４０等の付随機構が必要となり、走査用搬送部２６の重量が増大し、その移動をつかさどるリニア移動機構２０等を高い剛性で安定したものにする必要があり、装置の大型化につながる。また、校正スケール４２は、リニア移動機構２０によって１次元移動する走査用搬送部２６に取付けられている為、アライメント精度（マークＭの位置検出精度）に見合って、走査用搬送部２６の位置決め再現性等の精度も十分に小さくする必要がある。
本発明の第１の態様は、第１方向に移動する基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記基板上に設定されたパターン形成領域に前記パターンを形成するパターン形成機構と、前記基板上に形成された基板マークを、前記第１方向に関して前記パターン形成領域の上流側に設定された検出領域内で光学的に検出するアライメント系と、前記検出領域に対応した部分に基準指標マークが形成された基準指標部材と、前記アライメント系に設けられ、前記基板マークからの光と前記基準指標マークからの光とを合成する合成光学部材と、を備える。
本発明の第２の態様は、第１方向に移動する基板上の所定領域内に形成された下地パターンに対して、新たなパターンを重ね合わせて形成するパターン形成方法であって、前記基板の前記第１方向への移動に関して、前記基板の前記所定領域内に前記新たなパターンを形成するパターン形成機構によるパターン形成領域の上流側に設定される第１アライメント系の第１検出領域内で、前記基板上に前記第１方向に沿って所定間隔で形成された複数の第１基板マークを順次光学的に検出する第１のマーク検出工程と、前記パターン形成領域の上流側であって、且つ前記第１検出領域から前記第１方向と直交した第２方向に所定間隔だけ離して設定される第２アライメント系の第２検出領域内で、前記基板上に前記第１方向に沿って所定間隔で形成された複数の第２基板マークを順次光学的に検出する第２のマーク検出工程と、前記第１アライメント系と前記第２アライメント系とに沿うように前記第２方向に延設された基準指標部材上に、前記第１検出領域と前記第２検出領域との前記所定間隔に対応した位置の各々に形成された２つの基準指標マークの一方の第１基準指標マークを、前記第１のマーク検出工程の際に、前記第１アライメント系の光路中に配置された合成光学部材を介して前記第１基板マークと同時検出し、前記２つの基準指標マークの他方の第２基準指標マークを、前記第２のマーク検出工程の際に、前記第２アライメント系の光路中に配置された合成光学部材を介して前記第２基板マークと同時検出することにより、前記基準指標マークを基準にした前記第１基板マークと前記第２基板マークとの各位置を計測する第１の計測工程と、前記パターン形成機構によって前記基板上の前記所定領域内に前記新たなパターンを形成する際、前記第１の計測工程で計測された前記第１基板マークと前記第２基板マークの各位置に基づいて前記新たなパターンの位置を調整する第１の調整工程と、を含む。
第１の実施の形態によるパターン描画装置ＥＸの概略的な全体構成を示す斜視図である。 図１のパターン描画装置ＥＸにおける描画ユニットＵ１～Ｕ６の配置とアライメント系ＡＬＧｎの配置とを具体的に示した図である。 図１のパターン描画装置ＥＸにおける描画ユニットＵ１～Ｕ６のうち、代表して描画ユニットＵ１内の詳細構成を示す斜視図である。 図２に示した回転ドラムＤＲとアライメント系ＡＬＧｎと基準バー部材ＲＢとの配置関係を示す斜視図である。 図４に示したアライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬ、平面ミラーＭｂ、ビームスプリッタＢＳ１、基準バー部材ＲＢの配置関係を、図４のＸＹ面と平行な面内で見た図である。 図２～図５に示したアライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の全体的な概略構成を示す斜視図である。 図４に示した描画ラインＳＬ１～ＳＬ６と検出領域ＡＤ１～ＡＤ４との配置関係と、回転ドラムＤＲの回転角度の変化を計測するエンコーダ計測系の配置とを表した図である。 図８は、描画ユニットＵ１～Ｕ６、スケール円盤ＳＤａ、エンコーダヘッドＥＨａ１、ＥＨａ２、ＥＨａ３、基準バー部材ＲＢの配置関係と支持構造の一例を示し、図８Ａはスケール円盤ＳＤａの周囲を見た図であり、図８Ｂは中心面ＣＰｏに沿って図８Ａの構造を破断したときの端面を＋Ｘ方向側から－Ｘ方向側に向けて見た部分断面図である。 図９は、アライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の詳細な構成を示す図であり、図９Ａは、図６に示した構成の内の平面ミラーＭｂを省略して表した光学系の構成を示し、図９Ｂは照明系ＩＬＵ内に設けられる照明視野絞りＦＡｎの一例を示し、図９Ｃは、撮像素子ＤＩＳで撮像される基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’とアライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’との一例を示す図である。 図１０Ａは基準バー部材ＲＢの４ヶ所に形成される基準マークＲＭ１～ＲＭ４の配置の一例を示す図であり、図１０Ｂは撮像領域ＤＩＳ’と基準マークＲＭ１との配置関係の一例を誇張して表した図であり、図１０Ｃは撮像領域ＤＩＳ’と基準マークＲＭ２との配置関係の一例を誇張して表した図である。 本実施の形態によるパターン描画装置ＥＸに設けられる制御装置の一部分の概略的な構成を示すブロック図である。 本実施の形態によるパターン描画装置ＥＸの動作シーケンスの一連の流れの一例を示すフローチャート図である。 第１の実施の形態によるアライメント系ＡＬＧｎの構成を示す図である。 図１０Ａに示した基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎを基準としたアライメント系ＡＬＧｎの設置誤差ΔＣｎを誇張して表した図である。 平面状に展開された回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ上に形成される基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、アライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎの配置例を示す図である。 ６つの描画ラインＳＬｎ、４つのアライメント系ＡＬＧｎの各々の撮像領域ＤＩＳ’（検出領域ＡＤｎ）、及び基準パターンＦＭａのそれぞれの配置一例を表した図である。 描画ラインＳＬ１を生成するスポット光ＳＰが、回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａの線条パターンＦｘｃ１を含む領域を相対的に２次元走査する様子を示す図である。 スポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬ１を描画時の基準として、隣の描画ラインＳＬ２との相対的な配置誤差を決定する様子を説明する図である。 図１２のフローチャート中のステップ３０４によって決定、又は設定されるキャリブレーション情報（配置誤差等）を模式的に誇張して表した図である。 図７に示した描画装置のアライメント系ＡＬＧｎを４本から７本に増やした場合の変形例１による構成を示す図である。 図７、図１６、図２０の各々に示した描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の基板Ｐ上での配置関係を変形して、継ぎ部にオーバーラップ領域を設けた場合の変形例２を説明する図である。 描画ラインＳＬ１の走査開始点側と描画ラインＳＬ２の走査開始点側とのオーバーラップ領域ＯＬ１２内で重ね合せ露光される同一のパターン（２次元の描画データ上の画素配列）の状態の一例を示す図である。 第２の実施の形態によるアライメント系ＡＬＧｎの光学構成を示す図である。 第３の実施の形態によるアライメント系ＡＬＧｎの光学構成を示す図である。 図２４に示したアライメント系ＡＬＧｎにけるビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）の構成を変形した場合の変形例３による光学配置を示す図である。 図２６は、第４の実施の形態による基準バー部材ＲＢの構成を示す図であり、図２６Ａは、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上の構成を示し、図２６Ｂは、図２６Ａ中の基準バー部材ＲＢのＣＣ－ＣＣ矢視断面を表わし、図２６Ｃは参照面ＲＢａ上に形成される基準マークＲＭｎの構成の一例を示す。 第５の実施の形態によるマスクレス露光装置として、デジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）を用いたパターン描画装置の概略的な構成を示す図である。 図２７に示したパターン描画装置における描画ユニットＵｎの各々による投影領域ＩＡｎと、アライメント系ＡＬＧｎの各々による検出領域ＡＤｎとのＸＹ面内での配置例を示す図である。 図２９は、アライメント系ＡＬＧｎの構成に関する変形例５を説明する図であり、図２９Ａは、図２４に示したアライメント系ＡＬＧｎをベースにして変形された光学構成を示し、図２９Ｂは、ビームスプリッタＢＳ１の波長選択特性の一例を示すグラフである。 図２９Ａのアライメント系ＡＬＧｎに照明光を供給する照明系ＩＬＵとして、異なる波長特性を持つ２つの固体光源からの光を利用する変形例６による構成を示す図である。 アライメント系ＡＬＧｎのビームスプリッタＢＳ１の構成と、基準バー部材ＲＢの配置方向とを変形させた変形例７による構成を示す図である。 図３２は、基準バー部材ＲＢの支持構造による変形状態の違いを示し、図３２Ａは、基準バー部材ＲＢの長手方向の両端付近を線接触する梁ＦＪ１で下方から支持する構造を示し、図３２Ｂは、基準バー部材ＲＢの長手方向の一方の端部付近を線接触する梁ＦＪ１で下方から支持し、他方の端部を装置フレームＦＪ２に締結（固着）する構造を示し、図３２Ｃは、基準バー部材ＲＢの長手方向の両端部を装置フレームＦＪ２に締結（固着）する構造を示す。 図８で説明した支持部材１０３Ａ、１０３Ｂによる基準バー部材ＲＢの支持構造の変形例を示す部分斜視図である。
本発明の態様に係る基板処理装置（パターン形成装置）、および、基板処理方法（パターン形成方法）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基板処理装置として、基板（被照射体）Ｐにパターンを転写するパターン形成装置（パターン描画装置）ＥＸの概略構成を示す斜視図であり、その構成は、国際公開第２０１７／１９１７７７号、国際公開第２０１８／０６１６３３号に開示されているものと同じである。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがってＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を設定する。
パターン描画装置ＥＸは、基板Ｐ上に塗布されたフォトレジスト等の感光性機能層に電子デバイス用の微細パターンを露光して、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。デバイス製造では、例えば、フレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等の電子デバイスを製造する為に、パターン描画装置以外にも複数種の製造装置が使われる。デバイス製造システムは、フレキシブル（可撓性）のシート状の基板（シート基板）Ｐをロール状に巻いた図示しない供給ロールから基板Ｐが送出され、送出された基板Ｐに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Ｐを図示しない回収ロールで巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ Ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式の生産方式を有する。そのため、少なくとも製造処理中の基板Ｐ上には、最終製品となる単位デバイス（１つの表示パネル等）に対応したパターンが、基板Ｐの搬送方向に所定の隙間を空けて多数連なった状態で配列される。基板Ｐは、その長尺方向が基板Ｐの移動方向（搬送方向）となり、長尺方向と直交した短尺方向が基板Ｐの幅方向となる帯状である。
基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔（フォイル）等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも１つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Ｐの厚みや剛性（ヤング率）は、デバイス製造システムやパターン描画装置ＥＸの搬送路を通る際に、基板Ｐに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Ｐの母材として、厚みが２５μｍ～２００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド等のフィルムは、好適なシート基板の典型である。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ３０～１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体、その極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、金属箔等を貼り合わせた積層体、或いは、ナノセルロースを含有して表面を平滑処理した紙片であってもよい。
基板Ｐの表面に塗布される感光性機能層は、溶液として基板Ｐ上に塗布され、乾燥することによって層（膜）となる。感光性機能層の典型的なものはフォトレジスト（液状またはドライフィルム状）であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤（ＳＡＭ）、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤等がある。感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク）または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。
感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分（或いは非露光とされたパターン部分）にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Ｐを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬する無電解メッキによって、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（加算式）のプロセスであるが、その他、サブトラクティブ（減算式）の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へ送られる基板Ｐは、母材をＰＥＴやＰＥＮとし、その表面にアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものとされる。
図１に示したパターン描画装置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り、前工程のプロセス装置から搬送されてきた基板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長尺方向に搬送する。その搬送に同期して、パターン描画装置ＥＸは、基板Ｐの感光性機能層に電子デバイスを構成する信号線や電源ラインの配線パターン、ＴＦＴを構成する電極、半導体領域、スルーホール等のいずれかのパターン形状に応じた光パターンを、描画データに応じて強度変調されるスポット光のＹ方向への高速走査（主走査）と基板Ｐの長尺方向への移動（副走査）とによって形成する。
図１において、パターン描画装置ＥＸは、副走査のために基板Ｐを支持して長尺方向に搬送する回転ドラムＤＲと、回転ドラムＤＲで円筒面状に支持された基板Ｐの部分ごとにパターン露光を行う複数（ここでは６個）の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）とを備え、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々は、露光用のパルス状のビームＬＢ（パルスビーム）のスポット光を、基板Ｐの被照射面（感光面）上でＹ方向にポリゴンミラーＰＭ（走査部材）で１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光の強度を描画データに応じて高速に変調（オン／オフ）する。これにより、基板Ｐの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。また、基板Ｐが長尺方向に沿って連続して搬送されるので、パターン描画装置ＥＸによってパターンが露光される基板Ｐ上の被露光領域（デバイス形成領域）は、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔（余白）をあけて複数個を設定可能である。本実施の形態では、６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々、又は全体によって、パターン形成機構が構成される。
図１のように、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は、その外周面（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（密着保持）しつつ、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）の各々からのビームＬＢ（スポット光）が投射される基板Ｐ上の領域（部分）をその外周面で支持する。なお、回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、回転ドラムＤＲを中心軸ＡＸｏの回りに回転させるようにベアリングで支持される不図示のシャフトが設けられる。そのシャフトには、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）からの回転トルクが与えられ、回転ドラムＤＲは中心軸ＡＸｏ回りに一定の回転速度で回転する。
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、基板Ｐの感光性機能層に対する感度を有し、４１０～２００ｎｍの波長帯域にピーク波長（例えば、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、３４４ｎｍ、３０８ｎｍ、２４８ｎｍ等のいずれかの波長）を有する紫外線光である。光源装置ＬＳは、ここでは不図示の描画制御装置の制御に従って、例えば、１００ＭＨｚ～４００ＭＨｚの範囲のいずれかの周波数（発振周波数、所定周波数）ＦＰＬでパルス状のビームＬＢを射出する。本実施の形態では、光源装置ＬＳを波長変換素子によって紫外線光を発生するレーザ光源装置とする。具体的には、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、および、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）等で構成され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、１パルス光の発光時間が十数ピコ秒～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。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ビットの状態（論理値で「０」か「１」）に応じてビームＬＢのパルス発生を高速にオン／オフする（スポット光を強度変調する）構成については、国際公開第２０１５／１６６９１０号、国際公開第２０１７／０５７４１５号に開示されている。なお、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、そのビーム径が約１ｍｍ、若しくはその半分程度の細い平行光束になっているものとする。
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、複数の落射ミラー（選択ミラーとも呼ぶ）ＩＭｎ（ＩＭ１～ＩＭ６）と、吸収体ＴＲ等で構成されるビーム切換部を介して、描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各々に選択的（択一的）に供給される。選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）は、ビームＬＢに対して透過性を有するものであり、超音波信号で駆動されて、入射したビームＬＢの±１次回折光の一方のみを効率的に発生するように、ブラック回折条件で配置される音響光学変調素子（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）で構成される。複数の選択用光学素子ＯＳｎおよび複数の落射ミラー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と落射ミラー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および落射ミラー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からのビーム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て、吸収体ＴＲまで導かれる。以下、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１～ＯＳ６）がいずれもオフ状態（超音波信号が印加されずに、１次回折光が発生していない状態）の場合で詳述する。なお、図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によるリレー系が設けられる。リレー系は、詳しくは、国際公開第２０１７／０５７４１５号に開示されているように、光源装置ＬＳからビームＬＢの光路に沿って直列に並ぶ選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々の間に配置され、６つの選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々を光学的に互いに共役関係（結像関係）にする。さらに各リレー系は、６つの選択用光学素子ＯＳ１～ＯＳ６の各々の位置ではビームＬＢの直径を１ｍｍ～０．５ｍｍの細い平行光束に維持しつつ、各リレー系内の中間位置では直径が０．２ｍｍ以下のビームウェストとなるように収斂する。落射ミラーＩＭ１～ＩＭ６の各々は、各リレー系の光路中のビームウェストの位置に配置される。
図１において、光源装置ＬＳからのビームＬＢは－Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ１で－Ｙ方向に反射され、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をストレート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で－Ｘ方向に反射されて、選択用光学素子ＯＳ６をストレート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で＋Ｘ方向に反射され、選択用光学素子ＯＳ３をストレート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で－Ｘ方向に反射された後、選択用光学素子ＯＳ４をストレート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で＋Ｘ方向に反射された後、選択用光学素子ＯＳ１をストレート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で－Ｘ方向に反射された後、選択用光学素子ＯＳ２をストレートに透過して吸収体ＴＲに導かれる。この吸収体ＴＲは、ビームＬＢの外部への漏れを抑制するためにビームＬＢを吸収する光トラップであり、光エネルギーの吸収による発熱が低減されるように温調（空冷又は水冷）機構を備えている。
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ＬＢ（０次光）を、高周波の周波数に応じた回折角で回折させた１次回折光を射出ビーム（ビームＬＢｎ）として発生する。従って、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。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（高周波信号が印加された状態）となるように、不図示の描画制御装置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次光が１０～２０％程度残存するが、それは最終的に吸収体ＴＲによって吸収される。
選択用光学素子ＯＳｎの各々は、偏向された１次回折光であるビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）を、入射するビームＬＢの進行方向に対して－Ｚ方向に偏向するように設置される。選択用光学素子ＯＳｎの各々で偏向されて射出するビームＬＢｎ（ＬＢ１～ＬＢ６）は、選択用光学素子ＯＳｎの各々から所定距離だけ離れた位置（ビームウェストの位置）に設けられた落射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１～ＩＭ６）に投射される。各落射ミラー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、作用等は互いに同一のものであり、複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々は、描画制御装置からの駆動信号（高周波信号）のオン／オフによって、入射したビームＬＢを回折させた回折光（ビームＬＢ１～ＬＢ６）の発生をオン／オフさせるスイッチング（ビーム選択）動作を行う。このような各選択用光学素子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をビームＬＢの光路に直列（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を供給する構成は、国際公開第２０１５／１６６９１０号に開示されている。
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、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。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ともに、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がＹ方向に並べて配置され、基板Ｐの搬送方向の下流側に３つの描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６がＹ方向に並べて配置される。
この場合、基板Ｐ上の１つの被露光領域に対するパターン描画は、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。従って、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も、ＯＳ１→ＯＳ３→ＯＳ５→ＯＳ２→ＯＳ４→ＯＳ６→ＯＳ１→・・・の順に定められる。
図１に示すように、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々には、入射してきたビームＬＢ１～ＬＢ６を主走査するためのポリゴンミラーＰＭが設けられる。本実施の形態では、各描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの各々が、同一の回転速度で精密に回転しつつ、互いに一定の回転角度位相を保つように同期制御される。これによって、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１～ＬＢ６の各々の主走査のタイミング（スポット光の主走査期間）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／オフ切り替えタイミングとの同期制御についても、国際公開第２０１５／１６６９１０号に開示されている。
図１のように、パターン描画装置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方式である。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（主走査方向）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）は直径が２～４μｍのスポット光となる。さらに各描画ユニット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）の各々のスポット光が主走査方向（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ある。
複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）の各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）は、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏを含むＹＺ面と平行な中心面を挟んで、回転ドラムＤＲの周方向に２列に千鳥配列で配置され、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、中心面に対して基板Ｐの搬送方向の上流側（－Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６は、中心面に対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。そのため、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平面内で見る（Ｙ方向から見る）と、中心面に対して対称に設けられている。
