TWI820043B - 圖案描繪裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之圖案描繪裝置(EX)，具備將描繪光束(LBn)之點光(SP)於主掃描方向進行1維掃描以描繪圖案之描繪單元(Un)、以及用以使基板(P)與描繪單元(Un)往副掃描方向相對移動之移動機構。圖案描繪裝置(EX)使用選擇用光學元件(OSn)，將來自光源裝置(LS)之光束(LB)，在因電氣訊號造成之光學特性變化而以既定偏向角度偏向以作為該描繪光束(LBn)射入該描繪單元(Un)的第1狀態、與不射入該描繪單元(Un)的第2狀態之間擇一切換，為了在第1狀態時，使從描繪單元(Un)投射之點光(SP)往副掃描方向位移既定量，控制電氣訊號以使因選擇用光學元件(OSn)產生之偏向角度變化，並將伴隨因選擇用光學元件(OSn)產生之偏向角度之變化而產生之點光強度變化，根據選擇用光學元件(OSn)之光學特性加以修正。
Description
本發明係關於掃描照射於被照射體上之點光以描繪圖案之圖案描繪裝置。
作為使用旋轉多面鏡之描繪裝置，例如特開2008-200964號公報所揭示，有一種具備複數個具有多面鏡之雷射曝光部，藉由多面鏡使曝光用光束在掃描之主掃描方向之部分掃描區域(端部)重複，以來自複數個雷射曝光部之曝光用光束分擔描繪影像之影像形成裝置。於專利文獻1之裝置，由於係藉由在掃描區域之端部重複之區域，曝光用光束因多面鏡之複數個反射面之面錯位差異，來降低在與主掃描方向正交之副掃描方向的偏移，因此在使複數個雷射曝光部各個之多面鏡之旋轉同步時，為減少在以1個多面鏡描繪之影像、與以其他多面鏡描繪之影像的重複區域，影像之副掃描方向之偏移減少，係調整2個多面鏡之反射面的組合(旋轉方向之角度相位)。此外，特開2008-200964號公報中亦揭示了設置使包含多面鏡之雷射曝光部機械性的往副掃描方向移動之機構，進行調整以減少影像之重複區域之偏移。
本發明第1態樣之圖案描繪裝置，具備將投射於基板上之描繪光束之點光於主掃描方向進行1維掃描以描繪圖案之描繪單元、以及用以使該基 板與該描繪單元往與該主掃描方向交叉之副掃描方向相對移動之移動機構，其具備：光源裝置，係輸出作為該描繪光束之源的光束；選擇用光學元件，係將來自該光源裝置之該光束，在因電氣訊號造成之光學特性變化而以既定偏向角度偏向以作為該描繪光束射入該描繪單元的第1狀態、與不射入該描繪單元的第2狀態之間擇一切換；位移控制部，其為了在該第1狀態時，使從該描繪單元投射之該點光往該副掃描方向位移既定量，控制該電氣訊號以使因該選擇用光學元件產生之該偏向角度變化；以及強度修正部，係修正伴隨因該選擇用光學元件產生之該偏向角度之變化而產生之該點光之強度變化。
本發明第2態樣之圖案描繪裝置，係於可撓性基板上投射描繪光束之點光於主掃描方向進行1維掃描，並藉由使該基板往與該主掃描方向交叉之副掃描方向移動，據以在該基板上描繪2維圖案，其具備：光源裝置，係輸出作為該描繪光束之源的光束；描繪單元，具備旋轉多面鏡與掃描用光學系統，該旋轉多面鏡具有配置在旋轉軸周圍之複數個反射面、並以該反射面將該描繪光束往與該主掃描方向對應之方向改變角度加以反射，該掃描用光學系統係射入被該旋轉多面鏡之各反射面反射之該描繪光束、並於該基板上聚光成點光掃描於該主掃描方向；旋轉筒，其具有距中心軸一定半徑之圓筒面狀之外周面，將該基板以沿該外周面彎曲之狀態加以支承並繞該中心軸以既定旋轉速度旋轉，據以使該基板往該副掃描方向移動；速度誤差測量部，係測量因該旋轉筒旋轉速度之變動而產生之該基板於該副掃描方向之速度變動；旋轉控制部，係追隨該基板之速度變動，使該旋轉多面鏡之旋轉速度相對規定之旋轉速度逐次變化；以及調整部，係視該旋轉多面鏡之該旋轉速度之變化，調整以該描繪單元描繪之圖案於該主掃描方向之描繪長。
本發明第3態樣之圖案描繪裝置，係將投射於基板上之描繪光束之點光於主掃描方向及與該主掃描方向交叉之副掃描方向進行掃描，據以在該 基板上描繪2維圖案，其具備：光源裝置，係輸出作為該描繪光束之源的光束；描繪單元，具備旋轉多面鏡與掃描用光學系統，該旋轉多面鏡具有複數個反射面，將來自該光源裝置之該描繪光束以該反射面將角度改變改變於與該主掃描方向對應之方向加以反射，該掃描用光學系統將被該旋轉多面鏡之各反射面反射之該描繪光束在該基板上聚光成點光掃描於該主掃描方向；移動機構，係用以使該基板與該描繪單元於該副掃描方向相對移動；以及描繪控制裝置，在該點光於該主掃描方向進行1維掃描之描繪期間中產生之該旋轉多面鏡之該反射面上之反射不均所引起之該點光之強度變化特性變動至容許範圍以上時，於該描繪期間中根據該強度變化特性修正該描繪光束之強度。
本發明第4態樣之圖案描繪裝置，係將描繪光束之點光投射於基板上於主掃描方向進行掃描，並使該基板往與該主掃描方向交叉之副掃描方向移動，據以在該基板上描繪2維圖案，其具備：光源裝置，係輸出作為該描繪光束之源的光束；描繪單元，具備旋轉多面鏡與掃描用光學系統，該旋轉多面鏡具有配置在旋轉軸周圍之複數個反射面，將該描繪光束以該反射面將角度改變於與該主掃描方向對應之方向加以反射，該掃描用光學系統係射入被該旋轉多面鏡之各反射面反射之該描繪光束在該基板上聚光成點光掃描於該主掃描方向；基板移動構件，係支承該基板，使該基板沿該副掃描方向以既定速度移動；誤差測量部，係藉由依序檢測沿該副掃描方向在該基板上以既定間隔形成之複數個標記之各個的對準系統、與測量該基板移動構件之移動位置的位置測量部，測量該基板於該副掃描方向之移動位置之誤差；以及旋轉控制部，係使該旋轉多面鏡之旋轉速度相對規定之旋轉速度逐次變化，以降低該基板之該移動位置之誤差。
60a‧‧‧光束送光系
60b‧‧‧光束受光系統
120‧‧‧控制電路
120a‧‧‧訊號產生部
130、132‧‧‧半導體雷射元件
134、138‧‧‧偏光分束器
135‧‧‧種光產生部
136‧‧‧電氣光學元件
136a‧‧‧驅動電路
140‧‧‧吸收體
142‧‧‧激勵光源
142a‧‧‧光纖
144‧‧‧整合器
146‧‧‧光纖光增幅器
146a‧‧‧射出端
148‧‧‧第1波長轉換光學元件
150‧‧‧第2波長轉換光學元件
200‧‧‧描繪控制裝置
200A‧‧‧選擇用元件控制部
200B‧‧‧多面鏡控制部
200C‧‧‧描繪控制部
202‧‧‧光量測量部
210、216‧‧‧驅動控制部
212‧‧‧標記位置檢測部
214‧‧‧旋轉位置檢測部
250‧‧‧控制電路部
251‧‧‧調頻電路
252‧‧‧振幅調整電路
253‧‧‧電力增幅電路
260‧‧‧基準振盪器
300、306‧‧‧計數器電路
302‧‧‧修正圖記憶體部
302A‧‧‧位置資訊
304‧‧‧分頻電路
304A‧‧‧脈衝訊號
308‧‧‧可變時鐘產生電路
AMn‧‧‧對準系統
CYa、CYb‧‧‧柱面透鏡
DR‧‧‧旋轉筒
EH1、EH2、EH3‧‧‧編碼器讀頭
EX‧‧‧圖案描繪裝置
FT‧‧‧fθ透鏡系統
LB、LBn‧‧‧光束
