JPWO2017104717A1 - パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

露光装置（ＥＸ）は、描画データに基づいて変調されるビーム（ＬＢ）を基板（Ｐ）上に投射する露光ヘッド（１４）を有し、基板（Ｐ）を副走査方向に移動させることによって、基板（Ｐ）上に描画データに対応したパターンを描画する。露光装置（ＥＸ）は、基板（Ｐ）に描画すべきパターンの副走査方向に関する描画倍率の変更位置を、基板（Ｐ）の移動量の変化を計測する計測機構で計測される移動量に対応して設定し、描画倍率の変更位置が、副走査方向に並ぶ複数の画素のうちの特定画素の副走査方向の途中に設定される場合は、副走査方向に関して特定画素の１つ手前の画素の描画が完了する位置を新変更位置として、計測機構で計測される移動量と画素の寸法との対応関係を補正して、描画倍率の次の変更位置までに描画データ記憶部（１０８）から読み出される画素データのアドレスを設定する描画コントロール部（１００）を備える。

Description

本発明は、基板等の被照射体上に描画データに基づいた光ビームを照射してパターンを描画するパターン描画装置に関する。

近年、プリンタブル・エレクトロニックと称して、樹脂や極薄ガラスで構成されたフレキシブル（可撓性）な基板上に、凹版方式、凸版方式、シルク方式、または、インクジェット方式等の印刷法、或いはフレキシブルな基板上に塗布された感光層に紫外線の光パターンを投射する光パターニング法によって、表示ディスプレイ等の電子デバイスを形成することが試みられている。電子デバイスとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ＩＣチップ、センサ素子、抵抗素子、コンデンサ素子等を含む回路パターン（単一の配線層、または多層配線層）の形成には、パターンの描画分解能が高く、高精度な位置決め精度が要求されるため、印刷法ではなく光パターニング法を用いることが検討されている。

特開２００４−２７２１６７号公報には、所定の画素間ピッチ（画素寸法）で規定される描画データに応じて、レーザビームを基材上に照射するとともに、ビームと基材を相対的に２次元移動させて、基材上にＴＦＴやカラーフィルター等のパターンを形成するパターン形成装置が開示されている。この特開２００４−２７２１６７号公報のパターン形成装置では、基材（フレキシブル基材）上に形成された前工程パターンの周囲の複数ヶ所に形成されたアライメントマークの各位置を検出し、その結果に基づいて基材の伸縮（および変形）を求め、求めた伸縮（変形）に応じて描画データを補正することで、前工程パターンとの位置ずれを防止したパターン露光を行っている。その描画データの補正に際しては、基材上でビームを移動させる方向（主走査方向）と、基材を支持する移動ステージの移動方向（副走査方向）とに細分化された画素の寸法（画素ピッチ）を、基材の伸縮に応じて補正している。

しかしながら、例えば、ロール・ツー・ロール方式で長尺の基材上に連続してパターンを形成する場合、基材の長尺方向の伸縮は一定ではなく、所々で変動することがある。すなわち、長尺の基材上に形成される１つの電子デバイスに対応したパターン形成領域（露光領域）の中であっても、副走査方向に関する伸縮が一定でないことがあり、基材上の１つのパターン形成領域にパターンを描画している途中であっても、下地パターン（前工程パターン）との重ね合せ精度やトータルピッチ精度（パターン形成領域全長の寸法精度）を劣化させないためには、副走査方向に関する倍率補正をきめ細かく変える必要性が生じる。

本発明の第１の態様は、描画データに基づいて変調される光ビームを基板上に投射する露光ヘッド部を有し、前記基板を副走査方向に移動させることによって、前記基板上に前記描画データに対応したパターンを描画するパターン描画装置であって、前記基板を支持して前記副走査方向に移動させる移動機構と、前記描画データで規定される画素の前記基板上での寸法よりも小さい分解能で、前記基板の移動量の変化を計測する計測機構と、前記副走査方向に並ぶ複数の前記画素ごとの画素データを前記描画データとして記憶するとともに、前記計測機構で計測される前記基板の移動量に応じて画素データの読み出しアドレスが更新されるデータ記憶部と、前記基板に描画すべき前記パターンの前記副走査方向に関する描画倍率の変更位置を前記計測機構で計測される前記移動量に対応して設定する倍率設定部と、前記描画倍率の変更位置が、前記副走査方向に並ぶ複数の前記画素のうちの特定画素の前記副走査方向の途中に設定される場合は、前記副走査方向に関して前記特定画素の１つ手前の画素の描画が完了する位置を新変更位置として、前記計測機構で計測される前記移動量と前記画素の寸法との対応関係を補正して、前記描画倍率の次の変更位置までに前記データ記憶部から読み出される前記画素データのアドレスを設定する制御部と、を備える。

本発明の第２の態様は、描画データに基づいて変調される光ビームのスポットを基板上で主走査方向に走査する露光ヘッド部を有し、前記基板を副走査方向に移動させることによって、前記基板上に前記描画データに対応したパターンを描画するパターン描画装置であって、前記光ビームを複数の反射面の各々で順次反射させて主走査方向に走査する回転ポリゴンミラーと、前記回転ポリゴンミラーの各反射面が所定の角度位置になる度に、前記光ビームによる描画開始時点を表す原点パルス信号を発生する原点センサと、前記基板上に描画すべき前記パターンを前記主走査方向と前記副走査方向との２次元で分解した複数の画素で表したとき、前記複数の画素の各々に対応した画素データを、前記スポットの走査の順に並べた画素データ列として記憶するデータ記憶部と、第１の前記原点パルス信号に応答して、次の第２の前記原点パルス信号の発生までの間に、前記データ記憶部に記憶されている描画すべき前記画素データ列の指定と所定の演算とを行う準備処理を実行し、前記第２の前記原点パルス信号に応答して、前記準備処理された前記画素データ列に基づいて前記スポットによる描画動作を開始する制御部と、を備える。

本発明の第３の態様は、描画ビームのスポットを基板上で主走査方向に繰り返し走査する描画ヘッド部を有し、前記基板と前記描画ヘッド部を副走査方向に相対移動させることによって、前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記描画ビームのスポットが前記主走査方向の走査開始位置になったことを表す検知信号を前記繰り返し走査の度に出力する検出センサと、前記スポットが前記主走査方向に走査される間に描画すべき前記パターンに対応した描画データを、前記副走査方向に関して複数記憶するデータ記憶部と、前記検出センサから出力される第１の前記検知信号と、その後で出力される第２の前記検知信号との間の期間に、前記データ記憶部に記憶されている前記第２の前記検知信号に応答して描画すべき前記描画データを準備する準備処理を実行し、前記第２の前記検知信号に応答して前記準備処理された前記描画データに基づいて前記スポットによる前記パターンの描画を実行するように制御する制御部と、を備える。

本発明の第４の態様は、電子デバイス用のパターンを基板上に描画するパターン描画装置であって、前記パターンを描画する為の描画用ビームを回転多面鏡によって前記基板上で主走査方向に繰り返し走査する走査ユニットと、前記基板と前記走査ユニットとを前記主走査方向と交差した副走査方向に相対移動させる移動機構と、前記描画用ビームが前記主走査方向の走査開始位置に対応した時点になったことを表す検知信号を前記回転多面鏡の複数の反射面毎に出力する検出センサと、前記描画用ビームが前記主走査方向に走査される間に描画すべき前記パターンに対応した描画データを、前記副走査方向に関して複数記憶するデータ記憶部と、前記検出センサから出力される第１の前記検知信号と、その後で出力される第２の前記検知信号との間の期間に、前記第２の前記検知信号に応答して描画すべき前記描画データを前記データ記憶部から読み出して準備する準備処理を実行し、前記第２の前記検知信号に応答して前記準備処理された前記描画データに基づいて前記描画用ビームによる前記パターンの描画を実行するように制御する制御部と、を備える。

第１の実施の形態による露光装置の全体構成を示す図である。 図１に示す露光装置の回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。 基板上で走査されるスポット光の描画ライン、および基板上に形成されたアライメントマークを示す図である。 図１に示す走査ユニットの光学的な構成を示す図である。 図１に示すビーム分配部の構成を示す図である。 図１に示す制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す光源装置の具体的な構成を示す図である。 図６に示した描画コントロール部と描画データ記憶部とによって、基板の移動位置（移動量）に応じた描画データ（画素データ列）の読み出しのタイミングを説明する図である。 図９Ａは、倍率補正を行わないときに、Ｘアドレス値のインクリメント（１番地の増加）が、移動量の１０カウント分に対応している状態を示す図、図９Ｂは、描画すべきパターンを縮小させるために、Ｘアドレス値のインクリメント（１番地の増加）が、移動量の９カウント分に対応している状態を示す図である。 描画動作中の途中で異なる描画倍率に変更する際の制御について説明する図である。 描画動作中の途中で異なる描画倍率に変更する際の制御について説明する図である。 １つの露光領域上に設定される倍率変更点の一例を説明する図である。 図６に示した描画コントロール部によって実行される副走査方向の描画倍率補正のための演算シーケンスの変形例を説明するタイムチャートである。 走査ユニットからの原点信号の発生タイミング、描画タイミング、および演算タイミングを時系列に表したタイムチャートである。 図１４で説明した制御を行うために、図６中の描画コントロール部と描画データ記憶部の各々に設けられる一部の回路構成の概略を説明するブロック図である。 図１４、図１５で説明した主走査方向（Ｙ方向）への描画パターンの位置シフトを、露光領域に対するパターンの描画動作中に連続して実行する場合の一例を示すチャート図である。

本発明の態様に係るパターン描画装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の基板（被照射体）Ｐに露光処理を施す露光装置（パターン描画装置）ＥＸを含むデバイス製造システム１０の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を説明する。

デバイス製造システム１０は、基板Ｐに所定の処理（露光処理等）を施して、電子デバイスを製造するシステム（基板処理装置）である。デバイス製造システム１０は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等を製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等がある。デバイス製造システム１０は、可撓性のシート状の基板（シート基板）Ｐをロール状に巻いた供給ロール（図示略）から基板Ｐが送出され、送出された基板Ｐに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Ｐを回収ロール（図示略）で巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ Ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式の構造を有する。基板Ｐは、基板Ｐの移動方向（搬送方向）が長手方向（長尺）となり、幅方向が短手方向（短尺）となる帯状の形状を有する。本第１の実施の形態においては、フィルム状の基板Ｐが、前工程の処理装置（第１の処理装置）ＰＲ１、露光装置ＥＸ、後工程の処理装置（第２の処理装置）ＰＲ２を経て、連続的に処理される例を示している。

なお、本第１の実施の形態では、Ｘ方向は、装置が設置される工場の床面Ｅと平行な水平面であって基板Ｐが搬送される方向とし、Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向と直交する方向、つまり、基板Ｐの幅方向（短尺方向）とし、Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向（上方向）であり、重力が働く方向と平行である。

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

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

ところで、基板Ｐの可撓性（flexibility）とは、基板Ｐに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Ｐを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Ｐの材質、大きさ、厚さ、基板Ｐ上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本第１の実施の形態によるデバイス製造システム１０内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Ｐを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損（破れや割れが発生）したりせずに、基板Ｐを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。

前工程用の処理装置ＰＲ１は、基板Ｐを所定の速度で長尺方向に沿って搬送しつつ、基板Ｐに対して塗布処理と乾燥処理を行う塗布装置である。処理装置ＰＲ１は、基板Ｐの表面に感光性機能液を選択的または一様に塗布した後に、感光性機能液に含まれる溶剤または水を除去して、感光性機能液を乾燥させる。これにより、基板Ｐの表面に感光性機能層（光感応層）となる膜が選択的または一様に形成される。なお、ドライフィルムを基板Ｐの表面に貼り付けることで、基板Ｐの表面に感光性機能層を形成してもよい。この場合は、処理装置ＰＲ１に代えて、ドライフィルムを基板Ｐに貼り付ける貼付装置（処理装置）を設ければよい。

ここで、この感光性機能液（層）の典型的なものはフォトレジスト（液状またはドライフィルム状）であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤（ＳＡＭ）、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤等がある。感光性機能液（層）として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク）または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能液（層）として、感光性還元剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Ｐを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成（析出）される。このようなメッキ処理はアディティブ（additive）なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ（subtractive）なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置ＥＸへ送られる基板Ｐは、母材をＰＥＴやＰＥＮとし、その表面にアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。

露光装置ＥＸは、処理装置ＰＲ１から搬送されてきた基板Ｐを処理装置ＰＲ２に向けて所定の速度で搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、基板Ｐに対して露光処理（パターン描画）を行う処理装置である。露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面（感光性機能層の表面、すなわち、感光面）に、電子デバイス用のパターン（例えば、電子デバイスを構成するＴＦＴの電極や配線等のパターン）に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像（改質部）が形成される。

本第１の実施の形態においては、露光装置ＥＸは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式のパターン描画装置である。後で詳細に説明するが、露光装置ＥＸは、基板Ｐを長尺方向（副走査方向）に搬送しながら、露光用のパルス状のビーム（パルスビーム、光ビーム）ＬＢのスポット光ＳＰを、基板Ｐの被照射面（感光面）上で所定の走査方向（Ｙ方向）に１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光ＳＰの強度をパターンデータ（描画データ）に応じて高速に変調（オン／オフ）する。これにより、基板Ｐの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Ｐの副走査と、スポット光ＳＰの主走査とで、スポット光ＳＰが基板Ｐの被照射面上で相対的に２次元走査されて、基板Ｐに所定のパターンが描画露光される。また、基板Ｐは、長尺方向に沿って搬送されているので、露光装置ＥＸによってパターンが露光される露光領域Ｗは、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる（図３参照）。この露光領域Ｗに電子デバイスが形成されるので、露光領域Ｗは、デバイス形成領域でもある。

後工程の処理装置ＰＲ２は、露光装置ＥＸから搬送されてきた基板Ｐを所定の速度で搬送しつつ、基板Ｐに対して湿式処理と乾燥処理を行う湿式処理装置である。本第１の実施の形態では、処理装置ＰＲ２は、基板Ｐに対して湿式処理の一種である現像処理またはメッキ処理を行う。そのため、処理装置ＰＲ２は、基板Ｐを所定時間だけ現像液に浸漬させる現像部、または基板Ｐを所定時間だけ無電解メッキ液に浸漬させるメッキ部と、基板Ｐを純水等で洗浄する洗浄部と、基板Ｐを乾燥させる乾燥部とを備える。これにより、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が析出（形成）される。つまり、基板Ｐの感光性機能層上のスポット光ＳＰの照射部分と非照射部分の違いに応じて、基板Ｐ上に所定の材料（例えば、レジスト、パラジウム）が選択的に形成され、これがパターン層となる。

なお、感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、湿式処理の一種である液体（例えば、導電性インク等を含有した液体）の塗布処理、またはメッキ処理が処理装置ＰＲ２によって行われる。この場合であっても、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が形成される。つまり、基板Ｐの感光性機能層のスポット光ＳＰの照射部分と被照射部分の違いに応じて、基板Ｐ上に所定の材料（例えば、導電性インクまたはパラジウム等）が選択的に形成され、これがパターン層となる。

さて、図１に示す露光装置（パターン描画装置）ＥＸは、温調チャンバーＥＣＶ内に格納されている。この温調チャンバーＥＣＶは、内部を所定の温度、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Ｐの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Ｐの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を考慮した湿度に設定される。温調チャンバーＥＣＶは、パッシブまたはアクティブな防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２を介して製造工場の床面Ｅに配置される。防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２は、床面Ｅからの振動を低減する。この床面Ｅは、工場の床面自体であってもよいし、水平面を出すために床面上に専用に設置される設置土台（ペデスタル）上の面であってもよい。露光装置ＥＸは、基板搬送機構１２と、光源装置ＬＳと、ビーム分配部ＢＤＵと、露光ヘッド１４と、制御装置１６と、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍ（なお、ｍ＝１、２、３、４）と、複数のエンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂ（なお、ｊ＝１、２、３、４）とを少なくとも備えている。制御装置（制御部）１６は、露光装置ＥＸの各部を制御するものである。この制御装置１６は、コンピュータとプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本第１の実施の形態の制御装置１６として機能する。

基板搬送機構（移動機構）１２は、デバイス製造システム１０の基板搬送装置の一部を構成するものであり、処理装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐを、露光装置ＥＸ内で所定の速度で搬送した後、処理装置ＰＲ２に所定の速度で送り出す。この基板搬送機構１２によって、露光装置ＥＸ内で搬送される基板Ｐの搬送路が規定される。基板搬送機構１２は、基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、エッジポジションコントローラＥＰＣ、駆動ローラＲ１、テンション調整ローラＲＴ１、回転ドラム（円筒ドラム）ＤＲ、テンション調整ローラＲＴ２、駆動ローラＲ２、および、駆動ローラＲ３を有している。