Ｘ方向（基板Ｐの搬送方向）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、基板Ｐ上に描画されたパターン同士が互いに分離することなく継ぎ合わされるように設定されている。描画ラインＳＬ１～ＳＬ６は、基板Ｐの幅方向、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏとほぼ平行になるように設定されている。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインＳＬｎの端部同士の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Ｙ方向に重複させる場合は、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１～５％の範囲で重複させるとよい。
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、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のＹ方向の幅を１８０～３６０ｍｍ程度まで広げている。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ＳＰの走査距離は、原則として同一とする。
各描画ユニットＵｎ（Ｕ１～Ｕ６）は、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰで反射されて主走査方向に偏向されるビームＬＢｎを入射するテレセントリックなｆθレンズ系（描画用走査光学系）ＦＴを備え、ｆθレンズ系ＦＴから射出して基板Ｐに投射される各ビームＬＢｎは、ＸＺ平面内でみたとき、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の主光線は、ＸＺ平面において、基板Ｐの湾曲した表面上の描画ラインＳＬｎの位置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ＳＰの主走査方向、並びに副走査方向（回転ドラムＤＲの外周面に沿った周方向）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２は、図１に示したパターン描画装置ＥＸの回転ドラムＤＲと６つの描画ユニットＵ１～Ｕ６の配置と、基板Ｐに形成されたアライメントマークや回転ドラムＤＲの表面に形成された基準パターン等を検出する複数のアライメント系ＡＬＧｎ（ｎは２以上の整数）の配置とを具体的に示した図であり、図２中の直交座標系ＸＹＺの設定は図１と同じである。図２に示した回転ドラムＤＲ、描画ユニットＵ１～Ｕ６、アライメント系ＡＬＧｎの基本的な配置は、例えば、国際公開第２０１６／１５２７５８号、国際公開第２０１７／１９９６５８号に開示されている。
基板Ｐを約１８０度の角度範囲で支持する回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、中心軸ＡＸｏの回りを回転するように環状のベアリングで支持されるシャフトＳｆｔが設けられ、シャフトＳｆｔは不図示の回転駆動源の回転軸と接合されている。また、中心軸ＡＸｏを含んでＹＺ面と平行な面を中心面ＣＰｏとする。Ｙ方向（基板Ｐの幅方向）から見たとき、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とは中心面ＣＰｏを挟んで対称的に配置される。図２のように、直交座標系ＸＹＺのＸＺ面と平行な面内では、描画ユニットＵ１（及びＵ３、Ｕ５）は中心面ＣＰｏから反時計回りに一定の角度θｃだけ傾けられ、描画ユニットＵ２（及びＵ４、Ｕ６）は中心面ＣＰｏから時計回りに一定の角度θｃだけ傾けられる。描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々の構成は同一であるので、代表して描画ユニットＵ１の構成を図３に示す。
図３は、図１に示した落射ミラーＩＭ１から供給されるビームＬＢ１（描画データに応じて強度変調された直径１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の平行光束）を、最終的に基板Ｐ上にスポット光ＳＰとして集光するｆθレンズ系ＦＴと、スポット光ＳＰをＹ方向に主走査して描画ラインＳＬ１を形成するポリゴンミラーＰＭ等を含む描画ユニットＵ１の詳細構成を示す斜視図であり、例えば国際公開第２０１９／０８２８５０号に開示されている。描画ユニットＵ１（並びにＵ２～Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭからｆθレンズ系ＦＴを通る光軸ＡＸｆ１は、図２のように直交座標系ＸＹＺ内では傾くので、描画ユニットＵ１（並びにＵ２～Ｕ６）内では、直交座標系ＸＹＺに対して傾いた直交座標系ＸｔＹｔＺｔを設定する。その直交座標系ＸｔＹｔＺｔにおいて、Ｙｚ方向はＹ方向と同じであり、Ｚｔ方向は、落射ミラーＩＭ１から描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１の主光線（中心光線）の進行方向、若しくは描画ラインＳＬ１の位置で基板Ｐの法線方向とし、Ｘｔ方向はｆθレンズ系ＦＴを通る光軸ＡＸｆ１の方向とする。なお、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々のｆθレンズ系ＦＴの光軸は光軸ＡＸｆ２とする。
図３において、描画ユニットＵ１（並びにＵ２～Ｕ６）内には、ミラーＭ３０、レンズＬ６、レンズＬ７、石英製の傾斜可能な平行平板ＨＶＰ、レンズＬ８、Ｌ９、ミラーＭ３１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、開口絞りＡＰ、１／４波長板ＱＷ、ミラーＭ３２、第１シリンドリカルレンズＣＹａ、レンズＬ１０、ミラーＭ３３、レンズＬ１１、ミラーＭ３４、Ｍ３５、Ｍ３６、８面のポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズ系ＦＴ、ミラーＭ３７、第２シリンドリカルレンズＣＹｂが、その順に配置される。ミラーＭ３０は、入射するビームＬＢ１の進行方向が－Ｘｔ方向になるようにビームＬＢ１を９０度に反射させる。ミラーＭ３０で反射されたビームＬＢ１の光路に沿って配置されるレンズＬ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９は、ミラーＭ３０で反射された細いビームＬＢ１（直径が１ｍｍ～０．５ｍｍ程度）を、数ｍｍ以上（５～１０ｍｍの範囲）の直径の平行光束に拡大するビームエキスパンダー系を構成する。
平行平板ＨＶＰは、ビームエキスパンダー系のレンズＬ６～Ｌ９の間の光路中に設けられ、Ｚｔ軸と平行な回転軸ＡＸｈの回りに回転（傾斜）可能に構成される。平行平板ＨＶＰの傾斜量を変えることにより、基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰの位置を副走査方向（Ｘｔ方向、基板Ｐの移動方向である副走査方向）に、スポット光ＳＰの実効的な直径φｐの数倍～十数倍の距離範囲でシフトさせることができる。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、レンズＬ９を通って拡大されてミラーＭ３１で－Ｙｔ方向に反射されるビームＬＢ１（平行光束）を入射する。ビームＬＢ１を直線Ｐ偏光とすると、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、ビームＬＢ１を偏光分離面で９９％以上の強度で反射させて、後段の開口絞りＡＰに向かわせる。開口絞りＡＰの円形開口を透過したビームＬＢは、１／４波長板ＱＷを透過する際に直線偏光から円偏光に変換される。
１／４波長板ＱＷを透過したビームＬＢ１（平行光束）は、ミラーＭ３２によって－Ｚｔ方向に反射され、第１シリンドリカルレンズＣＹａ（母線がＹｔ軸と平行）に入射し、空間中の面ＰｖにおいてＸｔ方向の幅が極めて小さく、Ｙｔ方向に数ｍｍ（開口絞りＡＰの開口径と同じ）の長さで延びたスリット状の強度分布に集光される。面Ｐｖで一次元方向のみ収斂されたビームＬＢ１は、２枚組の球面レンズ系の初群の球面レンズＬ１０を通って、ミラーＭ３３で＋Ｘｔ方向に反射された後、２枚組の球面レンズ系の後群の球面レンズＬ１１を通って＋Ｘｔ方向に進む。球面レンズＬ１１から射出した後のビームＬＢ１は、ミラーＭ３４によって＋Ｚｔ方向に反射された後、ミラーＭ３５によって＋Ｙｔ方向に反射される。ミラーＭ３４とミラーＭ３５は、ミラーＭ３５から＋Ｙｔ方向に進むビームＬＢ１の主光線（中心光線）とｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆ１とがＸｔＹｔ面と平行な面内で互いに直交するように配置されている。ミラーＭ３５から＋Ｙｔ方向に進むビームＬＢ１は、ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆ１を挟んでミラーＭ３５の反対側に配置されるミラーＭ３６によって反射され、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに投射される。
第１シリンドリカルレンズＣＹａと２枚組の球面レンズ系の作用によって、球面レンズＬ１１を通った直後でミラーＭ３４に入射するビームＬＢ１は、Ｚｔ方向に関してはほぼ平行光束の状態となり、Ｙｔ方向に関しては収斂光束の状態となる。なお、図３では球面レンズ系を主点間距離の調整の為に球面レンズＬ１０、Ｌ１１の２枚で構成したが、１枚の球面レンズだけで構成しても良い。
ミラーＭ３６の反射面は、Ｚｔ軸と平行であると共にＸｔＺｔ面と平行で光軸ＡＸｆ１を含む面に対して２２．５°の挟角で配置される。これにより、ミラーＭ３６からポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向かうビームＬＢ１の主光線（中心光線）、即ち第１シリンドリカルレンズＣＹａや球面レンズ系（レンズＬ１０、Ｌ１１）の光軸の延長で、ミラーＭ３６からポリゴンミラーＰＭまでの光軸は、ＸｔＹｔ面と平行な面内で、ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆ１に対して４５°の角度に設定される。また、図３において、ミラーＭ３６で反射してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向かうビームＬＢ１は、Ｚｔ方向に関してはポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ上で集光するように収斂光束の状態となり、ＸｔＹｔ面と平行な面内ではほぼ平行光束の状態となり、反射面ＲＰａ上では主走査方向、即ちポリゴンミラーＰＭの回転中心軸ＡＸｐを中心とする内接円の接線方向にスリット状に延びた強度分布となるように集光される。
ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されたビームＬＢ１は、テレセントリックなｆθレンズ系ＦＴを通った後、ミラーＭ３７で－Ｚｔ方向に直角に反射されて、第２シリンドリカルレンズＣＹｂ（母線の方向はＹｔ方向）に入射し、基板Ｐ上にスポット光ＳＰとして集光される。本実施の形態では、ミラーＭ３７で－Ｚｔ方向に直角に折り曲げられて、基板Ｐの表面（回転ドラムＤＲの外周面）と垂直になるｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆ１と、ミラーＭ３０に向けて－Ｚｔ方向に入射するビームＬＢ１の中心光線とが、Ｚｔ軸と平行な線分ＬＥ１（他の描画ユニットＵ２～Ｕ６の各々については線分ＬＥ２～ＬＥ６とする）と同軸となるように設定されている。そのような設定によって、描画ラインＳＬ１を基板Ｐ（ＸｔＹｔ面と平行な面）内で微少量傾ける際に、図３に示したミラーＭ３０～第２シリンドリカルレンズＣＹｂまでの各光学部材を一体的に支持する筐体（ユニット支持フレーム）の全体を、線分ＬＥ１を中心に微少回転させることが可能となる。このように、描画ユニットＵ１（他のユニットＵ２～Ｕ６も同様）の支持フレーム全体を線分ＬＥ１（ＬＥ２～ＬＥ６）の回りに微少回転可能とする機構については、例えば国際公開第２０１６／１５２７５８号に開示されている。
また、本実施の形態では、被走査面に設置される被照射体（基板Ｐ、又は回転ドラムＤＲの外周面）の表面にスポット光ＳＰを投射した際に発生する反射光の強度を検出する為に、光電センサＤＴＲとレンズ系ＧＦとが設けられる。被照射体の表面からの反射光（特に正規反射光）は、第２シリンドリカルレンズＣＹｂ、ｆθレンズ系ＦＴ、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ、ミラーＭ３６、Ｍ３５、Ｍ３４、球面レンズＬ１１、ミラーＭ３３、球面レンズＬ１０、第１シリンドリカルレンズＣＹａ、ミラーＭ３２、１／４波長板ＱＷ、開口絞りＡＰを介して、偏光ビームスプリッタＰＢＳまで戻ってくる。被照射体の表面に投射されるスポット光ＳＰは円偏光であり、その反射光も円偏光成分を多く含んでいる為、反射光が１／４波長板ＱＷを透過して偏光ビームスプリッタＰＢＳに向かうとき、その偏光特性は直線Ｓ偏光に変換される。その為、被照射体の表面からの反射光は偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面を透過してレンズ系ＧＦに入射する。レンズ系ＧＦによって被照射体からの反射光が光電センサＤＴＲの受光面に集光されるように、光電センサＤＴＲの受光面は被走査面上のスポット光ＳＰと光学的に共役な関係に設定される。
なお、図３では図示を省略したが、国際公開第２０１５／１６６９１０号、又は国際公開第２０１６／１５２７５８号に開示されているように、描画用のビームＬＢ１が投射されるポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａの回転方向の１つ手前の反射面ＲＰｂには、ポリゴンミラーＰＭの各反射面が描画開始直前の角度位置になったことを表すパルス状の原点信号を出力する為の原点センサ用の送光ビームが投射される。また、図３に示した描画ユニットＵ１の内部の詳細構成は、他の描画ユニットＵ２～Ｕ６でも同一であるが、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々は、図３の描画ユニットＵ１の全体を、線分ＬＥ１を中心に１８０度回転させた向きに設置される。
ここで、再び図２を参照して、パターン描画装置ＥＸの構成を更に説明する。図３に示した描画ユニットＵ１を含む奇数番の描画ユニットＵ３、Ｕ５は、線分ＬＥ１、ＬＥ３、ＬＥ５の各々の延長線（即ち、ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆ１の延長線）が、図２のＹ方向から見て回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏに向かうと共に、線分ＬＥ１、ＬＥ３、ＬＥ５が中心面ＣＰｏに対して角度－θｃだけ反時計方向に傾くように設置される。一方、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、線分ＬＥ２、ＬＥ４、ＬＥ６の各々の延長線（即ち、ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆ２の延長線）が、図２のＹ方向から見て回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏに向かうと共に、線分ＬＥ２、ＬＥ４、ＬＥ６が中心面ＣＰｏに対して角度＋θｃだけ時計方向に傾くように設置される。角度±θｃは、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とが空間的に干渉しない（ぶつからない）範囲で、なるべく小さくなるように設定される。
本実施の形態において、複数のアライメント系ＡＬＧｎはＹ方向に所定間隔で並べられて、それぞれ基板Ｐ上のマーク等を検出する対物レンズ系を備える。それらの対物レンズ系を介して基板Ｐ上に設定される検出領域（観察視野）は、基板Ｐの移動方向（回転ドラムＤＲの外周面の周回方向）に関して、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の位置よりも上流側に配置される。その検出領域（観察視野）の中心を通る対物レンズ系の各々の光軸ＡＸｓの延長線は、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏに向かうと共に、検出領域（観察視野）の位置で基板Ｐの表面又は回転ドラムＤＲの外周面と垂直になるように設定される。アライメント系ＡＬＧｎの先端付近には基準マーク（基準指標マーク）を形成した基準指標部材としての基準バー部材ＲＢが付設されている。基準バー部材ＲＢの基準マークは、対物レンズ系の各々による検出領域（観察視野）の相互の位置関係、又は描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の相互の位置関係をキャリブレーションする際、或いは描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の位置と複数の検出領域の各位置との周方向（基板Ｐの移動方向）の間隔（ベースライン長）や位置関係を計測する際に使われる。アライメント系ＡＬＧｎの各々の光軸ＡＸｓは、ＸＺ面と平行な面内で見ると、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々による描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の角度θｃよりも大きい角度θａだけ中心面ＣＰｏから反時計方向に傾くように設定される。
図４は、図２に示した回転ドラムＤＲとアライメント系ＡＬＧｎと基準バー部材ＲＢとの配置関係を示す斜視図であり、直交座標系ＸＹＺは先の図１又は図２の直交座標系ＸＹＺと同じに設定される。本実施の形態では、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４がＹ方向に所定の間隔で直線的に配置され、アライメント系ＡＬＧ１の対物レンズ系ＯＢＬの光軸ＡＸｓは、対物レンズ系ＯＢＬと基板Ｐ（回転ドラムＤＲの外周面）との間に配置された平面ミラーＭｂとキューブ型のビームスプリッタＢＳ１によって折り曲げられ、基板Ｐ上の検出領域（観察視野）ＡＤ１の中心点を通るように設定される。図４では符号を省略したが、他のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ３、ＡＬＧ４の各々にも、同様の対物レンズ系ＯＢＬ、平面ミラーＭｂ、キューブ型のビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）が設けられ、アライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ３、ＡＬＧ４の各々の光軸ＡＸｓも、それぞれ基板Ｐ上に設定される検出領域（観察視野）ＡＤ２、ＡＤ３、ＡＤ４の中心点を通るように設定される。なお、本実施の形態では、アライメント系ＡＬＧ１を第１のアライメント系とし、アライメント系ＡＬＧ４を第２のアライメント系とするが、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４のうちの任意の１つを第１のアライメント系とし、残りの３つのアライメント系のうちの任意の１つを第２のアライメント系としても良い。
基準バー部材ＲＢは、低熱膨張係数の材料（インバー、セラミックス、石英等）でＹ方向に細長く成型され、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々のビームスプリッタＢＳ１の近傍に付設される。基準バー部材ＲＢの材料としては、軽量化も可能なセラミックスにすることが望ましく、特に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）の３成分で構成されるコージライト系セラミックスにすると良い。基準バー部材ＲＢのビームスプリッタＢＳ１と対向する参照面ＲＢａ上には、アライメント系ＡＬＧ１の基板Ｐ上の検出領域ＡＤ１と対応した位置に検出領域ＡＲ１が設定される。参照面ＲＢａの検出領域ＡＲ１内には、ビームスプリッタＢＳ１と平面ミラーＭｂとを介して対物レンズ系ＯＢＬで観察可能な基準マーク（基準パターン）が形成されている。従って、本実施の形態におけるアライメント系ＡＬＧｎは、対物レンズ系ＯＢＬの先端側に配置されたビームスプリッタＢＳ１を介して、検出領域ＡＤ１内に現れる基板Ｐ上のアライメントマーク（又は回転ドラムＤＲの外周面上に形成された基準パターン）と、検出領域ＡＲ１内に設定される基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上の基準マークとを、同時に、又は択一的に観察することが可能となる。
図５は、アライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬ、平面ミラーＭｂ、立方体状のキューブ型のビームスプリッタＢＳ１、及び基準バー部材ＲＢの配置関係を、図４のＸＹ面と平行な面内で見た図である。なお、直交座標系ＸＹＺは図４、又は図２中の直交座標系ＸＹＺと同じに設定される。対物レンズ系ＯＢＬから延長される光軸ＡＸｓは、平面ミラーＭｂによって、斜め下方（－Ｚ方向）に折り曲げられる。平面ミラーＭｂの反射面は、ＸＺ面内で見ると、対物レンズ系ＯＢＬから延びる光軸ＡＸｓと垂直な面に対して角度θｋだけ反時計回りに傾いている。本実施の形態の場合、アライメント系ＡＬＧｎを図２のように奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の下方空間に配置する関係から、対物レンズ系ＯＢＬを通る光軸ＡＸｓはＸＺ面内において一定の角度だけＸＹ面に対して傾いたものとなる。図２で説明したように、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各線分ＬＥ１、ＬＥ３、ＬＥ５は、中心面ＣＰｏに対して角度－θｃだけ傾けてある為、それに合わせて、対物レンズ系ＯＢＬを通る光軸ＡＸｓも、ＸＹ面に対して角度－θｃだけ傾けられている。従って、ＸＺ面内で見たとき、平面ミラーＭｂの反射面は、ＹＺ面と平行な面に対して角度－（θｋ＋θｃ）だけ反時計回りに傾いたものとなる。
平面ミラーＭｂで折り返されてビームスプリッタＢＳ１に向かう光軸ＡＸｓは、元の光軸ＡＸｓに対して－Ｚ方向に角度２θｋだけ傾いたものとなり、直交座標系ＸＹＺのＸＹ面と平行な面に対しては、角度－（θｃ＋２θｋ）だけ傾いたものとなる。ビームスプリッタＢＳ１は２つの直角プリズム（例えば石英製）の斜面同士を接合した光分割面Ｂｓｐを有し、ＸＺ面内で見る断面形状は全体でほぼ正方形に成型されている。ビームスプリッタＢＳ１の平面ミラーＭｂ側の面ＰＢａと基準バー部材ＲＢ側の面ＰＢｃとは互いに平行であると共に、それぞれ光分割面Ｂｓｐに対して４５度に成型されている。更に、ビームスプリッタＢＳ１の基板Ｐ（回転ドラムＤＲ）と対向する側の面ＰＢｂは、面ＰＢａと面ＰＢｃの各々と直交し、光分割面Ｂｓｐに対しても４５度に成型されている。そして、ビームスプリッタＢＳ１の面ＰＢｂは基板Ｐの表面（接平面）と平行に設定され、面ＰＢｃは基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａと平行に設定される。
また、ビームスプリッタＢＳ１の面ＰＢａを垂直に通る光軸ＡＸｓは、面ＰＢｃを垂直に通って基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａと垂直になるように設定される。さらに、ビームスプリッタＢＳ１の面ＰＢａを垂直に通って光分割面Ｂｓｐで９０度に反射された光軸ＡＸｓは、面ＰＢｂを垂直に通って基板Ｐの表面（接平面）と垂直になるように設定される。対物レンズ系ＯＢＬの先端面から基板Ｐの表面までの光路長と、対物レンズ系ＯＢＬの先端面から基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａまでの光路長とは等しく設定され、ビームスプリッタＢＳ１は、対物レンズ系ＯＢＬから平面ミラーＭｂの間の光路を遮蔽しないように配置される。図５から明らかなように、対物レンズ系ＯＢＬの先端から基板Ｐの表面、又は参照面ＲＢａまでの作動距離（ワーキングディスタンス）は、平面ミラーＭｂとビームスプリッタＢＳ１を介在させるので、長く設定される。その作動距離は、一例として１０ｃｍ以上に設定される。
次に、アライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の全体的な概略構成を、図６の斜視図を参照して説明する。図６の直交座標系ＸＹＺは、図４、図５の直交座標系ＸＹＺと同じに設定される。アライメント系ＡＬＧｎには、対物レンズ系ＯＢＬの光軸ＡＸｓと同軸に配置されるレンズ系Ｇｂ、ビームスプリッタＢＳ２、撮像部ＩＭＳ、照明系ＩＬＵが設けられている。照明系ＩＬＵからの照明光ＩＬｂは、ミラーＭａで反射されてビームスプリッタＢＳ２の下方（－Ｚ方向）の面から入射し、光分割面で反射されてレンズ系Ｇｂを透過して対物レンズ系ＯＢＬに入射する。照明光ＩＬｂは、対物レンズ系ＯＢＬを通して、基板Ｐ側の検出領域ＡＤｎ（ＡＤ１～ＡＤ４）、並びに基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ側の検出領域ＡＲｎ（ＡＲ１～ＡＲ４）を一様な照度分布で照明する。照明光ＩＬｂの波長範囲は、基板Ｐ上に形成された感光性機能層（フォトレジスト等）の感光波長域から外れた長波長側に設定され、例えば４７０ｎｍ～６５０ｎｍに設定される。
基板Ｐの移動に伴って、検出領域ＡＤｎ（ＡＤ１～ＡＤ４）内に基板Ｐ上のアライメントマーク（基板マーク）ＭＫｎ（ＭＫ１～ＭＫ４）が現れると、マークＭＫｎを含む検出領域ＡＤｎ内からの反射光の２次元的な強度分布が変化する。検出領域ＡＤｎからの反射光は、ビームスプリッタＢＳ１、平面ミラーＭｂ、対物レンズ系ＯＢＬ、レンズ系Ｇｂ、ビームスプリッタＢＳ２を順に通って撮像部ＩＭＳで受光される。撮像部ＩＭＳは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の２次元撮像素子を有しており、マークＭＫｎの像を撮像する。また、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎも照明光ＩＬｂによって照明されているので、参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎからの反射光も、ビームスプリッタＢＳ１、平面ミラーＭｂ、対物レンズ系ＯＢＬ、レンズ系Ｇｂ、ビームスプリッタＢＳ２を順に通って撮像部ＩＭＳで受光される。
なお、アライメントマークＭＫ１は基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）の一方の端側に、基板Ｐの長尺方向に沿って一定の間隔（例えば、５～２０ｍｍ）で形成され、アライメントマークＭＫ４は基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）の他方の端側に、基板Ｐの長尺方向に沿って一定の間隔（例えば、５～２０ｍｍ）で形成される。アライメントマークＭＫ２、ＭＫ３は、基板Ｐの幅方向の内側であって、長尺方向に一定間隔で並ぶ複数の被露光領域の間の余白部、或いは、被露光領域内でデバイス用のパターンが形成されない空白領域に形成される。
基板Ｐ上に設定される矩形状の検出領域ＡＤｎの大きさと、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上に設定される矩形状の検出領域ＡＲｎの大きさとを揃えた場合、撮像部ＩＭＳの撮像素子の撮像面内には、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ（ＭＫ１～ＭＫ４）の像と、参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎ内に形成された基準マークＲＭｎ（ＲＭ１～ＲＭ４）の像とが同時に結像するタイミングが存在するので、撮像面内ではアライメントマークＭＫｎの像と基準マークＲＭｎの像とが互いに重ならないように、アライメントマークＭＫｎと基準マークＲＭｎの各々の配置や形状が設定されている。アライメントマークＭＫｎ（ＭＫ１～ＭＫ４）や基準マークＲＭｎ（ＲＭ１～ＲＭ４）の配置や形状の詳細は後述する。
図７は、図４に示した描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６とアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の検出領域ＡＤ１～ＡＤ４との配置関係と、回転ドラムＤＲの回転角度の変化（基板Ｐの周方向の位置変化）を計測するエンコーダ計測系の配置とを、直交座標系ＸＹＺのＸＹ面と平行な面内で見た図である。回転ドラムＤＲのＹ方向の両端のシャフトＳｆｔの各々には、中心軸ＡＸｏと同軸にスケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂ（同一直径）が回転ドラムＤＲと一緒に回転するように固定されている。スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの直径は回転ドラムＤＲの直径と同じことが望ましいが、直径の相対差が±２０％以内であれば良い。スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの円筒面状の外周面には、周方向に一定のピッチで刻線された回折格子状の目盛Ｇｍが形成されている。なお、目盛Ｇｍは回転ドラムＤＲのＹ方向の両端側の各々の外周面に直接形成しても良い。
スケール円盤ＳＤａの周囲には、目盛Ｇｍの周方向の移動量を計測する光学式の３つのエンコーダヘッドＥＨａ１、ＥＨａ２、ＥＨａ３がスケール円盤ＳＤａの外周面の周方向に並んで設けられ、スケール円盤ＳＤｂの周囲には、目盛Ｇｍの周方向の移動量を計測する光学式の３つのエンコーダヘッドＥＨｂ１、ＥＨｂ２、ＥＨｂ３がスケール円盤ＳＤｂの外周面の周方向に並んで設けられる。一対のエンコーダヘッドＥＨａ１、ＥＨｂ１による目盛Ｇｍの周方向の読取り位置は、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々のＹ方向に一列に並ぶ検出領域ＡＤ１～ＡＤ４の周方向の角度位置と同じになるように設定される。同様に、一対のエンコーダヘッドＥＨａ２、ＥＨｂ２による目盛Ｇｍの周方向の読取り位置は、Ｙ方向に一列に並ぶ奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の周方向の角度位置と同じになるように設定され、一対のエンコーダヘッドＥＨａ３、ＥＨｂ３による目盛Ｇｍの周方向の読取り位置は、Ｙ方向に一列に並ぶ偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の周方向の角度位置と同じになるように設定される。このようなエンコーダヘッドの配置を持つエンコーダ計測システムは、例えば国際公開第２０１３／１４６１８４号に開示されているが、計測のアッベ誤差を最小にすることができる。
