TW201841072A - 圖案描繪裝置、及圖案描繪方法 - Google Patents

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Abstract

一種圖案描繪方法，係一邊藉由多邊形鏡(PM)將根據圖案而調變成ON或OFF之描繪射束(LBn)在基板(P)上掃描於主掃描方向，一邊使基板(P)移動於副掃描方向以將圖案描繪於基板(P)上。圖案描繪方法，係測量在描繪射束(LBn)於主掃描方向至少掃描一次之期間加算了光電訊號(SS1)之實際積分值(FXn)，該光電訊號(SS1)，係從接收射入多邊形鏡(PM)前之描繪射束(LBn)之光電感測器(SM1d)，與描繪射束(LBn)在ON狀態下之強度對應地輸出。接著，根據描繪射束(LBn)在ON狀態時應設定之適當強度、以及依據排列於主掃描方向之全像素數中之設定為ON狀態之像素數之積而預先決定之目標積分值與實際積分值(FXn)之差，調整描繪射束(LBn)在ON狀態下之強度。

Description

圖案描繪裝置、及圖案描繪方法
本發明，係關於以捲對捲方式或者單片方式於可撓性基板描繪電子元件用之圖案等之圖案描繪裝置、及圖案描繪方法。
於日本特開2013-148668號公報，揭示有一種光掃描裝置(圖案描繪裝置)，係使來自雷射光源(具備複數個發光點之面發光雷射)之雷射光在旋轉多邊形鏡之偏向反射面之各個反射並使其射入fθ透鏡，而在旋轉於副掃描方向之感光體圓筒上一維地掃描。日本特開2013-148668號公報中，為了將就各多邊形鏡之偏向反射面照射於感光體圓筒上之雷射光之光量控制於既定值，係藉由配置於具備發光元件LD之光源(VCSEL)附近之光檢測器(101)，檢測來自發光元件LD之射束之光量，將檢測出之光量與基準值比較來控制發光元件LD之驅動電流(發光量)。又，日本特開2013-148668號公報中係進行如下控制，即在影像寫出前一刻射束照射於SOS感測器之時點，將射束之光量隨時設為100%，在影像寫出之時點，設定為在其射束掃描(寫入線)之寫出位置(影像之描繪開始位置)所設定的光量(變更為100%以下、變更為100%以上)所對應之光源(發光元件LD)之電流，以將影像形成於感光體圓筒之影像區域。
然而，在使用了於190nm~400nm程度之紫外波長區存在尖峰頻譜之雷射光源的圖案曝光(描繪、加工)，係使用例如準分子雷射光源、 即藉由脈衝振盪確保了射束強度之脈衝光源。此種以高輸出振盪出之紫外波長區之脈衝光源，一般而言雖能在以一定頻率連續地脈衝振盪的期間使尖峰強度成為一定之方式控制，但隨著振盪頻率變高，就每個振盪出之1脈衝光難以正確地控制尖峰強度。是以，在將此種紫外波長區之脈衝光源用於如日本特開2013-148668號公報之多邊形鏡之圖案描繪裝置之情形時，從在多邊形鏡之1個反射面掃描之射束之掃描速度(或者，所描繪之1線量之掃描時間)與在被照射體上之射束之點徑的關係來看，必須將振盪頻率設定為相當高。進而，在提高多邊形鏡之射束之掃描速度之情形，由於投射於被照射體之1個脈衝光所形成之點之軌跡會拉伸於主掃描方向而成為楕圓形而曝光，因此設定為脈衝光之發光時間亦極短。因此，難以以廉價之光電感測器正確地測量曝光於被照射體之射束之每1脈衝之光量，適當曝光量之設定或維持變得不正確。
本發明之第1態樣為一種圖案描繪裝置，具有以掃描構件使描繪射束掃描於主掃描方向的描繪單元，使前述基板與前述描繪單元相對地移動於副掃描方向以將圖案描繪於前述基板上，前述描繪射束根據待描繪於基板上之圖案而被ON或OFF調變，該圖案描繪裝置具備：儲存部，在將描繪於前述基板上之前述圖案分解成前述主掃描方向與前述副掃描方向之二維像素之排列時，將表示前述描繪射束之ON狀態與OFF狀態之描繪資料以前述像素之單位加以儲存；光電感測器，輸出與射入前述掃描構件前之前述描繪射束在ON狀態下之強度對應之光電訊號；光量測量部，測量加算了前述光電訊號之實際積分光量，前述光電訊號，係在前述描繪射束於前述主掃描方向至少掃描一次之期間從前述光電感測器輸出；以及描繪控制裝置，根據以前述描繪射束在ON狀態時應設定之目標強度與排列於前述主掃描方向之全像素數中之設定為ON狀態之像素數之積而求出之目標積分光量與以前述光量測量部測量之前述實 際積分光量的差，調整前述描繪射束在ON狀態下之目標強度。
本發明之第2態樣為一種圖案描繪方法，係一邊藉由掃描構件將根據待描繪圖案而被ON或OFF調變之描繪射束在基板上一維掃描於主掃描方向，一邊使前述基板與前述描繪單元相對地移動於與前述主掃描方向交叉之副掃描方向以將圖案描繪於前述基板上，其包含：將待描繪於前述基板上之前述圖案分解成前述主掃描方向與前述副掃描方向之二維像素之排列時，將表示前述描繪射束之ON狀態與OFF狀態之描繪資料以前述像素之單位加以儲存於儲存部的動作；測量在前述描繪射束於前述主掃描方向至少掃描一次之期間加算了光電訊號之實際積分值的動作，該光電訊號，係從接收射入前述掃描構件前之前述描繪射束之至少一部分之光電感測器，與前述描繪射束在ON狀態下之強度對應地輸出；以及根據前述描繪射束在ON狀態時應設定之適當強度、以及依據排列於前述主掃描方向之全像素數中之設定為ON狀態之像素數之積而預先決定之目標積分值與前述實際積分值之差，調整前述描繪射束在ON狀態下之強度的動作。
本發明之第3態樣為一種圖案描繪裝置，其將根據圖案而調變強度之點光藉由掃描構件在基板上掃描於主掃描方向之第1描繪單元與第2描繪單元，排列於前述主掃描方向或與前述主掃描方向交叉之副掃描方向，使前述基板移動於前述副掃描方向以將圖案描繪於前述基板上，其具備：光源裝置，產生作為前述點光之射束；射束切換部，包含：第1選擇用光學元件，使來自前述光源裝置之前述射束通過，且在將前述射束供給至前述第1描繪單元時以電性控制使前述射束之光路偏向；以及第2選擇用光學元件，使通過前述第1選擇用光學元件之來自前述光源裝置之前述射束通過，且在將前述射束供給至前述第2描繪單元時以電性控制使前述射束之光路偏向；第1光學系統，用以將與從前述第1描繪單元投射至前述基板之前述射束所形成之點光光學上共軛 之第1聚光位置，形成於前述光源裝置與前述第1選擇用光學元件間之光路中；第2光學系統，用以將與從前述第2描繪單元投射至前述基板之前述射束所形成之點光光學上共軛且亦與前述第1聚光位置共軛之第2聚光位置，形成於前述第1選擇用光學元件與前述第2選擇用光學元件間之光路中；以及調整構件，為了調整前述點光之聚焦狀態，使前述第1聚光位置位移於沿著前述光路之方向。
上述之目的、特徴及優點，應能從參照所附圖式而說明之以下實施形態之說明容易地理解。
200‧‧‧描繪控制裝置
202‧‧‧光量測量部
250‧‧‧強度調整控制部
CYa，CYb‧‧‧圓柱透鏡
DR‧‧‧旋轉圓筒
EX‧‧‧圖案描繪裝置
FT‧‧‧fθ透鏡
Ga‧‧‧聚光透鏡
Gb‧‧‧準直透鏡
IM，IM1~IM6‧‧‧選擇反射鏡
LB，LBn(LB1~LB6)‧‧‧射束
LS‧‧‧光源裝置
M1~M13‧‧‧反射鏡
OSn(OS1~OS6)‧‧‧選擇用光學元件
P，PF1~PF8‧‧‧片狀基板(基板)
PM‧‧‧多邊形鏡
SMna~SMnf‧‧‧光電感測器
SP‧‧‧點光
Un‧‧‧描繪單元
圖1係從正面側觀看第1實施形態之圖案描繪裝置之概略整體構成之立體圖。
圖2係從背側觀看圖1所示之圖案描繪裝置之概略整體構成之立體圖。
圖3係顯示搭載於圖1所示之圖案描繪裝置之6個描繪單元、光源裝置、射束切換部、及支承基板之旋轉圓筒之概略配置的立體圖。
圖4係顯示圖3所示之6個描繪單元中之1個描繪單元之具體內部構成的立體圖。
圖5係顯示圖3所示之射束切換部所含之選擇用光學元件(AOM)、選擇反射鏡、及中繼光學系統之具體光學配置的圖。
圖6A係說明為了在圖4所示之描繪單元內檢測描繪用射束之強度(光量)而設置之光電感測器之數個配置例的圖，亦係在XZ面內觀看描繪單元內之光路之一部分的圖，圖6B係說明為了在圖4所示之描繪單元內檢測描繪用射束之強度(光量)而設置之光電感測器之數個配置例的圖，亦係在XY面內觀看描繪單元內之光路之一部分的圖。
圖7係顯示用以將來自光源裝置之射束選擇性地區分至6個描繪單元之任一個描繪單元之射束切換部、描繪控制裝置、及光量測量部之概略構成的圖。
圖8係說明圖3、圖7所示之光源裝置之具體內部構成的圖。
圖9，係顯示設於圖7所示之描繪控制裝置內、包含用以驅動射束切換部內之複數個選擇用光學元件(AOM)各個之驅動電路之、射束強度之強度調整控制部之概略構成的方塊圖。
圖10係顯示繞射效率相對於施加於選擇用光學元件(AOM)之驅動訊號之RF電力變化的變化特性之一例的圖表。
圖11，係設於輸入來自圖6A及圖6B所示之描繪單元內之光電感測器之光電訊號之圖7中之光量測量部內、用以測量描繪用射束之曝光量所對應之積分值之電路構成的圖。
圖12，係說明測量圖3所示之旋轉圓筒之旋轉角度位置之編碼器系統與檢測基板上之標記等之對準系統之概略構成的圖。
圖13，係顯示根據儲存於圖7所示之描繪控制裝置之描繪資料(SDn)描繪電子元件用圖案時之描繪單元之動作一例的時序圖。
圖14，係顯示根據將描繪圖案以像素單位予以分解之描繪資料，於主掃描方向描繪8μm線寬之線&空間圖案時之點光(射束)之脈衝與像素之關係的時序圖。
圖15，係示意顯示來自設於圖6A及圖6B所示之描繪單元內或圖7所示之射束切換部之光路前段與後段之各光電感測器之光電訊號之波形的波形圖。
圖16，係為了根據描繪單元所形成之點光(射束)在一次掃描期間中之光量積算(積分值)推定供給至描繪單元之射束之ON/脈衝光之強度變動而使用的特性圖表。
圖17，係為了說明第1實施形態之變形例1而顯示形成於基板上之圖案區域與對準用之標記、設定於基板上之6個描繪單元之各描繪線與對準系統之檢測區域(檢測視野)之配置例的圖。
圖18，係作為第1實施形態之變形例2而將圖16所示之特性圖表一部分變形之特性圖表。
圖19，係作為第1實施形態之變形例3而顯示為了校正圖16、圖18之特性圖表而以描繪單元描繪之測試圖案之一例的圖。
圖20，係作為第1實施形態之變形例8而顯示利用圖3所示之射束切換部之配置將光源裝置設為2台之構成的圖。
圖21，係顯示為了進行第2實施形態之聚焦調整而配置於從光源裝置射出之射束之光路中之聚焦調整光學構件之構成的圖。
圖22，係顯示為了進行第3實施形態之描繪單元之檢査或調整而將來自光源裝置之射束導至描繪單元並進行光學測量之連結(Docking)機構之構成的圖。
圖23係顯示為了進行第4實施形態之測試曝光而確認描繪於基板上之曝光量或聚焦狀態之適當與否之測試圖案區域之配置例的圖。
圖24，係作為第4實施形態之變形例而顯示在確認描繪單元之聚焦狀態之測試曝光中使用之片狀基板在平面內之構成的圖。
圖25係將圖24之片狀基板之積層構造以示意方式表示之剖面圖。
針對本發明之態樣之圖案描繪裝置揭示較佳實施形態，參照附圖於以下詳細說明。此外，本發明之態樣不限定於此等實施形態，亦包含施加了多樣之變更或改良者。亦即，以下所記載之構成要素，包含了發明所屬技術領域中具有通常知識者能容易地推出者、實質上相同者，以下所記載之構成要素 能適當地組合。又，在不脫離本發明要旨之範圍內能進行構成要素之各種省略、置換或變更。
〔第1實施形態〕
圖1，係從正面側觀看捲對捲方式之基板處理裝置(圖案曝光裝置)之整體構成的立體圖。圖1之基板處理裝置之處理，係在以腔室CB包圍之曝光部本體(曝光裝置、描繪裝置)EX內，將電子元件用之圖案曝光於片狀基板P(以下亦有單稱為基板P之情形)之表面之抗蝕劑層或感光性矽烷耦合層或者紫外線硬化樹脂之膜等之感光層(感光性功能層)。圖1中，將與設置基板處理裝置整體之工廠之地面平行之面作為正交座標系XYZ之XY面，將與XY面垂直之Z方向作為重力方向。
塗布有感光層且經預烘烤(預備加熱)之長條之可撓性片狀基板P，係以捲於供給輥FR之狀態，安裝於從供給輥安裝部EPC1往-Y方向突出之旋轉軸。供給輥安裝部EPC1設於捲出/捲取部10之-X側之側面，以整體能微動於±Y方向之方式構成。從供給輥FR拉出之片狀基板P，經由安裝在捲出/捲取部10之與XZ平面平行之側面之邊緣感測器Eps1、具有與Y軸平行之旋轉軸之複數個滾筒、及進行張力賦予與張力測量之張力滾筒RT1，送至在+X方向相鄰之清潔器部11上所安裝之清潔滾筒CUR1。清潔滾筒CUR1，被加工成外周面具有黏著性，以藉由與片狀基板P之表面與背面分別接觸旋轉而除去片狀基板P之表背面上附著之微粒子或異物的兩支滾筒構成。
通過清潔器部11之清潔滾筒CUR1之片狀基板P，係經由從張力調整部12之XZ面往-Y方向突出設置之夾持滾筒NR1與張力滾筒RT2，通過於曝光部本體EX之腔室CB側壁往Y方向狹縫(slot)狀延伸形成之開口部CP1，而搬入曝光部本體EX內。片狀基板P之形成有感光層之面， 在通過開口部CP1時成為朝上(+Z方向)。在曝光部本體EX內經曝光處理後之片狀基板P，通過於開口部CP1之-Z側且為腔室CB之側壁往Y方向狹縫狀延伸形成之開口部CP2而搬出。此時，片狀基板P之形成有感光層之面成為朝下。通過開口部CP2而被搬出之片狀基板P，經由從張力調整部12之XZ面往-Y方向突出設置之張力滾筒RT3與夾持滾筒NR2，被送至在-X方向相鄰之清潔器部11之清潔滾筒CUR2。清潔滾筒CUR2係與清潔滾筒CUR1同樣地構成。
通過清潔器部11之清潔滾筒CUR2之片狀基板P，經由安裝於捲出/捲取部10之與XZ面平行之側面之下段部之張力滾筒RT4、邊緣感測器Eps2、及具有與Y軸平行之旋轉軸之複數個滾筒，被以回收輥RR捲取。回收輥RR，設於捲出/捲取部10之-X側側面下部，安裝於整體構成為能往±Y方向微動之回收輥安裝部EPC2之旋轉軸。回收輥RR，係以片狀基板P之感光層朝向外周面側之方式將片狀基板P捲起。如此，在圖1之基板處理裝置，從供給輥FR拉出至被以回收輥RR捲取為止，以片狀基板P之表面(被處理面)之寬度方向(與長邊方向正交之短邊方向)隨時成為Y方向之狀態將片狀基板P往長邊方向搬送。進而，在圖1之基板處理裝置之構成中，由於係將供給輥FR與回收輥RR於Z方向排列配置於捲出/捲取部10，因此輥交換之作業係簡便。
此外，圖1中，通過清潔器部11之清潔滾筒CUR1,CUR2後之片狀基板P、或者通過夾持滾筒NR1,NR2後之片狀基板P，有時帶有數千伏特左右之靜電。因此，可於片狀基板P之搬送路之適當位置設置使所帶之静電中和之電離器，或於搬送滾筒之一部分或滾筒周圍設置除電功能(放電用之電極部或刷具等)。
本實施形態中，雖基板處理裝置之個體係以捲對捲方式對片狀基 板P施以曝光處理之構成，但亦可將於片狀基板P表面塗布感光層之塗布部與乾燥部設於供給輥FR與曝光部本體EX之間，或將對曝光處理後之片狀基板P施以顯影處理或鍍敷處理等濕式處理之濕式處理部與乾燥部設於曝光部本體EX與回收輥RR之間。此外，於供給輥安裝部EPC1與回收輥安裝部EPC2之各個，係與供給輥FR或回收輥RR之旋轉軸平行地設置有用以安裝捲繞有保護片(用以保護片狀基板P之被處理面)之輥之旋轉軸。
供給輥安裝部EPC1，具備對供給輥FR施予既定旋轉扭矩之伺服馬達或齒輪箱(減速器)，該伺服馬達，係根據以張力滾筒RT1測量之張力量而藉由搬送機構之控制單元被伺服控制。同樣地，回收輥安裝部EPC2，具備對回收輥RR施予既定旋轉扭矩之伺服馬達或齒輪箱(減速器)，該伺服馬達，係根據以張力滾筒RT4測量之張力量而藉由搬送機構之控制單元被伺服控制。進而，來自測量片狀基板P之一端部(邊緣部)在Y方向之變位之邊緣感測器Eps1的測量資訊，被送至使供給輥安裝部EPC1(及供給輥FR)移動於±Y方向之伺服馬達之驅動控制部，將通過邊緣感測器Eps1移向曝光部本體EX之片狀基板P在Y方向之位置偏移隨時抑制在既定容許範圍內。同樣地，來自測量片狀基板P之一端部(邊緣部)在Y方向之變位之邊緣感測器Eps2的測量資訊，被送至使回收輥安裝部EPC2(及回收輥RR)移動於±Y方向之伺服馬達之驅動控制部，藉由根據通過邊緣感測器Eps2之片狀基板P在Y方向之位置偏移使回收輥RR移動於Y方向，以抑制片狀基板P之捲繞起伏。
於構成圖1所示之搬送機構之捲出/捲取部10、清潔器部11、張力調整部12各自之-Y方向側，設有往X方向延伸而設置於工廠地面之段部13。此段部13，係為了作業者能乘於其上以進行調整作業或維護作業，於Y方向具有數十cm之寬度。又，於段部13之內部收納有各種電氣配 線、空調氣體用之配管、冷却液體用之配管等附屬設備。於段部13之+Y方向側，配置有電源單元14、控制產生曝光用射束之雷射光源(參照下文之圖3)之雷射控制單元15、雷射光源、圖案描繪用之多邊形鏡(參照下文之圖5)、使用以冷卻射束切換用之光學調變器等之發熱部之冷却液(Coolant)循環之冷卻器單元16、對曝光部本體EX之腔室CB內供給經調溫之氣體之空調單元17等。
以上構成中，藉由安裝於張力調整部12之夾持滾筒NR1與張力滾筒RT2，在長邊方向(搬送方向)對曝光部本體EX上游側之片狀基板P賦予大致一定之張力。張力滾筒RT2具備張力測量部(感測器)，能以所測量之張力量成為所下指令之值之方式，藉由伺服馬達往圖1中之±Z方向移動。夾持滾筒NR1，係使兩支平行之滾筒以一定按壓力彼此對峙，一邊在其間夾持片狀基板P，一邊以伺服馬達使一方之滾筒旋轉驅動，藉此能將在夾持滾筒NR1之上游側與下游側賦予片狀基板P之張力予以分斷。藉由夾持滾筒NR1之一方之滾筒之伺服馬達所致之旋轉驅動，能主動地控制片狀基板P之搬送速度，例如，在將夾持滾筒NR1之伺服馬達之旋轉伺服鎖定於停止狀態(速度零)後，能使片狀基板P鎖定(停留)於夾持滾筒NR1之位置。
同樣地，藉由安裝於張力調整部12之夾持滾筒NR2與張力滾筒RT3，在長邊方向(搬送方向)對曝光部本體EX下游側之片狀基板P賦予大致一定之張力。張力滾筒RT3具備張力測量部(感測器)，能以所測量之張力量成為所下指令之值之方式，藉由伺服馬達往圖1中之±Z方向移動。夾持滾筒NR2，由於係與夾持滾筒NR1同樣地被伺服馬達主動旋轉，因此能將在夾持滾筒NR2之上游側與下游側賦予片狀基板之張力予以分斷。藉由將夾持滾筒NR2之伺服馬達之旋轉伺服鎖定於停止狀態(速度零)後，能使片狀基板P鎖定(停留)於夾持滾筒NR2之位置。
進而，本實施形態中，藉由將旋轉驅動供給輥FR之伺服馬達與旋轉驅動夾持滾筒NR1之伺服馬達，根據以張力滾筒RT1測量之張力量予以同步控制，而能在供給輥FR至夾持滾筒NR1之搬送路徑中對片狀基板P賦予既定張力。同樣地，藉由將旋轉驅動回收輥RR之伺服馬達與旋轉驅動夾持滾筒NR2之伺服馬達，根據以張力滾筒RT4測量之張力量予以同步控制，而能在夾持滾筒NR2至回收輥RR之搬送路徑中對片狀基板P賦予既定張力。此外，圖1所示之供給輥FR或回收輥RR、及捲出/捲取部10、清潔器部11、張力調整部12之各種滾筒，為了能使片狀基板P沿著搬送路通過、或容易從搬送路卸除，而為單臂支承方式之滾筒(輥)。然而，在所處理之片狀基板P之寬度(短邊方向之尺寸)較大之情形(例如1公尺以上之情形)，能藉由採用雙臂支承方式之滾筒(輥)，將各種滾筒間之平行性穩定維持。
圖2，係從背側(-Y方向側)觀看圖1之基板處理裝置(圖案曝光裝置)之整體構成的立體圖。圖2中，係對與圖1所示之構件或機構相同之物賦予相同符號。於本實施形態之曝光部本體EX內，設有將片狀基板P捲繞於長邊方向並支承之旋轉圓筒(輥載台)，關於此將於後述之。該旋轉圓筒之旋轉中心軸係與Y軸平行配置，貫通圖2所示之腔室CB後方之開口部CP4而結合於旋轉驅動用之馬達30之軸。馬達30，係使旋轉圓筒直接旋轉之直接驅動方式，雖為低速旋轉，但係能穩定地產生較大旋轉扭矩之無刷馬達。馬達30，在對片狀基板P進行曝光處理之期間，係以與作為目標之片狀基板P之移送速度對應之旋轉速度(角速度)持續旋轉之方式被伺服控制。因此，為了避免因馬達30之發熱所致之影響，馬達30配置於腔室CB外壁之外，腔室CB之開口部CP4設定為通過馬達30之軸部程度之大小。
旋轉圓筒與馬達30一體安裝於未圖示之座構件上，該座構件，能在圖2中延伸於Y方向之基座構件20之上面所形成之滑軌部21上移動於 Y方向。亦即，能使馬達30與旋轉圓筒成一體之輥載台單元從腔室CB內移動至腔室CB外(背側)。此係為了使曝光部本體EX內之各部之維護或調整作業容易進行，且使片狀基板P之通過作業或卸除作業容易進行。為了將輥載台單元拉出至腔室CB外部，腔室CB外壁中之開口部CP之周圍部分構成為能局部地拆裝。又，從腔室CB內拉出之輥載台單元雖設置於基座構件20上，但若如此設置，則作業者難以進出腔室CB內，因此係於基座構件20底部設有能在工廠地面上移動於Y方向(或X方向)之腳輪，能使搭載有輥載台單元之基座構件20從腔室CB脫離。如上述，將以旋轉圓筒構成之輥載台單元設為能滑動於旋轉中心軸(馬達30之軸)之方向的構成，揭示於例如日本特開2015-145990號公報。
於搭載輥載台單元之基座構件20之X方向兩側，配置有收納控制用基板(CPU板)之控制料架部22A,22B，該控制用基板(CPU板)係用以進行曝光部本體EX內之各種驅動源之控制、來自感測器類之訊號之處理、各種運算處理。進而，於腔室CB之+X方向側外壁形成開口部(窗部)CP5，其用以供經由人手將單片之片狀基板或測試曝光用之乾膜(單片)捲繞於腔室CB內之旋轉圓筒，或測量從旋轉圓筒之上方(+Z方向)之曝光單元(描繪頭、描繪模組)投射之射束之狀態(光強度、聚焦誤差、點形狀之誤差等)並進行校準，或者供擷取從光源裝置送至曝光單元之射束之至少一部分以供保養檢查用。此開口部CP5通常係被門板CBh阻塞，門板CBh，例如能沿著腔室CB外壁滑動於Z方向，或者設成能藉由鉸鏈旋動。藉由打開門板CBh，作業者能經由開口部CP5接觸至曝光部本體EX之旋轉圓筒為止。
