TWI722074B - 圖案描繪裝置 - Google Patents

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TWI722074B
TWI722074B TW105141671A TW105141671A TWI722074B TW I722074 B TWI722074 B TW I722074B TW 105141671 A TW105141671 A TW 105141671A TW 105141671 A TW105141671 A TW 105141671A TW I722074 B TWI722074 B TW I722074B
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渡邊智行
加藤正紀
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日商尼康股份有限公司
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Abstract

曝光裝置(EX)，其具有將根據描繪資料調變之光束(LB)投射至基板(P)上之曝光頭部(14)，藉由使基板(P)移動於副掃描方向，於基板(P)上描繪對應描繪資料之圖案。曝光裝置(EX)具備描繪控制部(100)，其將待描繪於基板(P)之圖案在副掃描方向之描繪倍率之變更位置，與以測量機構測量基板(P)之移動量變化之測量機構所測量之移動量對應地設定，在描繪倍率之變更位置設定在排列於副掃描方向之複數個像素中之特定像素之副掃描方向途中的情形，將在副掃描方向中特定像素之一個前之像素的描繪完畢的位置作為新變更位置，修正以測量機構測量之移動量與像素之尺寸的對應關係，而設定至描繪倍率之次一變更位置為止從描繪資料儲存部(108)讀出之像素資料之位址。

Description

圖案描繪裝置
本發明係關於將根據描繪資料之光束照射於基板等被照射體上以描繪圖案之圖案描繪裝置。
近年，係有嘗試一種稱做可印刷電子(printable electronics)，於以樹脂或極薄玻璃構成之可撓性(flexible)之基板上，藉由凹版方式、凸版方式、絲印(silk print)方式、或噴墨方式等之印刷法、或者於塗布於可撓性基板上之感光層投射紫外線之光圖案之光圖案法，來形成顯示器等電子元件。為了形成包含作為電子元件之薄膜電晶體(TFT)、IC晶片、感測器元件、電阻元件、電容元件等之電路圖案(單一之配線層或多層配線層)，由於被要求圖案之描繪解析能力高且高精度之定位精度，因此正在研究非使用印刷法而係使用光圖案化法。
於日本特開2004-272167號公報中揭示了一種圖案形成裝置，係依據與以既定像素間節距(像素尺寸)規定之描繪資料，將雷射射束照射於基材上，且使射束與基材相對地二維移動，而於基材上TFT或彩色濾光器等之圖案。此特開2004-272167號公報之圖案形成裝置，係檢測形成於基材(可撓性基材)上之前步驟圖案周圍之複數處上所形成的對準 標記之各位置，根據其結果求出基材之伸縮(及變形)，依據所求出之伸縮(變形)修正描繪資料，藉此來進行已防止與前步驟圖案之位置偏離之圖案曝光。在進行該描繪資料之修正時，係依據基材之伸縮，修正細分化成在基材上使射束移動之方向(主掃描方向)與支承基材之移動載台之移動方向(副掃描方向)的像素之尺寸(像素節距)。
然而，例如在以輥對輥(Roll To Roll)方式於長邊基材上連續形成圖案之場合，基材之長邊方向之伸縮非為一定，而有在各處變動之情形。亦即，即使在與長邊基材上所形成之一個電子元件對應之圖案形成區域(曝光區域)中，亦有在副掃描方向之伸縮非為一定之情形，即使在基材上之一個圖案形成區域描繪圖案之途中，為了避免與基底圖案(前步驟圖案)之疊合精度或總節距精度(圖案形成區域全長之尺寸精度)劣化，必須將在副掃描方向之倍率修正細微地改變。
本發明之第1態樣係一種圖案描繪裝置，其具有將根據描繪資料調變之光束投射至基板上之曝光頭部，藉由使前述基板移動於副掃描方向，於前述基板上描繪對應前述描繪資料之圖案，其具備：移動機構，支承前述基板並使之移動於前述副掃描方向；測量機構，藉由較以前述描繪資料規定之像素在前述基板上之尺寸小之解析能力，測量前述基板之移動量變化；資料儲存部，將排列於前述副掃描方向之複數個前述像素之各個像素的像素資料儲存為前述描繪資料，且與以前述測量機構測量之前述基板之移動量相應地更新像素資料之讀出位址；倍率設定部，將待描繪於 前述基板之前述圖案在前述副掃描方向之描繪倍率之變更位置，與以前述測量機構測量之前述移動量對應地設定；以及控制部，在前述描繪倍率之變更位置設定在排列於前述副掃描方向之複數個前述像素中之特定像素之前述副掃描方向途中的情形，將在前述副掃描方向中前述特定像素之一個前之像素的描繪完畢的位置作為新變更位置，修正以前述測量機構測量之前述移動量與前述像素之尺寸的對應關係，而設定至前述描繪倍率之次一變更位置為止從前述資料儲存部讀出之前述像素資料之位址。
本發明之第2態樣係一種圖案描繪裝置，其具有將根據描繪資料調變之光束之點在基板上掃描於主掃描方向之曝光頭部，藉由使前述基板移動於副掃描方向，於前述基板上描繪對應前述描繪資料之圖案，其具備：旋轉多邊形鏡，使前述光束在複數個反射面之各個依序反射而掃描於主掃描方向；原點感測器，每於前述旋轉多邊形鏡之各反射面成為既定角度位置時，產生表示前述光束之描繪開始時點之原點脈衝訊號；資料儲存部，在將待描繪於前述基板上之前述圖案以在前述主掃描方向與前述副掃描方向之二維方向分解之複數個像素表示時，將與前述複數個像素之各個對應之像素資料，儲存為依前述點之掃描順序排列之像素資料行；以及控制部，響應於第1前述原點脈衝訊號，至次一第2前述原點脈衝訊號之產生為止之期間，執行進行儲存於前述資料儲存部之待描繪前述像素資料行之指定與既定運算之準備處理，並響應於前述第2前述原點脈衝訊號，根據已進行前述準備處理之前述像素資料行開始透過前述點之描繪動作。
本發明之第3態樣係一種圖案描繪裝置，具有將描繪射束之點在基板上反覆掃描於主掃描方向之描繪頭部，藉由使前述基板與前述描 繪頭部相對移動於副掃描方向，而於前述基板上描繪圖案，其具備：檢測感測器，每於前述反覆掃描時，輸出表示前述描繪射束之點已成為前述主掃描方向之掃描開始位置一事之偵測訊號；資料儲存部，將與在前述點被掃描於前述主掃描方向之期間待描繪之前述圖案對應之描繪資料在前述副掃描方向儲存複數個；以及控制部，係以下述方式進行控制：在從前述檢測感測器輸出之第1前述偵測訊號與在其後輸出之第2前述偵測訊號間之期間，執行響應儲存於前述資料儲存部之前述第2前述偵測訊號而準備待描繪之前述描繪資料之準備處理，並根據響應前述第2前述偵測訊號而已進行前述準備處理之前述描繪資料執行透過前述點之前述圖案之描繪。
本發明之第4態樣係一種圖案描繪裝置，係將電子元件用之圖案描繪於基板上，其具備：掃描單元，將用以描繪前述圖案之描繪用射束藉由旋轉多面鏡而在前述基板上反覆掃描於主掃描方向；移動機構，使前述基板與前述掃描單元相對移動於與前述主掃描方向交叉之副掃描方向；檢測感測器，依前述旋轉多面鏡之複數個反射面之各個輸出表示前述描繪射束已成為與前述主掃描方向之掃描開始位置對應之時點一事之偵測訊號；資料儲存部，將與在前述描繪用射束被掃描於前述主掃描方向之期間待描繪之前述圖案對應之描繪資料在前述副掃描方向儲存複數個；以及控制部，係以下述方式進行控制：在從前述檢測感測器輸出之第1前述偵測訊號與在其後輸出之第2前述偵測訊號間之期間，執行響應前述第2前述偵測訊號而從前述資料儲存部讀出待描繪之前述描繪資料並進行準備之準備處理，並根據響應前述第2前述偵測訊號而已進行前述準備處理之前述描繪資料執行透過前述描繪用射束之前述圖案之描繪。
10:元件製造系統
12:基板搬送機構
14:曝光頭
16:控制裝置
20:脈衝光產生部
22:控制電路
22a:訊號產生部
30、32:DFB半導體雷射元件
34、38:偏振分光器
35:脈衝光源部
36:電光元件
36a:驅動電路
42:激發光源
44:合併器
46:光纖光放大器
48、50:波長轉換光學元件
100:描繪控制部
102:多邊形鏡驅動部
104:對準部
106:編碼器計數部
108:描繪資料儲存部
110:AOM驅動部
112:驅動控制部
AOM1~AOM6:描繪用光學元件
AM1m:對準顯微鏡
AM2m:對準顯微鏡
BSC:像素位移訊號
DR:旋轉筒
EN1a~EN4a:編碼器
EN1b~EN4b:編碼器
LS:光源裝置
LTC:時脈訊號
opb:光束受光系
PM:多邊形鏡
RM:馬達
SHT:描繪開關訊號
SZ1~SZ6:原點訊號
U1~U6:掃描單元
TMg,CMg:描繪倍率修正用之資訊
圖1係表示第1實施形態之曝光裝置之整體構成的圖。
圖2係圖1所示之曝光裝置之於旋轉筒捲繞有基板之狀態之詳細圖。
圖3係表示於基板上掃描之點光之描繪線及形成於基板上之對準標記的圖。
圖4係表示圖1所示之掃描單元之光學構成之圖。
圖5係表示圖1所示之射束分配部之構成的圖。
圖6係表示圖1所示之控制裝置之概略構成之方塊圖。
圖7係表示圖1所示之光源裝置之具體構成之圖。
圖8係說明藉由圖6所示之描繪控制部與描繪資料儲存部讀出與基板移動位置(移動量)對應之描繪資料(像素資料行)之時點的圖。
圖9A係說明未進行倍率修正時，X位址值之增值(1位址之增加)對應移動量之10計數量之狀態的圖，圖9B係為了使待描繪圖案縮小，X位址值之增值(1位址之增加)對應移動量之9計數量之狀態的圖。
圖10係說明在描繪動作途中變更成不同之描繪倍率時之控制的圖。
圖11係說明在描繪動作途中變更成不同之描繪倍率時之控制的圖。
圖12係說明設定在一個曝光區域上之倍率變更點之一例的圖。
圖13係說明藉由圖6所示之描繪控制部執行之副掃描方向之描繪倍率修正之運算程序之變形例的時序圖。
圖14係將來自掃描單元之原點訊號之產生時序、描繪時序、以及運算時序以時間序列表示的時序圖。
圖15係說明為了進行在圖14所說明之控制而設於圖6中之描繪控制部與描繪資料儲存部之各個的一部分電路構成概略的方塊圖。
圖16係顯示將在圖14、圖15所說明之描繪圖案往主掃描方向(Y方向)之位移於對曝光區域之圖案描繪動作中連續執行之情形一例的流程圖。
針對本發明之態樣之圖案描繪裝置，舉出較佳之實施形態，一面參照隨附圖式，一面於下文進行詳細說明。此外，本發明之態樣並不限定於該等實施形態，亦包含添加有多種變更或改良者。亦即，以下所記載之構成要素中包含發明所屬技術區域中具有通常知識者能夠容易地設想者、實質上相同者，以下所記載之構成要素可適當組合。又，能夠於不脫離本發明之主旨之範圍內進行構成要素之各種省略、置換或變更。
[第1實施形態]
圖1係表示第1實施形態之包含對基板(被照射體)P實施曝光處理之曝光裝置(圖案描繪裝置)EX之元件製造系統10之概略構成的圖。再者，於以下之說明中，只要未特別說明，則設定以重力方向為Z方向之XYZ正交座標系，並按照圖中所示之箭頭而說明X方向、Y方向、及Z方向。
元件製造系統10係對基板P實施既定處理(曝光處理等)而製造電子元件之系統(基板處理裝置)。元件製造系統10係例如構築有製造作為電子元件之可撓性顯示器、膜狀之觸控面板、液晶顯示面板用之膜狀之彩色濾光片、可撓性配線、或可撓性感測器等之生產線的製造系統。以下，作為電子元件以可撓性顯示器為前提進行說明。作為可撓性顯示器， 有例如有機EL顯示器、液晶顯示器等。元件製造系統10具有所謂的輥對輥(Roll To Roll)方式之構造，即，自將可撓性之片狀之基板(省略圖示)P捲成輥狀之供給輥FR1送出基板P，並對所送出之基板P連續地實施各種處理之後，利用回收輥(省略圖示)捲取各種處理後之基板P。基板P具有基板P之移動方向(搬送方向)成為長邊方向(長邊)且寬度方向成為短邊方向(短條)之帶狀形狀。於本第1實施形態中，顯示膜狀之基板P經過前步驟之處理裝置(第1處理裝置)PR1、曝光裝置EX、後步驟之處理裝置(第2處理裝置)PR2而被連續地處理之例。
再者，本第1實施形態中，X方向，係與設置裝置之工廠之地面E平行之水平面且搬送基板P之方向，Y方向係於水平面內與X方向正交之方向，亦即基板P之寬度方向(短邊方向)，Z方向係和X方向與Y方向正交之方向(上方向)，且與重力起作用之方向平行。
基板P使用例如樹脂膜、或者由不鏽鋼等金屬或合金構成之箔(膜)等。作為樹脂膜之材質，可使用例如包含聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯-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、及乙酸乙烯酯樹脂中之至少1個以上者。又，基板P之厚度或剛性(楊氏模數)只要為如於通過元件製造系統10之搬送路徑時基板P不會產生因屈曲形成之折痕或不可逆之皺褶之範圍即可。作為基板P之母材，厚度為25μm~200μm左右之PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二酯)等之膜係較佳之薄片基板之典型。
基板P存在於由處理裝置PR1或處理裝置PR2所實施之各 處理中受熱之情形，故而較佳為選定熱膨脹係數不太大之材質之基板P。例如，可藉由將無機填料混合於樹脂膜而抑制熱膨脹係數。無機填料可為例如氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、或氧化矽等。又，基板P可為利用浮式法等製造之厚度100μm左右之極薄玻璃之單層體，或亦可為於該極薄玻璃貼合上述樹脂膜、箔等而成之積層體。
此外，所謂基板P之可撓性(flexibility)係指即便對基板P施加自重程度之力亦不會剪切或斷裂而能夠使該基板P彎曲之性質。又，因自重程度之力而彎曲之性質亦包含於可撓性。又，根據基板P之材質、大小、厚度、成膜於基板P上之層構造、溫度、或濕度等環境等，可撓性之程度會發生變化。總之，只要於在本第1實施形態之元件製造系統10內之搬送路徑上所設置之各種搬送用滾筒、旋轉筒等搬送方向轉換用之構件確實地捲繞基板P之情形時，可不屈曲而帶有折痕或破損(產生破碎或裂紋)地順利搬送基板P，便可稱為可撓性之範圍。
前步驟用之處理裝置PR1係一面將基板P朝向處理裝置PR2以既定速度於沿著長邊方向進行搬送、一面對基板P進行塗佈處理與乾燥處理之塗佈裝置。處理裝置PR1，係在於基板P之表面選擇性地或均勻地塗佈感光性功能液後，去除感光性功能液中所含之溶劑或水，而使感光性功能液乾燥。藉此，於基板P之表面選擇性地或均勻地形成要成為感光性功能層(光感應層)之膜。再者，亦可藉由將乾燥膜貼附於基板P之表面而於基板P之表面形成感光性功能層。於該情形時，只要代替處理裝置PR1而設置將乾燥膜貼附於基板P之貼附裝置(處理裝置)即可。