OSn‧‧‧選擇用光學元件
P‧‧‧基板
PM‧‧‧多面鏡
RM‧‧‧旋轉馬達
RP‧‧‧反射面
SLn‧‧‧描繪線
SP‧‧‧點光
圖1係從前方所視之第1實施形態之圖案描繪裝置之概略整體構成的立體圖。
圖2係顯示圖1所示之6個描繪單元中之1個之具體的內部構成的立體圖。
圖3係顯示圖1中之光束切換部所含之選擇用光學元件(AOM)、選擇鏡、及中繼光學系統之具體的光學配置的圖。
圖4係說明圖3所示之選擇用光學元件(AOM)之配置條件與繞射動作(偏向動作)的圖。
圖5係以示意方式顯示來自圖4所示之選擇用光學元件(AOM)之各繞射光(含0次光)之強度比率的圖表。
圖6係顯示用以將來自光源裝置之光束則依分配至6個描繪單元的光束切換部、描繪控制裝置、及光量測量部之概略構成的圖。
圖7係顯示圖1或圖6所示之光源裝置之構成的圖。
圖8係說明圖1所示之旋轉筒之驅動控制部、圖6所示之描繪控制裝置、及光源裝置之整體的協同關係的控制系統方塊圖。
圖9係顯示圖8所示之描繪控制裝置內所設之選擇用光學元件控制部之具體構成的電路方塊圖。
圖10係說明相對於對選擇用光學元件(AOM)賦予之驅動訊號之頻率變化的主繞射光束之強度變化之特性例、與點光之位置變化狀態的圖。
圖11係顯示相對於對選擇用光學元件(AOM)賦予之驅動訊號之RF電力之變化的一繞射效率變化特性例的圖表。
圖12係說明以圖9所示之選擇用光學元件控制部進行之修正資訊△FCn、△ACn之運算及設定時序之一例的時序圖。
圖13係顯示以圖1或圖8所示之圖案描繪裝置曝光之基板上設定之描繪線與 對準系統之配置、及基板上之對準標記配置之一例的圖。
圖14係以示意方式說明將圖13所示之基板往副掃描方向之局部微幅伸縮時之重疊誤差，使用以選擇用光學元件(AOM)構成之X位移器機構加以降低之動作的圖表。
圖15係說明圖3所示之選擇用光學元件(AOM)之後之選擇鏡之光束選擇與光束位移之狀態的光路圖。
圖16係說明圖2所示之從多面鏡之反射面到基板之光束之表現的光路圖。
圖17A、圖17B係將第2實施形態之從包含圖2之描繪單元內所設之平行平板HVP之擴束器系統至孔徑光闌之光路加以展開顯示的圖。
圖18係說明在基板於副掃描方向有線性伸縮之情形時，以由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構修正描繪位置之動作例的圖表。
圖19係說明作為第2實施形態之變形例，並用由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構與由選擇用光學元件(AOM)構成之電氣光學性X位移器機構，來修正描繪位置之動作例的圖表。
圖20係為說明第3實施形態，而從旋轉筒(drum)DR之中心軸AXo之方向所視之圖1或圖8所示之旋轉筒DR與描繪單元Un、及圖13所示之對準系統AMn之各個之配置關係的圖。
圖21係以示意方式說明作為第4實施形態，在以描繪單元Un描繪連續之圖案時，旋轉筒DR之旋轉速度產生變動之情形時之修正方法的圖。
圖22係誇張顯示旋轉筒DR之旋轉角度位置與被旋轉筒DR支承之基板之移動速度變動(速度不均)之一例的圖表。
圖23係說明作為第4實施形態之變形例1，使用測量旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板之移動位置)之編碼器之測量值與時鐘訊號之基板移動速度之變動之測量例的圖表。
圖24係根據以圖23之方式求出之基板移動速度之變動之測量結果，將相對每一定時間之基板移動速度之標準速度(或平均速度)的變動率以軟體計算求出的圖表。
圖25係作為第4實施形態之變形例2，為了以硬體構成以大致即時測量圖23般之基板移動速度之變動量或變動率的電路方塊圖。
圖26係作為第5實施形態，誇張顯示跟隨基板往副掃描方向移動時之速度變動調整了多面鏡之旋轉速度時所產生之主掃描方向之描繪倍率誤差之一例的圖。
圖27係說明於作為第6實施形態使用之8面之多面鏡中，被其1個反射面反射而朝向fθ透鏡系統之描繪用光束之狀態的立體圖。
圖28係說明投射於圖27之多面鏡之1個反射面之光束之配置、與在該反射面之一部分產生反射率降低之部分之情形時之一例的圖。
圖29係顯示以圖28所示之多面鏡之反射面，於描繪時間中在基板上掃描之點光之強度變化之一例的圖表。
圖30係說明為求出第6實施形態中之多面鏡之每一反射面之反射率之差及反射面上之反射不均，作為第1測量方法之測試曝光之狀態的圖。
圖31係以示意方式顯示因多面鏡之1個反射面之反射不均，以圖30所示之測試曝光所曝光之測量圖案中產生描繪誤差(線寬誤差、尺寸誤差)之狀態的圖表。
圖32係顯示為求出第6實施形態中之多面鏡之每一反射面每之反射率之差及反射面上之反射不均，作為第2測量方法，將來自形成在旋轉筒之基準圖案之反射光，以描繪單元內之光電感測器測量之方法所得之光電訊號之一波形例的圖。
圖33係放大顯示以來自描繪單元之點光掃描圖32所示之旋轉筒之1處之基 準圖案之狀況的圖。
圖34係說明為求出第6實施形態中之多面鏡每一反射面之反射率之差及反射面上之反射不均，作為第3測量方法，使用能重疊支承在被旋轉筒支承之基板上之基準反射板(片材)時之基準反射板之安裝狀態的立體圖。
以下，針對本發明態樣之圖案描繪裝置，舉較佳之實施形態，一邊參照所附圖式、一邊詳細說明之。又，本發明之態樣並不限定於此等實施形態，亦包含有各種變更或施有改良者。換言之，以下記載之構成要素中，除本技術領域中具有普通知識者能輕易想到之物外，亦包含實質相同之物，以下記載之構成要素可適當組合。此外，在不脫離本發明要旨範圍內，可進行構成要素之各種省略、置換或變更。
〔第1實施形態〕
圖1係顯示第1實施形態之圖案描繪裝置(曝光裝置)EX之概略整體構成的立體圖。圖1中，未特別指定的話，設定一以重力方向為Z方向之XYZ正交座標系統，依圖中所示之箭頭，分別設定X方向、Y方向及Z方向。
圖案描繪裝置EX，係用於對可撓性之片狀基板P(以下，亦簡稱為基板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，係一建構有製造例如作為電子元件之可撓性顯示器、薄膜狀之觸控面板、液晶顯示面板用之薄膜狀彩色濾光片、可撓性配線、或可撓性感測器等之製造線的製造系統。作為可撓性電子元件之一例，有例如有機EL顯示器、液晶顯示器等之顯示面板或可戴式感測器片等。片狀基板P，係使用例如由樹脂薄膜、或不鏽鋼等之金屬或合金構成之箔(foil)等。樹脂薄膜之材質，可使用包含例如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯乙烯基共聚物樹脂、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、聚乙烯醇樹脂等材料中之一種或二種以上者。此外，基板P之厚度及剛性(楊氏係數)，只要是在通過元件製造系統或圖案描繪裝置EX之搬送路徑時不會於片狀基板P產生因彎折造成之折痕及不可逆的皺褶之範圍即可。作為片狀基板P之母材，係使用厚度25μm~200μm程度之PET(聚對酞酸乙二酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等之薄膜。