〔圖案描繪裝置EX〕
其次，參照圖3之立體圖說明曝光部本體(以下亦稱為圖案描繪裝置)EX之整體構成。圖3中之正交座標系XYZ，設定為與先前之圖1、 圖2之正交座標系XYZ相同。是以，在無特別說明之情形下，係以正交座標系XYZ之Z方向作為重力方向來說明。
圖案描繪裝置EX，係用在對可撓性之片狀基板P施以曝光處理，以製造電子元件之元件製造系統。元件製造系統，係建構有製造例如作為電子元件之可撓性顯示器、膜狀觸碰面板、液晶顯示面板用之膜狀之彩色濾光器、可撓性配線或可撓性感測器等之製造產線的製造系統。作為可撓性電子元件之一例，例如有有機EL顯示器、液晶顯示器等之顯示面板或可穿戴式感測器片等。片狀基板P，係使用例如由樹脂膜或不鏽鋼等金屬或合金所構成之箔(foil)等。作為樹脂膜之材質，亦可使用包含例如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、醋酸乙烯酯共聚物樹脂、聚氯乙烯樹脂、纖維素樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂中之至少1個以上之物。又，片狀基板P之厚度或剛性(楊氏模量)，只要係在通過元件製造系統或圖案描繪裝置EX之搬送路時，片狀基板P不會產生因彎折所導致之折痕或不可逆之皺紋的範圍即可。作為片狀基板P之母材，係使用厚度25μm~200μm左右之PET(聚對酞酸乙二酯)或PEN(聚對苯二甲酸乙二酯)等之膜。
片狀基板P，由於會有在元件製造系統內被施加之各處理中受熱之情形，因此較佳為選定熱膨脹係數並非明顯較大之材質。例如，可藉由將無機填料混合至樹脂膜來抑制熱膨脹係數。無機填料例如亦可為氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化矽等。又，片狀基板P可為利用浮式法等製造之厚度為100μm左右之極薄玻璃之單層體，亦可為於該極薄玻璃貼合有上述樹脂膜、箔等之積層體。
又，含有纖維素奈米纖維(CNF)之數百μm以下厚度之膜(以下亦稱為CNF片狀基板)，亦可承受較PET等之膜高溫(例如200℃左右)之處理，藉由提高CNF之含有率而能使線熱膨張係數成為銅或鋁程度。是以， CNF片狀基板，適於作為形成銅之配線圖案而構裝電子部品(半導體元件、電阻器、電容器等)或直接形成需要高溫處理之薄膜電晶體(TFT)來製造可撓性電子元件之情形的基板。特別是，在製造電子元件之情形，由於在濕式處理後需進行乾燥加熱處理，此時之耐熱性被提高，因此可容易建構將長條之片狀基板連續地通過複數個處理裝置之捲對捲方式之製造產線，能期待生產性提高。
此外，所謂片狀基板P之可撓性(flexibility)，係指即使對片狀基板P施加自重程度之力亦不會產生剪斷或破斷，能將該片狀基板P彎曲之性質。又，藉由自重程度之力而彎曲之性質亦包含於可撓性。又，可撓性之程度，會視片狀基板P之材質、大小、厚度、成膜於基板P上之層構造、溫度、或濕度等之環境等而改變。不論係何者，在將片狀基板P正確地捲繞於設在元件製造系統(圖案描繪裝置EX)內之搬送路之各種搬送用滾筒、旋轉圓筒等之搬送方向轉換用之構件之情形時，只要不因彎折而產生折痕或破損(產生撕裂或破裂)而能順暢地搬送片狀基板P，則可稱為是可撓性之範圍。對送來至圖案描繪裝置EX之片狀基板P，已藉由前製程之處理而於其表面形成有感光性功能層(光感應層)。
該感光性功能層，係作為溶液塗布於基板P上，藉由乾燥而成為層(膜)。感光性功能層之典型者雖為光抗蝕劑(液狀或乾膜狀)，但作為不需要顯影處理之材料，有受到紫外線照射之部分之親撥液性會被改質之感光性矽烷耦合劑(SAM)、或者於受到紫外線照射之部分露出鍍敷還原基之感光性還原劑等。在作為感光性功能層使用感光性矽烷耦合劑之情形，片狀基板P上之被紫外線曝光之圖案部分係從撥液性被改質為親液性。因此，於成為親液性之部分上選擇性地塗布導電性墨(含有銀或銅等導電性奈米粒子之墨)或含有半導體材料之液體等，藉此能形成構成薄膜電晶體(TFT)等之電極、半導體、 絶縁、或者作為連接用配線之圖案層。此外，感光性功能層，只要係於紫外波長區(250~400nm左右)具有感度者，則亦可係其他物，例如將紫外線硬化樹脂塗布為薄膜狀之層。
在使用感光性還原劑作為感光性功能層之情形，會於片狀基板P上之經紫外線曝光之圖案部分露出鍍敷還原基。因此，曝光後，藉由將片狀基板P直接於包含鈀離子等之無電鍍液中浸漬一定時間，而形成(析出)鈀之圖案層。此種鍍敷處理雖有添加(additive)處理，但除此之外，亦可以做為減去(subtractive)處理之蝕刻處理作為前提。此情形下，送往圖案描繪裝置EX之片狀基板P，係採PET或PEN作為母材，並於其表面全面或選擇性地蒸鍍鋁(Al)或銅(Cu)等之金屬性薄膜，進而於其上積層有光抗蝕劑層者為佳。
圖案描繪裝置EX，係一邊將從前製程之處理裝置搬送來之片狀基板P往後製程之處理裝置(包含單一處理部或複數個處理部)以既定速度搬送，一邊對片狀基板P進行曝光處理(圖案描繪)。圖案描繪裝置EX，係對片狀基板P之表面(感光性功能層之表面、亦即感光面)照射與電子元件用之圖案(例如構成電子元件之配線圖案、TFT之電極或配線等之圖案)對應之光圖案。藉此，於感光性功能層形成與前述圖案對應之潛像(改質部)。
如圖3所示，本實施形態中之圖案描繪裝置EX係不使用光罩之直描方式之曝光裝置、即所謂點掃描方式之曝光裝置(描繪裝置)。描繪裝置EX，具備為了進行副掃描而支承基板P並往長邊方向搬送之旋轉圓筒DR、以及對以旋轉圓筒DR支承為圓筒面狀之基板P之各部分進行圖案曝光之複數個(此處為6個)描繪單元Un(U1~U6)，複數個描繪單元Un(U1~U6)之各個，一邊將從光源裝置LS射出之曝光用之脈衝狀之射束LB(脈衝射束)之點光，在基板P之被照射面(感光面)上於既定掃描方向(Y方向) 以多邊形鏡(掃描構件)PM一維掃描(主掃描)，一邊根據圖案資料(描繪資料、圖案資訊)高速地調變(ON/OFF)點光之強度。藉此，於基板P之被照射面描繪曝光與電子元件、電路或配線等之既定圖案對應之光圖案。亦即，在基板P之副掃描與點光之主掃描，點光在基板P之被照射面(感光性功能層之表面)上相對地被二維掃描，於基板P之被照射面描繪曝光既定圖案。此外，基板P，由於係藉由旋轉圓筒DR之旋轉於長邊方向以受指示之速度搬送，因此藉由描繪裝置EX描繪圖案之被曝光區域係沿著基板P之長邊方向相隔既定間隔設有複數個。由於在此被曝光區域形成電子元件，因此被曝光區域亦係元件形成區域。
如圖3所示，旋轉圓筒DR，具有延伸於Y方向且延伸於與重力作用方向交叉之方向之中心軸AXo、以及從中心軸AXo起一定半徑之圓筒狀外周面。於旋轉圓筒DR之Y方向之兩端設有與中心軸AXo同軸之軸，旋轉圓筒DR，藉由該軸而透過軸承軸支於描繪裝置EX內之支承構件(圖2中所說明之座構件)。軸係與圖2所示之馬達30之旋轉軸同軸結合。旋轉圓筒DR，係一邊順著此外周面(圓周面)將基板P之一部分於長邊方向彎曲成圓筒面狀而加以支承(捲繞)，一邊以中心軸AXo為中心旋轉以將基板P搬送於長邊方向。旋轉圓筒DR，係以其外周面支承被來自複數個描繪單元Un(U1~U6)各自之掃描射束(點光)投射之基板P上之區域(包含點光所形成之描繪線SL1~SL6之部分)。旋轉圓筒DR，係從與形成電子元件之面(形成有感光面之側之面)相反側之面(背面)側支承基板P(緊貼保持)。
光源裝置(脈衝光源裝置)LS，產生脈衝狀射束(脈衝射束、脈衝光、雷射)LB並射出。此射束LB，係對片狀基板P之感光層具有感度，係於240~400nm左右之紫外波長區域具有尖峰波長之紫外線光。光源裝置LS，此處係按照未圖示之描繪控制裝置200(以之後之圖7進行說明) 之控制，以頻率(振盪頻率、既定頻率)Fa射出脈衝狀發光之射束LB。此光源裝置LS採用光纖放大雷射光源，其以產生紅外波長區之脈衝光之半導體雷射元件、光纖放大器、及將放大後之紅外波長區之脈衝光轉換為355nm之紫外波長之脈衝光之波長轉換元件(諧波產生元件)等構成。藉由以此方式構成光源裝置LS，可得到振盪頻率Fa為數百MHz且1脈衝光之發光時間為數十披秒以下之高輝度紫外線之脈衝光。此外，從光源裝置LS射出之射束LB，成為其射束徑為1mm左右、或其以下之細平行光束。關於光源裝置LS採光纖放大雷射光源，依據構成描繪資料之像素之狀態(邏輯值「0」或「1」)將射束LB之脈衝產生高速地切換為ON/OFF的構成，例如揭示於國際公開第2015/166910號說明書。
從光源裝置LS射出之射束LB，透過以作為複數個切換元件之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)、複數個反射鏡M1~M12、複數個選擇反射鏡IMn(IM1~IM6)、以及吸收體TR等所構成的射束切換部，選擇性地(擇一地)供給至描繪單元Un(U1~U6)之各個。選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)係對射束LB具有透射性者，係由以超音波訊號驅動而將射入之射束LB之1次繞射光(主繞射射束)作為描繪用之射束LBn以既定角度偏向並射出之聲光調變元件(聲光偏向元件)(AOM：Acousto-Optic Modulator)所構成。複數個選擇用光學元件OSn及複數個選擇反射鏡IMn，係與複數個描繪單元Un之各個對應地設置。例如，選擇用光學元件OS1與選擇反射鏡IM1，係與描繪單元U1對應地設置，同樣地，選擇用光學元件OS2~OS6及選擇反射鏡IM2~IM6，分別與描繪單元U2~U6對應地設置。
射束LB，從光源裝置LS藉由反射鏡M1~M12一邊以其光路在與XY面平行之面內彎折成髮夾彎狀，一邊依序透射選擇用光學元件OS 5、OS6、OS3、OS4、OS1、OS2，被引導至吸收體TR。以下，以選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)均為OFF狀態(不施加超音波訊號、不產生1次繞射光之狀態)之情形詳述之。此外，圖3中雖省略圖示，但在反射鏡M1至吸收體TR之射束光路中設有複數個透鏡(光學元件)，此複數個透鏡，係將射束LB從平行光束加以收斂，使收斂後發散之射束LB恢復至平行光束。其構成將於後文使用圖5加以說明。
圖3中，來自光源裝置LS之射束LB，係與X軸平行地往-X方向行進而射入反射鏡M1。在反射鏡M1被反射往-Y方向之射束LB射入反射鏡M2。在反射鏡M2被反射往+X方向之射束LB，直線地透射選擇用光學元件OS5而到達反射鏡M3。在反射鏡M3被反射往-Y方向之射束LB射入反射鏡M4。在反射鏡M4被反射往-X方向之射束LB，直線地透射選擇用光學元件OS6而到達反射鏡M5。
在反射鏡M5被反射往-Y方向之射束LB射入反射鏡M6。在反射鏡M6被反射往+X方向之射束LB，直線地透射選擇用光學元件OS3而到達反射鏡M7。在反射鏡M7被反射往-Y方向之射束LB射入反射鏡M8。在反射鏡M8被反射往-X方向之射束LB，直線地透射選擇用光學元件OS4而到達反射鏡M9。在反射鏡M9被反射往-Y方向之射束LB射入反射鏡M10。在反射鏡M10被反射往+X方向之射束LB，直線地透射選擇用光學元件OS1而到達反射鏡M11。
在反射鏡M11被反射往-Y方向之射束LB射入反射鏡M12。在反射鏡M12被反射往-X方向之射束LB，直線地透射選擇用光學元件OS2而被導至吸收體TR。此吸收體TR，在選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)均為OFF狀態時，幾乎不減弱地透射之來自光源裝置LS之高輝度射束LB，係用以抑制露出至外部之光阱。
各選擇用光學元件OSn，在被施加超音波訊號(高頻訊號)後，使射入之射束(0次光)LB，以使對應高頻之頻率之繞射角繞射後之1次繞射光(主繞射射束)作為射射出束(描繪用之射束LBn)產生。是以，從選擇用光學元件OS1作為1次繞射光射出之射束成為LB1，同樣地從選擇用光學元件OS2~OS6作為1次繞射光射出之射束成為LB2~LB6。如此，各選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)，發揮使來自光源裝置LS之射束LB之光路偏向之功能。本實施形態中，將在選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)成為ON狀態而產生作為1次繞射光之射束LBn(LB1~LB6)之狀態，作為選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)使來自光源裝置LS之射束LB偏向(或選擇)之狀態來說明。
不過，實際之聲光調變元件，由於1次繞射光之最大產生效率為0次光之70~80%左右，因此在選擇用光學元件OSn之各個偏向之射束LBn(LB1~LB6)，係較原本射束LB之強度還低。又，本實施形態中，以僅選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)中所選擇之1個在一定時間成為ON狀態(偏向狀態)之方式，藉由描繪控制裝置200(參照圖7)加以控制。在被選擇之1個選擇用光學元件OSn成為ON狀態時，雖在該選擇用光學元件OSn不繞射而直進之0次光(0次繞射射束)會殘留20%左右，但其最終會被吸收體TR吸收。
選擇用光學元件OSn之各個，係以將被偏向之1次繞射光亦即描繪用之射束LBn(LB1~LB6)相對於射入之射束LB往-Z方向偏向之方式設置。在選擇用光學元件OSn之各個偏向而射出之射束LBn(LB1~LB6)，投射至設在從選擇用光學元件OSn之各個分離既定距離之位置之選擇反射鏡IMn(IM1~IM6)。各選擇反射鏡IMn，藉由將射入之射束LBn(LB1~LB6)反射往-Z方向，而將射束LBn(LB1 ~LB6)導至分別對應之描繪單元Un(U1~U6)。
各選擇用光學元件OSn係使用構成、功能、作用等彼此相同者。複數個選擇用光學元件OSn之各個，依照來自描繪控制裝置200(參照圖7)之驅動訊號(超音波訊號)之ON/OFF，進行使射入之射束LB繞射後之繞射光(射束LBn)之產生之ON/OFF。例如，選擇用光學元件OS5，在不被施加來自描繪控制裝置200之驅動訊號(高頻訊號)而為OFF狀態時，係不使來自射入之光源裝置LS之射束LB偏向(繞射)而使之透射。是以，透射選擇用光學元件OS5之射束LB射入反射鏡M3。另一方面，在選擇用光學元件OS5為ON狀態時，係使射入之射束LB偏向(繞射)而射向選擇反射鏡IM5。亦即，藉由此驅動訊號之ON/OFF，控制選擇用光學元件OS5之切換(射束選擇)動作。
以此方式，能藉由各選擇用光學元件OSn之切換動作，將來自光源裝置LS之射束LB導至任一個描繪單元Un，且能切換射束LBn射入之描繪單元Un。關於以此方式將複數個選擇用光學元件OSn串聯(serial)配置成來自光源裝置LS之射束LB會依序通過，並以時間分割方式將射束LBn供給至對應之描繪單元Un的構成，揭示於國際公開第2015/166910號說明書。
構成射束切換部之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)之各個在一定時間成為ON狀態之順序，預先定為例如OS1→OS2→OS3→OS4→OS5→OS6→OS1→‧‧‧。此順序，係依設定於描繪單元Un(U1~U6)各個之點光之掃描開始時點之順序而定。亦即，本實施形態中，藉由設於6個描繪單元U1~U6各個之多邊形鏡PM之旋轉速度之同步，且旋轉角度之相位亦同步，而能以描繪單元U1~U6中之任一個中的多邊形鏡PM之1個反射面RP在基板P上進行一次點掃描之方式，以時間分割 方式切換。因此，只要是描繪單元Un各自之多邊形鏡PM之旋轉角度之相位以既定關係同步之狀態，描繪單元Un之點掃描之順序為何均可。圖3之構成中，於基板P之搬送方向(旋轉圓筒DR之外周面移動於周方向之方向)之上游側，三個描繪單元U1,U3,U5排列配置於Y方向，於基板P之搬送方向之下游側，三個描繪單元U2,U4,U6排列配置於Y方向。
此情形下，對基板P之圖案描繪，由於係從上游側之奇數號之描繪單元U1,U3,U5開始，在基板P送出一定長度後，下游側之偶數號之描繪單元U2,U4,U6亦開始圖案描繪，因此能將描繪單元Un之點掃描之順序設定為U1→U3→U5→U2→U4→U6→U1→‧‧‧。因此，選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)之各個在一定時間成為ON狀態之順序，被定為OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→‧‧‧。此外，即使係無待描繪圖案之描繪單元Un所對應之選擇用光學元件OSn成為ON狀態的順序時，由於根據描繪資料進行該選擇用光學元件OSn之ON/OFF之切換控制，而使該選擇用光學元件OSn強制地維持於OFF狀態，因此不進行該描繪單元Un之點掃描。
如圖3所示，於描繪單元U1~U6之各個，設有用以對射入之射束LB1~LB6進行主掃描之多邊形鏡PM。本實施形態中，各描繪單元Un之多邊形鏡PM之各個，被同步控制成一邊以相同旋轉速度精密地旋轉，一邊彼此保持一定旋轉角度相位。藉此，能將從描繪單元U1~U6之各個投射至基板P之射束LB1~LB6各個之主掃描之時點(點光SP之主掃描期間)，設定成彼此不重複。是以，藉由將設於射束切換部之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各個之ON/OFF之切換與6個多邊形鏡PM各自之旋轉角度位置同步控制，而能將來自光源裝置LS之射束LB以時間分割方式區分至複數個描繪單元Un之各個來進行有效率之曝光處理。
關於6個多邊形鏡PM各自之旋轉角度之相位匹配與選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各自之ON/OFF之切換時點之同步控制，雖揭示於國際公開第2015/166910號說明書，但在八面多邊形鏡PM之情形，就掃描效率而言，由於1個反射面RP分之旋轉角度(45度)中之1/3左右，係與在基板P上之點光SP之一次掃描對應，因此係控制選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各個之ON/OFF之切換，以使6個多邊形鏡PM以相對地各錯開15度之方式使旋轉角度之相位旋轉，且各多邊形鏡PM以在8個反射面RP中跳過一面之方式掃描射束LBn。關於如上述之在多邊形鏡PM之反射面RP中跳過一面來使用之描繪方式，亦揭示於國際公開第2015/166910號說明書。
如圖3所示，描繪裝置EX，係排列有相同構成之複數個描繪單元Un(U1~U6)之所謂多讀頭型之直描曝光裝置。描繪單元Un之各個，係對以旋轉圓筒DR之外周面(圓周面)支承之基板P之在Y方向所區劃之各部分區域描繪圖案。各描繪單元Un(U1~U6)，一邊將來自射束切換部之射束LBn投射於基板P上(基板P之被照射面上)，一邊在基板P上使射束LBn聚光(收斂)。藉此，投射於基板P上之射束LBn(LB1~LB6)成為點光。又，藉由各描繪單元Un之多邊形鏡PM之旋轉，投射於基板P上之射束LBn(LB1~LB6)之點光掃描於主掃描方向(Y方向)。藉由此點光之掃描，於基板P上界定出用以進行一線量之圖案描繪之直線狀描繪線(掃描線)SLn(此外，n=1,2,‧‧‧,6)。描繪線SLn亦係射束LBn之點光在基板P上之掃描軌跡。
描繪單元U1使點光沿著描繪線SL1掃描，同樣地，描繪單元U2~U6使點光沿著描繪線SL2~SL6掃描。如圖3所示，複數個描繪單元Un(U1~U6)之描繪線SLn(SL1~SL6)，係隔著包含旋轉 圓筒DR之中心軸AXo在內而與YZ面平行之中心面，配置成在旋轉圓筒DR之周方向以交錯格子狀排列配置成2列。奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5，位於相對中心面之基板P搬送方向上游側(-X方向側)之基板P之被照射面上，且沿著Y方向相隔既定間隔配置成1列。偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6，位於相對中心面之基板P搬送方向下游側(+X方向側)之基板P之被照射面上，且沿著Y方向相隔既定間隔配置成1列。因此，複數個描繪單元Un(U1~U6)亦隔著中心面在基板P之搬送方向以交錯格子狀排列配置成2列，奇數號之描繪單元U1,U3,U5與偶數號之描繪單元U2,U4,U6，若在XZ平面內觀看，則相對中心面(與包含中心軸AXo之YZ面平行之面)設置成對稱。
在X方向(基板P之搬送方向或副掃描方向)上，奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5與偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6雖彼此分離，但其設定為在Y方向(基板P之寬度方向、主掃描方向)彼此不分離而相接合。描繪線SL1~SL6，係與基板P之寬度方向亦即旋轉圓筒DR之中心軸AXo大致並行。此外，所謂將描繪線SLn在Y方向接合，係意指以在Y方向相鄰之各描繪線SLn描繪之圖案在基板P上於Y方向接合之方式，成為使描繪線SLn之端部彼此在Y方向之位置相鄰或一部分重複的關係。在使描繪線SLn之端部彼此重複之情形，例如可相較於各描繪線SLn之長度，包含描繪開始點或描繪結束點在內於Y方向在數%以下之範圍重複。