此處，該感光性功能液(層)之典型性者係光阻劑(液狀或 乾燥膜狀)，但作為不需要顯影處理之材料，有受到紫外線之照射之部分之親液撥液性被改質之感光性矽烷偶合劑(SAM)、或於受到紫外線之照射之部分顯露鍍覆還原基之感光性還原劑等。於作為感光性功能液(層)使用感光性矽烷偶合劑之情形時，基板P上之經紫外線曝光之圖案部分自撥液性改質成親液性。因此，藉由於成為親液性之部分之上選擇塗佈含有導電性油墨(含有銀或銅等導電性奈米粒子之油墨)或半導體材料之液體等，可形成要成為構成薄膜電晶體(TFT)等之電極、半導體、絕緣或連接用之配線之圖案層。於作為感光性功能液(層)使用感光性還原劑之情形時，於基板P上之經紫外線曝光之圖案部分顯露鍍覆還原基。因此，曝光後，將基板P直接於含有鈀離子等之鍍覆液中浸漬固定時間，藉此形成(析出)鈀之圖案層。此種鍍覆處理係加成(additive)之製程，但此外，亦可以作為減成(subtractive)之製程之蝕刻處理為前提。於該情形時，被送至曝光裝置EX之基板P亦可為將母材設為PET或PEN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，進而於其上積層光阻劑層而成者。
曝光裝置EX係一面將自處理裝置PR1搬送來之基板P朝向處理裝置PR2以既定速度於搬送方向(+X方向)進行搬送、一面對基板P進行曝光處理(圖案描繪)之處理裝置。曝光裝置EX對基板P之表面(感光性功能層之表面，即感光面)照射與電子元件用之圖案(例如，構成電子元件之TFT之電極或配線等之圖案)相應之光圖案。藉此，於感光性功能層形成與上述圖案對應之潛像(改質部)。
於本第1實施形態中，曝光裝置EX係不使用遮罩之直接成 像方式之曝光裝置、所謂的光柵掃描方式之圖案描繪裝置。曝光裝置EX係一面將基板P向長邊方向(副掃描方向)搬送，一面將曝光用之脈衝狀之射束(脈衝射束、光束)LB之點光SP於基板P之被照射面(感光面)上沿既定掃描方向(Y方向)一維地掃描(主掃描)，並且將點光SP之強度根據圖案資料(描繪資料)高速地調變(ON/OFF)，對此於下文中進行詳細說明。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相應之光圖案。亦即，於基板P之副掃描、與點光SP之主掃描中，點光SP於基板P之被照射面上相對地二維掃描，而於基板P描繪曝光既定圖案。又，由於基板P係沿長邊方向搬送，故而藉由曝光裝置EX曝光圖案之曝光區域W沿著基板P之長邊方向隔開既定間隔而設置有複數個(參照圖3)。由於在該曝光區域W形成電子元件，故而曝光區域W亦為元件形成區域。
後步驟之處理裝置PR2係一面將自曝光裝置EX搬送來之基板P以既定速度進行搬送、一面對基板P進行濕式處理與乾燥處理之濕式處理裝置。本第1實施形態中，處理裝置PR2對基板P進行作為濕式處理之一種之顯影處理或鍍覆處理。因此，處理裝置PR2，具備使基板P浸於顯影液既定時間之顯影部或使基板P浸於無電鍍液既定時間之鍍覆部、以純水等洗淨基板P之洗淨部、使基板P乾燥之乾燥部。藉此，於感光性功能層之表面析出(形成)與潛像相應之圖案層。亦即，根據基板P之感光性功能層上之點光SP之照射部分與非照射部分之差異，而於基板P上選擇性地形成既定材料(例如抗蝕劑、鈀)，而其成為圖案層。
再者，於作為感光性功能層使用感光性矽烷偶合劑之情形 時，由處理裝置PR2進行作為濕式處理之一種之液體(例如含有導電性油墨等之液體)塗佈處理或鍍覆處理。即便於該情形時，亦於感光性功能層之表面形成與潛像相應之圖案層。亦即，根據基板P之感光性功能層之點光SP之照射部分與被照射部分之差異，於基板P上選擇性地形成既定材料(例如導電性油墨或鈀等)，而其成為圖案層。
接著，圖1所示之曝光裝置(圖案描繪裝置)EX係收納於調溫室ECV內。該調溫室ECV係藉由將內部保持為既定溫度、既定濕度而抑制於內部被搬送之基板P之因溫度引起之形狀變化，並且被設定為考慮了基板P之吸濕性及伴隨搬送而產生之靜電之帶電等之濕度。調溫室ECV係經由被動或主動之抗振單元SU1、SU2而配置於製造工廠之地面E。抗振單元SU1、SU2減少來自地面E之振動。該地面E既可為工廠之地面本身，亦可為專用地設置於地面上以製造出水平面之設置基座(底座)上之面。曝光裝置EX至少具備基板搬送機構12、光源裝置LS、射束分配部BDU、曝光頭14、控制裝置16、複數個對準顯微鏡AM1m、AM2m(再者，m=1、2、3、4)、及複數個編碼器讀頭ENja、ENjb(再者，j=1、2、3、4)。控制裝置(控制部)16係控制曝光裝置EX之各部者。該控制裝置16包含電腦及記錄有程式之記錄媒體等，藉由該電腦執行程式而作為本第1實施形態之控制裝置16發揮功能。
基板搬送機構(移動機構)12係構成元件製造系統10之基板搬送裝置之一部分者，將自處理裝置PR1搬送之基板P於曝光裝置EX內以既定速度搬送之後，以既定速度送出至處理裝置PR2。藉由該基板搬送機構12，而規定了於曝光裝置EX內被搬送之基板P之搬送路徑。基板搬送 機構12自基板P之搬送方向之上游側(-X方向側)起依序具有邊緣位置控制器EPC、驅動滾筒R1、張力調整滾筒RT1、旋轉筒(圓筒轉筒)DR、張力調整滾筒RT2、驅動滾筒R2、及驅動滾筒R3。
邊緣位置控制器EPC，係以自處理裝置PR1搬送之基板P之寬度方向(Y方向且基板P之短邊方向)上之位置處於相對於目標位置為±十數μm~數十μm左右之範圍(容許範圍)的方式，使基板P於寬度方向移動，而調整基板P於寬度方向上之位置。邊緣位置控制器EPC，係根據來自檢測出基板P寬度方向之端部(邊緣)之位置之未圖示之邊緣感測器的檢測訊號，使邊緣位置控制器EPC之滾筒於Y方向微動，而調整基板P於寬度方向上之位置。驅動滾筒(夾壓滾筒)R1一面保持自邊緣位置控制器EPC搬送之基板P之正背兩面，一面使基板P旋轉，而將基板P朝向旋轉筒DR搬送。再者，邊緣位置控制器EPC亦可以捲繞至旋轉筒DR之基板P之長邊方向相對於旋轉筒DR之中心軸AXo始終正交之方式，適當調整基板P於寬度方向上之位置，並且以修正基板P於行進方向上之斜率誤差之方式，適當調整邊緣位置控制器EPC之上述滾筒之旋轉軸與Y軸之平行度。
旋轉筒DR具有於Y方向延伸並且於與重力起作用之方向交叉之方向延伸之中心軸AXo、及自中心軸AXo固定半徑之圓筒狀之外周面。旋轉筒DR一面沿著該外周面(圓周面)使基板P之一部分於長邊方向呈圓筒面狀彎曲地予以支承(保持)，一面以中心軸AXo為中心旋轉而將基板P向+X方向搬送。旋轉筒DR利用其外周面對被投射來自曝光頭14之射束LB(點光SP)之基板P上之區域(部分)予以支承。旋轉筒DR自與供 形成電子元件之面(形成有感光層之側之面)為相反側之面(背面)側支承(密接保持)基板P。於旋轉筒DR之Y方向之兩側，設置有以旋轉筒DR繞中心軸AXo旋轉之方式由環狀之軸承支承之軸Sft。該軸Sft係藉由被賦予來自由控制裝置16控制之未圖示之旋轉驅動源(例如馬達或減速機構等)之旋轉轉矩而繞中心軸AXo以固定之旋轉速度旋轉。再者，為方便起見，將包含中心軸AXo且與YZ平面平行之平面稱為中心面Poc。
驅動滾筒(夾壓滾筒)R2、R3係沿著基板P之搬送方向(+X方向)隔開既定間隔而配置，對曝光後之基板P賦予既定鬆弛量(餘量)。驅動滾筒R2、R3係與驅動滾筒R1同樣地，一面保持基板P之正背兩面，一面使基板P旋轉，而將基板P朝向處理裝置PR2搬送。張力調整滾筒RT1、RT2係向-Z方向被施壓，而對被捲繞至旋轉筒DR且被支承之基板P於長邊方向賦予既定張力。藉此，使施加於旋轉筒DR之要被賦予至基板P之長邊方向之張力穩定化為既定範圍內。控制裝置16係藉由控制未圖示之旋轉驅動源(例如馬達或減速機構等)而使驅動滾筒R1~R3旋轉。再者，驅動滾筒R1~R3之旋轉軸、及張力調整滾筒RT1、RT2之旋轉軸與旋轉筒DR之中心軸AXo平行。
光源裝置LS產生並射出脈衝狀之射束(脈衝射束、脈衝光、雷射)LB。該射束LB係於370nm以下之波長頻帶之特定波長(例如355nm)具有峰值波長之紫外線光，且將射束LB之發光頻率(振盪頻率、特定頻率)設為Fa。從光源裝置LS射出之射束LB經由射束分配部BDU而射入至曝光頭14。光源裝置LS按照控制裝置16之控制而以發光頻率Fa發出並射出射束LB。該光源裝置LS之構成於下文進行詳細說明，本第1實施形態中 係使用光纖放大雷射光源(諧波雷射光源)，其係由產生紅外波長區域之脈衝光之半導體雷射元件、光纖放大器、將經放大之紅外波長區域之脈衝光轉換為紫外波長區域之脈衝光之波長轉換元件(諧波產生元件)等構成，能夠獲得在100Mhz~數百MHz之振盪頻率Fa之脈衝發光且1脈衝光之發光時間為數微微秒~十數微微秒左右之高亮度之紫外線之脈衝光。
射束分配部BDU雖具有將來自光源裝置LS之射束LB分配至構成曝光頭14之複數個掃描單元Un(此外，n=1、2、…、6)之各個的複數個反射鏡或分束器、以及按照描繪資料調變射入各掃描單元Un之光束LBn之各個的強度的描繪用光學元件(AOM)等，但其詳細構成將參照圖5於後述之。
曝光頭(曝光頭部)14成為將同一構成之複數個掃描單元Un(U1~U6)排列而成之所謂的多射束型之曝光頭。曝光頭14藉由複數個掃描單元Un(U1~U6)於由旋轉筒DR之外周面(圓周面)支承之基板P之一部分描繪圖案。曝光頭14對基板P重複進行電子元件用之圖案曝光，因此被曝光圖案之曝光區域(電子元件形成區域)W如圖3所示，沿著基板P之長邊方向隔開既定間隔而設置有複數個。複數個掃描單元Un(U1~U6)係隔著中心面Poc於基板P之搬送方向以2行呈錯位排列而配置。第奇數號掃描單元U1、U3、U5係在相對於中心面Poc為基板P之搬送方向之上游側(-X方向側)且沿Y方向相隔既定間隔而配置成1行。第偶數號掃描單元U2、U4、U6係在相對於中心面Poc為基板P之搬送方向之下游側(+X方向側)，沿Y方向相隔既定間隔而配置成1行。第奇數號掃描單元U1、U3、U5、與第偶數號掃描單元U2、U4、U6，在XY面內觀察時相對於中心 面Poc對稱地設置。
各掃描單元Un(U1~U6)係一面將從射束分配部BDU供給之射束LBn(n=1~6)以於基板P之被照射面上收斂成點光SP之方式投射，一面將該點光SP藉由旋轉之多邊形鏡PM(參照圖4)一維地掃描。藉由該各掃描單元Un(U1~U6)之多邊形鏡PM，點光SP於基板P之被照射面上在Y方向被一維地掃描。藉由該點光SP之掃描，於基板P上(基板P之被照射面上)規定出描繪1行量之圖案之直線性之描繪線(掃描線)SLn(再者，n=1、2、…、6)。
掃描單元U1沿著描繪線SL1掃描點光SP，同樣地，掃描單元U2~U6沿著描繪線SL2~SL6掃描點光SP。如圖2、圖3所示，複數個掃描單元U1~U6之各描繪線SL1~SL6，雖第奇數號與第偶數號之描繪線SLn在基板P之長邊方向亦即副掃描方向分離，但被設定為於Y方向(基板P之寬度方向或主掃描方向)上接合而不相互分離。此外，從射束分配部BDU射出之射束LBn中，將射入掃描單元Un之射束表示為LB1，同樣地，將射入至掃描單元U2~U6之射束LBn以LB2~LB6表示。射入至掃描單元Un之射束LBn可為向既定方向偏光後之直線偏光(P偏光或S偏光)或圓偏光之射束。
如圖3所示，複數個掃描單元U1~U6配置成全部覆蓋曝光區域W之寬度方向之全部。藉此，各掃描單元U1~U6可於在基板P之寬度方向分割成之複數個區域(描繪範圍)分別描繪圖案。例如，若將1個掃描單元Un之Y方向之掃描長度(描繪線SLn之長度)設為20~60mm左右，則藉由將第奇數號掃描單元U1、U3、U5之3個、與第偶數號掃描 單元U2、U4、U6之3個之共計6個掃描單元Un於Y方向配置，而將可描繪之Y方向之寬度擴寬至120~360mm左右。各描繪線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之各者掃描之射束LBn之點光SP之掃描距離原則上設為相同。再者，於欲更加擴寬曝光區域W之寬度(基板P之寬度)之情形時，可藉由延長描繪線SLn自身之長度或者增加於Y方向配置之掃描單元Un之數量來應對。
此外，實際之各描繪線SLn(SL1~SL6)被設定為較點光SP於被照射面上實際可掃描之最大之長度(最大掃描長度)略短。例如，若將於主掃描方向(Y方向)之描繪倍率為初始值(未修正倍率)之情形時可描繪圖案之描繪線SLn之掃描長度設為30mm，則點光SP於被照射面上之最大掃描長度係使描繪線SLn之描繪開始點(掃描開始點)側與描繪結束點(掃描結束點)側之各者具有0.5mm左右之餘裕而被設定為31mm左右。藉由如此般設定，可於點光SP之最大掃描長度31mm之範圍內，將30mm之描繪線SLn之位置於主掃描方向進行微調整，或者對描繪倍率進行微調整。點光SP之最大掃描長度並不限定於31mm，而係主要由掃描單元Un內之設置於多邊形鏡(旋轉多邊形鏡)PM之後的fθ透鏡FT(參照圖4)之口徑等決定。
複數條描繪線SL1~SL6係隔著中心面Poc於旋轉筒DR之圓周方向以2行呈錯位排列而配置。第奇數號描繪線SL1、SL3、SL5位於相對於中心面Poc為基板P之搬送方向之上游側(-X方向側)之基板P之被照射面上。第偶數號描繪線SL2、SL4、SL6位於相對於中心面Poc為基板P之搬送方向之下游側(+X方向側)之基板P之被照射面上。描繪線SL1 ~SL6係與基板P之寬度方向、亦即旋轉筒DR之中心軸AXo大致並行。
描繪線SL1、SL3、SL5沿著基板P之寬度方向(主掃描方向)隔開既定間隔而於直線上排列成1行。描繪線SL2、SL4、SL6亦同樣地，沿著基板P之寬度方向(主掃描方向)隔開既定間隔而於直線上排列成1行。此時，描繪線SL2於基板P之寬度方向上配置於描繪線SL1與描繪線SL3之間。同樣地，描繪線SL3於基板P之寬度方向上配置於描繪線SL2與描繪線SL4之間。描繪線SL4於基板P之寬度方向上配置於描繪線SL3與描繪線SL5之間，描繪線SL5於基板P之寬度方向上配置於描繪線SL4與描繪線SL6之間。