由於片狀基板P在元件製造系統內被施作之各處理中會有受熱之情形，因此以選擇熱膨脹係數不明顯大的材質較佳。例如，可於樹脂薄膜中混入無機填充物以抑制熱膨脹係數。作為無機填充物，可以是例如氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化矽等。又，片狀基板P，可以是以浮製法等製造之厚度100μm程度之極薄玻璃之單層體、或於此極薄玻璃貼合上述樹脂薄膜或箔等的積層體。此外，含有纖維素奈米纖維(CNF)之數百μm以下厚度之薄膜(以下，亦稱CNF片狀基板)，與PET等薄膜相較能耐高溫(例如200℃程度)處理，亦能藉由提高CNF之含有率使線熱膨脹係數達到銅及鋁的程度。因此，CNF片狀基板，亦適合形成銅之配線圖案以構裝電子零件(半導體元件、電阻器、電容器等)、或直接形成須高溫處理之薄膜電晶體(TFT)以製造可撓性電子元件時之基板。尤其是在製造電子元件之情形時，雖在濕式處理後需要乾燥加熱處理，但此時由於耐熱性高、伸縮性低，因此亦於建構使長條片狀基板連續通過複數個處理裝置之卷對卷(roll to roll)方式之製造線之構築，能期待生產性之提升。
此處，所謂片狀基板P之可撓性(flexibility)，係指對片狀基板P施加自重程度之力亦不會斷開或斷裂，該片狀基板P可撓曲之性質。又，因自重程度之力而彎曲之性質亦包含於可撓性。此外，可撓性之程度會因片狀基板P之材質、大小、厚度、成膜在基板P上之層構造、溫度、或濕度等之環境等而 改變。無論如何，只要是能將片狀基板P正確的捲繞在設於元件製造系統(圖案描繪裝置EX)內之搬送路之各種搬送用滾輪、旋轉筒等之搬送方向轉換用構件之情形時，不會因彎曲而產生折痕或破損(產生破洞或裂開)而能順暢的搬送片狀基板P的話，皆為可撓性之範圍。於送至圖案描繪裝置EX之片狀基板P，藉由前製程之處理，於其表面形成有感光性功能層(光感應層)。
該感光性功能層，係以溶液塗布在基板P上，使其乾燥而成為層(膜)。典型之感光性功能液係光抗蝕劑(液狀或乾薄膜狀)，作為無需顯影處理之材料，有在受紫外線照射之部分之親撥液性經改質之感光性矽烷耦合劑(SAM)、或受紫外線照射之部分露出鍍敷還元基之正型、或抵消受紫外線照射之部分之鍍敷還元能力之負型感光性還元材等。作為感光性功能液使用感光性矽烷耦合劑之情形時，片狀基板P上被紫外線曝光之圖案部分由撥液性被改質為親液性。因此，可在成為親液性之部分上選擇性塗布導電性墨水(含有銀或銅等導電性奈米粒子之墨水)或含有半導體材料之液體等，以形成構成薄膜電晶體(TFT)等之電極、半導體、絕緣、或連接用配線之圖案層。又，只要感光性功能層是在紫外波長帶(250~400nm程度)具有感度之物的話，亦可以是除此之外之例如將紫外線硬化樹脂塗布成薄膜狀之層。
作為感光性功能液使用正型感光性還元劑之情形時，基板P上被紫外線曝光之圖案部分露出鍍敷還元基。因此，曝光後，立即將基板P浸漬於含鈀離子等之鍍敷液中一定時間，據以形成(析出)鈀之圖案層。此種鍍敷處理，可在以作為添加劑(additive)式處理、除此之外、作為減色(subtractive)式處理之蝕刻處理為前提。此場合，被送至圖案描繪裝置EX之片狀基板P，可以是以PET或PEN為母材，於其表面全面或選擇性的蒸鍍鋁(Al)或銅(Cu)等之金屬製薄膜，再於其上積層光阻劑層者。
圖案描繪裝置EX，一邊將從前製程之處理裝置搬送而來之片狀 基板P朝向後製程之處理裝置(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，對片狀基板P之表面(感光性功能層之表面、亦即感光面)照射對應電子元件用圖案(例如，構成電子元件之配線圖案、TFT之電極及配線等圖案)之光圖案。據此，於感光性功能層形成對應各種圖案之潛像(改質部)。
〔圖案描繪裝置之整體構成〕
如圖1所示、本實施形態之圖案描繪裝置EX，係不使用光罩之直接描繪方式之曝光裝置、亦即所謂的點(spot)掃描方式之曝光裝置。描繪裝置EX，具備為進行副掃描而將基板P支承為圓筒面狀往長條方向搬送的旋轉筒DR(基板移動構件)、對以旋轉筒DR支承為圓筒面狀之基板P每一局部進行圖案曝光的複數個(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，將從光源裝置LS射出之曝光用脈衝狀光束LB(脈衝光束)之點光，一邊在片狀基板P(以下，亦簡稱為基板P)之被照射面(感光面)上往既定掃描方向(Y方向)以多面鏡(掃描構件)PM進行1維掃描(主掃描)、一邊將點光之強度根據圖案資料(描繪資料、圖案資訊)高速的進行調變(ON/OFF)。如此，即於基板P之被照射面描繪曝光出對應電子元件、電路或配線等既定圖案之光圖案。也就是說，藉由基板P於長條方向之搬送(副掃描)與點光之主掃描，以點光在基板P之被照射面(感光性功能層之表面)上相對的進行2維掃描，於基板P之被照射面描繪曝光出既定圖案。又，由於基板P係藉由旋轉筒DR之旋轉往長條方向以指令速度搬送，因此，以描繪裝置EX描繪圖案之被曝光區域，即係沿基板P之長條方向隔著既定間隔設置複數個。由於係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1所示，旋轉筒DR，具有延伸於Y方向並延伸於與重力作 用之方向交叉之方向的中心軸AXo、與距離中心軸AXo一定半徑之圓筒狀外周面。於旋轉筒DR之Y方向兩端，與中心軸AXo同軸的設有軸(shaft)，旋轉筒DR，藉由該軸透過軸承被軸支在描繪裝置EX內之支承構件(本體框架部)。軸係同軸結合於馬達等之旋轉軸。旋轉筒DR，係一邊順著此外周面(圓周面)將基板P之一部分於長條方向彎曲成圓筒面狀加以支承(一邊捲繞)、一邊以中心軸AXo為中心旋轉將基板P搬送於長條方向。旋轉筒DR，以其外周面支承來自複數個描繪單元Un(U1~U6)之各個之掃描光束(點光)所投射之基板P上之描繪區域(包含以點光形成之描繪線SL1~SL6的部分)。旋轉筒DR，係在與形成電子元件之面(感光面)相反側之面(背面)側緊貼支承基板P。
光源裝置(脈衝光源裝置)LS，產生並設出脈衝狀之光束(脈衝光束、脈衝光、雷射)LB。此光束LB，在240~400nm程度之紫外波長帶之任一者具有峰值波長，係波長寬數十pm程度之紫外線，對片狀基板P之感光層具有感度。光源裝置LS，此處係依照未圖示之描繪控制裝置200(參照後述圖6)之控制，射出以頻率(振盪頻率、既定頻率)Fa脈衝狀發光之光束LB。此光源裝置LS，係以產生紅外波長帶之脈衝狀種光的半導體雷射元件、光纖增幅器、及將經增幅之紅外波長帶之種光轉換為355nm之紫外波長之脈衝光的波長轉換元件(諧波產生元件)等構成之光纖增幅雷射光源。以此方式構成光源裝置LS，即能獲得振盪頻率Fa為數百MHz、1脈衝光之發光時間在數十微微秒以下之高亮度的紫外線脈衝光。又，從光源裝置LS射出之光束LB，係其光束直徑為1mm程度、或其以下之細平行光束。關於光源裝置LS為光纖增幅雷射光源，視構成描繪資料之像素之狀態(邏輯值「0」或「1」)變化射入光纖增幅器之紅外波長帶之種光之狀態，以高速進行光束LB之脈衝生成之ON/OFF的構成，已揭露於例如國際公開第2015/166910號小冊子。