如上述，複數個描繪單元Un(U1~U6)，係以全部涵蓋基板P上之曝光區域之寬度方向尺寸之方式，分攤Y方向之掃描區域(主掃描範圍之區劃)。例如，若將1個描繪單元Un在Y方向之主掃描範圍(描繪線SLn之長度)設為30~60mm左右，則能藉由將合計6個描繪單元U1~U6配置於Y方向，將能描繪之曝光區域(圖案形成區域)在Y方向之寬度擴展 至180~360mm左右。此外，各描繪線SLn(SL1~SL6)之長度(描繪範圍之長度)原則上設為相同。亦即，沿著描繪線SL1~SL6之各線掃描之射束LBn之點光之掃描距離亦原則上設為相同。
在本實施形態之情形，來自光源裝置LS之射束LB，由於為數十披秒以下(相對於振盪頻率Fa之週期Tf在1/10以下)之發光時間之脈衝光，因此在主掃描期間投射於描繪線SLn上之點光，會對應於射束LB之振盪頻率Fa(例如400MHz)而成為離散。因此，必須使藉由射束LB之1脈衝光投射之點光與藉由次一脈衝光投射之點光於主掃描方向重疊。其重疊量係依據點光之實效尺寸φ、點光之掃描速度(主掃描之速度)Vs、及射束LB之振盪頻率Fa來設定。點光之實效尺寸(直徑)φ，在點光SP之強度分布以高斯分布近似之情形，係以成為點光SP尖峰強度之1/e2(或半值全寬之1/2)之強度的寬度尺寸來決定。
本實施形態中，係以相對於實效尺寸(尺寸)φ，點光在φ×1/2左右重疊之方式設定點光之掃描速度Vs(多邊形鏡PM之旋轉速度)及振盪頻率Fa。是以，脈衝狀之點光沿著主掃描方向之投射間隔為φ/2。因此，在副掃描方向(與描繪線SLn交叉之方向)亦同樣地，較佳為設定為在沿著描繪線SLn之點光之一次掃描與次一掃描之間，基板P移動點光之實效尺寸φ之大致1/2之距離。進而，將在Y方向相鄰之描繪線SLn接續於主掃描方向之情形亦同樣地，較佳為重疊φ/2。本實施形態中，將點光在基板P上之實效尺寸(尺寸)φ，設定為與在描繪資料上設定之1像素尺寸相同程度之2~4μm。
各描繪單元Un(U1~U6)，設定為當在XZ平面內觀看時各射束LBn朝向旋轉圓筒DR之中心軸AXo行進。藉此，從各描繪單元Un(U1~U6)朝向基板P行進之射束LBn之光路(射束主光線)，在XZ 平面中係與基板P之被照射面之法線平行。又，從各描繪單元Un(U1~U6)照射於描繪線SLn(SL1~SL6)之射束LBn，係對彎曲成圓筒面狀之基板P表面之在描繪線SLn之切平面，以隨時成垂直之方式向基板P投射。亦即，在點光之主掃描方向，投射於基板P之射束LBn(LB1~LB6)係以遠心狀態被掃描。
圖3所示之描繪單元(射束掃描裝置)Un，由於係相同構成，因此僅針對圖3中之描繪單元U1簡單說明。描繪單元U1之詳細構成於後文參照圖4說明之。描繪單元U1，至少具備反射鏡M20~M24、多邊形鏡PM、及fθ透鏡系統(描繪用掃描透鏡)FT。此外，圖3中雖未圖示，但在從射束LB1之行進方向觀看時，於多邊形鏡PM之前配置有第1圓柱透鏡CYa(參照圖4)，於fθ透鏡系統(f-θ透鏡系統)FT之後設有第2圓柱透鏡CYb(參照圖4)。藉由第1圓柱透鏡CYa與第2圓柱透鏡CYb，修正因多邊形鏡PM之各反射面RP之傾倒誤差所導致之點光(描繪線SL1)往副掃描方向之位置變動。
在選擇反射鏡IM1被反射往-Z方向之射束LB1，射入設於描繪單元U1內之反射鏡M20，在反射鏡M20反射之射束LB1，在-X方向行進而射入反射鏡M21。在反射鏡M21反射往-Z方向之射束LB1射入反射鏡M22，在反射鏡M22反射之射束LB1，在+X方向行進而射入反射鏡M23。反射鏡M23，以射入之射束LB1射向多邊形鏡PM之反射面RP之方式，在與XY平面平行之面內將射束LB1彎折。
多邊形鏡PM，係使射入之射束LB1朝向fθ透鏡系統FT反射於+X方向側。多邊形鏡PM，為了使射束LB1之點光在基板P之被照射面上掃描，而使射入之射束LB1在與XY平面平行之面內一維地偏向(反射)。具體而言，多邊形鏡(旋轉多面鏡、掃描構件)PM，係具有延伸於Z軸 方向之旋轉軸AXp與繞旋轉軸AXp而與旋轉軸AXp平行地形成之複數個反射面RP(本實施形態中將反射面RP之數量Np設為8)的旋轉多面鏡。藉由以旋轉軸AXp為中心使此多邊形鏡PM旋轉於既定旋轉方向，而能使照射於反射面RP之脈衝狀之射束LB1之反射角連續地變化。
藉此，藉由1個反射面RP使射束LB1偏向，能使照射於基板P之被照射面上之射束LB1之點光沿著主掃描方向(基板P之寬度方向、Y方向)掃描。因此，多邊形鏡PM旋轉一圈，點光掃描於基板P之被照射面上之描繪線SL1之數量，最大會成為與反射面RP之數量相同之8條。在將多邊形鏡PM之反射面RP以跳過一面之方式使用之情形，多邊形鏡PM旋轉一圈，點光掃描於基板P之被照射面上之描繪線SL1之數量為4條。
fθ透鏡系統(掃描系統透鏡、掃描用光學系統)FT，係將藉由多邊形鏡PM反射之射束LB1投射於反射鏡M24之遠心系統之掃描透鏡。透射fθ透鏡系統FT之射束LB1，經由反射鏡M24(及以圖4說明之第2圓柱透鏡CYb)成為點光而聚光於基板P上。此時，反射鏡M24，係以在XZ平面，射束LB1朝向旋轉圓筒DR之中心軸AXo行進之方式，將射束LB1朝向基板P反射。射束LB1對fθ透鏡系統FT之射入角θ(fθ透鏡系統FT之自光軸起之偏角)係對應於多邊形鏡PM之旋轉角(θ/2)而改變。
fθ透鏡系統FT經由反射鏡M24，對與其射入角θ成正比之基板P之被照射面上之像高位置投射射束LB1。在將fθ透鏡系統FT之焦距設為fo，將像高位置設為yo時，fθ透鏡系統FT設計成滿足yo=fo×θ之關係(畸變像差)。是以，藉由此fθ透鏡系統FT，能將射束LB1於Y方向正確地以等速掃描。此外，射入fθ透鏡系統FT之射束LB1藉由多邊形鏡PM而一維地偏向之面(與XY面平行)，成為包含fθ透鏡系統FT之光軸之面。
〔描繪單元Un內之光學構成〕
其次，雖參照圖4說明描繪單元Un(U1~U6)之光學構成，但此處亦代表地說明描繪單元U1之構成。如圖4所示，於描繪單元U1內，以沿著射束LB1之射入位置至被照射面(基板P)之射束LB1之行進方向，反射鏡M20、反射鏡M20a、偏光射束分離器BS1、反射鏡M21、反射鏡M22、第1圓柱透鏡CYa、反射鏡M23、多邊形鏡PM、fθ透鏡系統FT、反射鏡M24、第2圓柱透鏡CYb成一體之方式設於單元框內。單元框以能從裝置本體單獨卸除之方式構成。進而，於描繪單元U1內，在反射鏡M20被反射往-X方向而射向反射鏡M20a之射束LB1之光路中，設有由兩個透鏡Be1,Be2所形成之射束擴張器系統BE。此射束擴張器系統BE，係將射入之射束LB1(直徑1mm以下)之剖面之直徑轉換成擴大成數mm(舉一例而言為8mm)左右之平行光束。以射束擴張器系統BE擴大後之射束LB1在反射鏡M20a被反射往-Y方向之後，射入偏光射束分離器BS1。射束LB1，設定為可在偏光射束分離器BS1有效率地被反射往-X方向之直線偏光。
在偏光射束分離器BS1被反射之射束LB1，藉由具有配置於反射鏡M21與反射鏡M22間之圓形開口之光闌FAP，而被截去射束LB1之強度分布(profile)上之周邊部(例如波底之1/e2以下之強度部分)。在反射鏡M22被反射往+X方向之射束LB1，在藉由1/4波長板QW而被轉換為圓偏光後，射入第1圓柱透鏡CYa。進而，於描繪單元U1內，為了檢測描繪單元U1之可開始描繪時點(點光之掃描開始時點)，設有作為偵測多邊形鏡PM之各反射面RP之角度位置之原點感測器(原點檢測器)之射束送光系統60a與射束受光系統60b。又，於描繪單元U1內，設有用以透過fθ透鏡系統FT、多邊形鏡PM及偏光射束分離器BS1等來檢測在基板P之 被照射面(或旋轉圓筒DR之表面)反射之射束LB1之反射光的透鏡系統G10與光檢測器(光電感測器)DT1。
射入描繪單元U1之射束LB1，係沿著與Z軸平行之光軸(軸線)AX1往-Z方向行進，射入相對XY平面傾斜45°之反射鏡M20。在反射鏡M20反射之射束LB1，從反射鏡M20通過射束擴張器系統BE往在-X方向分離之反射鏡M20a行進。反射鏡M20a相對YZ平面傾斜45°而配置，將射入射束LBn朝向偏光射束分離器BS1反射向-Y方向。偏光射束分離器BS1之偏光分離面相對YZ平面傾斜45°而配置，將P偏光之射束反射，使往與P偏光正交之方向偏光之直線偏光(S偏光)之射束透射。若將射入描繪單元U1之射束LB1設為P偏光之射束，則偏光射束分離器BS1，係將來自反射鏡M20a之射束LB1反射往-X方向並導至反射鏡M21側。
反射鏡M21相對XY平面傾斜45°而配置，將射入之射束LB1從反射鏡M21經由光闌FAP而朝向在-Z方向分離之反射鏡M22反射往-Z方向。反射鏡M22相對XY平面傾斜45°而配置，將射入之射束LB1朝向反射鏡M23反射往+X方向。在反射鏡M22反射之射束LB1，係經由λ/4波長板QW與第1圓柱透鏡CYa而射入反射鏡M23。反射鏡M23，將射入之射束LB1向多邊形鏡PM反射。
多邊形鏡PM，將射入之射束LB1朝向具有與X軸平行之光軸AXf之fθ透鏡系統FT反射往+X方向側。多邊形鏡PM，為了在基板P之被照射面上掃描射束LB1之點光SP，而將射入之射束LB1在與XY平面平行之面內一維地偏向(反射)。多邊形鏡PM，具有繞延伸於Z軸方向之旋轉軸AXp形成之複數個反射面(在本實施形態中為正八角形之各邊)RP，藉由與旋轉軸AXp同軸之旋轉馬達RM而旋轉。旋轉馬達RM，藉由設於描繪 控制裝置200(參照圖7)之多邊形旋轉控制部，以一定之旋轉速度(例如3萬~4萬rpm左右)旋轉。如先前所說明，描繪線SLn(SL1~SL6)之實效長度(例如50mm)，設定為能藉由此多邊形鏡PM掃描點光SP之最大掃描長度(例如52mm)以下之長度，在初始設定(設計值)上，於最大掃描長度之中央設定有描繪線SLn之中心點(fθ透鏡系統FT之光軸AXf通過之點)。
第1圓柱透鏡CYa，係在與多邊形鏡PM之主掃描方向(旋轉方向)正交之副掃描方向(Z方向)上，使射入之射束LB1收斂於多邊形鏡PM之反射面RP上。亦即，圓柱透鏡CYa，使射束LB1收斂於在多邊形鏡PM之反射面RP上延伸於與XY平面平行之方向之狹縫狀(長楕圓狀)。藉由母線與Y方向平行之圓柱透鏡CYa與後述之圓柱透鏡CYb，即使係多邊形鏡PM之反射面RP從與Z軸(旋轉軸AXp)平行之狀態傾斜的情形，仍能抑制照射於基板P之被照射面上之射束LB1(描繪線SL1)之照射位置往副掃描方向偏離。
射束LBn對fθ透鏡系統FT之射入角θ(相對光軸AXf之角度)，係因應多邊形鏡PM之旋轉角(θ/2)而變化。在射束LBn對fθ透鏡系統FT之射入角θ為0度時，射入fθ透鏡系統FT之射束LBn係沿著光軸AXf上行進。來自fθ透鏡系統FT之射束LBn，係在反射鏡M24被反射往-Z方向，經由圓柱透鏡CYb投射往基板P。藉由fθ透鏡系統FT及母線與Y方向平行之圓柱透鏡CYb、進而藉由射束擴張器系統BE之作用，投射於基板P上之射束LB1係在基板P之被照射面上收斂成直徑數μm左右(例如2~3μm)之微小點光SP。如以上所述，射入描繪單元U1之射束LB1，當在XZ平面內觀看時，從反射鏡M20至基板P為止係沿著ㄈ字狀曲折之光路被彎折，往-Z方向行進而投射於基板P。
圖4所示之軸線AX1雖係將射入反射鏡M20之射束LB1之中心線延長者，但此軸線AX1，配置成與在反射鏡M24被彎折向-Z方向之fθ透鏡系統FT之光軸AXf同軸。藉由以此方式配置，能使描繪單元U1之整體(反射鏡M20~第2圓柱透鏡CYb)繞軸線AX1微幅旋轉，能高精度地調整描繪線SL1在XY面內之微小傾斜。以上之描繪單元U1之構成與其他描繪單元U2~U6之各個均係相同構成。藉此，一邊由6個描繪單元U1~U6分別將射束LB1~LB6之各點光SP一維掃描於主掃描方向(Y方向)，一邊將基板P往長邊方向搬送，藉此基板P之被照射面被點光SP相對地二維掃描，於基板P上以描繪線SL1~SL6之各線所描繪之圖案在Y方向接合的狀態曝光。
作為一例，當將描繪線SLn(SL1~SL6)之實效掃描長LT設為50mm，將點光SP之實效直徑φ設為4μm，將來自光源裝置LS之射束LB之脈衝發光之振盪頻率Fa設為400MHz，以沿著描繪線SLn(主掃描方向)點光SP各重疊直徑φ之1/2之方式使之脈衝發光時，點光SP之脈衝發光在主掃描方向之間隔在基板P上成為2μm，此對應於振盪頻率Fa之週期Tf(=1/Fa)亦即2.5nS(1/400MHz)。又，此情形下，在描繪資料上規定之像素尺寸Pxy，在基板P上設定為4μm角，1像素在主掃描方向與副掃描方向分別以點光SP之2脈衝量曝光。是以，點光SP之主掃描方向之掃描速度Vsp與振盪頻率Fa，設定為Vsp=(φ/2)/Tf=(φ/2)‧Fa之關係。另一方面，掃描速度Vsp，係基於多邊形鏡PM之旋轉速度VR(rpm)、實效掃描長LT、多邊形鏡PM之反射面RP之數量Np(=8)、多邊形鏡PM之1個反射面RP之掃描效率1/α，決定為如下。
Vsp=(8‧α‧VR‧LT)/60〔mm/秒〕‧‧‧式1
是以，振盪頻率Fa(週期Tf)與旋轉速度VR(rpm)設定為如下之關係。
(φ/2)/Tf=(8‧α‧VR‧LT)/60‧‧‧式2
由於以上原因，在將振盪頻率Fa設為400MHz(Tf=2.5nS)，將點光SP之直徑φ設為4μm時，依據振盪頻率Fa所規定之掃描速度Vsp會成為0.8μm/nS(=2μm/2.5nS)。為了與此掃描速度Vsp對應，而將掃描效率1/α設為0.3(α≒3.33)，將掃描長LT設為50mm時，從式2之關係來看，只要將8面之多邊形鏡PM之旋轉速度VR設定為36000rpm即可。此外，在此情形下之掃描速度Vsp(0.8μm/nS)，若換算為時速則為2880Km/h。又，本實施形態中，雖使射束LBn之2脈衝量在主掃描方向與副掃描方向分別使點光SP之直徑φ之1/2重疊而成為1像素，但為了提高曝光量(DOSE量)，亦可設定為使點光SP之直徑φ之2/3重疊之3脈衝量、或使點光SP之直徑φ之3/4重疊之4脈衝量作為1像素。是以，在將每1像素之點光SP之脈衝數設為Nsp時，先前式2之關係式，係將之一般化而如下式3表示
(φ/Nsp)/Tf=(Np‧α‧VR‧LT)/60‧‧‧式3
為了滿足此式3之關係而容易地調整之參數，係以光源裝置LS之振盪頻率Fa決定之週期Tf與多邊形鏡PM之旋轉速度VR。
此外，構成圖4所示之原點感測器之射束受光系統60b，係產生多邊形鏡PM之反射面RP之旋轉角度位置在來到反射面RP之描繪用之射束LBn之點光SP能開始掃描之前方近處之既定位置(規定角度位置、原點角度位置)的瞬間會發生波形變化之原點訊號(亦稱為同步訊號、時序訊號)SZn。多邊形鏡PM由於具有8個反射面RP，因此射束受光系統60b，在多邊形鏡PM一圈旋轉中會輸出8次原點訊號SZn(8次波形變化)。原點 訊號SZn係送至描繪控制裝置200(參照圖7)，在產生原點訊號SZn並經過既定延遲時間Tdn後，開始點光SP沿著描繪線SLn之描繪。
〔射束切換部內之中繼光學系統〕
圖5係顯示選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)及選擇反射鏡IMn(IM1~IM6)周圍之具體構成的圖，但此處為使說明簡單，僅代表地顯示圖3所示之射束切換部中使來自光源裝置LS之射束LB最後射入之選擇用光學元件OS2與其前一個選擇用光學元件OS1周圍之構成。從光源裝置LS射出之射束LB，作為例如直徑1mm以下之微小直徑(第1直徑)之平行光束以滿足布拉格繞射之條件之方式射入選擇用光學元件OS1。
在未輸入高頻訊號(超音波訊號)亦即驅動訊號DF1之期間(驅動訊號DF1為OFF)，射入之射束LB在選擇用光學元件OS1不繞射而直接透射。透射之射束LB，於其光路上透射沿著光軸AXa設置之聚光透鏡Ga及準直透鏡Gb，而射入後段之選擇用光學元件OS2。此時通過選擇用光學元件OS1並通過聚光透鏡Ga及準直透鏡Gb之射束LB成為與光軸AXa同軸。聚光透鏡Ga使透射選擇用光學元件OS1之射束LB(平行光束)，以在位於聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb間之面Ps之位置成為射束腰之方式聚光。準直透鏡Gb使從面Ps之位置發散之射束LB成為平行光束。藉由準直透鏡Gb而成為平行光束之射束LB之直徑為第1直徑。
此處，所謂聚光透鏡Ga之後側焦點位置與準直透鏡Gb之前側焦點位置，係在既定容許範圍內與面Ps一致，聚光透鏡Ga之前側焦點位置係以與選擇用光學元件OS1內之繞射點在既定容許範圍內一致之方式配置，準直透鏡Gb之後側焦點位置係以與選擇用光學元件OS2內之繞射點在既定容許範圍內一致之方式配置。是以，聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb，發揮使選擇用光學元件OS1內之繞射點(射束之偏向區域)與選擇用光學元件OS2 內之繞射點(射束之偏向區域)成為在光學上共軛之關係的等倍中繼光學系統(倒立成像系統)功能。因此，於面Ps之位置形成中繼光學系統(透鏡Ga,Gb)之瞳面。
另一方面，在高頻訊號亦即驅動訊號DF1施加於選擇用光學元件OS1之ON狀態之期間，以布拉格繞射條件射入之射束LB被分成藉由選擇用光學元件OS1而繞射之射束LB1(1次繞射光、主繞射射束)與未被繞射之0次之射束LB1z。若以滿足布拉格繞射條件之方式設定射束LB對選擇用光學元件OS1之射入角度，則相對於0次之射束LB1z，會僅有繞射角為例如正方向之+1次繞射射束(LB1)強烈地產生，而負方向之-1次繞射射束或其他之2次繞射射束等幾乎不產生。因此，在滿足布拉格繞射條件之情形，在將射入之射束LB之強度設為100%且忽視選擇用光學元件OS1之透射率所導致之降低時，繞射後之射束LB1之強度最大為70~80%左右，剩餘之30~20%左右成為0次之射束LB1z之強度。
0次之射束LB1z，通過聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb所構成之中繼光學系統，進而透射後段之選擇用光學元件OS2而被以吸收體TR吸收。以與高頻之驅動訊號DF1之頻率對應之繞射角往-Z方向偏向之射束LB1(平行光束)係透射聚光透鏡Ga，射向設在面Ps上之選擇反射鏡IM1。由於聚光透鏡Ga之前側焦點位置與選擇用光學元件OS1內之繞射點在光學上共軛，因此從聚光透鏡Ga射向選擇反射鏡IM1之射束LB1，其從光軸AXa偏心之位置係與光軸AXa平行地行進，以在面Ps之位置成為射束腰之方式聚光(收斂)。該射束腰之位置，設定為與透過描繪單元U1而投射於基板P上之點光SP在光學上共軛。
藉由將選擇反射鏡IM1之反射面配置於面Ps之位置或其附近，被以選擇用光學元件OS1偏向(繞射)之射束LB1，在選擇反射鏡I M1被反射往-Z方向，經由準直透鏡Gc沿著軸線AX1(參照先前之圖4)射入描繪單元U1。準直透鏡Gc，使藉由聚光透鏡Ga收斂/發散之射束LB1，成為與準直透鏡Gc之光軸(軸線AX1)同軸之平行光束。藉由準直透鏡Gc而成為平行光束之射束LB1之直徑成為與第1直徑大致相同。聚光透鏡Ga之後側焦點與準直透鏡Gc之前側焦點，在既定容許範圍內配置於選擇反射鏡IM1之反射面或其附近。
如上述，若使聚光透鏡Ga之前側焦點位置與選擇用光學元件OS1內之繞射點在光學上共軛，並將選擇反射鏡IM1配置於聚光透鏡Ga之後側焦點位置亦即面Ps，則在選擇用光學元件OS1繞射之射束LB1(主繞射射束)成為射束腰之位置能確實地選擇(切換)。在其他選擇用光學元件OS3~OS6之間、亦即選擇用光學元件OS5與OS6之間、選擇用光學元件OS6與OS3之間、選擇用光學元件OS3與OS4之間、及在選擇用光學元件OS4與OS1之間，設有以相同之聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb構成之等倍之中繼光學系統(倒立成像系統)。
〔描繪單元Un內之光電感測器〕
圖6，係說明設於圖4所示之描繪單元U1內、用以檢測射束LB1強度之光電感測器之可配置例的圖。圖6A係在XZ面內觀看描繪單元U1內之光路中反射鏡M20至反射鏡M23之光路的圖，圖6B係在XY面內觀看描繪單元U1內之光路中反射鏡M20至反射鏡M21之光路的圖。於描繪單元U1內之至多邊形鏡PM為止之射束光路，設有使射束LB1之行進方向彎折之反射鏡M20、M20a、M21、M22、M23。此等反射鏡，由於射束LB1係紫外波長區之雷射光，因此係使用具有對紫外波長區之光的反射率較高、對紫外波長之雷射光之耐性較高之介電體薄膜所形成之反射面者(亦稱為雷射反射鏡)。
因此，反射鏡M20、M20a、M21、M22、M23之各個雖會反射射入之射束LB1之強度之大部分(例如99%左右)，但剩餘之1%左右之強度不會在反射面反射而往背側透射。因此，如圖6A、圖6B所示，能使用配置於反射鏡M20背側之光電感測器SM1a、配置於反射鏡M20a背側之光電感測器SM1b、配置於反射鏡M21之背側光電感測器SM1c、配置於反射鏡M22背側之光電感測器SM1d、及配置於反射鏡M23背側之光電感測器SM1e之任一個，來得到與射束LB1之強度對應之光電訊號。