沿著第奇數號描繪線SL1、SL3、SL5之各者掃描之射束LB1、LB3、LB5各個之點光SP之主掃描方向成為一維之方向，且成為同一方向。沿著第偶數號描繪線SL2、SL4、SL6之各者掃描之射束LB2、LB4、LB6各個之點光SP之主掃描方向成為一維之方向，且成為同一方向。沿著該描繪線SL1、SL3、SL5掃描之射束LB1、LB3、LB5之點光SP之主掃描方向、與沿著描繪線SL2、SL4、SL6掃描之射束LB2、LB4、LB6之點光SP之主掃描方向亦可互為相反方向。本第1實施形態中，沿著描繪線SL1、SL3、SL5掃描之射束LB1、LB3、LB5之點光SP之主掃描方向為-Y方向。又，沿著描繪線SL2、SL4、SL6掃描之射束LB2、LB4、LB6之點光SP之主掃描方向為+Y方向。藉此，描繪線SL1、SL3、SL5之描繪開始點側之端部、與描繪線SL2、SL4、SL6之描繪開始點側之端部於Y方向上鄰接或一部分重複。又，描繪線SL3、SL5之描繪結束點側之端部、與描繪線SL2、SL4之描繪結束點側之端部於Y方向上鄰接或一部分重複。於以使在Y方 向相鄰之描繪線SLn之端部彼此一部分重複之方式配置各描繪線SLn之情形時，例如宜在相對於各描繪線SLn之長度而言包含描繪開始點、或描繪結束點在內於Y方向數%以下之範圍內使之重複。此外，所謂將描繪線SLn於Y方向接合，意指使描繪線SLn之端部彼此於Y方向上鄰接或一部分重複。亦即，意指藉由彼此在Y方向相鄰之兩條描繪線SLn之各者所描繪之圖案彼此，於Y方向接合而被曝光。
此外，描繪線SLn之副掃描方向之寬度(X方向之尺寸)係與點光SP在基板P上之有效大小(直徑)φ相應之粗細度。例如，於點光SP之有效大小(尺寸)φ為3μm之情形時，描繪線SLn之寬度亦為3μm。又，於本第1實施形態之情形時，由於來自光源裝置LS之射束LB為脈衝光，因此於主掃描期間投射至描繪線SLn上之點光SP根據射束LB之振盪頻率Fa(例如100MHz)而離散。因此，必須使藉由來自射束分配部BDU之射束LBn之1脈衝光投射之點光SP與藉由下一個1脈衝光投射之點光SP於主掃描方向重疊。該重疊之量係根據點光SP之大小φ、點光SP之掃描速度(主掃描之速度)Vs、及射束LB之振盪頻率Fa而設定。點光SP之有效大小φ係於點光SP之強度分佈以高斯分佈近似之情形時由點光SP之波峰強度之1/e2(或1/2)決定。
本第1實施形態中，以點光SP重疊相對於有效大小(尺寸)φ而言之φ×1/2左右之方式，設定點光SP之掃描速度Vs及振盪頻率Fa。因此，點光SP之沿著主掃描方向之投射間隔成為φ/2。因此，較理想為，於副掃描方向(與描繪線SLn正交之方向)上亦設定為，於沿著描繪線SLn之點光SP之1次掃描與下一次掃描之間，基板P移動點光SP之有效大小 φ之大致1/2之距離。又，於基板P上之感光性功能層之曝光量之設定可藉由射束LB(脈衝光)之峰值之調整而實現，但於在不提高射束LB之強度之狀況下欲增大曝光量之情形時，只要藉由點光SP之主掃描方向之掃描速度Vs之降低、射束LB之振盪頻率Fa之增大、或基板P之副掃描方向之搬送速度Vt之降低等之任一種方法來增加點光SP於主掃描方向或副掃描方向上之重疊量即可。點光SP之主掃描方向之掃描速度Vs係與多邊形鏡PM之轉數(旋轉速度Vp)成比例地變快。
各掃描單元Un(U1~U6)係以於至少XZ平面內各射束LBn朝向旋轉筒DR之中心軸AXo行進之方式將各射束LBn朝向基板P照射。藉此，自各掃描單元Un(U1~U6)朝向基板P行進之射束LBn之光路(射束中心軸)於XZ平面與基板P之被照射面之法線平行。又，各掃描單元Un(U1~U6)以照射於描繪線SLn(SL1~SL6)之射束LBn於與YZ平面平行之面內相對於基板P之被照射面垂直之方式將射束LBn朝向基板P照射。即，於被照射面上之點光SP之主掃描方向上，投射至基板P之射束LBn(LB1~LB6)以遠心之狀態掃描。此處，將通過藉由各掃描單元Un(U1~U6)所規定之既定描繪線SLn(SL1~SL6)之各中點且與基板P之被照射面垂直之線(或亦稱為光軸)稱為照射中心軸Len(Le1~Le6)。
該各照射中心軸Len(Le1~Le6)成為於XZ平面連結描繪線SL1~SL6與中心軸AXo之線。第奇數號掃描單元U1、U3、U5之各者之照射中心軸Le1、Le3、Le5於XZ平面成為同一方向，第偶數號掃描單元U2、U4、U6之各者之照射中心軸Le2、Le4、Le6於XZ平面成為同一方向。又，照射中心軸Le1、Le3、Le5與照射中心軸Le2、Le4、Le6被設定為於 XZ平面相對於中心面Poc之角度成為±θ1(參照圖1)。
圖1所示之複數個對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)係用以檢測圖3所示之形成於基板P之複數個對準標記(標記)MKm(MK1~MK4)者，且沿Y方向設置有複數個(本第1實施形態中為4個)。複數個對準標記MKm(MK1~MK4)係用以使描繪於基板P之被照射面上之曝光區域W之既定圖案與基板P相對地對位(對準)的基準標記。複數個對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)係於由旋轉筒DR之外周面(圓周面)所支承之基板P上檢測複數個對準標記MKm(MK1~MK4)。複數個對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)設置於較來自曝光頭14之射束LBn(LB1~LB6)之點光SP所照射的基板P上之被照射區域(由描繪線SL1~SL6包圍之區域)更靠基板P之搬送方向之上游側(-X方向側)。又，複數個對準顯微鏡AM2m(AM21~AM24)設置於較來自曝光頭14之射束LBn(LB1~LB6)之點光SP所照射的基板P上之被照射區域(由描繪線SL1~SL6包圍之區域)更靠基板P之搬送方向之下游側(+X方向側)。
對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)具有：光源，其將對準用之照明光投射至基板P；觀察光學系統(包含物鏡)，其獲得基板P之表面之包含對準標記MKm之局部區域(觀察區域)Vw1m(Vw11~Vw14)、Vw2m(Vw21~Vw24)之放大像；及CCD、CMOS等攝像元件，其等在基板P於搬送方向移動期間，利用與基板P之搬送速度Vt相應之高速快門拍攝該放大像。複數個對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)、AM2m(AM21~AM24)之各者所拍攝之攝像訊號(圖像資料)被送至控制 裝置16。於控制裝置16設有標記位置檢測部，藉由進行複數個攝像訊號之圖像解析，而檢測基板P上之對準標記MKm(MK1~MK4)之位置(標記位置資訊)。再者，對準用之照明光係相對於基板P上之感光性功能層基本不具有感度之波長區域之光、例如波長500~800nm左右之光。
複數個對準標記MK1~MK4設置於各曝光區域W之周圍。對準標記MK1、MK4係於曝光區域W之基板P之寬度方向之兩側沿著基板P之長邊方向以固定之間隔Dh形成有複數個。對準標記MK1形成於基板P之寬度方向之-Y方向側，對準標記MK4形成於基板P之寬度方向之+Y方向側。此種對準標記MK1、MK4配置成，於基板P未受到較大之張力或接受熱製程而變形之狀態下，於基板P之長邊方向(X方向)上成為同一位置。進而，對準標記MK2、MK3係於對準標記MK1與對準標記MK4之間且曝光區域W之+X方向側與-X方向側之空白部沿著基板P之寬度方向(短邊方向)形成。對準標記MK2、MK3形成於曝光區域W與曝光區域W之間。對準標記MK2形成於基板P之寬度方向之-Y方向側，對準標記MK3形成於基板P之+Y方向側。
進而，排列於基板P之-Y方向側之端部之對準標記MK1與空白部之對準標記MK2之Y方向之間隔、空白部之對準標記MK2與對準標記MK3之Y方向之間隔、及排列於基板P之+Y方向側之端部之對準標記MK4與空白部之對準標記MK3之Y方向之間隔均設定為相同距離。該等對準標記MKm(MK1~MK4)可於第1層之圖案層之形成時一併形成。例如，可於曝光第1層之圖案時，於供曝光圖案之曝光區域W之周圍將對準標記用之圖案亦一併曝光。再者，對準標記MKm亦可形成於曝光區域W 內。例如，可於曝光區域W內且沿著曝光區域W之輪廓而形成。又，亦可將形成於曝光區域W內之電子元件之圖案中之特定位置之圖案部分、或特定形狀之部分用作對準標記MKm。
如圖3所示，對準顯微鏡AM11、AM21係以拍攝存在於物鏡之觀察區域(檢測區域)Vw11、Vw21內之對準標記MK1之方式配置。同樣地，對準顯微鏡AM12~AM14、AM22~AM24係以拍攝存在於物鏡之觀察區域Vw12~Vw14、Vw22~Vw24內之對準標記MK2~MK4之方式配置。因此，複數個對準顯微鏡AM11~AM14、AM21~AM24係與複數個對準標記MK1~MK4之位置對應地，自基板P之-Y方向側起依照AM11~AM14、AM21~AM24之順序沿著基板P之寬度方向設置。再者，於圖2中，省略了對準顯微鏡AM2m(AM21~AM24)之觀察區域Vw2m(Vw21~Vw24)之圖示。
複數個對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)係設置成，於X方向上，曝光位置(描繪線SL1~SL6)與觀察區域Vw1m(Vw11~Vw14)在長邊方向之距離變得短於曝光區域W之X方向之長度。複數個對準顯微鏡AM2m(AM21~AM24)亦同樣地設置成，於X方向上，曝光位置(描繪線SL1~SL6)與觀察區域Vw2m(Vw21~Vw24)在長邊方向之距離變得短於曝光區域W之X方向之長度。再者，於Y方向設置之對準顯微鏡AM1m、AM2m之數量可根據於基板P之寬度方向形成之對準標記MKm之配置或數量而變更。又，各觀察區域Vw1m(Vw11~Vw14)、Vw2m(Vw21~Vw24)之基板P之被照射面上之大小係根據對準標記MK1~MK4之大小或對準精度(位置測量精度)而設定，為100~500μm見方左右之大小。
如圖2所示，於旋轉筒DR之兩端部，設置有遍及旋轉筒DR之外周面之圓周方向之整體而形成為環狀的具有刻度之刻度尺部SDa、SDb。該刻度尺部SDa、SDb係於旋轉筒DR之外周面之圓周方向以固定之間距(例如20μm)刻設有凹狀或凸狀之格子線(刻度)之繞射光柵，且構成為增量型之刻度尺。該刻度尺部SDa、SDb繞中心軸AXo而與旋轉筒DR一體地旋轉。作為讀取刻度尺部SDa、SDb之刻度尺讀取頭之複數個編碼器讀頭(以下亦單稱為編碼器)ENja、ENjb(此外，j=1、2、3、4)係以與該刻度尺部SDa、SDb對向之方式設置(參照圖1、圖2)。此外，於圖2中，省略了編碼器EN4a、EN4b之圖示。
編碼器ENja、ENjb係光學性地檢測旋轉筒DR之旋轉角度位置者。與設置於旋轉筒DR之-Y方向側之端部之刻度尺部SDa對向地，設置有4個編碼器ENja(EN1a、EN2a、EN3a、EN4a)。同樣地，與設置於旋轉筒DR之+Y方向側之端部之刻度尺部SDb對向地，設置有4個編碼器ENjb(EN1b、EN2b、EN3b、EN4b)。
編碼器EN1a、EN1b係設置在相對於中心面Poc為基板P之搬送方向之上游側(-X方向側)，且配置於設置方位線Lx1上(參照圖1、圖2)。設置方位線Lx1成為於XZ平面連結編碼器EN1a、EN1b之測量用之光束之於刻度尺部SDa、SDb上之投射位置(讀取位置)與中心軸AXo之線。又，設置方位線Lx1成為於XZ平面連結各對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)之觀察區域Vw1m(Vw11~Vw14)與中心軸AXo之線。亦即，複數個對準顯微鏡AM1m(AM11~AM14)亦配置於設置方位線Lx1上。
編碼器EN2a、EN2b係設置在相對於中心面Poc為基板P之 搬送方向之上游側(-X方向側)，且設置於較編碼器EN1a、EN1b更靠基板P之搬送方向之下游側(+X方向側)。編碼器EN2a、EN2b配置於設置方位線Lx2上(參照圖1、圖2)。設置方位線Lx2成為於XZ平面連結編碼器EN2a、EN2b之測量用之光束之於刻度尺部SDa、SDb上之投射位置(讀取位置)與中心軸AXo之線。該設置方位線Lx2係於XZ平面成為與照射中心軸Le1、Le3、Le5相同角度位置而與之重疊。
編碼器EN3a、EN3b係設置在相對於中心面Poc為基板P之搬送方向之下游側(+X方向側)，且配置於設置方位線Lx3上(參照圖1、圖2)。設置方位線Lx3成為於XZ平面連結編碼器EN3a、EN3b之測量用之光束之於刻度尺部SDa、SDb上之投射位置(讀取位置)與中心軸AXo之線。該設置方位線Lx3於XZ平面成為與照射中心軸Le2、Le4、Le6相同角度位置而與之重疊。因此，設置方位線Lx2與設置方位線Lx3被設定為，於XZ平面，相對於中心面Poc之角度成為±θ1(參照圖1)。
編碼器EN4a、EN4b係設置於較編碼器EN3a、EN3b更靠基板P之搬送方向之下游側(+X方向側)，且配置於設置方位線Lx4上(參照圖1)。設置方位線Lx4成為於XZ平面連結編碼器EN4a、EN4b之測量用之光束之於刻度尺部SDa、SDb上之投射位置(讀取位置)與中心軸AXo之線。又，設置方位線Lx4成為於XZ平面連結各對準顯微鏡AM2m(AM21~AM24)之觀察區域Vw2m(Vw21~Vw24)與中心軸AXo之線。亦即，複數個對準顯微鏡AM2m(AM21~AM24)亦配置於設置方位線Lx4上。該設置方位線Lx1與設置方位線Lx4被設定為，於XZ平面，相對於中心面Poc之角度成為±θ2。
各編碼器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)，係朝向刻度尺部SDa,SDb投射測量用光束，並將已對該反射光束(繞射光)進行光電檢測之檢測訊號(2相訊號)對控制裝置16輸出。於控制裝置16內設有複數個計數電路，係藉由對各編碼器之檢測訊號(2相訊號)進行內插處理而數位計數刻度尺部SDa,SDb之格子之移動量，以次微米之解析能力(在設計上所設定之在基板P上之像素尺寸之數分之一以下之解析能力)測量旋轉筒DR之旋轉角度位置及角度變化或基板P之移動量。亦能從旋轉筒DR之角度變化測量基板P之搬送速度Vt。根據與編碼器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)各個對應之計數電路之計數值(數位計數值)，特定出對準標記MKm(MK1~MK4)之位置、基板P上之曝光區域W與各描繪線SLn在副掃描方向之位置關係等。除此之外，亦根據該計數電路之計數值(數位計數值)，來指定儲存待描繪於基板P上之圖案之描繪資料(例如位元圖資料)之記憶體部在副掃描方向之位址位置(存取位址)。此外，於刻度尺部SDa(SDb)周方向之一處如圖2所示形成有表示周方向之原點位置之Z相標記ZZ，編碼器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)之各個，在已偵測到該Z相標記ZZ時，即在將對應之計數電路之計數值瞬間重置為零(或一定值)後，持續測量刻度尺部SDa(SDb)之格子之移動量。