從光源裝置LS射出之光束LB，透過由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、複數個選擇鏡(mirror)IMn(IM1~IM6)、以及吸收體TR等構成之光束切換部，選擇性的(擇一的)供應至描繪單元Un(U1~U6)之各個。選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)係對光束LB具有穿透性，係由以超音波訊號(RF電力)驅動、將射入之光束LB之1次繞射光(主繞射光束)作為描繪用光束LBn以既定角度加以偏向後射出之聲光調變元件、或聲光偏向元件(AOM：Acousto-Optic Modulator)構成。複數個選擇用光學元件OSn及複數個選擇鏡IMn，係與複數個描繪單元Un之各個對應設置。例如，選擇用光學元件OS1與選擇鏡IM1與描繪單元U1對應設置，同樣的，選擇用光學元件OS2~OS6及選擇鏡IM2~IM6，分別與描繪單元U2~U6對應設置。
來自光源裝置LS之光束LB，被反射鏡M1~M12將其光路在與XY面平行之面內彎折成鋸齒狀，依序穿透選擇用光學元件OS5、OS6、OS3、OS4、OS1、OS2，被引導至吸收體TR。以下，就選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)皆為OFF狀態(不施加超音波訊號、未產生1次繞射光之非動作狀態)之情形詳加敘述。又，圖1中雖省略了圖示，但在反射鏡M1到吸收體TR之光束光路中設有複數個透鏡(光學元件)，此複數個透鏡係使光束LB從平行光束收斂、或使收斂後發散之光束LB回到平行光束。其構成將在其後使用圖3加以說明。
圖1中，來自光源裝置LS之光束LB，與X軸平行的往-X方向前進而射入反射鏡M1。於反射鏡M1反射向-Y方向之光束LB，射入反射鏡M2。於反射鏡M2反射向+X方向之光束LB，直線穿透選擇用光學元件OS5到達反射鏡M3。於反射鏡M3反射向-Y方向之光束LB，射入反射鏡M4。於反射鏡M4反射向-X方向之光束LB，直線穿透選擇用光學元件OS6到達反射鏡M5。於反射鏡M5反射向-Y方向之光束LB，射入反射鏡M6。於反射鏡M6反射向+X方 向之光束LB，直線穿透選擇用光學元件OS3到達反射鏡M7。於反射鏡M7反射向-Y方向之光束LB，射入反射鏡M8。於反射鏡M8反射向-X方向之光束LB，直線穿透選擇用光學元件OS4到達反射鏡M9。於反射鏡M9反射向-Y方向之光束LB，射入反射鏡M10。於反射鏡M10反射向+X方向之光束LB，直線穿透選擇用光學元件OS1到達反射鏡M11。於反射鏡M11反射向-Y方向之光束LB，射入反射鏡M12。於反射鏡M12反射向-X方向之光束LB，直線穿透選擇用光學元件OS2被引導向吸收體TR。此吸收體TR，係在選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)皆為OFF狀態時，用以在幾乎沒有衰減之情形下穿透而來之來自光源裝置LS之高輝度的光束LB洩漏至外部的光阱(light trap)。
各選擇用光學元件OSn，係當被施加超音波訊號(高頻訊號)時，即將使射入之光束(0次光)LB以和高頻帯(40~200MHz)中之既定頻率(規定頻率、中心頻率)對應之繞射角繞射之1次繞射光(主繞射光束)作為射出光束(描繪用光束LBn)產生者。因此，從選擇用光學元件OS1作為1次繞射光射出之光束即為LB1，同樣的，從選擇用光學元件OS2~OS6之各個作為1次繞射光射出之光束即為LB2~LB6。如此，各選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)即發揮使來自光源裝置LS之光束LB之光路偏向的功能。於本實施形態，將選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)為ON狀態而產生作為1次繞射光之光束LBn(LB1~LB6)的動作狀態，作為選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)使來自光源裝置LS之光束LB偏向(或選擇)了的狀態進行說明。不過，實際之聲光調變元件，在以布拉格繞射條件使用之情形時，由於主繞射光束之最大的產生效率為0次光之70~80%程度，因此被選擇用光學元件OSn之各個偏向之光束LBn(LB1~LB6)，會較原來之光束LB之強度低。又，於本實施形態，係以選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)中僅被選擇之1個在一定時間成ON狀態(偏向狀態)之方式，由描繪控制裝置200(參照圖6)加以控制。被選擇之1個選 擇用光學元件OSn為ON狀態時，不會因該選擇用光學元件OSn繞射而直進之0次光(0次繞射光束)雖會殘留20%程度，但最終會被吸收體TR吸收。又，所謂規定頻率，於本實施形態中，係為了使選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)以布拉格繞射條件正確作動之頻率，高頻訊號(驅動訊號)相對規定頻率之變化(增減)，係刻意地拿掉精密的布拉格繞射條件以降低主繞射光束之產生效率(繞射效率)。
選擇用光學元件OSn之各個，係設置成使被偏向之1次繞射光描繪用之光束LBn(LB1~LB6)相對射入之光束LB偏向於-Z方向。被選擇用光學元件OSn之各個偏向之光束LBn(LB1~LB6)，投射至設置在與選擇用光學元件OSn之各個相距既定距離之位置的選擇鏡IMn(IM1~IM6)。各選擇鏡IMn，藉由將射入之光束LBn(LB1~LB6)反射向-Z方向，據以將光束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之構成、功能、作用等，係使用彼此相同者。複數個選擇用光學元件OSn之各個，根據來自描繪控制裝置200(參照圖6)之驅動訊號(超音波訊號)之ON/OFF，進行使射入之光束LB繞射之繞射光(光束LBn)之產生的ON/OFF。例如，選擇用光學元件OS5在未施加驅動訊號(高頻訊號)而為OFF狀態時，使射入之來自光源裝置LS之光束LB不偏向(繞射)而穿透。因此，穿透過選擇用光學元件OS5之光束LB射入反射鏡M3。另一方面，選擇用光學元件OS5為ON狀態時，使射入之光束LB偏向(繞射)後朝向選擇鏡IM5。也就是說，藉由此驅動訊號之ON/OFF控制以選擇用光學元件OS5進行之切換(光束選擇)動作。採用此方式，藉由各選擇用光學元件OSn之切換動作，即能將來自光源裝置LS之光束LB引導至任1個描繪單元Un，且能切換光束LBn所射入之描繪單元Un。如以上所述，關於將複數個選擇用光學元件OSn配置成串列以使來自光源裝置LS之光束LB依序通過，對對應之 描繪單元Un以時間分割供應光束LBn之構成，亦已揭露於國際公開第2015/166910號小冊子。