此等光電感測器SM1a~SM1e雖只要設置任一個即可，但尤佳為利用配置於偏光射束分離器BS1後之反射鏡M21背側之光電感測器SM1c、或者配置於光闌FAP後之反射鏡M22背側之光電感測器SM1d之任一者。本實施形態中，由於係藉由光闌FAP截去射束LB1之剖面內強度分布中之波底部分，因此為了檢測截去後之強度(光量)，係使用光電感測器SM1d。將從光電感測器SM1d輸出之光電訊號設為SS1。關於其他描繪單元Un(U2~U6)之各個亦同樣地，係藉由來自配置於光闌FAP後之反射鏡M22背側之光電感測器SMnd(n為2~6)各個之光電訊號SSn(n為2~6)來檢測射束LBn(n為2~6)之各強度(光量)。
又，圖4之說明中，以反射鏡M20a反射而射入偏光射束分離器BS1之射束LB1，雖係以大致100%之強度在偏光分離面反射而射向反射鏡M21，但實際上會因與射入之射束LB1之直線偏光之紊亂或偏光射束分離器BS1之消光比對應之比率，而存在不在偏光分離面反射而透射之漏光成分。因此，亦可如圖6B所示，以光電感測器SM1f接收透射偏光射束分離器BS1之漏光成分，監控射束LB1之強度(光量)。
以上說明之光電感測器SMna~SMnf(n為1~6)，較 理想者為能組裝於描繪單元Un內之小型半導體光電元件，較佳為對紫外波長區(300~400nm)之脈衝光具有感度且響應性高之物。例如能利用PIN光二極體、雪崩光二極體(APD)、金屬-半導體-金屬(MSM)光二極體等。在將以圖3所說明之光源裝置LS作為光纖放大雷射光源之情形，雖能將波長355nm之脈衝光以例如400MHz(週期2.5nS)程度振盪出，但1脈衝光之發光時間僅為數十披秒左右。對於此種極短發光時間之紫外脈衝光，雖難以以1脈衝單位正確地進行強度(光量)檢測，但由於在MSM光二極體中，亦有啟動響應時間(10%→90%)為數十披秒者，因此藉由使用該種MSM光二極體，即能以誤差較少之狀態測量各脈衝之強度(光量)。
〔描繪控制系統〕
其次，使用圖7說明本實施形態之用以進行描繪單元U1~U6各自之圖案描繪之控制、及調整點光SP之強度或曝光量之控制的描繪控制系統之概略構成。圖7係顯示將圖3所示之來自光源裝置LS之射束LB選擇性地供給至描繪單元U1~U6之各個的射束切換部(包含選擇用光學元件OS1~OS6、反射鏡M1~M12、選擇反射鏡IM1~IM6、中繼光學系統等)之示意性配置，且顯示光源裝置LS、描繪控制裝置(描繪控制部)200、及光量測量部202之連接關係。如以圖3所說明般，來自光源裝置LS之射束LB，雖係在反射鏡M1,M2反射，依序通過選擇用光學元件OS5,OS6,OS3,OS4,OS1,OS2後，射入圖3所示之吸收體TR，但在圖7中僅顯示光路中之反射鏡M1,M7,M8，於選擇用光學元件OS2與吸收體TR之間設置反射鏡M13。反射鏡M13，係將通過選擇用光學元件OS2而未在選擇反射鏡IM2反射之0次繞射射束朝向吸收體TR反射。射束切換部所含之反射鏡M1~M13或選擇反射鏡IM1~IM6，係與描繪單元Un內之反射鏡M20~M24相同之雷射反射鏡，在射束LB之波長3 55nm具有些微透射率(例如1%以下)。
此處，如圖7所示，將檢測從光源裝置LS射出之射束LB之強度(光量)之光電感測器DTa設於反射鏡M1背面側，將檢測在所有選擇用光學元件OS1~OS6為OFF狀態時透射之射束LB本身、或未在ON狀態之選擇用光學元件OSn繞射之射束LB之0次繞射射束的光電感測器DTb，設於反射鏡M13背面側。光電感測器DTa,DTb，係以如先前所說明之PIN光二極體、雪崩光二極體(APD)、MSM光二極體之任一者構成。從光電感測器DTa輸出之光電訊號Sa，為了監控從光源裝置LS射出之射束LB之原本強度(光量)而被送至光量測量部202，從光電感測器DTb輸出之光電訊號Sb，則為了監控6個選擇用光學元件OS1~OS6之透射率變動或繞射效率變動而被送至光量測量部202。此外，圖7中，係顯示僅選擇用光學元件OS4響應驅動訊號DF4而成為了ON狀態時之樣子，藉由選擇用光學元件OS4繞射之來自光源裝置LS之射束LB之1次繞射射束，係成為射束LB4而供應至描繪單元U4。
〔光源裝置LS〕
如先前所說明，光源裝置LS，為如圖8所示之光纖放大雷射光源(藉由光放大器與波長轉換元件產生紫外脈衝光之雷射光源)。圖8之光纖放大雷射光源(LS)之構成，由於已詳細揭示於例如國際公開第2015/166910號說明書，因此此處僅簡單說明。圖8中，光源裝置LS，包含：控制電路120，其包含生成用以使射束LB以頻率Fa脈衝發光之時鐘訊號LTC之訊號產生部120a；以及種光產生部135，生成響應時鐘訊號LTC而以紅外波長區脈衝發光之2種類之種光S1,S2。
種光產生部135包含DFB半導體雷射元件130,132、透鏡GLa,GLb、偏光射束分離器134等，DFB半導體雷射元件1 30，係響應於時鐘訊號LTC(例如400MHz)而產生尖峰強度大且陡峭或尖銳之脈衝狀之種光S1，DFB半導體雷射元件132，係響應時鐘訊號LTC而產生尖峰強度小且緩慢(時間上較寬)之脈衝狀之種光S2。種光S1與種光S2設定為發光時點同步(一致)，且每1脈衝之能量(尖峰強度×發光時間)均大致相同。
進而，DFB半導體雷射元件130所產生之種光S1之偏光狀態設定為S偏光，DFB半導體雷射元件132所產生之種光S2之偏光狀態設定為P偏光。偏光射束分離器134，使來自DFB半導體雷射元件130之S偏光之種光S1透射而導至電氣光學元件(勃克爾盒、克爾盒等之EO元件)136，且使來自DFB半導體雷射元件132之P偏光之種光S2反射而導至電氣光學元件136。
電氣光學元件136，係依據從圖7之描繪控制裝置200送來之描繪資料(與點光SP之一次掃描中所描繪之像素數量對應之描繪位元序列資料)SDn(n為與描繪單元U1~U6之任一者對應之數量)，藉由驅動電路136a高速地切換2種類之種光S1,S2之偏光狀態。描繪控制裝置200，亦發揮儲存描繪資料之儲存部之功能。在輸入驅動電路136a之描繪位元序列資料SDn之1像素量之邏輯資訊為L(「0」)狀態時，電氣光學元件136係不改變種光S1,S2之偏光狀態而直接導至偏光射束分離器138，在描繪位元序列資料SDn之1像素量之邏輯資訊為H(「1」)狀態時，電氣光學元件136係使射入之種光S1,S2之偏光方向旋轉90度後導至偏光射束分離器138。
是以，電氣光學元件136，在描繪位元序列資料SDn之像素之邏輯資訊為H狀態(「1」)時，係將S偏光之種光S1轉換為P偏光之種光S1，將P偏光之種光S2轉換為S偏光之種光S2。偏光射束分離器138， 係使P偏光之光透射並經由透鏡GLc導至合成器144，使S偏光之光反射而導至吸收體140。將透射偏光射束分離器138之種光(S1與S2之任一方)作為種光射束Lse。通過光纖142a而被導至合成器144之來自激發光源142之激發光(幫浦光、電荷(charge)光)，係與從偏光射束分離器138射出之種光射束Lse合成而射入光纖光放大器146。
藉由以激發光將摻雜於光纖光放大器146之雷射媒質激發，而在通過光纖光放大器146內之期間種光射束Lse被放大。放大後之種光射束Lse，係從光纖光放大器146之射出端146a伴隨既定發散角而放射，以通過透鏡GLd而聚光於第1波長轉換光學元件148之方式射入。第1波長轉換光學元件148，係藉由第2諧波產生(Second Harmonic Generation：SHG)，對射入之種光射束Lse(波長λ)生成波長為λ之1/2之第2諧波。種光射束Lse之第2諧波(波長λ/2)與原本之種光射束Lse(波長λ)，係以經由透鏡GLe而聚光於第2波長轉換光學元件150之方式射入。第2波長轉換光學元件150，係藉由第2諧波(波長λ/2)與種光射束Lse(波長λ)之和頻產生(Sum Frequency Generation：SFG)，而產生波長為λ之1/3之第3諧波。此第3諧波，成為於370mm以下之波長區域(例如355nm)具有尖峰波長之紫外脈衝光(射束LB)。從第2波長轉換光學元件150產生之射束LB(發散光束)，係藉由透鏡GLe轉換為射束徑為1mm左右之平行光束而從光源裝置LS射出。
在施加於驅動電路136a之描繪位元序列資料SDn之1像素量之邏輯資訊為L(「0」)之情形(在不曝光該像素之非描繪狀態時)，電氣光學元件136係在不改變射入之種光S1,S2之偏光狀態之情形下直接導至偏光射束分離器138。因此，射入合成器144之種光射束Lse來源於種光S2。光纖光放大器14，由於對此種尖峰強度低、且時間上較寬之遲鈍 特性之種光S2之放大效率為低，因此從光源裝置LS射出之P偏光之射束LB，成為不放大至曝光所必需之能量的脈衝光。此種來源於種光S2而生成之射束LB之能量極低，照射於基板P之點光SP之強度成為極低之等級。如此，從光源裝置LS，在非描繪狀態時亦持續射出紫外脈衝光之射束LB(雖為微弱)，因此將在此種非描繪狀態時射出之射束LB亦稱為OFF/射束(OFF/脈衝光)。
另一方面，在施加於驅動電路136a之描繪位元序列資料SDn之1像素量之邏輯資訊為H(「1」)之情形(在曝光該像素之描繪狀態時)，電氣光學元件136係改變射入之種光S1,S2之偏光狀態而導至偏光射束分離器138。因此，射入合成器144之種光射束Lse來源於種光S1。來源於種光S1之種光射束Lse之發光分布，由於尖峰強度大且尖銳，因此種光射束Lse係被光纖光放大器146有效率地放大，從光源裝置LS輸出之P偏光之射束LB具有基板P之曝光所必需之能量。在描繪狀態時從光源裝置LS輸出之射束LB，為了與在非描繪狀態時射出之OFF/射束(OFF/脈衝光)區別，亦稱為ON/射束(ON/脈衝光)。如上述，於作為光源裝置LS之光纖放大雷射光源內，藉由以作為描繪用光調變器之電氣光學元件136選擇2種類之種光S1,S2之任一方並放大，而能將光纖放大雷射光源設成能響應於描繪資料(SDn)而高速地爆炸發光(burst light emission)之紫外脈衝光源。
此外，來自圖8之訊號產生部120a之時鐘訊號LTC，如圖7所示亦供給至描繪控制裝置200與光量測量部202。描繪控制裝置200，係輸入來自描繪單元U1~U6各個之原點訊號SZ1~SZ6，以使描繪單元U1~U6各自之多邊形鏡PM之旋轉速度一致，且使其旋轉角度位置(旋轉之相位)彼此成為既定關係之方式同步控制多邊形鏡PM之旋轉。光源裝置LS與描繪控制裝置200，透過連接於光源裝置LS內之控制電路12 0之介面匯流排(亦可為串列匯流排)SJ，收授各種控制資訊(指令或參數)。描繪控制裝置200，包含儲存描繪位元序列資料SDn之記憶體，該描繪位元序列資料SDn係待根據原點訊號SZ1~SZ6以描繪單元U1~U6各自之點光SP之描繪線SL1~SL6所描繪者。進而，於描繪控制裝置200，預先設定有是以射束LB之多少脈衝量來描繪儲存於記憶體之描繪位元序列資料SDn之1像素量之資料(1位元)。例如，在設定為將1像素以射束LB之2脈衝(於主掃描方向與副掃描方向之各方向有2個點光SP)描繪之情形，描繪位元序列資料SDn之資料，係每於時鐘訊號LTC之2時鐘脈衝即讀出1像素量(1位元)，並施加於圖8之驅動電路136a。
〔描繪控制裝置200內之驅動模組〕
又，於描繪控制裝置200內，設有用以對選擇用光學元件(AOM)OS1~OS6之各個供給驅動訊號DF1~DF6之驅動模組(電路)。圖9係說明該驅動模組構成之一例之方塊圖。圖9中，於驅動模組設有強度調整控制部250，其係響應來自描繪單元U1~U6各個之原點訊號SZ1~SZ6，生成用以使選擇用光學元件OS1~OS6中之任一個成為ON狀態之切換訊號LP1~LP6，且控制要將驅動訊號DF1~DF6各自之強度(高頻訊號之振幅)設定在既定可調整範圍之何處。從訊號源RF對選擇用光學元件OS1~OS6之各個施加驅動訊號DF1~DF6之6個高頻放大電路251a~251f之各個，共通地施加一定之基準頻率(例如數十MHz~100MHz)之高頻訊號，高頻放大電路251a~251f，分別響應於切換訊號LP1~LP6，切換成將驅動訊號DF1~DF6施加於選擇用光學元件OS1~OS6之狀態與不施加之狀態。
進而，高頻放大電路251a~251f之各個，係輸入以增益設定電路252a~252f生成之設定訊號Pw1~Pw6，調整驅動訊號 DF1~DF6各自之強度(振幅、增益)。待設定驅動訊號DF1~DF6各自之強度，雖係藉由強度調整控制部250內之CPU或者描繪控制裝置200內之CPU來運算，但作為其運算源之資訊，係來自以圖6所說明之光電感測器SMnd(n為1~6)之光電訊號SSn(n為1~6)、來自圖7所示之光電感測器DTa,DTb之光電訊號Sa,Sb。在選擇用光學元件OS1~OS6之各個為AOM之情形，藉由驅動訊號DF1~DF6而供給至AOM之高頻電力(RF電力)與繞射效率β(相對於射入之射束LB之強度之1次繞射射束LBn之強度的比率)，作為一例係具有如圖10之特性。圖10中，橫軸係表示投入AOM之RF電力(驅動訊號DFn之振幅)，縱軸係表示使用在布拉格繞射之AOM之1次繞射射束之繞射效率β(%)。如圖10所示，具有藉由AOM使繞射效率β隨著RF電力之增加而達到最大之繞射效率βmax且即使使RF電力更加增加繞射效率β亦會減少之特性。是以，選擇用光學元件OS1~OS6各自之繞射效率之調整(驅動訊號DFn之振幅設定)，係在考慮最大之繞射效率βmax後進行。圖9所示之強度調整控制部250，係根據如圖10之特性，預先求出驅動訊號DFn之振幅變化與選擇用光學元件OSn之繞射效率β之變化(及從該繞射效率β之變化推定出之作為1次繞射射束之射束LBn之強度變化)之相關關係，以表或函數式加以儲存。
〔光量測量部202〕
其次，根據圖11之電路方塊圖說明圖7所示之光量測量部202之構成。光量測量部202，包含：8個測量電路部CCBn(CCB1~CCB8)，係輸入來自設於描繪單元Un之各個之光電感測器SMnd(參照圖6)之光電訊號SSn(SS1~SS6)、及來自光電感測器DTa,DTb之光電訊號Sa,Sb之各訊號，測量供應至描繪單元Un之各個之描繪用射束LBn(LB1~LB6)各自之光量(或強度)，將其測量結果以數位值輸 出；MPU(微處理器)300，統籌地控制測量電路部CCBn各自之測量動作、測量結果之收集、與描繪控制裝置200之資料通訊等；高速地保存測量結果之動態記憶體(DRAM)302、以及用以將來自測量電路部CCBn之各個之測量結果選擇性地儲存於DRAM302之多工器電路部304。進而，測量電路部CCBn(CCB1~CCB8)之各個，係由放大光電訊號SSn(SS1~SS6),Sa,Sb之放大電路306、將脈衝狀地產生之光電訊號SSn,Sa,Sb之尖峰值保持既定時間(時鐘訊號LTC之頻率Fa之週期程度)並加以積算之抽樣保持(S/H)型之積分電路307、將以積分電路307積算之積分輸出值轉換為數位值之類比/數位轉換電路(ADC)308構成。微處理器MPU300，係根據時鐘訊號LTC，對測量電路部CCBn(CCB1~CCB8)各自之積分電路307與ADC308，送出下達各自之動作時點之指令之控制訊號CS1，且對多工器電路部304送出下達選擇動作時點之指令之控制訊號CS2。
〔旋轉圓筒DR之控制系統與對準系統〕
圖12，係顯示測量圖3所示之旋轉圓筒DR之旋轉角度位置之編碼器測量系統與檢測形成於基板P之對準用標記圖案之位置之標記檢測系統的概略構成。圖12中，於旋轉圓筒DR設有與中心軸AXo同軸地往Y方向延伸之軸Sft，此軸Sft，係與以圖2所示之馬達30之旋轉軸同軸地結合。於旋轉圓筒DR之Y方向端部側，與軸Sft(中心軸AXo)同軸地固定有圓盤狀或圓環狀之標尺構件ESD，與旋轉圓筒DR一起在XZ面內旋轉。於標尺構件ESD之與中心軸AXo平行之外周面，沿著其周方向以一定節距(例如20μm左右)刻設有格子狀之刻度。圖12中，雖將標尺構件ESD之直徑標示成較旋轉圓筒DR之外周面直徑小，但標尺構件ESD之自中心軸AXo起之半徑，可相對於旋轉圓筒DR之外周面半徑在±5%左右之範圍內 一致。此外，圖12中，將包含中心軸AXo之與YZ面平行之面作為中心面pcc。
如圖12所示，當在XZ面內觀看旋轉圓筒DR時(從Y方向觀看時)，從奇數號之描繪單元U1,U3,U5分別投射之射束LB1,LB3,LB5，設定為相對中心面pcc傾斜角度-θu，從偶數號之描繪單元U2,U4,U6分別投射之射束LB2,LB4,LB6，設定為相對中心面pcc傾斜角度+θu。角度θu設定為10°~20°左右。在捲繞於旋轉圓筒DR而搬送之基板P之行進方向奇數號之射束LB1(LB3,LB5)之上游側，設有用以檢測形成於基板P之十字狀對準標記(或者形成於旋轉圓筒DR外周面之基準標記)之位置之對準系統AMS。
對準系統AMS之物鏡OBL在基板P上具有200~500μm角左右之檢測視野(檢測區域)，對準系統AMS，具備以高速快門速度拍攝出現於檢測區域內之標記之像之CCD或CMOS所構成的攝影元件。以攝影元件拍攝(捕捉)之包含標記之像之影像訊號，藉由對準測量系統500進行影像解析，生成與所拍攝之標記像之中心位置與檢測區域內之基準位置(中心點)在相對二維(主掃描方向與副掃描方向)之位置偏移量相關的資訊。此外，物鏡OBL之光軸之延長線，配置成在既定誤差範圍內與旋轉圓筒DR之中心軸AXo交叉。
再者，於標尺構件ESD之周圍，以與其外周面對向之方式，設有用以讀取刻度移動之三個編碼器讀頭(讀取讀頭、檢測讀頭)EH1,EH2,EH3。在XZ面內，編碼器讀頭EH1設定為在從中心軸AXo觀看時成為與物鏡OBL之檢測區域相同方位，編碼器讀頭EH2設定為在從中心軸AXo觀看時成為與奇數號之射束LB1(LB3,LB5)之投射位置(描繪線SL1,SL3,SL5)相同方位，編碼器讀頭EH3設定為在從中心軸AXo 觀看時成為與偶數號之射束LB2(LB4,LB6)之投射位置(描繪線SL2,SL4,SL6)相同方位。
編碼器讀頭EH1,EH2,EH3之各個，係與標尺構件ESD之刻度之周方向移動相應地週期性地變化其位準，且將具有90度相位差之2相訊號輸出至計數器電路部502。計數器電路部502，根據來自編碼器讀頭EH1之2相訊號，將以次微米(例如0.2μm)之分析能力對刻度之移動量(位置變化)進行數位計數後之測量值CV1輸出至對準測量系統500。對準測量系統500，係將由對準系統AMS之攝影元件在檢測區域內將標記之像之影像捕捉之瞬間之測量值CV1鎖存，且根據透過影像解析而求出之標記像之相對位置偏移量與鎖存之測量值CV1，以基板P上之標記之位置作為旋轉圓筒DR之旋轉角度位置(測量值CV1之值)而將以次微米精度賦予對應關係而算出之位置資訊Dam輸出至圖7所示之描繪控制裝置200。
同樣地，計數器電路部502，係根據分別來自編碼器讀頭EH2與EH3之2相訊號，將以次微米(例如0.2μm)之分析能力對刻度之移動量(位置變化)進行數位計數後之測量值CV2,CV3輸出至描繪控制裝置200。描繪控制裝置200，根據測量值CV2控制奇數號之描繪單元U1,U3,U5對副掃描方向之描繪位置(時點)，根據測量值CV3控制偶數號之描繪單元U2,U4,U6對副掃描方向之描繪位置(時點)。進而，設有根據以計數器電路部502計數之測量值CV1~CV3中之至少1個或至少2個之平均值，精密地對馬達30之旋轉速度進行伺服控制之驅動電路部504。
此外，於計數器電路部502內，儲存有為了在涵蓋標尺構件ESD之一圈事前地測量編碼器測量系統中之固有誤差(標尺構件ESD之偏心誤差、真圓度誤差、刻度之節距誤差等)並加以修正用之修正圖，測量值CV1,CV2,CV3，係以被該修正圖即時修正後之狀態，輸出至對準測量系統 500或描繪控制裝置200。
〔描繪動作例〕
藉由以上之圖2~圖12之構成，各描繪單元Un(U1~U6)，根據儲存於圖7之描繪控制裝置200之描繪資料(SDn)描繪電子元件用之圖案。使用圖13時序圖簡單說明此時之描繪單元Un之描繪動作之一例。圖13中，來自描繪單元Un內之原點感測器(圖4之射束受光系統60b)之原點訊號SZn，係與例如多邊形鏡PM之8個反射面RP中之1個反射面RPa與次一反射面RPb分別對應地產生原點脈衝SZna,SZnb。原點脈衝SZna,SZnb，係對應於多邊形鏡PM之旋轉速度，以多邊形鏡PM旋轉45°之時間間隔TPab產生。原點訊號SZn中，包含在多邊形鏡PM旋轉一圈之期間、接續於圖13所示之原點脈衝SZna,SZnb以時間間隔TPab產生之6個原點脈衝SZnc~SZnh。
如先前所說明，在將多邊形鏡PM之1個反射面RP之掃描效率1/α設為1/3之情形時，從圖9所示之強度調整控制部250輸出之切換訊號LPn(LP1~LP6)，係如圖13所示，在從原點訊號SZn之1個原點脈衝SZna之產生時經過既定延遲時間△Ta後，為了使選擇用光學元件OSn成為ON狀態而從「L」切換至「H」，從原點脈衝SZna之產生起即將經過時間TPab/3之前從「H」切換至「L」。
關於其他原點脈衝SZnb~SZnh之各個亦同樣地，在延遲時間△Tb~△Th之經過後後，切換訊號LPn(LP1~LP6)從「L」切換至「H」，在從原點脈衝SZnb~SZnh之各個之產生起即將經過時間TPab/3之前從「H」切換至「L」。不過，在將圖3所示之1個來自光源裝置LS之射束LB以供應至6個描繪單元U1~U6之任一個之方式切換之情形時，1個描繪單元Un，被控制成以跳過多邊形鏡PM之8個反射面RP 之一面之方式掃描射束LBn。因此，係響應於連續產生之8個原點脈衝SZna~SZnh中例如4個原點脈衝SZna,SZnc,SZne,SZng之各個，切換訊號LPn(LP1~LP6)從「L」切換至「H」，在即將經過時間TPab/3之前從「H」切換至「L」。