また、図７において、６つの描画ラインＳＬ１～ＳＬ６によって継ぎ露光可能なＹ方向の最大寸法をＷＡｙ、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）の寸法（短尺長）をＬＰｙとすると、基板Ｐの短尺長ＬＰｙは、回転ドラムＤＲの外周面のＹ方向の寸法よりも小さく、且つＹ方向の両端側に設定されるアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ４の各々の検出領域ＡＤ１、ＡＤ４のＹ方向の間隔寸法よりも大きくなるように設定される。基板Ｐ上の－Ｙ方向の端部にＸ方向（副走査方向）に一定間隔（例えば、５～２０ｍｍ）で形成されるアライメントマークＭＫ１は、アライメント系ＡＬＧ１の検出領域ＡＤ１内に現れるような位置に形成され、基板Ｐ上の＋Ｙ方向の端部にＸ方向（副走査方向）に一定間隔（例えば、５～２０ｍｍ）で形成されるアライメントマークＭＫ４は、アライメント系ＡＬＧ４の検出領域ＡＤ４内に現れるような位置に形成される。さらに、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ４の各検出領域ＡＤ１、ＡＤ４のＹ方向の間隔寸法は、最大寸法ＷＡｙの範囲内に設定される。なお、本実施の形態では、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々による線状の領域、又は描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の全体で囲まれる長方形の領域がパターン形成領域に相当する。
図８は、描画ユニットＵ１～Ｕ６、スケール円盤ＳＤａ、エンコーダヘッドＥＨａ１、ＥＨａ２、ＥＨａ３、基準バー部材ＲＢの配置関係と支持構造の一例を示し、図８Ａは、図２と同様に直交座標系ＸＹＺの－Ｙ方向側から＋Ｙ方向側に向けてスケール円盤ＳＤａの周囲を見た図であり、図８Ｂは、図８Ａ中の中心面ＣＰｏに沿って図８Ａの構造を破断したときの端面を＋Ｘ方向側から－Ｘ方向側に向けて見た部分断面図である。
図８Ａ、図８Ｂにおいて、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、中心面ＣＰｏを挟んで対向するように支持フレーム部１００に取り付けられる。支持フレーム部１００は回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと平行にＹ方向に延びた棒状に形成され、パターン描画装置ＥＸの本体フレームに固定されている。支持フレーム部１００は、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々をそれぞれの線分ＬＥ１～ＬＥ６の回りに微小回転可能に軸支する。このような構造は国際公開第２０１６／１５２７５８号に開示されている。
支持フレーム部１００の－Ｙ方向側の端部側（スケール円盤ＳＤａ側）には、３つのエンコーダヘッドＥＨａ１、ＥＨａ２、ＥＨａ３と基準バー部材ＲＢとが固定される円弧状の支持板部１０３Ａと、その支持板部１０３Ａを支持フレーム部１００の－Ｙ方向側の端部側に固定する支持板部１０２Ａとが設けられる。不図示ではあるが、支持フレーム部１００の＋Ｙ方向側の端部側（スケール円盤ＳＤｂ側）には、同様に、エンコーダヘッドＥＨｂ１、ＥＨｂ２、ＥＨｂ３と基準バー部材ＲＢとが固定される円弧状の支持板部１０３Ｂと、その支持板部１０３Ｂを支持フレーム部１００の＋Ｙ方向側の端部側に固定する支持板部１０２Ｂとが設けられる。さらに、Ｙ方向に離れて平行に位置する２つの円弧状の支持板部１０３Ａ、１０３Ｂを連結する為に、Ｙ方向に延設された連結バー部材１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが円弧に沿った３ヶ所の各々に設けられる。以上の構成において、支持フレーム部１００と、支持板部１０２Ａ、１０２Ｂ、１０３Ａ、１０３Ｂと、連結バー部材１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとは、低熱膨張係数の金属材料やセラミックス材料を用いて一体化するように組み立てられ、機械的な剛性が高く温度変化による構造変形が極めて小さいメトロロジー・フレーム（計測フレーム）として構成される。
基準バー部材ＲＢは、直交座標系ＸＹＺ内で、先の図４～６に示したような姿勢で、Ｙ方向に離れた２つの円弧状の支持板部１０３Ａ、１０３Ｂの各々に橋渡しされるように固定される。支持板部１０３Ａ、１０３Ｂの各々に設けられる微調整機構１０６は、基準バー部材ＲＢのＸＺ面内での２次元的な位置やＸＺ面内での傾き等の姿勢を数ミクロン以下のオーダーで微調整する。支持板部１０３Ａ側の微調整機構１０６と支持板部１０３Ｂ側の微調整機構１０６とを個別に調整することによって、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａのＹＺ面内での傾き調整や参照面ＲＢａの中心軸ＡＸｏとの平行度の調整等を行うこともできる。その微調整機構１０６は、主に装置のキャリブレーション時や保守作業時に使われる。
次に、図９を参照してアライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の光学系の詳細について説明する。図９Ａに示すアライメント系ＡＬＧｎは、先の図６に示した構成と同じであるが、説明を簡単にする為、図６中の平面ミラーＭｂを省略して対物レンズ系ＯＢＬから先の光路を展開してある。アライメント系ＡＬＧｎの照明系ＩＬＵには、対物レンズ系ＯＢＬによって規定される基板Ｐ（又は回転ドラムＤＲの外周面）上の検出領域ＡＤｎ（ＡＤ１～ＡＤ４）と、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎ（ＡＲ１～ＡＲ４）との各々と光学的に共役な関係（結像関係）に設定され、検出領域ＡＤｎ、ＡＲｎの各々に適した照明範囲を設定する為に、交換可能な複数の照明視野絞りＦＡｎが設けられている。その照明視野絞りＦＡｎは、図９Ｂに示すように、例えば照明視野絞りＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３の３種類で構成される。典型的な照明視野絞りＦＡ１は、検出領域ＡＤｎ（ＡＤ１～ＡＤ４）と検出領域ＡＲｎ（ＡＲ１～ＡＲ４）との全体を同時に照明光ＩＬＢで照明するように、検出領域ＡＤｎ、ＡＲｎの双方と相似形の矩形の開口部を有する。
図９Ａにおいて、照明視野絞りＦＡ１の開口部を透過した照明光ＩＬｂは、キューブ型のビームスプリッタＢＳ２で反射されて、レンズ系Ｇｂ、対物レンズ系ＯＢＬを通ってビームスプリッタＢＳ１で振幅分割され、基板Ｐ上の検出領域ＡＤｎ内を一様の強度分布で照明すると共に、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎ内を一様の強度分布で照明する。参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎ内には、基準マークＲＭｎ（ＲＭ１～ＲＭ４）が定常的に所定位置に形成されているので、検出領域ＡＲｎからの反射光（基準マークＲＭｎからの正反射光、散乱光、回折光を含む）はビームスプリッタＢＳ１を透過した後、対物レンズ系ＯＢＬ、レンズ系Ｇｂ、ビームスプリッタＢＳ２を通って、結像光束Ｂｍａとなって撮像部ＩＭＳに入射する。撮像部ＩＭＳは、レンズ系Ｇｃと２次元の撮像素子ＤＩＳとを備え、撮像素子ＤＩＳの撮像面は、基板Ｐの表面（又は回転ドラムＤＲの外周面）と基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａとの各々と光学的に共役な関係（結像関係）に設定される。
図９Ｃに示すように、撮像素子ＤＩＳの撮像面での撮像領域ＤＩＳ’は実質的に検出領域ＡＤｎ、ＡＲｎと相似形であって、対物レンズ系ＯＢＬとレンズ系Ｇｂとによって規定される円形の像側視野範囲Ｉｍｃ内に包含される矩形に設定される。検出領域ＡＲｎからの反射光によって、撮像領域ＤＩＳ’内の特定の位置に基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’が形成される。本実施の形態では、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａに形成される基準マークＲＭｎは、検出領域ＡＲｎ（撮像領域ＤＩＳ’）内の４隅の各々に配置されるＬ字状の線状パターンで構成される。なお、図９Ｃにおいて、撮像領域ＤＩＳ’を縦方向に二分する線と横方向に二分する線との交点を中心点ＣＣｎとする。中心点ＣＣｎは撮像面の中心部に位置する特定の撮像画素としても良い。
一方、照明視野絞りＦＡ１の開口部を透過した照明光ＩＬｂによって、基板Ｐ上の検出領域ＡＤｎ内が一様の強度分布で照明された状態で、検出領域ＡＤｎ内にアライメントマークＭＫｎが現れると、アライメントマークＭＫｎからの正反射光、散乱光、回折光を含む反射光がビームスプリッタＢＳ１を透過した後、対物レンズ系ＯＢＬ、レンズ系Ｇｂ、ビームスプリッタＢＳ２を通って結像光束Ｂｍａとなって撮像部ＩＭＳに入射する。撮像部ＩＭＳの撮像素子ＤＩＳの撮像面と基板Ｐの表面とが結像関係になっているので、撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’内には、アライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’が形成される。基板Ｐが一定の速度で一方向に移動し続けているので、アライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’は、撮像領域ＤＩＳ’内を矢印Ｘｐの方向（Ｘ方向）に通過していく。また、撮像領域ＤＩＳ’内での基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’の位置と、アライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’の位置とは、互いに重ならないように設定されている。図９Ｃでは、アライメントマークＭＫｎ（拡大像ＭＫｎ’）の形状を、先の図７のアライメントマークＭＫｎの形状に合わせて十字状の線パターンとしたが、その形状は、撮像素子ＤＩＳからの映像信号を画像解析する画像処理装置によって認識可能な形状であれば、矩形（正方形）、三角形（楔形）、円形等のいずれであっても良い。
また、照明系ＩＬＵの照明視野絞りＦＡｎを、図９Ｂに示した照明視野絞りＦＡ２に切り替えると、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上に設定される検出領域ＡＲｎ中の４隅に位置する基準マークＲＭｎに向かう照明光が遮蔽され、撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’内には基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’のみが現れる。さらに、照明系ＩＬＵの照明視野絞りＦＡｎを、図９Ｂに示した照明視野絞りＦＡ３に切り替えると、基板Ｐ上に設定される検出領域ＡＤｎ内の中央部分でアライメントマークＭＫｎが通過し得る部分に向かう照明光が遮蔽され、参照面ＲＢａ上の検出領域ＡＲｎ中の４隅の部分に位置する基準マークＲＭｎに照明光が照射されるので、撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’内には基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’のみが現れる。
図１０Ａは、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上のＹ方向の４ヶ所に形成される基準マークＲＭ１～ＲＭ４（ＲＭ３は省略）の配置の一例を示す図である。図１０Ａでは、参照面ＲＢａと平行な平面を直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’のＸ’Ｙ’面とし、参照面ＲＢａの法線と平行な軸線をＺ’軸とする。ここでも、直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’のＹ’軸は直交座標系ＸＹＺのＹ軸と平行である。基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上には、Ｙ’方向（Ｙ方向）に延びた仮想的な直線ＣＲｙに沿って、基準マークＲＭ１～ＲＭ４がＹ’方向に所定の間隔寸法で形成されている。即ち、基準マークＲＭ１～ＲＭ４の各々の中心点ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４は、仮想的な直線ＣＲｙ上に精密に位置決めされている。本実施の形態では、基準マークＲＭ１の中心点ＣＲ１と基準マークＲＭ２の中心点ＣＲ２とのＹ’方向（Ｙ方向）の間隔寸法をＬＢＳ１２とすると、他の基準マークＲＭ３の中心点ＣＲ３と中心点ＣＲ２とのＹ’方向（Ｙ方向）の間隔寸法ＬＢＳ２３と、基準マークＲＭ４の中心点ＣＲ４と中心点ＣＲ３とのＹ’方向（Ｙ方向）の間隔寸法ＬＢＳ３４とのいずれもが間隔寸法ＬＢＳ１２と等しく設定されるものとする。しかしながら、間隔寸法ＬＢＳ１２、間隔寸法ＬＢＳ２３、及び間隔寸法ＬＢＳ３４は、それぞれ異なった値に設定しても構わない。
図１０Ｂは、アライメント系ＡＬＧ１の撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’と、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ１とのＸ’Ｙ’面内での配置関係の一例を誇張して表したものであり、図１０Ｃは、アライメント系ＡＬＧ２の撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’と基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ２とのＸ’Ｙ’面内での配置関係の一例を誇張して表したものである。図１０Ｂにおいて、２次元の撮像領域ＤＩＳ’のＸ’方向とＹ’方向との中心点（基準点）をＣＣ１とすると、基準バー部材ＲＢとアライメント系ＡＬＧ１との相対的な取付け誤差によって、基準マークＲＭ１のＸ’、Ｙ’方向の中心点ＣＲ１と撮像領域ＤＩＳ’の中心点ＣＣ１とは、所定の設置誤差ΔＣ１だけずれたものとなっている。図１０Ｂでは、その設置誤差ΔＣ１は、基準マークＲＭ１の中心点ＣＲ１を基準（原点）にして、Ｘ’方向に＋ΔＸＣ１（μｍ）、Ｙ’方向に＋ΔＹＣ１（μｍ）となっている。
同様に、図１０Ｃにおいて、２次元の撮像領域ＤＩＳ’のＸ’方向とＹ’方向との中心点（基準点）をＣＣ２とすると、基準バー部材ＲＢとアライメント系ＡＬＧ２との相対的な取付け誤差によって、基準マークＲＭ２のＸ’、Ｙ’方向の中心点ＣＲ２と撮像領域ＤＩＳ’の中心点ＣＣ２とは、所定の設置誤差ΔＣ２だけずれたものとなっている。図１０Ｃでは、その設置誤差ΔＣ２は、基準マークＲＭ２の中心点ＣＲ２を基準（原点）にして、Ｘ’方向に－ΔＸＣ２（μｍ）、Ｙ’方向に－ΔＹＣ２（μｍ）となっている。なお、撮像領域ＤＩＳ’の中心点ＣＣ１、ＣＣ２とは、撮像面に２次元のマトリックス状に分布する多数の撮像画素のうちの中央に位置する特定の１つの撮像画素に対応したものとするが、厳密に撮像領域ＤＩＳ’の真の中心点である必要は無く、例えばＸ’方向又はＹ’方向に真の中心点から数個分～十数個分だけずれた特定の撮像画素の位置を中心点（基準点）ＣＣ１、ＣＣ２としても良い。
また、他のアライメント系ＡＬＧ３、ＡＬＧ４の各々についても、同様に、撮像領域ＤＩＳ’の中心点ＣＣ３、ＣＣ４の各々と基準マークＲＭ３、ＲＭ５の中心点ＣＲ３、ＣＲ４との間に、設置誤差ΔＣ３、ΔＣ４があるものとする。それらの設置誤差ΔＣ１、ΔＣ２、ΔＣ３、ΔＣ４に関する情報は、装置の組み立て時、装置稼働中の適当なタイミングで実施される調整（キャリブレーション）作業時、或いは装置の保守点検（メンテナンス）の作業時に、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の撮像素子ＤＩＳからの映像信号の画像解析によって求められ、適宜更新することができる。
図１１は、本実施の形態によるパターン描画装置ＥＸに設けられる制御装置の一部分の概略的な構成を示すブロック図である。図１１において、先の各図で説明した部材や部品と同じものには同一の符号を付してあるが、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓと、スケール円盤ＳＤａ（ＳＤｂ）の外周面に刻設された目盛Ｇｍとを、説明を簡単にする為に平面に展開した状態で表す。その為、図１１では、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓと目盛Ｇｍとが、矢印ａｒｘのように水平方向（Ｘ方向）に一緒に直進するものとする。また、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓには、周方向に沿って一定の間隔で基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・が形成されている。基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・の各々は、アライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の各々による検出領域ＡＤｎ（ＡＤ１～ＡＤ４）内に現れるように、Ｙ方向（回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏの方向）の位置や寸法が設定されて、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓに形成されている。回転ドラムＤＲに形成する基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・の構成については、例えば国際公開第２０１４／０３４１６１号に開示されている。
なお、図１１では、支持フレーム部１００の軸支される奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のみを示し、先の図７、図８で示したエンコーダヘッドＥＨａ１（ＥＨｂ１）、ＥＨａ２（ＥＨｂ２）、ＥＨａ３（ＥＨｂ３）のうち、アライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎの周方向の方位と奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５（露光位置）の周方向の方位とに配置されるエンコーダヘッドＥＨａ１（ＥＨｂ１）、ＥＨａ２（ＥＨｂ２）のみを示す。また、基準バー部材ＲＢは、図８に示したように、支持板部１０２Ａ、１０２Ｂ、１０３Ａ、１０３Ｂを介して、描画ユニットＵ１～Ｕ６を支持する支持フレーム部１００と堅牢に結合されている。
そのエンコーダヘッドＥＨａ１（ＥＨｂ１）の各々からの計測信号（例えば、位相が９０度の２相信号）はカウンタ回路部２００Ａに入力され、カウンタ回路部２００Ａは、目盛Ｇｍの格子ピッチの１／３２～１／１２８の分解能で目盛Ｇｍの移動量（即ち、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ又は基板Ｐの移動量）に対応したデジタル計数値を計測情報ＥＳａ１（ＥＳｂ１）として逐次出力する。同様に、エンコーダヘッドＥＨａ２（ＥＨｂ２）の各々からの計測信号（例えば、位相差が９０度の２相信号）はカウンタ回路部２００Ｂに入力され、カウンタ回路部２００Ｂは、目盛Ｇｍの格子ピッチ（例えば、２０．４８μｍ）の１／３２、１／６４、或いは１／１２８の分解能で目盛Ｇｍの移動量（即ち、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ又は基板Ｐの移動量）に対応したデジタル計数値を計測情報ＥＳａ２（ＥＳｂ２）として逐次出力する。また、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの各々の目盛Ｇｍには、１回転ごとに起点（ゼロ点位置）を表すゼロ点信号を、エンコーダヘッドＥＨａ１（ＥＨｂ１）、ＥＨａ２（ＥＨｂ２）、ＥＨａ３（ＥＨｂ３）の各々から発生させる為の原点パターンＺＺｏが形成されている。
図１１に示したカウンタ回路部２００Ａは、エンコーダヘッドＥＨａ１（ＥＨｂ１）が原点パターンＺＺｏを検出した瞬間にデジタル計数値をゼロリセットし、カウンタ回路部２００Ｂは、エンコーダヘッドＥＨａ２（ＥＨｂ２）が原点パターンＺＺｏを検出した瞬間にデジタル計数値をゼロリセットする。スケール円盤ＳＤａ側の原点パターンＺＺｏと、スケール円盤ＳＤｂ側の原点パターンＺＺｏとは、回転ドラムＤＲの回転方向（周方向）に関して、必ずしも厳密に同一の方位である必要は無く、概ね同じ方位、例えば角度差で±数度の範囲内に設定されていれば良い。一例として、レニショー製の光学式ロータリーエンコーダシステムを用いると、外周面にピッチ２０μｍでスケール目盛Ｇｍが刻設されたスケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂとしてのステンレス製リングとエンコーダヘッドとにより、スケール目盛Ｇｍの周方向の移動量を０．１μｍ以下の分解能で計測することができる。即ち、カウンタ回路部２００Ａ、２００Ｂ内のデジタルカウンタの最下位ビット（ＬＳＢ）の変化を、基板Ｐの０．１μｍ程度の移動量に対応させることができる。
なお、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂのスケール目盛Ｇｍが刻設された外周面の半径をφｇｍ、回転ドラムＤＲの外周面の半径をφｄｒとすると、回転ドラムＤＲの外周面に直接的にスケール目盛Ｇｍを刻設しない限り、半径φｇｍと半径φｄｒを厳密に一致させることは難しい。そこで、カウンタ回路部２００Ａ、２００Ｂ内には、エンコーダヘッドＥＨａ１、ＥＨｂ１、ＥＨａ２、ＥＨｂ２、・・・の各々からの信号に基づいて最初にデジタル計数されるカウンタ値のＬＳＢに対応した単位移動量（計測分解能）をΔＬｘとしたとき、回転ドラムＤＲの外周面の周方向の単位移動量ΔＬｘａを、ΔＬｘａ＝ΔＬｘ・（φｄｒ／φｇｍ）の演算で換算する機能が設けられている。従って、図１１に示したカウンタ回路部２００Ａ、２００Ｂの各々から出力される計測情報ＥＳａ１、ＥＳｂ１、ＥＳａ２、ＥＳｂ２、・・・は、そのような換算によって、回転ドラムＤＲの外周面の周方向の移動量（又は移動位置）を直接的に表す値にすることができる。
また、基板Ｐの円筒面状に湾曲した表面の周方向の移動量や移動位置を精密に計測する必要もあるので、カウンタ回路部２００Ａ、２００Ｂ内には、基板Ｐの厚みＴｐに基づいて、基板Ｐの表面の周方向の単位移動量ΔＬｘｂを、ΔＬｘｂ＝ΔＬｘ・〔（φｄｒ＋Ｔｐ）／φｇｍ〕の演算で換算する機能も設けられ、カウンタ回路部２００Ａ、２００Ｂの各々は、計測情報ＥＳａ１、ＥＳｂ１、ＥＳａ２、ＥＳｂ２、・・・として、単位移動量ΔＬｘａの他に単位移動量ΔＬｘｂに基づいて計測される移動量や移動位置を同時に出力する。一例として、回転ドラムＤＲの外周面の半径φｄｒを１３４．００ｍｍ、基板Ｐの厚みＴｐを１００μｍとし、回転ドラムＤＲを丁度１回転させた場合の回転ドラムＤＲの外周面の移動量（外周面の全周長距離）と、基板Ｐの表面の移動量とを比較してみる。
回転ドラムＤＲの外周面の移動量（全周長距離）は８４１．９４６ｍｍ〔＝２π・φｄｒ〕となり、基板Ｐの表面の移動量は８４８．２２９ｍｍ〔＝２π・（φｄｒ＋Ｔｐ）〕となり、その差分（誤差長）ΔＬｆは約６２８．３μｍとなる。その誤差長ΔＬｆは、回転ドラムＤＲの外周面の単位移動量ΔＬｘａに基づいて計測される移動量に対しては、＋０．７４６％〔＝ΔＬｆ／（２π・φｄｒ）〕と言った大きな誤差になる。従って、回転ドラムＤＲに基板Ｐが通紙される前の状態であって、回転ドラムＤＲの外周面上の基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・を検出するキャリブレーション等の段階では、回転ドラムＤＲの外周面に対応した単位移動量ΔＬｘａに基づいて計測される移動量や移動位置が用いられ、回転ドラムＤＲに基板Ｐが通紙された後の状態で、基板Ｐ上にパターンを露光したり、アライメントマークＭＫｎ（ＭＫ１～ＭＫ４）を検出したりする段階では、基板Ｐの表面に対応した単位移動量ΔＬｘｂに基づいて計測される移動量や移動位置が用いられる。
奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々に設けられる光電センサＤＴＲからの各光電信号（アナログ電圧）は、３つのアナログ／デジタル変換回路を含むＡＤＣ部２０２Ａに入力される。ＡＤＣ部２０２Ａは、描画ユニットＵ１（Ｕ３、Ｕ５）の光電センサＤＴＲからの光電信号の強度を、描画ラインＳＬ１（ＳＬ３、ＳＬ５）に沿ってＹ方向に走査されるスポット光の単位走査移動量ΔＹｓｐ（μｍ）毎にクロックパルスを発生するクロック信号ＬＴＣに基づいてデジタルサンプリングする。その単位走査移動量ΔＹｓｐは、図１に示した光源装置ＬＳが周波数ＦＰＬ（Ｈｚ）でパルス発振するファイバーアンプレーザ光源で、連続したパルス発振毎のスポット光が主走査方向（Ｙ方向）に関してスポット光の直径の１／２以上で重なるようにスポット光の走査速度Ｖｓｐ（μｍ／秒）を設定した場合、ΔＹｓｐ≧Ｖｓｐ／ＦＰＬの関係になるように設定される。この関係において、ΔＹｓｐ＝Ｖｓｐ／ＦＰＬとした場合、単位走査移動量ΔＹｓｐはスポット光の直径の１／２程度となり、クロック信号ＬＴＣの周波数は光源装置ＬＳの周波数ＦＰＬと同じになる。また、光源装置ＬＳのパルス発振の為の周波数ＦＰＬの発光クロック信号を分周回路等で１／２の周波数にしてクロック信号ＬＴＣとして生成する場合は、ΔＹｓｐ＝２・Ｖｓｐ／ＦＰＬの関係となり、単位走査移動量ΔＹｓｐはスポット光の直径と同じになる。
ＡＤＣ部２０２Ａは、描画ラインＳＬ１（ＳＬ３、ＳＬ５）に沿ったスポット光の１回の走査中に単位走査移動量ΔＹｓｐ毎にデジタルサンプリングされる多数のデジタルデータを画像処理部２０４Ａに逐次転送する。画像処理部２０４Ａは、ＡＤＣ部２０２Ａによってデジタルサンプリングされた奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の光電センサＤＴＲからの光電信号のデジタル波形データを、内部の画像メモリに逐次個別に記憶する。その際、画像メモリは、スポット光の１回の走査中に得られるデジタルデータの記憶アドレスを、カウンタ回路部２００Ｂからの計測情報ＥＳａ２（又はＥＳｂ２）の変化に基づいて逐次更新する。
これによって、画像処理部２０４Ａ内の画像メモリには、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の各々に沿ったスポット光の走査範囲で、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓに形成された基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・等からの反射光や、基板Ｐ上に形成された反射率の異なる微細なパターン形状等からの反射光による２次元的な明暗画像データ（輝度情報）が生成される。
偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々に対しても、同様に、光電センサＤＴＲからの光電信号をデジタル波形データに変換する不図示のＡＤＣ部２０２Ｂと、画像メモリ内に偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の光電センサＤＴＲからの光電信号のデジタル波形データを個別に記憶する不図示の画像処理部２０４Ｂとが設けられる。ＡＤＣ部２０２Ｂによる各光電センサＤＴＲからの光電信号のデジタルサンプリングは、図１１中のクロック信号ＬＴＣに基づいて行われるが、画像処理部２０４Ｂ内の画像メモリに一時的に記憶すべきデジタル波形データの記憶アドレスは、図１１中のカウンタ回路部２００Ｂからの計測情報ＥＳａ２（又はＥＳｂ２）ではなく、図８Ａ中のエンコーダヘッドＥＨａ３（又はＥＨｂ３）からの計測信号（例えば、位相差が９０度の２相信号）を計数する不図示のカウンタ回路部２００Ｃからの計測情報（ＥＳａ３又はＥＳｂ３とする）の変化に基づいて逐次更新される。なお、不図示のカウンタ回路部２００Ｃも、エンコーダヘッドＥＨａ３（ＥＨｂ３）が原点パターンＺＺｏを検出した瞬間にデジタル計数値をゼロリセットする。
以上の画像処理部２０４Ａ（及び２０４Ｂ）において、画像メモリ内に記憶される２次元の画像データの主走査方向（Ｙ方向）に関する画像中の位置（画素位置）は、デジタルサンプリング開始からのクロック信号ＬＴＣのクロックパルスの計数値によって決定され、副走査方向（Ｘ方向）に関する画像中の位置（画素位置）は、カウンタ回路部２００Ｂ（及び２００Ｃ）からの計測情報ＥＳａ２、ＥＳｂ２（及びＥＳａ３、ＥＳｂ３）によって決定される。それにより、画像処理部２０４Ａ（及び２０４Ｂ）は、画像メモリ内に記憶される２次元の画像データに基づいて、回転ドラムＤＲの基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の２次元的な位置、即ち、スポット光による描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）に対する基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の相対的な位置を画像解析処理によって計測する。
回転ドラムＤＲの基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４、或いは基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ（ＭＫ１～ＭＫ４）を検出するアライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の各々の撮像素子ＤＩＳからの映像信号Ｖｓｇは画像解析部２０６に送られる。画像解析部２０６は、各撮像素子ＤＩＳで撮像されて逐次送られてくる撮像領域ＤＩＳ’の画像データ（例えば、１／３０秒毎、又は１／６０秒毎にリフレッシュされる１画面分のデータ）を、カウンタ回路部２００Ａからの計測情報ＥＳａ１（又はＥＳｂ１）が指定されたトリガ位置に対応した計測値になった瞬間に画像メモリに一時的に記憶する。トリガ位置は、撮像対象が基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の場合、撮像領域ＤＩＳ’内のほぼ中央に基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、が位置するような回転ドラムＤＲの回転位置のときにカウンタ回路部２００Ａが出力する計測情報ＥＳａ１（又はＥＳｂ１）を予め記憶することで設定される。