構成光束切換部之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)之各個一定時間成為ON狀態之順序，係預先設定為，例如OS1→OS2→OS3→OS4→OS5→OS6→OS1→...、或OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→...。此順序係以設定於描繪單元Un(U1~U6)各個之點光所進行之掃描開始時序之順序來加以決定。亦即，於本實施形態，藉由與設在6個描繪單元U1~U6各個之多面鏡PM之旋轉速度之同步並使旋轉角度之相位亦同步，即能將在描繪單元U1~U6中任1個之多面鏡之1個反射面，以在基板P上進行1次點掃描之方式，以時間分割進行切換。因此，只要描繪單元Un各個之多面鏡PM之旋轉角度之相位是以既定關係同步之狀態的話，描繪單元Un之點掃描之順序無論是何種皆可。圖1之構成中，在基板P之搬送方向(旋轉筒DR之外周面往周方向移動之方向)上游側於Y方向排列配置有3個描繪單元U1、U3、U5(奇數號單元)，在基板P之搬送方向下游側於Y方向排列配置有3個描繪單元U2、U4、U6(偶數號單元)。
此場合，往基板P之圖案描繪，係從上游側之奇數號描繪單元U1、U3、U5開始，在基板P被搬送一定長度後，下游側之偶數號描繪單元U2、U4、U6亦開始圖案描繪，因此可將描繪單元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)之各個一定時間成ON狀態之順序，以設定為OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→...較佳。又，即使是在與沒有待描繪圖案之描繪單元Un對應之選擇用光學元件OSn成ON狀態之順序時，亦可藉由根據描繪資料進行該選擇用光學元件OSn之ON/OFF切換控制，將該選擇用光學元件OSn強制的維持於OFF狀態，因此以該描繪單元Un進行之點掃描是 不會進行的。
本實施形態中，為了進行射入描繪單元U1~U6各個之光束LB1~LB6之主掃描的多面鏡PM之各個，係被同步控制成一邊以相同旋轉速度精密的旋轉、一邊彼此保持一定的旋轉角度相位。據此，即能將從描繪單元U1~U6之各個投射至基板P之光束LB1~LB6各個之主掃描之時序(點光SP之主掃描期間)，設定成彼此不重複。因此，藉由將設於光束切換部之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各個之ON/OFF切換，與6個多面鏡PM各個之旋轉角度位置同步的加以控制，即能進行將來自光源裝置LS之光束LB以時間分割分配至複數個描繪單元Un各個之有效率的曝光處理。
關於6個多面鏡PM各個之旋轉角度之相位對齊、與選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各個之ON/OFF切換時序之同步控制，雖已揭露於國際公開第2015/166910號小冊子，但8面多面鏡PM之情形時，由於作為掃描效率，1個反射面分之旋轉角度(45度)中之1/3程度係對應在基板P上之點光SP之1掃描，因此係以使6個多面鏡PM相對的將旋轉角度之相位各錯開15度而旋轉、且各多面鏡PM跳過8個反射面中之一面進行光束LBn之掃描的方式控制選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)各個之ON/OFF切換。此種關於跳過1面來使用多面鏡PM之反射面的描繪方式，亦已揭露於國際公開第2015/166910號小冊子。
如圖1所示，描繪裝置EX，係將相同構成之複數個描繪單元Un(U1~U6)加以排列之所謂的多頭(multi-head)型之直接描繪曝光裝置。描繪單元Un之各個，係對被支承在旋轉筒DR外周面(圓周面)之基板P於Y方向被區劃之每一部分區域進行圖案之描繪。各描繪單元Un(U1~U6)，一邊將來自光束切換部之光束LBn投射於基板P上(基板P之被照射面上)、一邊在基板P上使光束LBn聚光(收斂)。據此，投射在基板P上之光束LBn(LB1~ LB6)即成為點光。又，藉由各描繪單元Un之多面鏡PM之旋轉，投射在基板P上之光束LBn(LB1~LB6)之點光被掃描於主掃描方向(Y方向)。藉由此點光之掃描，於基板P上，規定為進行1線分圖案描繪之直線的描繪線(掃描線)SLn(又，n=1、2、...、6)。描繪線SLn，亦係光束LBn之點光在基板P上之掃描軌跡。
描繪單元U1，沿著描繪線SL1掃描點光，同樣的，描繪單元U2~U6沿著描繪線SL2~SL6掃描點光。如圖1所示、複數個描繪單元Un(U1~U6)之描繪線SLn(SL1~SL6)，夾著含旋轉筒DR之中心軸AXo與YZ面平行之中心面pcc，於旋轉筒DR之周方向以鋸齒狀排列配置有2列。奇數號之描繪線SL1、SL3、SL5，相對中心面pcc位在基板P之搬送方向上游側(-X方向側)之基板P之被照射面上，且沿Y方向相距既定間隔配置成1列。偶數號之描繪線SL2、SL4、SL6，相對中心面位在基板P之搬送方向下游側(+X方向側)之基板P之被照射面上，且沿Y方向相距既定間隔配置成1列。因此，複數個描繪單元Un(U1~U6)亦係夾著中心面pcc於基板P之搬送方向呈鋸齒狀配置成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，在XZ平面內觀察時，係以和中心面pcc所含之Z軸平行的線分為中心設置成旋轉對稱。
於X方向(基板P之搬送方向、或副掃描方向)，奇數號之描繪線SL1、SL3、SL5與偶數號之描繪線SL2、SL4、SL6係彼此分離，於Y方向(基板P之寬度方向、主掃描方向)則係彼此之描繪開始點及描繪結束點於Y方向不分離而是設定成接合。描繪線SL1~SL6，與基板P之寬度方向、亦即與旋轉筒DR之中心軸AXo略平行。又，將描繪線SLn於Y方向加以接合，係意指以在Y方向相鄰之描繪線SLn之各個描繪之圖案在基板P上於Y方向接合之方式，作成使描繪線SLn之端部彼此於Y方向之位置相鄰接或部分重複的關係。在使描繪線SLn之端部彼此重複之情形時，例如，相對各描繪線SLn之長度，包含描繪 開始點或描繪結束點，於Y方向在數%以下之範圍重複較佳。