如圖13所示，在切換訊號LPn成為「H」之時間TPab/3之期間，響應於描繪位元序列資料SDn而被調變了強度之點光SP(射束LBn)沿著描繪線SLn掃描一次。描繪位元序列資料SDn，係作為以1位元表示1像素之位元序列訊號而從描繪控制裝置200施加於圖8之光源裝置LS內之驅動電路136a。圖13中，如做為一例顯示之描繪位元序列資料SDn之波形部分Wfs，描繪位元序列資料SDn與來自光源裝置LS之時鐘訊號LTC，被描繪控制裝置200控制成1像素量對應時鐘訊號LTC之2時鐘脈衝。
此處，若將描繪位元序列資料SDn中之1位元為「0」之像素設為Off像素、將畫影線之「1」之像素設為On像素，光源裝置LS，對Off像素以極低強度輸出射束LB之2脈衝量(時鐘訊號LTC之2個時鐘脈衝量)，對On像素則以高強度輸出射束LB之2脈衝量。是以，在沿著描繪線SLn之點光SP之一次掃描中投射於基板P之點光SP(射束LBn)之脈衝數，能從描繪資料(SDn)預先求出為沿著描繪線SLn之總像素數中之On像素數之2倍。
圖14，係顯示將描繪於基板P上之圖案分割成主掃描方向與副掃描方向之二維像素排列，將1像素之主掃描方向之尺寸Py與副掃描方向之尺寸Px設為2μm角時，作為一例在主掃描方向與8μm之線寬之線&空間圖案對應之描繪位元序列資料SDn與點光SP(射束LBn)之脈衝的關係之時序圖。圖14，係顯示將排列於副掃描方向之2像素量之圖案部分，以排列 於副掃描方向之4條描繪線SLn1~SLn4描繪之樣子。由於將1像素設為2μm角，因此點光SP之實效直徑為2μm左右，伴隨基板P往副掃描方向之移動之描繪線SLn1~SLn4之間隔(節距)為1μm。圖8之光源裝置LS，係依據來自圖7之描繪控制裝置200之描繪位元序列資料SDn中之像素之位元資料(「1」或「0」)與時鐘訊號LTC之邏輯積(AND)，而將點光SP作為ON/脈衝光或OFF/脈衝光投射於基板P。是以，如圖14所示，8μm線寬(4個On像素)之圖案係以點光SP連續之8個ON/脈衝光來描繪。
〔光量測量動作例〕
圖15，係示意顯示來自設於描繪單元Un(U1~U6)之各個之光電感測器SMnd(SM1d~SM6d)之光電訊號SSn(SS1~SS6)或來自圖7所示之光電感測器DTa,DTb之光電訊號Sa,Sb之訊號波形WFp之波形圖。圖15中，橫軸表示時間(pS)，縱軸表示光電訊號SSn,Sa,Sb經規格化後之強度，波形WFp係在將光電感測器SMnd,DTa,DTb設為MSM光二極體時響應於來自光源裝置LS之射束LB(或LBn)之1脈衝光而取得者。MSM光二極體，其響應性(啟動時間)雖為較高之數十pS左右，但若與射束LB(LBn)之1脈衝光之發光時間相較則較長，因此相對於與實際之1脈衝光之強度變化對應之波形WFp’，光電訊號SSn,Sa,Sb之波形WFp為較鈍之波形。
是以，射束LB(LBn)之1脈衝光之尖峰強度Vdp，較實際之尖峰強度Vdp’大幅衰減。然而，由於實際之尖峰強度Vdp’與光電訊號SSn,Sa,Sb之尖峰強度Vdp之間有一定之比例關係，因此藉由以圖11所示之光量測量部202內之微處理器MPU300持續地測量尖峰強度Vdp之變化，即能監控射束LB(LBn)之脈衝光之強度變動。此外，光電 訊號SSn,Sa,Sb之波形WFp，雖保持與實際之1脈衝光之波形WFp’之相似性，但對應波形WFp’光量之面積值與光電訊號SSn,Sa,Sb之波形WFp之面積值之間亦有一定之比例關係。
由以上之說明可知，本實施形態中，係藉由圖11詳細所示之圖7中之光量測量部202，積算(加算)與作為On像素而投射於基板P上之射束LBn之脈衝光強度對應之光電訊號SSn,Sa,Sb之波形WFp之尖峰強度Vdp，判定其積算值相對於從描繪資料上之On像素數推定之值(設計值)是否在既定誤差範圍內，藉此測量供給至描繪單元Un(U1~U6)之各個之射束LBn(LB1~LB6)之強度變動或來自光源裝置LS之射束LB之強度變動。此外，作為MSM光二極體，例如濱松光子學股份有限公司製之G4176系列中，具有在紫外波長區(400nm以下)之感度較在紅外波長區(800nm前後)之感度減弱成1/10左右的分光感度特性。然而，投射於圖6所示之各反射鏡M20~M23之射束LBn或投射於圖7所示之反射鏡M1,M13之射束LB，由於原本之射束強度(功率)設定為較高之數瓦特以上，因此即使各反射鏡之透射率為1%左右，在光電感測器之受光面亦可得到數十mW~數mW左右之射束強度。
圖16，係測量在沿著描繪線SLn之點光SP之一次掃描期間(在圖13中為時間TPab/3)供給至描繪單元Un(U1~U6)之各個之射束LBn(LB1~LB6)之強度變動時所使用的特性圖表。圖16中，橫軸，係表示相對於沿著描繪線SLn之實效掃描長LT設定為50mm時之2μm角之像素總數25000之On像素數，縱軸係表示將在與On像素數對應之射束LBn之脈衝光之受光中所取得之光電訊號SSn之尖峰強度Vdp予以積算時之積算值(積分值)FXn。圖16之直線CRF，係表示預先藉由曝光量(強度)設定用之校準等而設定之On像素數與設計上之積算值 FXn(目標積分值或目標積分光量)之比例關係之係數(傾斜)△Ef。將在總數25000之像素之全部為On像素時所取得之設計上之積算值FX設為最大值Fmax。直線CRF之係數(傾斜)△Ef，根據因應於基板P上之感光性功能層之感度而設定之曝光量調整最大值Fmax，藉此來設定。直線CRa,CRb，係表示相對於以設計上之係數(傾斜)△Ef設定之直線CRF以既定比率(%)傾斜之容許線、亦係相對於積算值FXn之設計值(目標積分值或目標積分光量)而設定之誤差範圍±△Ke(%)。此外，圖16之特性圖表中之總像素數之值(25000)、設計上之最大值Fmax、係數(傾斜)△Ef、誤差範圍±△Ke儲存於圖11之處理器MPU300內。
圖11之處理器MPU300，係根據在描繪控制裝置200內生成之原點訊號SZn與切換訊號LPn(圖13)之輸入，對與在6個描繪單元U1~U6中開始描繪動作之1個描繪單元Un對應的圖11中之測量電路部CCBn輸出控制訊號CSn。此處，例如若已到達描繪單元U1開始描繪之時點(已產生原點訊號SZ1之1個原點脈衝之時點)，則處理器MPU300將測量電路部CCB1內之積分電路307所保持之積分值，響應於原點訊號SZ1之原點脈衝而重設為零後，送出在切換訊號LP1如圖13所示在「H」等級之期間積分電路307會將光電訊號SS1之尖峰強度Vdp(圖15)予以積分的控制訊號CS1。響應於該訊號，積分電路307，係對ADC308輸出積分值，亦即在圖13所示之On像素時將從光源裝置LS產生而成為射束LB1射入描繪單元U1之ON/脈衝光之強度(光量)值依次加算後之值所對應的積分值。
處理器MPU300，在切換訊號LP1如圖13所示成為「L」等級之瞬間，ADC308送出用以將從積分電路307輸出之積分值轉換為數位值而輸出至多工器電路部304的控制訊號CS1。進而，處理器MPU 300，透過多工器電路部304使來自測量電路部CCB1之ADC308之積分值之數位值儲存於DRAM302。以上動作，在與其他描繪單元U2~U6之各個對應之測量電路部CCB2~CCB6亦同樣地執行。此處，將根據光電訊號SS1~SS6以測量電路部CCB1~CCB6之各個測量之積分值(實際積分值、實際積分光量)設為FX1~FX6。
處理器MPU300，係計算所測量之實際積分值FX1~FX6之各個根據圖16所示之特性圖表，射束LB1~LB6之各個是否在適當強度(適當光量)範圍。例如，在沿著描繪線SL1之點光SP之一次掃描中所描繪之On像素數為PK1時，即根據係數(傾斜)△Ef與誤差範圍±△Ke(%)，處理器MPU300，將PK1‧△Ef作為設計積分值FXD1，透過以下之比較運算判定實際積分值FX1之適當與否。
FXD1‧(1-△Ke/100)≦FX1≦FXD1‧(1+△Ke/100)
同樣地，在沿著描繪線SL2之點光SP之一次掃描中所描繪之On像素數為PK2時，即根據係數(傾斜)△Ef與誤差範圍±△Ke，處理器MPU300，將PK2‧△Ef作為設計積分值FXD2，透過以下之比較運算判定實際積分值FX2之適當與否。
FXD2‧(1-△Ke/100)≦FX2≦FXD2‧(1+△Ke/100)
亦即，處理器MPU300，在將n對應於描繪單元Un而設為1~6時，在實際積分值FXn相較於設計積分值FXDn進入至誤差範圍±△Ke(%)時，係判定實際積分值FXn為適當範圍、亦即射束LBn之ON/脈衝光之光量(尖峰強度)為適當範圍。
如以上所述，與在描繪單元Un之各個之點光SP之一次掃描中 投射之ON/脈衝光之光量對應的實際積分值FXn，係與一次掃描中所描繪之總像素數25000中所占On像素數之比率亦即描繪密度(圖16)成正比地得到。描繪密度(%)能根據描繪位元序列資料SDn預先求出。是以，就各描繪單元Un以處理器MPU300算出實際積分值FXn/描繪密度(%)之值，並判定該值在描繪單元Un間是否一致於容許範圍內，藉此能大致即時地測量以描繪線SLn之各線所描繪之圖案之曝光量之差異(不均)。
又，本實施形態中，能在每沿著描繪線SLn之點光SP之一次掃描時測量實際積分值FXn。然而，於此情形下，作為處理器MPU300必需採處理能力高且高速者。因此亦可以使處理能力具有餘裕之方式，在點光SP之每複數次掃描中之一次掃描測量實際積分值FXn。具體而言，亦可在藉由描繪單元Un之多邊形鏡PM之8個反射面RP中之1個反射面RP掃描射束LBn之掃描期間(圖13之時間TPab/3之期間)，多邊形鏡PM每複數旋轉之一旋轉中之描繪期間(時間TPab/3)、或原點訊號SZn之原點脈衝每產生複數次之描繪期間(時間TPab/3)之任一個期間中，測量實際積分值FXn。
進而，亦可如圖14所示，將以點光SP之連續4次掃描之描繪線SLn1~SLn4之各線投射之射束LBn之ON/脈衝光之光量之實際積分值FXn一起測量。具體而言，在圖13所示之切換訊號LPn連續4次成為「H」等級之期間中持續積分電路307對光電訊號SSn之尖峰強度之積分，測量在4條描繪線SLn1~SLn4之描繪期間中所得之實際積分值FXn。此情形下，根據4條描繪線SLn1~SLn4之各線中之ON像素數之合計值與總像素數4×25000之比率亦即描繪密度(%)、以及所測量之4次掃描量之實際積分值FXn，判定實際積分值FXn/描繪密度(%)之值相對於預先設定之基準值是否在既定誤差範圍內。
在根據以上述方式測量之實際積分值FXn推定之描繪中之射束LBn所致之曝光量(強度)從目標值變動之情形，處理器MPU300係將與其變動量(誤差量)相關之資訊送出至圖7之描繪控制裝置200。描繪控制裝置200，根據與變動量(誤差量)相關之資訊，透過圖9所示之強度調整控制部250，調整施加於高頻放大電路251a~251f之來自增益設定電路252a~252f之設定訊號Pw1~Pw6。設定訊號Pw1~Pw6之調整，係根據供給至圖10所示之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各個之驅動訊號DFn(DF1~DF6)之高頻電力(RF電力)與選擇用光學元件OSn之繞射效率β之特性來進行。
本實施形態中，由於6個描繪單元U1~U6之描繪線SL1~SL6之各線所描繪之圖案在主掃描方向(Y方向)接續，因此若所曝光圖案之曝光量有差異，有時延伸於Y方向之線狀圖案之線寬在接續部之Y方向兩側會變化。因此，特別重要的是，將從描繪單元U1~U6之各個投射於基板P之射束LB1~LB6彼此之強度，彙整在既定容許範圍(例如±2~5%)內。進而，投射於基板P之射束LB1~LB6之強度之絶對值，維持在與基板P上之感光性功能層之感度對應之值一事亦為重要。處理器MPU300係根據所測量之實際積分值FXn(FX1~FX6)，推定射束LB1~LB6彼此之強度差與強度之絶對值，描繪控制裝置200在彼此之強度差與強度之絶對值脫離容許範圍之情形時，係調整來自增益設定電路252a~252f之設定訊號Pw1~Pw6。
〔變形例1〕
如圖12所示，被投射奇數號之射束LB1,LB3,LB5之基板P在副掃描方向之位置係藉由編碼器讀頭EH2測量，被投射偶數號之射束LB2,LB4,LB6之基板P在副掃描方向之位置係藉由編碼器讀頭E H3測量。因此，基板P每在副掃描方向送出一定距離、例如5mm，即藉由圖11所示之光量測量部202，在點光SP之一次或複數次之掃描之期間測量實際積分值FXn，根據該實際積分值FXn推定從描繪單元Un之各個投射於基板P之射束LBn之強度變動。圖17，係顯示於基板P上沿著長度方向(X’方向)形成之矩形狀圖案區域WQ1,WQ2,WQ3與對準用之標記MK1,MK2,MK3,MK4之配置之一例，且顯示6條描繪線SL1~SL6與排列於Y方向之4個對準系統AMSn(AMS1~AMS4)各自之物鏡OBL之檢測區域(檢測視野)Vw1,Vw2,Vw3,Vw4之配置。
圖17中，十字狀之標記MK1，係以在檢測區域Vw1內被捕捉之方式，在基板P之-Y方向端部附近沿著X’方向以一定間隔設置，十字狀之標記MK4，係以在檢測區域Vw4內被捕捉之方式，在基板P之+Y方向端部附近沿著X’方向以一定間隔設置。十字狀之標記MK2,MK30，分別以在檢測區域Vw2,Vw3內被捕捉之方式，設在在X’方向之圖案區域WQ1與WQ2之間及圖案區域WQ2與WQ3之間之餘白區域Asp。於餘白區域Asp，基本上不進行與描繪單元U1~U6分別對應之描繪線SL1~SL6所進行之圖案曝光。圖17，係顯示在以描繪線SL1~SL6分別對圖案區域WQ1進行圖案曝光之途中，於圖案區域WQ1之-X’方向側(上游側)附帶地形成之4處標記MK1~MK4之各個在4個檢測區域Vw1~Vw4被檢測之狀態。圖案區域WQ1，係從奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5之描繪開始，基板P在從其位置往+X’方向移動距離XSL後，開始偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6之描繪。
因此，在本變形例，係測量將在圖案區域WQ1內直線延伸於Y方向之區域Aew曝光時之曝光量。區域Aew之X’方向之位置，係根據編碼器讀頭EH1之測量值CV1(圖12)與以至少2個對準系統AMS1,AM S4之各個檢測之標記MK1,MK4之位置資訊予以特定。此外，圖17中，設定在圖案區域WQ1內之區域Aew雖在X’方向僅有1處，但亦可設定在X’方向以既定間隔分離之複數個位置之各位置。又，區域Aew設定為沿著各描繪線SLn僅掃描一次點光SP之區域、點光SP連續掃描複數次之範圍之區域、或者包含每連續掃描點光SP複數次(例如與多邊形鏡PM之反射面RP數目相同之8次)掃描時進行一次掃描之在X’方向離散之複數個位置之各位置的區域。
圖17中，在基板P往X’方向(副掃描方向)移動，而奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5位於圖案區域WQ1之+X’方向側端部後，描繪控制裝置200，即開始描繪單元U1,U3,U5各自之圖案描繪動作，根據編碼器讀頭EH2之測量值CV2，在奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5到達基板P上之區域Aew後，對先前圖11所示之光量測量部202內之處理器MPU300，指示進行從描繪單元U1,U3,U5之各個投射於基板P之射束LB1,LB3,LB5各自之曝光量(或強度)之測量。響應於此，光量測量部202內之處理器MPU300，係在區域Aew內，測量如以圖13~圖16所說明之實際積分值FX1,FX3,FX5，根據實際積分值FX1,FX3,FX5之各個推定運算曝光量(或強度)。
同樣地，描繪控制裝置200，在偶數號之描繪單元U2,U4,U6各自之圖案描繪動作中，根據編碼器讀頭EH3之測量值CV3，在偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6到達基板P上之區域Aew後，對處理器MPU300，指示進行從描繪單元U2,U4,U6之各個投射於基板P之射束LB2,LB4,LB6各自之曝光量(或強度)之測量。響應於此，光量測量部202內之處理器MPU300，係測量在區域Aew內之實際積分值FX2,FX4,FX6，推定運算與實際積分值FX2,FX4,FX6之各個相 應之曝光量(或強度)。
藉由以上之測量動作，求出區域Aew內以描繪單元U1~U6分別描繪之圖案之曝光量(或射束強度)之相對誤差。在如曝光量(或強度)之相對誤差脫離容許範圍(例如±3%)之情形，描繪控制裝置200(圖9之強度調整控制部250)，係使與曝光量(或強度)成為過高傾向或過低傾向之描繪單元Un對應之選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之振幅變化，調整對應之射束LBn之強度。
根據以上之變形例1，由於係求出圖案已描繪於圖案區域WQ1內之區域Aew時之曝光量(或強度)，因此監控在Y方向(主掃描方向)之曝光量之一樣性或均一性，在顯示一樣性或均一性有劣化傾向時，能立即調整曝光量。因此，在曝光於圖案區域WQ1(WQ2,WQ3亦同樣)內之電子元件用之整體圖案中，可抑制配線圖案等之線寬局部地變動，能進行高品質之圖案形成。又，於1個圖案區域WQn內，設定在X’方向以既定間隔離散之複數個區域Aew，並逐次比較從在複數個區域Aew分別測量之實際積分值FXn所推定的曝光量(或射束強度)，藉此即使係來自光源裝置LS之射束LB(ON/脈衝光)之強度產生和緩變動(漂移)之情形，亦能將圖案區域WQn內之X’方向之曝光量不均抑制於容許範圍內。
此外，以上說明中，雖係在圖案區域WQn內指定區域Aew，並測量與沿著在該區域Aew掃描之描繪線SLn描繪之描繪位元序列資料SDn之描繪密度對應之實際積分值FXn，但亦可預先從描繪資料(SDn)中，求出沿著描繪線SLn之全像素(25000)成為On像素之圖案區域WQn內之位置(X’方向之位置)，並在該位置之描繪中測量實際積分值FXn。又，亦可預先從描繪資料(SDn)中，選擇沿著描繪線SLn之全像素數中之任意數、例如半數以上會成為On像素之圖案區域WQn內之位置(X’ 方向之位置)，並在該位置之描繪中測量實際積分值FXn。
〔變形例2〕
如先前圖13或圖16所說明，第1實施形態中，在沿著描繪線SLn之點光SP(射束LBn)之一次掃描中，根據描繪位元序列資料SDn，測量在成為On像素之時點投射於基板P之射束LBn之ON/脈衝光之實際積分值FXn。因此，在與點光SP之一次掃描之描繪位元序列資料SDn中之On像素數極少之情形、亦即以圖16說明之描繪密度極小之情形，會有因干擾等影響導致之實際積分值FXn本身不均增大而使測量精度降低，成為從圖16中之直線CRF之特性大幅偏離的測量結果。此事意味著，在圖16所示之直線CRF之係數(傾斜)△Ef中，在描繪密度低之區域其可靠度可能降低。
因此在本變形例中，如圖18所示，在描繪密度低之區域、例如描繪密度為20%以下之區域，係根據透過預備性測試曝光或校準等所得之實際積分值FXn與描繪密度之關係，將直線CRF之傾向修正為例如非線性特性(修正特性)CRg。圖18中，橫軸表示描繪密度(%)，縱軸表示積分值FXn，非線性特性CRg係誇大顯示。特性CRg，在描繪密度為20%以下之區域，修正為相對於理論上之直線CRF往下方偏移。
圖18中，例如將描繪密度為12%時之On像素數設為PK3，將此時測量之實際積分值FXn設為FX3。處理器MPU300，只要實際積分值FX3相較於與On像素數PK3對應之特性CRg上之值在誤差範圍±△Ke內，則判斷基板P已以適當曝光量描繪。如此，在描繪密度低之區域(On像素數少之範圍)，由於會有描繪密度與理論上可得之積分值FXn間之線性關係崩解之情形，因此可進行校準或測試曝光等，來定出直線CRF與非線性特性CRg。此外，圖18所示之特性CRg雖係為了使說明容易理解 而誇大顯示之一例，但並不一定要成為此種特性CRg。
〔變形例3〕
如先前之圖17所示，當於基板P長度方向(X’方向)反覆形成複數個圖案區域WQn時，於圖案區域WQn之間會形成一定寬度之餘白區域Asp。因此，在本變形例，係將圖17所示之區域(測量區域)Aew設定於餘白區域Asp內，在對圖案區域WQn之圖案曝光開始前一刻，於餘白區域Asp內描繪曝光仿真(dummy)圖案，藉此來確認由描繪單元U1~U6分別進行圖案描繪時之曝光量(射束強度)從適當值起之誤差、描繪單元U1~U6間之相對曝光量(射束強度)之差、或者以圖16，圖18所示之直線CRF、特性CRg之變動等之曝光量之設定性能。接著，在產生容許範圍以上之誤差或變動時，即以修正該等之方式，藉由圖9之強度調整控制部250，調整施加於選擇用光學元件OS1~OS6之各個之驅動訊號DF1~DF6之各振幅。
描繪於餘白區域Asp內之仿真圖案(測試圖案)TEG，作為一例係如圖19所示，將沿著描繪線SLn排列之全像素(例如25000像素)中之所有像素成為On像素(斜線部)之描繪位元序列資料SDna、全像素中之90%(22500像素)成為On像素之描繪位元序列資料SDnb、全像素中之80%(20000像素)成為On像素之描繪位元序列資料SDnc,‧‧‧，全像素中之50%(12500像素)成為On像素之描繪位元序列資料SDnf,‧‧‧，及全像素中之10%(2500像素)成為On像素之描繪位元序列資料SDnj之10列排列於副掃描方向(X’方向)而成者。