エッジポジションコントローラＥＰＣは、処理装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐの幅方向（Ｙ方向であって基板Ｐの短尺方向）における位置が、目標位置に対して±十数μｍ〜数十μｍ程度の範囲（許容範囲）に収まるように、基板Ｐを幅方向に移動させて、基板Ｐの幅方向における位置を調整する。エッジポジションコントローラＥＰＣは、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）の位置を検出する不図示のエッジセンサからの検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラＥＰＣのローラをＹ方向に微動させて、基板Ｐの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ（ニップローラ）Ｒ１は、エッジポジションコントローラＥＰＣから搬送される基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを回転ドラムＤＲへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラＥＰＣは、回転ドラムＤＲに巻き付く基板Ｐの長尺方向が、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに対して常に直交するように、基板Ｐの幅方向における位置を適宜調整するとともに、基板Ｐの進行方向における傾き誤差を補正するように、エッジポジションコントローラＥＰＣの前記ローラの回転軸とＹ軸との平行度を適宜調整してもよい。

回転ドラムＤＲは、Ｙ方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸ＡＸｏと、中心軸ＡＸｏから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムＤＲは、この外周面（円周面）に倣って基板Ｐの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持（保持）しつつ、中心軸ＡＸｏを中心に回転して基板Ｐを＋Ｘ方向に搬送する。回転ドラムＤＲは、露光ヘッド１４からのビームＬＢ（スポット光ＳＰ）が投射される基板Ｐ上の領域（部分）をその外周面で支持する。回転ドラムＤＲは、電子デバイスが形成される面（感光層が形成された側の面）とは反対側の面（裏面）側から基板Ｐを支持（密着保持）する。回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、回転ドラムＤＲが中心軸ＡＸｏの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトＳｆｔが設けられている。このシャフトＳｆｔは、制御装置１６によって制御される図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）からの回転トルクが与えられることで中心軸ＡＸｏ回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸ＡＸｏを含み、ＹＺ平面と平行な平面を中心面Ｐｏｃと呼ぶ。

駆動ローラ（ニップローラ）Ｒ２、Ｒ３は、基板Ｐの搬送方向（＋Ｘ方向）に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Ｐに所定の弛み（あそび）を与えている。駆動ローラＲ２、Ｒ３は、駆動ローラＲ１と同様に、基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを処理装置ＰＲ２へ向けて搬送する。テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２は、−Ｚ方向に付勢されており、回転ドラムＤＲに巻き付けられて支持されている基板Ｐに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムＤＲにかかる基板Ｐに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置１６は、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）を制御することで、駆動ローラＲ１〜Ｒ３を回転させる。なお、駆動ローラＲ１〜Ｒ３の回転軸、および、テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２の回転軸は、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと平行している。

光源装置ＬＳは、パルス状のビーム（パルスビーム、パルス光、レーザ）ＬＢを発生して射出する。このビームＬＢは、３７０ｎｍ以下の波長帯域の特定波長（例えば、３５５ｎｍ）にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームＬＢの発光周波数（発振周波数、所定周波数）をＦａとする。光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、ビーム分配部ＢＤＵを介して露光ヘッド１４に入射する。光源装置ＬＳは、制御装置１６の制御にしたがって、発光周波数ＦａでビームＬＢを発光して射出する。この光源装置ＬＳの構成は、後で詳細に説明するが、本第１の実施の形態では、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）等で構成され、１００ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの発振周波数Ｆａでのパルス発光が可能で、１パルス光の発光時間が数ピコ秒〜十数ピコ秒程度の高輝度な紫外線のパルス光が得られるファイバーアンプレーザ光源（高調波レーザ光源）を用いるものとする。

ビーム分配部ＢＤＵは、露光ヘッド１４を構成する複数の走査ユニットＵｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）の各々に光源装置ＬＳからのビームＬＢを分配する複数のミラーやビームスプリッタと、各走査ユニットＵｎに入射するビームＬＢｎのそれぞれを描画データに応じて強度変調する描画用光学素子（ＡＯＭ）等を有するが、詳しくは図５を参照して後述する。

露光ヘッド（露光ヘッド部）１４は、同一構成の複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を配列した、いわゆるマルチビーム型の露光ヘッドとなっている。露光ヘッド１４は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板Ｐの一部分に、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によってパターンを描画する。露光ヘッド１４は、基板Ｐに対して電子デバイス用のパターン露光を繰り返し行うことから、パターンが露光される露光領域（電子デバイス形成領域）Ｗは、図３のように、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられている。複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、中心面Ｐｏｃを挟んで基板Ｐの搬送方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）で、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）で、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とは、ＸＺ面内でみると、中心面Ｐｏｃに対して対称に設けられている。

各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、ビーム分配部ＢＤＵから供給されるビームＬＢｎ（ｎ＝１〜６）を、基板Ｐの被照射面上でスポット光ＳＰに収斂するように投射しつつ、そのスポット光ＳＰを、回転するポリゴンミラーＰＭ（図４参照）によって１次元に走査する。この各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭによって、基板Ｐの被照射面上でスポット光ＳＰがＹ方向に１次元走査される。このスポット光ＳＰの走査によって、基板Ｐ上（基板Ｐの被照射面上）に、１ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン（走査線）ＳＬｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）が規定される。

走査ユニットＵ１は、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ１に沿って走査し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６は、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿って走査する。複数の走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、図２、図３に示すように、奇数番と偶数番の描画ラインＳＬｎは基板Ｐの長尺方向である副走査方向に分離しているが、Ｙ方向（基板Ｐの幅方向、或いは主走査方向）に関しては互いに分離することなく、継ぎ合わされるように設定されている。なお、ビーム分配部ＢＤＵから射出するビームＬＢｎにおいて、走査ユニットＵ１に入射するビームをＬＢ１で表し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６に入射するビームＬＢｎをＬＢ２〜ＬＢ６で表す。走査ユニットＵｎに入射するビームＬＢｎは、所定の方向に偏光した直線偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）、或いは円偏光のビームであってもよい。

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

なお、実際の各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）は、スポット光ＳＰが被照射面上を実際に走査可能な最大の長さ（最大走査長）よりも僅かに短く設定される。例えば、主走査方向（Ｙ方向）の描画倍率が初期値（倍率補正無し）の場合にパターン描画可能な描画ラインＳＬｎの走査長を３０ｍｍとすると、スポット光ＳＰの被照射面上での最大走査長は、描画ラインＳＬｎの描画開始点（走査開始点）側と描画終了点（走査終了点）側の各々に０．５ｍｍ程度の余裕を持たせて、３１ｍｍ程度に設定されている。このように設定することによって、スポット光ＳＰの最大走査長３１ｍｍの範囲内で、３０ｍｍの描画ラインＳＬｎの位置を主走査方向に微調整したり、描画倍率を微調整したりすることが可能となる。スポット光ＳＰの最大走査長は３１ｍｍに限定されるものではなく、主に走査ユニットＵｎ内のポリゴンミラー（回転ポリゴンミラー）ＰＭの後に設けられるｆθレンズＦＴ（図４参照）の口径等によって決まる。

複数の描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、中心面Ｐｏｃを挟んで、回転ドラムＤＲの周方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置する。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置する。描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、基板Ｐの幅方向、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと略並行となっている。

描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、基板Ｐの幅方向（主走査方向）に沿って所定の間隔をあけて直線上に１列に配置されている。描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６も同様に、基板Ｐの幅方向（主走査方向）に沿って所定の間隔をあけて直線上に１列に配置されている。このとき、描画ラインＳＬ２は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ１と描画ラインＳＬ３との間に配置される。同様に、描画ラインＳＬ３は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ２と描画ラインＳＬ４との間に配置されている。描画ラインＳＬ４は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ３と描画ラインＳＬ５との間に配置され、描画ラインＳＬ５は、基板Ｐの幅方向に関して、描画ラインＳＬ４と描画ラインＳＬ６との間に配置されている。

奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の各々に沿って走査されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５の各々によるスポット光ＳＰの主走査方向は、１次元の方向となっており、同じ方向となっている。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の各々に沿って走査されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の各々によるスポット光ＳＰの主走査方向は、１次元の方向となっており、同じ方向となっている。この描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に沿って走査されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５のスポット光ＳＰの主走査方向と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６のスポット光ＳＰの主走査方向とは互いに逆方向であってもよい。本第１の実施の形態では、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に沿って走査されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５のスポット光ＳＰの主走査方向は−Ｙ方向である。また、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に沿って走査されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６のスポット光ＳＰの主走査方向は＋Ｙ方向である。これにより、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の描画開始点側の端部と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の描画開始点側の端部とはＹ方向に関して隣接または一部重複する。また、描画ラインＳＬ３、ＳＬ５の描画終了点側の端部と、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４の描画終了点側の端部とはＹ方向に関して隣接または一部重複する。Ｙ方向に隣り合う描画ラインＳＬｎの端部同士を一部重複させるように、各描画ラインＳＬｎを配置する場合は、例えば、各描画ラインＳＬｎの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでＹ方向に数％以下の範囲で重複させるとよい。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインＳＬｎの端部同士をＹ方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。すなわち、互いにＹ方向に隣り合った２つの描画ラインＳＬｎの各々によって描画されるパターン同士が、Ｙ方向に継ぎ合わされて露光されることを意味する。

なお、描画ラインＳＬｎの副走査方向の幅（Ｘ方向の寸法）は、スポット光ＳＰの基板Ｐ上での実効的なサイズ（直径）φに応じた太さである。例えば、スポット光ＳＰの実効的なサイズ（寸法）φが３μｍの場合は、描画ラインＳＬｎの幅も３μｍとなる。また、本第１の実施の形態の場合、光源装置ＬＳからのビームＬＢがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインＳＬｎ上に投射されるスポット光ＳＰは、ビームＬＢの発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）に応じて離散的になる。そのため、ビーム分配部ＢＤＵからのビームＬＢｎの１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰと次の１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光ＳＰのサイズφ、スポット光ＳＰの走査速度（主走査の速度）Ｖｓ、および、ビームＬＢの発振周波数Ｆａによって設定される。スポット光ＳＰの実効的なサイズφは、スポット光ＳＰの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光ＳＰのピーク強度の１／ｅ²（または１／２）で決まる。

本第１の実施の形態では、実効的なサイズ（寸法）φに対して、φ×１／２程度スポット光ＳＰがオーバーラップするように、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓおよび発振周波数Ｆａが設定される。したがって、スポット光ＳＰの主走査方向に沿った投射間隔は、φ／２となる。そのため、副走査方向（描画ラインＳＬｎと直交した方向）に関しても、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査と、次の走査との間で、基板Ｐがスポット光ＳＰの実効的なサイズφの略１／２の距離だけ移動するように設定することが望ましい。また、基板Ｐ上の感光性機能層への露光量の設定は、ビームＬＢ（パルス光）のピーク値の調整で可能であるが、ビームＬＢの強度を上げられない状況で露光量を増大させたい場合は、スポット光ＳＰの主走査方向の走査速度Ｖｓの低下、ビームＬＢの発振周波数Ｆａの増大、或いは基板Ｐの副走査方向の搬送速度Ｖｔの低下等のいずれかによって、スポット光ＳＰの主走査方向または副走査方向に関するオーバーラップ量を増加させればよい。スポット光ＳＰの主走査方向の走査速度Ｖｓは、ポリゴンミラーＰＭの回転数（回転速度Ｖｐ）に比例して速くなる。

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

この各照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）は、ＸＺ平面において、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５は、ＸＺ平面において同じ方向となっており、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６は、ＸＺ平面において同じ方向となっている。また、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ１となるように設定されている（図１参照）。

図１に示した複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、図３に示す基板Ｐに形成された複数のアライメントマーク（マーク）ＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出するためのものであり、Ｙ方向に沿って複数（本第１の実施の形態では、４つ）設けられている。複数のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、基板Ｐの被照射面上の露光領域Ｗに描画される所定のパターンと、基板Ｐとを相対的に位置合わせする（アライメントする）ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板Ｐ上で、複数のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）は、露光ヘッド１４からのビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰによる基板Ｐ上の被照射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりも基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。また、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、露光ヘッド１４からビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰによる基板Ｐ上の被照射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりも基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。

アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、アライメント用の照明光を基板Ｐに投射する光源と、基板Ｐの表面のアライメントマークＭＫｍを含む局所領域（観察領域）Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）、Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の拡大像を得る観察光学系（対物レンズを含む）と、その拡大像を基板Ｐが搬送方向に移動している間に、基板Ｐの搬送速度Ｖｔに応じた高速シャッタで撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の各々が撮像した撮像信号（画像データ）は制御装置１６に送られる。制御装置１６にはマーク位置検出部が設けられ、複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板Ｐ上のアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置（マーク位置情報）を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板Ｐ上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長５００〜８００ｎｍ程度の光である。

複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４は、各露光領域Ｗの周りに設けられている。アライメントマークＭＫ１、ＭＫ４は、露光領域Ｗの基板Ｐの幅方向の両側に、基板Ｐの長尺方向に沿って一定の間隔Ｄｈで複数形成されている。アライメントマークＭＫ１は、基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、アライメントマークＭＫ４は、基板Ｐの幅方向の＋Ｙ方向側にそれぞれ形成されている。このようなアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４は、基板Ｐが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Ｐの長尺方向（Ｘ方向）に関して同一位置になるように配置される。さらに、アライメントマークＭＫ２、ＭＫ３は、アライメントマークＭＫ１とアライメントマークＭＫ４の間であって、露光領域Ｗの＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側との余白部に基板Ｐの幅方向（短尺方向）に沿って形成されている。アライメントマークＭＫ２、ＭＫ３は、露光領域Ｗと露光領域Ｗとの間に形成されている。アライメントマークＭＫ２は、基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、アライメントマークＭＫ３は、基板Ｐの＋Ｙ方向側に形成されている。

さらに、基板Ｐの−Ｙ方向側の端部に配列されるアライメントマークＭＫ１と余白部のアライメントマークＭＫ２とのＹ方向の間隔、余白部のアライメントマークＭＫ２とアライメントマークＭＫ３のＹ方向の間隔、および基板Ｐの＋Ｙ方向側の端部に配列されるアライメントマークＭＫ４と余白部のアライメントマークＭＫ３とのＹ方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのアライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、第１層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第１層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Ｗの周りにアライメントマーク用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、アライメントマークＭＫｍは、露光領域Ｗ内に形成されてもよい。例えば、露光領域Ｗ内であって、露光領域Ｗの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域Ｗ内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をアライメントマークＭＫｍとして利用してもよい。

アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ２１は、図３に示すように、対物レンズによる観察領域（検出領域）Ｖｗ１１、Ｖｗ２１内に存在するアライメントマークＭＫ１を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡ＡＭ１２〜ＡＭ１４、ＡＭ２２〜ＡＭ２４は、対物レンズによる観察領域Ｖｗ１２〜Ｖｗ１４、Ｖｗ２２〜Ｖｗ２４内に存在するアライメントマークＭＫ２〜ＭＫ４を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４は、複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置に対応して、基板Ｐの−Ｙ方向側からＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４、の順で基板Ｐの幅方向に沿って設けられている。なお、図２においては、アライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の観察領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の図示を省略している。

複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）は、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）との長尺方向の距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）も同様に、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）との長尺方向の距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Ｙ方向に設けられるアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍの数は、基板Ｐの幅方向に形成されるアライメントマークＭＫｍの配置や数に応じて変更可能である。また、各観察領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）、Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の基板Ｐの被照射面上の大きさは、アライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の大きさやアライメント精度（位置計測精度）に応じて設定されるが、１００〜５００μｍ角程度の大きさである。

図２に示すように、回転ドラムＤＲの両端部には、回転ドラムＤＲの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部ＳＤａ、ＳＤｂが設けられている。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、回転ドラムＤＲの外周面の周方向に一定のピッチ（例えば、２０μｍ）で凹状または凸状の格子線（目盛）を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、中心軸ＡＸｏ回りに回転ドラムＤＲと一体に回転する。スケール部ＳＤａ、ＳＤｂを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッド（以下、単にエンコーダとも呼ぶ）ＥＮｊａ、ＥＮｊｂ（なお、ｊ＝１、２、３、４）は、このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂと対向するように設けられている（図１、図２参照）。なお、図２においては、エンコーダＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂの図示を省略している。

エンコーダＥＮｊａ、ＥＮｊｂは、回転ドラムＤＲの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムＤＲの−Ｙ方向側の端部に設けられたスケール部ＳＤａに対向して、４つのエンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ、ＥＮ２ａ、ＥＮ３ａ、ＥＮ４ａ）が設けられている。同様に、回転ドラムＤＲの＋Ｙ方向側の端部に設けられたスケール部ＳＤｂに対向して、４つのエンコーダＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ、ＥＮ２ｂ、ＥＮ３ｂ、ＥＮ４ｂ）が設けられている。

エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、設置方位線Ｌｘ１上に配置されている（図１、図２参照）。設置方位線Ｌｘ１は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Ｌｘ１は、ＸＺ平面において、各アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）の観察領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）も設置方位線Ｌｘ１上に配置されている。

エンコーダＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、且つ、エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂより基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。エンコーダＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、設置方位線Ｌｘ２上に配置されている（図１、図２参照）。設置方位線Ｌｘ２は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。この設置方位線Ｌｘ２は、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と同角度位置となって重なっている。

エンコーダＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、設置方位線Ｌｘ３上に配置されている（図１、図２参照）。設置方位線Ｌｘ３は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。この設置方位線Ｌｘ３は、ＸＺ平面において、照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６と同角度位置となって重なっている。したがって、設置方位線Ｌｘ２と設置方位線Ｌｘ３とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ１となるように設定されている（図１参照）。

エンコーダＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂは、エンコーダＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂより基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、設置方位線Ｌｘ４上に配置されている（図１参照）。設置方位線Ｌｘ４は、ＸＺ平面において、エンコーダＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Ｌｘ４は、ＸＺ平面において、各アライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の観察領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）も設置方位線Ｌｘ４上に配置されている。この設置方位線Ｌｘ１と設置方位線Ｌｘ４とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ２となるように設定されている。

各エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）は、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束（回折光）を光電検出した検出信号（２相信号）を制御装置１６に出力する。制御装置１６内には、エンコーダごとの検出信号（２相信号）を内挿処理してスケール部ＳＤａ、ＳＤｂの格子の移動量をデジタル計数することで、回転ドラムＤＲの回転角度位置および角度変化、或いは基板Ｐの移動量をサブミクロンの分解能（設計上で設定される基板Ｐ上での画素寸法の数分の一以下の分解能）で計測する複数のカウンタ回路が設けられている。回転ドラムＤＲの角度変化からは、基板Ｐの搬送速度Ｖｔも計測することができる。エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）の各々に対応したカウンタ回路のカウント値（デジタル計数値）に基づいて、アライメントマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置、基板Ｐ上の露光領域Ｗと各描画ラインＳＬｎの副走査方向の位置関係等が特定できる。その他、そのカウンタ回路のカウント値（デジタル計数値）に基づいて、基板Ｐ上に描画すべきパターンの描画データ（例えばビットマップデータ）を記憶するメモリ部の副走査方向に関するアドレス位置（アクセス番地）も指定される。なお、スケール部ＳＤａ（ＳＤｂ）の周方向の１ヶ所には、図２に示すように周方向の原点位置を表すＺ相マークＺＺが形成され、エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）の各々は、そのＺ相マークＺＺを検知したときに、対応したカウンタ回路の計数値を瞬時にゼロ（或いは一定値）にリセットしたのち、スケール部ＳＤａ（ＳＤｂ）の格子の移動量を計測し続ける。

次に、図４を参照して走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の光学的な構成について説明する。なお、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、同一の構成を有することから、代表して走査ユニットＵ１についてのみ説明し、他の走査ユニットＵｎについてはその説明を省略する。また、図４においては、照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１）と平行する方向をＺｔ方向とし、Ｚｔ方向と直交する平面上にあって、基板Ｐが処理装置ＰＲ１から露光装置ＥＸを経て処理装置ＰＲ２に向かう方向をＸｔ方向とし、Ｚｔ方向と直交する平面上であって、Ｘｔ方向と直交する方向をＹｔ方向とする。つまり、図４のＸｔ、Ｙｔ、Ｚｔの３次元座標は、図１のＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標を、Ｙ軸を中心にＺ軸方向が照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１）と平行となるように回転させた３次元座標となる。

図４に示すように、走査ユニットＵ１内には、ビームＬＢ１の入射位置から被照射面（基板Ｐ）までのビームＬＢ１の進行方向に沿って、反射ミラーＭ１０、ビームエキスパンダーＢＥ、反射ミラーＭ１１、偏光ビームスプリッタＢＳ１、反射ミラーＭ１２、シフト光学部材（平行平板）ＳＲ、偏向調整光学部材（プリズム）ＤＰ、フィールドアパーチャＦＡ、反射ミラーＭ１３、λ／４波長板ＱＷ、シリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ１４、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズＦＴ、反射ミラーＭ１５、シリンドリカルレンズＣＹｂが設けられる。さらに、走査ユニットＵ１内には、走査ユニットＵ１の描画開始可能タイミングを検出する原点センサ（原点検出器、検出センサ）ＯＰ１と、被照射面（基板Ｐ）からの反射光を偏光ビームスプリッタＢＳ１を介して検出するための光学レンズ系Ｇ１０および光検出器ＤＴとが設けられる。

走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、−Ｚｔ方向に向けて進み、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いた反射ミラーＭ１０に入射する。この走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１の軸線は、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように反射ミラーＭ１０に入射する。反射ミラーＭ１０は、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行に設定されるビームエキスパンダーＢＥの光軸ＡＸａに沿って、反射ミラーＭ１０から−Ｘｔ方向に離れた反射ミラーＭ１１に向けて−Ｘｔ方向に反射する。したがって、光軸ＡＸａはＸｔＺｔ平面と平行な面内で照射中心軸Ｌｅ１と直交する。ビームエキスパンダーＢＥは、集光レンズＢｅ１と、集光レンズＢｅ１によって収斂された後に発散するビームＬＢ１を平行光にするコリメートレンズＢｅ２とを有し、ビームＬＢ１の径を拡大させる。

反射ミラーＭ１１は、ＹｔＺｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１（光軸ＡＸａ）を偏光ビームスプリッタＢＳ１に向けて−Ｙｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１１に対して−Ｙｔ方向に離れて設置されている偏光ビームスプリッタＢＳ１の偏光分離面は、ＹｔＺｔ平面に対して４５°傾いて配置され、Ｐ偏光のビームを反射し、Ｐ偏光と直交する方向に偏光した直線偏光（Ｓ偏光）のビームを透過するものである。走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、ここではＰ偏光のビームとするので、偏光ビームスプリッタＢＳ１は、反射ミラーＭ１１からのビームＬＢ１を−Ｘｔ方向に反射して反射ミラーＭ１２側に導く。

反射ミラーＭ１２は、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を、反射ミラーＭ１２から−Ｚｔ方向に離れた反射ミラーＭ１３に向けて−Ｚｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１２で反射されたビームＬＢ１は、Ｚｔ軸と平行な光軸ＡＸｃに沿って、２枚の石英の平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２で構成されるシフト光学部材ＳＲ、２つの楔状のプリズムＤｐ１、Ｄｐ２で構成される偏向調整光学部材ＤＰ、およびフィールドアパーチャ（視野絞り）ＦＡを通過して、反射ミラーＭ１３に入射する。シフト光学部材ＳＲは、平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２の各々を傾けることで、ビームＬＢ１の進行方向（光軸ＡＸｃ）と直交する平面（ＸｔＹｔ平面）内において、ビームＬＢ１の断面内の中心位置を２次元的に調整する。偏向調整光学部材ＤＰは、プリズムＤｐ１、Ｄｐ２の各々を光軸ＡＸｃの回りに回転させることによって、ビームＬＢ１の軸線と光軸ＡＸｃとの平行出し、または、基板Ｐの被照射面に達するビームＬＢ１の軸線と照射中心軸Ｌｅ１との平行出しが可能となっている。

反射ミラーＭ１３は、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ１４に向けて＋Ｘｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１３で反射したビームＬＢ１は、λ／４波長板ＱＷおよびシリンドリカルレンズＣＹａを介して反射ミラーＭ１４に入射する。反射ミラーＭ１４は、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラー（回転多面鏡、走査用偏向部材）ＰＭに向けて反射する。ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行な光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴに向けて＋Ｘｔ方向側に反射する。ポリゴンミラーＰＭは、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを基板Ｐの被照射面上で走査するために、入射したビームＬＢ１をＸｔＹｔ平面と平行な面内で１次元に偏向（反射）する。具体的には、ポリゴンミラーＰＭは、Ｚｔ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐと、回転軸ＡＸｐの周りに形成された複数の反射面ＲＰ（本実施の形態では反射面ＲＰの数Ｎｐを８とする）とを有する。回転軸ＡＸｐを中心にこのポリゴンミラーＰＭを所定の回転方向に回転させることで反射面ＲＰに照射されるパルス状のビームＬＢ１の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、１つの反射面ＲＰによってビームＬＢ１の反射方向が偏向され、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１のスポット光ＳＰを主走査方向（基板Ｐの幅方向、Ｙｔ方向）に沿って走査することができる。

すなわち、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰによって、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを主走査方向に沿って１回走査することができる。このため、ポリゴンミラーＰＭの１回転で、基板Ｐの被照射面上にスポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬ１の数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８本となる。ポリゴンミラーＰＭは、制御装置１６の制御の下、回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）ＲＭによって一定の速度で回転する。先に説明したように、描画ラインＳＬ１の実効的な長さ（例えば、３０ｍｍ）は、このポリゴンミラーＰＭによってスポット光ＳＰを走査することができる最大走査長（例えば、３１ｍｍ）以下の長さに設定されており、初期設定（設計上）では、最大走査長の中央に描画ラインＳＬ１の中心点（照射中心軸Ｌｅ１が通る点）が設定されている。

シリンドリカルレンズＣＹａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向）と直交する非走査方向（Ｚｔ方向）に関して、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹａは、ビームＬＢ１を反射面ＲＰ上でＸｔＹｔ平面と平行な方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。母線がＹｔ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹａと、後述のシリンドリカルレンズＣＹｂとによって、反射面ＲＰがＺｔ方向に対して傾いている場合（ＸｔＹｔ平面の法線に対する反射面ＲＰの傾き）があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１（描画ラインＳＬ１）の照射位置が、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰ毎の僅かな傾き誤差によってＸｔ方向にずれることを抑制することができる。

Ｘｔ軸方向に延びる光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射されたビームＬＢ１を、ＸｔＹｔ平面において、光軸ＡＸｆと平行となるように反射ミラーＭ１５に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ビームＬＢ１のｆθレンズＦＴへの入射角θは、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。ｆθレンズＦＴは、反射ミラーＭ１５およびシリンドリカルレンズＣＹｂを介して、その入射角θに比例した基板Ｐの被照射面上の像高位置にビームＬＢ１を投射する。焦点距離をｆｏとし、像高位置をｙとすると、ｆθレンズＦＴは、ｙ＝ｆｏ×θ、の関係（歪曲収差）を満たすように設計されている。したがって、このｆθレンズＦＴによって、ビームＬＢ１をＹｔ方向（Ｙ方向）に正確に等速で走査することが可能になる。ｆθレンズＦＴへの入射角θが０度のときに、ｆθレンズＦＴに入射したビームＬＢ１は、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。

反射ミラーＭ１５は、ｆθレンズＦＴからのビームＬＢ１を、シリンドリカルレンズＣＹｂを介して基板Ｐに向けて−Ｚｔ方向に反射する。ｆθレンズＦＴおよび母線がＹｔ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹｂによって、基板Ｐに投射されるビームＬＢ１が基板Ｐの被照射面上で直径数μｍ程度（例えば、３μｍ）の微小なスポット光ＳＰに収斂される。また、基板Ｐの被照射面上に投射されるスポット光ＳＰは、ポリゴンミラーＰＭによって、Ｙｔ方向に延びる描画ラインＳＬ１によって１次元走査される。なお、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと照射中心軸Ｌｅ１とは、同一の平面上にあり、その平面はＸｔＺｔ平面と平行である。したがって、光軸ＡＸｆ上に進んだビームＬＢ１は、反射ミラーＭ１５によって−Ｚｔ方向に反射し、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になって基板Ｐに投射される。本第１の実施の形態において、少なくともｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって偏向されたビームＬＢ１を基板Ｐの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、少なくとも反射部材（反射ミラーＭ１１〜Ｍ１５）および偏光ビームスプリッタＢＳ１は、反射ミラーＭ１０から基板ＰまでのビームＬＢ１の光路を折り曲げる光路偏向部材として機能する。この光路偏向部材によって、反射ミラーＭ１０に入射するビームＬＢ１の入射軸と照射中心軸Ｌｅ１とを略同軸にすることができる。ＸｔＺｔ平面に関して、走査ユニットＵ１内を通るビームＬＢ１は、クランク状に折り曲げられた光路を通った後、−Ｚｔ方向に進んで基板Ｐに投射される。

このように、基板Ｐが副走査方向に搬送されている状態で、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に一次元に走査することで、スポット光ＳＰを基板Ｐの被照射面にて相対的に２次元走査することができる。

なお、一例として、各描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の実効的な長さ（描画長）を３０ｍｍとし、実効的なサイズφが３μｍのスポット光ＳＰの１／２ずつ、つまり、１．５（＝３×１／２）μｍずつ、オーバーラップさせながらスポット光ＳＰを描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿って基板Ｐの被照射面上に照射する場合、パルス状のスポット光ＳＰは、１．５μｍの間隔で照射される。したがって、１回の走査で照射されるスポット光ＳＰの数は、２００００（＝３０〔ｍｍ〕／１．５〔μｍ〕）となる。また、基板Ｐの副走査方向の送り速度（搬送速度）Ｖｔを０．６０４８ｍｍ／ｓｅｃとし、副走査方向についてもスポット光ＳＰの走査が１．５μｍの間隔で行われるものとすると、描画ラインＳＬｎに沿った１回の走査開始（描画開始）時点と次の走査開始時点との時間差（周期）Ｔｐｘは、約６２０μｓｅｃ（＝０．３７５〔μｍ〕／０.６０４８〔ｍｍ／ｓｅｃ〕）となる。この時間差Ｔｐｘは、８反射面ＲＰのポリゴンミラーＰＭが１面分（４５度＝３６０度／８）だけ回転する時間である。この場合、ポリゴンミラーＰＭの１回転の時間が、約４．９６ｍｓｅｃ（＝８×６２０〔μｓｅｃ〕）となるように設定される必要があるので、ポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐは、毎秒約２０１．６１３回転（＝１／４．９６〔ｍｓｅｃ〕）、すなわち、約１２０９６．８ｒｐｍに設定される。

一方、ポリゴンミラーＰＭの１反射面ＲＰで反射したビームＬＢ１が有効にｆθレンズＦＴに入射する最大入射角度（スポット光ＳＰの最大走査長に対応）は、ｆθレンズＦＴの焦点距離と最大走査長によっておおよそ決まってしまう。一例として、反射面ＲＰが８つのポリゴンミラーＰＭの場合は、１反射面ＲＰ分の回転角度４５度のうちで実走査に寄与する回転角度αの比率（走査効率）は、α／４５度で表される。本第１の実施の形態では、実走査に寄与する回転角度αを１０度よりも大きく１５度よりも小さい範囲とするので、走査効率は１／３（＝１５度／４５度）となり、ｆθレンズＦＴの最大入射角は３０度（光軸ＡＸｆを中心として±１５度）となる。そのため、描画ラインＳＬｎの最大走査長（例えば、３１ｍｍ）分だけスポット光ＳＰを走査するのに必要な時間Ｔｓは、Ｔｓ＝Ｔｐｘ×走査効率、となり、先の数値例の場合は、時間Ｔｓ、約２０６．６６６・・・μｓｅｃ（＝６２０〔μｓｅｃ〕／３）、となる。本第１の実施の形態における描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の実効的な走査長を３０ｍｍとするので、この描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査の走査時間Ｔｓｐは、約２００μｓｅｃ（＝２０６．６６６・・・〔μｓｅｃ〕×３０〔ｍｍ〕／３１〔ｍｍ〕）、となる。したがって、この時間Ｔｓｐの間に、２００００のスポット光ＳＰ（パルス光）を照射する必要があるので、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発光周波数（発振周波数）Ｆａは、Ｆａ≒２００００回／２００μｓｅｃ≒１００ＭＨｚとなる。

図４に示した原点センサＯＰ１は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始可能な所定位置にくると原点信号ＳＺ１を発生する。言い換えるならば、原点センサＯＰ１は、これからスポット光ＳＰの走査を行う反射面ＲＰの角度が所定の角度位置になったときに原点信号ＳＺ１を発生する。ポリゴンミラーＰＭは、８つの反射面ＲＰを有するので、原点センサＯＰ１は、ポリゴンミラーＰＭが１回転する期間で、８回原点信号ＳＺ１を出力することになる。この原点センサＯＰ１が発生した原点信号ＳＺ１は、制御装置１６に送られる。原点センサＯＰ１が原点信号ＳＺ１を発生してから、遅延時間Ｔｄ１経過後にスポット光ＳＰの描画ラインＳＬ１に沿った走査が開始される。つまり、この原点信号ＳＺ１は、走査ユニットＵ１によるスポット光ＳＰの描画開始タイミング（走査開始タイミング）を示す情報となっている。原点センサＯＰ１は、基板Ｐの感光性機能層に対して非感光性の波長域のレーザビームＢｇａを反射面ＲＰに対して射出するビーム送光系ｏｐａと、反射面ＲＰで反射したレーザビームＢｇａの反射ビームＢｇｂを受光して原点信号ＳＺ１を発生するビーム受光系ｏｐｂとを有する。