また、図７に示したように、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ４が基板Ｐ上のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４を撮像対象とする場合、設計上でアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の副走査方向に関する間隔（例えば、５～２０ｍｍ）が決まっているので、トリガ位置は、カウンタ回路部２００Ａからの計測情報ＥＳａ１（又はＥＳｂ１）が、その間隔値に対応した計数値分だけ増加した回転ドラムＤＲの回転位置毎に設定される。
画像解析部２０６は、アライメント系ＡＬＧｎによってアライメントマークＭＫｎの位置を計測する場合は、画像メモリに記憶された画像データに基づいて、先の図９Ｃに示したように、撮像領域ＤＩＳ’内の中心点ＣＣｎに対するアライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’の中心点の２次元的な位置ずれ量、或いは、撮像領域ＤＩＳ’内に同時に現れている基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’に対するアライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’の中心点の２次元的な位置ずれ量を画像解析処理によって計測する。また、画像解析部２０６は、アライメント系ＡＬＧｎによって回転ドラムＤＲの基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の位置を計測する場合も、先の図９Ｃと同様に、撮像領域ＤＩＳ’内の中心点ＣＣｎに対する基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の拡大像の中心点の２次元的な位置ずれ量、或いは、撮像領域ＤＩＳ’内に同時に現れている基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’に対する基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の拡大像の中心点の２次元的な位置ずれ量を画像解析処理によって計測する。
さらに画像解析部２０６は、先の図１０Ｂ、図１０Ｃで説明したように、アライメント系ＡＬＧｎの各撮像領域ＤＩＳ’内の中心点ＣＣｎ（ＣＣ１～ＣＣ４）の各々と、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎの中心点ＣＲｎ（ＣＲ１～ＣＲ４）の各々との設置誤差ΔＣｎ（ΔＣ１～ΔＣ４）の情報を、画像メモリに記憶された画像データの画像解析処理によって計測する。
図１１の計測制御部（演算処理部）２１０は、画像処理部２０４Ａ（２０４Ｂ）で計測された描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１～ＳＬ６）に対する基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・、の相対的な位置関係の情報と、画像解析部２０６で計測される各種の位置ずれ量の情報とに基づいて、アライメント系ＡＬＧｎで検出されるアライメントマークＭＫｎの位置に基づいて、描画ラインＳＬｎの各々に沿ったスポット光による描画タイミングの調整量（遅延時間の設定）、描画ユニットＵｎの各々の微小回転による描画ラインＳＬｎの各々の傾きの調整量、描画ラインＳＬｎ自体を副走査方向に微小量だけシフトさせる為の平行平板ＨＶＰ（図３参照）の傾斜の調整量等を高速に演算する。それらの調整量の演算に当たって、計測制御部（演算処理部）２１０は、アライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）で検出される基板ＰのアライメントマークＭＫｎ（ＭＫ１～ＭＫ４）の位置情報（実測情報とする）を、図１０で説明したアライメント系ＡＬＧｎ（ＡＬＧ１～ＡＬＧ４）の設置誤差情報ΔＣ１～ΔＣ４に応じて補正された補正位置情報を使う。
〔動作シーケンス〕
図１２は、第１の実施の形態における較正（キャリブレーション）シーケンス、アライメントシーケンス、露光シーケンスの一連の動作の一例を説明するフローチャート図である。図１２において、ステップ３００、３０２、３０４は、装置の立ち上げ時、又は装置稼働中の適当な時期に実行される各種のキャリブレーションシーケンスであり、ステップ３０６は装置内の搬送機構（各種ローラ）や回転ドラムＤＲに感光性機能層が形成された基板Ｐを所定のテンションで掛け回す通紙作業である。図１２のステップ３０８～３１４は、通紙された基板Ｐの感光性機能層に第１層用のパターンを露光するファースト露光（１ｓｔ露光）のシーケンスであり、ステップ３１６、３１８、３２０、３２２、３２４は、基板Ｐの感光性機能層に第２層以降のパターンを第１層のパターン上に重ね合わせ露光するセカンド露光（２ｎｄ露光）のシーケンスと、その重ね合わせの為のアライメントシーケンスである。
また、本実施の形態では、図１３に示すように、１ロールから供給される基板Ｐの長尺方向の全長に亘って複数の表示パネル用の被露光領域ＤＰＡが配列されるものとする。図１３は、基板Ｐを平面上に引き伸ばした状態を示し、パターン描画装置ＥＸの回転ドラムには、基板Ｐが先端Ｐａから矢印ａｒｘの方向に通紙され、回転ドラムＤＲの回転により終端Ｐｂまで搬送される。基板Ｐの先端Ｐａからの最初の領域Ｆ０は、基板Ｐをパターン描画装置ＥＸに通紙して所定テンション、所定速度で搬送できる状態になるまでの余白部である。基板Ｐ上の次の領域Ｆ１には、図７に示した４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各検出領域ＡＤ１～ＡＤ４で検出可能なように、４つのアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４が基板Ｐの幅方向に配置される。幅方向に並ぶ４つのアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４は、長尺方向に一定の間隔（例えば、５ｍｍ～１０ｍｍ）で複数列が形成される。基板Ｐ上の次の領域Ｆ２から領域Ｆｎ－１には、被露光領域ＤＰＡとその周囲に付随したアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４とが一定長の余白部を挟んで長尺方向に多数形成される。基板Ｐ上の最後の領域Ｆｎは、回転ドラムＤＲに基板Ｐが掛け回された状態でも正常なテンションを維持できないことから、被露光領域ＤＰＡが形成されない余白部となる。
なお、図１３に示したアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４は、被露光領域ＤＰＡに第１層のパターンを露光する１ｓｔ露光処理のときに同時に露光され、露光処理の後に実施されるエッチング処理やメッキ処理、他の成膜処理によって、第１層用のパターンと共に形成される。その為に、１ｓｔ露光処理が施される基板Ｐの表面には、第１層用のパターンとなる金属薄膜（銅、アルミニウム、ニッケル）、或いは不透明な絶縁膜が全面に成膜され、更にその金属薄膜や絶縁膜の表面に感光性機能層を成膜しておくのが良い。
〔ステップ３００〕
再び、図１２のフローチャート図の説明に戻り、装置起動後の通紙前の状態で、ステップ３００にてエンコーダ計測系のキャリブレーションが実行される。図１２において、ステップ３００の横に付記した［ＤＲ］は、所定の回転速度で回転ドラムＤＲを回転駆動することを意味し、［ＥＨ］は、エンコーダ計測システムのエンコーダヘッドＥＨａ１～ＥＨａ３、ＥＨｂ１～ＥＨｂ３の各々を利用することを意味する。先の図７、図１１に示したように、回転ドラムＤＲの両端のスケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの外周面（目盛Ｇｍの形成面）は、加工上の精度で決まる真円誤差（回転角度位置に応じて中心軸ＡＸｏからの半径が設計値から微少に変化する誤差）や、中心軸ＡＸｏに対する取付時の微少な偏心誤差等を含む。更に、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの外周面に刻設される目盛Ｇｍの周方向のピッチにも、僅かではあるがムラ（ピッチ誤差）が生じ得る。
ステップ３００では、それらの真円誤差、偏心誤差、ピッチ誤差を精密に把握して、エンコーダ計測時の誤差補正マップを作成する。それらの誤差の求め方や補正マップの作成については、例えば、国際公開第２０１６／０１３４１７号、特開２０１７－０９０２４３号公報に開示されている。誤差補正マップは、図１１に示した原点パターンＺＺｏを起点として、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの１周分（３６０度）を一定角度（例えば、５度）で分割した回転位置毎の誤差補正量として記憶される。エンコーダヘッドＥＨａ１～ＥＨａ３（ＥＨｂ１～ＥＨｂ３）の各々で実計測される目盛Ｇｍの角度位置情報（移動量）は、それぞれのヘッド毎に用意されたカウンタ回路部（図１１中のカウンタ回路部２００Ａ、２００Ｂ等）で計測される。そこで、各カウンタ回路部（２００Ａ、２００Ｂ等）は、作成した誤差補正マップ（誤差補正量）によって実測値を補正した値を計測情報（図１１中のＥＳａ１、ＥＳｂ１、ＥＳａ２、ＥＳｂ２等）として出力する。エンコーダ計測系のキャリブレーションが完了すると、次のステップ３０２でアライメント系のキャリブレーションが実行される。
〔ステップ３０２〕
図１２において、ステップ３０２の横に付記した［ＤＲ］、［ＥＨ］は、ステップ３００と同様に、回転ドラムＤＲの回転駆動と、エンコーダ計測系（エンコーダヘッドＥＨａ１～ＥＨａ３、ＥＨｂ１～ＥＨｂ３）による計測とを利用することを意味し、［ＲＢ］は、先の図４～図６、図８～図１１に示した基準バー部材ＲＢを利用することを意味し、［ＡＬＧｎ］は、先の図６、図９、図１１に示した４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４を用いることを意味する。
ステップ３０２では、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々によって、図１０Ａに示した基準バー部材ＲＢ上の対応する基準マークＲＭ１～ＲＭ４の各位置を、図１１中の画像解析部２０６で計測し、図１０Ｂ、図１０Ｃで説明したように、アライメント系ＡＬＧ１の（検出領域ＡＤ１）撮像領域ＤＩＳ’（検出領域ＡＤ１）の中心点ＣＣ１と基準マークＲＭ１の中心点ＣＲ１との設置誤差ΔＣ１、アライメント系ＡＬＧ２の撮像領域ＤＩＳ’（検出領域ＡＤ２）の中心点ＣＣ２と基準マークＲＭ２の中心点ＣＲ２との設置誤差ΔＣ２、アライメント系ＡＬＧ３の撮像領域ＤＩＳ’（検出領域ＡＤ３）の中心点ＣＣ３と基準マークＲＭ３の中心点ＣＲ３との設置誤差ΔＣ３、アライメント系ＡＬＧ４の撮像領域ＤＩＳ’（検出領域ＡＤ４）の中心点ＣＣ４と基準マークＲＭ４の中心点ＣＲ４との設置誤差ΔＣ４を計測する。その際、回転ドラムＤＲを回転させた状態にすると、外周面ＤＲｓ上の基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・の像も、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の撮像領域ＤＩＳ’内に現れる為、図９Ａに示したアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の照明系ＩＬＵに設けられている照明視野絞りＦＡｎを、図９Ｂに示した照明視野絞りＦＡ３に切り替えても良い。
以上のシーケンスにより、図１４に模式的に示すように、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の設置誤差ΔＣ１～ΔＣ４の情報が求まる。図１４は、図１０Ａに示した基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ１～ＲＭ４の各中心点ＣＲ１～ＣＲ４を基準とした設置誤差ΔＣ１～ΔＣ４を誇張して表したものである。基準バー部材ＲＢ上の各基準マークＲＭｎ（ｎ＝１～４）の各中心点ＣＲｎ（ｎ＝１～４）の相互の配置精度（間隔誤差）は、基準マークＲＭｎを形成する加工装置（パターニング装置）の位置決め精度に依存するが、レーザ干渉計付の位置決めステージ等を備えた加工装置であれば、設計上の位置に対する配置精度（配置誤差）を±０．２μｍ以下にすることができる。従って、画像解析部２０６で計測された設置誤差情報ΔＣｎ（ｎ＝１～４）は、アライメント系ＡＬＧｎの各々の設計上の位置からの取り付け誤差にも相当し、±数μｍ程度、大きい場合は十数μｍ程度になる。
なお、ステップ３０２では、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓに形成された基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・の像を、アライメント系ＡＬＧｎで検出することにより、基準バー部材ＲＢ上のＹ’方向（Ｙ方向）に延びた直線ＣＲｙと、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏとの平行度を確認することができる。図１５は、平面状に展開された回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ上に形成される基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・とアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の検出領域ＡＤ１～ＡＤ４との配置関係の一例を示す図である。図１５において、基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・は、外周面ＤＲｓ上の周方向に沿った４５°度の位置毎の８ヶ所に設けられる。基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの各々は、回転ドラムＤＲの回転の中心軸（中心線）ＡＸｏと平行にＹ方向に直線的に刻設された直線パターンＦｙｏと、直線パターンＦｙｏと直交した周方向に延びて、検出領域ＡＤ１～ＡＤ４の各々のＹ方向の位置に対応して刻設された線条パターンＦｘ１、Ｆｘ２、Ｆｘ３、Ｆｘ４とで構成される。４ヶ所の線条パターンＦｘ１～Ｆｘ４のＹ方向の間隔は、図１０Ａで示した基準マークＲＭ１～ＲＭ４の間隔寸法ＬＢＳ１２、ＬＢＳ２３、ＬＢＳ３４と同じに設定されている。
回転ドラムＤＲの回転に伴って、例えば、アライメント系ＡＬＧ１の検出領域ＡＤ１内（撮像領域ＤＩＳ’内）には、基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの各々の直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘ１との交点部分が、回転ドラムＤＲの１回転中に８回現れる。基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの各々がアライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎ中に現れるタイミングは、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの目盛Ｇｍの原点パターンＺＺｏの周方向位置と、基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの各々の周方向位置との関係が予め固定されたもの（既知）であることから、エンコーダ計測系で計測される回転ドラムＤＲの回転角度位置から特定できる。そこで、アライメント系ＡＬＧｎの周方向位置に対応して配置したエンコーダヘッドＥＨａ１（ＥＨｂ１）からの計測信号を入力する図１１中のカウンタ回路部２００Ａからの計測情報ＥＳａ１（ＥＳｂ１）に基づいて、アライメント系ＡＬＧｎの各々の検出領域ＡＤｎ内に基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの各々の直線パターンＦｙｏが現れるタイミング（計測情報ＥＳａ１が特定の計測値になったタイミング）で、順次、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎ（ｎ＝１～４）の像と、直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘｎ（ｎ＝１～４）の交点部分の像とを、４つの撮像素子ＤＩＳの各々で同時にサンプリングし、画像解析部２０６によって、その交点部分の中心点Ｃｆｍと基準マークＲＭｎ（ｎ＝１～４）の中心点ＣＲｎとの各々の位置ずれ量ΔＣｒｆ１、ΔＣｒｆ２、ΔＣｒｆ３、ΔＣｒｆ４を計測する。その際、図９Ａに示したアライメント系ＡＬＧｎの各々の照明系ＩＬＵに設けられている照明視野絞りＦＡｎは、図９Ｂに示した照明視野絞りＦＡ１に切り替えられる。
図１１中の計測制御部（演算処理部）２１０は、画像解析部２０６からの位置ずれ量ΔＣｒｆｎ（ｎ＝１～４）のうち、４つの検出領域ＡＤｎの各々の位置で計測された外周面ＤＲｓの周方向に関する位置ずれ量成分に基づいて、基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの各々の直線パターンＦｙｏと基準バー部材ＲＢ上に設定される直線ＣＲｙとの相対的な傾き誤差Δθｒｂを演算する。演算された傾き誤差Δθｒｂは、間接的に回転ドラムＤＲの回転の中心線ＡＸｏと基準バー部材ＲＢ上の直線ＣＲｙとの周方向に関する傾き誤差（平行度誤差）とみなされる。なお、傾き誤差Δθｒｂは、外周面ＤＲｓ上の８ヶ所の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの位置毎（回転ドラムＤＲの４５°回転毎）に計測可能であるので、８回分の傾き誤差Δθｒｂを平均化しても良い。
計測された傾き誤差Δθｒｂは、通常の装置運転時は許容範囲内に収まるように設定されているが、装置の長期運休後の稼働再開時、地震等による大きな振動を受けた後の再起動時には、傾き誤差Δθｒｂが許容範囲を超えている場合もある。そこで、上記のようにして傾き誤差Δθｒｂを計測して許容範囲を超えていた場合は、図８に示した微調整機構１０６によって、基準バー部材ＲＢの傾きが調整できる。但し、微調整機構１０６による基準バー部材ＲＢの傾き調整が行われた場合は、ステップ３０２のアライメント系キャリブレーションのシーケンスが再度実行され、アライメント系ＡＬＧｎの各々の設計上の位置からの取り付け誤差である設置誤差情報ΔＣ１～ΔＣ４が再度計測される。
さらにステップ３０２では、４つのアライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１～４）の各々が、回転ドラムＤＲの回転に伴って順次基準パターンＦＭａ～ＦＭｈを検出可能であるので、図１０に示したような各撮像領域ＤＩＳ’の中心点ＣＣ１～ＣＣ４の各々の副走査方向（図１０中のＸ’方向）の相対的な位置関係が、基準パターンＦＭａ～ＦＭｈを基準にして決定される。この場合、例えば、基準パターンＦＭａの直線パターンＦｙｏが４つのアライメント系ＡＬＧｎの各々の撮像領域ＤＩＳ’内に現れるタイミングで、アライメント系ＡＬＧｎの各々の撮像素子ＤＩＳで直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘ１～Ｆｘ４との交点部の画像を同時にサンプリングすると共に、その時にカウンタ回路部２００Ａから出力されている計測情報ＥＳａ１（ＥＳｂ１）の値を記憶する。
図１１中の画像解析部２０６と計測制御部２１０によって、サンプリングされたアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各画像データを解析することにより、基準パターンＦＭａの直線パターンＦｙｏに対する各中心点ＣＣ１～ＣＣ４の副走査方向（図１０中のＸ’方向）に関する位置ずれ量が求まる。これにより、カウンタ回路部２００Ａからの計測情報ＥＳａ１（ＥＳｂ１）によって規定される回転ドラムＤＲの外周面の座標系内での周方向（副走査方向）に関する中心点ＣＣ１～ＣＣ４の各々の座標位置と、中心点ＣＣ１～ＣＣ４の各々の相対的な位置関係（配置誤差）とが決定される。
〔ステップ３０４〕
次に、図１２のステップ３０４において、描画ユニットＵｎ（ｎ＝１～６）のキャリブレーションが実行される。ここでは、主に、描画ユニットＵｎの各々による描画ラインＳＬｎ（ｎ＝１～６）の各々の相対的な位置関係の誤差の計測と補正を行う描画位置調整シーケンスと、アライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１～４）の各々の検出領域ＡＤｎ（撮像領域ＤＩＳ’）の中心点ＣＣｎ（ｎ＝１～４）と、描画ラインＳＬｎの各々との間の副走査方向（回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓの周方向）に関する距離関係、或いは主走査方向（Ｙ方向）に関する距離関係に関する情報を取得するベースライン管理シーケンスと、が実行される。なお、図１２のステップ３０４の横に付記した［ＤＲ］、［ＥＨ］は、ステップ３００、３０２と同様に、回転ドラムＤＲの回転駆動と、エンコーダ計測系（エンコーダヘッドＥＨａ１～ＥＨａ３、ＥＨｂ１～ＥＨｂ３）による計測とを利用することを意味し、［ＤＴＲ］は、先の図３、図１１に示した描画ユニットＵｎの各々に設けられた光電センサＤＴＲを利用することを意味する。
描画位置調整シーケンスでは、回転ドラムＤＲを一定の速度で回転させつつ、描画ユニットＵｎの各々のポリゴンミラー（回転多面鏡）ＰＭを回転ドラムＤＲの回転速度（回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓの周速度）に応じて決まる所定の回転速度で回転させる。回転ドラムＤＲの回転速度とポリゴンミラーＰＭの回転速度とが安定したら、ダミーの描画データに基づいて強度変調された描画用のビームＬＢｎ（ｎ＝１～６）を、描画ユニットＵｎの各々から回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ上に投射する。ダミーの描画データは、スポット光ＳＰの走査軌跡である描画ラインＳＬｎ（ｎ＝１～６）の各々のＹ方向の長さに亘って、ビームＬＢｎ（ｎ＝１～６）の各々を常にＯｎ状態に変調させるものである。
回転ドラムＤＲの回転に伴って、描画ユニットＵｎの各々から投射されるビームＬＢｎの各スポット光は、外周面ＤＲｓ上に形成された基準パターンＦＭａ、ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・の各々を順次走査する。各スポット光が、例えば基準パターンＦＭａ（ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・でも良い）を走査すると、先の図１１で説明したように、描画ユニットＵｎの各々に設けられた光電センサＤＴＲが反射光の光量変化に応じた光電信号を出力し、ＡＤＣ部２０２Ａ（２０２Ｂ）、画像処理部２０４Ａ（２０４Ｂ）によって、基準パターンＦＭａを含む２次元的な明暗画像データ（輝度情報）が生成される。ここでは、描画ユニットＵｎの各々から投射されるビームＬＢｎの各スポット光を計測プローブ光にして検出した２次元的な明暗画像データに基づいて、回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ（ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・でも良い）を基準にした描画ラインＳＬｎ（ｎ＝１～６）の各々の位置関係を計測する。なお、光電センサＤＴＲ、ＡＤＣ部２０２Ａ（２０２Ｂ）、及び画像処理部２０４Ａ（２０４Ｂ）によって反射光モニター系が構成され、基準パターンＦＭａ（ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・でも良い）の明暗画像データの他に、基板Ｐ上に形成されたパターンやアライメントマークに対応した明暗画像データも取得可能である。
図１６は、先の図７の構成に基づいて、６つの描画ラインＳＬｎ、４つのアライメント系ＡＬＧｎの各々の撮像領域ＤＩＳ’（検出領域ＡＤｎ）、及び基準パターンＦＭａのそれぞれの配置関係の一例を、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓの一部を平面状に展開して表した図である。ここで、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の各々を成すスポット光の主走査方向は－Ｙ方向に設定され、偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の各々を成すスポット光の主走査方向は＋Ｙ方向に設定されるものとする。また、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の主走査方向（Ｙ方向）の中点ＣＥ１～ＣＥ６は、先の図２、図３、図８Ａに示したように、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々を微小回転させる際の回転中心線になる線分ＬＥ１～ＬＥ６の延長が通るように配置されている。
なお、図１６中の周方向位置ＣＸＡは、エンコーダシステム（図１１中のカウンタ回路部２００Ａ）で計測されたアライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１～４）の各々の中心点ＣＣｎ（ｎ＝１～４）の副走査方向（周方向）の位置情報の平均演算によって決まる位置、或いは、アライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１～４）のうちで、Ｙ方向の両側に設置される２つのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ４の各中心点ＣＣ１、ＣＣ４の副走査方向（周方向）の位置情報の平均演算によって決まる位置を表わす。
また、図１５に示した回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ上の基準パターンＦＭａ（ＦＭｂ、ＦＭｃ・・・も同じ）は、線条パターンＦｘ１～Ｆｘ４の他に、直線パターンＦｙｏと交差するように周方向に延びて、Ｙ方向の複数の位置の各々に配置された多数の線条パターンが、図１６のように形成されている。
図１６に示すように、アライメント系ＡＬＧ１の検出領域ＡＤ１としての撮像領域ＤＩＳ’（中心点ＣＣ１）で検出される線条パターンＦｘ１は、描画ラインＳＬ１の走査範囲内の走査終了付近に配置されて、描画ユニットＵ１の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）でも検出可能な線条パターンＦｘｅ１を有する。アライメント系ＡＬＧ２の検出領域ＡＤ２としての撮像領域ＤＩＳ’（中心点ＣＣ２）で検出される線条パターンＦｘ２は、描画ラインＳＬ２の走査範囲内の走査終了付近に配置されて、描画ユニットＵ２の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）でも検出可能な線条パターンＦｘｅ２と、描画ラインＳＬ３の走査範囲内の走査終了付近に配置されて、描画ユニットＵ３の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）でも検出可能な線条パターンＦｘｅ３とを有する。
同様に、アライメント系ＡＬＧ３の検出領域ＡＤ３としての撮像領域ＤＩＳ’（中心点ＣＣ３）で検出される線条パターンＦｘ３は、描画ラインＳＬ４の走査範囲内の走査終了付近に配置されて、描画ユニットＵ４の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）でも検出可能な線条パターンＦｘｅ４と、描画ラインＳＬ５の走査範囲内の走査終了付近に配置されて、描画ユニットＵ５の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）でも検出可能な線条パターンＦｘｅ５とを有する。更に、アライメント系ＡＬＧ４の検出領域ＡＤ４としての撮像領域ＤＩＳ’（中心点ＣＣ４）で検出される線条パターンＦｘ４は、描画ラインＳＬ６の走査範囲内の走査終了付近に配置されて、描画ユニットＵ６の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）でも検出可能な線条パターンＦｘｅ６を有する。
さらに、基準パターンＦＭａは、描画ラインＳＬ１の走査範囲内の走査開始付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｓ１、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｃ１、描画ラインＳＬ２の走査範囲内の走査開始付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｓ２、描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｃ２、描画ラインＳＬ３の走査範囲内の走査開始付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｓ３、描画ラインＳＬ３の中点ＣＥ３付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｃ３、描画ラインＳＬ４の走査範囲内の走査開始付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｓ４、描画ラインＳＬ４の中点ＣＥ４付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｃ４、描画ラインＳＬ５の走査範囲内の走査開始付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｓ５、描画ラインＳＬ５の中点ＣＥ５付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｃ５、並びに、描画ラインＳＬ６の走査範囲内の走査開始付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｓ６、描画ラインＳＬ６の中点ＣＥ６付近に対応した位置に配置される線条パターンＦｘｃ６を有する。