接下來，參照圖4對掃描單元Un(U1~U6)之光學性構成進行說明。再者，各掃描單元Un(U1~U6)具有同一構成，因此僅代表性地對掃描單元U1進行說明，對於其他掃描單元Un省略其說明。又，於圖4中，將與照射中心軸Len(Le1)平行之方向設為Zt方向，將位於與Zt方向正交之平面上且基板P自處理裝置PR1經過曝光裝置EX朝向處理裝置 PR2之方向設為Xt方向，將與Zt方向正交之平面上且與Xt方向正交之方向設為Yt方向。亦即，圖4之Xt、Yt、Zt之三維座標係使圖1之X、Y、Z之三維座標以Y軸為中心而以Z軸方向與照射中心軸Len(Le1)平行之方式旋轉而成的三維座標。
如圖4所示，於掃描單元U1內，沿著自射束LB1之射入位置至被照射面(基板P)為止之射束LB1之行進方向而設置有反射鏡M10、擴束器BE、反射鏡M11、偏振分光器BS1、反射鏡M12、位移光學構件(平行平板)SR、偏向調整光學構件(稜鏡)DP、場孔徑FA、反射鏡M13、λ/4波長板QW、柱面透鏡CYa、反射鏡M14、多邊形鏡PM、fθ透鏡FT、反射鏡M15、柱面透鏡CYb。進而，於掃描單元U1內，設置有檢測掃描單元U1之可開始描繪之時點之原點感測器(原點檢測器、檢測感測器)OP1、與用以經由偏振分光器BS1檢測來自被照射面(基板P)之反射光之光學透鏡系統G10及光檢測器DT。
要射入至掃描單元U1之射束LB1朝向-Zt方向行進，射入至相對於XtYt平面傾斜45°之反射鏡M10。以要射入至該掃描單元U1之射束LB1之軸線與照射中心軸Le1同軸之方式射入至反射鏡M10。反射鏡M10，將所射入之射束LB1沿著與Xt軸平行地設定之擴束器BE之光軸AXa且朝著向-Xt方向遠離反射鏡M10之反射鏡M11沿-Xt方向反射。因此，光軸AXa於與XtZt平面平行之面內和照射中心軸Le1正交。擴束器BE具有聚光透鏡Be1、及使藉由聚光透鏡Be1而收斂之後發散之射束LB1成為平行光之準直透鏡Be2，使射束LB1之直徑擴大。
反射鏡M11相對於YtZt平面傾斜45°地配置，將所射入之射 束LB1(光軸AXa)朝向偏振分光器BS1沿-Yt方向反射。向-Yt方向遠離反射鏡M11而設置之偏振分光器BS1之偏振分光面係相對於YtZt平面傾斜45°地配置，反射P偏光之射束，使向與P偏光正交之方向偏光後之直線偏光(S偏光)之射束透過。由於要射入至掃描單元U1之射束LB1在此處為P偏光之射束，故而偏振分光器BS1將來自反射鏡M11之射束LB1向-Xt方向反射而引導至反射鏡M12側。
反射鏡M12係相對於XtYt平面傾斜45°地配置，將所射入之射束LB1朝著向-Zt方向遠離反射鏡M12之反射鏡M13沿-Zt方向反射。由反射鏡M12反射之射束LB1沿著與Zt軸平行之光軸AXc通過以兩片石英平行平板Sr1,Sr2構成之位移光學構件SR、以兩個楔狀稜竟Dp1,Dp2構成之偏向調整光學構件DP、及場孔徑(視場光闌)FA而射入至反射鏡M13。位移光學構件SR，藉由將平行平板Sr1,Sr2之各個傾斜，而於與射束LB1之行進方向(光軸AXc)正交之平面(XtYt平面)內二維地調整射束LB1之剖面內之中心位置。偏向調整光學構件DP，能藉由使稜鏡Dp1、Dp2之各者繞光軸AXc旋轉，而進行射束LB1之軸線與光軸AXc之平行度校正、或到達至基板P之被照射面之射束LB1之軸線與照射中心軸Le1之平行度校正。
反射鏡M13係相對於XtYt平面傾斜45°地配置，將所射入之射束LB1朝向反射鏡M14沿+Xt方向反射。反射鏡M13所反射之射束LB1經由λ/4波長板QW及柱面透鏡CYa而射入至反射鏡M14。反射鏡M14將所射入之射束LB1朝向多邊形鏡(旋轉多面鏡、掃描用偏向構件)PM反射。多邊形鏡PM將所射入之射束LB1朝向具有與Xt軸平行之光軸AXf之 fθ透鏡FT而向+Xt方向側反射。多邊形鏡PM係為了將射束LB1之點光SP於基板P之被照射面上進行掃描而將所射入之射束LB1於與XtYt平面平行之面內一維地偏向(反射)。具體而言，多邊形鏡PM具有於Zt軸方向延伸之旋轉軸AXp、及形成於旋轉軸AXp之周圍之複數個反射面RP(本實施形態中將反射面RP之數量Np設為8)。可藉由使該多邊形鏡PM以旋轉軸AXp為中心沿既定旋轉方向旋轉，而使照射至反射面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之反射方向偏向，而可將照射至基板P之被照射面上之射束LB1之點光SP沿主掃描方向(基板P之寬度方向、Yt方向)進行掃描。
亦即，可藉由多邊形鏡PM之1個反射面RP將射束LB1之點光SP沿主掃描方向掃描一次。因此，於多邊形鏡PM之1旋轉中，點光SP於基板P之被照射面上掃描之描繪線SL1之數量最大為與反射面RP之數量相同之8條。多邊形鏡PM係於控制裝置16之控制之下藉由旋轉驅動源(例如馬達或減速機構等)RM而以固定之速度旋轉。如上文所說明般，描繪線SL1之有效長度(例如30mm)被設定為可藉由該多邊形鏡PM掃描點光SP之最大掃描長度(例如31mm)以下之長度，且於初始設定(設計上)中，於最大掃描長度之中央設定有描繪線SL1之中心點(照射中心軸Le1通過之點)。
柱面透鏡CYa係於與基於多邊形鏡PM之主掃描方向(旋轉方向)正交之非掃描方向(Zt方向)上，將所射入之射束LB1收斂於多邊形鏡PM之反射面RP上。亦即，柱面透鏡CYa將射束LB1在反射面RP上收斂成於與XtYt平面平行之方向延伸之長邊狀(長橢圓狀)。藉由母線與 Yt方向平行之柱面透鏡CYa及下述之柱面透鏡CYb，即便為反射面RP相對於Zt方向傾斜之情形(反射面RP相對於XtYt平面之法線之斜率)，亦可抑制其影響。例如，可抑制照射至基板P之被照射面上之射束LB1(描繪線SL1)之照射位置因多邊形鏡PM之各反射面RP之各者之微小之斜率誤差而向Xt方向偏移。
具有於Xt軸方向延伸之光軸AXf之fθ透鏡FT係將由多邊形鏡PM反射之射束LB1於XtYt平面內以與光軸AXf平行之方式投射至反射鏡M15之遠心系統之掃描透鏡。射束LB1向fθ透鏡FT之射入角θ根據多邊形鏡PM之旋轉角(θ/2)而變化。fθ透鏡FT經由反射鏡M15及柱面透鏡CYb將射束LB1投射至與該射入角θ成比例之基板P之被照射面上之像高位置。若將焦點距離設為fo，將像高位置設為y，則fθ透鏡FT被設計成滿足y=fo×θ之關係(畸變像差)。因此，藉由該fθ透鏡FT，可將射束LB1於Yt方向(Y方向)準確地以等速進行掃描。於向fθ透鏡FT之射入角θ為0度時，射入至fθ透鏡FT之射束LB1沿著光軸AXf上行進。
反射鏡M15將來自fθ透鏡FT之射束LB1經由柱面透鏡CYb朝著基板P向-Zt方向反射。藉由fθ透鏡FT及母線與Yt方向平行之柱面透鏡CYb，投射至基板P之射束LB1於基板P之被照射面上被收斂為直徑數μm左右(例如3μm)之微小之點光SP。又，投射至基板P之被照射面上之點光SP藉由多邊形鏡PM而根據於Yt方向延伸之描繪線SL1一維掃描。再者，fθ透鏡FT之光軸AXf與照射中心軸Le1位於同一平面上，該平面與XtZt平面平行。因此，於光軸AXf上行進之射束LB1藉由反 射鏡M15向-Zt方向反射，成為與照射中心軸Le1同軸而投射至基板P。於本第1實施形態中，至少fθ透鏡FT作為將藉由多邊形鏡PM偏向後之射束LB1投射至基板P之被照射面之投射光學系統發揮功能。又，至少反射構件(反射鏡M11~M15)及偏振分光器BS1作為將自反射鏡M10至基板P為止之射束LB1之光路彎折之光路偏向構件發揮功能。藉由該光路偏向構件，可使射入至反射鏡M10之射束LB1之射入軸與照射中心軸Le1大致同軸。於XtZt平面上，要通過掃描單元U1內之射束LB1通過彎折成曲柄狀之光路後向-Zt方向行進而投射至基板P。
如此，於基板P沿副掃描方向被搬送之狀態下，藉由各掃描單元Un(U1~U6)將射束LBn(LB1~LB6)之點光SP於主掃描方向(Y方向)一維地掃描，藉此可將點光SP於基板P之被照射面相對地進行二維掃描。
此外，作為一例，於將各描繪線SL1~SL6之有效長度(描繪長度)設為30mm，一面每次重疊有效大小φ為3μm之點光SP之1/2，亦即每次重疊1.5(=3×1/2)μm，一面將點光SP沿著描繪線SLn(SL1~SL6)照射至基板P之被照射面上之情形時，脈衝狀之點光SP以1.5μm之間隔照射。因此，1次掃描所照射之點光SP之數量成為20000(=30[mm]/1.5[μm])。又，若將基板P之副掃描方向之進給速度(搬送速度)Vt設為2.42mm/sec，於副掃描方向上亦將點光SP之掃描以1.5μm之間隔進行，則沿著描繪線SLn之1次掃描開始(描繪開始)時點與下一掃描開始時點之時間差(週期)Tpx成為約620μsec(=1.5[μm]/2.42[mm/sec])。該 時間差Tpx係8反射面RP之多邊形鏡PM旋轉1面(45度=360度/8)之時間。該情形時，必須以多邊形鏡PM之1旋轉之時間成為約4.96msec(=8×620[μsec])之方式設定，因此多邊形鏡PM之旋轉速度Vp被設定為每秒約201.613旋轉(=1/4.96[msec])、即約12096.8rpm。
另一方面，多邊形鏡PM之1反射面RP所反射之射束LB1有效地射入至fθ透鏡FT之最大射入角度(與點光SP之最大掃描長度對應)係由fθ透鏡FT之焦點距離與最大掃描長度大致決定。作為一例，於反射面RP為8個之多邊形鏡PM之情形時，在1反射面RP之旋轉角度45度之中有助於實際掃描之旋轉角度α之比率(掃描效率)以α/45度表示。本第1實施形態中，由於將有助於實際掃描之旋轉角度α設為大於10度且小於15度之範圍，故而掃描效率成為1/3(=15度/45度)，fθ透鏡FT之最大射入角成為30度(以光軸AXf為中心±15度)。因此，將點光SP掃描描繪線SLn之最大掃描長度(例如31mm)之程度所需要之時間Ts成為Ts=Tpx×掃描效率，於上文之數值例之情形時，時間Ts成為約206.666…μsec(=620[μsec]/3)。由於將本第1實施形態中之描繪線SLn(SL1~SL6)之有效掃描長度設為30mm，故而沿著該描繪線SLn之點光SP之1掃描之掃描時間Tsp成為約200μsec(=206.666…[μsec]×30[mm]/31[mm])。因此，於該時間Tsp之期間，必須照射20000之點光SP(脈衝光)，故而來自光源裝置LS之射束LB之發光頻率(振盪頻率)Fa成為Fa≒20000次/200≒μsec100MHz。
圖4所示之原點感測器OP1係當多邊形鏡PM之反射面RP之旋轉位置到達可開始利用反射面RP之點光SP之掃描之特定位置時產生 原點訊號SZ1。換言之，原點感測器OP1係當接下來要進行點光SP之掃描之反射面RP之角度成為既定角度位置時產生原點訊號SZ1。由於多邊形鏡PM具有8個反射面RP，故而原點感測器OP1於多邊形鏡PM進行1旋轉期間輸出8次原點訊號SZ1。該原點感測器OP1所產生之原點訊號SZ1被送至控制裝置16。自原點感測器OP1產生原點訊號SZ1之後，經過延遲時間Td1後，開始點光SP沿著描繪線SL1之掃描。亦即，該原點訊號SZ1成為表示利用掃描單元U1之點光SP之描繪開始時序(掃描開始時序)的資訊。原點感測器OP1具有將對基板P之感光性功能層為非感光性之波長區域之雷射射束Bga射出至反射面RP之射束送光系統opa、及接受於反射面RP反射之雷射射束Bga之反射射束Bgb而產生原點訊號SZ1之射束受光系統opb。
再者，將設置於掃描單元U2~U6之原點感測器OPn以OP2~OP6表示，且將由原點感測器OP2~OP6產生之原點訊號SZn以SZ2~SZ6表示。控制裝置16係根據此等原點訊號SZn(SZ1~SZ6)而管理哪一掃描單元Un接下來要進行點光SP之掃描。又，存在將自產生原點訊號SZ2~SZ6之後至開始沿著基於掃描單元U2~U6之描繪線SL2~SL6之點光SP之掃描為止之延遲時間Tdn以Td2~Td6表示之情形。本實施形態中，係使用原點訊號SZ2~SZ6，進行使各掃描單元U1~U6之多邊形鏡PM之旋轉速度一致為既定值之同步控制、與將各多邊形鏡PM之旋轉角度位置(角度相位)維持於既定關係之同步控制。
圖4所示之光檢測器DT具有光電轉換元件，該光電轉換元件係將形成於旋轉筒DR表面之基準圖案或形成於基板P特定位置之基準圖 案被點光SP掃描時產生之反射光變化光電轉換。自掃描單元U1對旋轉筒DR之形成有基準圖案(或基板P上之基準圖案)之區域照射射束LB1之點光SP，則因fθ透鏡FT為遠心系，故其反射光通過柱面透鏡CYb、反射鏡M15、fθ透鏡FT、多邊形鏡PM、反射鏡M14、柱面透鏡CYa、λ/4波長板QW、反射鏡M13、場孔徑FA、偏向調整光學構件DP、位移光學構件SR、及反射鏡M12而返回至偏振分光器BS1。藉由λ/4波長板QW之作用，照射於基板P之射束LB1，從P偏光被轉換為圓偏光之射束LB1，並在旋轉筒DR表面(或基板P之表面)反射，返回至偏振分光器BS1之反射光，藉由λ/4波長板QW而從圓偏光被轉換為S偏光，透射過偏振分光器BS1，透過光學透鏡系G10到達光檢測器DT。藉由根據來自光檢測器DT之檢測訊號而測量之相對描繪線SLn之基準圖案的位置資訊，而能校正掃描單元Un。
圖5係在XY面內觀看光束分配部BDU內之構成的圖。光束分配部BDU具有複數個描繪用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)、複數個分束器BSa~BSe、複數個反射鏡MR1~MR5、以及複數個落射用反射鏡FM1~FM6。描繪用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)，係分別配置於將來自光源裝置LS之射束LB分配成6個之光路，使響應高頻驅動訊號而使射入射束繞射之1次繞射光作為射束LBn(LB1~LB6)射出的聲光調變元件(AOM：Acousto-Optic Modulator)。描繪用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)各個中之1次繞射光(射束LB1~LB6)之繞射方向係在與XZ面平行之面內之-Z方向，在各描繪用光學元件AOMn為on狀態(產生1次繞射光之狀態)時從各描繪用光學元件AOMn射出之射束LBn(LB1~LB6)，係藉 由反射面相對XY面傾斜之落射用之反射鏡FM1~FM6之各個，朝向對應之掃描單元U1~U6(反射鏡M10)反射於-Z方向。