如以上所述，複數個描繪單元Un(U1~U6)，係以全部能涵蓋基板P上之曝光區域(圖案形成區域)之寬度方向尺寸之方式，分擔Y方向之掃描區域(主掃描範圍之區劃)。例如，若設1個描繪單元Un分擔之Y方向之主掃描範圍(描繪線SLn之長度)為30~60mm程度時，藉由在Y方向配置合計6個描繪單元U1~U6，即能將可描繪之曝光區域(圖案形成區域)之Y方向寬度擴張至180~360mm程度。又，各描繪線SLn(SL1~SL6)之長度(描繪範圍之長度)，原則上相同。也就是說，沿描繪線SL1~SL6之各個掃描之光束LBn之點光之掃描距離，亦原則上相同。
本實施形態之場合，由於來自光源裝置LS之光束LB係數十微微秒以下之發光時間之脈衝光，因此在主掃描之期間投射於描繪線SLn上之點光，會視光束LB之振盪頻率Fa(例如，400MHz)而成離散的。因此，必須使以光束LB之1脈衝光投射之點光與以下一個1脈衝光投射之點光，在主掃描方向重疊(overlap)。其重疊量，係根據點光之實效尺寸φ、點光之掃描速度(主掃描之速度)Vs、及光束LB之振盪頻率Fa加以設定。點光之實效尺寸(直徑)φ，在點光之強度分布為高斯分布而近似之情形時，係以點光之峰值強度之1/e2(或半值全寬之1/2)之強度的寬度尺寸決定之。本實施形態中，相對於實效尺寸(尺寸)φ，係以點光以φ×1/2程度重疊之方式，設定點光之掃描速度Vs(多面鏡PM之旋轉速度)及振盪頻率Fa。因此，脈衝狀點光沿主掃描方向之投射間隔為φ/2。因此，於副掃描方向(與描繪線SLn交叉之方向)，沿描繪線SLn之點光之1次掃描與下一次掃描之間，最好是能設定成基板P移動點光之實效尺寸φ之約1/2之距離較佳。進一步的，使在Y方向相鄰之描繪線SLn接續於主掃描方向之情形時，亦最好是能重疊φ/2較佳。於本實施形態，係將點光在基板P上之實效尺寸(尺寸)φ，設定為與描繪資料上設定之1像素之尺寸 (2μm×2μm角)相同程度的2~3μm。
各描繪單元Un(U1~U6)，在XZ平面內觀察時，係設定成各光束LBn朝向旋轉筒DR之中心軸AXo前進。如此一來，從各描繪單元Un(U1~U6)朝向基板P前進之光束LBn之光路(光束主光線)，於XZ平面，與基板P之被照射面(嚴格說來係切平面)之法線平行。又，從各描繪單元Un(U1~U6)照射於描繪線SLn(SL1~SL6)之光束LBn，係以相對在彎曲成圓筒面狀之基板P表面之描繪線SLn的切平面，恆成垂直之方式朝向基板P投射。亦即，於點光之主掃描方向，投射於基板P之光束LBn(LB1~LB6)係以遠心狀態掃描。
圖1所示之描繪單元(光束掃描裝置)Un由於係相同構成，因此圖1中僅針對描繪單元U1簡單說明。描繪單元U1之詳細構成，留待之後於圖2中說明。描繪單元U1，至少具備反射鏡M20~M24、多面鏡PM、及fθ透鏡系統(描繪用掃描透鏡)FT。圖1中雖未圖示，但從光束LB1之行進方向所見之多面鏡PM前方、與fθ透鏡系統(f-θ透鏡系統)FT之後方，分別設有柱面透鏡，以修正多面鏡PM之各反射面RP之倒斜誤差造成之點光(描繪線SL1)往副掃描方向之位置變動。
被選擇鏡IM1反射向-Z方向之光束LB1，射入設在描繪單元U1內之反射鏡M20，被反射鏡M20反射之光束LB1，往-X方向行進而射入反射鏡M21。被反射鏡M21反射向-Z方向之光束LB1，射入反射鏡M22，被反射鏡M22反射之光束LB1，往+X方向行進而射入反射鏡M23。反射鏡M23係以射入之光束LB1朝向多面鏡PM之反射面RP之方式，在與XY平面平行之面內使光束LB1彎折。
多面鏡PM，將射入之光束LB1朝向fθ透鏡系統FT反射向+X方向側。多面鏡PM，為了使光束LB1之點光在基板P之被照射面上掃描，使射入 之光束LB1在與XY平面平行之面內1維偏向(反射)。具體而言，多面鏡(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、在旋轉軸AXp之周圍與旋轉軸AXp平行形成之複數個反射面RP(本實施形態中，反射面RP之數Np係設為8)的旋轉多面鏡。以旋轉軸AXp為中心，使此多面鏡PM往既定旋轉方向旋轉，即能使照射於反射面之脈衝狀光束LB1之反射角連續變化。如此，即能藉由1個反射面RP使光束LB1偏向，使照射在基板P之被照射面上之光束LB1之點光沿主掃描方向(基板P之寬度方向、Y方向)掃描。因此，多面鏡PM之1旋轉，沿基板P之被照射面上之描繪線SL1的點光掃描次數，最大即為與反射面RP數量相同之8次。採用跳過1面之方式使用多面鏡PM之反射面之情形時，多面鏡PM之1旋轉在基板P之被照射面上點光掃描之次數則為4次。
fθ透鏡系統(掃描系透鏡、掃描用光學系統)FT，係將被多面鏡PM反射之光束LB1投射於反射鏡M24之遠心系的掃描透鏡。穿透過fθ透鏡系統FT之光束LB1，透過反射鏡M24(及柱面透鏡)成為點光聚光在基板P上。此時，反射鏡M24，於XZ平面，係以光束LB1朝向旋轉筒DR之中心軸AXo前進之方式，將光束LB1反射向基板P。光束LB1對fθ透鏡系統FT之射入角θ(從用透鏡系統FT之光軸的偏角)，會視多面鏡PM之旋轉角(θ/2)而變化。fθ透鏡系統FT，透過反射鏡M24將光束LB1投射於與該射入角θ成比例之基板P之被照射面上之像高位置。設fθ透鏡系統FT之焦距為fo、像高位置為yo時，fθ透鏡系統FT被設計成滿足yo=fo×θ之關係(畸變，distortion)。因此，藉由此fθ透鏡系統FT，即能於Y方向正確的以等速掃描光束LB1。又，射入fθ透鏡系統FT之光束LB1因多面鏡PM而被1維偏向之面(與XY面平行)，係設為包含fθ透鏡系統FT之光軸的面。
〔描繪單元Un之光學構成〕
接著，參照圖2說明描繪單元Un(U1~U6)之光學構成，此處，係想定奇 數號之描繪單元U1、U3、U5來說明構成。如圖2所示，於描繪單元Un內，沿著從光束LBn之射入位置到被照射面(基板P)之光束LBn之行進方向，於單元框架內一體的設有反射鏡M20、透鏡系統Gu1、石英形成之平行平板HVP、透鏡系統Gu2、反射鏡M20a、偏光分束器BS1、孔徑光闌NPA、反射鏡M21、第1柱面透鏡CYa、反射鏡M22、透鏡系統Gu3、反射鏡M23、多面鏡PM、fθ透鏡系統FT、反射鏡M24及第2柱面透鏡CYb。單元框架構成為可從裝置本體單獨的取下。被反射鏡M20反射向-X方向之朝向反射鏡M20a之光束LBn之光路中的2個透鏡系統Gu1、Gu2，係構成為將射入之光束LBn(直徑為1mm以下)之剖面直徑轉換成擴大到數mm(例如為8mm)程度之平行光束的擴束器系統。經擴束器系統擴大之光束LBn，在被反射鏡M20a反射向-Y方向後，射入偏光分束器BS1。光束LBn，係被設定為能以偏光分束器BS1有效率的反射向-X方向之直線偏光。又，在偏光分束器BS1之孔徑光闌NPA側之面，設有1/4波長板。
以偏光分束器BS1反射之光束LBn(圓偏光)，被具有圓形開口之孔徑光闌NPA，切掉光束LB1之強度輪廓上之周邊部(例如範圍1/e2以下之強度部分)。穿透孔徑光闌NPA被反射鏡M21反射向-Z方向之光束LBn，射入第1柱面透鏡CYa。進一步的，於描繪單元Un內，為檢測描繪單元Un之描繪開始可能時機(點光SP之掃描開始時機)，而設有做為檢測多面鏡PM之各反射面RP之角度位置之原點感測器(原點檢測器)的光束送光系60a與光束受光系統60b。又，於描繪單元Un內，為透過fθ透鏡系統FT、多面鏡PM、及偏光分束器BS1等檢測在基板P之被照射面(或旋轉筒DR之表面)反射之光束LBn之反射光的透鏡系統Gu4與光檢測器(光電感測器)DTo。作為光電感測器DTo，可利用、PIN光電二極體、崩潰光電二極體(avalanche photodiode、APD)、金屬-半導體-金屬(MSM)光電二極體等。