また、線条パターンＦｘｃ１と線条パターンＦｘｃ２とのＹ方向の間隔ＹＪ１２、線条パターンＦｘｃ２と線条パターンＦｘｃ３とのＹ方向の間隔ＹＪ２３、線条パターンＦｘｃ３と線条パターンＦｘｃ４とのＹ方向の間隔ＹＪ３４、線条パターンＦｘｃ４と線条パターンＦｘｃ５とのＹ方向の間隔ＹＪ４５、及び、線条パターンＦｘｃ５と線条パターンＦｘｃ６とのＹ方向の間隔ＹＪ５６は、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の中点ＣＥ１～ＣＥ６のそれぞれの間のＹ方向の設計上の間隔（例えば、５２．００ｍｍ）になるように設定されている。本実施の形態では、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の走査長は等しい値（例えば５２．００ｍｍ）に設定される為、中点ＣＥ１～ＣＥ６の各々のＹ方向に隣り合った同士の間隔も等しくなるように設定されが、その間隔は、装置組み立て時の描画ユニットＵ１～Ｕ６の取付け誤差、各描画ユニットＵｎ内の光学部材の取付け誤差、或いは環境温度の変化等によって、ミクロンオーダーで見ると多少の誤差を伴っている。
そこで、ステップ３０４における描画位置調整シーケンスでは、回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ（他の基準パターンＦＭｂ、ＦＭｃ・・・でも良い）が、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々を周方向に横切るように所定速度で回転ドラムＤＲを回転移動させつつ、エンコーダヘッドＥＨａ２（ＥＨｂ２）に対応したカウンタ回路部２００Ｂで計測される回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓの移動位置に関する計測情報ＥＳａ２（ＥＳｂ２）に基づいて、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々の反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）を使って、基準パターンＦＭａの対応する部分の明暗画像データを取得する。具体的には、図１１に示したカウンタ回路部２００Ｂからの計測情報ＥＳａ２（ＥＳｂ２）が、図１６中の周方向位置ＣＸ１となった時点で、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の反射光モニター系による明暗画像データのサンプリングを開始し、計測情報ＥＳａ２（ＥＳｂ２）が周方向位置ＣＸ２となった時点で、そのサンプリングを終了する。なお、反射光モニター系による明暗画像データのサンプリングについては、例えば、国際公開第２０１５／１５２２１７号、国際公開第２０１８／０６６２８５号に開示されている。
図１６において、周方向位置ＣＸ１、ＣＸ２は、カウンタ回路部２００Ｂによって、例えば０．１μｍの分解能で計測される基準パターンＦＭａの移動位置を表し、基準パターンＦＭａが奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５を十分に横切れるような範囲に設定されている。さらに、周方向位置ＣＸ１、ＣＸ２は、エンコーダヘッドＥＨａ２又はＥＨｂ２を用いたエンコーダシステムにおいて、原点パターンＺＺｏによってカウンタ回路部２００Ｂ内のデジタルカウンタがゼロリセットされてからの移動量（単位移動量ΔＬｘａの下で計測される周長）でもある。原点パターンＺＺｏと基準パターンＦＭａ（又は他の基準パターンＦＭｂ、ＦＭｃ・・・）との周方向に関する角度位置の関係、即ち外周面ＤＲｓ上での周方向の間隔距離は、概ね判明しているので、周方向位置ＣＸ１、ＣＸ２は数ｍｍ以下の範囲で設定される。
偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々についても同様であり、基準パターンＦＭａが偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６を十分に横切れるような周方向位置ＣＸ３～ＣＸ４の範囲を周方向に移動していく間に、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の反射光モニター系による明暗画像データのサンプリングが行われる。但し、周方向位置ＣＸ３、ＣＸ４は、エンコーダヘッドＥＨａ３又はＥＨｂ３（図７、図８参照）を用いたエンコーダシステムにおいて、カウンタ回路部２００Ｂと同様のカウンタ回路部（２００Ｃとする）内のデジタルカウンタが原点パターンＺＺｏによってゼロリセットされてからの移動量（単位移動量ΔＬｘａの下で計測される周長）によって特定される。
また、反射光モニター系による明暗画像データの取得範囲は、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々のＹ方向の長さ（例えば、５２ｍｍ）×距離（ＣＸ２－ＣＸ１、又はＣＸ４－ＣＸ３で定まる数ｍｍ）で規定される２次元の領域の全体であるのが望ましい。しかしながら、データ量（画像の記憶メモリ容量）が膨大になる為、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々のＹ方向の部分的な領域（例えばＹ方向に数ｍｍ）に制限しても良い。例えば、描画ラインＳＬ１に関しては、スポット光による主走査の開始位置付近に配置される線条パターンＦｘｓ１を含む数ｍｍの領域、スポット光による主走査の終了位置付近に配置される線条パターンＦｘｅ１を含む数ｍｍの領域、及び、スポット光による主走査の中間位置付近に配置される線条パターンＦｘｃ１を含む数ｍｍの領域の各々についてのみ、明暗画像データを取得するようにしても良い。
図１７は、一例として、描画ラインＳＬ１を生成するスポット光ＳＰが、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ上の基準パターンＦＭａ中の線条パターンＦｘｃ１を含む領域を相対的に２次元走査する様子を示す。先の図１に示した光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数ＦＰＬ（図１１で説明したクロック信号ＬＴＣと同じ）を４００ＭＨｚ（周期２．５ｎＳ）、１パルスによるスポット光ＳＰの実効的な直径φｐ（例えば、近似的なガウス分布におけるピーク強度の１／ｅ2の強度になる直径）を２．５μｍとした場合、２．５ｎＳ毎にパルス照射されるスポット光ＳＰが主走査方向（Ｙ方向）に単位走査移動量ΔＹｓｐ（直径φｐの１／２の１．２５μｍ）だけ移動するように、ポリゴンミラーＰＭの回転速度が設定される。また、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの主走査は、回転ドラムＤＲの外周面が副走査方向（周方向）に単位送り量ΔＸｓｐだけ移動するたびに行われ、その単位送り量ΔＸｓｐが、スポット光ＳＰの実効的な直径φｐの１／２の１．２５μｍになるように、回転ドラムＤＲの回転速度が設定される。なお、図１７において、副走査方向に関して主走査方向の同一位置でパルス発光されるスポット光ＳＰの並びを副走査ラインＳＬ１’とする。
反射光モニター系（光電センサＤＴＲ）からの光電信号の強度レベルを、クロック信号ＬＴＣのクロックパルス毎にＡＤＣ部２０２Ａ（図１１）によって、デジタルサンプリングすると、例えば、１本の描画ラインＳＬ１に沿って図１７の右側に示すような明暗画像データとしての信号波形Ｗｆｙが取得される。描画ラインＳＬ１が線条パターンＦｘｃ１を横切るとき、線条パターンＦｘｃ１ではスポット光ＳＰの照射による正反射光が周囲からの正反射光よりも低下する為、線条パターンＦｘｃ１の主走査方向（Ｙ方向）のエッジ位置Ｙａｃ１、Ｙａｃ２、Ｙａｃ３、Ｙａｃ４の各々で信号波形Ｗｆｙのレベルが変化する。図１１に示した画像処理部２０４Ａによって、信号波形Ｗｆｙのレベルを適当な閾値Ｖｓｚと比較することにより、４ヶ所のエッジ位置Ｙａｃ１～Ｙａｃ４が決定される。なお、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの位置は、描画ユニットＵ１内の原点センサから、ポリゴンミラーＰＭの各反射面が描画開始直前の角度位置になる度に出力される原点信号の１つのパルス発生時点を原点位置（ゼロ点位置）として、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスの計数値（信号波形Ｗｆｙを記憶する波形メモリのアドレス値）で指定される。
画像処理部２０４Ａは、決定された４ヶ所の位置Ｙａｃ１～Ｙａｃ４の平均的な位置ＰＱａ１ｙ（＝〔Ｙａｃ１＋Ｙａｃ２＋Ｙａｃ３＋Ｙａｃ４〕／４）を、線条パターンＦｘｃ１の主走査方向（Ｙ方向）の中心位置として算出する。さらに画像処理部２０４Ａは、図１７の上方に示したように、信号波形Ｗｆｙ中の位置Ｙａｃ２と位置Ｙａｃ３の間で副走査ラインＳＬ１’に沿って得られる信号波形Ｗｆｘを特定する。信号波形Ｗｆｘは、位置Ｙａｃ２～Ｙａｃ３の間の複数の副走査ラインＳＬ１’の各々で得られる信号波形Ｗｆｘを主走査方向に加算平均したものとするのが良い。画像処理部２０４Ａは、信号波形Ｗｆｘのレベルを適当な閾値Ｖｓｚと比較することにより、直線パターンＦｙｏの副走査方向における２ヶ所のエッジ位置Ｘａｃ１、Ｘａｃ２を決定し、さらに位置Ｘａｃ１、Ｘａｃ２の平均的な位置ＰＱａ１ｘ（＝〔Ｘａｃ１＋Ｘａｃ２〕／２）を、直線パターンＦｙｏの副走査方向の中心位置として算出する。位置Ｘａｃ１、Ｘａｃ２、ＰＱａ１ｘは、エンコーダシステムのカウンタ回路部２００Ｂ（図１１）で計測される計測情報ＥＳａ２、ＥＳｂ２（例えば、分解能０．１μｍ）によって特定される。
以上の演算処理により、直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘｃ１とが交差する部分の中心点（交点）ＰＱａ１（図１５中の中心点Ｃｆｍに相当）の座標位置（ＰＱａ１ｘ、ＰＱａ１ｙ）が決定される。同様に、ＡＤＣ部２０２Ａと画像処理部２０４Ａとによって、図１６に示した描画ラインＳＬ１上で左端側（走査開始側）に位置する線条パターンＦｘｓ１と直線パターンＦｙｏとの交点ＰＱｓ１の座標位置と、描画ラインＳＬ１上で右端側（走査終了側）に位置する線条パターンＦｘｅ１と直線パターンＦｙｏとの交点ＰＱｅ１の座標位置とが決定される。同様に、他の描画ユニットＵ２～Ｕ６の各々に関しても、描画ラインＳＬ２～ＳＬ６の各々に沿ったスポット光ＳＰの主走査と回転ドラムＤＲの回転（副走査）とによって、線条パターンＦｘｃ２～Ｆｘｃ６の各々と直線パターンＦｙｏ１との各交点ＰＱａ２～ＰＱａ６の座標位置が決定される。さらに、描画ラインＳＬ２～ＳＬ６の各々の走査開始側に位置する線条パターンＦｘｓ２～Ｆｘｓ６の各々と直線パターンＦｙｏとの交点ＰＱｓ２～ＰＱｓ６の各座標位置と、描画ラインＳＬ２～ＳＬ６の各々の走査終了側に位置する線条パターンＦｘｅ２～Ｆｘｅ６の各々と直線パターンＦｙｏとの交点ＰＱｅ２～ＰＱｅ６の各座標位置とが決定される。
回転ドラムＤＲ上の直線パターンＦｙｏ、線条パターンＦｘｃ１～Ｆｘｃ６、Ｆｘｓ１～Ｆｘｓ６、Ｆｘｅ１～Ｆｘｅ６の各々の配置状態（例えば、間隔ＹＪ１２、ＹＪ２３、ＹＪ３４、ＹＪ４５、ＹＪ５６等）は、図１６に示したように既知であるので、計測された交点ＰＱａ１～ＰＱａ６の各座標位置に基づいて、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の中点ＣＥ１～ＣＥ６の２次元的な位置誤差が求められる。ここで、本実施の形態では、パターン描画時の基準を描画ラインＳＬ１とし、その中点ＣＥ１に対して、他の描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の中点ＣＥ２～ＣＥ６がどの程度の配置誤差になっているかを求めるものとする。勿論、基準とすべき描画ラインＳＬ１は、その他の描画ラインＳＬ２～ＳＬ６のいずれか１つにしても良い。
図１８は、走査開始位置Ｙｓｓ１から走査終了位置Ｙｓｅ１までの間でスポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬ１を描画時の基準として、隣の描画ラインＳＬ２との相対的な配置誤差を決定する様子を説明する図である。他の描画ラインＳＬ３～ＳＬ６の各々については、描画ラインＳＬ１を基準にして相対的な配置誤差を決定する場合と、描画ラインＳＬ２を基準にした描画ラインＳＬ３の相対的な配置誤差、描画ラインＳＬ３を基準にした描画ラインＳＬ４の相対的な配置誤差、描画ラインＳＬ４を基準にした描画ラインＳＬ５の相対的な配置誤差、及び描画ラインＳＬ５を基準にした描画ラインＳＬ６の相対的な配置誤差を決定する場合とがある。いずれの決定方法でも、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の相対的な位置誤差量（ベクトル量）を特定することができる。
図１８において、描画ラインＳＬ１、ＳＬ２はいずれも回転誤差が無く、Ｙ軸に対して傾き無く設定されているものとする。また、直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘｃ１との交点ＰＱａ１と、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１とは実際には位置ずれしているが、図１８では描画ラインＳＬ１を基準とする為、交点ＰＱａ１と中点ＣＥ１とが一致した状態で表している。また、描画ラインＳＬ１（中点ＣＥ１）と描画ラインＳＬ２（中点ＣＥ２）との副走査方向（周方向）の設計上の間隔を規定距離ΔＬＭとし、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１の交点ＰＱａ１の副走査方向（周方向）の位置ＰＱａ１ｘ（図１７）は、エンコーダシステムで計測される位置ＣＸｓとし、その位置ＣＸｓから規定距離ΔＬＭだけ副走査方向に進んでエンコーダシステムで計測される点を位置ＣＸｅとする。
図１８では、副走査方向の位置ＣＸｅに基準パターンＦＭａの直線パターンＦｙｏが位置した状態を表し、描画ラインＳＬ２（中点ＣＥ２）は、相対的な位置誤差の為に、直線パターンＦｙｏ上に精密に重なることなく、直線パターンＦｙｏ（位置ＣＸｅ）に対して副走査方向の負側にΔｘｘ２だけ位置誤差を持っている。位置誤差Δｘｘ２は、実測された描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２の交点ＰＱａ２の副走査方向の座標位置（ＰＱａ２ｘ）と、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１の交点ＰＱａ１の副走査方向の座標位置（ＰＱａ１ｘ）との差分長と、規定距離ΔＬＭとに基づいて、Δｘｘ２＝（ＰＱａ２ｘ－ＰＱａ１ｘ）－ΔＬＭの演算によって求められる。
描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１と描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２との主走査方向（Ｙ方向）の設計上の間隔は、相対的な位置誤差が無ければ、基準パターンＦＭａの線条パターンＦｘｃ１と線条パターンＦｘｃ２とのＹ方向の間隔ＹＪ１２と一致し、描画ラインＳＬ１（中点ＣＥ１）を基準とすると、描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２はＹ方向に関して線条パターンＦｘｃ２と重なる。しかしながら、実際には、図１８に示すように、描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２と線条パターンＦｘｃ２とは、Ｙ方向に相対的な位置誤差Δｙｙ２が発生し得る。その位置誤差Δｙｙ２は、描画ラインＳＬ２の走査開始位置Ｙｓｓ２と走査終了位置Ｙｓｅ２との間で、走査開始位置Ｙｓｓ２を始点とした線条パターンＦｘｃ２、Ｆｘｓ２、Ｆｘｅ２の各々のＹ方向位置を計測することで求められる。
以上のようにして、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１を基準とした描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２の相対的な２次元の位置誤差（Δｘｘ２、Δｙｙ２）が決定される。そこで、描画ラインＳＬ２の中点ＣＥ２の位置誤差をΔＦＳ２（Δｘｘ２、Δｙｙ２）とし、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１を基準とした描画ラインＳＬ３～６の各々の中点ＣＥ３～６の各々の位置誤差を、ΔＦＳ３（Δｘｘ３、Δｙｙ３）、ΔＦＳ４（Δｘｘ４、Δｙｙ４）、ΔＦＳ５（Δｘｘ５、Δｙｙ５）、ΔＦＳ６（Δｘｘ６、Δｙｙ６）とする。なお、これらの位置誤差ΔＦＳ２～ΔＦＳ６の各々は、装置組立の際の調整により、十数μｍ以下に設定することができる。描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によるパターン描画時には、それらの位置誤差ΔＦＳ２～ΔＦＳ６に基づいて、描画ユニットＵ２～Ｕ６の各々によるパターン描画のタイミングや描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の副走査方向の位置を微調整することによって、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によって描画されるパターン同士の継ぎ誤差を、描画可能な最小線幅の数分の１以下、例えば、最小線幅が５μｍの場合は継ぎ誤差量を１μｍ（３σで±０．５μｍ）以下にすることができる。
また、図１８では、描画ラインＳＬ１、ＳＬ２（並びにＳＬ３～ＳＬ６）は、Ｙ軸に対して傾いていないもの（傾斜誤差がゼロ）としたが、傾斜の有無や傾斜誤差量は、描画ラインＳＬ１については、直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘｓ１との交点位置と、直線パターンＦｙｏと線条パターンＦｘｅ１との交点位置との副走査方向（周方向）の位置誤差を計測することで求められる。他の描画ラインＳＬ２～ＳＬ６についても同様の計測により傾斜誤差の有無や量が求められる。各描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の傾斜誤差は、図３に示した描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々を、中点ＣＥ１～ＣＥ６の各々を通る図３中の線分ＬＥ１～ＬＥ６を中心に微少回転させる回転駆動機構によって補正される。なお、初期状態では、描画ラインＳＬ２～ＳＬ６の各々がＹ軸に対して許容誤差範囲内で平行になるように設定される。
図１９は、以上のステップ３０４によって決定、又は設定されるキャリブレーション情報（配置誤差等）を模式的に誇張して表した図である。図１９には、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４を基準にして決定されたアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の撮像領域ＤＩＳ’の中心点ＣＣ１～ＣＣ４の各設置誤差ΔＣ１～ΔＣ４（ベクトル）が示されている。さらに図１９において、６つの描画ラインＳＬ１～ＳＬ６のうちの描画ラインＳＬ１（基板Ｐの搬送方向に関して最初に描画が行われる描画ライン）を基準としたとき、先の図１６で説明したアライメント系ＡＬＧｎの各々の中心点ＣＣｎに関する副走査方向（周方向）の位置ＣＸＡと、先の図１８で説明した描画ラインＳＬ１（中点ＣＥ１）に関する副走査方向（周方向）の位置ＣＸｓとの周方向の間隔は、基準長（ベースライン長）ΔＢＳＬと呼ばれる。基準長ΔＢＳＬは、装置環境（温度や気圧）の変化、描画ユニットＵ１～Ｕ６内の熱源（ポリゴンミラーＰＭの回転モータや光学部材等を駆動するアクチュエータ）の影響による機械部品の熱変形等により、ミクロンオーダーで変動することがある。
先に説明したように、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の中心点ＣＣ１～ＣＣ４の回転ドラムＤＲの外周面上での座標位置（或いは配置誤差）は、回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦｘａ（或いは、Ｆｘｂ～Ｆｘｈ）の線条パターンＦｘｅ１、Ｆｘｅ３、Ｆｘｅ４、Ｆｘｅ６の各々と直線パターンＦｙｏとの交点部を基準にして求められている。さらに、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の中点ＣＥ１～ＣＥ６の回転ドラムＤＲの外周面上での座標位置は、先の図１８で説明したように、描画ラインＳＬ１の中点ＣＥ１を基準にして求めた描画ラインＳＬ２～６の各々の中点ＣＥ２～６の各位置誤差ΔＦＳ２（Δｘｘ２、Δｙｙ２）、ΔＦＳ３（Δｘｘ３、Δｙｙ３）、ΔＦＳ４（Δｘｘ４、Δｙｙ４）、ΔＦＳ５（Δｘｘ５、Δｙｙ５）、ΔＦＳ６（Δｘｘ６、Δｙｙ６）に基づいて特定される。
以上のことから、基準パターンＦｘａ（或いは、Ｆｘｂ～Ｆｘｈ）を基準にして、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の中心点ＣＣ１～ＣＣ４と、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の中点ＣＥ１～ＣＥ６との相対的な位置関係が特定される。さらに、回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦｘａ（或いは、Ｆｘｂ～Ｆｘｈ）と、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ１～ＲＭ４との２次元的な相対位置関係も、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々と画像解析部２０６等による画像解析結果に基づいて高精度に求められる。従って、ステップ３００～３０４までのシーケンスを実行することによって、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ１～ＲＭ４を基準として、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の座標位置（特に中点ＣＥ１～ＣＥ６の座標位置）の各配置誤差（位置ずれ誤差）が間接的に特定される。
このことは、パターン描画時に描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によって描画されるパターン、特に１ｓｔ露光用のパターンの基板Ｐ上の位置が、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ１～ＲＭ４の配列に精密に倣うように、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々の描画タイミングの補正や、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の副走査方向への微調整（図３に示した平行平板ＨＶＰの傾斜量の補正）ができることを意味する。図１１に示した計測制御部２１０は、ステップ３００～３０４の実行によって得られる各種のキャリブレーション情報（配置誤差ΔＣ１～ΔＣ４、位置誤差ΔＦＳ２～ΔＦＳ６、基準長ΔＢＳＬ、規定距離ΔＬＭ等）を記憶する。なお、図１９において、基準長ΔＢＳＬは、奇数番の描画ラインＳＬ１（中点ＣＥ１）、ＳＬ３（中点ＣＥ３）、ＳＬ５（中点ＣＥ５）の副走査方向の平均的な位置と、偶数番の描画ラインＳＬ２（中点ＣＥ２）、ＳＬ４（中点ＣＥ４）、ＳＬ６（中点ＣＥ６）の副走査方向の平均的な位置との中間位置ＣＸｓ’と位置ＣＸＡとの間の距離としても良い。
〔ステップ３０６〕
次に、図１２に示した動作シーケンスのステップ３０６において、基板Ｐの通紙作業が行われる。通紙作業では、ロール・ツー・ロール方式の処理装置に装着される供給ロールに巻かれた長尺の基板Ｐ（表面に感光層が形成済み）を、処理装置内の搬送経路に沿って通した後に、基板Ｐの先端部を回収ロールに巻き付けた状態にし、その基板Ｐが所定のテンションで蛇行することなく搬送できる状態にセットアップされる。
〔ステップ３０８〕
次に、図１２に示した動作シーケンスのステップ３０８において、通紙された基板Ｐが、ファースト（１ｓｔ）露光用かセカンド（２ｎｄ）露光用かが判断され、１ｓｔ露光用の基板Ｐの場合はステップ３１０に進み、２ｎｄ露光用の基板Ｐの場合はステップ３１６に進む。１ｓｔ露光とは、先の図１３で示したような被露光領域ＤＰＡ内に何らのパターンも形成されておらず、且つアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４も形成されていない基板Ｐの感光層に、第１層用のパターンを露光することを意味する。２ｎｄ露光とは、被露光領域ＤＰＡ内に何らかの下地パターンが形成されていて、且つアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４が形成されている基板Ｐの感光層に、下地パターン上に重ね合わせるべき新たなパターンを露光することを意味する。
〔ステップ３１０〕
ステップ３０８で１ｓｔ露光と判断された場合、図１２に示した動作シーケンスのステップ３１０において、描画ユニットＵｎ（ｎ＝１～６）の各々が第１層用のパターン、並びにアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４を、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６に沿って描画するように、描画データのダウンロードや光源装置ＬＳからのビームの強度調整等のセットアップが実行される。さらに、１ｓｔ露光の際は、基板Ｐ上に基準となるアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４が形成されていない為、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の位置が基準になってパターン描画が行われる。本実施の形態では、計測制御部２１０に記憶された各種のキャリブレーション情報に基づいて、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によって基板Ｐ上に描画されるパターンが、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭ１～ＲＭ４を基準にして配置されるように、セットアップすることができる。なお、図１２のステップ３１０の横に付記した［２１０］は計測制御部２１０に記憶された各種のキャリブレーション情報を利用することを意味する。
〔ステップ３１２〕
図１２のステップ３１０で１ｓｔ露光の為のセットアップが完了すると、基板Ｐが設定された速度で副走査方向に移動するように回転ドラムＤＲが回転駆動される。ステップ３００～３０４と同様に、図１２のステップ３１２の横に付記した［ＥＨ］は、エンコーダ計測系（ここでは、主にエンコーダヘッドＥＨａ２、ＥＨａ３、ＥＨｂ２、ＥＨｂ３）による計測位置情報を利用することを意味する。更に、ステップ３１２の横に付記した［ＬＳ］は、図１に示した光源装置ＬＳから１ｓｔ露光用のパターンに対応した描画データに応じて強度変調されたビームを、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に向けて時分割で供給することを意味する。ステップ３１２の１ｓｔ露光によって、基板Ｐ上の感光層には、図１３で示したような配置で、複数の被露光領域ＤＰＡの各々に電子デバイスの第１層用のパターンが順次露光されると共に、アライメントマークＭＫ１～ＭＫ４が露光される。
この１ｓｔ露光の際、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々で描画されるパターンの２次元的な位置関係は、先のキャリブレーションによって、結果的に基準バー部材ＲＢ（基準マークＲＭ１～ＲＭ４）を基準として精密に設定できる。即ち、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々で描画されるパターンの基板Ｐ上での描画位置を、絶対的な基準となる安定な基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４の配置に精密に倣うように配置できる。このことは、１ｓｔ露光で基板Ｐ上に描画されるアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４の各々についても同様であり、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４の各々の絶対的な位置や相対位置関係は、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４の配置に精密に倣ったものとなる。
〔ステップ３１４〕
基板Ｐの感光層への１ｓｔ露光の動作中にエラー又は誤差が生じた場合、描画装置の主制御部（メインコンピュータ）は、そのエラーや誤差の発生状況や状態が特定可能なログ情報を逐次収集する。供給ロールからの基板Ｐに対する露光が終了したら、主制御部は収集したログ情報を解析して、当初のキャリブレーション状態を再調整する必要があると判断した場合は、次の供給ロールの基板を通紙する前に、再度、キャリブレーション動作のステップ３００、３０２のいずれかを実行する。ログ情報の解析の結果、特に再調整が不要と判断された場合でも、次の供給ロールの基板に対する露光の為に、ステップ３０４のキャリブレーション動作を行うのが良い。それは、次の供給ロールの基板に対する露光が１ｓｔ露光であっても、基板上に製造される電子デバイスの品種が変わったり、次の供給ロールの基板に対する露光が２ｎｄ露光であったりするからである。
〔ステップ３１６〕