來自光源裝置LS之射束LB被分束器BSa分割為二，透射過分束器BSa之射束在反射鏡MR1,MR2反射後，在分束器BSb被分割為二。在分束器BSb反射之射束射入描繪用光學元件AOM5。透射過分束器BSb之射束在分束器BSc被分割為二，在分束器BSc反射之射束射入描繪用光學元件AOM3。透射過分束器BSc之射束在反射鏡MR3被反射，射入描繪用光學元件AOM1。同樣地，在分束器BSa被反射之射束，係在反射鏡MR4被反射後，在分束器BSd被分割為二。在分束器BSd被反射之光束射入描繪用光學元件AOM6。透射過分束器BSd之射束在分束器BSe被分割為二，在分束器BSe被反射之射束射入描繪用光學元件AOM4。透射過分束器BSe之射束在反射鏡MR5被反射，而射入描繪用光學元件AOM2。
如上所述，來自光源裝置LS之射束LB，以被振幅分割(強度分割)成約1/6之狀態，均射入6個描繪用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)之各個。藉由對描繪用光學元件AOMn(AOM1~AOM6)之各個，依據描繪資料之各像素之位元資料，使高頻驅動訊號之施加成為on/off，而調變沿著掃描單元Un(U1~U6)各個之描繪線SLn所掃描之點光SP之強度。藉此，與描繪資料(位元圖)對應之圖案，係以各掃描單元Un(U1~U6)同時描繪於基板P上。描繪資料(圖案資料)，依每個掃描單元Un設置，係將以掃描單元Un描繪之圖案，藉由點光SP之尺寸φ而設定之尺寸之像素予以分割，並將複數個像素之各個以與前述圖案對應之1位元之邏輯資訊(位元資料、像素資料)予以表示者。亦即，描繪資料，係二維 分解成以沿著點光SP之掃描方向(主掃描方向、Y方向)之方向作為列方向、以沿著基板P搬送方向(副掃描方向、X方向)之方向作為行方向之複數個像素之邏輯資訊(像素資料)所構成的位元圖資料。
此描繪資料之一行量之像素之邏輯資訊，係對應1條量之描繪線SLn(SL1~SL6)者。是以，1行量之像素之數目，係依據在基板P被照射面上之像素之尺寸Pxy與描繪線SLn之長度而決定。此1像素之尺寸Pxy，係設定成與點光SP之尺寸φ相同程度或其以上，例如，在點光SP之有效尺寸φ為3μm之情形時，1像素之尺寸Pxy設定為3μm角程度以上。依據1行量像素之邏輯資訊，調變沿著1條描繪線SLn(SL1~SL6)投射於基板P之點光SP之強度。將此1行量像素之邏輯資訊(位元資料)稱為像素資料行DLn。亦即，描繪資料係像素資料行DLn排列於行方向之位元圖資料。將掃描單元U1之描繪資料之像素資料行DLn以DL1表示，同樣地，將掃描單元U2~U6之描繪資料之像素資料行DLn以DL2~DL6表示。此外，在像素之位元資料為「1」之情形時，投射於基板P上之點光SP之強度成為高等級，亦即，意指描繪用光學元件AOMn產生1次繞射光。又，在「0」之情形時，投射於基板P上之點光SP之強度成為低等級(例如零)，亦即，意指描繪用光學元件AOMn不產生1次繞射光。
圖6係顯示圖1所示之控制裝置16之主要構成的方塊圖，控制裝置16具備：描繪控制部100，統籌控制描繪動作整體；多邊形鏡驅動部102，輸入來自掃描單元U1~U6各自之原點感測器OPn之光束受光系opb之原點訊號SZ1~SZ6，控制多邊形鏡PM之旋轉用之馬達RM；對準部104，解析以複數個對準顯微鏡AM1m,AM2m之各個拍攝之對準標記MK1 ~MK4之影像而生成標記位置資訊；編碼器計數部106，根據來自複數個編碼器EN1a~EN4a,EN1b~EN4b之各個之檢測訊號(2相訊號)，對刻度尺部SDa,SDb之周方向之移動量或移動位置進行數位計數，且刻度尺部SDa,SDb(或旋轉筒DR)每旋轉一次即藉由Z相標記ZZ重置為零；描繪資料儲存部108，將待以掃描單元U1~U6之各個描繪之圖案之描繪資料以位元圖形式予以儲存；AOM驅動部110，依據從描繪資料儲存部108讀出之各描繪線SL1~SL6之描繪資料行(位元流訊號)，調變與掃描單元U1~U6各個對應之描繪用光學元件AOM1~AOM6；以及驅動控制部112，控制旋轉筒DR之旋轉驅動馬達。再者，描繪控制部100，係對光源裝置LS送出描繪倍率修正用之資訊TMg,CMg，且監控原點訊號SZ1~SZ6之產生狀況，生成控制成掃描單元U1~U6之各個以點光SP掃描基板P之時序使光源裝置LS射出射束LB之描繪開關訊號SHT。
本實施形態中，雖使光源裝置LS之射束LB成為振盪頻率Fa(例如100MHz)之脈衝光，但因此，光源裝置LS生成振盪頻率Fa之時脈訊號LTC。時脈訊號LTC之1時脈脈衝對應射束LB之1脈衝發光。再者，光源裝置LS，具備在點光SP沿著描繪線SLn掃描之期間之特定像素位置將時脈訊號LTC之週期局部地微調之局部倍率修正部。此外，時脈訊號LTC，亦用於多邊形鏡驅動部102對多邊形鏡PM之旋轉速度之管理。又，光源裝置LS，生成用以將描繪資料儲存部(資料儲存部)108在點光SP之一次掃描中對AOM驅動部110送出之像素資料行DLn依1像素之位元資料位移的像素位移訊號(像素位移脈衝)BSC。
圖7係表示光源裝置(脈衝光源裝置、脈衝雷射裝置)LS 之具體構成之圖。作為光纖雷射裝置之光源裝置LS具備脈衝光產生部20與控制電路22。脈衝光產生部20具有DFB半導體雷射元件30、32、偏振分光器34、作為描繪用光調變器之電光元件(強度調變部)36、該電光元件36之驅動電路36a、偏振分光器38、吸收體40、激發光源42、合併器44、光纖光放大器46、波長轉換光學元件48、50、及複數個透鏡元件GL。控制電路22具有產生時脈訊號LTC及像素位移脈衝BSC之訊號產生部22a。
DFB半導體雷射元件(第1固體雷射元件)30係響應於時脈訊號LTC，以作為既定頻率之振盪頻率Fa(例如100MHz)產生陡峭或尖銳之脈衝狀之種子光(脈衝射束、射束)S1，DFB半導體雷射元件(第2固體雷射元件)32係響應於時脈訊號LTC，以作為既定頻率之振盪頻率Fa(例如100MHz)產生緩慢(時間上遲滯)之脈衝狀之種子光(脈衝射束、射束)S2。DFB半導體雷射元件30所產生之種子光S1與DFB半導體雷射元件32所產生之種子光S2之發光時序同步。種子光S1、S2均係每1脈衝之能量大致相同，偏光狀態互不相同，波峰強度係種子光S1較強。該種子光S1與種子光S2為直線偏光之光，其偏光方向相互正交。本第1實施形態中，將DFB半導體雷射元件30所產生之種子光S1之偏光狀態設為S偏光，將DFB半導體雷射元件32所產生之種子光S2之偏光狀態設為P偏光而進行說明。該種子光S1、S2為紅外波長區域之光。
控制電路22係以響應自訊號產生部22a送來之時脈訊號LTC之時脈脈衝而使種子光S1、S2發光之方式控制DFB半導體雷射元件30、32。藉此，該DFB半導體雷射元件30、32響應時脈訊號LTC之各時脈脈衝(振盪頻率Fa)而以既定頻率(振盪頻率)Fa同時發出種子光S1、S2。 該控制電路22係由控制裝置16中之描繪控制部100控制。將該時脈訊號LTC之時脈脈衝之週期(=1/Fa)稱為基準週期Ta。DFB半導體雷射元件30、32中產生之種子光S1、S2被引導至偏振分光器34。
此外，該要成為基準時脈訊號之時脈訊號LTC係成為被供給至用以指定儲存描繪資料儲存部108之位元圖狀之描繪圖案資料之記憶電路中之列方向(主掃描方向)之位址之位址計數器(暫存器)之像素位移脈衝BSC之基準者，詳情見下文。又，對於訊號產生部22a，自控制裝置16中之描繪控制部100送來用以進行基板P之被照射面上之描繪線SLn之整體倍率修正之整體倍率修正資訊TMg、與用以進行描繪線SLn之局部倍率修正之局部倍率修正資訊CMg。藉此，可對基板P之被照射面上之描繪線SLn之長度(掃描長度)以ppm等級至%等級進行細膩之微調整，該情形於下文進行詳細說明。該描繪線SLn之伸縮(掃描長度之微調整)可於描繪線SLn之最大掃描長度(例如31mm)之範圍內進行。再者，本第1實施形態中之所謂整體倍率修正，係指如下修正：保持與描繪資料上之1像素(1位元)對應之點光SP之數量為固定之狀態而將沿主掃描方向投射之點光SP之投射間隔(亦即，時脈訊號LTC之頻率)均一地進行微調整，藉此一致地修正描繪線SLn整體之掃描方向之倍率。又，本第1實施形態中之所謂局部倍率修正，係指如下修正：僅在設定在1描繪線上之離散之數個修正點(像素位置)暫時增減沿著主掃描方向投射之點光SP之投射間隔(亦即時脈訊號LTC週期)，藉此使與該修正點對應之使於基板上之像素之大小沿主掃描方向略微伸縮。
偏振分光器34係使S偏光之光透過且反射P偏光之光者， 將DFB半導體雷射元件30所產生之種子光S1與DFB半導體雷射元件32所產生之種子光S2引導至電光元件36。亦即，偏振分光器34係藉由使DFB半導體雷射元件30所產生之S偏光之種子光S1透過而將種子光S1引導至電光元件36。又，偏振分光器34係藉由反射DFB半導體雷射元件32所產生之P偏光之種子光S2而將種子光S2引導至電光元件36。DFB半導體雷射元件30、32、及偏振分光器34構成生成種子光S1、S2之脈衝光源部35。
電光元件(強度調變部)36係對於種子光S1、S2具有透過性者，例如使用電光調變器(EOM：Electro-Optic Modulator)。由於來自DFB半導體雷射元件30、DFB半導體雷射元件32之各者之種子光S1、S2之波長區域較長，為800nm以上，故而作為電光元件36可使用偏光狀態之切換響應性為GHz程度者。電光元件36係響應描繪描繪切換訊號SHT之高位準/低位準狀態而藉由驅動電路36a切換種子光S1、S2之偏光狀態者。描繪切換訊號SHT係基於與掃描單元U1~U6之任一者開始描繪前一刻或較描繪開始時一定時間前的時間成為高位準狀態，在掃描單元U1~U6之任一者均不描繪之狀態時即成為低位準狀態。此描繪切換訊號SHT，係將圖6中之原點訊號SZ1~SZ6之產生狀態從透過多邊形鏡驅動部102監控之描繪控制部100送出。
輸入驅動電路36a之描繪切換訊號SHT為低位準(「0」)狀態時，電光元件36不改變種子光S1、S2之偏光狀態而直接將其引導至偏振分光器38。相反地，於輸入至驅動電路36a之描繪切換訊號SHT為高位準(「1」)狀態時，電光元件36改變所射入之種子光S1、S2之偏光狀態、亦即將偏光方向改變90度而將其引導至偏振分光器38。如此，驅動電路36a 驅動電光元件36，藉此，電光元件36於描繪切換訊號SHT為高位準狀態(「1」)時，將S偏光之種子光S1轉換為P偏光之種子光S1，將P偏光之種子光S2轉換為S偏光之種子光S2。
偏振分光器38係使P偏光之光透過而經由透鏡元件GL將其引導至合併器44，且使S偏光之光反射而將其引導至吸收體40者。將透過該偏振分光器38之光(種子光)以射束Lse表示。該脈衝狀之射束Lse之振盪頻率成為Fa。激發光源42產生激發光，該激發光通過光纖42a而被引導至合併器44。合併器44將自偏振分光器38照射之射束Lse與激發光合成並輸出至光纖光放大器46。光纖光放大器46摻雜有由激發光激發之雷射介質。因此，於經合成之射束Lse及激發光傳輸之光纖光放大器46內，藉由激發光激發雷射介質，藉此作為種子光之射束Lse放大。作為摻雜於光纖光放大器46內之雷射介質，使用鉺(Er)、鐿(Yb)、銩(Tm)等稀土類元素。此放大後之射束Lse，從光纖光放大器46之射出端46a伴隨既定發散角被放射，藉由透鏡元件GL被收斂或準直後射入波長轉換元件48。
波長轉換光學元件(第1波長轉換光學元件)48係藉由二次諧波產生(Second Harmonic Generation：SHG)而將所射入之射束Lse(波長λ)轉換為波長為λ之1/2之二次諧波。作為波長轉換光學元件48，較佳地使用作為准相位匹配(Quasi Phase Matching：QPM)晶體之PPLN(Periodically Poled LiNbO3)晶體。再者，亦可使用PPLT(Periodically Poled LiTaO3)晶體等。
波長轉換光學元件(第2波長轉換光學元件)50係藉由經波長轉換光學元件48轉換後之二次諧波(波長λ/2)與未經波長轉換光學 元件48轉換而殘留之種子光(波長λ)之和頻產生(Sum Frequency Generation：SFG)，而產生波長為λ之1/3之三次諧波。該三次諧波成為於370mm以下之波長頻帶(例如355nm)具有峰值波長之紫外線光(射束LB)。
於施加至驅動電路36a之描繪切換訊號SHT為低位準(「0」)之情形時，電光元件(強度調變部)36不改變所射入之種子光S1、S2之偏光狀態而直接將其引導至偏振分光器38。因此，透過偏振分光器38之射束Lse成為種子光S2。於該情形時，射束Lss係脈衝之波峰強度較低而成為時間上遲滯之鈍化特性。由於光纖光放大器46對於此種波峰強度較低之種子光S2之放大效率較低，故而自光源裝置LS射出之射束LB成為無法放大至曝光所必需之能量之光。因此，就曝光之觀點而言，實質上成為與光源裝置LS未射出射束LB相同之結果。亦即，照射至基板P之點光SP之強度成為極低位準。但，於未進行圖案之曝光期間(非描繪期間)，源自種子光S2之紫外區之射束LB雖強度微小但仍持續照射。因此，於描繪線SL1~SL6長時間在基板P上之同一位置持續某種狀態之情形(例如，因搬送系統之故障而導致基板P停止之情形等)時，宜在光源裝置LS之射束LB之射出窗(省略圖示)設置可動擋板，將射出窗關閉。
另一方面，於施加至驅動電路36a之描繪切換訊號SHT為高位準(「1」)之情形時，電光元件(強度調變部)36改變所射入之種子光S1、S2之偏光狀態而將其引導至偏振分光器38。因此，透過偏振分光器38之射束Lse成為由來自DFB半導體雷射元件30之種子光S1所生成者。由於來自DFB半導體雷射元件30之種子光S1之波峰強度較強，故而藉由光纖光放大器46有效率地放大而自光源裝置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。亦即，照射至基板P之點光SP之強度成為高位準。如此，由於在光源裝置LS內設置有響應描繪切換訊號SHT之電光元件36，故而可僅在多邊形鏡PM之旋轉中進行點光SP之掃描之描繪動作的期間中使射束LB(LB1~LB6)送出至掃描單元U1~U6。
再者，亦可考慮在圖7之構成中，省略DFB半導體雷射元件32及偏振分光器34，僅將來自DFB半導體雷射元件30之種子光S1利用電光元件36之偏光狀態之切換而呈猝發波狀地導光至光纖光放大器46。然而，若採用該構成，則種子光S1向光纖光放大器46之射入週期性(頻率Fa)會對應於應描繪之圖案或沿著描繪線SLn之點光SP之掃描週期(射束LBn在多邊形鏡PM各面之反射週期)而較大程度地紊亂。即，若於來自DFB半導體雷射元件30之種子光S1不射入至光纖光放大器46之狀態持續之後，種子光S1突然射入至光纖光放大器46，則剛射入後之種子光S1以較通常時更大之放大率放大，而存在自光纖光放大器46產生具有規定以上大小之強度之射束的問題。對此，本實施形態中，作為較佳之態樣，於種子光S1不射入至光纖光放大器46期間，將來自DFB半導體雷射元件32之種子光S2(使波峰強度較低之時間上遲滯之脈衝光)射入至光纖光放大器46，藉此解決了此種問題。