なお、走査ユニットＵ２〜Ｕ６に設けられている原点センサＯＰｎをＯＰ２〜ＯＰ６で表し、原点センサＯＰ２〜ＯＰ６で発生する原点信号ＳＺｎをＳＺ２〜ＳＺ６で表す。制御装置１６は、これらの原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）に基づいて、どの走査ユニットＵｎがこれからスポット光ＳＰの走査を行うかを管理している。また、原点信号ＳＺ２〜ＳＺ６が発生してから、走査ユニットＵ２〜Ｕ６による描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿ったスポット光ＳＰの走査を開始するまでの遅延時間ＴｄｎをＴｄ２〜Ｔｄ６で表す場合がある。本実施の形態では、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６を使って、各走査ユニットＵ１〜Ｕ６のポリゴンミラーＰＭの回転速度を所定値に一致させる同期制御と、各ポリゴンミラーＰＭの回転角度位置（角度位相）を所定の関係に維持する同期制御とが行われる。

図４に示す光検出器ＤＴは、例えば、回転ドラムＤＲの表面に形成された基準パターン、或いは基板Ｐの特定位置に形成された基準パターンがスポット光ＳＰによって走査されたときに発生する反射光の変化を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムＤＲの基準パターン（或いは基板Ｐ上の基準パターン）が形成された領域に、走査ユニットＵ１からビームＬＢ１のスポット光ＳＰを照射すると、ｆθレンズＦＴがテレセントリック系であることから、その反射光が、シリンドリカルレンズＣＹｂ、反射ミラーＭ１５、ｆθレンズＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、反射ミラーＭ１４、シリンドリカルレンズＣＹａ、λ／４波長板ＱＷ、反射ミラーＭ１３、フィールドアパーチャＦＡ、偏向調整光学部材ＤＰ、シフト光学部材ＳＲ、および、反射ミラーＭ１２を通過して偏光ビームスプリッタＢＳ１に戻ってくる。λ／４波長板ＱＷの作用によって、基板Ｐに照射されるビームＬＢ１は、Ｐ偏光から円偏光のビームＬＢ１に変換され、回転ドラムＤＲの表面（或いは基板Ｐの表面）で反射されて、偏光ビームスプリッタＢＳ１まで戻ってくる反射光は、λ／４波長板ＱＷによって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、光学レンズ系Ｇ１０を介して光検出器ＤＴに達する。光検出器ＤＴからの検出信号に基づいて計測される描画ラインＳＬｎに対する基準パターンの位置情報によって、走査ユニットＵｎをキャリブレーションすることができる。

図５は、ビーム分配部ＢＤＵ内の構成をＸＹ面内で見た図である。ビーム分配部ＢＤＵは、複数の描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）と、複数のビームスプリッタＢＳａ〜ＢＳｅと、複数の反射ミラーＭＲ１〜ＭＲ５と、複数の落射用の反射ミラーＦＭ１〜ＦＭ６とを有する。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、光源装置ＬＳからのビームＬＢを６つに分配した光路の各々に配置され、高周波の駆動信号に応答して入射ビームを回折させた１次回折光を、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）として射出する音響光学変調素子（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）である。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の各々における１次回折光（ビームＬＢ１〜ＬＢ６）の回折方向はＸＺ面と平行な面内で−Ｚ方向であり、各描画用光学素子ＡＯＭｎがオン状態（１次回折光を発生する状態）のときに各描画用光学素子ＡＯＭｎから射出されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、反射面がＸＹ面に対して傾斜した落射用の反射ミラーＦＭ１〜ＦＭ６の各々によって、対応する走査ユニットＵ１〜Ｕ６（反射ミラーＭ１０）に向けて−Ｚ方向に反射される。

光源装置ＬＳからのビームＬＢはビームスプリッタＢＳａで２分割され、ビームスプリッタＢＳａを透過したビームは、反射ミラーＭＲ１、ＭＲ２で反射された後、ビームスプリッタＢＳｂで２分割される。ビームスプリッタＢＳｂで反射したビームは、描画用光学素子ＡＯＭ５に入射する。ビームスプリッタＢＳｂを透過したビームは、ビームスプリッタＢＳｃで２分割され、ビームスプリッタＢＳｃで反射したビームは、描画用光学素子ＡＯＭ３に入射する。ビームスプリッタＢＳｃを透過したビームは、反射ミラーＭＲ３で反射されて、描画用光学素子ＡＯＭ１に入射する。同様に、ビームスプリッタＢＳａで反射されたビームは、反射ミラーＭＲ４で反射された後、ビームスプリッタＢＳｄで２分割される。ビームスプリッタＢＳｄで反射されたビームは、描画用光学素子ＡＯＭ６に入射する。ビームスプリッタＢＳｄを透過したビームは、ビームスプリッタＢＳｅで２分割され、ビームスプリッタＢＳｅで反射されたビームは、描画用光学素子ＡＯＭ４に入射する。ビームスプリッタＢＳｅを透過したビームは、反射ミラーＭＲ５で反射されて、描画用光学素子ＡＯＭ２に入射する。

以上のように、６つの描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の各々に、光源装置ＬＳからのビームＬＢが約１／６に振幅分割（強度分割）された状態でともに入射する。描画用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の各々に、描画データの画素毎のビットデータに応じて、高周波の駆動信号の印加をオン／オフすることによって、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々の描画ラインＳＬｎに沿って走査されるスポット光ＳＰの強度が変調される。これによって、描画データ（ビットマップ）に対応したパターンが、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）で同時に基板Ｐ上に描画される。描画データ（パターンデータ）は、走査ユニットＵｎ毎に設けられ、走査ユニットＵｎによって描画されるパターンを、スポット光ＳＰのサイズφに応じて設定される寸法の画素によって分割し、複数の画素の各々を前記パターンに応じた１ビットの論理情報（ビットデータ、画素データ）で表したものである。つまり、描画データは、スポット光ＳＰの走査方向（主走査方向、Ｙ方向）に沿った方向を行方向とし、基板Ｐの搬送方向（副走査方向、Ｘ方向）に沿った方向を列方向とするように２次元に分解された複数の画素の論理情報（画素データ）で構成されているビットマップデータである。

この描画データの１列分の画素の論理情報は、１本分の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に対応するものである。したがって、１列分の画素の数は、基板Ｐの被照射面上での画素の寸法Ｐｘｙと描画ラインＳＬｎの長さとに応じて決まる。この１画素の寸法Ｐｘｙは、スポット光ＳＰのサイズφと同程度、或いは、それ以上に設定され、例えば、スポット光ＳＰの実効的なサイズφが３μｍの場合は、１画素の寸法Ｐｘｙは、３μｍ角程度以上に設定される。１列分の画素の論理情報に応じて、１本の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿って基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰの強度が変調される。この１列分の画素の論理情報（ビットデータ）を画素データ列ＤＬｎと呼ぶ。つまり、描画データは、画素データ列ＤＬｎが列方向に並んだビットマップデータである。走査ユニットＵ１の描画データの画素データ列ＤＬｎをＤＬ１で表し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６の描画データの画素データ列ＤＬｎをＤＬ２〜ＤＬ６で表す。なお、画素のビットデータが「１」の場合は、基板Ｐ上に投射するスポット光ＳＰの強度が高レベルになる、つまり、描画用光学素子ＡＯＭｎが１次回折光を発生することを意味する。また、「０」の場合は、基板Ｐ上に投射するスポット光ＳＰの強度が低レベル（例えば、ゼロ）になる、つまり、描画用光学素子ＡＯＭｎが１次回折光を発生しないことを意味する。

図６は、図１に示した制御装置１６の主要な構成を示すブロック図であり、制御装置１６は、描画動作全体を統括制御する描画コントロール部１００と、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々の原点センサＯＰｎのビーム受光系ｏｐｂからの原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６を入力して、ポリゴンミラーＰＭの回転用のモータＲＭを制御するポリゴンミラー駆動部１０２と、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍの各々で撮像されるアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の画像を解析して、マーク位置情報を生成するアライメント部１０４と、複数のエンコーダＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ、ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂの各々からの検出信号（２相信号）に基づいて、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂの周方向の移動量や移動位置をデジタル計数するとともに、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂ（或いは回転ドラムＤＲ）の１回転毎にＺ相マークＺＺによって零リセットされるエンコーダカウンタ部１０６と、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々で描画すべきパターンの描画データをビットマップ形式で記憶する描画データ記憶部１０８と、描画データ記憶部１０８から読み出される描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６ごとの描画データ列（ビットストリーム信号）に応じて、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に対応した描画用光学素子ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６を変調するＡＯＭ駆動部１１０と、回転ドラムＤＲの回転駆動モータを制御する駆動制御部１１２と、を備える。さらに、描画コントロール部１００は、光源装置ＬＳに対して描画倍率補正のための情報ＴＭｇ、ＣＭｇを送るとともに、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々が基板Ｐをスポット光ＳＰで走査するタイミングで光源装置ＬＳがビームＬＢを射出するように制御する描画スイッチ信号ＳＨＴを、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の発生状況をモニターして生成する。

本実施の形態では、光源装置ＬＳのビームＬＢを発振周波数Ｆａ（例えば１００ＭＨｚ）のパルス光とするが、そのために、光源装置ＬＳは発振周波数Ｆａのクロック信号ＬＴＣを生成する。クロック信号ＬＴＣの１クロックパルスは、ビームＬＢの１パルス発光に対応している。さらに光源装置ＬＳは、スポット光ＳＰが描画ラインＳＬｎに沿って走査されている間の特定の画素位置で、クロック信号ＬＴＣの周期を部分的に微調整する局所倍率補正部を備えている。なお、クロック信号ＬＴＣは、ポリゴンミラー駆動部１０２によるポリゴンミラーＰＭの回転速度の管理にも使われる。また、光源装置ＬＳは、描画データ記憶部（データ記憶部）１０８がスポット光ＳＰの１回の走査中にＡＯＭ駆動部１１０に送出する画素データ列ＤＬｎを１画素のビットデータごとにシフトするための画素シフト信号（画素シフトパルス）ＢＳＣを生成する。

図７は、光源装置（パルス光源装置、パルスレーザ装置）ＬＳの具体的な構成を示す図である。ファイバーレーザ装置としての光源装置ＬＳは、パルス光発生部２０と、制御回路２２とを備える。パルス光発生部２０は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２、偏光ビームスプリッタ３４、描画用光変調器としての電気光学素子（強度変調部）３６、この電気光学素子３６の駆動回路３６ａ、偏光ビームスプリッタ３８、吸収体４０、励起光源４２、コンバイナ４４、ファイバー光増幅器４６、波長変換光学素子４８、５０、および、複数のレンズ素子ＧＬを有する。制御回路２２は、クロック信号ＬＴＣおよび画素シフトパルスＢＳＣを発生する信号発生部２２ａを有する。

ＤＦＢ半導体レーザ素子（第１固体レーザ素子）３０は、クロック信号ＬＴＣに応答して、所定周波数である発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）で俊鋭若しくは尖鋭のパルス状の種光（パルスビーム、ビーム）Ｓ１を発生し、ＤＦＢ半導体レーザ素子（第２固体レーザ素子）３２は、クロック信号ＬＴＣに応答して、所定周波数である発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）で緩慢（時間的にブロード）なパルス状の種光（パルスビーム、ビーム）Ｓ２を発生する。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生する種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生する種光Ｓ２とは、発光タイミングが同期している。種光Ｓ１、Ｓ２は、ともに１パルス当たりのエネルギーは略同一であるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光Ｓ１の方が強い。この種光Ｓ１と種光Ｓ２とは、直線偏光の光であり、その偏光方向は互いに直交している。本第１の実施の形態では、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生する種光Ｓ１の偏光状態をＳ偏光とし、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生する種光Ｓ２の偏光状態をＰ偏光として説明する。この種光Ｓ１、Ｓ２は、赤外波長域の光である。

制御回路２２は、信号発生部２２ａから送られてきたクロック信号ＬＴＣのクロックパルスに応答して種光Ｓ１、Ｓ２が発光するようにＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２を制御する。これにより、このＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２は、クロック信号ＬＴＣの各クロックパルス（発振周波数Ｆａ）に応答して、所定周波数（発振周波数）Ｆａで同時に種光Ｓ１、Ｓ２を発光する。この制御回路２２は、制御装置１６中の描画コントロール部１００によって制御される。このクロック信号ＬＴＣのクロックパルスの周期（＝１／Ｆａ）を、基準周期Ｔａと呼ぶ。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２で発生した種光Ｓ１、Ｓ２は、偏光ビームスプリッタ３４に導かれる。

なお、この基準クロック信号となるクロック信号ＬＴＣは、詳しくは後述するが、描画データ記憶部１０８のビットマップ状の描画パターンデータを記憶するメモリ回路中の行方向（主走査方向）のアドレスを指定するためのアドレスカウンタ（レジスタ）に供給される画素シフトパルスＢＳＣのベースとなるものである。また、信号発生部２２ａには、基板Ｐの被照射面上における描画ラインＳＬｎの全体倍率補正を行うための全体倍率補正情報ＴＭｇと、描画ラインＳＬｎの局所倍率補正を行うための局所倍率補正情報ＣＭｇとが、制御装置１６中の描画コントロール部１００から送られてくる。これにより、基板Ｐの被照射面上における描画ラインＳＬｎの長さ（走査長）をｐｐｍオーダーから％オーダーに渡ってきめ細かく微調整することができる。この描画ラインＳＬｎの伸縮（走査長の微調整）は、描画ラインＳＬｎの最大走査長（例えば、３１ｍｍ）の範囲内で行うことができる。なお、本第１の実施の形態での全体倍率補正とは、描画データ上の１画素（１ビット）に対応するスポット光ＳＰの数は一定にしたまま、主走査方向に沿って投射されるスポット光ＳＰの投射間隔（つまり、クロック信号ＬＴＣの周期）を一律に微調整することで、描画ラインＳＬｎ全体の走査方向の倍率を一様に補正するものである。また、本第１の実施の形態での局所倍率補正とは、１描画ライン上に設定される離散的な幾つかの補正点（画素位置）でのみ、主走査方向に沿って投射されるスポット光ＳＰの投射間隔（つまり、クロック信号ＬＴＣの周期）を一時的に増減することで、その補正点に対応した基板上での画素のサイズを主走査方向に僅かに伸縮させるものである。

偏光ビームスプリッタ３４は、Ｓ偏光の光を透過し、Ｐ偏光の光を反射するものであり、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生した種光Ｓ１と、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生した種光Ｓ２とを、電気光学素子３６に導く。すなわち、偏光ビームスプリッタ３４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０が発生したＳ偏光の種光Ｓ１を透過することで種光Ｓ１を電気光学素子３６に導く。また、偏光ビームスプリッタ３４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２が発生したＰ偏光の種光Ｓ２を反射することで種光Ｓ２を電気光学素子３６に導く。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、３２、および、偏光ビームスプリッタ３４は、種光Ｓ１、Ｓ２を生成するパルス光源部３５を構成する。

電気光学素子（強度変調部）３６は、種光Ｓ１、Ｓ２に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器（ＥＯＭ：Electro-Optic Modulator）が用いられる。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２の各々からの種光Ｓ１、Ｓ２は波長域が８００ｎｍ以上と長いため、電気光学素子３６として、偏光状態の切り換え応答性がＧＨｚ程度のものを使うことができる。電気光学素子３６は、描画スイッチ信号ＳＨＴのハイ／ロー状態に応答して、種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を駆動回路３６ａによって切り換えるものである。描画スイッチ信号ＳＨＴは、走査ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれかが描画を開始する直前、または描画開始時に対して一定時間だけ手前の時間にハイ状態となり、走査ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれもが描画をしていない状態になるとロー状態になる。この描画スイッチ信号ＳＨＴは、図６中の原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の発生状態を、ポリゴンミラー駆動部１０２を介してモニターする描画コントロール部１００から送出される。

駆動回路３６ａに入力される描画スイッチ信号ＳＨＴがロー（「０」）状態のとき、電気光学素子３６は種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ３８に導く。逆に、駆動回路３６ａに入力される描画スイッチ信号ＳＨＴがハイ（「１」）状態のときは、電気光学素子３６は入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えて、つまり、偏光方向を９０度変えて偏光ビームスプリッタ３８に導く。このように駆動回路３６ａが電気光学素子３６を駆動することによって、電気光学素子３６は、描画スイッチ信号ＳＨＴがハイ状態（「１」）のときは、Ｓ偏光の種光Ｓ１をＰ偏光の種光Ｓ１に変換し、Ｐ偏光の種光Ｓ２をＳ偏光の種光Ｓ２に変換する。