先のステップ３０８で、基板Ｐの感光層に露光すべきパターンが２ｎｄ露光用の場合は、図１２に示した動作シーケンスのステップ３１６において、描画ユニットＵｎ（ｎ＝１～６）の各々が第２層以降のパターンを、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６に沿って描画するように、描画データのダウンロードや光源装置ＬＳからのビームの強度調整等のセットアップが実行される。ステップ３１６の横に付記した［２１０］は計測制御部２１０に記憶された各種のキャリブレーション情報を利用することを意味する。また、２ｎｄ露光用の基板Ｐは、湿式処理や加熱処理といったプロセスを受けているので、予測され得る定常的な伸縮誤差や変形誤差を伴っている場合がある。その為、ステップ３１６では、必要に応じて、基板Ｐの伸縮誤差や変形誤差に関する定常的な予測値に基づいて、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々による継ぎ露光精度や重ね合わせ精度等の低下を抑制するように描画タイミングを補正する為の情報もセットアップされる。但し、実際の２ｎｄ露光の描画動作中の描画タイミングの補正、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々の微小回転補正、図３中の平行平板ＨＶＰによる描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々の微小シフト補正、或いは描画倍率の補正等は、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４の位置計測結果に基づいて決定される。
〔ステップ３１８〕と〔ステップ３２０〕
本実施の形態では、先の図４、図７に示したように、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４の各位置をアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４で検出したら、直ちに、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によってパターン描画が行われる。特に、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）の両端側に形成されるアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４は、副走査方向に一定間隔で複数設けられているので、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ４によるマーク検出動作と、描画ユニットＵ１～Ｕ６によるパターン描画動作とは重畳している。図１２のステップ３１８の横に付記した［ＡＬＧｎ］は、アライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１～４）によって検出されるアライメントマークＭＫｎ（ｎ＝１～４）の各々の計測位置情報を利用することを意味し、［ＥＨ］は、エンコーダ計測系（エンコーダヘッドＥＨａ１～ＥＨａ３、ＥＨｂ１～ＥＨｂ３）による計測位置情報を利用することを意味する。
さらに、ステップ３１８の横に付記した［ＲＢ］は、アライメントマークＭＫｎの位置計測の際に、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎ（ｎ＝１～４）を利用することを意味するが、必ずしも利用する必要はない。アライメント系ＡＬＧｎは、撮像領域ＤＩＳ’内で基準となる中心点ＣＣｎを有している。その為、通常は、図９Ｃで示したように、アライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’と中心点ＣＣｎとの２次元的な位置ずれ量の計測によって、アライメント計測は完了する。しかしながら、長時間に亘る露光動作の間には、アライメント系ＡＬＧｎの位置がドリフトしたり、内部の光学部材の特性が温度変化や大気圧変化によって変動したりすることで、キャリブレーション時に特定した中心点ＣＣｎの各々が相対的に位置変化することがある。その位置変化の量は、ミクロンオーダーであっても、そのままアライメントマークＭＫｎの計測位置の誤差量となる為、継ぎ誤差や重ね合わせ誤差を悪化させる。
そのような問題を避ける為、ステップ３１８のアライメント計測では、アライメントマークＭＫｎがアライメント系ＡＬＧｎの各々の撮像領域ＤＩＳ’内に現れたときに、撮像領域ＤＩＳ’内のほぼ決まった位置に設定される基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’と、アライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’とを同時に画像サンプリングし、基準マークＲＭｎの中心点ＣＲｎ（ｎ＝１～４）を基準にして、アライメントマークＭＫｎの各々の拡大像ＭＫｎ’の中心点の２次元的な位置ずれ誤差が計測される。先の図１３に示したように、基板Ｐ上の被露光領域ＤＰＡの搬送方向に関する先端部分又は後端部分の余白部の各々には、１ｓｔ露光のパターニングによって、４つのアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４が基板Ｐの幅方向に延びた線上に沿って、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各々の検出領域ＡＤ１～ＡＤ４（図７参照）の各撮像領域ＤＩＳ’の配置に対応した位置、即ち、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４の各々の配置に対応した位置に形成されている。
従って、各被露光領域ＤＰＡに対する２ｎｄ露光の直前（又は直後）に、同じタイミングで撮像される４つの基準マークＲＭ１～ＲＭ４と４つのアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４との相対的な位置ずれを求めると共に、被露光領域ＤＰＡの両側のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の各位置ずれを求めることで、被露光領域ＤＰＡのＹ方向の伸縮誤差や変形誤差を逐次推定して、それに合わせるように描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によるパターンの描画位置を、ステップ３２０の２ｎｄ露光中に逐次微調整する。その微調整では、スポット光ＳＰによる描画タイミングの補正、平行平板ＨＶＰによる描画ラインＳＬｎのシフト補正、描画ユニットＵｎの微小回転補正、描画倍率の補正が行われる。なお、図１２のステップ３２０の横に付記した［ＥＨ］は、エンコーダ計測系（エンコーダヘッドＥＨａ１～ＥＨａ３、ＥＨｂ１～ＥＨｂ３）による計測位置情報を利用することを意味し、更にステップ３２０の横に付記した［ＬＳ］は、図１に示した光源装置ＬＳから２ｎｄ露光用のパターンに対応した描画データに応じて強度変調されたビームを、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々に向けて時分割で供給することを意味する。
なお、図１２のステップ３１８、３２０は、基板Ｐ上の１つの被露光領域ＤＰＡに対する２ｎｄ露光を表わし、基板Ｐ上の露光すべき複数の被露光領域ＤＰＡに対する２ｎｄ露光が完了したか否かは、次のステップ３２２で判断される。ステップ３２２で、引き続き２ｎｄ露光を次の被露光領域ＤＰＡに対して行うと判断されたときは、ステップ３１８、３２０が繰り返し実行される。
〔ステップ３２４〕
全ての被露光領域ＤＰＡに対する２ｎｄ露光が完了したら、ステップ３２４において、露光動作中の各種のログ情報（エラー情報、誤差情報等）が収集され、２ｎｄ露光済みの基板Ｐを巻き回した回収ロール等が描画装置から取り外され、基板Ｐは次のプロセスに搬送される。基板Ｐが描画装置から取り外されると、再び、先のステップ３０２、３０４のキャリブレーション動作が実行される。但し、２ｎｄ露光した基板Ｐの長尺方向の長さが短く、２ｎｄ露光の動作継続時間が比較的に短時間である場合は、ステップ３２４の後にステップ３０４、或いはステップ３０６からの動作を実行することもできる。逆に、２ｎｄ露光の継続動作が長時間に及ぶ場合は、ステップ３００からのキャリブレーション動作を実行しても良い。
なお、ステップ３１８のアライメント計測では、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの一部がプロセス等の影響でダメージを受けていたり、近傍にマークの線幅寸法と同程度の異物（ゴミ）が付着していたりすることで、アライメント系ＡＬＧｎで良好に画像認識されずに、検出エラーを起こすこともある。そのような検出エラーが基板Ｐの所定の搬送距離に亘って続く場合、２ｎｄ露光の動作（回転ドラムＤＲによる基板Ｐの順方向への搬送）を一時的に停止して、リトライ動作を行うこともできる。リトライ動作では、図１１に示した画像解析部２０６によるアライメントマークＭＫｎの拡大像ＭＫｎ’の画像処理条件（パラメータ）や、図９に示した照明系ＩＬＵからの照明光ＩＬｂの強度の調整や波長帯域のシフト等を行った後、基板Ｐを一定距離だけ逆方向に戻してから、再度、順方向に搬送しながらアライメント計測と２ｎｄ露光とを行う。そのようなリトライ動作の一例は、例えば、国際公開第２０１８／０３０３５７号に開示されている。
以上のように、図１２に示した本実施の形態による露光シーケンスのうち、特に１ｓｔ露光シーケンス（ステップ３１０、３１２）では、描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の絶対的な位置や相対的な位置関係が、搬送系としての回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏ（及び外周面ＤＲｓ）に対して精密に位置設定された基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４を基準にキャリブレーションされているので、シート状の基板Ｐ上に描画される被露光領域ＤＰＡ全体の形状（長方形）が、平行四辺形状、鞍型状、或いは弓型状に変形することが低減される。
さらに、本実施の形態による露光シーケンスの２ｎｄ露光シーケンス（ステップ３１６、３１８、３２０）では、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４の各検出領域ＡＤ１～ＡＤ４の相対的な位置関係のドリフトに影響されずに、２ｎｄ露光中であっても、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫ１～ＭＫ４の各位置を、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭ１～ＲＭ４を基準にして検出することが可能となる。その為、２ｎｄ露光が継続して長時間行われて、アライメント系ＡＬＧｎに温度変化や気圧変化等によるドリフトが生じ得る状況になったとしても、基板Ｐ上に並ぶ複数の被露光領域ＤＰＡの最初の被露光領域ＤＰＡから最後の被露光領域ＤＰＡまで、基板Ｐの位置検出精度や２ｎｄ露光の重ね合わせ精度を一定に維持することができる。
〔変形例１〕
図２０は、先の図７に示した描画装置のアライメント系ＡＬＧｎの配置の変形例を示し、アライメント系ＡＬＧｎを４本から７本に増やした場合の様子を、直交座標系ＸＹＺのＸＹ面と平行な面内で見た図である。図２０において、図７と同じ機能の部材や構造については同じ符号を付してある。図２０では、７つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ７の検出領域ＡＤ１～ＡＤ７の各々が、Ｙ方向に所定の間隔で配置される。その為、本変形例では、基準バー部材（基準指標部材）ＲＢの参照面ＲＢａ上に形成される基準マーク（基準指標マーク）ＲＭｎも、設計上の検出領域ＡＤ１～ＡＤ７のＹ方向の間隔距離に対応した７つの位置の各々に、基準マークＲＭ１～ＲＭ７として形成されている。
図７と同様に、６つの描画ラインＳＬ１～ＳＬ６によって継ぎ露光可能なＹ方向の最大寸法をＷＡｙとしたとき、７つの検出領域ＡＤ１～ＡＤ７のうちのＹ方向の負側に位置する検出領域ＡＤ１は、最大寸法ＷＡｙ内であって、描画ラインＳＬ１の走査終了付近に位置し、Ｙ方向の正側に位置する検出領域ＡＤ７は、最大寸法ＷＡｙ内であって、描画ラインＳＬ６の走査終了付近に位置する。また、Ｙ方向の位置に関して、検出領域ＡＤ２は、描画ラインＳＬ１の走査開始点と描画ラインＳＬ２の走査開始点とによる継ぎ露光部分に配置され、検出領域ＡＤ３は、描画ラインＳＬ２の走査終了点と描画ラインＳＬ３の走査終了点とによる継ぎ露光部分に配置され、検出領域ＡＤ４は、描画ラインＳＬ３の走査開始点と描画ラインＳＬ４の走査開始点とによる継ぎ露光部分に配置され、検出領域ＡＤ５は、描画ラインＳＬ４の走査終了点と描画ラインＳＬ５の走査終了点とによる継ぎ露光部分に配置され、検出領域ＡＤ６は、描画ラインＳＬ５の走査開始点と描画ラインＳＬ６の走査開始点とによる継ぎ露光部分に配置される。
基板Ｐ上に形成されるアライメントマークＭＫｎも、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）に関して、検出領域ＡＤ１～ＡＤ７の各々の配置に対応して、７つのアライメントマークＭＫ１～ＭＫ７が配置される。勿論、基板Ｐの幅方向の両側の各々に形成されるアライメントマークＭＫ１、ＭＫ７は、基板Ｐの長尺方向（副走査方向）に沿って一定の間隔（例えば、１０ｍｍ）で列状に多数形成されている。基板Ｐ上の長尺方向に関する被露光領域ＤＰＡと被露光領域ＤＰＡの間の余白部には、Ｙ方向に列状に配置される７つのアライメントマークＭＫ１～ＭＫ７が形成でき、２ｎｄ露光の直前に被露光領域ＤＰＡの変形状態を詳細に推定することが可能となる。なお、湿式処理や加熱処理による変形が小さい基板Ｐに対する２ｎｄ露光の場合は、図１２のステップ３１８のアライメント計測の際に、アライメント系ＡＬＧ２～ＡＬＧ６のうちのいくつかについては、アライメントマークＭＫ２～ＭＫ６の検出を省略（スキップ）することもできる。
〔変形例２〕
図２１は、先の図７、図１６、図２０で示した描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々による描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の基板Ｐ（或いは回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ）上での配置関係の変形例を示す。本変形例では、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によって基板Ｐ上に描画されるパターンの継ぎ部分が、Ｙ方向に一定の寸法だけ重畳（オーバーラップ）するように、描画ユニットＵ１～Ｕ６が配置されている。描画ユニットＵ１～Ｕ６の各々は同じ構成であるので、描画ラインＳＬ１～ＳＬ６の各々によるパターン描画可能な長さ（描画長）ΔＭＬｓは同じである。その描画長ΔＭＬｓのうちで、スポット光ＳＰの走査開始点から一定の長さΔＯＬｓ、又はスポット光ＳＰの走査終了点までの一定の長さΔＯＬｓの範囲の各々を、オーバーラップ領域ＯＬ１２、ＯＬ２３、ＯＬ３４、ＯＬ４５、ＯＬ５６（ＯＬ４５、ＯＬ５６は不図示）とする。
オーバーラップ領域ＯＬ１２は、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの走査開始点側の長さΔＯＬｓと、描画ラインＳＬ２に沿ったスポット光ＳＰの走査開始点側の長さΔＯＬｓとが重なった範囲である。同様に、オーバーラップ領域ＯＬ２３は、描画ラインＳＬ２に沿ったスポット光ＳＰの走査終了点側の長さΔＯＬｓと、描画ラインＳＬ３に沿ったスポット光ＳＰの走査終了点側の長さΔＯＬｓとが重なった範囲であり、オーバーラップ領域ＯＬ３４は、描画ラインＳＬ３に沿ったスポット光ＳＰの走査開始点側の長さΔＯＬｓと、描画ラインＳＬ４に沿ったスポット光ＳＰの走査開始点側の長さΔＯＬｓとが重なった範囲である。図２１では図示を省略したが、他のオーバーラップ領域ＯＬ４５は、描画ラインＳＬ４に沿ったスポット光ＳＰの走査終了点側の長さΔＯＬｓと、描画ラインＳＬ５に沿ったスポット光ＳＰの走査終了点側の長さΔＯＬｓとが重なった範囲であり、オーバーラップ領域ＯＬ５６は、描画ラインＳＬ５に沿ったスポット光ＳＰの走査開始点側の長さΔＯＬｓと、描画ラインＳＬ６に沿ったスポット光ＳＰの走査開始点側の長さΔＯＬｓとが重なった範囲である。
オーバーラップ領域の長さΔＯＬｓは、描画ラインの描画長ΔＭＬｓの０．５～２％程度にすることができる。一例として、描画長ΔＭＬｓが５０．０ｍｍの場合、長さΔＯＬｓは、０．２５ｍｍ～１．００ｍｍ程度になる。また、オーバーラップ領域ＯＬ１２、ＯＬ２３、ＯＬ３４、ＯＬ４５、ＯＬ５６内に描画されるパターンは、同じ形状で基板Ｐ上の同じ位置に精密に重なるように露光される為、そのまま描画した場合は２倍の露光量になってしまう。そこで、各オーバーラップ領域内に含まれるパターンが、例えば図２２に示すように、チェッカーフラグ状（市松模様）になるように、描画データの修正が行われる。
図２２は、描画ラインＳＬ１の走査開始点側と描画ラインＳＬ２の走査開始点側とのオーバーラップ領域ＯＬ１２内で重ね合せ露光される同一パターン（２次元の描画データ上の画素配列）の状態を示す。描画ラインＳＬ１、ＳＬ２に沿って走査されるスポット光ＳＰの実効的な直径に応じて、描画データの１ビットの基板Ｐ上での画素ＰＩＸの寸法が設定されている。描画データは、描画可能な最小の正方形の画素ＰＩＸの集合で規定され、その画素ＰＩＸに対してスポット光ＳＰ（パルス状）を照射するか非照射にするかを、１ビットの論理値の「０」か「１」で表している。図２２に示すように、オーバーラップ領域ＯＬ１２内に存在するパターンに対応した描画データは、画素ＰＩＸを論理値「０」（非照射）の画素ＰＩＸａ（白抜きの正方形）と、論理値「１」（照射）の画素ＰＩＸｂ（斜線の正方形）とによる市松模様状に分解されている。さらに、描画ラインＳＬ１によって描画されるオーバーラップ領域ＯＬ１２内のパターンと、描画ラインＳＬ２によって描画されるオーバーラップ領域ＯＬ１２内のパターンは、市松模様状に配列される画素ＰＩＸａと画素ＰＩＸｂとが相補的（コンプリメンタリー）な関係で設定されている。
このように、オーバーラップ領域ＯＬ１２（ＯＬ２３、ＯＬ３４、ＯＬ４５、ＯＬ５６）内に存在するパターンの描画データを、画素ＰＩＸ毎に論理値を相補的な関係に分解することにより、基板Ｐ上のオーバーラップ領域に露光されるパターンは、僅かな継ぎ誤差による影響で、目立った段差状になったり、線幅の太りが目立ったりすることが緩和される。
〔第２の実施の形態〕
図２３は、第２の実施の形態によるアライメント系ＡＬＧｎの光学構成を示す図であり、直交座標系ＸＹＺは、先の第１の実施の形態における図２と同様に設定されている。また、図２３において、第１の実施の形態における部材や構成と同じものには同じ符号を付してある。本実施の形態では、先の第１の実施の形態における図４～図６に示したように、基準バー部材ＲＢを対物レンズ系ＯＢＬの物面側（基板Ｐ側）に設けるのではなく、アライメント系ＡＬＧｎの光路中に中間像面を形成し、その中間像面に対応した位置に配置するようにした。
図２３に示すアライメント系ＡＬＧｎは、基板Ｐ側から配置される平面ミラーＭｂ、第１結像光学系ＧＬｏ、キューブ型の第１ビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）、第２結像光学系Ｇｄ、第２ビームスプリッタＢＳ２で構成される。不図示の照明系ＩＬＵ（図６、図９参照）からの照明光ＩＬｂ（非感光性の波長域の光）は、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射されて光軸ＡＸｓと同軸に進んで、第２結像光学系Ｇｄに入射し、第１ビームスプリッタＢＳ１で透過する成分と反射される成分とに分割される。第１ビームスプリッタＢＳ１を透過した照明光ＩＬｂは、中間像面Ｐｓｓを通って第１結像光学系ＧＬｏに入射し、平面ミラーＭｂで反射されて、基板Ｐの表面（又は回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ）の検出領域ＡＤｎを均一な照度で照明する。
検出領域ＡＤｎ内に、基板ＰのアライメントマークＭＫｎ（又は、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）が現れたとき、アライメントマークＭＫｎ（又は基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）からの反射光が第１結像光学系ＧＬｏに入射して、第１結像光学系ＧＬｏは、中間像面ＰｓｓにアライメントマークＭＫｎの像ＭＫｎ’（又は基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの像）を形成する。第１結像光学系ＧＬｏは、基板Ｐ側の作動距離（ワーキングディスタンス）を比較的に大きく取れるように、低倍率（例えば、１～２倍の拡大率、或いは０．７５倍の縮小率）に設定されている。中間像面Ｐｓｓで結像したアライメントマークＭＫｎ（又は基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）からの反射光は、第１ビームスプリッタＢＳ１を透過して第２結像光学系Ｇｄに入射する。
第２結像光学系Ｇｄを通ったアライメントマークＭＫｎ（又は基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）からの反射光は、第２ビームスプリッタＢＳ２を透過して、結像光束Ｂｍａとなって、図示を省略した撮像素子ＤＩＳの撮像面に至る。第２結像光学系Ｇｄは、中間像面Ｐｓｓと撮像素子ＤＩＳの撮像面とを共役関係（結像関係）にすると共に、中間像面Ｐｓｓに形成される中間像の拡大像を撮像素子ＤＩＳの撮像面に再結像する。
また、第２結像光学系Ｇｄを通って第１ビームスプリッタＢＳ１で反射された照明光ＩＬｂは、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａに形成された基準マークＲＭｎを均一な照度分布で照明する。基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａは、第１ビームスプリッタＢＳ１を挟んで、中間像面Ｐｓｓと光学的に対応した面Ｐｓｓ’と一致するように配置される。その為、参照面ＲＢａ（面Ｐｓｓ’）は、第２結像光学系Ｇｄを介して撮像素子ＤＩＳの撮像面と共役関係（結像関係）になっている。従って、照明光ＩＬｂで照明された基準マークＲＭｎからの反射光が、第１ビームスプリッタＢＳ１と第２結像光学系Ｇｄとを介して結像光束Ｂｍａとなって撮像素子ＤＩＳの撮像面に達すると、基準マークＲＭｎの拡大像とアライメントマークＭＫｎ（又は基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）の拡大像とを、撮像面上に同時に結像させることができる。図２３のアライメント系ＡＬＧｎの場合も、先の図９で説明したように、照明光ＩＬｂを射出する照明系ＩＬＵ内の照明視野絞りＦＡｎを交換することで、基準マークＲＭｎの拡大像とアライメントマークＭＫｎ（又は基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）の拡大像との両方の同時撮像と、いずれか一方のみの選択的な撮像とを切り替えることができる。
以上、本実施の形態でも、アライメント系ＡＬＧｎはＹ方向に複数配列されるので、基準バー部材ＲＢは、それらの複数のアライメント系ＡＬＧｎの各々の第１ビームスプリッタＢＳ１の下方空間をＹ方向に横切るように延設される。また、本実施の形態における基準バー部材ＲＢは、先の第１の実施形態の図４に示したように、回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ（基板Ｐ）の近くに配置しなくても良い為、基準バー部材ＲＢのＸＺ面内での外形寸法を大きくして剛性を高めることができると共に、基準バー部材ＲＢを固定する為の支持機構部（図８中の支持フレーム部１００、支持板部１０２Ａ、１０２Ｂ、１０３Ａ、１０３Ｂ、連結バー部材１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに相当）を大型化して、剛性を高めることができる。
〔第３の実施の形態〕
図２４は、第３の実施の形態によるアライメント系ＡＬＧｎの光学構成を示す図であり、直交座標系ＸＹＺは、先の図２や図２３と同様に設定されている。また、図２４において、第１の実施形態や第２の実施形態における部材や構成と同じものには同じ符号を付してある。本実施の形態では、アライメント系ＡＬＧｎとして、作動距離（ワーキングディスタンス）が１０ｃｍ以上に設定された光学顕微鏡を用いる。このような顕微鏡は、例えば、株式会社モリテックスから、マシンビジョン用レンズとして販売されており、それを利用することもできる。
本実施の形態では、図２４のように、アライメント系ＡＬＧｎの全体は低熱膨張係数の金属又はセラミックスによる支持ブラケット４００に固定されている。支持ブラケット４００は、ＸＺ面と平行な板状に形成され、図８中の支持フレーム部１００と接続された構造部分（メトロロジーフレーム）に固定される。アライメント系ＡＬＧｎは、基板Ｐ（回転ドラムＤＲの外周面）に対向して配置される平面ミラーＭｂ、その平面ミラーＭｂを支持ブラケット４００に固定する保持金物４０１、アライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬと平面ミラーＭｂとの間の光路中に、光軸ＡＸｓと垂直な面に対して角度θｅ（θｅ＞０）だけ傾けて配置される石英等の透過光学硝材によるプレート型（平行平板状）のビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）、そのビームスプリッタＢＳ１を支持ブラケット４００に固定する保持金物４０２、アライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎを落射照明するように、照明系ＩＬＵからの照明光ＩＬｂを導く光ファイバー束４０４、その光ファイバー束４０４の先端部（射出端）４０４ａからの照明光ＩＬｂを対物レンズ系ＯＢＬに向けて反射させると共に、基板Ｐ等で反射して対物レンズ系ＯＢＬを介して入射した結像光束Ｂｍａを透過させるビームスプリッタＢＳ２、レンズ系Ｇｂ、及び撮像素子ＤＩＳとで構成される。
本実施の形態では、対物レンズ系ＯＢＬから射出する照明光ＩＬｂの強度のうちの１０～３０％程度が、角度θｅに依存して、プレート型のビームスプリッタＢＳ１の表面（光分割面であって、光合成面）Ｂｓｐで反射されて、基準バー部材ＲＢに向かう。基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａは光学的に基板Ｐの表面と対応した位置に設定され、参照面ＲＢａ上に設定される検出領域ＡＲｎは照明光ＩＬｂの一部によって均一な照度分布で照明される。検出領域ＡＲｎ内に配置される基準マークＲＭｎで発生した反射光束Ｂｍｒは、光軸ＡＸｓ’に沿ってビームスプリッタＢＳ１に達し、表面Ｂｓｐで反射されて、結像光束Ｂｍａとなって対物レンズ系ＯＢＬに入射する。本実施の形態でも、撮像素子ＤＩＳの撮像面（撮像領域ＤＩＳ’）は、基板Ｐの表面と共役関係（結像関係）であると共に、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａとも共役関係（結像関係）に設定されている。なお、図２４の構成において、プレート型のビームスプリッタＢＳ１は無偏光タイプとされ、石英以外の硝材でも良い。
従って、光ファイバー束４０４の射出端４０４ａから照明光ＩＬｂが投射されると、基板Ｐ上に設定される検出領域ＡＤｎと基準バー部材ＲＢ上に設定される検出領域ＡＲｎとの両方が同時に照明光ＩＬｂによって落射照明される。その為、撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’内には、検出領域ＡＤｎ内に現れる基板ＰのアライメントマークＭＫｎの像、或いは回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの像と、検出領域ＡＲｎ内の基準マークＲＭｎの像とが合成されて同時に結像する。撮像素子ＤＩＳで撮像されるアライメントマークＭＫｎまたは基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ、及び基準マークＲＭｎの各像に応じた映像信号Ｖｓｇは、図１１に示した画像解析部２０６に送られる。
本実施の形態では、対物レンズ系ＯＢＬとレンズ系Ｇｂとによる顕微鏡光学系の瞳面Ｅｐｐと対応した位置に、光ファイバー束４０４の射出端４０４ａが位置するように設定され、ほぼ円状の外形を成す射出端４０４ａが瞳面Ｅｐｐ内で２次光源像となって、テレセントリックな落射照明（ケーラー照明）が行われる。しかしながら、本実施の形態では、先の図９で示したような照明視野絞りＦＡ１～ＦＡ３が利用できないので、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを同時に撮像するか否かを選択する為に、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａの直前に、平面上の液晶シャッター４１０を配置する。液晶シャッター４１０は、基準バー部材ＲＢ上に設定される検出領域ＡＲｎの各々（即ち、アライメント系ＡＬＧｎの各々）に対して個別に設けられ、先の図１１に示した計測制御部２１０からの駆動信号ＣＣｓに応答して光の透過率を変える。液晶シャッター４１０の各々は、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａから一定の間隔となるように基準バー部材ＲＢと平行に延設された板状の支持枠に固定されている。
液晶シャッター４１０は、駆動信号ＣＣｓの電圧が０Ｖのときに透過率がほぼ０％となり、電圧が高くなるに従って透過率が上昇し、公称の最大電圧のときに透過率が９５％以上になるような特性を有する。また、液晶シャッター４１０の表面は、低反射率となるように反射防止膜がコートされている。従って、撮像素子ＤＩＳからの映像信号Ｖｓｇに基づいて、アライメント系ＡＬＧｎをキャリブレーションする段階（図１２中のステップ３０２）等のときは、液晶シャッター４１０の透過率を最大にし、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎの像を検出できるようにする。また、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎのみ、又は回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈのみを検出する場合は、液晶シャッター４１０の透過率が最小（０％）に設定される。
さらに、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎの像と基板ＰのアライメントマークＭＫｎの像とを同時に撮像素子ＤＩＳで撮像する場合、撮像領域ＤＩＳ’内での基準マークＲＭｎの像のコントラストに比べて、アライメントマークＭＫｎの像のコントラストが大きく低下することもある。そのような場合は、液晶シャッター４１０の透過率を調整することで、コントラストの格差を改善することもできる。