圖8，係說明藉由圖6所示之描繪控制部100與描繪資料儲存部108，進行與基板P移動位置(移動量)相應之描繪資料(像素資料行DLn)之讀出之時序的圖。又，此處，係以掃描單元U1之描繪動作為代表來說明。在不進行與副掃描方向(X掃描方向)相關之描繪倍率修正之狀態(倍率=1.0)之情形時，藉由與掃描單元U1對應之編碼器EN2a(或 EN2b)，以編碼器計數部(數位計數)106計數之計數值，對應於旋轉筒DR之旋轉位置亦即基板P之移動量(或移動位置)，將其設為CX2。圖8中，將移動量CX2，以供應至編碼器計數部106內之對應計數電路之上下脈衝之排列來示意地表示。移動量(移動位置)CX2之測量解析能力，在此處設定為較點光SP之有效徑尺寸φ小。本實施形態中，將描繪資料在主掃描方向(Y掃描方向)與副掃描方向(X掃描方向)分割成矩陣狀之像素單位作為設為1位元之位元圖資料，儲存於描繪資料儲存部(資料儲存部)108。此編碼器計數部106、刻度尺部SDa,SDb、及編碼器ENja,ENjb構成測量機構。
描繪資料上之1像素，在基板P上設定為與例如點光SP之尺寸φ相同程度之3μm角。又，點光SP，由於在主掃描方向(Y掃描方向)及副掃描方向(X掃描方向)，以每點光SP之尺寸φ之1/2重疊地投射至基板P上，因此沿著主掃描方向及副掃描方向使2個點光SP對應於1像素。是以，在以編碼器計數部106計數之基板P之移動量CX2之解析能力為像素尺寸之1/k(k為2以上較佳)且每1計數為0.3μm之情形時(1/k之k為10之情形時)，描繪控制部100(或描繪資料儲存部108)，係於每個移動量CX2之10計數量，生成將儲存於描繪資料儲存部108之記憶體之描繪資料在X掃描方向之位址(X位址值)逐一增值之訊號XA2。描繪資料儲存部108，係對應於此訊號XA2而存取於在Y掃描方向排列之一行量之像素資料行DL1。描繪資料儲存部108，進一步地，使時脈訊號LTC響應於分頻成1/2之像素位移脈衝BSC，指定所存取之一行像素資料行DL1之Y掃描方向之位址(Y位址值)，將對應之像素之位元資料(「0」 或「1」)往AOM驅動部110序列地輸出。如圖8所示，藉由使像素位移脈衝BSC之週期成為時脈訊號LTC之週期之2倍，並使時脈訊號LTC之振盪頻率Fa與多邊形鏡PM之旋轉速度Vp同步，而能將沿著描繪線SL1被掃描之點光SP以尺寸φ之1/2重疊。在圖8所示之點光SP中，實線係藉由脈衝發光而到達基板P之點光SP，虛線係表示未照射於基板P之脈衝發光(點光SP)，此處，係表示描繪X位址值為1之像素資料行DL1(00011‧‧‧)之場合。
此外，以上之例示中，以編碼器計數部106計數之基板P之移動量CX2之解析能力(1計數量之移動量)與像素尺寸Pxy之比率k，為了使說明簡單而定為整數(10)。然而，依刻度尺部SDa,SDb之刻度(繞射格子)之節距或編碼器頭ENja,ENjb之構成不同，亦有測量解析能力(每1計數之移動量)與像素尺寸Pxy之比率k不成為整數之情形。例如，編碼器系統之實際測量解析能力為0.312μm/計數之情形時，在將設計上之像素尺寸Pxy設為3μm角時，比率k為約9.615‧‧‧(=3/0.312)。此場合，作為圖9A~圖11所說明之移動量CX2，若將10計數量視為設計上之像素尺寸Pxy，則實際之基板P之移動量為3.12μm，成為每1像素約4%(=0.12/3)之放大誤差率。是以，在該狀態下持續於副掃描方向進行圖案描繪，則即使不修正副掃描方向之描繪倍率，描繪於曝光區域W之圖案亦整體地會在副掃描方向放大4%。此為在數位計數時產生之LSB(最下位位元)未滿之誤差之累積。
因此，一個對應方式，係每在以編碼器計數部106計數之基板P之移動量CX2之計數值增加與每1像素之誤差率(實際之1計數量之 移動量相對設計上假定之1計數量之移動量之比率)之倒數對應之數量時，即進行1計數量之數值簡化運算，藉此能消除累積誤差。例如，在上述例示之情形，在每1像素之誤差率為+4%(0.04)之情形下，只要設置每在以編碼器計數部106計數之基板P之移動量CX2之計數值計數誤差率之倒數即25(=1/0.04)時，則進行不計數次一個1計數量或不計數第25計數之增值的位址計數器即可。作為其他對應方式，亦有配合以編碼器計數部106計數之實際之1計數量之移動量(例如0.312μm)來設定設計上之像素尺寸Pxy的方法。此方法中，只要預先在使用本實施形態之曝光裝置(圖案描繪裝置)EX時準備之描繪資料之像素尺寸Pxy，例如作為3.12μm角而將圖案之CAD資料轉換為位元圖資料即可。
接著，描繪控制部100，如圖8所示根據編碼器計數部106之計數值，在所測量之移動量(移動位置)CX2一致於描繪線SL1與曝光區域W之前端一致之副掃描方向之描繪開始位置Wst時，即開始訊號XA2之生成而依序使X位址值陸續增值。此外，描繪控制部100，較佳為將描繪開始位置Wst設為零點(開始點)而將移動量CX2從零再開始計數，而生成為X位址值。再者，伴隨基板P之副掃描方向之移動，沿著描繪線SL1之點光SP之掃描，係在副掃描方向以節距△XP反覆。在標準曝光模式下，節距△XP設定為在基板P上成為點光SP之有效尺寸φ之1/2程度。亦即，在1像素之X掃描方向，亦控制為以兩個量之點光SP進行描繪。然而，本實施形態中，係不改變時脈訊號LTC之振盪頻率Fa(射束LB之脈衝發光頻率)與多邊形鏡PM之旋轉速度而使基板P之移動速度降低，藉此能設成使節距△XP較φ/2小，將1像素以3次以上之多數次主掃描來曝光的 多重曝光模式，增加圖案曝光時之曝光量。
以上述方式，在通常曝光模式或多重曝光模式下，基於描繪資料之圖案係與基板P之移動量CX2相應地被精密地描繪。然而，會產生與基板P變形對應地使待描繪圖案亦伸縮於副掃描方向之必要。因此，本實施形態中，係如圖9A、圖9B所示，將以編碼器計數部106計數之基板P之移動量CX2與描繪資料上之X掃描方向之位址(X位址值)之對應關係從標準之關係錯開，藉此進行在副掃描方向之描繪倍率修正。圖9A，係顯示在不進行倍率修正時X位址值之增值(1位址之增加)對應於移動量CX2之10計數量之狀態，圖9係顯示為了使待描繪圖案縮小而X位址值之增值(1位址之增加)對應於移動量CX2之9計數量之狀態。此場合，描繪於基板P上之1像素在X方向之尺寸Px，在設計上之像素尺寸Pxy設為3μm角時即縮小至2.7μm。是以，至X位址值為10之位置為止曝光於基板P上之圖案，相較於不進行倍率修正而曝光後之圖案，在副掃描方向係縮小1像素量(3μm)。相反地，在使待描繪圖案放大之情形，只要控制成X位址值之增值(1位址之增加)對應於移動量CX2之11計數量即可。
如上所述，基板P之移動量CX2，能藉由選擇「在達到設計上之像素尺寸Px前使X位址值增值」或「若超過設計上之像素尺寸Px則使X位址值增值」之任一方式來將描繪倍率切換成縮小或放大。再者，將1像素在副掃描方向之設計上之尺寸Px與移動量CX2之關係從基準狀態變更的時序(X掃描方向之像素位置)，無須全以X位址值進行，例如亦可在X位址值進至10號之期間，即以移動量CX2之10計數(基準狀態)使X位址值增值，在X位址值成為第11號時，即以移動量CX2之9計數(或 11計數)使X位址值增值，在X位址值成為第12號時，即再度以移動量CX2之10計數(基準狀態)使X位址值增值，而將上述動作持續至次一第20號之X位址值為止。此種副掃描方向之描繪倍率之修正(%或ppm)，僅在基板P之一個曝光區域W內一律進行，會有無法確保良好之疊合精度或接續精度之情形，而必須在將曝光區域W於副掃描方向曝光之途中遷移至徐徐地不同之倍率修正量。
圖10係說明在描繪動作中之途中變更成不同之描繪倍率時之控制的圖。圖10中，係顯示在不修正倍率之場合，1像素對應於移動量CX2之10計數，移動量CX2從描繪開始位置Wst至90計數程度的狀態。在描繪開始位置Wst，描繪倍率設定為1.0倍(初始值)，於移動量CX2成為65計數之位置設定有放大之倍率變更點Xm1。此倍率變更點Xm1，例如係從以對準顯微鏡AM1m檢測之基板P上之複數個對準標記MK1~MK4之排列狀態來推定，描繪控制部100，係管理自描繪開始位置Wst起之距離、亦即以編碼器計數部106所測量之移動量CX2管理倍率變更點Xm1。然而，如圖10所示，倍率變更點Xm1係描繪對應X位址值之6號之像素資料行DLn的期間，假使以從倍率變更點Xm1立即修正描繪倍率之方式，從倍率變更點Xm1將移動量CX2進行9計數量或11計數量而使X位址值增值，則會在X位址值第6號之像素資料行DLn之描繪(點掃描)之途中切換成第7號之像素資料行DLn，對應第6號之像素資料行DLn之像素即不完整地描繪或缺漏。亦即，會損及在副掃描方向之像素(圖案)之連續性。在副掃描方向，即使在以點光SP之尺寸φ之1/2重疊之方式將1像素以2次之點掃描描繪之情形或使基板P之搬送速度Vt降低而在副掃描方向將1 像素以3次以上之點掃描進行描繪而獲取曝光量之多重描繪模式之情形時，依倍率變更點Xm1在X位址值內之位置的不同，會有該X位址值之像素資料行DLn缺漏或曝光量不足之狀態(亦可能成為中斷之原因)。
因此，本實施形態中，如圖10之下方所示，描繪控制部(控制部)100，係將位於當初之倍率變更點Xm1之前一刻描繪正常結束之第5號X位址值與第6號X位址值之邊界的移動量CX2上之位置Xm1’(第60計數)，設定為在計算上新的倍率變更點(新變更點)。接著，從基板P之移動位置成為位置Xm1’之時點起，從描繪資料儲存部108讀出之第6號X位址值之像素資料行DLn，每在移動量CX2前進11計數就產生圖8所示之訊號XA2(脈衝)而使X位址值增值。其後，再達到次一倍率變更點為止，訊號XA2之產生(X位址值之增值)，係每在移動量CX2前進11計數量(在縮小之情形時則為9計數量)時進行。接著，在移動量CX2上設定之次一倍率變更點，亦同樣地設定計算上為新的倍率變更點(新變更點)。此外，此處雖將新變更點(位置Xm1’)設為當初倍率變更點Xm1之前一個的位置，但以當初倍率變更點Xm1描繪之第6號X位址值之像素資料行DLn，亦能以與第5號X位址值之像素資料行DLn相同之倍率修正值進行描繪，並將第6號X位址值之像素資料行DLn之描繪完畢之第70計數設定為新變更點Xm1’。
此處，係將在移動量CX2為零之描繪開始位置Wst設定的倍率係數設為△Mx(0)，將在移動量CX2上之最初倍率變更點(位置)設為Xm1，將位置Xm1以後所設定之倍率係數設為△Mx(1)，將進行描繪中之現在之像素資料行DLn之X位址值設為XA2(1)，將在變更位置Xm1 後之移動量CX2上之新變更點(位置)設為Xm1’。進而，倍率係數(修正係數)△Mx(0),△Mx(1)，係設為例如每1像素設定之移動量CX2之計數數目9、10、11之任一者。又，將為了算出新變更點Xm1’之次一進行倍率修正之新變更點(位置)Xm2’而設定之X位址值之偏置值(在前次新變更點之X位址值)設為XAo。在如此設定時，新變更點Xm1’係透過以下之式(1)來算出。
Xm1’=Wst+{XA2(1)-XAo}‧△Mx(0)‧‧‧(1)
此處，如圖10所示，由於描繪開始位置Wst之移動量CX2為零，進行描繪中之現在之像素資料行DLn之X位址值XA2(1)為6，偏置值XAo為零，倍率係數△Mx(0)為10計數，因此新變更點Xm1’為第60計數。
如此，在以新變更點Xm1’使倍率係數從△Mx(0)變更成△Mx(1)後，X位址值XA2即每於移動量CX2之11計數量被增值，依照X位址值XA2為7號、8號、9號‧‧‧之順序讀出像素資料行DLn，來進行圖案描繪。接著，如圖11所示，次一倍率變更點Xm2被指定為例如移動量CX2上之第118計數(第11號之像素資料行DLn)，從倍率變更點Xm2設定成與倍率係數△Mx(1)不同之倍率係數△Mx(2)。此處，倍率係數△Mx(2)，設定為用以不進行倍率修正之初始值之10計數，將進行描繪中之現在之像素資料行DLn之X位址值設為XA2(2)。此情形下，圖11所示之新變更點Xm2’係透過以下之式(2)來算出。
Xm2’=Xm1’+{XA2(2)-XAo}‧△Mx(1)‧‧‧(2)
此處，如圖11所示，由於前次之新變更點Xm1’為60，進 行描繪中之現在之像素資料行DLn之X位址值XA2(2)為11，偏置值XAo(亦即在前次之新變更點Xm1’之X位址值XA2(1))為6，倍率係數△Mx(1)為11計數，因此新變更點Xm2’被算出為第115計數。接著，X位址值XA2(2)為11號之像素資料行DLn之描繪，係控制成在移動量CX2前進10計數量後使X位址值增值，並存取(讀出)次一位址(此處為第12號)之描繪資料行。此外，圖10、圖11中，雖係以使從新變更點(位置)Xm1’至新變更點Xm2’之X掃描方向之像素伸長之情形為例，但在縮小之情形時，只要每於移動量CX2前進9計數即產生訊號XA2(脈衝)而使X位址值增值即可。
圖12，係說明設定於一個曝光區域(圖案形成區域)W上之倍率變更點Xmn之一例的圖，在XYZ座標系上觀看時，在曝光區域W內係以+X方向側作為前端部(描繪開始點Wst)，往-X方向依序進行對準顯微鏡AM11~AM14對複數個對準標記MK1~MK4之位置檢測與描繪(曝光)。在基板P往+X方向以一定速度移動之期間，係根據對準標記MK1~MK4之位置檢測之結果，逐次生成副掃描方向(X方向)之倍率修正資訊(倍率變更點Xmn、倍率係數△Mx等)。配置於曝光區域W之Y方向兩側之對準標記MK1、MK4，例如以沿著X方向在設計上為10mm之間隔設置。在使用對準顯微鏡AM11~AM14之倍率誤差之測量中，在X方向相鄰排列之至少2個對準標記MK1之間隔與在X方向相鄰排列之至少2個對準標記MK4之間隔，係根據與編碼器EN1a,EN1b之各個對應之計數電路之計數值而求出，與設計上之間隔(10mm)比較，而求出倍率誤差(%,ppm)。
圖12中，係將曝光區域W之描繪開始位置Wst，設為設定 有初始倍率係數△Mx(0)之倍率變更點Xm0。在此種可撓性長條基板P之情形時，即使係曝光區域W之描繪開始位置Wst附近，依被旋轉筒DR支承前一刻為止之基板P之搬送狀態之變動的不同，亦會有大幅產生副掃描方向之倍率誤差的情形。因此，為了求出初始之倍率係數△Mx(0)，係藉由對準顯微鏡AM11~AM14，檢測配置於曝光區域W之描繪開始位置Wst前之對準標記MK1~MK4(空白部，或附隨於之前之曝光區域而形成之標記)，描繪控制部100，亦加入其測量結果來算出在倍率變更點Xm0(描繪開始位置Wst)之倍率係數△Mx(0)。