偏光ビームスプリッタ３８は、Ｐ偏光の光を透過してレンズ素子ＧＬを介してコンバイナ４４に導き、Ｓ偏光の光を反射させて吸収体４０に導くものである。この偏光ビームスプリッタ３８を透過する光（種光）をビームＬｓｅで表す。このパルス状のビームＬｓｅの発振周波数はＦａとなる。励起光源４２は励起光を発生し、その励起光は光ファイバー４２ａを通ってコンバイナ４４に導かれる。コンバイナ４４は、偏光ビームスプリッタ３８から照射されたビームＬｓｅと励起光とを合成して、ファイバー光増幅器４６に出力する。ファイバー光増幅器４６は、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成されたビームＬｓｅおよび励起光が伝送するファイバー光増幅器４６内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより、種光としてのビームＬｓｅが増幅される。ファイバー光増幅器４６内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素が用いられる。この増幅されたビームＬｓｅは、ファイバー光増幅器４６の射出端４６ａから所定の発散角を伴って放射され、レンズ素子ＧＬによって収斂またはコリメートされて波長変換光学素子４８に入射する。

波長変換光学素子（第１の波長変換光学素子）４８は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）によって、入射したビームＬｓｅ（波長λ）を、波長がλの１／２の第２高調波に変換する。波長変換光学素子４８として、疑似位相整合（Quasi Phase Matching：ＱＰＭ）結晶であるＰＰＬＮ（Periodically Poled LiNbO3）結晶が好適に用いられる。なお、ＰＰＬＴ（Periodically Poled LiTaO3）結晶等を用いることも可能である。

波長変換光学素子（第２の波長変換光学素子）５０は、波長変換光学素子４８が変換した第２高調波（波長λ／２）と、波長変換光学素子４８によって変換されずに残留した種光（波長λ）との和周波発生（Sum Frequency Generation：ＳＦＧ）により、波長がλの１／３の第３高調波を発生する。この第３高調波が、３７０ｍｍ以下の波長帯域（例えば、３５５ｎｍ）にピーク波長を有する紫外線光（ビームＬＢ）となる。

駆動回路３６ａに印加する描画スイッチ信号ＳＨＴがロー（「０」）の場合、電気光学素子（強度変調部）３６は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ３８に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ３８を透過するビームＬｓｅは種光Ｓ２となる。この場合、ビームＬｓｅはパルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性となる。ファイバー光増幅器４６は、そのようなピーク強度が低い種光Ｓ２に対する増幅効率が低いため、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、露光という観点からみれば、実質的に光源装置ＬＳはビームＬＢを射出していないのと同じ結果となる。つまり、基板Ｐに照射されるスポット光ＳＰの強度は極めて低いレベルとなる。ただし、パターンの露光が行われない期間（非描画期間）でも、種光Ｓ２由来の紫外域のビームＬＢが僅かな強度ではあるが、照射され続ける。そのため、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６が、長時間、基板Ｐ上の同じ位置にある状態が続く場合（例えば、搬送系のトラブルによって基板Ｐが停止している場合等）は、光源装置ＬＳのビームＬＢの射出窓（図示略）に可動シャッタを設けて、射出窓を閉じるようにするとよい。

一方、駆動回路３６ａに印加する描画スイッチ信号ＳＨＴがハイ（「１」）の場合、電気光学素子（強度変調部）３６は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ３８に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ３８を透過するビームＬｓｅは、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１に由来して生成されたものとなる。ＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１はピーク強度が強いため、ファイバー光増幅器４６によって効率的に増幅され、光源装置ＬＳから出力されるＰ偏光のビームＬＢは、基板Ｐの露光に必要なエネルギーを持つ。つまり、基板Ｐに照射されるスポット光ＳＰの強度は高レベルとなる。このように、光源装置ＬＳ内に、描画スイッチ信号ＳＨＴに応答する電気光学素子３６を設けたので、ポリゴンミラーＰＭの回転中にスポット光ＳＰの走査による描画動作を行っている期間中だけ、走査ユニットＵ１〜Ｕ６にビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を送出させることができる。

なお、図７の構成において、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２および偏光ビームスプリッタ３４を省略して、ＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１のみを電気光学素子３６の偏光状態の切り換えで、ファイバー光増幅器４６にバースト波状に導光することも考えられる。しかしながら、この構成を採用すると、種光Ｓ１のファイバー光増幅器４６への入射周期性（周波数Ｆａ）が描画すべきパターンや描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの走査周期（ポリゴンミラーＰＭの各面でのビームＬＢｎの反射周期）に応じて大きく乱される。すなわち、ファイバー光増幅器４６にＤＦＢ半導体レーザ素子３０からの種光Ｓ１が入射しない状態が続いた後に、ファイバー光増幅器４６に種光Ｓ１が突然入射すると、入射直後の種光Ｓ１は通常のときよりも大きな増幅率で増幅され、ファイバー光増幅器４６からは、規定以上の大きな強度を持つビームが発生するという問題がある。そこで、本実施の形態では、好ましい態様として、ファイバー光増幅器４６に種光Ｓ１が入射しない期間は、ＤＦＢ半導体レーザ素子３２からの種光Ｓ２（ピーク強度を低くした時間的にブロードなパルス光）をファイバー光増幅器４６に入射することで、このような問題を解決している。

図８は、図６に示した描画コントロール部１００と描画データ記憶部１０８とによって、基板Ｐの移動位置（移動量）に応じた描画データ（画素データ列ＤＬｎ）の読み出しのタイミングを説明する図である。また、ここでは、走査ユニットＵ１による描画動作を代表して説明する。副走査方向（Ｘスキャン方向）に関する描画倍率補正を行わない状態（倍率＝１．０）の場合、走査ユニットＵ１に対応したエンコーダＥＮ２ａ（またはＥＮ２ｂ）によって、エンコーダカウンタ部（デジタルカウンタ）１０６で計数されるカウント値は、回転ドラムＤＲの回転位置、すなわち、基板Ｐの移動量（或いは移動位置）に対応しており、それをＣＸ２とする。図８では、移動量ＣＸ２を、エンコーダカウンタ部１０６内の対応するカウンタ回路に供給されるアップダウンパルスの並びで模式的に表す。移動量（移動位置）ＣＸ２の計測分解能は、ここではスポット光ＳＰの実効的な径サイズφよりも小さくなるように設定される。本実施の形態では、描画データが主走査方向（Ｙスキャン方向）と副走査方向（Ｘスキャン方向）とにマトリックス状に分割された画素単位を１ビットとするビットマップデータとして、描画データ記憶部（データ記憶部）１０８に記憶されている。このエンコーダカウンタ部１０６、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂ、および、エンコーダＥＮｊａ、ＥＮｊｂは、計測機構を構成する。

描画データ上の１画素は、基板Ｐ上では、例えばスポット光ＳＰのサイズφと同程度の３μｍ角に設定されるものとする。また、スポット光ＳＰは、主走査方向（Ｙスキャン方向）および副走査方向（Ｘスキャン方向）に関して、スポット光ＳＰのサイズφの１／２ずつオーバーラップして基板Ｐ上に投射されるので、主走査方向および副走査方向に沿って２つのスポット光ＳＰが１画素に対応する。したがって、エンコーダカウンタ部１０６で計数される基板Ｐの移動量ＣＸ２の分解能が画素寸法の１／ｋ（ｋは２以上が望ましい）であって、１カウント当り０．３μｍの場合（１／ｋのｋが１０の場合）、描画コントロール部１００（または描画データ記憶部１０８）は、移動量ＣＸ２の１０カウント分ごとに、描画データ記憶部１０８のメモリに記憶された描画データのＸスキャン方向の番地（Ｘアドレス値）を１つずつインクリメントする信号ＸＡ２を生成する。描画データ記憶部１０８は、この信号ＸＡ２に応じてＹスキャン方向に並ぶ１列分の画素データ列ＤＬ１にアクセスする。描画データ記憶部１０８は、さらに、クロック信号ＬＴＣを１／２に分周した画素シフトパルスＢＳＣに応答して、アクセスした１列の画素データ列ＤＬ１のＹスキャン方向の番地（Ｙアドレス値）を指定して、対応する画素のビットデータ（「０」または「１」）を、ＡＯＭ駆動部１１０にシリアルに出力させる。図８のように、画素シフトパルスＢＳＣの周期をクロック信号ＬＴＣの周期の２倍とし、クロック信号ＬＴＣの発振周波数ＦａとポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐとを同期させることによって、描画ラインＳＬ１に沿って走査されるスポット光ＳＰをサイズφの１／２でオーバーラップさせることができる。図８に示すスポット光ＳＰにおいて、実線はパルス発光によって基板Ｐに達するスポット光ＳＰであり、破線は基板Ｐに照射されなかったパルス発光（スポット光ＳＰ）を表しており、ここでは、Ｘアドレス値が１の画素データ列ＤＬ１（０００１１・・・）を描画している場合を表す。

なお、以上の例示では、エンコーダカウンタ部１０６で計数される基板Ｐの移動量ＣＸ２の分解能（１カウント分の移動量）と画素寸法Ｐｘｙとの比率ｋは、説明を簡単にする為に整数（１０）とした。しかしながら、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂの目盛（回折格子）のピッチやエンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂの構成によっては、計測分解能（１カウント当りの移動量）と画素寸法Ｐｘｙとの比率ｋが整数にならないことがある。例えば、エンコーダシステムの実際の計測分解能が０．３１２μｍ／カウントとなっている場合、設計上の画素寸法Ｐｘｙを３μｍ角とした場合、比率ｋは、約９．６１５・・・（＝３／０．３１２）となる。この場合、図９Ａ〜図１１で説明した移動量ＣＸ２として、１０カウント分が設計上の画素寸法Ｐｘｙとみなすと、実際の基板Ｐの移動量は３．１２μｍとなり、１画素当り約４％（＝０．１２／３）の拡大誤差率になってしまう。したがって、その状態で副走査方向にパターン描画を続けていくと、副走査方向の描画倍率補正をしなくても、露光領域Ｗに描画されるパターンが全体的に４％だけ副走査方向に拡大されてしまう。これは、デジタル計数の際に生じるＬＳＢ（最下位ビット）未満の誤差の累積である。

そこで、１つの対応策は、エンコーダカウンタ部１０６で計数される基板Ｐの移動量ＣＸ２のカウント値が、１画素当りの誤差率（設計上で想定した１カウント分の移動量に対する実際の１カウント分の移動量の比率）の逆数に対応した数だけ増加するたびに、１カウント分の丸め演算を行うことで、累積誤差を無くすことができる。例えば、上記の例示の場合、１画素当りの誤差率が＋４％（０．０４）である場合、エンコーダカウンタ部１０６で計数される基板Ｐの移動量ＣＸ２のカウント値が、誤差率の逆数である２５（＝１／０．０４）カウントするたびに、次の１カウント分を計数しない、或いは２５カウント目を計数しないようなインクリメントを行うアドレスカウンタを設ければよい。別の対応策としては、エンコーダカウンタ部１０６で計数される実際の１カウント分の移動量（例えば、０．３１２μｍ）に合せて、設計上の画素寸法Ｐｘｙを設定する方法もある。この方法では、予め本実施形態の露光装置（パターン描画装置）ＥＸを使用する際に用意する描画データの画素寸法Ｐｘｙが、例えば、３．１２μｍ角であるとして、パターンのＣＡＤデータをビットマップデータに変換すればよい。

さて、描画コントロール部１００は、図８に示すようにエンコーダカウンタ部１０６のカウント値に基づいて、計測される移動量（移動位置）ＣＸ２が、描画ラインＳＬ１と露光領域Ｗの先端とが一致する副走査方向の描画開始位置Ｗｓｔに一致すると、信号ＸＡ２の生成を開始し、Ｘアドレス値を順次インクリメントしていく。なお、描画コントロール部１００は、描画開始位置Ｗｓｔをゼロ点（スタート点）として移動量ＣＸ２をゼロから再計数して、Ｘアドレス値として生成するのが好ましい。さらに、基板Ｐの副走査方向の移動に伴って、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの走査は、副走査方向にピッチΔＸＰで繰り返される。標準的な露光モードでは、ピッチΔＸＰは、基板Ｐ上でスポット光ＳＰの実効的なサイズφの１／２程度になるように設定されている。すなわち、１画素のＸスキャン方向に関しても、２つ分のスポット光ＳＰで描画されるように制御される。しかしながら、本実施の形態では、クロック信号ＬＴＣの発振周波数Ｆａ（ビームＬＢのパルス発光周波数）と、ポリゴンミラーＰＭの回転速度とを変えずに、基板Ｐの移動速度を低下させることで、ピッチΔＸＰをφ／２よりも小さくして、１画素を３回以上の多数回の主走査で露光する多重露光モードにして、パターン露光時の露光量を増やすことができる。

以上のようにして、通常の露光モード、或いは多重露光モードでは、描画データに基づいたパターンが基板Ｐの移動量ＣＸ２に応じて精密に描画される。しかしながら、基板Ｐの変形に対応して、描画すべきパターンを副走査方向にも伸縮させる必要が生じる。そこで、本実施の形態では、図９Ａ、図９Ｂに示すように、エンコーダカウンタ部１０６で計数される基板Ｐの移動量ＣＸ２と、描画データ上のＸスキャン方向の番地（Ｘアドレス値）との対応関係を、標準的な関係からずらすことによって、副走査方向に関する描画倍率補正を行う。図９Ａは、倍率補正を行わないときに、Ｘアドレス値のインクリメント（１番地の増加）が、移動量ＣＸ２の１０カウント分に対応している状態を示し、図９Ｂは、描画すべきパターンを縮小させるために、Ｘアドレス値のインクリメント（１番地の増加）が、移動量ＣＸ２の９カウント分に対応している状態を示す。この場合、基板Ｐ上に描画される１画素のＸ方向の寸法Ｐｘは、設計上の画素寸法Ｐｘｙが３μｍ角とすると、２．７μｍに縮小される。したがって、Ｘアドレス値が１０の位置までに基板Ｐ上に露光されたパターンは、倍率補正せずに露光されたパターンに対して、副走査方向に１画素分（３μｍ）だけ縮む。逆に、描画すべきパターンを拡大させる場合は、Ｘアドレス値のインクリメント（１番地の増加）が、移動量ＣＸ２の１１カウント分に対応するように制御すればよい。

以上のように、基板Ｐの移動量ＣＸ２が、設計上の画素の寸法Ｐｘに至る前にＸアドレス値をインクリメントするか、設計上の画素の寸法Ｐｘを越えたらＸアドレス値をインクリメントするか、を選択することで描画倍率を縮小または拡大に切り替えることができる。さらに、１画素の副走査方向に関する設計上の寸法Ｐｘと移動量ＣＸ２との関係を基準状態から変えるタイミング（Ｘスキャン方向の画素位置）は、全てのＸアドレス値で行う必要は無く、例えば、Ｘアドレス値が１０番まで進む間は、移動量ＣＸ２の１０カウント（基準状態）でＸアドレス値をインクリメントし、Ｘアドレス値が１１番目になったときは、移動量ＣＸ２の９カウント（または１１カウント）でＸアドレス値をインクリメントし、Ｘアドレス値が１２番目になったときは、再び移動量ＣＸ２の１０カウント（基準状態）でＸアドレス値をインクリメントすることを、次の２０番目のＸアドレス値まで続けるようにしてもよい。このような副走査方向の描画倍率の補正（％やｐｐｍ）は、基板Ｐの１つの露光領域Ｗ内で一律にするだけでは、良好な重ね合せ精度や継ぎ精度を確保できないことがあり、露光領域Ｗを副走査方向に露光している途中で、徐々に異なる倍率補正量に遷移させる必要が生じる。

図１０は、描画動作中の途中で異なる描画倍率に変更する際の制御について説明する図である。図１０において、倍率補正しない場合は、１画素が移動量ＣＸ２の１０カウントに対応しているものとし、描画開始位置Ｗｓｔから移動量ＣＸ２が９０カウント程度までの状態を示す。描画開始位置Ｗｓｔでは、描画倍率が１．０倍（初期値）に設定されているものとし、移動量ＣＸ２が６５カウントになる位置に拡大の倍率変更点Ｘｍ１が設定されているものとする。この倍率変更点Ｘｍ１は、例えば、アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍによって検出される基板Ｐ上の複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の配列状態から推定されるものであり、描画コントロール部１００は、描画開始位置Ｗｓｔからの距離、すなわち、エンコーダカウンタ部１０６で計測される移動量ＣＸ２で倍率変更点Ｘｍ１を管理している。しかしながら、図１０のように、倍率変更点Ｘｍ１はＸアドレス値の６番に対応した画素データ列ＤＬｎを描画する期間であり、仮に倍率変更点Ｘｍ１から直ちに描画倍率が補正されるように、倍率変更点Ｘｍ１から移動量ＣＸ２を９カウント分または１１カウント分したら、Ｘアドレス値をインクリメントすると、Ｘアドレス値が６番目の画素データ列ＤＬｎの描画（スポット走査）の途中で７番目の画素データ列ＤＬｎに切り替わってしまい、６番目の画素データ列ＤＬｎに対応する画素が中途半端に描画されたり、或いは欠落したりする。すなわち、副走査方向に関する画素（パターン）の連続性が損なわれることになる。副走査方向に関して、スポット光ＳＰのサイズφの１／２でオーバーラップするように、１画素を２回のスポット走査で描画する場合、或いは、基板Ｐの搬送速度Ｖｔを低下させて、副走査方向に関して１画素を３回以上のスポット走査で描画して露光量を稼ぐ多重描画モードの場合であっても、倍率変更点Ｘｍ１のＸアドレス値内での位置によっては、当該Ｘアドレス値の画素データ列ＤＬｎが欠落したり、露光量が不足した状態（断線の原因となり得る）になったりする。