射入描繪單元Un之光束LBn，沿著與Z軸平行之軸線Le往-Z方 向前進，射入相對XY平面傾斜45°之反射鏡M20。被反射鏡M20反射之光束LBn，從反射鏡M20起通過透鏡系統Gu1、平行平板HVP、透鏡系統Gu2，朝向在-X方向分離之反射鏡M20a成平行光束前進。反射鏡M20a相對YZ平面傾斜45°配置，將射入之光束LBn朝向偏光分束器BS1反射向-Y方向。偏光分束器BS1之偏光分離面係相對YZ平面傾斜45°配置，反射P偏光之光束，而使偏光於與P偏光正交之方向之直線偏光(S偏光)之光束穿透。若設射入描繪單元Un之光束LBn為P偏光之光束，則偏光分束器BS1使來自反射鏡M20a之光束LBn反射向-X方向透過孔徑光闌NPA導向反射鏡M21側。反射鏡M21相對XY平面傾斜45°配置，將射入之光束LBn以通過第1柱面透鏡CYa之方式朝向反射鏡M22反射向-Z方向。反射鏡M22相對XY平面傾斜45°配置，將射入之光束LBn以通過透鏡系統Gu3之方式朝向反射鏡M23反射向+X方向。反射鏡M23將射入之光束LB1反射向多面鏡PM。
第1柱面透鏡CYa，係以在圖2中具有使光束LBn收斂於Y方向(主掃描方向)之折射力、而於X方向(副掃描方向)不具有折射力之方式，設定母線方向之非等方性的折射光學元件。因此，通過柱面透鏡CYa後之光束LBn，結果，於主掃描方向(因多面鏡PM之光束之偏向方向)成為收斂光束，於副掃描方向(多面鏡PM之旋轉軸AXp之方向)則成為平行光束。進一步的，藉由使通過柱面透鏡CYa之光束LBn通過透鏡系統Gu3(聚光透鏡)，照射於多面鏡PM之反射面RP上之光束LBn，則轉換成於主掃描方向(因多面鏡PM之光束之偏向方向)成為平行狀態，於副掃描方向(多面鏡PM之旋轉軸AXp之方向)成為聚光延伸成狹縫狀之收斂狀態。
多面鏡PM，將射入之光束LB1朝向具有與X軸平行之光軸AXf的fθ透鏡系統FT反射向+X方向側。多面鏡PM，為了在基板P之被照射面上掃描光束LB1之點光SP，使射入之光束LB1在與XY平面平行之面內1維偏向(反 射)。多面鏡PM，具有形成在延伸於Z軸方向之旋轉軸AXp周圍之複數個反射面(本實施形態中為正八角形之各邊)，藉由與旋轉軸AXp同軸之旋轉馬達RM而旋轉。旋轉馬達RM，藉由描繪控制裝置200(參照圖6)以指定之旋轉速度(例如，3萬~4萬rpm程度)旋轉。如先前之說明，描繪線SLn(SL1~SL6)之實效長度(例如，50mm)，係設定為可藉由此多面鏡PM掃描點光SP之最大掃描長(例如，52mm)以下之長度，初期設定(設計上)係於最大掃描長之中央設定描繪線SLn之中心點(fθ透鏡系統FT之光軸AXf通過之點)。
藉由第1柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3，光束LBn在多面鏡PM之反射面上收斂成在與XY平面平行之方向延伸之狹縫狀(長橢圓狀)。藉由第1柱面透鏡CYa(及透鏡系統Gu3)與後述之柱面透鏡CYb，即使多面鏡PM之反射面從與Z軸(旋轉軸AXp)平行之狀態傾斜之情形時，亦能抑制照射在基板P之被照射面上之光束LB1(描繪線SL1)之照射位置偏於副掃描方向。
光束LBn對fθ透鏡系統FT之射入角θ(相對光軸AXf之角度)，係視多面鏡PM之旋轉角(θ/2)而改變。在光束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之光束LBn沿著光軸AXf上前進。來自fθ透鏡系統FT之光束LBn被反射鏡M24反射向-Z方向，透過第2柱面透鏡CYb投射向基板P。藉由fθ透鏡系統FT及母線與Y方向平行之柱面透鏡CYb、進而擴束器系統(透鏡系統Gu1、Gu2)與孔徑光闌NPA之作用，投射於基板P上之光束LB1，在基板P之被照射面上收斂成直徑數μm程度(例如，2~3μm)之微小點光SP。如以上所述，射入描繪單元Un之光束LBn，在XZ平面內觀察時，沿著反射鏡M20到基板P之彎曲成ㄈ字狀之光路而被彎折，往-Z方向行進投射於基板P。
圖2所示之軸線Le，係將射入反射鏡M20之光束LBn之中心線加以延長者，此軸線Le係配置成與被反射鏡M24彎折向-Z方向之fθ透鏡系統FT之光軸AXf同軸。藉由此種配置，能使描繪單元Un之整體(將從反射鏡M20到 第2柱面透鏡CYb之構件保持成一體的單元框架)繞軸線Le微幅旋轉，以高精度調整描繪線SLn在XY面內之微小傾斜。以上之描繪單元Un，其描繪單元U1~U6之各個具有相同構成。據此，一邊藉由6個描繪單元U1~U6之各個將光束LB1~LB6之各點光SP於主掃描方向(Y方向)進行1維掃描、一邊將基板P往長條方向搬送，基板P之被照射面即被點光SP相對的2維掃描，於基板P上，以描繪線SL1~SL6之各個描繪之圖案即以在Y方向接合之狀態被曝光出。又，描繪單元Un內之反射鏡M20~M24之各個，係以在描繪用光束LBn之波長(例如355nm)下具有些微穿透率(例如1%以下)之表面反射型雷射鏡。
舉一例而言，設描繪線SLn(SL1~SL6)之實效掃描長LT為50mm、點光SP之實效直徑φ為4μm、來自光源裝置LS之光束LB之脈衝發光之振盪頻率Fa為400MHz，沿著描繪線SLn(主掃描方向)以點光SP各重疊直徑φ之1/2之方式進行脈衝發光之情形時，點光SP之脈衝發光之主掃描方向之間隔在基板P上為2μm，此與振盪頻率Fa之週期Tf(=1/Fa)2.5nS(1/400MHz)對應。又，此場合，若設描繪資料上所規定之像素尺寸Pxy在基板P上設定為4μm方形時，1像素在主掃描方向與副掃描方向之各方向，以點光SP之2脈衝分曝光出。因此，點光SP之主掃描方向之掃描速度Vsp與振盪頻率Fa，係設定為成Vsp=(φ/2)/Tf=(φ/2)‧Fa之關係。另一方面，掃描速度Vsp，係根據多面鏡PM之旋轉速度VR(rpm)、實效掃描長LT、多面鏡PM之反射面數Np(=8)、與多面鏡PM之各反射面RP之掃描效率1/α，而決定如下。
Vsp=(8‧α‧VR‧LT)/60〔mm/秒〕...式1
因此，振盪頻率Fa(週期Tf)與旋轉速度VR(rpm)，係設定成為如下之關係。
(φ/2)/Tf=(8‧α‧VR‧LT)/60...式2