其後，伴隨基板P往+X方向之移動，逐次持續執行對準顯微鏡AM11,AM14對對準標記MK1,MK4之位置檢測與倍率誤差之測量，其結果，描繪控制部(倍率設定部、控制部)100，在判斷為應修正初始之倍率係數△Mx(0)之情形，設定應修正之新倍率係數△Mx(1)與倍率變更點Xm1。在開始對準顯微鏡AM11,AM14對對準標記MK1,MK4之位置檢測與倍率誤差之測量後，在基板P往+X方向移動一定距離的時點，曝光區域W之描繪開始點Wst到達第奇數號之描繪線SL1,SL3,SL5，在副掃描方向進行倍率係數△Mx(0)之圖案描繪，進一步在其後，曝光區域W之描繪開始位置Wst到達第偶數號之描繪線SL2,SL4,SL6，在副掃描方向進行倍率係數△Mx(0)之圖案描繪。
如上述，伴隨基板P往+X方向之移動，而逐次測量副掃描方向之倍率誤差，如圖12所示，例如依序設定倍率變更點Xm2~Xm5與倍率係數△Mx(2)~△Mx(5)。圖12，雖為了說明，而對在曝光區域W內往X方向之6個區域之各個設定了倍率係數△Mx(0)~△Mx(5)與倍率 變更點Xm0~Xm5，但例如亦可每在對準標記MK1,MK4之X方向間隔(例如10mm)或每在其1/2(5mm)時設定倍率係數△Mx(n)與倍率變更點Xmn。如此，將倍率變更點Xmn於副掃描方向較細微地設定之情形時，例如亦可在基板P往+X方向移動10mm(或5mm)之期間，將倍率係數△Mx(n)設定成放大或縮小，進而在基板P往+X方向移動10mm(或5mm)之期間，將倍率係數△Mx(n+1)設定為等倍(放大及縮小均不進行)，反覆進行上述動作。本實施形態中，如上述，能對在副掃描方向之基板P之伸縮所導致之倍率誤差，精細地修正描繪倍率，而能在曝光區域W全面良好地維持疊合精度。
〔變形例〕圖13，係說明藉由圖6所示之描繪控制部100執行之副掃描方向之描繪倍率修正用之運算程序之變形例的圖(時序圖)。此處，雖亦代表地說明掃描單元U1用之運算程序，但其他掃描單元U2~U6亦執行相同之程序。描繪控制部100，係逐次反覆執行圖13所示之2個處理A、B。處理A，係響應於從掃描單元U1送來之原點訊號SZ1(脈衝訊號)而被逐次執行，處理B係響應於以較產生原點訊號SZ1(脈衝訊號)之週期Tpx短之週期Tpk生成之時序訊號(內部時脈脈衝訊號)SK1而被逐次執行。此處，週期Tpk設定為週期Tpx之1/3程度。處理B之例行處理之最長處理時間，設定為在週期Tpk內。
於原點訊號SZ1之每1脈衝所執行之處理A，包含取得如在圖10、圖11所說明之移動量CX2(基板P之自描繪開始位置Wst起之移動距離)之步驟SA1、以及算出與移動量CX2對應之描繪資料記憶體中之X位址值XA2(n)並設定之步驟SA2。於訊號SK1之每1脈衝所執行之處理 B包含取得移動量CX2之步驟SB1、判斷所取得之移動量CX2(現在位置)是否已超過如在圖10、圖11所說明之次一倍率變更點Xmn之步驟SB2、以及在CX2≧Xmn時算出先前說明之X位址值之偏置值XAo、新變更點Xmn’且變更為次一倍率係數△Mx(n)之步驟SB3。此外，在步驟SA2之X位址值XA2(n)之算出，在將處理A執行時所設定之倍率係數設為△Mx(n-1)時，係將小數點以下四捨五入或捨去而以以下之整數計算，XA2(n)={CX2-Xm(n-1)’}/△Mx(n-1)+XAo，藉此來算出。
如上述，藉由以每原點訊號SZ1之週期Tpx及每較原點訊號SZ1之週期Tpx短之週期Tpk將處理A、B並列，即不會有在副掃描方向之描繪倍率之變更點Xmn，副掃描方向之1像素量之描繪不完整或消失之情形，而能進行精密圖案描繪。
〔第2實施形態〕
先前之第1實施形態或變形例中，沿著描繪線SL1~SL6各個之點光SP所致之描繪開始動作，設定為在產生圖4、圖6所示之來自作為檢測感測器之原點感測器OPn(OP1~OP6)各個之原點訊號SZn(SZ1~SZ6)後立即進行。不過實際上，係設有延遲電路(硬體或軟體)以在產生原點訊號SZn(SZ1~SZ6)後點光SP在基板P上行進1mm~數mm左右後開始圖案描繪之方式，在從原點訊號SZn之產生時點經過既定延遲時間△Tss後進行描繪開始。如先前所例示，若在將沿著描繪線SLn之點光SP之1掃描之掃描時間Tsp設為約200μsec，將點光SP在基板P上之最大掃描長設為32mm(於有效描繪範圍30mm前後設置1mm之附加範圍)，則點光SP之掃描速度Vs 成為160μm/μsec。是以，若使延遲時間△Tss相對初始值變化±1μsec，則能使描繪於基板P上之圖案往主掃描方向(Y方向)位移±160μm。通常在產生原點訊號SZn後至實際開始描繪為止之時間，由於設定得盡可能短，因此在使延遲時間△Tss相對初始值減少之情形，從原點訊號SZn之產生時點至描繪開始時點為止之時距時間變短。因此，計算至描繪開始時點為止前應描繪之像素資料行DLn之記憶體中之位址值或計算各種修正值(倍率修正量、Y位置之位移量等)的時間，有較該時距時間長之情形，而有局部地欠缺被描繪之圖案，造成大幅紊亂的情形。
因此本實施形態中，係如圖14所示，響應於在實際以射束LBn之點光SP描繪之時序所產生之原點訊號SZn之脈衝(第2偵測訊號)之1週期Tpx前所產生之脈衝(第1偵測訊號)，執行以點光SP之1次掃描應描繪之像素資料行DLn之讀出處理(存取位址之運算處理、傳送至將像素資料行DLn之1行量以位元單位位移之暫存器等的處理)或修正運算等之準備處理。圖14，係將來自掃描單元U1之原點訊號SZ1之產生時序、描繪時序(表示實際描繪期間之訊號SE1)及運算時序以時間序列表示之時序圖。原點訊號SZ1之脈衝，係依照多邊形鏡PM之連續之反射面RPa、RPb、RPc、RPd‧‧‧之順序以一定之週期Tpx產生。在一般描繪控制下，例如係以從反射面RPa(RPb~RPd‧‧‧亦同)能描繪之旋轉角度之前一刻之狀態產生之原點訊號SZ1之一個脈衝之產生時點，在既定延遲時間△Tss後，進行例如基於與一個X位址值對應之像素資料行DL1a之描繪。亦即，在一般描繪控制下，如以運算時序A所示，必須進行在延遲時間△Tss內應描繪之像素資料行DL1a之存取處理或運算處理。
此外，圖14中，作為描繪時序(訊號SE1)表示之DL1a描繪(基於像素資料行DL1a之描繪時序，以下同)，DL1b描繪、DL1c描繪‧‧‧之各個，係依照多邊形鏡PM之反射面RPa、RPb、RPc‧‧‧之順序進行。然而，X位址值，由於沿著點光SP之描繪線SL1之掃描被進行2次或其以上之一定次數後即增值，因此會以多邊形鏡PM之連續之2個以上之反射面RPa、RPb、RPc‧‧‧反覆描繪相同像素資料行DL1既定次數。進而，圖14中，雖係響應於在實際以射束LBn之點光SP描繪之時序所產生之原點訊號SZn之脈衝(第2偵測訊號)之1週期Tpx前所產生之脈衝(第1偵測訊號)，執行以點光SP之1次掃描應描繪之像素資料行DLn之上述準備處理，但此不限定於1週期Tpx前，亦可係在1週期Tpx以上之既定時間前之時點(例如在2週期以上前產生之原點訊號SZn之脈衝)。要在何種程度前之時點開始準備處理，可視準備處理所需時間來設定。
本實施形態中，如圖14之運算時序B所示，係將像素資料行DL1之存取處理或運算處理，響應於原點訊號SZ1之一個脈衝而先行實施，並響應於原點訊號SZ1之次一脈衝而開始實際之描繪。如此，能將進行像素資料行DL1之存取處理或運算處理之時間，最大確保至週期Tpx之時間為止，能使像素資料行DL1之存取處理或運算處理確實地執行。再者，在運算時序A之情形時，從確保用以進行像素資料行DL1存取處理之最低限度時間之必要性來看，並無法將延遲時間△Tss縮短至其以下。因此，雖會在將被描繪之圖案能位移於Y方向之範圍產生限制，但在本實施形態中，由於能將延遲時間△Tss從零設定，因此能取得較大的被描繪圖案在Y方向之位移範圍，即使基板P在寬度方向之位置或扭曲較大之情形，亦能 得到良好之疊合精度。
圖15係說明為了進行在圖14所說明之控制而設於圖6中之描繪控制部100與描繪資料儲存部108之各個的一部分電路構成概略的方塊圖。此處亦同樣地，描繪控制部100與描繪資料儲存部108，代表性地與掃描單元U1對應設置，於描繪資料儲存部108，儲存待以描繪線SL1描繪之圖案資料。描繪資料儲存部108，具備儲存在X位址值被存取之主掃描方向之1描繪線量之像素資料行DL1a,DL1b,DL1c,‧‧‧之記憶體區域108A0、108A1、108A2‧‧‧、與從描繪控制部100指定之X位址值相應地選擇記憶體區域108A0、108A1、108A2‧‧‧(以下均總稱為108An)之任一個之選擇部108B、輸入從選自記憶體區域108An之一個記憶體區域序列地輸出之像素資料行DL1之位元資料與先前圖6、圖7所說明之描繪開關訊號SHT6之及閘部108C、生成記憶體區域108An中被選擇之一個記憶體區域之Y位址值之Y位址暫存器108D、以及對Y位址暫存器108D供應用以使Y位址值增值之像素位移訊號(脈衝訊號)BSC之及閘部108E。此外，圖15係顯示，選擇部108B將來自與X位址值之0位址對應之記憶體區域108A0之像素資料行DL1a施加於及閘部108C，將該像素資料行DL1a之位元流(序列之二進制訊號)透過圖6中之AOM驅動部110作為調變訊號供給至掃描單元U1用之描繪用光學元件AOM1的狀態。
描繪控制部100，具備經由圖6中之多邊形鏡驅動部102輸入來自掃描單元U1之原點訊號SZ1之延遲時間生成部100A。延遲時間生成部100A，係在從原點訊號SZ1之1脈衝產生後之時點起經過被指定之延遲時間△Tss後，輸出如圖14中所示之訊號SE1。該訊號SE1，被送至描繪 資料儲存部108內之及閘部108E之一方之輸入，高速地切換是否使施加於及閘部108E之另一方之輸入之像素位移訊號(脈衝)BSC通過Y位址暫存器108D。延遲時間生成部100A之功能，亦可以描繪控制部100之CPU之程式處理來實現，亦可以FPGA(現場可程式閘陣列，field programmable gate array)之硬體來實現。
此處，設定於延遲時間生成部100A之延遲時間△Tss，雖係從產生原點訊號SZ1之時點起之延遲時間，但在延遲時間生成部100A本身為生成一定之初始延遲時間△Td0之構成的情形，亦可將設定於延遲時間生成部100A之延遲時間△Tss’設為△Tss’=△Tss-△Td0。
以上之構成中，在如圖14所示之原點訊號SZ1之1脈衝輸入延遲時間生成部100A後，延遲時間生成部100A，即在延遲時間△Tss後上升至高H位準，產生較沿著描繪線SL1之點光SP之1次掃描時間長些許且在經過較原點訊號SZ1產生脈衝之週期Tpx短之時間後的時點下降至L位準之訊號SE1。及閘部108E，係在訊號SE1為H位準之期間，將如圖8所示之像素位移訊號(脈衝訊號)BSC供給至Y位址暫存器108D。藉此，Y位址暫存器108D，使用以指定記憶體區域108A0內之位址之Y位址值響應於像素位移訊號BSC之脈衝而陸續增值。在圖15之情形時，由於被指定為X位址值之位址為0位址，因此從記憶體區域108A0內之位址0(位元)依序序列地讀出之像素資料行DL1a，係透過及閘部108C被送至AOM驅動部110，在沿著描繪線SL1之點光SP之掃描中，點光SP之強度依據副掃描方向之0位址(X位址值為0)之像素資料行DL1a被調變。
如先前所例示，在將沿著描繪線SLn之點光SP之1掃描之 掃描時間Tsp設為約200μsec，將點光SP在基板P上之最大掃描長設為32mm之情形時，若使延遲時間△Tss變化±1μsec(1000nsec)，則描繪於基板P上之圖案會往主掃描方向(Y方向)位移±160μm。實用上，位移之調整解析能力，係以疊合精度或描繪之圖案之最小尺寸(最小線寬)等之平衡來決定。例如，在最小尺寸為15μm、疊合精度為最小尺寸之1/5程度之±3μm之情形時，位移之調整解析能力亦需有3μm程度。是以，延遲時間生成部100A，只要是能將延遲時間△Tss(或△Tss’)以18.75nsec(=3μm×1000nsec/160μm)以下之解析能力設定之構成即可，例如只要9nsec左右即可。在以時脈脈衝之數目計時延遲時間△Tss(或△Tss’)時，若製作107.25MHz之時脈訊號，則該時脈訊號之脈衝週期成為9.324nsec，能使1時脈脈衝之計數對應於在基板P上之1.5μm之位移。
圖16係顯示將在圖14、圖15所說明之描繪圖案往主掃描方向(Y方向)之位移於對曝光區域W之圖案描繪動作中連續執行之情形一例的流程圖。圖16中，橫軸係表示自曝光區域W之描繪開始位置Wst起之時間或往X方向之移動位置。移動量CX2(或CX1)，在此處係表示藉由與編碼器EN2(或EN1)對應之計數電路從描繪開始位置Wst至被數位計數之計數值(1計數對應於例如0.3μm)之500為止，X位址值，係以移動量CX2之10計數量使增值1位址量。Y位移變更點XS0、XS1、XS2，係根據在描繪開始前一刻以對準顯微鏡AM11~AM14檢測之對準標記MK1~MK4之位置資訊，用以對應於以描繪控制部100計算之曝光區域W(基底圖案)之變形之位移之變更點。位移率△YS0、△YS1、△YS2，係表示將在串聯之2處Y位移變更點XSn、XSn+1各自之位移量之間予以線形近似後之位 移變化率(傾斜)ψ0、ψ1、ψ2。
圖16中，在描繪開始位置Wst(時刻Tx0、位置X0)，係曝光區域W之Y位置從設計上之初始位置(0)往Y方向偏移-YS0。初始位置(0)，係延遲時間生成部100A在從原點訊號SZ1之脈衝產生起經過初始延遲時間△Td0後使訊號SE1遷移至H位準時，設定於基板P上之主掃描方向之描繪開始點。伴隨基板P之副掃描方向(X方向)之移動，對準顯微鏡AM11~AM14與編碼器EN1協同動作而逐次執行對準標記MK1、MK4之位置檢測。描繪控制部100，根據檢測出之複數個對準標記MK1、MK4之檢測位置執行位移量之計算。在描繪控制部100判斷在位置X1上曝光區域W之Y方向之位移傾向變化時，即將自在位置X1(時刻Tx1)之初始位置(0)起之位移量+YS1與自在描繪開始位置Wst亦即位置X0(時刻Tx0)之初始位置(0)起之位移量-YS0之差分值作為分子，將位置X0至位置X1之移動量CX2(CX1)之計數值作為分母而算出位移率△YS0(變化率ψ0)。
如先前之圖3所示，在從對準顯微鏡AM11、AM14之各檢測區域Vw11,Vw14之位置至描繪線SL1,SL3,SL5之位置之間，在基板P之移動方向形成有複數個對準標記MK1,MK4。在圖3之情形時，在曝光區域W內之待描繪位置到達描繪線SL1,SL3,SL5前，對準顯微鏡AM11,AM14，能檢測分別在X方向以間隔DH設置三處或四處之對準標記MK1,MK4之各位置。是以，藉由該等複數個對準標記MK1,MK4之位置檢測結果，能在圖案描繪前即求出曝光區域W之Y方向位移量或位移變化率。