若將1像素在基板P上之尺寸設為2μm×2μm，則測試圖案TEG在副掃描方向之全寬為20μm左右。進而，將On像素數之比率(描繪密 度)設為各5%不同之20列之描繪位元序列資料SDna~SDnt之測試圖案時，測試圖案TEG在副掃描方向之全寬亦不過為40μm左右。在調變從描繪單元Un投射之射束LBn(點光SP)之強度並描繪此種測試圖案TEG之期間，就排列於副掃描方向之像素列各列，以圖11所示之光量測量部202測量10列之實際積分值FXna~FXnj(或20列之實際積分值FXna~FXnt)。此時，實際積分值FXna，由於係基於全像素(25000像素)之全部為On像素之描繪位元序列資料SDna的圖案描繪(50000個ON/脈衝光之照射)，因此對應於圖16所示之最大值Fmax。
處理器MPU300(或描繪控制裝置200)，將在測試圖案TEG之曝光中所測量之實際積分值FXna~FXnj(或FXna~FXnt)分別適用於圖16或圖18所示之直線CRF或非線性特性CFg，推定描繪單元Un之各個是否已以所指定之曝光量描繪了測試圖案TEG。藉此，描繪控制裝置200，可在基板P上之圖案區域WQn之曝光前一刻掌握6個描繪單元U1~U6各自進行圖案描繪時之彼此之曝光量之差，以曝光量之差落在容許範圍內之方式，調整選擇用光學元件OSn各自之繞射效率，而調整射束LBn各自之強度。
是以，在長度方向反覆形成於基板P上之複數個圖案區域WQn之各個，均以被指定之適當曝光量曝光，且能抑制在圖案區域WQn內之接續部之曝光不均產生。此外，在測試圖案TEG之1列量中，全像素(25000像素)中之On像素之位置，只要能得到既定描繪密度，則不需如圖19所示般連續，可為任何配置。例如，將就各列設定之描繪密度之變化率設為10%之情形(設為10列之情形)，亦可將1列內之全像素(25000像素)區隔為各250像素，在該250像素中使On像素數成為就每列增減25像素之描繪位元序列資料SDna~SDnj。或者，亦可以成為應設定總On像 素數之描繪密度之方式，將On像素區分配置至全像素中之隨機位置。
〔變形例4〕
在先前之圖7所示之射束切換部(包含選擇用光學元件OS1~OS6、選擇反射鏡IM1~IM6等)之構成中，設有檢測從光源裝置LS射出後一刻之射束LB之強度(光量)之光電感測器DTa、以及檢測將所有選擇用光學元件OS1~OS6串聯地透射之射束LB本身、或在ON狀態之選擇用光學元件OSn未繞射之射束LB之0次繞射射束之強度(光量)的光電感測器DTb。進而，如圖11所示，分別來自光電感測器DTa,DTb之光電訊號Sa,Sb，藉由光量測量部202內之測量電路部CCB7,CCB8，與從描繪單元U1~U6分別送出之光電訊號SS1~SS6之測量同樣地，藉由來自處理器MPU300之控制訊號CS1而被測量。在本變形例，基於僅6個選擇用光學元件OSn中之任一個成為ON狀態的條件，能根據光電感測器DTa,DTb各自之光電訊號Sa,Sb，測量選擇用光學元件OSn之繞射效率之變動、亦即在選擇用光學元件OSn之各個繞射而供給至描繪單元Un之各個之射束LBn之強度變動等。
因此，在所有選擇用光學元件OSn成為OFF狀態時，係從光源裝置LS在既定短時間、或者使既定脈衝數之射束LB虛擬(dummy)振盪，以圖11之測量電路部CCB7,CCB8之各個，測量於該期間從光電感測器DTa,DTb分別輸出之光電訊號Sa,Sb之脈衝波形之各積分值來作為實際積分值FX7a,FX8a。處理器MPU300(或描繪控制裝置200)算出實際積分值FX7a,FX8a之比Kε(FX8a/FX7a)。比Kε，對應於以串聯地使來自光源裝置LS之射束LB通過之方式配置之6個選擇用光學元件OSn各自之透射率εn(ε1~ε6)之積。因此，以下將比Kε設為全透射率Kε。當然，全透射率Kε雖亦包含從光源裝置LS至最下游之選擇用光學 元件OS2(參照圖7)之光路上所配置之反射鏡M1~M12(圖3參照)之反射率、或以聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb構成之中繼光學系統(參照圖5)之透射率，但此處係僅以預測經時變化較大之選擇用光學元件OSn之透射率εn作為對象說明之。
其次，例如在對圖17所示之區域Aew曝光元件用圖案之期間、或在使圖19所示之測試圖案TEG曝光之期間，藉由圖11之測量電路部CCB7,CCB8之各個測量點光SP之一次或複數次掃描期間中之實際積分值FX7n,FX8n。此時，測量電路部CCB7,CCB8，係根據控制訊號CS1，與以使6個描繪單元Un中之1個成為描繪狀態之方式依序成為ON狀態的選擇用光學元件OSn對應地，依序測量6個實際積分值FX7n(FX71~FX76),FX8n(FX81~FX86)。此處，若將選擇用光學元件OSn之繞射效率設為βn(β1~β6)，則實際積分值FX7n與FX8n，在將n設為1~6時成為FX8n=Kε(1-βn)FX7n之關係。
是以，選擇用光學元件OSn各自之繞射效率βn，係透過βn=1-(FX8n)/(Kε‧FX7n)=1-(FX7a‧FX8n)/(FX8a‧FX7n)而算出。選擇用光學元件OSn各自之繞射效率βn之變化，由於成為投射於基板P之射束LBn各自之強度變化，而成為曝光量之誤差，因此可藉由在曝光圖案區域WQn之適當時點設定區域Aew，或將測試圖案TEG曝光於餘白區域Asp，或時常確認選擇用光學元件OSn各自之繞射效率βn之變動或變動之傾向等，藉由圖9之強度調整控制部250調整選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之振幅，來長期地抑制在描繪單元Un間之曝光量之變動。
又，在本變形例，由於不利用來自設於各描繪單元Un內之光電 感測器SM1d等(參照圖6)之光電訊號SSn，因此不監控在描繪單元Un內產生之射束LBn之強度(光量)變動。然而，當無在描繪單元Un內使射束LBn之強度(光量)短期變動之要因之情形，如本變形例般使用設於射束切換部(參照圖7)之2個光電感測器DTa,DTb監控可能成為射束LBn之強度變動之主要原因之選擇用光學元件(AOM)OSn之繞射效率βn之變化，即使僅調整射束LBn之強度，圖案區域WQn之各個亦均能以指定之適當曝光量被曝光，且能良好地抑制在圖案區域WQn內之接續部之曝光不均產生。
又，在如先前之第1實施形態般於各描繪單元Un內設置光電感測器SM1d等之情形，為了就各描繪單元Un將賦予基板P之曝光量之相對誤差控制在±2~5%以內，必需預先校準來自描繪單元Un各個之光電感測器SM1d等之光電訊號SSn之等級與射束LBn之強度(光量)之關係(調整圖11中之放大電路306之增益)。相對於此在本變形例，由於能藉由1個光電感測器DTb推定出選擇用光學元件OSn各自之繞射效率βn之相對變動所致之射束LBn之相對強度變化，因此無需此種校準，而能提高測量精度。
〔變形例5〕
第1實施形態之描繪單元Un之各個，如圖4所示，設有將投射至基板P或旋轉圓筒DR之外周面之點光SP(射束LBn)之反射光經由fθ透鏡系統FT、多邊形鏡PM、偏光射束分離器BS1來檢測的光電感測器DT1。在光電感測器DT1採用與光電感測器SM1d,DTa,DTb相同之MSM光二極體時，其光電訊號係響應於描繪用之射束LBn之ON/脈衝光，而成為以圖15所示之脈衝狀之波形WFp輸出。不過，光電感測器DT1所接收之反射光(正規反射光)係相對於原本之射束LBn之強度(光量)，減弱與基板P表面之反射率或旋轉圓筒DR外周表面之反射率相應之量。
基板P表面對射束LBn之波長(例如355nm)之反射率，會與形成於表面之層(感光性功能層或其基底層構造)之材料相應地變化。另一方面，旋轉圓筒DR外周表面之反射率，能藉由在表面形成金屬系薄膜或介電體薄膜所構成之多層膜，而將之設為既定值、例如能將對描繪用射束LBn之波長之反射率抑制成50%以下之一定值。用以將旋轉圓筒DR外周表面之反射率以此方式設定之多層膜構造之一例，揭示於例如國際公開第2014/034161號說明書。
在本變形例，在於旋轉圓筒DR之外周面未捲繞有基板P之狀態，或於表面未形成有遮光性或吸光性之層之透明基板P捲繞於旋轉圓筒DR之狀態時，係從描繪單元Un之各個沿著描繪線SLn掃描成為ON/脈衝光之射束LBn，以光電感測器DT1接收此時在旋轉圓筒DR之外周表面產生之反射光，其光電訊號之脈衝狀波形之實際積分值係藉由與圖11所示之測量電路部CCBn相同之測量電路部來測量。將根據來自各描繪單元Un之光電感測器DT1之光電訊號所測量之實際積分值設為FXRn(FXR1~FXR6)。實際積分值FXRn，在已調整成可得到適當曝光量之狀態時，對於根據同時產生之其他光電訊號SSn所測量之實際積分值FXn(FX1~FX6)、或者根據同時產生之光電訊號Sa所測量之實際積分值FX7n(FX71~FX76)具有一定比率。
因此，在裝置之校準時或於基板P上未形成有遮光性或吸光性之層構造之透明部分捲繞於旋轉圓筒DR時，係以各描繪單元Un之各個以適當曝光量進行圖案描繪之方式，藉由強度調整控制部250調整各選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之振幅後，例如先儲存根據來自光電感測器DT1之光電訊號所測量之實際積分值FXRn與根據來自光電感測器DTa之光電訊號Sa所測量之實際積分值FX7n之比率(FXRn/FX7n)。其後， 時常在基板P之透明部分捲繞於旋轉圓筒DR之時點，以適當仿真圖案之描繪資料將射束LBn經由基板P之透明部分投射至旋轉圓筒DR之外周面，測量實際積分值FXRn與實際積分值FX7n之比率(FXRn/FX7n)。在關於描繪單元Un之各個所測量之比率(FXRn/FX7n)中對所儲存之比率(FXRn/FX7n)產生變動之情形，可知在與引起變動之描繪單元Un對應之射束LBn之一連串光路(從光源裝置LS通過選擇用光學元件OSn與描繪單元Un內而到達基板P之光路)中，選擇用光學元件OSn之繞射效率βn、其他光學元件(透鏡或反射鏡等)之透射率或反射率已產生某種變動。
〔變形例6〕
先前之第1實施形態或其各變形例中，係藉由圖11所示之測量電路部CCBn，將以射束LB,LBn之ON/脈衝光從各光電感測器產生之光電訊號SSn,Sa,Sb等之如圖15之脈衝狀波形WFp以涵蓋On像素數之方式予以積分。然而，描繪用之射束LBn(點光SP)之ON/脈衝光，在以設定光源裝置LS發光間隔之時鐘訊號LTC之時鐘週期在一定時間△Tee連續產生之情形時，亦可將該連續產生之期間之ON/脈衝光之波形WFp之尖峰強度Vdp(參照圖15)取樣/保存，取代先前之實際積分值FXn使用所儲存之尖峰強度Vdp，來進行曝光量控制(強度調整)。在光源裝置LS(或LS1,LS2)採用光纖/雷射光源之情形時，若使成為ON/脈衝光之射束LB連續振盪，則ON/脈衝光之尖峰強度Vdp穩定地維持大致一定值，脈衝光間之強度不均亦變少。因此，亦可例如在描繪位元序列資料SDn中，預先選擇於描繪時在一定時間△Tee有On像素連續之部分、或者描繪涵蓋全像素(25000像素)地成為On像素之延伸於主掃描方向之線圖案的描繪位元序列資料SDn，將描繪連續On像素時所振盪出之射束LBn之ON/脈 衝光之尖峰強度Vdp，以圖11之測量電路部CCBn加以測量。
On像素在一定時間△Tee連續之部分、或者全像素成為On像素之描繪位元序列資料SDn之資訊，係藉由圖7之描繪控制裝置200設定，送至圖11之處理器MPU300，處理器MPU300，係將基於該資訊之控制訊號CS1送出至各測量電路部CCBn，而設定尖峰強度Vdp之取樣期間。又，On像素連續之一定時間△Tee，係依據各光電感測器之響應時間(啟動時間)而設定。如先前之圖15所示，在各光電感測器採用具有數十pS左右之響應特性之MSM光二極體之情形，一定時間△Tee可為On像素之數個左右連續之時間。在使用雪崩光二極體(APD)作為光電感測器之情形，由於響應時間較MSM光二極體長，因此可將一定時間△Tee設定為較長。
〔變形例7〕
在以上之第1實施形態或其變形例中，經由射束切換部內之選擇用光學元件OSn而供給至描繪單元Un各個之描繪用射束LBn(LB1~LB6)之強度(光量)，係藉由以圖9所示之強度調整控制部250變更選擇用光學元件OSn各自之驅動訊號DFn之振幅來調整。此情形下，由於能調整描繪用射束LBn之強度，因此就各描繪單元Un描繪於基板P上之圖案間之彼此曝光量之差能更微細地調整。然而，相對於投入選擇用光學元件OSn之RF電力(驅動訊號DFn之振幅)之效率β的調整特性，由於具有如圖10所示之傾向，且選擇用光學元件OSn設成沿著來自光源裝置LS之射束LB之光路串聯(tandem)，因此在將投射於基板P之射束LBn(LB1~LB6)之強度一律地調整成較大之情形時，對選擇用光學元件OSn之各個施加之驅動訊號DFn之振幅，要根據考量了圖10之特性(效率β之上限βmax或下限值)之繁雜運算來決定。因此，在本變形例，係設置在從光源裝置LS射出 並射入射束切換部(圖3之構成中為反射鏡M1之後)前光學地調整射束LB強度(光量)用之光量調整構件。
光量調整構件之典型構成，係透射率(或者反射率)階段地或連續地變化之方式，將調整了材料、厚度、積層數之介電體膜蒸鍍於石英板等之可變ND濾光器。此可變ND濾光器係以依據石英板上之區域而對射束LB之透射率(或反射率)不同之方式構成，藉由調整相對於射束LB光路之可變ND濾光器之位置，能使透射之射束LB之強度(光量)階段地或連續地減弱。在未蒸鍍有石英板之介電體膜之區域，能得到99%以上之透射率(反射率1%以下)。
又，光量調整構件，亦可為將蒸鍍有介電體膜之石英板(平行平板)配置成能相對射束LB之光路傾斜的構成。此情形下，隨著對石英板之射束LB之射入角之變化，透射射束之強度與反射射束之強度之比率亦會變化(取決於射入角之透射率或反射率之變化)，可利用此點來調整光量。
〔變形例8〕
先前之第1實施形態或其各變形例中，係以來自圖8所示之1台光源裝置LS之射束LB選擇性地供給至6個描繪單元Un之任一個之方式，將圖7所示之射束切換部之串聯配置之6個選擇用光學元件OSn之1個依序切換成ON狀態。然而，在多邊形鏡PM之每1個反射面RP之掃描效率1/α在1/4以上且1/3未滿之情形，能如亦揭示於國際公開第2015/166910號說明書般，藉由設置2台圖8所示之光源裝置LS而能進行有效率之描繪。
圖20，係在幾乎不改變圖3所示之射束切換部之各光學構件之配置之情形下設置2台光源裝置時之構成在XY面內顯示的圖。在本變形例，使來自第1台光源裝置LS1之射束LB，從與圖3相同之反射鏡M1之位 置，依序通過反射鏡M2、選擇用光學元件OS5、反射鏡M3,M4、選擇用光學元件OS6、反射鏡M5,M6、選擇用光學元件OS3，而以取代圖3中之反射鏡M7所配置之吸收體TR1吸收。圖20中雖省略圖示，但來自第2台光源裝置LS2之射束LB，例如從圖3所示之反射鏡M8之位置，依序通過選擇用光學元件OS4、反射鏡M9,M10、選擇用光學元件OS1、反射鏡M11,M12、選擇用光學元件OS2，而以圖3中之吸收體TR吸收。是以，第1光源裝置LS1，係產生應分別供給至三個描繪單元U3,U5，U6之射束LB3,LB5，LB6，第2光源裝置LS2，係產生應分別供給至三個描繪單元U1,U2,U4之射束LB1,LB2,LB4。
如上述，藉由設置2台光源裝置LS1,LS2，各描繪單元Un，即不需將點光SP之掃描以跳過多邊形鏡PM之反射面RP之一面之方式進行，能以所有反射面RP進行點光SP之掃描。藉此，能使基板P往副掃描方向(X’方向、長邊方向)之移動速度，較1台光源裝置LS時增快一倍，能使生產性跳躍性地提高。此外，於圖20所示之光源裝置LS1與反射鏡M1間之光路中，設有先前變形例7所說明之包含光量(強度)調整用之光量調整構件等之調整光學系統FAO。又，圖20所示之吸收體TR1，構成為能移動於與透射選擇用光學元件OS3之射束LB之行進方向(+X方向)交叉的Y方向。於吸收體TR1後方(+X方向)，固定有例如具有相對XY面傾斜45°之反射面RP之反射鏡M40。因此，若吸收體TR1從來自選擇用光學元件OS3之射束LB之光路脫離，則射束LB投射至反射鏡M40。在反射鏡M40反射之射束LB，通過保持光源裝置LS(LS1,LS2)或射束切換部之各光學構件之支承定盤之開口部DH往-Z方向行進，在裝置維護時，利用於測量或調整描繪單元Un單體之光學性能、例如射束(點光)之剖面內之強度分布(射束分布)、球面像差、像面傾斜或像面灣曲等光學各種特性的作業。
〔第2實施形態〕
從描繪單元Un之各個投射於基板P之射束LBn(LB1~LB6)，雖在各描繪線SLn(SL1~SL6)上聚光為點光SP，但在各點光SP最為收斂之最佳聚焦位置(射束腰位置)之聚焦方向前後，存在有既定焦深(DOF：Depth Of Focus)範圍。作為初始設定，係調整成從描繪單元Un之各個投射於基板P之射束LBn之點光SP之最佳聚焦位置成為與以旋轉圓筒DR支承之基板P之表面一致。如先前實施形態所例示，在將射束LBn之波長設為355nm、將點光SP在最佳聚焦位置之直徑(實效點徑)設為2μm之情形時，通過圖4所示之fθ透鏡FT與圓柱透鏡CYb而射向基板P之射束LBn之數值孔徑(NA)由於為例如NA<0.1而較少，因此DOF範圍可取得相對於最佳聚焦位置在±數十μm~±100μm左右之範圍。
另一方面，支承基板P之旋轉圓筒DR之外周面真圓度或偏心之類的機械誤差，可藉由加工精度之提升而分別抑制成±數μm左右。再者，將旋轉圓筒DR之軸Sft(圖12)支承於裝置本體之軸承之鬆度(遊隙公差)量亦為數μm以下。又，基板P本身之厚度不均，若為PET或PEN之膜材，相對於公稱之厚度為±數%以下，若為公稱100μm厚之基板P，則厚度不均最多為±數μm以下。是以，描繪線SLn所位於之基板P表面，雖會因旋轉圓筒DR之機械誤差、軸承之鬆度、或者基板P之厚度不均之影響而在±十數μm左右之範圍變位於聚焦方向，但該量充分小於DOF範圍。
然而，在組裝描繪裝置後立即之測試曝光時、或者將與最初預定之厚度範圍大幅相異之厚度之基板P曝光時，必需有用以使來自描繪單元Un各個之射束LBn之點光SP之最佳聚焦位置與基板P表面對齊之調整作業(聚焦調整)。聚焦調整，例如在圖12所示之構成中，能藉由機械方式微調旋轉圓筒DR在Z方向之高度位置、或6個描繪單元U1~U6在Z方向之高度 位置。雖將旋轉圓筒DR之位置在Z方向調整較為簡單，但在此情形下，需使編碼器讀頭EH1~EH3之位置在Z方向變位相同量，進而調整對準系統AMS(物鏡OBL)之位置，該等調整作業係繁雜且需長時間。
又，在微調描繪單元U1~U6(參照圖4)在Z方向之高度位置之情形，如以圖5所說明，由於係設定成射束切換部內之各選擇反射鏡IMn之反射面位置(面Ps)與收斂於基板P上之射束LBn之點光SP共軛，因此若僅在Z方向調整描繪單元U1~U6之位置，則會依調整量不同導致其共軛關係崩解。進而，在將旋轉圓筒DR位置在Z方向調整之情形或將描繪單元U1~U6位置在Z方向調整之情形均同樣地，在基板P上，由於圖17所示之奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5與偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6在副掃描方向之間隔距離XSL會變化，因此必需藉由取得測試曝光中所描繪之測量用圖案之解像狀態、定位精度、疊合精度、接續精度等之測量資訊的校準作業，來精密地測量距離XSL之作業。
因此，第2實施形態中，如圖21所示，在從光源裝置LS(或LS1,LS2)射出並射入射束切換部前(圖3、圖20中之反射鏡M1之前或初段之選擇用光學元件OS5之前)，設置作為聚焦調整光學構件之透鏡GLg,GLh。此透鏡GLg,GLh，在先前圖20所示之構成中係設於調整光學系統FAO內。圖21中，先前之圖8所示之光源裝置LS內之光學構成中，顯示第2波長轉換光學元件150至透鏡GLf之光路。以種光射束Lse(波長λ)之第2諧波(波長λ/2)與種光射束Lse(波長λ)之混合射束SB(2ω)收斂之方式射入第2波長轉換光學元件150。從波長轉換光學元件150發散產生之射束中、作為第3諧波於紫外波長區具有尖峰之射束LB，係藉由作為波長分離元件之分光反射鏡DCM，與原本之混合射束SB(2ω)或其他波長之射束分離，藉由透鏡GLf轉換成平行光束而從光源裝置LS之窗BW 射出。
具有供來自光源裝置LS(或LS1,LS2)之平行射束LB射入之正折射力的透鏡GLg，構成為能從設計上之基準位置在±△FC之範圍內移動於沿著光軸之方向。射入透鏡GLg之射束LB，以在透鏡GLg後側焦距之位置之面Ps’成為射束腰之方式收斂後，發散而射入具有正折射力之透鏡GLh。設計上，面Ps’設定於透鏡GLh之前側焦距位置，通過透鏡GLh之射束LB再度成為射束徑為1mm左右之平行光束，射向圖3或圖20中之反射鏡M1或初段之選擇用光學元件OS5。射束LB成為射束腰之面Ps’，在初始設定下，係設定為與波長轉換光學元件150在光學上共軛，進而設定為亦與圖5所示之面Ps及投射於基板P之6個射束LB1~LB6各自之最佳聚焦面之各面共軛。此外，圖21中，透鏡GLg之前側焦距位置，設定為光源裝置LS之窗BW之位置，透鏡GLh之後側焦距位置，設定為初段之選擇用光學元件OS5之位置或其共軛位置。