そこで、本実施の形態では、図１０の下方に示すように、描画コントロール部（制御部）１００は、当初の倍率変更点Ｘｍ１の直前に描画が正常に終わる５番目のＸアドレス値と６番目のＸアドレス値との境に位置する移動量ＣＸ２上の位置Ｘｍ１’（６０カウント目）を、計算上で新たな倍率変更点（新変更点）として設定する。そして基板Ｐの移動位置が位置Ｘｍ１’になった時点から、描画データ記憶部１０８から読み出される６番目のＸアドレス値の画素データ列ＤＬｎは、移動量ＣＸ２が１１カウント進むごとに、図８に示した信号ＸＡ２（パルス）が発生してＸアドレス値がインクリメントされる。以降、次の倍率変更点に至るまで、信号ＸＡ２の発生（Ｘアドレス値のインクリメント）は、移動量ＣＸ２が１１カウント分（縮小の場合は９カウント分）進むごとに行われる。そして、移動量ＣＸ２上で設定される次の倍率変更点でも、同様にして計算上で新たな倍率変更点（新変更点）が設定される。なお、ここでは、新変更点（位置Ｘｍ１’）を当初の倍率変更点Ｘｍ１の手前の位置としたが、当初の倍率変更点Ｘｍ１で描画される６番目のＸアドレス値の画素データ列ＤＬｎは、５番目のＸアドレス値の画素データ列ＤＬｎと同じ倍率補正値で描画を行い、６番目のＸアドレス値の画素データ列ＤＬｎの描画が完了する７０カウント目を、新変更点Ｘｍ１’として設定することもできる。

ここで、移動量ＣＸ２が零となる描画開始位置Ｗｓｔで設定される倍率係数をΔＭｘ（０）、移動量ＣＸ２上での最初の倍率変更点（位置）をＸｍ１、位置Ｘｍ１以降で設定される倍率係数をΔＭｘ（１）、描画が行われている現在の画素データ列ＤＬｎのＸアドレス値をＸＡ２（１）、位置Ｘｍ１を変更した移動量ＣＸ２上での新変更点（位置）をＸｍ１’とする。さらに、倍率係数（補正係数）ΔＭｘ（０）、ΔＭｘ（１）は、例えば１画素当りに設定される移動量ＣＸ２のカウント数９、１０、１１のいずれかとする。また、新変更点Ｘｍ１’の次に倍率補正が行われる新変更点（位置）Ｘｍ２’の算定のために設定されるＸアドレス値のオフセット値（前回の新変更点でのＸアドレス値）をＸＡｏとする。このように設定した場合、新変更点Ｘｍ１’は以下の式（１）によって算定される。
Ｘｍ１’＝Ｗｓｔ＋｛ＸＡ２（１）−ＸＡｏ｝・ΔＭｘ（０） ・・・（１）

ここで、図１０に示したように、描画開始位置Ｗｓｔの移動量ＣＸ２はゼロ、描画が行われている現在の画素データ列ＤＬｎのＸアドレス値ＸＡ２（１）は６、オフセット値ＸＡｏはゼロ、倍率係数ΔＭｘ（０）は１０カウントとなるので、新変更点Ｘｍ１’は６０カウント目となる。

このように、新変更点Ｘｍ１’で倍率係数がΔＭｘ（０）からΔＭｘ（１）に変更された後、Ｘアドレス値ＸＡ２が移動量ＣＸ２の１１カウント分ごとにインクリメントされて、Ｘアドレス値ＸＡ２が７番、８番、９番・・・の順に画素データ列ＤＬｎが読み出されて、パターン描画が行われる。そして、図１１に示すように、次の倍率変更点Ｘｍ２が、例えば移動量ＣＸ２上の１１８カウント目（１１番目の画素データ列ＤＬｎ）に指定され、倍率変更点Ｘｍ２からは倍率係数ΔＭｘ（１）とは異なる倍率係数ΔＭｘ（２）に設定されているものとする。ここで、倍率係数ΔＭｘ（２）は、倍率補正を行わないための初期値の１０カウントに設定され、描画が行われている現在の画素データ列ＤＬｎのＸアドレス値をＸＡ２（２）とする。この場合、図１１に示す新変更点Ｘｍ２’は以下の式（２）によって算定される。
Ｘｍ２’＝Ｘｍ１’＋｛ＸＡ２（２）−ＸＡｏ｝・ΔＭｘ（１） ・・・（２）

ここで、図１１に示したように、前回の新変更点Ｘｍ１’は６０、描画が行われている現在の画素データ列ＤＬｎのＸアドレス値ＸＡ２（２）は１１、オフセット値ＸＡｏ（すなわち、前回の新変更点Ｘｍ１’でのＸアドレス値ＸＡ２（１））は６、倍率係数ΔＭｘ（１）は１１カウントとなるので、新変更点Ｘｍ２’は１１５カウント目として算定される。そして、Ｘアドレス値ＸＡ２（２）が１１番の画素データ列ＤＬｎの描画は、移動量ＣＸ２が１０カウント分進んだらＸアドレス値をインクリメントして、次の番地（ここでは１２番目）の描画データ列をアクセス（読み出し）するように制御する。なお、図１０、図１１においては、新変更点（位置）Ｘｍ１’から新変更点Ｘｍ２’までのＸスキャン方向の画素を伸長する場合を例にしているが、縮小する場合は、移動量ＣＸ２が９カウント進むごとに、信号ＸＡ２（パルス）が発生してＸアドレス値をインクリメントすればよい。

図１２は、１つの露光領域（パターン形成領域）Ｗ上に設定される倍率変更点Ｘｍｎの一例を説明する図であり、ＸＹＺ座標系上でみたとき、露光領域Ｗ内では＋Ｘ方向側を先端部（描画開始点Ｗｓｔ）として、−Ｘ方向に順次、アライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４による複数のアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置検出と、描画（露光）とが進行することになる。基板Ｐが＋Ｘ方向に一定速度で移動していく間、アライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置検出の結果に基づいて、副走査方向（Ｘ方向）の倍率補正情報（倍率変更点Ｘｍｎ、倍率係数ΔＭｘ等）が逐次生成される。露光領域ＷのＹ方向の両側に配置されるアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４は、例えば、Ｘ方向に沿って設計上では１０ｍｍ間隔で設けられる。アライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４を使った倍率誤差の計測では、Ｘ方向に隣接して並ぶ少なくとも２つのアライメントマークＭＫ１の間隔と、Ｘ方向に隣接して並ぶ少なくとも２つのアライメントマークＭＫ４の間隔とが、エンコーダＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂの各々に対応したカウンタ回路での計数値に基づいて求められ、設計上の間隔（１０ｍｍ）と比較され、倍率誤差（％、ｐｐｍ）が求められる。

図１２では、露光領域Ｗの描画開始位置Ｗｓｔを、初期の倍率係数ΔＭｘ（０）が設定される倍率変更点Ｘｍ０とする。この種のフレキシブルな長尺の基板Ｐの場合、露光領域Ｗの描画開始位置Ｗｓｔ付近であっても、回転ドラムＤＲに支持される直前までの基板Ｐの搬送状態の変動によっては、副走査方向の倍率誤差が大きく発生することもある。そこで、初期の倍率係数ΔＭｘ（０）を求めるために、アライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４によって、露光領域Ｗの描画開始位置Ｗｓｔよりも前に配置されているアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４（余白部、または前の露光領域に付随して形成されたマーク）を検出し、描画コントロール部１００は、その計測結果も加味して倍率変更点Ｘｍ０（描画開始位置Ｗｓｔ）での倍率係数ΔＭｘ（０）を算出する。

その後、基板Ｐの＋Ｘ方向への移動に伴って、アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ１４によるアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の位置検出と倍率誤差の計測が逐次継続して実行され、その結果、描画コントロール部（倍率設定部、制御部）１００は、初期の倍率係数ΔＭｘ（０）を修正すべきと判断した場合は、修正すべき新たな倍率係数ΔＭｘ（１）と倍率変更点Ｘｍ１とを設定する。アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ１４によるアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の位置検出と倍率誤差の計測が開始されてから、一定距離だけ基板Ｐが＋Ｘ方向に移動した時点で、露光領域Ｗの描画開始点Ｗｓｔが奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に達し、副走査方向に関して倍率係数ΔＭｘ（０）でのパターン描画が行われ、さらにその後、露光領域Ｗの描画開始位置Ｗｓｔが偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６に達し、副走査方向に関して倍率係数ΔＭｘ（０）でのパターン描画が行われる。

このように、基板Ｐの＋Ｘ方向への移動に伴って、逐次、副走査方向の倍率誤差が計測され、図１２のように、例えば、倍率変更点Ｘｍ２〜Ｘｍ５と倍率係数ΔＭｘ（２）〜ΔＭｘ（５）とが順次設定されていく。図１２では、説明のために、露光領域Ｗ内でＸ方向に６つの領域の各々に対して、倍率係数ΔＭｘ（０）〜ΔＭｘ（５）と倍率変更点Ｘｍ０〜Ｘｍ５を設定したが、例えば、アライメントマークＭＫ１、ＭＫ４のＸ方向の間隔（例えば、１０ｍｍ）ごと、或いは、その１／２（５ｍｍ）ごとに、倍率係数ΔＭｘ（ｎ）と倍率変更点Ｘｍｎとを設定するようにしてもよい。このように、倍率変更点Ｘｍｎを副走査方向に細かく設定する場合は、例えば、基板Ｐが＋Ｘ方向に１０ｍｍ（または５ｍｍ）移動する間は、倍率係数ΔＭｘ（ｎ）を拡大または縮小に設定し、引き続き基板Ｐが＋Ｘ方向に１０ｍｍ（または５ｍｍ）移動する間は、倍率係数ΔＭｘ（ｎ＋１）を等倍（拡大も縮小も行わない）に設定することを繰り返すようにしてもよい。本実施の形態では、このように、副走査方向に関する基板Ｐの伸縮による倍率誤差に対して、きめ細かに描画倍率を補正することができ、重ね合せ精度を露光領域Ｗの全面で良好に維持することができる。

〔変形例〕図１３は、図６に示した描画コントロール部１００によって実行される副走査方向の描画倍率補正のための演算シーケンスの変形例を説明する図（タイムチャート）である。ここでも、代表して走査ユニットＵ１のための演算シーケンスについて説明するが、他の走査ユニットＵ２〜Ｕ６でも同様のシーケンスが実行される。描画コントロール部１００は、図１３に示す２つの処理Ａ、Ｂを逐次繰り返し実行する。処理Ａは、走査ユニットＵ１から送られてくる原点信号ＳＺ１（パルス信号）に応答して逐次実行され、処理Ｂは、原点信号ＳＺ１（パルス信号）が発生する周期Ｔｐｘよりも短い周期Ｔｐｋで生成されるタイミング信号（内部クロックパルス信号）ＳＫ１に応答して逐次実行される。ここでは、周期Ｔｐｋが周期Ｔｐｘの１／３程度に設定されているものとする。処理Ｂのルーチン処理の最長処理時間は、周期Ｔｐｋ内に収まるように設定される。

原点信号ＳＺ１の１パルスごとに実行される処理Ａは、図１０、図１１で説明したような移動量ＣＸ２（基板Ｐの描画開始位置Ｗｓｔからの移動距離）を取得するステップＳＡ１と、移動量ＣＸ２に対応する描画データメモリ中のＸアドレス値ＸＡ２（ｎ）を算出して設定するステップＳＡ２とを含む。信号ＳＫ１の１パルスごとに実行される処理Ｂは、移動量ＣＸ２を取得するステップＳＢ１と、取得した移動量ＣＸ２（現在位置）が、図１０、図１１で説明したような次の倍率変更点Ｘｍｎを過ぎたか否かを判断するステップＳＢ２と、ＣＸ２≧Ｘｍｎのときに、先に説明したＸアドレス値のオフセット値ＸＡｏ、新変更点Ｘｍｎ’を算出するとともに、次の倍率係数ΔＭｘ（ｎ）に変更するステップＳＢ３とを含む。なお、ステップＳＡ２でのＸアドレス値ＸＡ２（ｎ）の算出は、処理Ａの実行時に設定されている倍率係数をΔＭｘ（ｎ−１）とすると、小数点以下を四捨五入または切り捨てした以下の整数計算、
ＸＡ２（ｎ）＝｛ＣＸ２−Ｘｍ（ｎ−１）’｝／ΔＭｘ（ｎ−１）＋ＸＡｏ
により算定される。

このように、原点信号ＳＺ１の周期Ｔｐｘごと、および、原点信号ＳＺ１の周期Ｔｐｘよりも短い周期Ｔｐｋごとに処理Ａ、Ｂを並列することによって、副走査方向の描画倍率の変更点Ｘｍｎにて、副走査方向の１画素分の描画が中途半端になったり、消失したりすることが無くなり、精密なパターン描画が行われる。

［第２の実施の形態］
先の第１の実施の形態や変形例では、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々に沿ったスポット光ＳＰによる描画開始は、図４、図６に示した検出センサとしての原点センサＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）の各々からの原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）が発生してから、直ちに行うように設定されている。ただし、実際は、原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）が発生してから、スポット光ＳＰが基板Ｐ上で１ｍｍ〜数ｍｍ程度走ってからパターンの描画が開始されるように、原点信号ＳＺｎの発生時点から所定の遅延時間ΔＴｓｓ後に描画開始を行う遅延回路（ハードウェアまたはソフトウェア）が設けられている。先に例示したように、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査の走査時間Ｔｓｐを約２００μｓｅｃとし、スポット光ＳＰの基板Ｐ上での最大の走査長を３２ｍｍ（実効的な描画範囲３０ｍｍの前後に１ｍｍの付加範囲を設ける）とすると、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓは、１６０μｍ／μｓｅｃとなる。したがって、遅延時間ΔＴｓｓを初期値に対して±１μｓｅｃだけ変化させると、基板Ｐ上に描画されるパターンを主走査方向（Ｙ方向）に±１６０μｍだけ位置シフトさせることができる。通常、原点信号ＳＺｎが発生してから、実際に描画開始されるまでの時間は、なるべく短く設定されるため、遅延時間ΔＴｓｓを初期値に対して減少させる場合は、原点信号ＳＺｎの発生時点から描画開始時点までのインターバル時間が短くなる。そのため、描画開始時点までに描画すべき画素データ列ＤＬｎのメモリ中のアドレス値を計算したり、各種の補正値（倍率補正量、Ｙ位置のシフト量等）を計算したりする時間が、そのインターバル時間よりも長くなる場合があり、描画されるパターンが部分的に欠如したりして、大きく乱れることがある。

そこで本実施の形態では、図１４に示すように、スポット光ＳＰの１回の走査で描画すべき画素データ列ＤＬｎの読み出し処理（アクセス番地の演算処理、画素データ列ＤＬｎの１列分をビット単位でシフトするレジスタ等に転送する処理）や補正演算等の準備処理を、実際にビームＬＢｎのスポット光ＳＰで描画するタイミングで発生する原点信号ＳＺｎのパルス（第２の検知信号）の１周期Ｔｐｘだけ手前で発生したパルス（第１の検知信号）に応答して、実行するようにする。図１４は、走査ユニットＵ１からの原点信号ＳＺ１の発生タイミング、描画タイミング（実描画期間を表す信号ＳＥ１）、および演算タイミングを時系列に表したタイムチャートである。原点信号ＳＺ１のパルスは、ポリゴンミラーＰＭの連続した反射面ＲＰａ、ＲＰｂ、ＲＰｃ、ＲＰｄ・・・の順に、一定の周期Ｔｐｘで発生する。一般的な描画制御では、例えば、反射面ＲＰａ（ＲＰｂ〜ＲＰｄ・・・も同様）が描画可能な回転角度の直前の状態で発生する原点信号ＳＺ１の１つのパルスの発生時点から、所定の遅延時間ΔＴｓｓ後に、例えば１つのＸアドレス値に対応した画素データ列ＤＬ１ａに基づいた描画が行われる。すなわち、一般的な描画制御では、演算タイミングＡで示すように、遅延時間ΔＴｓｓ内で描画すべき画素データ列ＤＬ１ａのアクセス処理や演算処理を行う必要があった。