以下，同樣地，伴隨基板P之移動逐次檢測複數個對準標記 MK1,MK4之各個，當判斷為在次一位置X2(時刻Tx2)上曝光區域W之Y方向之位移傾向再度變化時，即將自在位置X2之初始位置(0)起之位移量+YS2與在前一刻之變化點亦即位置X1(時刻Tx1)之位移量+YS1之差分值作為分子，將自位置X1至位置X2之移動量CX2(CX1)之計數值作為分母而算出位移率△YS1(變化率ψ1)。以此方式，使曝光區域W之Y方向位移量之變化，對應於在副掃描方向(X方向)之基板P之移動量CX2(CX1)並加以近似來逐次求出。求出在位置X0、X1、X2各個之位移量-YS0、+YS1、+YS2，並求出位移率△YS0、△YS1‧‧‧後，描繪控制部100，即將在描繪開始位置Wst對應於位移量-YS0之延遲時間△Tss0之值與位移率△YS0設定於延遲時間生成部100A。延遲時間生成部100A，係從描繪線SL1(SL3,SL5)與基板P上之描繪開始位置Wst一致之時點起，在圖16之情形時，使延遲時間△Tss從初始值之△Tss0依據位移率△YS0逐次增加。接著，在基板P移動至位置X1後，描繪控制部100，係以與在位置X1之位移量+YS1對應之延遲時間△Tss1之值作為初始值，將位移率△YS1設定於延遲時間生成部100A。藉此，從位置X0曝光於基板P上之圖案，係以循著曝光區域W之Y方向之位移傾向之方式被逐次修正成響應原點訊號SZn之描繪開始時序而被描繪。
如以上所述，能依據曝光區域W在主掃描方向之位移傾向，於副掃描方向以像素單位(或點光SP之1次掃描單位)使描繪線SLn整體在Y方向以高解析能力(例如像素尺寸之1/2程度)位移，而能在曝光區域W全面使疊合精度大幅提昇。
〔變形例1〕除了如以上之曝光區域W之Y方向位移以外， 亦有依據曝光區域W之副掃描方向之位置，曝光區域W之寬度方向(主掃描方向)尺寸在十數ppm~數百ppm之範圍內伸縮變化的情形。此種曝光區域W在主掃描方向之伸縮傾向，亦能藉由對準顯微鏡AM11,AM14對對準標記MK1~MK4之位置檢測來推定。對曝光區域W在主掃描方向之伸縮之描繪倍率修正，如以圖6或圖7所說明，係以微調以各描繪線SLn描繪之圖案在主掃描方向之尺寸之方式，從描繪控制部100對光源裝置LS送出描繪倍率修正用之資訊TMg,CMg，藉此來執行。
即使係因將作為資訊TMg,CMg而設定於光源裝置LS之值與基板P之移動量CX2建立對應關係並逐次改變，而曝光區域W之寬度方向之尺寸在長度方向呈非線形變化的情形，亦能在曝光區域W內全面得到高疊合精度。再者，藉由並行執行先前說明之對曝光區域W在副掃描方向之伸縮變化之描繪倍率修正、對曝光區域W在Y方向之位移之描繪位置修正、以及對曝光區域W在寬度方向之伸縮之描繪倍率修正中之至少2個修正，即使對於曝光區域W整體之非線形變形，亦能以良好疊合精度描繪圖案。
〔變形例2〕在第1實施形態與第2實施形態中，來自光源裝置LS之射束LB之振盪頻率Fa與點光SP之掃描速度Vs，係設定為以點光SP在基板P上之尺寸φ之1/2重疊於主掃描方向，像素單位設定為以點光SP之2個點來描繪。接著，進而在描繪倍率之修正時，係以對應於特定像素之修正點，以連續於主掃描方向之2個點光SP之間隔極微小地伸縮之方式，使時脈訊號LTC之時脈脈衝之週期伸縮。然而，亦可控制成提高來自光源裝置LS之射束LB之振盪頻率Fa，將像素單位以多數個點光SP (脈衝光)描繪，並對於位於用以修正描繪倍率之修正點之像素，使點光SP之脈衝數增減。例如，使來自第1實施形態之光源裝置LS之射束LB以100MHz之4倍之400MHz振盪，對位於用以描繪倍率之修正點以外處之像素(通常像素)，在主掃描方向以每1像素8脈衝之點光SP進行描繪，針對位於修正點之像素(修正像素)，在主掃描方向上，於縮小之情形時以7脈衝、於放大之情形時以9脈衝之點光SP進行描繪。此情形下，使射束LB脈衝振盪之時脈訊號LTC，可在不需局部微調週期之情形下保持一定週期(在400MHz之情形時，週期為2.5nS)。
如上述，在調整每1像素之點光SP之脈衝數之主掃描方向之描繪倍率修正之情形時，儲存於描繪資料儲存部108之影像資料(像素資料行)之存取，在通常像素方面係在將時脈訊號LTC之時脈脈衝進行8次計數後使記憶體之Y位址值增值一個，在修正像素方面係在將時脈訊號LTC之時脈脈衝進行7次計數或9次計數後使記憶體之Y位址值增值1即可。如此，在主掃描方向係以每1像素為標準以8脈衝之點光SP描繪，在設計上之像素尺寸Pxy為3μm角之情形時，通常像素係以3μm角描繪，修正像素於縮小時在主掃描方向以約2.63μm(7/8×3μm)描繪，於放大時在主掃描方向以約3.38μm(9/8×3μm)描繪。
〔變形例3〕在第1實施形態、第2實施形態中，雖均例示了藉由多邊形鏡PM將投射於基板P上之點光SP予以一維掃描之直描方式之無光罩曝光機，但亦可如例如特開2008-182115號公報所揭示，使用數位微鏡元件(DMD)與微透鏡陣列描繪圖案之無光罩曝光機。在該情形時，只要具備使基板P精密地移動於副掃描方向之機構與以像素尺寸以下之解 析能力測量其移動量之編碼器或測距用干渉計等之測量系統，則能同樣地實施在第1實施形態所說明之在副掃描方向之描繪倍率修正或在第2實施形態所說明之在主掃描方向之描繪位置之位移修正。在具備包含DMD與微透鏡陣列之曝光頭部的無光罩曝光機之情形時，係根據描繪資料高速地切換是否使在DMD之多數個微小可動鏡之各個偏向之光束射入微透鏡陣列之對應透鏡之各個，藉此一邊調變(on/off)二維地分布於基板P上之多數個點光SP之強度，一邊使基板P移動於副掃描方向來描繪圖案。此外，在第1實施形態、第2實施形態或各變形例1~3中，雖基板P移動於副掃描方向，但亦可使曝光頭側(掃描單元Un之整體)涵蓋一定距離地於副掃描方向以既定速度移動。
〔變形例4〕在第1實施形態、第2實施形態中，如圖6所示，根據以編碼器計數部106計數之旋轉筒DR之旋轉角度位置、亦即基板P之長邊方向之移動位置(或移動量)，將與儲存於描繪資料儲存部108之掃描單元U1~U6之各個對應之描繪資料之位址值，每於點光SP掃描時予以指定，進行資料讀出，來以描繪線SL1~SL6之各個進行圖案描繪。然而，如先前所說明，設於編碼器計數部106、計數來自編碼器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)各個之2相訊號之各計數電路，藉由Z相標記ZZ而重置為零。因此，若藉由以編碼器計數部106計數之計數值(COUNT值)直接生成儲存於描繪資料儲存部108之描繪資料之位址值，有時會在重置為零時於位址值產生較大之跳動。為了避免此情形，只要對圖3所示之基板P上之一個曝光區域W，在掃描單元U1~U6之各個進行描繪動作之期間，以位址值不會因重置為零而跳動之方式，例如藉由透過描繪控制部 100內之微處理器(CPU)單元之程式處理來逐次監視，將重置為零前一刻之計數部106內之計數電路之計數值鎖存為偏置值，重置為零後，根據於計數部106內之計數電路所計數之計數值加上鎖存後之偏置值的值，生成儲存於描繪資料儲存部108之描繪資料之位址值即可。
於該情形時，於描繪控制部100內之微處理器(CPU)單元，設有用以將經鎖存之偏置值與其後從編碼器計數部106送來之計數值逐次加算而存取於描繪資料儲存部108內之記憶體之應描繪描繪資料之位址計數(暫存器)。此位址計數，就結果而言，係發揮藉由編碼器刻度尺部SDa(SDb)之Z相標記ZZ不重置為零之計數電路，即使編碼器計數部106內之各計數電路被重置為零，仍能保持所生成之位址值之連續性。
不過，描繪控制部100內之微處理器(CPU)單元，係隨時監視編碼器計數部106內之各計數電路之零重置之產生，在零重置時將偏置值鎖存，並以中斷(interrupt)處理進行來自編碼器計數部106之計數值與偏置值之加算運算等，而亦有該等一連串處理因中斷產生之時序而延遲的情形。因此，以與編碼器計數部106內之各計數電路同等之構成，另外設置藉由Z相標記ZZ不會重置之第2計數電路(發揮描繪資料儲存部108內之記憶體用之位址計數之功能)。此第2計數電路，具有在旋轉筒DR之1周量以上、較佳為數周量以上計數刻度尺部SDa(SDb)之格子刻度的位數(位元數)。第2計數電路(複數)，雖分別計數來自編碼器ENja(EN1a~EN4a)、ENjb(EN1b~EN4b)各個之2相訊號，但計數值之重置，係在各掃描單元U1~U6在基板P上之曝光區域W之長邊方向之描繪開始點之位置，響應於例如原點訊號SZn(SZ1~SZ6)而一次進行。此時之重置值，係對應於儲 存有例如描繪於曝光區域W內之圖案之描繪資料之記憶體之前頭位址值。如此，藉由設置第2計數電路(複數)，描繪控制部100內之微處理器(CPU)單元，不需進行響應編碼器計數部106內各計數電路之零重置之中斷處理，自描繪資料儲存部108內之記憶體之描繪資料之讀出亦可不在時間上連續跳動之情形下進行。此外，第2計數電路(複數)，亦可與各掃描單元U1~U6之各個對應地設置6個，各自之第2計數電路，將來自對應之掃描單元U1~U6之原點訊號SZ1~SZ6之脈衝，從在曝光區域W之長邊方向之描繪開始時點起予以計數，以生成描繪資料儲存部108內之記憶體用之位址值。
16:控制裝置
100:描繪控制部
102:多邊形鏡驅動部
104:對準部
106:編碼器計數部
108:描繪資料儲存部
110:AOM驅動部
112:驅動控制部
AOM1~AOM6:描繪用光學元件
AM1m:對準顯微鏡
AM2m:對準顯微鏡
BSC:像素位移訊號
DR:旋轉筒
EN1a~EN4a:編碼器
EN1b~EN4b:編碼器
LS:光源裝置
LTC:時脈訊號
opb:光束受光系
PM:多邊形鏡
RM:馬達
SHT:描繪開關訊號
SZ1~SZ6:原點訊號
U1~U6:掃描單元
TMg,CMg:描繪倍率修正用之資訊

Claims (9)

  1. 一種圖案描繪裝置，其具有將根據描繪資料調變之光束投射至基板上之曝光頭部，藉由使前述基板移動於副掃描方向，於前述基板上描繪對應前述描繪資料之圖案，其具備：移動機構，支承前述基板並使之移動於前述副掃描方向；測量機構，藉由較以前述描繪資料規定之像素在前述基板上之尺寸小之解析能力，測量前述基板之移動量變化；資料儲存部，將排列於前述副掃描方向之複數個前述像素之各個像素的像素資料儲存為前述描繪資料，且與以前述測量機構測量之前述基板之移動量相應地更新像素資料之讀出位址；倍率設定部，將待描繪於前述基板之前述圖案在前述副掃描方向之描繪倍率之變更位置，與以前述測量機構測量之前述移動量對應地設定；以及控制部，在前述描繪倍率之變更位置設定在排列於前述副掃描方向之複數個前述像素中之特定像素之前述副掃描方向途中的情形，將在前述副掃描方向中前述特定像素之一個前之像素的描繪完畢的位置作為新變更位置，修正以前述測量機構測量之前述移動量與前述像素之尺寸的對應關係，而設定至前述描繪倍率之次一變更位置為止從前述資料儲存部讀出之前述像素資料之位址。
  2. 如請求項1所述之圖案描繪裝置，其中，前述資料儲存部，將待描繪於設定在前述基板上之曝光區域內之圖案分割成二維之前述像素，並將在與前述副掃描方向交叉之主掃描方向 排列之一行量之像素之各個所對應的前述像素資料儲存為像素資料行，且將該像素資料行之複數行對應於排列在前述副掃描方向之像素予以儲存。
  3. 如請求項2所述之圖案描繪裝置，其中，前述測量機構具備數位計數器，該數位計數器係以設定於前述基板上之前述像素在前述副掃描方向之尺寸之1/k(其中k≧2)之解析能力測量前述基板之移動量；前述控制部，係在以前述倍率設定部設定之前述描繪倍率之變更位置，變更以前述數位計數器測量之前述移動量與前述像素之尺寸的對應關係。
  4. 如請求項3所述之圖案描繪裝置，其中，在將根據以前述數位計數器測量之前述移動量設定之前述變更位置設為Xmn，將在變更位置Xmn描繪之前述像素資料行在前述副掃描方向之位址設為XA2(n)，將至前述變更位置Xmn為止之前述描繪倍率之修正係數設為△Mx(n-1)，將設定於前述變更位置Xmn之前一個的新變更位置設為Xm(n-1)’，將在前述新變更位置Xm(n-1)’描繪之前述像素資料行在前述副掃描方向之位址設為XA2(n-1)，將使前述變更位置Xmn錯開於排列在前述副掃描方向之前述像素間的位置之新變更位置設為Xmn’時，前述控制部，係從以Xmn’=Xm(n-1)’+{XA2(n)-XA2(n-1)}‧△Mx(n-1)之運算求出之新的變更位置Xmn’將前述描繪倍率之修正係數變更為△Mx(n)。
  5. 如請求項4所述之圖案描繪裝置，其中，前述控制部，在未修正前述描繪倍率之情形時將前述修正係數△Mx設定為△Mx=k，在縮小前述描繪倍率之情形時設定為△Mx<k，在放大前述描繪倍率之情形時則設定為△Mx>k。
  6. 如請求項2至5中任一項所述之圖案描繪裝置，其更具備脈衝光源裝置，為了生成被供給至前述曝光頭部之前述光束，而生成以既定頻率Fa振盪為脈衝狀之紫外波長區之脈衝光；以及調變器，根據被儲存於前述資料儲存部之前述像素資料行的各像素資料之值，調變前述脈衝光之強度並生成前述光束。
  7. 如請求項6所述之圖案描繪裝置，其中，前述曝光頭部，具有：旋轉多邊形鏡，使前述光束之射入在複數個反射面之各個依序反射而掃描於前述主掃描方向；fθ透鏡，用以射入在前述旋轉多邊形鏡之各反射面所反射之前述光束而於前述基板上作為點光收斂；以及原點感測器，在前述旋轉多邊形鏡之各反射面每次成為既定角度位置時，產生表示前述光束之描繪開始時點之原點脈衝訊號；前述控制部，以如下方式控制前述資料儲存部：與排列於前述主掃描方向之一行量之像素對應之前述像素資料行，響應前述原點脈衝訊號之產生而依序送出至前述調變器。
  8. 如請求項3至5中任一項所述之圖案描繪裝置，其中，前述基板，係於前述副掃描方向長條狀的可撓性之片狀基板；進而具備旋轉筒，該旋轉筒為了使前述片狀基板於前述副掃描方向 移動，而使前述片狀基板之長邊方向之一部分沿著圓筒狀之外周面而彎曲地予以支承，繞中心軸以既定之旋轉速度旋轉；前述測量機構，由與前述旋轉筒一體地繞前述中心軸旋轉之環狀之刻度尺部、與讀取於該刻度尺部沿周方向形成之刻度的編碼器構成；前述數位計數器，基於來自前述編碼器讀頭之訊號，測量前述片狀基板之移動量。
  9. 如請求項8所述之圖案描繪裝置，其中，前述數位計數器藉由表示形成於前述刻度尺部之周方向之一處的原點位置之Z相標記而不重置，將前述刻度尺部之前述刻度之變化在前述旋轉筒之一周量以上連續地計數。
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