藉由以上構成，若使透鏡GLg從基準位置在±△FC之範圍內往光軸方向移動，則射束LB之射束腰位置亦即面Ps’，亦在±△FC之範圍變位於光軸方向。其結果，從描繪單元U1~U6投射於基板P之射束LB1~LB6各自之最佳聚焦位置(射束腰位置)，係一齊往與包含基板P上之奇數號描繪線SL1,SL3,SL5之切平面及包含偶數號描繪線SL2,SL4,SL6之切平面分別垂直的聚焦方向變位相同量。如此，僅設置使透鏡GLg移動之簡單機構，則能迅速地調整投射於基板P之6個射束LB1~LB6之各聚焦位置。因此，能縮短包含用以將各描繪單元Un各自之聚焦狀態微細(fine)地調整之測試曝光的校準作業時間。此外，從描繪單元U1~U6分別投射於基板P之射束LB1~LB6之各自之最佳聚焦位置，例如能藉由使圖4所示之描繪單元Un內之射束擴張器系統BE之透鏡Be1,Be2之至少 一方微動於光軸方向來調整。
〔第2實施形態之變形例〕
在上述第2實施形態中，係使從光源裝置LS(或LS1,LS2)射出之射束LB成為射束腰之面Ps’，藉由透鏡GLg之移動而從初始設定時(設計時)之位置變位於光軸方向。因此，從透鏡GLh射出之射束LB，雖在初始設定(設計)狀態下為平行光束，但會與透鏡GLg之從初始設定位置(設計位置)起之移動量相應地，雖為些許但成為發散性或收斂性之光束。從透鏡GLh射出之射束LB，如圖5(圖3、圖20)所示，係從初段之選擇用光學元件OS5射入配置成隔著透鏡Ga,Gb之中繼光學系統而彼此共軛之6個選擇用光學元件OSn。
射入初段之選擇用光學元件OS5之射束LB之特性(平行度)，當因透鏡GLg之移動所致之聚焦調整而些微變化之情形(發散或收斂之程度變化之情形)，射入後段之所有選擇用光學元件OS6,OS3,OS4,OS1,OS2之各個之射束LB之特性(平行度)亦同樣地變化。亦即，若藉由透鏡GLg之移動進行聚焦調整，則會因射入選擇用光學元件OSn之各個之射束LB之平行度變化(成為發散性或收斂性之光束)，而使通過各選擇用光學元件OSn之射束LB之直徑亦些微地變化。
如上述，若射入選擇用光學元件OSn之射束LB之特性(平行度或射束直徑)變化，則選擇用光學元件OSn之繞射效率β會從初始設定之狀態變化，即使以相同RF電力將各選擇用光學元件OSn設為ON狀態，投射於基板P之射束LBn之強度(光量)仍會變化。
因此，在本變形例，為了調整投射於基板P之點光SP(射束LBn)之聚焦位置，在如圖21所示於光源裝置LS與射束切換部(包含選擇用光學元件OSn)之間設有透鏡GLg,GLh之聚焦調整光學構件(調整光 學系統FAO)之情形，係與聚焦調整相應地，藉由圖9之強度調整控制部250調整施加於選擇用光學元件OSn之各個之RF電力(驅動訊號DFn之振幅)。此時，聚焦調整量由於係與圖21之透鏡GLg之移動位置對應，因此係透過實驗等預先求出將伴隨聚焦調整之射束LBn之強度(光量)變化量與透鏡GLg之移動位置建立對應關係之表或函數、或者將透鏡GLg之移動位置與RF電力(驅動訊號DFn之振幅)之修正量建立對應關係之表或函數。接著，在安裝有例如厚度大幅相異至2倍左右之基板P時，進行聚焦調整，且根據表或函數，調整選擇用光學元件OSn各自之繞射效率β來調整射束LBn之強度(光量)，藉此能將良好聚焦狀態之圖案在適當曝光量下描繪。
〔第3實施形態〕
如先前之圖20所示，在使用2台光源裝置LS1,LS2之情形，來自光源裝置LS1之射束LB，能通過三個選擇用光學元件OS5,OS6,OS3之各個，透過反射鏡M40利用於實際圖案描繪以外之用途。反射鏡M40，在XY面內，位於先前圖2所示之曝光部本體EX之腔室CB之-X方向外壁上形成之開口部CP5之附近。因此，在裝置之維護等時，若打開塞住開口部CP5之門板CBh，則能利用通過圖20所示之開口部DH之來自光源裝置LS1之射束LB。
圖22，係顯示在裝置維護時使用射束LB對描繪單元Un進行光學調整時之構成例的圖，顯示曝光部本體EX中包含圖20中之反射鏡M40與開口部DH而與XZ面平行之面中之部分剖面。圖22中，圖20所示之吸收體TR1、反射鏡M40、及其他各種光學構件或光源裝置LS1安裝於支承定盤BF上。於支承定盤BF之開口部DH下方，安裝有以覆蓋在反射鏡M40反射之射束LB之光路之方式往-Z方向延伸之管構件IUa，於管構件IUa下端部，設有與待調整或檢査之描繪單元Un之射束射入部Jpe連 接之環狀接頭構件IUb。圖22所示之描繪單元Un，係從-Y方向觀看圖4所示之描繪單元Un者，從裝置本體卸除而安裝於連結機構(測量用支承台座)DKS。於連結機構DKS設有射束分析器(光學測量器)OMU，其能測量通過待檢査之描繪單元Un之fθ透鏡FT、反射鏡M24、圓柱透鏡CYb之射束LBn之點光SP分布或遠心特性(射束LBn相對Z軸之傾斜誤差)、聚焦特性(最佳聚焦位置與DOF範圍)等。
連結機構DKS，係以fθ透鏡FT之光軸AXf與XY面平行、亦即與在反射鏡M40反射而往-Z方向行進之射束LB之主光線垂直之方式將描繪單元Un可拆裝地安裝。進而，連結機構DKS，在維護時能以±數十μm左右之精度可拆裝地安裝於位於腔室CB之開口部CP5附近的裝置本體框部(柱部)。又，連結機構DKS，具有將所安裝之描繪單元Un相對於連結機構DKS(本體框部)分別在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向以±數μm以下之定位精度微動的第1移動機構MV1。連結機構DKS，具有使相對於射束LBn(點光SP)之光學測量器OMU之位置變位於X軸方向與Y軸方向之第2移動機構MV2，且具有使光學測量器OMU微動於Z軸方向(聚焦方向)之Z微動機構(第3移動機構)MV3。
以上構成中，維護時，係於腔室CB之開口部CP5安裝具有光學測量器OMU之連結機構DKS，將待調整或檢査之描繪單元Un之1個(單元框)從裝置本體卸除並安裝於連結機構DKS。於安裝於連結機構DKS之描繪單元Un內之多邊形鏡PM，安裝能以手動將反射面RP設定至任意角度位置的治具(多邊形鏡固定治具)。其後，使圖22之吸收體TR1從射束LB之光路退離，以透射選擇用光學元件OS3並在反射鏡M40反射之射束LB經由描繪單元Un之射入部Jpe正確地射入反射鏡M20、射束LBn(點光SP)射入光學測量器OMU之方式，使用連結機構DKS之第1移動機構 MV1與第2移動機構MV2之至少一方進行位置調整。此時，光學測量器OMU，以射束LBn之射入部設定於fθ透鏡FT之光軸AXf之位置、亦即設定於點光SP之描繪線SLn之主掃描方向之中央位置之方式，藉由第2移動機構MV2被定位。
在藉由光學測量器OMU測量點光SP(射束LBn)之分布時，係從光源裝置LS1將ON/脈衝光之射束LB以振盪頻率Fa持續輸出，且將三個選擇用光學元件OS5,OS6,OS3全部保持於OFF狀態。進而，藉由第2移動機構MV2，以點光SP(射束LBn)在XY方向之既定位置正確地射入光學測量器OMU之測量窗之方式，根據光學測量器OMU之輸出訊號(測量訊號)等級進行微調。光學測量器OMU，係藉由第3移動機構MV3所致之Z方向之微動，測量射束LBn在Z方向(聚焦方向)之複數個位置、例如就各20μm之位置測量射束LBn之剖面內之XY方向之強度分布或尺寸。能根據其測量結果，確認射束LBn(點光SP)之最佳聚焦位置(射束腰位置)或點光SP之畸變(distortion)(球面像差或彗形像差)等之光學各性能。
射束LBn之最佳聚焦位置或畸變之測量，係以除了描繪線SLn之中央位置外在主掃描方向之兩端側之位置亦分別進行之方式，藉由第2移動機構MV2將光學測量器OMU定位，且藉由多邊形鏡固定治具調整多邊形鏡PM之反射面RP之角度。以上述方式，根據在描繪線SLn之中央位置、兩端位置共三處分別測量之射束LBn之最佳聚焦位置(DOF範圍)或畸變之測量結果，在最佳聚焦位置或畸變從既定容許範圍脫離之情形，係在搭載於連結機構DKS之狀態下，微調描繪單元Un內之透鏡(射束擴張器系統BE、圓柱透鏡CYa,CYb、或fθ透鏡FT等)之位置或姿勢。在透鏡之調整結束後，再度藉由光學測量器OMU確認最佳聚焦位置或畸變。此外，藉由以光 學測量器OMU測量在描繪線SLn之中央位置、兩端位置之三處各處之點光SP之強度或最佳聚焦位置等，亦能掌握在fθ透鏡FT之像面之fθ特性之誤差、點光SP在主掃描方向之位置之強度不均等。
如以上所述，根據本實施形態，能使用來自圖案描繪裝置(曝光部本體)EX上所搭載之調諧(tuning)完畢之光源裝置LS1之射束LB檢查或調整描繪單元Un。因此，無需為了進行檢査或調整而另外準備另一同等之光源裝置，能在圖案描繪裝置(曝光部本體)EX之設置現場(製造產線內)有效率地進行檢査作業或調整作業。此外，光學測量器OMU，亦能置換為精密地測量射束LBn之精密射束光量(尖峰值)、點光SP在副掃描方向之位置誤差(描繪線SLn之直線性)等之專用測量器。
又，本實施形態中，在利用來自光源裝置LS1之射束LB時，從光源裝置LS1至反射鏡M40之各光學構件(選擇用光學元件OS5,OS5,OS3、反射鏡M1~M6,M40、中繼光學系統之透鏡Ga,Gb、選擇反射鏡IM5,IM6,IM3)維持於固定狀態，僅使位置設定精度不嚴格之吸收體TR1從光路退離。因此，在利用了射束LB之描繪單元Un之檢査或調整之作業結束後，僅使吸收體TR1返回至原本位置，即能再度以原本精度送出射束LB。
此外，圖20中，雖射束LB之擷取係設為吸收體TR1之位置，但亦可在反射鏡M3與反射鏡M4之間(或者反射鏡M1與反射鏡M2之間)，以能拆裝於光路中之方式將在反射鏡M3(或者反射鏡M1)反射而往-Y方向行進之射束LB反射往+X方向的可動反射鏡，並在從該可動反射鏡往+X方向行進之射束LB之行進方向設置反射鏡M40與開口部DH。
〔第4實施形態〕
如先前實施形態所示，使用複數個描繪單元Un進行接續曝光之 圖案描繪裝置EX，必須使以各描繪單元Un分別描繪之圖案之聚焦狀態一致，為此，係在將電子元件用之圖案曝光於基板P前，進行透過測試曝光等來確認聚焦狀態之適當與否或描繪單元Un間之聚焦差的作業。除此之外，有時亦要藉由測試曝光，確認在主掃描方向與副掃描方向之各方向之接續誤差(接續精度)、於基底圖案上新描繪之圖案之疊合誤差、曝光量之適當與否等。此種測試曝光，係使用測試曝光用之片狀基板，將測試圖案在各種條件設定下進行描繪。做為測試曝光用之片狀基板，係使用例如於PET或PEN之膜上蒸鍍銅或鋁等之金屬層，於該金屬層上塗布有光抗蝕劑層之物。經測試曝光之片狀基板，在顯影處理、乾燥處理後，藉由具有光學顯微鏡之檢査裝置觀察測試圖案之抗蝕劑像或測量線寬尺寸或間隔尺寸等，確認與根據描繪時設定之條件(初始條件)所推定之描繪狀態的差異(誤差)。當該差異(誤差)從容許範圍脫離時，係對初始條件賦予重置或進行微調相關連之驅動部或調整機構的校準作業。
因此，本實施形態中，將在測試曝光時設定之各種初始條件設為文字或條碼之資訊圖案，並附加地描繪於測試曝光用之片狀基板，藉此提升使用了檢査裝置之檢査之作業效率。圖23係顯示為了確認曝光量之適當與否與聚焦狀態之適當與否而藉由描繪單元Un之1個描繪於測試曝光用之片狀基板(以下稱為P’)上之測試圖案區域TPEa,TPEb,TPLn,TPCn,TPRn與資訊圖案區域PIFa,PIFa’,PIFb,PIFb’之配置一例的圖。圖23中亦同樣地，將描繪線SLn所延伸之主掃描方向設為Y方向，將移送片狀基板P’之副掃描方向設為與先前之圖17相同之X’方向。於測試圖案區域TPEa,TPEb之各個，為了確認曝光量之控制精度而描繪有如先前圖19所示之測試圖案(仿真圖案)TEG。圖23中，在副掃描方向(片狀基板P’之移送方向)分離之2處設定測試圖案區域TPEa,TPEb。
於測試圖案區域TPLn,TPCn,TPRn(n分別為1~ 6)之各個，描繪有複數個使線寬階段性地不同之縱方向(X’方向)之線&空間之格子圖案、以及使線寬階段性地不同之橫方向(Y方向)之線&空間之格子圖案。此等格子圖案，適於確認解像力、聚焦狀態、曝光量之狀態之各個。又，測試圖案區域TPL1~TPL6設定於描繪線SLn之+Y方向側端部附近之位置，測試圖案區域TPC1~TPC6設定於描繪線SLn之中央附近之位置，測試圖案區域TPR1~TPR6設定於描繪線SLn之-Y方向側端部附近之位置。與分別描繪於測試圖案區域TPLn,TPCn,TPRn之複數個格子圖案相關之描繪資料(描繪位元序列資料SDn)可為相同。此處，之所以在描繪線SLn之兩端部附近與中央附近之三處設有測試圖案區域TPLn,TPCn,TPRn，係為了掌握最佳聚焦面之繞X’軸之傾斜誤差、在各區域之畸變誤差、fθ透鏡FT之f-θ特性之誤差等。
圖23中，在X’方向以涵蓋3列量之方式排列之測試圖案區域TPL1~TPL3、TPC1~TPC3、TPR1~TPR3，就各列改變曝光量(射束LBn之強度)而曝光，藉由比較所描繪之複數個格子圖案之抗蝕劑像，用於確認能得到銳利解像之曝光量。又，在X’方向以涵蓋3列量之方式排列之測試圖案區域TPL4~TPL6、TPC4~TPC6、TPR4~TPR6，就各列逐次將聚焦狀態(射束LBn之最佳聚焦位置)改變一定量而曝光，藉由比較所描繪之複數個格子圖案之抗蝕劑像，用於確認能得到銳利解像之曝光量。本實施形態中，曝光量之變更，係藉由選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之振幅之變更、或以先前之變形例7所說明之光量調整構件之調整(驅動)來進行，聚焦狀態之變更，係藉由以圖21所說明之調整光學系統FAO內之透鏡GLg之微動來進行。
藉由旋轉圓筒DR之旋轉，片狀基板P’被以一定速度往X’方向移送，在開始測試曝光後，描繪控制裝置200(參照圖7)，係在設定為標準 之曝光量(射束LBn之強度)與設定為標準之聚焦狀態下，將與測試曝光相關之條件或與參數值(設定值)相關之資訊描繪於資訊圖案區域PIFa內。於資訊圖案區域PIFa內，例如能描繪將能以光學顯微鏡等觀察之大小之文字圖案(將縱14像素、橫8像素設為文數字之1文字的大小)在橫方向(Y方向)排列10~20文字、在縱方向(X’方向)排列6行量之程度的資訊量。在將能以描繪單元Un描繪之1像素之尺寸設為2×2μm角之情形，1文字成為縱28μm、橫16μm，若將文字間、行間設為2像素量(4μm)，則在片狀基板P’上，資訊圖案區域PIFa之橫方向成為200~400μm左右、縱方向成為200μm左右之尺寸。此尺寸，係圖12所示之對準系統AMS之物鏡OBL之檢測區域(檢測視野)Vwn(參照圖17)所能觀察的大小。
描繪於資訊圖案區域PIFa內之資訊(文字圖案之排列)，在作為測試曝光之條件而將曝光量(射束強度)設定為不同之複數個值之情形，係以與該複數個值分別對應之資訊、例如從設定為標準之射束強度起之變更比率(±○○%)之文字列表示。再者，作為描繪於資訊圖案區域PIFa內之資訊，有片狀基板P’之搬送速度(mm/S)、多邊形鏡PM之旋轉速度(rpm)、或者與設定為標準之聚焦狀態(初始聚焦位置)對應之透鏡GLg(參照圖21)在光軸方向之位置(mm)等。因此，描繪控制裝置200(圖7)，具備生成與文字列對應之描繪資料(描繪位元序列資料SDn)的功能，該文字列係表示與該等測試曝光時之條件或參數相關之資訊(數值)。
在描繪資訊圖案區域PIFa所必需之資訊(文字圖案列)後，描繪單元Un藉由描繪控制裝置200之控制，於測試圖案區域TPEa內描繪如以圖19所示之測試圖案TEG。同時，圖11所示之光量測量部202之處理器MPU300，逐次測量描繪測試圖案TEG之射束LBn之ON/脈衝光之實際積分值FXn，在測試圖案TEG之描繪結束後，立即根據基於所 測量之實際積分值FXn與描繪密度之相關的運算，求出與射束LBn之強度相關之資訊(射束強度資訊)，送至描繪控制裝置200。
在測試圖案TEG之描繪結束後，描繪控制裝置200(圖7)，係準備於第1列測試圖案區域TPL1,TPC1,TPR1分別描繪包含複數個格子圖案之測試圖案的描繪資料，開始描繪單元Un之描繪動作。於第1列之測試圖案區域TPL1,TPC1,TPR1分別描繪測試圖案(格子圖案)時之曝光量(射束LBn之強度)，係以相對於在測試圖案TEG之描繪時所得之射束強度改變變更比率(±○○%)之方式，被選擇用光學元件OSn或光量調整構件調整。為了確保其調整時間，測試圖案區域TPEa之終端(-X’方向之端部)與第1列測試圖案區域TPL1,TPC1,TPR1之前端(+X’方向之端部)，在片狀基板P’上於移送方向(X’方向)分離距離△XTa。
以下亦同樣地，於第2列測試圖案區域TPL2,TPC2,TPR2、第3列測試圖案區域TPL3,TPC3,TPR3分別依序描繪測試圖案。此時，於第2列測試圖案區域TPL2,TPC2,TPR2分別描繪測試圖案時之曝光量(射束LBn之強度)，以相對於第1列測試圖案區域TPL1,TPC1,TPR1之描繪時所設定之射束強度，更進一步改變與變更比率(±○○%)相應之值之方式，被選擇用光學元件OSn或光量調整構件調整。於第3列測試圖案區域TPL3,TPC3,TPR3分別描繪測試圖案時之曝光量(射束LBn之強度)，以相對於第2列測試圖案區域TPL2,TPC2,TPR2之描繪時所設定之射束強度，更進一步改變與變更比率(±○○%)相應之值之方式，被選擇用光學元件OSn或光量調整構件調整。又，第1列測試圖案區域與第2列測試圖案區域在X’方向之間隔、第2列測試圖案區域與第3列測試圖案區域在X’方向之間隔均設定為距離△XTa。
接著，為了進行用以確認聚焦狀態之測試曝光，描繪控制裝置200，係控制各部以在與描繪單元Un先前描繪之資訊圖案區域PIFa相同Y方向之位置描繪資訊圖案區域PIFb。當待描繪於資訊圖案區域PIFb之資訊係與描繪於資訊圖案區域PIFa內之資訊相同之情形，對資訊圖案區域PIFb之資訊描繪係省略。進而，描繪控制裝置200，係控制各部以生成表示射束強度資訊(於測試圖案區域TPEa內描繪測試圖案TEG時所測量)之描繪資料，描繪單元Un於圖23之資訊圖案區域PIFa’內描繪與射束強度資訊相應之文字列等。接著，為了確認曝光量(射束LBn之強度)，於測試圖案區域TPEb內描繪測試圖案TEG，測量該描繪時之射束強度資訊。其次，在第4列測試圖案區域TPL4,TPC4,TPR4之各個，以從設定為標準之聚焦狀態(射束LBn之最佳聚焦位置與片狀基板P’之表面被視為大略一致之狀態)將聚焦位置錯開一定量之方式描繪測試圖案。與將聚焦位置錯開之一定量對應之值，雖於資訊圖案區域PIFb(或PIFa)內描繪為文字列，但此處係描繪為與圖21所示之透鏡GLg之光軸方向之移動量(或設定位置)相關之數值之文字列。
於第4列測試圖案區域TPL4,TPC4,TPR4分別描繪測試圖案(格子圖案)時之聚焦位置(透鏡GLg之移動位置)，以從描繪測試圖案TEG時之標準聚焦位置(初始位置)往負方向位移一定量之方式調整透鏡GLg之位置。為了確保其調整時間，測試圖案區域TPEb之終端(-X’方向之端部)與第4列測試圖案區域TPL4,TPC4,TPR4之前端(+X’方向之端部)，係在片狀基板P’上於移送方向(X’方向)分離距離△XTb。以下同樣地，在片狀基板P’上往X’方向空出間隔之距離△XTb，於第5列測試圖案區域TPL5,TPC5,TPR5、第6列測試圖案區域TPL6,TPC6,TPR6分別描繪測試圖案。此時，在對第5列測試圖案區域TPL5, TPC5,TPR5描繪測試圖案時，係使聚焦狀態返回至初始狀態、亦即返回至於測試圖案區域TPEb內描繪測試圖案TEG時之聚焦位置(透鏡GLg之設定位置)。進而，在對第6列測試圖案區域TPL6,TPC6,TPR6描繪測試圖案時，係以從於測試圖案區域TPEb內描繪測試圖案TEG時之標準聚焦位置(初始位置)往正方向位移一定量之方式，調整透鏡GLg之位置。
以上述方式，對第6列測試圖案區域TPL6,TPC6,TPR6之測試圖案之描繪結束後，描繪控制裝置200，係控制各部以生成表示射束強度資訊(於測試圖案區域TPEb內描繪測試圖案TEG時所測量)(數值等)之文字列之描繪資料，描繪單元Un於圖23之資訊圖案區域PIFb’內描繪與射束強度資訊相應之文字列等。此外，描繪於資訊圖案區域PIFb’內之資訊(數值等之文字列)不限於射束強度資訊，亦可描繪與在描繪第4~6列測試圖案區域之各個之期間可使聚焦狀態變動之要因相關之資訊、例如以複數個編碼器讀頭測量之旋轉圓筒DR之真圓度或偏心所致之誤差資訊、或者來自監控因光源裝置LS(LS1,LS2)內之光學零件之漂移等所產生之射出射束LB之平行度之變動的感測器之測量資訊等而作為文字列。
根據本實施形態，係以檢査裝置之光學顯微鏡、或設於圖案描繪裝置EX之對準系統AMS，觀察曝光於測試曝光用之片狀基板P’上所設定之測試圖案區域TPLn,TPCn,TPRn之各個的測試圖案(複數個格子圖案等)，在確認曝光量之設定狀態或聚焦狀態時，能透過顯微鏡(物鏡OBL)目視確認記錄於片狀基板P’上之測試曝光時之條件或參數值之資訊、測試曝光時所得之各種資訊(射束強度資訊、旋轉圓筒DR之誤差資訊、或者光源裝置LS之漂移所致之射束平行度之測量資訊等)。因此，能簡單地實施基於測試曝光結果之校準作業。