なお、図１４では、描画タイミング（信号ＳＥ１）として表すＤＬ１ａ描画（画素データ列ＤＬ１ａに基づく描画タイミング、以下同様）、ＤＬ１ｂ描画、ＤＬ１ｃ描画、・・・の各々が、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ、ＲＰｂ、ＲＰｃ・・・の順に行われるとした。しかしながら、Ｘアドレス値は、スポット光ＳＰの描画ラインＳＬ１に沿った走査が２回、またはそれ以上の一定回数行われるとインクリメントされるため、ポリゴンミラーＰＭの連続した２つ以上の反射面ＲＰａ、ＲＰｂ、ＲＰｃ・・・で、同じ画素データ列ＤＬ１を所定回数だけ繰り返し描画することになる。さらに、図１４では、スポット光ＳＰの１回の走査で描画すべき画素データ列ＤＬｎの上記の準備処理を、実際にビームＬＢｎのスポット光ＳＰで描画するタイミングで発生する原点信号ＳＺｎのパルス（第２の検知信号）の１周期Ｔｐｘだけ手前で発生したパルス（第１の検知信号）に応答して実行するが、これは１周期Ｔｐｘだけ手前であることに限定されず、１周期Ｔｐｘ以上の所定時間だけ手前の時点（例えば２周期以上の手前で発生した原点信号ＳＺｎのパルス）であってもよい。どの程度手前の時点で準備処理を開始するかは、準備処理に要する時間に応じて設定される。

本実施の形態では、図１４の演算タイミングＢに示すように、画素データ列ＤＬ１のアクセス処理や演算処理を、原点信号ＳＺ１の１つのパルスに応答して先行実施し、原点信号ＳＺ１の次のパルスに応答して実際の描画を開始するようにする。このようにすると、画素データ列ＤＬ１のアクセス処理や演算処理を行う時間を、最大で周期Ｔｐｘの時間まで確保することができ、画素データ列ＤＬ１のアクセス処理や演算処理を確実に実行させることができる。さらに、演算タイミングＡの場合は、画素データ列ＤＬ１のアクセス処理のための最低限の時間を確保する必要性から、遅延時間ΔＴｓｓをそれ以下に短くすることができなかった。そのため、描画されるパターンをＹ方向に位置シフトできる範囲に制限が生じていたが、本実施の形態では、遅延時間ΔＴｓｓを零から設定することが可能となるので、描画されるパターンのＹ方向の位置シフトの範囲を大きく取ることができ、基板Ｐの幅方向の位置や歪みが大きい場合でも、良好な重ね合せ精度を得ることが可能となる。

図１５は、図１４で説明した制御を行うために、図６中の描画コントロール部１００と描画データ記憶部１０８の各々に設けられる一部の回路構成の概略を説明するブロック図である。ここでも、描画コントロール部１００と描画データ記憶部１０８は、代表して走査ユニットＵ１に対応して設けられているものとし、描画データ記憶部１０８には、描画ラインＳＬ１によって描画すべきパターンデータが記憶されているものとする。描画データ記憶部１０８は、Ｘアドレス値でアクセスされる主走査方向の１描画ライン分の画素データ列ＤＬ１ａ、ＤＬ１ｂ、ＤＬ１ｃ、・・・を記憶するメモリ領域１０８Ａ０、１０８Ａ１、１０８Ａ２・・・と、描画コントロール部１００から指定されるＸアドレス値に応じて、メモリ領域１０８Ａ０、１０８Ａ１、１０８Ａ２・・・（以下、総称して１０８Ａｎとも呼ぶ）のいずれか１つを選択する選択部１０８Ｂと、メモリ領域１０８Ａｎから選択された１つのメモリ領域からシリアルに出力される画素データ列ＤＬ１のビットデータと、先の図６、図７で説明した描画スイッチ信号ＳＨＴとを入力するアンドゲート部１０８Ｃと、メモリ領域１０８Ａｎのうちの選択された１つのメモリ領域のＹアドレス値を生成するＹアドレスレジスタ１０８Ｄと、Ｙアドレスレジスタ１０８ＤにＹアドレス値をインクリメントするための画素シフト信号（パルス信号）ＢＳＣを供給するアンドゲート部１０８Ｅとを備えている。なお、図１５では、選択部１０８Ｂが、Ｘアドレス値の０番地に対応したメモリ領域１０８Ａ０からの画素データ列ＤＬ１ａをアンドゲート部１０８Ｃに印加し、その画素データ列ＤＬ１ａのビットストリーム（シリアルな２値信号）を、図６中のＡＯＭ駆動部１１０を介して走査ユニットＵ１用の描画用光学素子ＡＯＭ１に変調信号として供給している状態を示す。

描画コントロール部１００は、図６中のポリゴンミラー駆動部１０２を経由して、走査ユニットＵ１からの原点信号ＳＺ１を入力する遅延時間生成部１００Ａを備える。遅延時間生成部１００Ａは、原点信号ＳＺ１の１パルスが発生した時点から、指定される遅延時間ΔＴｓｓだけ経過した後に、図１４中に示したような信号ＳＥ１を出力する。その信号ＳＥ１は、描画データ記憶部１０８内のアンドゲート部１０８Ｅの一方の入力に送られ、アンドゲート部１０８Ｅの他方の入力に印加される画素シフト信号（パルス）ＢＳＣをＹアドレスレジスタ１０８Ｄに通すか否かを高速に切換える。遅延時間生成部１００Ａの機能は、描画コントロール部１００のＣＰＵによるプログラム処理で実現してもよいし、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー）によるハードウェアで実現してもよい。

ここで、遅延時間生成部１００Ａに設定される遅延時間ΔＴｓｓは、原点信号ＳＺ１が発生した時点からの遅延時間とするが、遅延時間生成部１００Ａ自体が一定の初期遅延時間ΔＴｄ０を生成するような構成にした場合は、遅延時間生成部１００Ａに設定される遅延時間ΔＴｓｓ’を、ΔＴｓｓ’＝ΔＴｓｓ−ΔＴｄ０としてもよい。

以上の構成において、図１４に示すような原点信号ＳＺ１の１パルスが遅延時間生成部１００Ａに入力すると、遅延時間生成部１００Ａは、遅延時間ΔＴｓｓ後にＨレベルに立上り、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの１回の走査時間よりは少し長く、且つ原点信号ＳＺ１がパルスを発生する周期Ｔｐｘよりは短い時間が経過した時点でＬレベルに降下する信号ＳＥ１を発生する。アンドゲート部１０８Ｅは、信号ＳＥ１がＨレベルの間だけ、図８に示したような画素シフト信号（パルス信号）ＢＳＣをＹアドレスレジスタ１０８Ｄに供給する。これによってＹアドレスレジスタ１０８Ｄは、メモリ領域１０８Ａ０内の番地を指定するためのＹアドレス値を画素シフト信号ＢＳＣのパルスに応答して順次インクリメントしていく。図１５の場合、Ｘアドレス値として指定される番地が０番地であるので、メモリ領域１０８Ａ０内の番地０（ビット）から順番にシリアルに読み出される画素データ列ＤＬ１ａは、アンドゲート部１０８Ｃを介してＡＯＭ駆動部１１０に送られ、描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光ＳＰの走査中に、スポット光ＳＰの強度が副走査方向の０番地（Ｘアドレス値が０）の画素データ列ＤＬ１ａに応じて変調される。

先に例示したように、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査の走査時間Ｔｓｐを約２００μｓｅｃ、スポット光ＳＰの基板Ｐ上での最大の走査長を３２ｍｍとした場合、遅延時間ΔＴｓｓを±１μｓｅｃ（１０００ｎｓｅｃ）だけ変化させると、基板Ｐ上に描画されるパターンは主走査方向（Ｙ方向）に±１６０μｍだけ位置シフトする。実用上、位置シフトの調整分解能は、重ね合せ精度や描画するパターンの最小寸法（最小線幅）等との兼合いで決まる。例えば、最小寸法が１５μｍ、重ね合せ精度が最小寸法の１／５程度であるとして±３μｍの場合、位置シフトの調整分解能も３μｍ程度が必要となる。したがって、遅延時間生成部１００Ａは、遅延時間ΔＴｓｓ（またはΔＴｓｓ’）を１８．７５ｎｓｅｃ（＝３μｍ×１０００ｎｓｅｃ／１６０μｍ）以下の分解能で設定できる構成であればよく、例えば９ｎｓｅｃ台であればよい。遅延時間ΔＴｓｓ（またはΔＴｓｓ’）をクロックパルスの数で計時する場合、１０７．２５ＭＨｚのクロック信号を作ると、そのクロック信号のパルス周期は９．３２４ｎｓｅｃとなり、１クロックパルスの計数を基板Ｐ上での１．５μｍの位置シフトに対応させることができる。

図１６は、図１４、図１５で説明した主走査方向（Ｙ方向）への描画パターンの位置シフトを、露光領域Ｗに対するパターンの描画動作中に連続して実行する場合の一例を示すチャート図である。図１６において、横軸は、露光領域Ｗの描画開始位置Ｗｓｔからの時間、またはＸ方向への移動位置を表す。移動量ＣＸ２（またはＣＸ１）は、ここではエンコーダＥＮ２（またはＥＮ１）に対応したカウンタ回路によって描画開始位置Ｗｓｔからデジタル計数されるカウント値（１カウントが、例えば０．３μｍに対応）の５００までを表し、Ｘアドレス値は、移動量ＣＸ２の１０カウント分で１番地分だけインクリメントされるものとする。Ｙシフト変更点ＸＳ０、ＸＳ１、ＸＳ２は、描画開始直前にアライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４によって検出されるアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置情報に基づいて、描画コントロール部１００によって計算された露光領域Ｗ（下地パターン）の変形に対応するための位置シフトの変更点である。シフトレートΔＹＳ０、ΔＹＳ１、ΔＹＳ２は、相前後する２カ所のＹシフト変更点ＸＳｎ、ＸＳｎ＋１の各々での位置シフト量の間を線形近似した位置シフトの変化率（傾き）ψ０、ψ１、ψ２を表す。

図１６において、描画開始位置Ｗｓｔ（時刻Ｔｘ０、位置Ｘ０）では、露光領域ＷのＹ位置が設計上の初期位置（０）からＹ方向に−ＹＳ０だけずれていたものとする。初期位置（０）は、遅延時間生成部１００Ａが、原点信号ＳＺ１のパルスの発生から初期遅延時間ΔＴｄ０後に信号ＳＥ１をＨレベルに遷移したときに、基板Ｐ上に設定される主走査方向の描画開始点である。基板Ｐの副走査方向（Ｘ方向）の移動に伴って、アライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４とエンコーダＥＮ１とが協働してアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の位置検出を逐次実行する。描画コントロール部１００は、検出された複数のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の検出位置に基づいて位置シフト量の計算を実行する。描画コントロール部１００が、位置Ｘ１で露光領域ＷのＹ方向の位置シフトの傾向が変化していると判断すると、位置Ｘ１（時刻Ｔｘ１）での初期位置（０）からの位置シフト量＋ＹＳ１と、描画開始位置Ｗｓｔである位置Ｘ０（時刻Ｔｘ０）での初期位置（０）からの位置シフト量−ＹＳ０との差分値を分子とし、位置Ｘ０から位置Ｘ１までの移動量ＣＸ２（ＣＸ１）のカウント値を分母としたシフトレートΔＹＳ０（変化率ψ０）を算出する。

先の図３に示したように、アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ１４の各検出領域Ｖｗ１１、Ｖｗ１４の位置から、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の位置までの間には、基板Ｐの移動方向に関して複数のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４が形成されている。図３の場合、露光領域Ｗ内の描画すべき位置が描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５に達する前に、アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ１４は、それぞれＸ方向に間隔Ｄｈで設けられた３ヶ所または４ヶ所のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の各位置を検出することができる。したがって、それらの複数のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の位置検出結果により、露光領域ＷのＹ方向の位置シフト量や位置シフトの変化率を、パターン描画の手前で求めることができる。

以下、同様にして、基板Ｐの移動に伴って複数のアライメントマークＭＫ１、ＭＫ４の各々を逐次検出して、次の位置Ｘ２（時刻Ｔｘ２）で露光領域ＷのＹ方向の位置シフトの傾向が再び変化していると判断されると、位置Ｘ２での初期位置（０）からの位置シフト量＋ＹＳ２と、直前の変化点である位置Ｘ１（時刻Ｔｘ１）での位置シフト量＋ＹＳ１との差分値を分子とし、位置Ｘ１から位置Ｘ２までの移動量ＣＸ２（ＣＸ１）のカウント値を分母としたシフトレートΔＹＳ１（変化率ψ１）を算出する。このようにして、露光領域ＷのＹ方向の位置シフト量の変化を、副走査方向（Ｘ方向）の基板Ｐの移動量ＣＸ２（ＣＸ１）に対応させて近似して逐次求める。位置Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２の各々での位置シフト量−ＹＳ０、＋ＹＳ１、＋ＹＳ２が求まり、シフトレートΔＹＳ０、ΔＹＳ１・・・が求まると、描画コントロール部１００は、描画開始位置Ｗｓｔで位置シフト量−ＹＳ０に対応した遅延時間ΔＴｓｓ０の値と、シフトレートΔＹＳ０を遅延時間生成部１００Ａに設定する。遅延時間生成部１００Ａは、描画ラインＳＬ１（ＳＬ３、ＳＬ５）と基板Ｐ上の描画開始位置Ｗｓｔとが一致した時点から、図１６の場合は、遅延時間ΔＴｓｓを初期値であるΔＴｓｓ０からシフトレートΔＹＳ０にしたがって、逐次、増加させていく。そして、基板Ｐが位置Ｘ１まで移動したら、描画コントロール部１００は、位置Ｘ１での位置シフト量＋ＹＳ１に対応した遅延時間ΔＴｓｓ１の値を初期値として、シフトレートΔＹＳ１を遅延時間生成部１００Ａに設定する。これにより、基板Ｐ上に位置Ｘ０から露光されるパターンは、露光領域ＷのＹ方向の位置シフトの傾向に倣うように原点信号ＳＺｎに応答した描画開始タイミングに逐次補正されて描画される。

以上のように、露光領域Ｗの主走査方向に関する位置シフトの傾向に応じて、副走査方向に画素単位（またはスポット光ＳＰによる１回の走査単位）で描画ラインＳＬｎ全体をＹ方向に高い分解能（例えば、画素寸法の１／２程度）でシフトさせることができ、露光領域Ｗの全面で重ね合せ精度を大幅に向上させることができる。

〔変形例１〕以上のような露光領域ＷのＹ方向の位置シフトの他に、露光領域Ｗの副走査方向の位置に応じて、露光領域Ｗの幅方向（主走査方向）の寸法が十数ｐｐｍ〜数百ｐｐｍの範囲で伸縮変化している場合もある。そのような露光領域Ｗの主走査方向に関する伸縮の傾向も、アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ１４によるアライメントマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置検出によって推定できる。露光領域Ｗの主走査方向の伸縮に対する描画倍率補正は、図６や図７で説明したように、各描画ラインＳＬｎで描画されるパターンの主走査方向の寸法が微調整されるように、描画コントロール部１００から光源装置ＬＳに対して描画倍率補正のための情報ＴＭｇ、ＣＭｇを送ることで実行される。

情報ＴＭｇ、ＣＭｇとして光源装置ＬＳに設定される値を、基板Ｐの移動量ＣＸ２に対応付けて逐次変えることで、露光領域Ｗの幅方向の寸法が長尺方向に関して非線形に変化しているような場合であっても、露光領域Ｗ内の全面で高い重ね合せ精度が得られる。さらに、先に説明した露光領域Ｗの副走査方向の伸縮変化に対する描画倍率補正と、露光領域ＷのＹ方向の位置シフトに対する描画位置補正と、露光領域Ｗの幅方向の伸縮に対する描画倍率補正とのうちの少なくとも２つの補正を並行して実行することによって、露光領域Ｗ全体の非線形な変形に対しても、良好な重ね合せ精度でパターンを描画することができる。

〔変形例２〕第１の実施の形態と第２の実施の形態では、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａとスポット光ＳＰの走査速度Ｖｓとが、スポット光ＳＰの基板Ｐ上でのサイズφの１／２で主走査方向にオーバーラップするように設定し、画素単位がスポット光ＳＰの２つのスポットで描画されるように設定する。そして、さらに、描画倍率の補正の際には、特定の画素に対応する補正点で、主走査方向に連続する２つのスポット光ＳＰの間隔がごく僅かに伸縮するように、クロック信号ＬＴＣのクロックパルスの周期を伸縮させた。しかしながら、光源装置ＬＳからのビームＬＢの発振周波数Ｆａを高め、画素単位を多数のスポット光ＳＰ（パルス光）で描画するように制御し、描画倍率を補正するための補正点に位置する画素に対しては、スポット光ＳＰのパルス数を増減させるようにしてもよい。例えば、第１の実施の形態の光源装置ＬＳからのビームＬＢを、１００ＭＨｚの４倍の４００ＭＨｚで発振させ、描画倍率のための補正点以外に位置する画素（通常画素）に対して、主走査方向に関して１画素当たり８パルスのスポット光ＳＰで描画し、補正点に位置する画素（補正画素）については、主走査方向に関して、縮小の場合は７パルス、拡大の場合は９パルスのスポット光ＳＰで描画する。この場合、ビームＬＢをパルス発振させるクロック信号ＬＴＣは、周期を部分的に微調整することなく一定周期（４００ＭＨｚの場合、周期は２．５ｎＳ）のままでよい。