以上、本実施の形態では、プレート型のビームスプリッタＢＳ１を対物レンズ系ＯＢＬの光軸ＡＸｓと垂直な面に対して角度θｅだけ傾けて、対物レンズ系ＯＢＬから射出される照明光ＩＬｂをアライメント系ＡＬＧｎの下方空間に配置される基準バー部材ＲＢに向かうように構成した。しかしながら、基準バー部材ＲＢがアライメント系ＡＬＧｎの上方空間に延設される場合は、光軸ＡＸｓと垂直な面に対するビームスプリッタＢＳ１の傾きを逆向き（－θｅ）に設定すれば良い。また、プレート型のビームスプリッタＢＳ１の厚みは、光学的な諸収差（アス等）の発生を少なくすると共に、面精度を悪化させる変形や歪みを生じない剛性を持つ範囲で、極力薄くするのが良い。
なお、プレート型のビームスプリッタＢＳ１の表面に反射防止膜（ＡＲコート）を形成しない無垢の状態にすることで、角度θｅに依存して光分割面（光合成面）Ｂｓｐに適度な反射率を持たせることができる。また、角度θｅは、光軸ＡＸｓと光軸ＡＸｓ’との成す角度２θｅ（ＸＺ面内での基準バー部材ＲＢの配置）によって決まるが、角度θｅが、例えば４５°以上になると、基準バー部材ＲＢに向かう照明光ＩＬｂの強度が増大し、基板Ｐに向かう照明光ＩＬｂの強度が極端に低下することになるので、角度θｅは０°＜θｅ＜４５°の範囲、更に好ましくは、５°≦θｅ≦３０°の範囲にするのが良い。また、プレート型のビームスプリッタＢＳ１の厚みは１ｍｍ以下、例えば０．１ｍｍであっても良く、角度θｅを調整可能とする構造を設けても良い。
〔変形例３〕
図２５は、図２４に示した第３の実施の形態におけるビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）の変形例を示す光学配置図であり、対物レンズ系ＯＢＬの光軸ＡＸｓ、平面ミラーＭｂ等は、図２４のＸＹＺ座標系内での配置と同じに設けられている。本変形例では、図２５のように、ビームスプリッタＢＳ１はキューブ型で構成され、対物レンズ系ＯＢＬ側に位置する石英によるプリズムブロックＰＳＭａと平面ミラーＭｂ側に位置する石英によるプリズムブロックＰＳＭｂとの貼り合せによって、ＸＺ面と平行な面に沿った断面の全体形状が台形（五角形）になるように構成される。プリズムブロックＰＳＭａとプリズムブロックＰＳＭｂとの貼り合せ面Ｂｓｐは、光分割面として機能し、光軸ＡＸｓと垂直な面に対して角度θｅだけＸＺ面内で傾くように構成される。対物レンズ系ＯＢＬから射出する照明光ＩＬｂは、プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ａから入射し、貼り合せ面（分割面）Ｂｓｐを透過した照明光ＩＬｂは、プリズムブロックＰＳＭｂの面ＢＳ１ｂから射出して平面ミラーＭｂに達する。
プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ａとプリズムブロックＰＳＭｂの面ＢＳ１ｂとは、互いに平行であると共に、光軸ＡＸｓと垂直に設定されている。また、分割面Ｂｓｐで反射された照明光ＩＬｂは、プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ｃから、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａと垂直に設定される光軸ＡＸｓ’に沿って射出する。プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ｃは、光軸ＡＸｓ’と垂直になるように形成されている。光軸ＡＸｓと光軸ＡＸｓ’とが成す角度は、分割面Ｂｓｐの角度θｅの倍角となるので、２θｅとなり、プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ｂと面ＢＳ１ｃとは、ＸＺ面内で角度（１８０°－２θｅ）を成す。本変形例でも、貼り合せ面（分割面）Ｂｓｐでの照明光ＩＬｂの反射率が１０～３０％程度になるように、貼り合せ面（分割面）Ｂｓｐには誘電体膜が形成されている。
以上の本変形例によれば、照明光ＩＬｂで照明された基板ＰのアライメントマークＭＫｎ、又は回転ドラムＤＲの基準パターンＦＭａ～ＦＭｈからの反射光（結像光束Ｂｍａ）は、ビームスプリッタＢＳ１の光軸ＡＸｓと垂直な面ＢＳ１ｂ、ＢＳ１ａを通って対物レンズ系ＯＢＬに入射するので、アライメントマークＭＫｎや基準パターンＦＭａ～ＦＭｈの結像時の光学的な諸収差の発生を小さくできる。同様に、照明光ＩＬｂで照明された基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎからの反射光（結像光束Ｂｍｒ）は、ビームスプリッタＢＳ１の光軸ＡＸｓ’と垂直な面ＢＳ１ｃから入射し、光軸ＡＸｓと垂直な面ＢＳ１ａを通って対物レンズ系ＯＢＬに入射するので、基準マークＲＭｎの結像時の光学的な諸収差の発生も小さくできる。
〔第４の実施の形態〕
図２６は、第４の実施の形態による基準バー部材ＲＢの構成を示す図であり、図２６Ａは、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上の構成を示し、図２６Ｂは、図２６Ａ中の基準バー部材ＲＢのＣＣ－ＣＣ矢視断面を表わし、図２６Ｃは参照面ＲＢａ上に形成される基準マークＲＭｎの構成の一例を示す。本実施の形態では、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎを、調整可能な照度で自発光させる構成とする。その為、図２６Ｂに示すように、基準バー部材ＲＢの母材ＲＢｏとなる金属製又はセラミックス製の角材の内部に、自発光用の照明光ＩＬｈを導光する為の光ファイバー束４５０が接続される。
先の図２０に示したように、７つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ７が設けられる構成に応じて、図２６Ａでも、アライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ７の各検出領域ＡＤ１～ＡＤ７に対応したＹ方向の位置の各々に、基準マークＲＭ１～ＲＭ７（中心点ＣＲｎ）が配置される。基準バー部材ＲＢの母材ＲＢｏのビームスプリッタＢＳ１側の面には、薄い石英板ＲＢｇがＹ方向に延設して設けられ、その石英板ＲＢｇの表面には低反射率のクロム層（遮光層）の蒸着による参照面ＲＢａが形成されている。参照面ＲＢａ（遮光層）上の基準マークＲＭｎの各位置には、図２６Ｃに示すように、アライメント系ＡＬＧｎの各検出領域ＡＤｎに対応した寸法で矩形状の透過窓ＷＤｎ（ｎ＝１～７）が形成され、その内部に遮光層による基準マークＲＭｎが配置される。
石英板ＲＢｇの裏面側の母材ＲＢｏには、透過窓ＷＤｎの各々を含むような直径で円柱状に穴明けされた開口部ＲＢｚが形成され、開口部ＲＢｚ内には、光ファイバー束４５０の射出端から投射される照明光ＩＬｅを入射して、個々の透過窓ＷＤｎの全体を裏面側（石英板ＲＢｇ側）から均一に照明するレンズ部材４５２が設けられる。また、光ファイバー束４５０の射出端側とレンズ部材４５２とは、円管状に形成された断熱性の樹脂部材４５４を介して、開口部ＲＢｚ内に固定される。レンズ部材４５２は、光ファイバー束４５０の射出端に形成され多数の点光源の円形状の集合を２次光源として、透過窓ＷＤｎを裏側からケーラー照明する。図２６Ｂに示したレンズ部材４５２の光軸ＡＸｉは、ビームスプリッタＢＳ１を介して、先の図５、図２３、図２４の各々で説明した対物レンズ系ＯＢＬの光軸ＡＸｓと許容誤差内で同軸になるように設定される。
本実施の形態では、基準バー部材ＲＢの母材ＲＢｏ内に設けたレンズ部材４５２を介して、光ファイバー束４５０からの照明光ＩＬｈを透過窓ＷＤｎ内に照射する構成なので、アライメント系ＡＬＧｎの撮像素子ＤＩＳで観察される基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’は、明るい背景（白）の中に黒いパターンとして現れる。また、照明光ＩＬｈは、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂを供給する照明系ＩＬＵ（図６参照）内の光源部から供給することもできるが、別の照明系ＩＬＵ’を設けて、照明光ＩＬｈの照度を可変にするようにしても良い。別の照明系ＩＬＵ’を用いる場合は、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂの照度とは無関係に照明光ＩＬｈの照度を調整したり、アライメント系ＡＬＧｎのキャリブレーション時（図１２のステップ３０２）のみに照明光ＩＬｈを照射し、アライメント系ＡＬＧｎが基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを順次検出する期間では照明光ＩＬｈを消灯したりすることもできる。
さらに、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂと、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎ（透過窓ＷＤｎ）用の照明光ＩＬｈとの波長特性を異ならせても良い。例えば、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂは、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの検出に適するように、基板Ｐ上の感光層に対しては非感光性で、ブロードな波長帯域（例えば、４５０ｎｍ～７００ｎｍ）を有する光にし、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎ（透過窓ＷＤｎ）用の照明光ＩＬｈは、アライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬ等の結像光学系で発生する色収差を小さくして像コントラストを高められる単色の光（非感光性）にすることができる。
また、本実施の形態では、図２６Ｃに示したように、遮光層で形成される参照面ＲＢａ中に透過性の透過窓ＷＤｎを設け、その透過窓ＷＤｎ内に遮光層による基準マークＲＭｎを形成したが、透過窓ＷＤｎは設けずに、遮光層による参照面ＲＢａ中に透過性の基準マークＲＭｎを形成しても良い。この場合、アライメント系ＡＬＧｎの撮像素子ＤＩＳで観察される基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’は、暗い背景（黒）の中に明るいパターン（白）となって現れる。その為、アライメント系ＡＬＧｎが基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを検出している間も、撮像領域ＤＩＳ’内に現れる基板Ｐの表面の全体画像の中で、基準マークＲＭｎの拡大像ＲＭｎ’を高いコントラストで表示させることができる。
さらに、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂの照度を、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎ用の照明光ＩＬｈの照度とは別に調整可能にすることにより、基板Ｐの表面（アライメントマークＭＫｎ）の反射率が低いときには、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂの照度を高め、基板Ｐの表面（アライメントマークＭＫｎ）の反射率が高いときには、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂの照度を低めることが独立に可能となる。その為、基板Ｐの表面の反射率（或いは吸収率）等に変動があっても、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの画像解析時の計測精度の劣化が抑えられ、安定な位置計測が可能となる。なお、本実施の形態による図２６の基準バー部材ＲＢは、先の図２３、図２４、図２５の各々に示したアライメント系ＡＬＧｎのいずれと組み合わせても、そのまま使用できる。
〔第５の実施の形態〕
図２７は、マスクレス露光装置として、デジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）を用いたパターン描画装置の概略的な構成を示し、直交座標系ＸＹＺのＺ軸は重力方向に設定され、Ｚ軸と垂直なＸＹ面は水平面に設定される。図２７において、被露光体としての基板Ｐは、ＸＹ面と平行な面に沿って１次元（Ｘ方向）又は２次元（Ｘ方向とＹ方向）に並進移動する不図示の移動ステージ上に載置される。本実施の形態では、基板Ｐを枚葉の平面状のガラス基板、プラスチック基板、又は金属基板とするが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム、ポリイミドフィルム等の樹脂シートであっても良い。
本実施の形態でも、Ｙ方向に一定の間隔で一列に配置される奇数番の描画ユニット（パターン形成機構）Ｕ１、Ｕ３、Ｕ５・・・と、奇数番の描画ユニットに対してＸ方向に所定の間隔で離間配置されると共に、Ｙ方向に一定の間隔で配置される偶数番の描画ユニット（パターン形成機構）Ｕ２、Ｕ４、Ｕ６・・・とが設けられる。図２７において、基板Ｐ上には、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５・・・の各々による投影領域ＩＡ１、ＩＡ３、ＩＡ５・・・と、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６・・・の各々による投影領域ＩＡ２、ＩＡ４、ＩＡ６・・・とが設定される。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面内で見ると、ＹＺ面と平行な中心面ＣＰｏに関して左右対称に配置されると共に、Ｙ方向には投影領域ＩＡｎのＹ方向の寸法程度だけシフトして配置される。奇数番と偶数番の描画ユニットＵｎ（ｎ＝１、２、３・・・）の各々の構成はいずれも同じなので、ここでは代表して描画ユニットＵ１の構成について詳しく説明する。
描画ユニットＵ１は、主要部材の全体を支持する低熱膨張係数の金属による支持フレーム５５０と、露光用の照明ビームＬＢ１（紫外波長域の単色光）を入射する照明光学系（鏡筒）５５１と、照明光学系５５１によって均一な照度分布にされた照明ビームＬＢ１を反射させる反射ミラー５５２と、反射ミラー５５２からの照明ビームＬＢ１で照射されるＤＭＤユニット５５３と、ＤＭＤユニット５５３の多数のマイクロ・ミラーの各々の角度をパターンデータに応じて逐次変化させることで変調される描画ビームを入射して、基板Ｐ上の投影領域ＩＡ１内に動的なパターンの縮小像を投影する投影光学系（鏡筒）５５４とで構成される。
照明ビームＬＢ１は、レーザ光源から光ファイバー束を介して照明光学系（鏡筒）５５１に入射され、照明光学系５５１内のフライアイレンズとコンデンサーレンズ等によって均一な照度分布にされて、ＤＭＤユニット５５３をケーラー照明する。ＤＭＤユニット５５３の反射面は、ＸＹ面内で見ると、Ｙ方向に隣り合う描画ユニットＵ２による投影領域ＩＡ２との継ぎ露光の為に、所定の角度だけ傾いて配置される。投影光学系（鏡筒）５５４は、ＤＭＤユニット５５３の反射面の全体を基板Ｐ上の投影領域ＩＡ１内に縮小結像するように、複数のレンズ素子で直筒状に構成された両側テレセントリックな結像光学系として構成される。
一方、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５・・・の－Ｘ方向側には、複数の奇数番のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ３・・・が配置され、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６・・・の＋Ｘ方向側には、複数の偶数番のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ４・・・が配置される。奇数番のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ３・・・は、各々の検出領域ＡＤ１、ＡＤ３・・・がＹ方向に所定の間隔で列状に位置するように設けられ、偶数番のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ４・・・は、各々の検出領域ＡＤ２、ＡＤ４・・・がＹ方向に所定の間隔で列状に位置するように設けられる。奇数番のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ３・・・と、偶数番のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ４・・・とは、ＸＺ面内で見ると、中心面ＣＰｏに対して対称に配置される。
アライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１、２、３、４・・・）の構成は、いずれも同じなので、ここでは代表してアライメント系ＡＬＧ１の構成について詳しく説明する。アライメント系ＡＬＧ１は、先の図６や図９と同様に、照明系ＩＬＵ、撮像素子ＤＩＳ、対物レンズ系ＯＢＬ、直方体状のビームスプリッタＢＳ１とで構成され、対物レンズ系ＯＢＬの光軸ＡＸｓは基板Ｐの表面と垂直（Ｚ軸と平行）に設定される。対物レンズ系ＯＢＬと基板Ｐとの間の光路中に配置されるビームスプリッタＢＳ１の側方には、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５・・・の支持フレーム５５０に取り付け金具を介して固定される第１の基準バー部材ＲＢが配置される。第１の基準バー部材ＲＢは、奇数番のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ３、ＡＬＧ５・・・の近くをＹ方向に貫通するように細長く延設され、第１の基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎが形成される参照面ＲＢａはＹＺ面と平行に設定される。その為、ビームスプリッタＢＳ１と基準バー部材ＲＢとの間の光軸ＡＸｓ’はＸＹ面と平行、且つＸ軸と平行に設定される。
偶数番のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ４、ＡＬＧ６・・・も同様に、対物レンズ系ＯＢＬと基板Ｐとの間の光路中にビームスプリッタＢＳ１が配置され、その側方には、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６・・・の支持フレーム５５０に取り付け金具を介して固定される第２の基準バー部材ＲＢが配置される。
図２８は、描画ユニットＵｎ（ｎ＝１、２、３・・・）の各々による投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１、２、３・・・）と、アライメント系ＡＬＧｎ（ｎ＝１、２、３・・・）の各々による検出領域ＡＤｎ（ｎ＝１、２、３・・・）とのＸＹ面内での配置を示す。ＤＭＤユニット５５３をＸＹ面内で傾けて配置したことにより、矩形状の投影領域ＩＡｎの各々は、Ｙ軸と平行な線に対して角度θｄｍだけ傾くように配置される。また、投影領域ＩＡｎのＹ方向側の端部の各々は、隣り合う奇数番と偶数番とで２重露光されるオーバーラップ領域（継ぎ部）ＯＬ１２、ＯＬ２３、ＯＬ３４、ＯＬ４５、ＯＬ５６・・・が形成されるように配置される。また、奇数番のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ３・・・の各々の検出領域ＡＤ１、ＡＤ３・・・のＹ方向の配置に対応して、第１の基準バー部材ＲＢ上には奇数番の基準マークＲＭ１、ＲＭ３・・・が形成され、偶数番のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ４・・・の各々の検出領域ＡＤ２、ＡＤ４・・・のＹ方向の配置に対応して、第２の基準バー部材ＲＢ上には偶数番の基準マークＲＭ２、ＲＭ４・・・が形成されている。なお、本実施の形態では、Ｙ方向を長辺とする長方形の投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１、２、３・・・）の各々、或いは複数の投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１、２、３・・・）の全体を含む長方形の領域によって、パターン形成領域が形成される。
以上の構成により、本実施の形態でも、先の各実施の形態と同様に、基準バー部材ＲＢを基準にして、複数のアライメント系ＡＬＧｎのドリフトによる相対的な位置関係の変動を、露光動作中であっても逐次モニターすることが可能となる。なお、本実施の形態では、基板Ｐ上にパターン露光する際、基板Ｐは移動ステージによって、例えば、＋Ｘ方向に一定の速度で移動される。その場合、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎは、主に奇数番のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ３・・・（検出領域ＡＤ１、ＡＤ３・・・）によって検出され、その検出結果に基づいて、奇数番と偶数番の描画ユニットＵｎの各々の投影領域ＩＡｎ内に投影されるパターン像の位置や投影タイミング（ＤＭＤユニット５５３に印加されるパターンデータの送り出しタイミング）が動的に微調整される。また、基板Ｐ上にパターン露光する際、移動ステージを－Ｘ方向に一定の速度で移動させても良い。その場合は、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎが、主に偶数番のアライメント系ＡＬＧ２、ＡＬＧ４・・・（検出領域ＡＤ２、ＡＤ４・・・）によって検出され、その検出結果に基づいて、奇数番と偶数番の描画ユニットＵｎの各々の投影領域ＩＡｎ内に投影されるパターン像の位置や投影タイミングが動的に微調整される。
〔変形例４〕
図２７、図２８に示したＤＭＤユニット５５３は、多数のマイクロ・ミラーの各々を反射面と垂直な方向に微動させて、隣り合ったマイクロ・ミラーとの間で反射面の高さに差を与える（位相差を与える）空間光変調素子（ＳＬＭ）にしても良い。また、複数のアライメント系を有するパターン描画装置としては、マスクレス露光装置に限られず、インクジェット式のプリンタ装置であっても良い。インクジェット方式では、インクの微細な液滴を吐出する多数の微小孔が規則的に配列された吐出面を有するパターン形成機構としてのノズルユニット（描画ユニットとも呼ぶ）が、基板Ｐと吐出面とが一定の間隔になるように配置される。パターンの描画（印刷）時には、基板Ｐを一方向（副走査方向）に移動させながら、ノズルユニット（描画ユニット）の多数の微小孔の各々からパターンデータに基づいて基板Ｐ上に選択的に液滴が吐出される。
インクジェット式のプリンタ装置でも、基板Ｐ上に既に形成されているパターン層に対して、精密に位置決めされた状態で新たなパターンを描画（重ね印刷）する必要が有り、基板Ｐの寸法が大きくなると、その変形（面内の伸縮や歪み）を精密に計測する為に、基板Ｐ上の複数の位置に形成されたアライメントマークＭＫｎの各位置を検出する複数のアライメント系が必要になる。その為、先の各実施の形態や変形例で説明したような基準バー部材ＲＢと、ビームスプリッタＢＳ１を有するアライメント系ＡＬＧｎとを設けることにより、長時間に亘って連続してパターン描画（重ね印刷）する間のアライメント系ＡＬＧｎのドリフトによって生じ得る重ね合わせ誤差の発生を抑制することができる。なお、本変形例では、１つのノズルユニット（描画ユニット）による液滴の吐出面の領域、或いは複数のノズルユニットを有する場合は、その複数のノズルユニットの各々の液滴の吐出面の全体を含む領域によって、パターン形成領域が形成される。
〔変形例５〕
図２９は、アライメント系ＡＬＧｎの構成に関する変形例を説明する図であり、図２９Ａは、先の図２４に示したアライメント系ＡＬＧｎをベースにした変形例を示す。本変形例では、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂを広帯域の波長分布にし、対物レンズ系ＯＢＬと基板Ｐとの間に配置されるビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）を、表面に誘電体多層膜を形成して波長選択性を持たせたダイクロイックミラーとして構成する。図２９Ｂは、ビームスプリッタＢＳ１の波長選択特性の一例を示すグラフであり、横軸は波長λ（ｎｍ）を表わし、縦軸は透過率と反射率の大きさを表す。本変形例では、アライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬから撮像素子ＤＩＳまでの結像光学系が、図２９Ｂに示す色収差補正域の波長範囲内で、良好な結像特性が得られるように収差補正されているものとする。
また、アライメント系ＡＬＧｎ用の照明光ＩＬｂを供給する照明系ＩＬＵは、４００ｎｍ～７００ｎｍ程度の波長帯域に亘って発光強度を有するハロゲンランプ等の光源ＨＬＳと、光源ＨＬＳからの光の波長分布や波長強度を調整可能にする為に、複数の波長フィルターが交換可能に収納された波長選択部ＷＬＣと、集光レンズ系Ｇｋとを備え、集光レンズ系Ｇｋは、図２４と同様に設けられた光ファイバー束４０４の入射端４０４ｂに照明光ＩＬｂを照射する。光ファイバー束４０４の射出端４０４ａは、アライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬの瞳位置に設定され、照明光ＩＬｂは、ビームスプリッタＢＳ１（ダイクロイックミラー）を介して、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ、或いは基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを照明する。
図２９ＡのビームスプリッタＢＳ１（ダイクロイックミラー）は、一例として、図２９Ｂに示すように、レジスト感光域となる波長４２０ｎｍより長い波長域において、透過率特性と反射率特性とが約５００ｎｍ付近でクロスオーバーするような波長選択特性を有する。即ち、波長が約５５０ｎｍよりも短い波長成分の光に対しては、反射率が５％以上になり、波長が約４８０ｎｍよりも長い波長成分の光に対しては、透過率が５％以上になるような特性を有する。従って、対物レンズ系ＯＢＬから射出してビームスプリッタＢＳ１（ダイクロイックミラー）に照射される照明光ＩＬｂのうち、波長が約５５０ｎｍよりも短い波長成分の光は、効率的に反射されて基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを照明する。また、照明光ＩＬｂのうち、波長が約４８０ｎｍよりも長い波長成分の光は、効率的に透過されて基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを照明する。なお、波長選択部ＷＬＣは、典型的には、照明光ＩＬｂが色収差補正域の波長帯域に亘って強度分布を有するように波長選択する。
このように、本変形例では、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを照明する照明光ＩＬｂは、色収差補正域内の短波長側の成分の光に設定され、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを照明する照明光ＩＬｂは、色収差補正域内の長波長側の成分の光に設定されるように、波長選択が行われる。従って、基準バー部材ＲＢに連続して照明光ＩＬｂを照射し続ける必要性が生じた場合でも、基準バー部材ＲＢの温度を上昇させ易い長波長側の光成分が低減しているので、基準バー部材ＲＢ自体の熱変形を抑制することができる。
〔変形例６〕
さらに、上記の変形例５によれば、ビームスプリッタＢＳ１（ダイクロイックミラー）が波長選択特性を有しているので、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを照明する照明光ＩＬｂの照度と、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを照明する照明光ＩＬｂの照度とを、個別に（独立に）調整することもできる。具体的には、図３０に示すように、発光波長域が異なる２つの固体光源（ＬＥＤ等）ＬＤ１、ＬＤ２と、レンズ系ＧＳ１、ＧＳ２と、ミラーＭｃと、ビーム合成用のビームスプリッタＢＳ３と、照明光ＩＬｂを図２９に示した光ファイバー束４０４の入射端に集光する集光レンズ系Ｇｋと、固体光源ＬＤ１、ＬＤ２の発光強度を個別に調整可能な制御部ＬＣＵと、を備える照明系ＩＬＵが設けられる。
レンズ系ＧＳ１によって平行光束に変換される固体光源ＬＤ１からのビームＩＬｂ１は、例えば、波長４２０ｎｍ～５００ｎｍの間に、単一又は複数の中心波長を有する発光スペクトルを含み、レンズ系ＧＳ２によって平行光束に変換される固体光源ＬＤ２からのビームＩＬｂ２は、例えば、波長５００ｎｍ～６３０ｎｍの間に複数の中心波長を有する発光スペクトルを含むように設定される。ミラーＭｃで反射されたレンズ系ＧＳ１からのビームＩＬｂ１とレンズ系ＧＳ２からのビームＩＬｂ２とは、ビームスプリッタＢＳ３で同軸に合成された照明光ＩＬｂとなって集光レンズ系Ｇｋに入射し、光ファイバー束４０４を介して、図２９中のビームスプリッタＢＳ２に入射する。
図３０のような照明系ＩＬＵによれば、制御部ＬＣＵで固体光源ＬＤ１、ＬＤ２の各々からのビームＩＬｂ１、ＩＬｂ２の強度を個別に調整できるので、撮像素子ＤＩＳによって、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの拡大像と、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎの拡大像とを同時に撮像する際、撮像画像内でそれぞれの拡大像のコントラストや輝度を適切なバランスに調整できる。特に、基板Ｐの表面の照明光ＩＬｂ（ＩＬｂ２）に対する反射率が総じて低く、アライメントマークＭｋｎの拡大像が暗い場合、固体光源ＬＤ２（ビームＩＬｂ２）の発光強度を高め、固体光源ＬＤ１（ビームＩＬｂ１）の発光強度を低めると共に、撮像素子ＤＩＳからの映像信号Ｖｓｇのゲイン（増幅率）を高めることで、観察画像の明暗のバランスを取ることができる。また、撮像素子ＤＩＳをカラー画像が撮像可能なものにすると、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ（又は回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）と、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎとを、色で識別して検出することができるので、アライメントマークＭＫｎの像と基準マークＲＭｎの像とが撮像領域ＤＩＳ’内で近接して現れたときの誤検出が低減できる。