此外，本實施形態中，雖於資訊圖案區域PIFa,PIFa’,PIFb,PIFb’之各個將數值等描繪為文字圖案，但亦可為條碼圖案。再者，在將待調整之曝光量(射束強度)或聚焦位置之變化階段設定為例如10階段，當其第5階段相當於設定為標準之初始狀態(初始位置)之情形，分別描繪於資訊圖案區域PIFa,PIFa’,PIFb,PIFb’之圖案，亦可為配合該等階段之條數之線狀圖案(格子狀)。如此，在將曝光量之調整之過度或不足或聚焦位置之調整量以單純之線狀圖案之條數來表示之情形，能先將線狀圖案之線寬設為較粗，在散焦變大之狀態下描繪了圖案之情形，亦能容易地觀察為抗蝕劑像。
〔第4實施形態之變形例〕
以上之第4實施形態中，在確認聚焦狀態之測試曝光時，係使從圖案描繪裝置EX內之光源裝置LS(LS1,LS2)射出之射束LB收斂/發散之圖21之調整光學系統FAO之透鏡GLg移動，使投射於片狀基板P’之射束LBn之最佳聚焦位置(射束腰位置)階段性地位移於聚焦方向。然而，在構成為能使調整光學系統FAO之透鏡GLg移動於光軸方向之情形，若伴隨其移動而透鏡GLg之姿勢些微變化，有調整光學系統FAO以後之射束LBn橫移或以些微傾斜行進之虞。
因此，在本變形例，係以在不使調整光學系統FAO之透鏡GLg或其他光學構件微動之情形下能進行用以確認聚焦狀態之測試曝光之方式，準備如圖24所示之片狀基板PFC。圖24顯示將片狀基板PFC在與X’Y面平行之面內展開之樣子，片狀基板PFC係採能捲繞於旋轉圓筒DR外周面並以黏著帶等暫時固定來使用之單片。片狀基板PFC在Y方向之尺寸(短邊尺寸)，設定為較設定於旋轉圓筒DR上之6個描繪線SL1~SL6在Y方向(主掃描方向)之合計長度長，片狀基板PFC在X’方向之尺寸(長條尺寸) LLx，係與旋轉圓筒DR之直徑DC對應地設定為LLx≦π‧DC。
片狀基板PFC，構成為於作為緊貼於旋轉圓筒DR外周面之基座的片狀基板PF1上，疊合有X’方向之端部EE對齊之7片矩形狀之片狀基板PF2~PF8的積層體。將片狀基板PFC之表面在X’方向等分割為8個區域，若將其1個區域在X’方向之尺寸設為△XJ，則片狀基板PF1在X’方向設定為尺寸LLx，片狀基板PF2設定為從端部EE起在X’方向之尺寸為LLx-△XJ，片狀基板PF3設定為從端部EE起在X’方向之尺寸為LLx-2‧△XJ。如此，片狀基板PFn(n為1~8)之從端部EE起在X’方向之尺寸設定為LLx-(n-1)‧△XJ，以熱壓接之積層機等進行積層。
此外，尺寸△XJ，較佳為設定成較奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5與偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6在X’方向(副掃描方向)之間隔距離XSL(參照圖17)長。再者，作為基底之片狀基板PF1以外之片狀基板PF2~PF8之各個，例如為公稱厚度20μm之PET或PEN之膜。片狀基板PF1之厚度，係因應能以圖案描繪裝置EX曝光之基板P之標準厚度來設定。例如，在描繪電子元件用圖案之基板P之厚度之公稱值為100μm之情形時，由於設定(調整)為該基板P表面成為最佳聚焦位置，作為基底之片狀基板PF1之厚度設定為約30μm。
如上所述，片狀基板PFC成為如圖25之積層體。圖25，係將片狀基板PFC之積層構造示意地表示之剖面圖，縱軸表示厚度(μm)，橫軸表示X’方向之長度。厚度為零之高度位置係旋轉圓筒DR外周面之位置，長度為零之位置係端部EE之位置。若使此種片狀基板PFC緊貼於旋轉圓筒DR並捲繞，則相對於設定在從旋轉圓筒DR之外周面往上方100μm處之最佳聚焦位置，片狀基板PF1~PF4各自之表面分別成為-70μm、-50μm、-30μm、-10μm之散焦位置。同樣地，片狀基板PF5~PF8各 自之表面，相對於最佳聚焦位置，分別成為+10μm、+30μm、+50μm、+70μm之散焦位置。此外，片狀基板PF1~PF8之各個，亦可係將銅或鋁等之金屬層蒸鍍於上面側而成之物，如圖25所示加以積層。又，作為基底之片狀基板PF1，可為平坦性佳且剛性(楊氏模數)高、金屬製之片狀(foil)或極薄之彎曲玻璃片狀。
於圖24、圖25所示之片狀基板PFC之表面(積層有片狀基板PF2~PF8之側之面)，塗布有既定厚度(例如1μm)之光抗蝕劑，視必要情形進行預烘烤。於片狀基板PFC之表面，由於產生片狀基板PF2~PF8各自之厚度20μm所致之段差，因此係以即使有上述段差亦能良好地塗布光抗蝕劑之方式，例如藉由將於外周面均一地塗布有光抗蝕劑液之轉印滾筒緊壓於片狀基板PFC之表面並使之旋轉之印刷方式、將光抗蝕劑液霧狀噴吹之噴霧方式、從多數個液滴嘴使光抗蝕劑液噴射之噴墨方式等，於片狀基板PFC上形成光抗蝕劑之感光層。
形成有感光層之片狀基板PFC，捲繞於旋轉圓筒DR外周面並以黏著帶等固定於外周面。此時，片狀基板PFC之端部EE，係以一致於圖12所示之圓盤狀或圓環狀之標尺構件ESD外周之一處所刻設的原點圖案(每旋轉360度即產生原點訊號)之角度位置之方式，將片狀基板PFC以手動定位並捲繞於旋轉圓筒DR。為了表示刻設於標尺構件ESD之原點圖案之角度位置，係於從中心軸AXo觀看時位於與刻設有原點圖案之角度位置相同之方位的旋轉圓筒DR之外周面上之部分或旋轉圓筒DR之側面部，形成有能目視之標記。是以，能依據此種標記定位片狀基板PFC。
在片狀基板PFC固定於旋轉圓筒DR後，圖案描繪裝置EX，係於積層有片狀基板PFC之片狀基板PF1~PF8各自之尺寸△XJ之區域，設定以圖23說明之測試圖案區域TPL1~TPL3,TPC1~TPC 3,TPR1~TPR3、或者TPEa，描繪各測試圖案。此時，由於必須變更設定於圖案描繪裝置EX之各描繪單元Un各個之最佳聚焦位置(點光SP成為射束腰之聚焦方向之位置)，因此無設定以圖23說明之測試圖案區域TPEb,TPL4~TPL6,TPC4~TPC6,TPR4~TPR6來曝光測試圖案。
於片狀基板PFC之片狀基板PF1~PF8各自之表面，曝光測試圖案區域TPL1~TPL3,TPC1~TPC3,TPR1~TPR3、或者TPEa後，即將片狀基板PFC從旋轉圓筒DR卸除，施以顯影處理、乾燥處理，以檢査裝置測量形成於片狀基板PFC上之測試圖案(線&空間狀之格子圖案)之抗蝕劑像。構成片狀基板PFC之片狀基板PF1~PF8各自之表面，由於係每20μm階段性地在聚焦方向偏離，因此於片狀基板PF1~PF8之各表面，係在包含最佳聚焦位置之聚焦方向之-70μm~+70μm之範圍，每20μm使聚焦位置相對位移之狀態下曝光測試圖案像。
是以，依序觀察形成於片狀基板PF1~PF8各個之表面之測試圖案之抗蝕劑像，例如，在確認以設計上為臨界值之線寬(例如3像素=6μm)描繪之線&空間狀之格子圖案之線寬變化後，即能確認最佳聚焦位置是否以如圖25所示厚度與100μm之基板P表面在容許誤差範圍(例如±15μm)內一致。經確認結果，例如測量出片狀基板PF2與片狀基板PF3各自之表面上形成之測試圖案(格子圖案)之臨界線寬最接近設計值(6μm)之情形，真正之最佳聚焦位置非對應厚度100μm之聚焦位置，即判斷為存在於厚度對應大致60μm之聚焦位置。根據此種測量結果，以最佳聚焦位置往上方變位+40μm之方式，將圖21之調整光學系統FAO之透鏡GLg之位置往光軸方向調整。或者，將旋轉圓筒DR之Z方向之位置調整-40μm。
如以上所述，在本變形例，由於在測試曝光時不需在圖案描繪裝 置EX側透過光學構件(透鏡GLg等)之移動使聚焦位置位移來描繪測試圖案，因此可縮短測試曝光時間，且由於測試圖案之描繪精度不變，因此用以求出真正之最佳聚焦位置之變化之測量精度亦提升。又，圖24、圖25所示之測試曝光用之片狀基板PFC，除了將點光SP以多邊形鏡直線掃描之直描方式之曝光裝置以外，亦可同樣地使用在將形成於平面狀或圓筒狀之光罩之光罩圖案透過投影光學系統投影於基板P之光罩投影曝光裝置、或根據電子元件用之圖案之CAD資料等將多數個可變微反射鏡高速地調變以對基板P上投影對應圖案之光強度分的無光罩曝光裝置。特別是，在光罩投影曝光裝置或無光罩曝光裝置，由於投影於基板P之光罩像或光強度分布之投影區域具有二維之大小，因此相較於直描方式之曝光裝置，焦深(DOF)較窄，對最佳聚焦位置之散焦容許量亦小。因此，亦產生在較短間隔確認最佳聚焦位置之變動之狀況。即使係此種情形，只要使用本變形例之片狀基板PFC，即能簡單地求出真正之最佳聚焦位置之變動並立即調整。
此外，圖24中雖省略了圖示，但亦可於片狀基板PF1~PF8之各個，先形成圖12所示之對準系統AMS之物鏡OBL之觀察區域、亦即能藉由圖17所示之4個檢測區域Vw1~Vw4之任一者檢測之標記圖案。在使用形成有標記圖案之片狀基板PFC進行測試曝光時，藉由對準系統AMS測量標記圖案之位置，根據該測量之位置修正各測試圖案之描繪位置並曝光，藉此亦能確認對第一圖案(標記圖案)之第二圖案(測試圖案)之疊合精度。又，圖24之片狀基板PFC，雖採較旋轉圓筒DR外周面之全周長短之尺寸LLx之單片，但亦能使作為基底之片狀基板PF1為長條狀，於其上面將如圖24之片狀基板PF2~PF8之積層體在片狀基板PF1之長邊方向反覆貼合而成，並以將其捲於輥之狀態，取代圖1所示之供給輥安裝部EPC1之供給輥FR來安裝並供給至圖案描繪裝置EX。
〔其他變形例〕
上述各實施形態或其變形例中，雖說明射束切換部所含之選擇用光學元件OSn採聲光調變元件(AOM)，但亦可為不使用繞射現象之電性光學偏向構件、例如利用了泡克耳斯效應或克爾效應之電氣光學元件(EO元件)。EO元件，係以被施加之電場強度之1次方或2次方使折射率變化之結晶介質或非結晶介質構成。在使用EO元件之情形，來自光源裝置LS(LS1,LS2)之細平行射束LB，成為往縱方向或橫方向之任一者偏光之直線偏光依序通過EO元件、偏光射束分離器(PBS)。若交互切換未對EO元件施加驅動訊號(直流之高電壓)之狀態與已施加之狀態，則從EO元件射出之射束LB之偏光方向交互旋轉90度。因此，射入偏光射束分離器(PBS)之射束LB，因應其直線偏光之方向，在偏光分割面以反射與透射之任一方之狀態射出。因此，與複數個(6個或者3個)描繪單元Un之各個對應地，將EO元件與PBS之組配置成來自光源裝置LS(LS1,LS2)之射束LB直列地通過，在未對EO元件施加驅動訊號時，PBS使射束LB透射，在已對EO元件施加驅動訊號時，PBS使射束LB反射，藉此能將射束LB選擇性地供給至描繪單元Un之任一個。
除此之外，作為選擇用光學元件OSn，亦可使用將化學組成以KDP(KH2PO4)、ADP(NH4H2PO4)、KD*P(KD2PO4)、KDA(KH2AsO4)、BaTiO3,SrTiO3,LiNbO3,LiTaO3等表示之材料所構成的結晶介質形成為稜鏡狀(三角形)而成的透射性電氣光學元件。此種結晶介質，由於介質內之折射率會因應施加之電壓而變化，因此能改變射入之射束LB在稜鏡之偏向角(折射角)。再者，作為使射入之射束之行進方向以因應施加電壓之角度偏向的電氣光學元件，亦能使用如例如特開2014-081575號公報、國際公開第2005/124398號說明書 所揭示之KTN(KTa1-xNbxO3)結晶。
又，在各實施形態或變形例，雖例示了在將來自1台光源裝置LS之射束LB以時間分割方式擇一地供給至描繪單元U1~U6之各個之情形，或者，將來自1台光源裝置LS1(或LS2)之射束LB1(或LB2)以時間分割方式擇一地供給至三個描繪單元U5,U6,U3(或U4,U1,U2)之各個之情形，但在因描繪單元Un之構成(fθ透鏡FT之孔徑之大型化等)，而能將描繪線SLn在主掃描方向之尺寸設為較長時，亦可將排列在基板P寬度方向(主掃描方向)之描繪單元Un採僅例如圖3所示之描繪單元U5,U6之2個，將來自1台光源裝置LS(LS1)之射束LB(LB1)以時間分割方式擇一地供給至2個描繪單元U5,U6之各個。此情形下，若須將2條描繪線SL5,SL6分別描繪之圖案在主掃描方向(Y方向)接續時，2個描繪單元U5，U6係在主掃描方向與副掃描方向之各方向錯開配置。然而，在藉由將以描繪線SL5,SL6分別描繪之圖案在基板P上疊合之雙重曝光(雙圖案化)方式進行精密圖案描繪之情形，2個描繪單元U5,U6，係使主掃描方向之位置為相同而僅在副掃描方向錯開配置。

Claims (23)

  1. 一種圖案描繪裝置，具有以掃描構件使描繪射束掃描於主掃描方向的描繪單元，使前述基板與前述描繪單元相對地移動於副掃描方向以將圖案描繪於前述基板上，前述描繪射束根據待描繪於基板上之圖案而被ON或OFF調變，該圖案描繪裝置具備：儲存部，在將描繪於前述基板上之前述圖案分解成前述主掃描方向與前述副掃描方向之二維像素之排列時，將表示前述描繪射束之ON狀態與OFF狀態之描繪資料以前述像素之單位加以儲存；光電感測器，輸出與射入前述掃描構件前之前述描繪射束在ON狀態下之強度對應之光電訊號；光量測量部，測量加算了前述光電訊號之實際積分光量，前述光電訊號，係在前述描繪射束於前述主掃描方向至少掃描一次之期間從前述光電感測器輸出；以及描繪控制裝置，根據以前述描繪射束在ON狀態時應設定之目標強度與排列於前述主掃描方向之全像素數中之設定為ON狀態之像素數之積而求出之目標積分光量與以前述光量測量部測量之前述實際積分光量的差，調整前述描繪射束在ON狀態下之目標強度。
  2. 如請求項1所述之圖案描繪裝置，其具備：光源裝置，係在和與前述主掃描方向之掃描同步地從前述儲存部依序輸出之前述像素對應的前述描繪資料表示ON狀態時，以振盪頻率Fa脈衝發光，且將發光時間較前述振盪頻率Fa之週期Tf短之紫外波長區之脈衝光作為前述描繪射束供給至前述描繪單元。
  3. 如請求項2所述之圖案描繪裝置，其中，前述掃描構件，係以具有Np個反射面而以既定旋轉速度VR(rpm)旋轉之多邊形鏡構成； 前述描繪控制裝置，在將投射於前述基板之前述描繪射束所形成之點光之尺寸設為φ，將為了前述像素之描繪而設定之前述描繪射束之每1像素之脈衝光之數目設為Nsp，將前述描繪射束在前述基板上之掃描長設為LT，將前述多邊形鏡之1個反射面之掃描效率設為1/α時，係以滿足(φ/Nsp)/Tf=(Np‧α‧VR‧LT)/60之關係之方式，調整前述振盪頻率Fa或前述旋轉速度VR。
  4. 如請求項3所述之圖案描繪裝置，其中，前述光電感測器，配置於在前述光源裝置至前述描繪單元之前述掃描構件之前述描繪射束之光路中反射前述描繪射束之反射鏡之背側，接收透射前述反射鏡之漏光成分。
  5. 如請求項1~3中任一項所述之圖案描繪裝置，其中，前述光量測量部，係預先儲存排列於前述主掃描方向之前述全像素數中設定為ON狀態之像素數之比例亦即描繪密度與對應該描繪密度而應得到之前述目標積分光量的對應關係之資訊。
  6. 如請求項5所述之圖案描繪裝置，其中，前述光量測量部，根據每於前述描繪單元之前述掃描構件對前述描繪射束之掃描時從前述儲存部送出之前述描繪資料，求出前述描繪射束之至少一次掃描期間中所描繪之圖案之前述描繪密度，且將與從前述對應關係之資訊導出之前述目標積分光量與前述測量之前述實際積分光量之差分相關的資訊，送至前述描繪控制裝置。
  7. 如請求項6所述之圖案描繪裝置，其中，前述對應關係之資訊，係作為前述描繪密度與前述目標積分光量之線性關係之傾斜特性或包含作為非線性關係之部分的特性，預先藉由測試曝光決定。
  8. 如請求項1~7中任一項所述之圖案描繪裝置，其中，前述光電感測器，係PIN光二極體、雪崩光二極體、金屬-半導體-金屬光二極體之任一者。
  9. 如請求項2~7中任一項所述之圖案描繪裝置，其中，前述描繪單元係沿著前述主掃描方向設有複數個；具備：射束切換部，為了將來自前述光源裝置之前述描繪射束依序供給至前述複數個描繪單元中之任一個，而設於前述光源裝置與前述複數個描繪單元之間。
  10. 如請求項9所述之圖案描繪裝置，其中，前述射束切換部包含：複數個選擇用光學元件，係與前述複數個描繪單元之各個對應設置，使來自前述光源裝置之前述描繪射束於既定時間偏向而射向前述描繪單元之1個；以及中繼光學系統，係使來自前述光源裝置之前述描繪射束依序通過前述複數個選擇用光學元件，且使前述複數個選擇用光學元件之各個成為光學上彼此共軛之關係。
  11. 如請求項10所述之圖案描繪裝置，其中，前述複數個選擇用光學元件之各個，係以與高頻驅動訊號之頻率對應之角度使前述描繪射束偏向，且能根據前述驅動訊號之振幅調整偏向後之前述描繪射束之強度之聲光調變元件所構成。
  12. 如請求項11所述之圖案描繪裝置，其中，前述描繪控制裝置包含強度調整控制部，其係根據就前述複數個描繪單元之各個設定之前述目標積分光量與就前述複數個描繪單元之各個以前述光量測量部測量之前述實際積分光量之差，調整施加於前述聲光調變元件之各個之前述驅動訊號之各振幅。
  13. 一種圖案描繪方法，係一邊藉由掃描構件將根據待描繪圖案而被ON或OFF調變之描繪射束在基板上一維掃描於主掃描方向，一邊使前述描繪射束與前述基板相對地移動於與前述主掃描方向交叉之副掃描方向以將圖案描繪於前述基板上，其包含：將待描繪於前述基板上之前述圖案分解成前述主掃描方向與前述副掃描方 向之二維像素之排列時，將表示前述描繪射束之ON狀態與OFF狀態之描繪資料以前述像素之單位加以儲存於儲存部的動作；測量在前述描繪射束於前述主掃描方向至少掃描一次之期間加算了光電訊號之實際積分值的動作，該光電訊號，係從接收射入前述掃描構件前之前述描繪射束之至少一部分之光電感測器，與前述描繪射束在ON狀態下之強度對應地輸出；以及根據前述描繪射束在ON狀態時應設定之適當強度、以及依據排列於前述主掃描方向之全像素數中之設定為ON狀態之像素數之積而預先決定之目標積分值與前述實際積分值之差，調整前述描繪射束在ON狀態下之強度的動作。
  14. 如請求項13所述之圖案描繪方法，其中，前述描繪射束，係在和與前述主掃描方向之掃描同步地從前述儲存部依序輸出之前述像素對應的前述描繪資料表示ON狀態時，以振盪頻率Fa脈衝發光，且將發光時間較前述振盪頻率Fa之週期Tf短之紫外波長區之脈衝光。
  15. 如請求項14所述之圖案描繪方法，其中，前述掃描構件，係以具有Np個反射面而以既定旋轉速度VR(rpm)旋轉之多邊形鏡構成；在將投射於前述基板之前述描繪射束所形成之點光之尺寸設為φ，將為了前述像素之描繪而設定之前述描繪射束之每1像素之脈衝光之數目設為Nsp，將前述描繪射束在前述基板上之掃描長設為LT，將前述多邊形鏡之1個反射面之掃描效率設為1/α時，係以滿足(φ/Nsp)/Tf=(Np‧α‧VR‧LT)/60之關係之方式，調整前述振盪頻率Fa或前述旋轉速度VR。
  16. 如請求項15所述之圖案描繪方法，其中，前述光電感測器，配置於在前述描繪射束射入前述掃描構件前之光路中反射前述描繪射束之反射鏡之背側，接收透射前述反射鏡之漏光成分。
  17. 如請求項13~16中任一項所述之圖案描繪方法，其中，係 預先執行測試曝光，以求出排列於前述主掃描方向之前述全像素數中設定為ON狀態之像素數之比例亦即描繪密度與對應該描繪密度而應得到之前述目標積分光量的對應關係之資訊。
  18. 如請求項17所述之圖案描繪方法，其包含：在前述測試曝光時，包含將前述描繪密度互異之測試曝光用描繪資料排列於前述副掃描方向之測試圖案描繪於前述基板的動作。
  19. 如請求項14~16中任一項所述之圖案描繪方法，其中，前述光電感測器係PIN光二極體、雪崩光二極體、或金屬-半導體-金屬光二極體。
  20. 一種圖案描繪裝置，其將根據圖案而調變強度之點光藉由掃描構件在基板上掃描於主掃描方向之第1描繪單元與第2描繪單元，排列於前述主掃描方向或與前述主掃描方向交叉之副掃描方向，使前述基板移動於前述副掃描方向以將圖案描繪於前述基板上，其具備：光源裝置，產生作為前述點光之射束；射束切換部，包含：第1選擇用光學元件，使來自前述光源裝置之前述射束通過，且在將前述射束供給至前述第1描繪單元時以電性控制使前述射束之光路偏向；以及第2選擇用光學元件，使通過前述第1選擇用光學元件之來自前述光源裝置之前述射束通過，且在將前述射束供給至前述第2描繪單元時以電性控制使前述射束之光路偏向；第1光學系統，用以將與從前述第1描繪單元投射至前述基板之前述射束所形成之點光光學上共軛之第1聚光位置，形成於前述光源裝置與前述第1選擇用光學元件間之光路中；第2光學系統，用以將與從前述第2描繪單元投射至前述基板之前述射束所形成之點光光學上共軛且亦與前述第1聚光位置共軛之第2聚光位置，形成 於前述第1選擇用光學元件與前述第2選擇用光學元件間之光路中；以及調整構件，為了調整前述點光之聚焦狀態，使前述第1聚光位置位移於沿著前述光路之方向。
  21. 如請求項20所述之圖案描繪裝置，其中，前述光源裝置，使在紫外波長區以既定週期發光之脈衝光成為大致平行光束而作為前述射束射出；前述調整構件，包含用以將來自前述光源裝置之前述射束收斂於前述第1聚光位置之聚焦調整用之透鏡。
  22. 如請求項21所述之圖案描繪裝置，其中，前述第1描繪單元與前述第2描繪單元之各個包含掃描用透鏡系統，此掃描用透鏡系統用以供從前述射束切換部供給並藉由前述掃描構件被偏向掃描於主掃描方向之前述射束射入並作為前述點光而聚光；前述第1光學系統包含前述第1描繪單元之前述掃描用透鏡系統。
  23. 如請求項22所述之圖案描繪裝置，其中，前述第2光學系統包含使前述第1選擇用光學元件與前述第2選擇用光學元件成為光學上共軛關係之中繼光學系統之一部分透鏡、以及前述第2描繪單元之前述掃描用透鏡系統。
TW107104902A 2017-02-20 2018-02-12 圖案描繪裝置、及圖案描繪方法 TWI753104B (zh)

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