このように、１画素当たりのスポット光ＳＰのパルス数を調整する主走査方向の描画倍率補正の場合、描画データ記憶部１０８に記憶された画像データ（画素データ列）のアクセスは、通常画素に関してはクロック信号ＬＴＣのクロックパルスを８カウントしたらメモリのＹアドレス値を１つだけインクリメントし、補正画素に関してはクロック信号ＬＴＣのクロックパルスを７カウントまたは９カウントしたらメモリのＹアドレス値を１だけインクリメントするだけでよい。このように、主走査方向に関して１画素当たりを標準で８パルスのスポット光ＳＰで描画し、設計上の画素寸法Ｐｘｙが３μｍ角の場合、通常画素は３μｍ角で描画され、補正画素は縮小時に主走査方向に関して約２．６３μｍ（７／８×３μｍ）、拡大時に主走査方向に関して約３．３８μｍ（９／８×３μｍ）で描画される。

〔変形例３〕第１の実施の形態、第２の実施の形態では、いずれも、基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰをポリゴンミラーＰＭによって１次元走査する直描方式のマスクレス露光機を例示したが、例えば、特開２００８−１８２１１５号公報に開示されているように、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）とマイクロレンズアレイとを用いて、パターンを描画するマスクレス露光機であってもよい。その場合、基板Ｐを副走査方向に精密に移動させる機構と、その移動量を画素寸法以下の分解能で計測するエンコーダや測長用干渉計等の計測システムとを備えていれば、第１の実施の形態で説明した副走査方向に関する描画倍率補正や第２の実施の形態で説明した主走査方向に関する描画位置のシフト補正を同様に実施することができる。ＤＭＤとマイクロレンズアレイとを含む露光ヘッド部を備えたマスクレス露光機の場合、ＤＭＤの多数の微小可動ミラーの各々で偏向される光ビームをマイクロレンズアレイの対応するレンズの各々に入射させるか否かを、描画データに基づいて高速に切換えることによって、基板Ｐ上に２次元的に分布する多数のスポット光ＳＰの強度を変調（オン／オフ）しつつ、基板Ｐを副走査方向に移動させてパターンを描画している。なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態や各変形例１〜３では、基板Ｐが副走査方向に移動するものとしたが、露光ヘッド側（走査ユニットＵｎの全体）を一定の距離に渡って副走査方向に所定速度で移動させてもよい。

〔変形例４〕第１の実施の形態、第２の実施の形態では、図６に示したように、エンコーダカウンタ部１０６によって計数される回転ドラムＤＲの回転角度位置、すなわち基板Ｐの長尺方向の移動位置（或いは移動量）に基づいて、描画データ記憶部１０８に記憶されている走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に対応した描画データのアドレス値を、スポット光ＳＰの走査のたびに指定して、データ読み出しを行い、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々でパターン描画を行うようにした。しかしながら、先に説明したように、エンコーダカウンタ部１０６に設けられ、エンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）の各々からの２相信号を計数する各カウンタ回路は、Ｚ相マークＺＺによってゼロリセットされる。そのため、描画データ記憶部１０８に記憶されている描画データのアドレス値をエンコーダカウンタ部１０６で計数された計数値（カウント値）によって直接生成すると、ゼロリセット時にアドレス値に大きな飛びが発生することがある。それを避ける為には、図３に示した基板Ｐ上の１つの露光領域Ｗに対して、走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々が描画動作している間は、アドレス値がゼロリセットによって飛ばないように、例えば、描画コントロール部１００内のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）ユニットによるプログラム処理によって逐次監視し、ゼロリセットされる直前のカウンタ部１０６内のカウンタ回路の計数値をオフセット値としてラッチし、ゼロリセット後は、カウンタ部１０６内のカウンタ回路で計数されるカウント値に、ラッチしたオフセット値を加算した値に基づいて、描画データ記憶部１０８に記憶されている描画データのアドレス値を生成すればよい。

その場合、描画コントロール部１００内のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）ユニットには、ラッチされたオフセット値と、その後にエンコーダカウンタ部１０６から送られてくるカウント値とを逐次加算して、描画データ記憶部１０８内のメモリの描画すべき描画データにアクセスする為のアドレスカウンタ（レジスタ）が設けられる。このアドレスカウンタは、結果的に、エンコーダスケール部ＳＤａ（ＳＤｂ）のＺ相マークＺＺによってゼロリセットされないカウンタ回路として機能し、エンコーダカウンタ部１０６内の各カウンタ回路がゼロリセットされても、生成されるアドレス値の連続性を保つことができる。

ただし、描画コントロール部１００内のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）ユニットは、常にエンコーダカウンタ部１０６内の各カウンタ回路のゼロリセットの発生を監視し、ゼロリセット時にオフセット値をラッチし、エンコーダカウンタ部１０６からのカウント値とオフセット値との加算演算等を割込み処理で行うことになり、それらの一連の処理が割込み発生のタイミングによっては遅れたりする場合もある。そこで、エンコーダカウンタ部１０６内の各カウンタ回路と同等の構成で、Ｚ相マークＺＺによってはリセットされない第２のカウンタ回路（描画データ記憶部１０８内のメモリの為のアドレスカウンタとして機能する）を別に設ける。この第２のカウンタ回路は、回転ドラムＤＲの１周分以上、望ましくは数周分以上に渡って、スケール部ＳＤａ（ＳＤｂ）の格子目盛を計数するだけの桁数（ビット数）を有する。第２のカウンタ回路（複数）は、それぞれエンコーダＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ４ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ４ｂ）の各々からの２相信号を計数するが、計数値のリセットは、各走査ユニットＵ１〜Ｕ６が基板Ｐ上の露光領域Ｗの長尺方向に関する描画開始点の位置で、例えば原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）に応答して一度行われる。その際のリセット値は、例えば露光領域Ｗ内に描画されるパターンの描画データが記憶されるメモリの先頭アドレス値に対応したものにする。このように、第２のカウンタ回路（複数）を設けることによって、描画コントロール部１００内のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）ユニットは、エンコーダカウンタ部１０６内の各カウンタ回路のゼロリセットに応答した割込み処理を行う必要が無くなり、描画データ記憶部１０８内のメモリからの描画データの読み出しが時間的にも連続して飛ぶことなく可能となる。なお、第２のカウンタ回路（複数）は、各走査ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に対応して６つ設け、それぞれの第２のカウンタ回路が、対応する走査ユニットＵ１〜Ｕ６からの原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６のパルスを、露光領域Ｗの長尺方向に関する描画開始時点から計数して、描画データ記憶部１０８内のメモリの為のアドレス値を生成する構成にしてもよい。

Claims (19)

1. 描画データに基づいて変調される光ビームを基板上に投射する露光ヘッド部を有し、前記基板を副走査方向に移動させることによって、前記基板上に前記描画データに対応したパターンを描画するパターン描画装置であって、
   前記基板を支持して前記副走査方向に移動させる移動機構と、
   前記描画データで規定される画素の前記基板上での寸法よりも小さい分解能で、前記基板の移動量の変化を計測する計測機構と、
   前記副走査方向に並ぶ複数の前記画素ごとの画素データを前記描画データとして記憶するとともに、前記計測機構で計測される前記基板の移動量に応じて画素データの読み出しアドレスが更新されるデータ記憶部と、
   前記基板に描画すべき前記パターンの前記副走査方向に関する描画倍率の変更位置を前記計測機構で計測される前記移動量に対応して設定する倍率設定部と、
   前記描画倍率の変更位置が、前記副走査方向に並ぶ複数の前記画素のうちの特定画素の前記副走査方向の途中に設定される場合は、前記副走査方向に関して前記特定画素の１つ手前の画素の描画が完了する位置を新変更位置として、前記計測機構で計測される前記移動量と前記画素の寸法との対応関係を補正して、前記描画倍率の次の変更位置までに前記データ記憶部から読み出される前記画素データのアドレスを設定する制御部と、
   を備える、パターン描画装置。
2. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
   前記データ記憶部は、前記基板上に設定される露光領域内に描画すべきパターンを２次元の前記画素に分割し、前記副走査方向と交差する主走査方向に関して並ぶ１列分の画素の各々に対応した前記画素データを画素データ列として記憶するとともに、該画素データ列の複数を前記副走査方向に並ぶ画素に対応して記憶する、パターン描画装置。
3. 請求項２に記載のパターン描画装置であって、
   前記計測機構は、前記基板上に設定される前記画素の前記副走査方向の寸法の１／ｋ（ただし、ｋ≧２）の分解能で前記基板の移動量を計測するデジタルカウンタを備え、
   前記制御部は、前記デジタルカウンタで計測される前記移動量と前記画素の寸法との対応関係を、前記倍率設定部で設定される前記描画倍率の変更位置で変更する、パターン描画装置。
4. 請求項３に記載のパターン描画装置であって、
   前記デジタルカウンタで計測される前記移動量に基づいて設定される前記変更位置をＸｍｎ、変更位置Ｘｍｎで描画される前記画素データ列の前記副走査方向に関する番地をＸＡ２（ｎ）、前記変更位置Ｘｍｎまでの前記描画倍率の補正係数をΔＭｘ（ｎ−１）、変更位置Ｘｍｎの手前に設定された新変更位置をＸｍ（ｎ−１）’、前記新変更位置Ｘｍ（ｎ−１）’で描画された前記画素データ列の前記副走査方向に関する番地をＸＡ２（ｎ−１）、前記変更位置Ｘｍｎを前記副走査方向に並ぶ前記画素の間の位置にずらした新変更位置をＸｍｎ’としたとき、前記制御部は、
   Ｘｍｎ’＝Ｘｍ（ｎ−１）’＋｛ＸＡ２（ｎ）−ＸＡ２（ｎ−１）｝・ΔＭｘ（ｎ−１）
   の演算によって求まる新たな変更位置Ｘｍｎ’から、前記描画倍率の補正係数をΔＭｘ（ｎ）に変更する、パターン描画装置。
5. 請求項４に記載のパターン描画装置であって、
   前記制御部は、前記描画倍率を未補正の場合は前記補正係数ΔＭｘをΔＭｘ＝ｋに設定し、前記描画倍率を縮小にする場合はΔＭｘ＜ｋに設定し、前記描画倍率を拡大する場合はΔＭｘ＞ｋに設定する、パターン描画装置。
6. 描画データに基づいて変調される光ビームのスポットを基板上で主走査方向に走査する露光ヘッド部を有し、前記基板を副走査方向に移動させることによって、前記基板上に前記描画データに対応したパターンを描画するパターン描画装置であって、
   前記光ビームを複数の反射面の各々で順次反射させて主走査方向に走査する回転ポリゴンミラーと、
   前記回転ポリゴンミラーの各反射面が所定の角度位置になる度に、前記光ビームによる描画開始時点を表す原点パルス信号を発生する原点センサと、
   前記基板上に描画すべき前記パターンを前記主走査方向と前記副走査方向との２次元で分解した複数の画素で表したとき、前記複数の画素の各々に対応した画素データを、前記スポットの走査の順に並べた画素データ列として記憶するデータ記憶部と、
   第１の前記原点パルス信号に応答して、次の第２の前記原点パルス信号の発生までの間に、前記データ記憶部に記憶されている描画すべき前記画素データ列の指定と所定の演算とを行う準備処理を実行し、前記第２の前記原点パルス信号に応答して、前記準備処理された前記画素データ列に基づいて前記スポットによる描画動作を開始する制御部と、
   を備える、パターン描画装置。
7. 請求項６に記載のパターン描画装置であって、
   前記制御部は、前記副走査方向の描画倍率の補正に関する演算と、前記主走査方向の描画倍率の補正に関する演算と、前記パターンの前記主走査方向の描画位置のシフトに関する演算とのうちの少なくとも１つを、前記所定の演算として実行する、パターン描画装置。
8. 描画ビームのスポットを基板上で主走査方向に繰り返し走査する描画ヘッド部を有し、前記基板と前記描画ヘッド部を副走査方向に相対移動させることによって、前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、
   前記描画ビームのスポットが前記主走査方向の走査開始位置になったことを表す検知信号を前記繰り返し走査の度に出力する検出センサと、
   前記スポットが前記主走査方向に走査される間に描画すべき前記パターンに対応した描画データを、前記副走査方向に関して複数記憶するデータ記憶部と、
   前記検出センサから出力される第１の前記検知信号と、その後で出力される第２の前記検知信号との間の期間に、前記データ記憶部に記憶されている前記第２の前記検知信号に応答して描画すべき前記描画データを準備する準備処理を実行し、前記第２の前記検知信号に応答して前記準備処理された前記描画データに基づいて前記スポットによる前記パターンの描画を実行するように制御する制御部と、
   を備える、パターン描画装置。
9. 請求項８に記載のパターン描画装置であって、
   前記データ記憶部は、前記基板上に描画すべき前記パターンを２次元の画素に分割し、前記主走査方向に関して並ぶ１列分の画素の各々に対応した画素データ列を前記描画データとして記憶するとともに、前記画素データ列の複数を前記副走査方向に並ぶ画素に対応して記憶する、パターン描画装置。
10. 請求項９に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記第２の前記検知信号の発生から所定の遅延時間後に、前記準備処理された前記画素データ列に基づいて前記描画ビームの強度変調を開始する変調器を含む、パターン描画装置。
11. 請求項１０に記載のパターン描画装置であって、
    前記描画ヘッド部は、前記変調器で強度変調された前記描画ビームを前記主走査方向に偏向する為に複数の反射面を有する回転多面鏡を含み、
    前記検出センサは、前記回転多面鏡の反射面に検出用ビームを照射する送光系と、前記検出用ビームの前記回転多面鏡の反射面での反射ビームを受光して前記検知信号を出力する受光系とを含み、
    前記受光系は、前記回転多面鏡の複数の反射面の各々が所定の角度になったときに前記検知信号を出力する、パターン描画装置。
12. 請求項１１に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記遅延時間の調整によって、前記主走査方向における前記パターンの描画位置をシフトさせる、
    パターン描画装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
    前記描画ビームを生成する為に、所定の周波数でパルス状に発振する種光を発生するパルス光源部と、前記種光を増幅する光増幅器と、前記増幅された種光を入射して紫外波長域のパルス光を生成する波長変換素子とを含むパルス光源装置を、さらに備える、パターン描画装置。
14. 電子デバイス用のパターンを基板上に描画するパターン描画装置であって、
    前記パターンを描画する為の描画用ビームを回転多面鏡によって前記基板上で主走査方向に繰り返し走査する走査ユニットと、
    前記基板と前記走査ユニットとを前記主走査方向と交差した副走査方向に相対移動させる移動機構と、
    前記描画用ビームが前記主走査方向の走査開始位置に対応した時点になったことを表す検知信号を前記回転多面鏡の複数の反射面毎に出力する検出センサと、
    前記描画用ビームが前記主走査方向に走査される間に描画すべき前記パターンに対応した描画データを、前記副走査方向に関して複数記憶するデータ記憶部と、
    前記検出センサから出力される第１の前記検知信号と、その後で出力される第２の前記検知信号との間の期間に、前記第２の前記検知信号に応答して描画すべき前記描画データを前記データ記憶部から読み出して準備する準備処理を実行し、前記第２の前記検知信号に応答して前記準備処理された前記描画データに基づいて前記描画用ビームによる前記パターンの描画を実行するように制御する制御部と、
    を備える、パターン描画装置。
15. 請求項１４に記載のパターン描画装置であって、
    前記データ記憶部は、前記基板上に描画すべき前記パターンを２次元の画素に分割し、前記主走査方向に並ぶ１列分の画素の各々に対応した画素データ列を前記描画データとして記憶するとともに、前記画素データ列の複数を前記副走査方向に並ぶ画素に対応して記憶する、パターン描画装置。
16. 請求項１５に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記第２の前記検知信号の発生から所定の遅延時間後に、前記準備処理された前記画素データ列に基づいて前記描画用ビームの強度変調を開始する変調器を含む、パターン描画装置。
17. 請求項１６に記載のパターン描画装置であって、
    前記検出センサは、前記回転多面鏡の反射面に検出用ビームを照射する送光系と、前記検出用ビームの前記回転多面鏡の反射面での反射ビームを受光して前記検知信号を出力する受光系とを含み、
    前記受光系は、前記回転多面鏡の複数の反射面の各々が所定の角度になったときに前記検知信号を出力する、パターン描画装置。
18. 請求項１７に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記遅延時間の調整によって、前記主走査方向における前記パターンの描画位置をシフトさせる、パターン描画装置。
19. 請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
    前記描画用ビームを生成する為に、所定の周波数でパルス状に発振する種光を発生するパルス光源部と、前記種光を増幅する光増幅器と、前記増幅された種光を入射して紫外波長域のパルス光を生成する波長変換素子とを含むパルス光源装置を、さらに備える、パターン描画装置。

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