なお、ビームＩＬｂ１、ＩＬｂ２の各々を所望の波長帯域に設定する為に、固体光源ＬＤ１、ＬＤ２を高輝度の白色発光ＬＥＤにし、合成用のビームスプリッタＢＳ３の手前のビームＩＬｂ１、ＩＬｂ２の各光路中に波長選択フィルター（バンドパスフィルター）を設けても良い。さらに、合成用のビームスプリッタＢＳ３での光量損失を低減する為、ビームスプリッタＢＳ３を偏光ビームスプリッタとし、ビームＩＬｂ１はビームスプリッタＢＳ３の偏光分離面を９０％以上透過するような直線偏光にし、ビームＩＬｂ２はビームスプリッタＢＳ３の偏光分離面で９０％以上反射されるような直線偏光にする波長板を、レンズ系ＧＳ１、ＧＳ２の各々の後に設けても良い。
このように、照明光ＩＬｂに偏光特性を付与できる場合は、先の図９、図２３、図２４、図２５で示したアライメント系ＡＬＧｎのビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）も、光分割面（又は光合成面）Ｂｓｐに偏光選択性を有する誘電体多層膜を形成した偏光ビームスプリッタにできる。また、ビームスプリッタＢＳ１で反射されて、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを照明する照明光ＩＬｂはＬＥＤ等からの近赤外波長域の光とし、ビームスプリッタＢＳ１から基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを照明する照明光ＩＬｂは、基板Ｐ上の光感応層の感光波長域（例えば、３６０ｎｍ以下の紫外波長域）を避けた広帯の波長域の光（いわゆる、ランダム偏光な白色光）としても良い。
〔変形例７〕
図３１は、対物レンズ系ＯＢＬと基板Ｐ（回転ドラムＤＲの外周面ＤＲｓ）との間に配置されるアライメント系ＡＬＧｎのビームスプリッタＢＳ１の構成と、基準バー部材ＲＢの配置方向とに関する変形例を示す図である。本変形例のビームスプリッタＢＳ１（合成光学部材）は、先の図２５の構成と同様に、２つのプリズムブロックＰＳＭａ、ＰＳＭｂを貼り合せ、その接触界面に光分割面Ｂｓｐが形成される構成とする。但し、対物レンズ系ＯＢＬから光軸ＡＸｓに沿ってプリズムブロックＰＳＭａに入射し、光分割面Ｂｓｐで反射された一部の照明光ＩＬｂは、プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ｃを全反射面（ミラー面）とすることにより、面ＢＳ１ｃで対物レンズ系ＯＢＬを通る光軸ＡＸｓの方向に折り曲げられる。本変形例では、光分割面Ｂｓｐから延びる光軸ＡＸｓ’が面ＢＳ１ｃ（全反射面）で折り曲げられて、光軸ＡＸｓと直交するように設定される。
図３１における直交座標系ＸＹＺは、先の図２３、図２４と同じに設定され、対物レンズ系ＯＢＬと平面ミラーＭｂとの間の光軸ＡＸｓはＸＹ面に対して傾いている。ビームスプリッタＢＳ１は、ＸＺ面内で見ると全体に五角形に形成され、対物レンズ系ＯＢＬと対向したプリズムブロックＰＳＭａ側の面ＢＳ１ａと、平面ミラーＭｂと対向したプリズムブロックＰＳＭｂ側の面ＢＳ１ｂとは、互いに平行であって、且つ光軸ＡＸｓと垂直に設定される。面ＢＳ１ａと面ＢＳ１ｂとの間であって、プリズムブロックＰＳＭａ、ＰＳＭｂの接合面である光分割面Ｂｓｐは、先の図２５と同様に、光軸ＡＸｓと垂直な面に対して角度θｅだけ傾くように設定される。従って、光分割面Ｂｓｐの位置で、光軸ＡＸｓと光軸ＡＸｓ’とが成す角度はＸＺ面内において角度２θｅとなる。
プリズムブロックＰＳＭａの面ＢＳ１ｃ（ミラー面）で折り曲げられて、＋Ｚ方向側に延びる光軸ＡＸｓ’は、光軸ＡＸｓと直角に交わった後、プリズムブロックＰＳＭａの上側の面ＢＳ１ｄを通って、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ（基準マークＲＭｎの中心点）に達する。面ＢＳ１ｄは、ＸＺ面内で見ると、面ＢＳ１ａ、ＢＳ１ｂの各々と直角を成し、且つ光軸ＡＸｓと平行に設定され、さらに基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａとも平行に設定される。従って、ＸＺ面内における面ＢＳ１ｃ（ミラー面）の傾きは、面ＢＳ１ｃ（ミラー面）の位置で折り返される光軸ＡＸｓ’同士が成す角度が角度（９０°－２θｅ）となるように設定されている。その角度θｅは、理論的には０°＜θｅ＜４５°の範囲で設定可能であるが、照明光ＩＬｂの太さや開口数、結像光束の太さ、対物レンズ系ＯＢＬの開口数、各部材の配置関係の制限から、５°≦θｅ≦３５°の範囲に設定される。このことは、先の図２４、図２５におけるビームスプリッタＢＳ１の配置でも同様である。なお、図３１のビームスプリッタＢＳ１の場合、光分割面Ｂｓｐの角度θｅを２２．５°に設定すると、光軸ＡＸｓと光軸ＡＸｓ’との交点、光分割面Ｂｓｐ内の光軸ＡＸｓが通る点、及び、面ＢＳ１ｃ（ミラー面）内の光軸ＡＸｓ’が折り返される点の３点は、ＸＺ面内において直角二等辺三角形の各頂点を成す。
本変形例では、アライメント系ＡＬＧｎ（対物レンズ系ＯＢＬ、ビームスプリッタＢＳ１等）の下方空間に基準バー部材ＲＢを配置することが難しい場合に適用できる。また、図３１のビームスプリッタＢＳ１のように、対物レンズ系ＯＢＬを通る光軸ＡＸｓと、面ＢＳ１ｃから基準バー部材ＲＢに向かう光軸ＡＸｓ’とを直交した関係にすることによって、ビームスプリッタＢＳ１の全体がＸＺ面内で傾いて、支持ブラケット４００（図２４参照）に取り付けられたとしても、ビームスプリッタＢＳ１の面ＢＳ１ｂから平面ミラーＭｂに向かう光軸ＡＸｓと、ビームスプリッタＢＳ１の面ＢＳ１ｄから基準バー部材ＲＢに向かう光軸ＡＸｓ’とは、いずれもＸＺ面内で横方向に僅かに平行シフトするだけで、光軸ＡＸｓ、ＡＸｓ’が傾くことが無い。即ち、テレセン誤差の発生が抑制された構成になっている。また、本変形例でも、プリズムブロックＰＳＭａとプリズムブロックＰＳＭｂとの接合面である光分割面Ｂｓｐには、波長選択用、或いは偏光分離用の誘電体多層膜を形成しても良い。
以上で説明した各実施の形態や各変形例において、基準バー部材ＲＢは、その母材（ＲＢｏ）を低熱膨張係数の材料（Ｆｅ－３６Ｎｉからなるインバー合金、Ｆｅ２９Ｎｉ－１７Ｃｏからなるコバール合金、ＨｆＷ2Ｏ8（又はＺｒＷ2Ｏ8）とＭｇＷＯ4との混合焼結による材料、石英、コージライト系セラミックス、ガラスセラミックス等）にすることで、環境の温度変化や熱伝導による長手方向の寸法変化は無視できる。しかしながら、基準バー部材ＲＢは、複数のアライメント系ＡＬＧｎの配列方向（Ｙ方向）に沿って棒状に延設される。その為、基準バー部材ＲＢの長手方向（Ｙ方向）の寸法と断面形状の寸法との関係によっては、自身の自重によって、アライメント系ＡＬＧｎによるアライメントマークＭＫｎの位置検出精度に比べて、無視し得ない程度に変形する（撓みや湾曲を発生する）ことがある。自重による基準バー部材ＲＢの撓みは、基準バー部材ＲＢの長手方向の支持構造と物理的な諸条件とに基づいた材料力学計算によって、その変形状態や撓み量を一義的に同定することができる。
図３２は、基準バー部材ＲＢの支持構造による変形状態の違いを示し、図３２Ａは、基準バー部材ＲＢの長手方向の両端付近を線接触する梁ＦＪ１で下方から支持する構造を示し、図３２Ｂは、基準バー部材ＲＢの長手方向の一方の端部付近を線接触する梁ＦＪ１で下方から支持し、他方の端部を装置フレームＦＪ２に締結（固着）する構造を示し、図３２Ｃは、基準バー部材ＲＢの長手方向の両端部を装置フレームＦＪ２に締結（固着）する構造を示す。図３２Ａ～図３２Ｃの各々に示すように、基準バー部材ＲＢの母材や寸法が同じでも、それぞれの支持構造によって、撓み状態ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３のように変化する。
その撓み状態ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３による変形量は、材料力学計算によって容易に算出でき、基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａに形成された基準マークＲＭｎの相対的な位置関係の誤差が事前に精密に求められる。その相対的な位置関係の誤差は、先の図１２で説明したステップ３０２のアライメント系キャリブレーション時に、複数のアライメント系ＡＬＧｎの各々による検出領域ＡＤｎの中心点ＣＣｎ（撮像領域ＤＩＳ’の中心点）の相対的な位置関係を決定する際の補正値として導入される。これにより、複数のアライメント系ＡＬＧｎの各々は、基準バー部材ＲＢが撓んでいたとしても、高精度にキャリブレーションされる。なお、基準バー部材ＲＢの支持構造は、図３２に示した構成以外に、基準バー部材ＲＢの長手方向の中央付近のみを装置フレームＦＪ２の一部にネジ止めにより締結し、両端部は長手方向に拘束しないように自重を支持する構造としても良い。その場合でも、材料力学計算によって基準バー部材ＲＢの撓み状態が特定できる。
〔変形例８〕
以上の各実施の形態や各変形例では、基準バー部材ＲＢのＸＺ面と平行な断面形状を矩形（長方形）としたが、その断面形状は、三角形や五角形等の多角形、円形（周囲の一部を平面に切断）、或いはＬ字アングル状にすることができる。また、基準バー部材ＲＢの軽量化の為に、必要な剛性が得られる範囲で、中空構造や肉抜き構造にしても良い。さらに、先の図８で説明したように、基準バー部材ＲＢをＹ方向の両端側で支持部材１０３Ａ、１０３Ｂ（１０３Ｂは不図示）によって保持する場合、基準バー部材ＲＢをＬ字状のアングル部材に取り付けても良い。
図３３は、先の図８で説明した支持部材１０３Ａ、１０３Ｂによる基準バー部材ＲＢの支持構造の変形例を、基準バー部材ＲＢの中央付近から＋Ｙ方向側の支持部材１０３Ｂまでの範囲で示す部分斜視図であり、直交座標系ＸＹＺは図８と同じに設定される。また、基準バー部材ＲＢ自体の構成は、先の図１０又は図２６と同じであり、ここでは７つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ７の各々に対応して７つの基準マークＲＭ１～ＲＭ７が参照面ＲＢａ上に形成されている。支持部材１０３Ａ、１０３Ｂの間には、低熱膨張係数の金属材料によって構成され、断面形状がＬ字状のアングル部材１０８がＹ軸と平行になるように橋渡しされた状態で支持部材１０３Ａ、１０３Ｂに固定されている。断面形状が矩形の基準バー部材ＲＢは、中央付近に設けられた固定部１０９によってアングル部材１０８上に係止される。基準バー部材ＲＢのＹ方向の両端側は、Ｙ方向に関する拘束力が発生しないように係止されている。
このように、アングル部材１０８を介して基準バー部材ＲＢを装置フレーム（支持部材１０３Ａ、１０３Ｂ）に取り付けることにより、基準バー部材ＲＢの母材として、熱膨張係数は極めて小さいが、自重による撓み量が大きくなったり、剛性が低くてせん断し易かったりする材料を利用することができる。図３３のような支持構造にすれば、そのような材料であっても、ＸＺ面内での断面積が小さくても、Ｙ方向の寸法を数十ｃｍ以上（例えば３０ｃｍ以上）にした基準バー部材ＲＢにすることができる。なお、アングル部材１０８は、ＸＺ面と平行な面での断面形状をＬ字状以外にしても良く、単なる矩形（長方形、台形、平行四辺形等）、三角形、半円状のいずれでも良い。また、アングル部材１０８の長手方向の複数ヶ所の各々に精密な温度センサー（例えば、計測分解能が０．２℃以下）を設けて、基準バー部材ＲＢの温度分布の変化をモニターしても良い。
〔その他の変形例〕
以上の各実施の形態や各変形例では、基板ＰのＹ方向の短尺長ＬＰｙ（図７、図２０参照）の範囲に亘って、４つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ４、或いは７つのアライメント系ＡＬＧ１～ＡＬＧ７を設けたが、基板Ｐ自体の伸縮や面内での歪み変形が極めて小さい場合、或いは、短尺長ＬＰｙが小さく、マスクレスによる露光やインクジェットによる印刷の為の描画ユニットＵｎの数も１～２程度で済むような場合、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎは、基板ＰのＹ方向の両端側の各々にだけ形成されることもある。そのような場合は、アライメント系ＡＬＧｎもＹ方向に離れた２ヶ所に配置されるので、基準バー部材ＲＢ上の基準マーク（基準指標マーク）ＲＭｎも２つのアライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎ（ＡＲｎ）の各々に対応したＹ方向の２ヶ所の位置に形成しておけば良い。
基準バー部材ＲＢの参照面ＲＢａ上で、基準マーク（基準指標マーク）ＲＭｎを含むように設定される矩形状の検出領域ＡＲｎは、先の図２６で説明した自発光方式の場合を除き、アライメント系ＡＬＧｎの対物レンズ系ＯＢＬからの照明光ＩＬｂの一部によって照明され、検出領域ＡＲｎ内からの反射光が対物レンズ系ＯＢＬを介して撮像素子ＤＩＳで撮像される構成となっている。その為、検出領域ＡＲｎ内の基準マークＲＭｎ自体の反射率と、その周囲の背景となる部分（参照面ＲＢａ自体）の反射率とに大きな差を与え、撮像時の画像のコントラストを高めるのが望ましい。基準バー部材ＲＢの母材によって、参照面ＲＢａ自体の反射率が高い場合（例えば、４０％以上の場合）は、基準マークＲＭｎ自体の反射率が十分に低い値（例えば、５％以下）になるように形成され、逆に、参照面ＲＢａ自体の反射率が低い場合（例えば、２０％以下の場合）は、基準マークＲＭｎ自体の反射率が十分に高い値（例えば、６０％以下）になるように形成される。
また、アライメント系ＡＬＧｎの各々の対物レンズ系ＯＢＬから投射される照明光ＩＬｂをランダム偏光にし、キューブ型又はプレート型のビームスプリッタＢＳ１を無偏光タイプにすることで、基板Ｐに照射される照明光ＩＬｂもランダム偏光にすることができる。さらに、キューブ型又はプレート型のビームスプリッタＢＳ１を偏光タイプにし、偏光分割により基板Ｐに向かう直線偏光（Ｐ偏光）の照明光ＩＬｂと基準バー部材ＲＢに向かう直線偏光（Ｓ偏光）の照明光ＩＬｂとに分離する構成とし、照明系ＩＬＵから対物レンズ系ＯＢＬに入射する照明光ＩＬｂのＰ偏光成分とＳ偏光成分の強度比、又は円偏光の楕円率を可変できるように、回転可能な波長板等を設けて、照明光の強度を調整しても良い。
各実施の形態や各変形例で説明したアライメント系ＡＬＧｎは、撮像素子ＤＩＳを用いて、基板ＰのアライメントマークＭＫｎや基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎの像を画像検出方式であったが、他の検出方式であっても良い。例えば、特許第３０７７１４９号公報に開示されているように、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎを回折格子マークにし、その回折格子マーク上で交差する２つの平行ビームを照射する。そして、その２つの平行ビームの干渉で作られる干渉縞によって回折格子マークから発生する回折光をホモダイン計測又はヘテロダイン計測して、回折格子マークのピッチ方向の位置ずれを計測するアライメント系を利用することもできる。
以上のように、複数（２以上）のアライメント系ＡＬＧｎを用いて検出される基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの各位置情報に基づいて、描画データやパターンデータに応じて基板Ｐ上に形成されるパターンの位置をミクロンオーダー、又はサブミクロンオーダーで微調整（補正）する必要があるパターニング装置（露光装置、描画装置、プリント装置）では、数時間以上、場合によって半日以上に亘って連続的にアライメントマークの検出動作とパターンの描画動作とが途切れることなく継続される。その為、その間に生じ得る環境の温度や湿度の変化、装置内の熱源（モータ類や光源等）からの影響等によって、アライメント系ＡＬＧｎ（基板Ｐ上での検出領域ＡＤｎ）の装置内での設置位置が所期状態から変動（ドリフト）するおそれがある。
先の各実施の形態や各変形例で説明したアライメント系ＡＬＧｎでは、検出領域ＡＤｎ内を観察する対物レンズ系ＯＢＬの光路中にビームスプリッタ（合成光学部材）ＢＳ１を配置し、複数のアライメント系ＡＬＧｎ（検出領域ＡＤｎ）が配置される方向に沿って延設された基準バー部材（基準指標部材）ＲＢ上の基準マークＲＭｎを、ビームスプリッタＢＳ１を介してアライメント系ＡＬＧｎで適宜に観察可能とした。それにより、複数のアライメント系ＡＬＧｎ（検出領域ＡＤｎ）の各設置位置の所期状態からの変動量や各設置位置の相対的な位置関係を、描画動作中、或いはアライメントマークＭＫｎの検出動作中の任意のタイミングで計測できる。
基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎを基準にした、アライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎ（撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’）の各々の変動量や、相対的な位置関係を計測するシーケンスは、先の図１２中のステップ３０２で説明したように実行され、図１４に示した設置誤差情報ΔＣｎとして計測される。このように、複数のアライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎ（撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’）の各々の基準バー部材ＲＢに対する設置誤差情報ΔＣｎを計測するシーケンスを第２の計測工程とする。
また、先の各実施の形態や各変形例で説明したアライメント系ＡＬＧｎは、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ、或いは基板支持機構としての回転ドラムＤＲの外周面上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈと、基準バー部材ＲＢ上の基準マークＲＭｎとを同時に撮像素子ＤＩＳによって検出できる。その為、先の図１２中のステップ３１８で説明したように、複数の基準マークＲＭｎの各々を基準にして、基板Ｐ上の幅方向に並んだアライメントマークＭＫｎの各々の位置ずれ誤差を直接的に計測できる。このように、複数のアライメント系ＡＬＧｎの各々によって、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎと基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ（又は回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）との相対的な位置ずれ誤差を直接計測するシーケンスを第１の計測工程とする。
さらに、先の図１２中のステップ３１８でも説明したが、複数のアライメント系ＡＬＧｎの各々は、先の図１０に示したように、撮像素子ＤＩＳの撮像領域ＤＩＳ’内に設定される基準点（中心点ＣＣｎ）に対する基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎ（又は回転ドラムＤＲ上の基準パターンＦＭａ～ＦＭｈ）の位置ずれ誤差を計測することもできる。この場合、基準点は、撮像素子ＤＩＳからの映像信号Ｖｓｇを解析する画像解析部２０６（図１１参照）内で仮想的に決められるので、画像解析部２０６は専ら基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｎの拡大像の解析だけを行えば良い。その為、位置ずれ誤差を求める為の演算処理の負荷が減り、先の第１の計測工程と比べると、アライメントマークＭＫｎの１つの位置ずれ計測が短時間で完了すると言った利点がある。
このような計測のシーケンスを第３の計測工程とした場合、第３の計測工程で計測されるアライメントマークＭＫｎの各々の位置ずれ誤差には、アライメント系ＡＬＧｎの検出領域ＡＤｎ（即ち、撮像領域ＤＩＳ’）の基準バー部材ＲＢに対する設置誤差ΔＣｎが含まれていない。従って、基準バー部材ＲＢの基準マークＲＭｎを基準にして、基板Ｐ上の被露光領域ＤＰＡの主走査方向や副走査方向（Ｙ方向）の位置ずれ量や基板Ｐの面内での変形量（伸縮、歪み、傾き等）を求めるときは、第３の計測工程で計測されたアライメントマークＭＫｎの位置ずれ誤差を、先の第２の計測工程で求められた設置誤差情報ΔＣｎで補正し、その補正の結果で得られる位置ずれ誤差の情報に基づいて、パターンの描画動作（図１２中のステップ３２０）が行われる。
ＡＤｎ、ＡＲｎ・・・検出領域
ＡＬＧｎ・・・アライメント系
ＢＳ１・・・ビームスプリッタ Ｂｓｐ・・・光分割面
ＥＸ・・・パターン形成装置 ＩＬＵ・・・照明系
ＭＫｎ・・・アライメントマーク ＯＢＬ・・・対物レンズ系
Ｐ・・・基板
ＲＢ・・・基準バー部材（基準指標部材）
ＲＭｎ・・・基準マーク
Ｕｎ・・・描画ユニット（パターン形成機構）

Claims (21)

  1. 第１方向に移動する基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    前記基板上に設定されたパターン形成領域に前記パターンを形成するパターン形成機構と、
    前記基板上に形成された基板マークを、前記第１方向に関して前記パターン形成領域の上流側に設定された検出領域内で光学的に検出するアライメント系と、
    前記検出領域に対応した部分に基準指標マークが形成された基準指標部材と、
    前記アライメント系に設けられ、前記基板マークからの光と前記基準指標マークからの光とを合成する合成光学部材と、
    前記アライメント系に設けられ、前記合成光学部材に向けて照明光を投射し、かつ、前記合成光学部材で合成された前記基板マークからの光と前記基準指標マークからの光とが入射する対物レンズと、
    を備えた、パターン形成装置。
  2. 請求項１に記載のパターン形成装置であって、
    前記合成光学部材は、前記対物レンズからの前記照明光を前記基板マークに向けて投射し、かつ、前記基準指標マークに向けて投射するビームスプリッタである、パターン形成装置。
  3. 請求項２に記載のパターン形成装置であって、
    前記ビームスプリッタは、前記対物レンズの光軸と垂直な面に対して所定角度だけ傾けて配置される平行平板状の透過光学硝材であり、
    前記所定角度を５°～３０°の範囲に設定した、パターン形成装置。
  4. 請求項２または３に記載のパターン形成装置であって、
    前記ビームスプリッタは、前記対物レンズから投射される前記照明光の第１の波長帯域の光は透過させ、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光は反射させる膜が形成された光分割面を有する、パターン形成装置。
  5. 請求項２または３に記載のパターン形成装置であって、
    前記ビームスプリッタは、前記対物レンズから投射される前記照明光の第１の直線偏光の光は透過させ、前記第１の直線偏光と異なる第２の直線偏光の光は反射させる膜が形成された光分割面を有する、パターン形成装置。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のパターン形成装置であって、
    前記合成光学部材は、前記第１方向に移動する前記基板の前記基板マークからの光を合成する、パターン形成装置。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のパターン形成装置であって、
    前記基準指標部材は、インバー合金、コバール合金、ＨｆＷ２Ｏ8（又はＺｒＷ２Ｏ8）とＭｇＷＯ4との混合焼結による材料、石英、コージライト系セラミックス、ガラスセラミックスのうちのいずれかの材料で構成される、パターン形成装置。
  8. 請求項１に記載のパターン形成装置であって、
    前記基準指標部材には、前記基準指標マークを照明する照明部が設けられ、前記照明部によって前記基準指標マークから発生する光が前記合成光学部材を介して、前記アライメント系に入射する、パターン形成装置。
  9. 請求項８に記載のパターン形成装置であって、
    前記照明部は、前記基準指標部材の内部から前記基準指標マークを照明する、パターン形成装置。
  10. 請求項８または９に記載のパターン形成装置であって、
    前記合成光学部材は、前記対物レンズからの前記照明光を前記基板マークに投射し、かつ、前記基板マークからの前記照明光の反射光と前記照明部による前記基板マークからの光とを合成して前記対物レンズに導くビームスプリッタである、パターン形成装置。
  11. 請求項１０に記載のパターン形成装置であって、
    前記ビームスプリッタは、前記対物レンズの光軸と垂直な面に対して所定角度だけ傾けて配置される平行平板状の透過光学素子であり、
    前記所定角度を５°～３０°の範囲に設定した、パターン形成装置。
  12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載のパターン形成装置であって、
    前記基板マークは、前記第１方向に沿って前記基板上に複数形成されている、パターン形成装置。
  13. 請求項１～１２のいずれか１項に記載のパターン形成装置であって、
    前記第１方向と直交する第２方向に沿って、前記アライメント系を複数備え、
    前記基準指標部材は、複数の前記アライメント系に沿うように前記第２方向に延設され、かつ、複数の前記アライメント系における前記検出領域に対応して前記基準指標マークが前記第２方向に沿って複数形成されている、パターン形成装置。
  14. 請求項１３に記載のパターン形成装置であって、
    前記基準指標部材は、前記第２方向に棒状に延びると共に、前記第２方向に対して垂直な断面が多角形に形成され、前記多角形の一辺に対応して前記第２方向に延びる１つの面を参照面とし、前記参照面上に複数の前記基準指標マークが形成されている、パターン形成装置。
  15. 請求項１３または１４に記載のパターン形成装置であって、
    前記パターン形成機構は、前記第２方向にビームを１次元走査する複数の描画ユニットを備え、
    複数の前記アライメント系は、複数の前記描画ユニットに対応して設けられている、パターン形成装置。
  16. 請求項１～１５のいずれか１項に記載のパターン形成装置であって、
    前記パターンは電子デバイス用のパターンである、パターン形成装置。
  17. 第１方向に移動する基板上の所定領域内に形成された下地パターンに対して、新たなパターンを重ね合わせて形成するパターン形成方法であって、
    前記基板の前記第１方向への移動に関して、前記基板の前記所定領域内に前記新たなパターンを形成するパターン形成機構によるパターン形成領域の上流側に設定される第１アライメント系の第１検出領域内で、前記基板上に前記第１方向に沿って所定間隔で形成された複数の第１基板マークを順次光学的に検出する第１のマーク検出工程と、
    前記パターン形成領域の上流側であって、且つ前記第１検出領域から前記第１方向と直交した第２方向に所定間隔だけ離して設定される第２アライメント系の第２検出領域内で、前記基板上に前記第１方向に沿って所定間隔で形成された複数の第２基板マークを順次光学的に検出する第２のマーク検出工程と、
    前記第１アライメント系と前記第２アライメント系とに沿うように前記第２方向に延設された基準指標部材上に、前記第１検出領域と前記第２検出領域との前記所定間隔に対応した位置の各々に形成された２つの基準指標マークの一方の第１基準指標マークを、前記第１のマーク検出工程の際に、前記第１アライメント系の光路中に配置された第１対物レンズ及び第１合成光学部材を介して前記第１基板マークと同時検出し、前記２つの基準指標マークの他方の第２基準指標マークを、前記第２のマーク検出工程の際に、前記第２アライメント系の光路中に配置された第２対物レンズ及び第２合成光学部材を介して前記第２基板マークと同時検出することにより、前記基準指標マークを基準にした前記第１基板マークと前記第２基板マークとの各位置を計測する第１の計測工程と、
    前記パターン形成機構によって前記基板上の前記所定領域内に前記新たなパターンを形成する際、前記第１の計測工程で計測された前記第１基板マークと前記第２基板マークの各位置に基づいて前記新たなパターンの位置を調整する第１の調整工程と、
    を含み、
    前記第１基準指標マークを前記第１基板マークと同時検出するときは、照明光を前記第１対物レンズから前記第１合成光学部材を介して前記第１基準指標マーク及び前記第１基板マークに投射し、かつ、前記第１基準指標マーク及び前記第１基板マークからの光を前記第１合成光学部材で合成した後に前記第１対物レンズに入射させ、
    前記第２基準指標マークを前記第２基板マークと同時検出するときは、照明光を前記第２対物レンズから前記第２合成光学部材を介して前記第２基準指標マーク及び前記第２基板マークに投射し、かつ、前記第２基準指標マーク及び前記第２基板マークからの光を前記第２合成光学部材で合成した後に前記第２対物レンズに入射する、パターン形成方法。
  18. 請求項１７に記載のパターン形成方法であって、
    前記第１アライメント系は、前記第１検出領域内に現れる前記第１基板マークの像、又は前記第１基準指標マークの像を、前記第１合成光学部材を介して撮像する第１撮像素子を有し、
    前記第２アライメント系は、前記第２検出領域内に現れる前記第２基板マークの像、又は前記第２基準指標マークの像を、前記第２合成光学部材を介して撮像する第２撮像素子を有し、
    前記第１撮像素子の第１撮像領域内での前記第１基準指標マークの像の位置と前記第１撮像領域内の所定の基準点との相対的な位置誤差を計測すると共に、前記第２撮像素子の第２撮像領域内での前記第２基準指標マークの像の位置と前記第２撮像領域内の所定の基準点との相対的な位置誤差を計測することにより、前記基準指標部材を基準とした前記第１アライメント系と前記第２アライメント系の各々の設置誤差情報を取得する第２の計測工程を、更に含む、パターン形成方法。
  19. 請求項１８に記載のパターン形成方法であって、
    前記第１撮像素子の前記第１撮像領域内に現れる前記第１基板マークの像の前記基準点に対する位置誤差を計測すると共に、前記第２撮像素子の前記第２撮像領域内に現れる前記第２基板マークの像の前記基準点に対する位置誤差を計測することにより、前記基板上の前記所定領域の位置ずれ情報を求める第３の計測工程を、更に含む、パターン形成方法。
  20. 請求項１９に記載のパターン形成方法であって、
    前記第１の調整工程は、前記第３の計測工程で求められた前記基板上の前記所定領域の位置ずれ情報を、前記第２の計測工程で取得された前記設置誤差情報によって補正した後、該補正された位置ずれ情報を、前記第１の計測工程で計測された前記第１基板マークと前記第２基板マークの各位置の情報の代わりに用いて、前記新たなパターンの位置を調整する、パターン形成方法。
  21. 請求項１７に記載のパターン形成方法であって、
    前記第１のマーク検出工程では、前記第１方向に移動する前記基板の前記第１基板マークを検出し、
    前記第２のマーク検出工程では、前記第１方向に移動する前記基板の前記第２基板マークを検出する、パターン形成方法。
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