根據以上所述，將振盪頻率Fa設為400MHz(Tf=2.5nS)、點 光SP之直徑φ設為4μm時，由振盪頻率Fa規定之掃描速度Vsp，為0.8μm/nS(=2μm/2.5nS)。為對應此掃描速度Vsp，將掃描效率1/α設為0.3(α≒3.33)、掃描長LT設為50mm時，由式2之關係，將8面之多面鏡PM之旋轉速度VR設為36000rpm即可。又，於本實施形態，雖係將光束LBn之2脈衝分於主掃描方向與副掃描方向之各方向，各重疊點光SP之直徑φ之1/2而成1像素，但為提高曝光量(DOSE量)，亦可設定為各重疊點光SP之直徑φ之2/3之3脈衝分、或各重疊點光SP之直徑φ之3/4之4脈衝分來做為1像素。因此，若設每1像素之點光SP之脈衝數為Nsp時，先前之式2之關係式，即一般化而能以下式3表示。
(φ/Nsp)/Tf=(Np‧α‧VR‧LT)/60...式3
為滿足此式3之關係，調整光源裝置LS之振盪頻率Fa(週期Tf)與多面鏡PM之旋轉速度VR中之至少一方。
又，構成圖2所示之原點感測器之光束受光系統60b，會產生多面鏡PM之反射面RP之旋轉角度位置來到緊靠著以反射面RP進行之描繪用光束LBn之點光SP之掃描可開始之前之既定位置(規定角度位置、原點角度位置)之瞬間，波形變化之原點訊號(亦稱同步訊號、時序訊號)SZn。由於多面鏡PM具有8個反射面RP，因此光束受光系統60b即是在多面鏡PM之1旋轉中輸出8次原點訊號SZn(8次波形變化)。原點訊號SZn被送至描繪控制裝置200，產生原點訊號SZn後經既定遲延時間後，開始點光SP沿描繪線SLn之描繪。原點訊號SZn係從設於6個描繪單元U1~U6各個之光束受光系統60b，分別輸出原點訊號SZ1~SZ6。
又，圖2中之配置在以透鏡系統Gu1、Gu2構成之擴束器系統中之平行平板HVP，能繞與圖2中之Y軸(主掃描方向)平行之旋轉軸傾斜，藉由其傾斜角之變化，能使在基板P上掃描之點光SP之掃描軌跡描繪線SLn往副掃描 方向微量(例如，點光SP之實效尺寸φ的數倍~十數倍程度)位移(shift)。圖2中，透鏡系統Gu1在使射入之光束LBn(平行光束)在平行平板HVP之前方位置收斂成光腰後，以發散之狀態通過平行平板HVP射入透鏡系統Gu2。透鏡系統Gu2，將發散射入之光束LBn轉換成例如直徑8mm程度之平行光束。配置在偏光分束器BS1後之孔徑光闌NPA，配置在透鏡系統Gu2(擴束器系統)之後側焦距之位置。進一步的，孔徑光闌NPA，藉由柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3，於主掃描方向設定成與多面鏡PM之反射面RP成光學共軛之關係。於副掃描方向(多面鏡PM之旋轉軸AXp之方向)，孔徑光闌NPA與多面鏡PM之反射面RP，係藉由柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3之合成光學系統，設定成光瞳與像面之關係。亦即，若設成為平行光束之光束LBn通過孔徑光闌NPA之位置為光瞳面時，多面鏡PM之反射面RP於副掃描方向相當於光束LBn成為光腰而收斂之像面。
因此，當將平行平板HVP相對擴束器系統(透鏡系統Gu1、Gu2)之光軸從垂直之中立狀態傾斜既定角度時，射入透鏡系統Gu2之光束LBn，於圖2中即往Z方向平行移動，其結果，射入孔徑光闌NPA之光束LBn(平行光束)，即相對光軸些微的傾斜於副掃描方向穿透孔徑光闌NPA之圓形開口。此時，由於孔徑光闌NPA係配置在透鏡系統Gu2(擴束器系)之後側焦距位置，因此在孔徑光闌NPA上之光束LBn之照射位置不會變位。相對光軸些微傾斜穿透孔徑光闌NPA之光束LBn，在多面鏡PM之反射面RP上雖係於副掃描方向是收斂的，但其收斂位置會些微的往副掃描方向(多面鏡PM之旋轉軸AXp之方向)變位。多面鏡PM之反射面RP與基板P之表面，於副掃描方向，由於係因fθ透鏡系統FT與柱面透鏡CYb之合成光學系統而成共軛(成像)關係，因此當使平行平板HVP從中立狀態傾斜時，視其傾斜量，投射於基板P上之點光SP會往副掃描方向位移。
〔光束切換部內之中繼光學系統〕
圖3係顯示選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)及選擇鏡IMn(IM1~IM6)周邊之具體構成的圖，此處，為簡化說明，代表性的顯示圖1中所示之光束切換部中，來自光源裝置LS之光束LB最後射入之選擇用光學元件OS2、與其1個前方之選擇用光學元件OS1之周邊構成。於選擇用光學元件OS1，從光源裝置LS射出之光束LB，係以例如直徑1mm以下之微小直徑(第1徑)之平行光束以滿足布拉格繞射條件之方式射入。未輸入高頻訊號(RF電力)之驅動訊號DF1的期間(驅動訊號DF1為OFF)，射入之光束LB不因選擇用光學元件OS1而繞射，直接穿透。穿透之光束LB，穿透於其光路上沿光軸AXa設置之聚光透鏡Ga及準直透鏡Gb，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後通過聚光透鏡Ga及準直透鏡Gb之光束LB，成為與光軸AXa同軸。聚光透鏡Ga，將穿透選擇用光學元件OS1之光束LB(平行光束)，聚光成在位於聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb間之面Ps的位置成為光腰。準直透鏡Gb，使從面Ps之位置發散之光束LB成為平行光束。因準直透鏡Gb而成為平行光束之光束LB直徑為第1直徑。
此處，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，在既定容許範圍內與面Ps一致，聚光透鏡Ga之前側焦點位置被配置成與選擇用光學元件OS1內之繞射點在既定容許範圍內一致，準直透鏡Gb之後側焦點位置則被配置成與選擇用光學元件OS2內之繞射點在既定容許範圍內一致。因此，聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb能發揮使選擇用光學元件OS1內之繞射點(光束之偏向區域)與次段之選擇用光學元件OS2內之繞射點(光束之偏向區域)，成為光學共軛關係之等倍中繼光學系統(倒立之成像系統)的功能。因此，於面Ps之位置形成中繼光學系統(透鏡Ga、Gb)之光瞳面。
另一方面，在驅動訊號DF1施加於選擇用光學元件OS1之ON狀 態期間，以布拉格繞射之條件射入之光束LB因選擇用光學元件OS1而分為繞射之光束LB1(1次繞射光、主繞射光束)與未繞射之0次光束LB1z。當將光束LB對選擇用光學元件OS1之射入角度射定為滿足布拉格繞射條件時，相對於0次光束LB1z，僅強烈產生繞射角為例如正方向之+1次繞射光束LB1，負方向之-1次繞射光束(LB1’)以及其他之2次繞射光束等，理論上幾乎不會產生。因此，滿足布拉格繞射條件之情形時，設射入之光束LB之強度為100%，無視因選擇用光學元件OS1之穿透率造成之降低時，繞射後之光束LB1之強度最大約70~80%程度
、剩餘之30~20%程度為0次光束LB1z之強度。0次光束LB1z通過由聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb構成之中繼光學系統，進一步穿透後段之選擇用光學元件OS2而被吸收體TR吸收。以對應高頻驅動訊號DF1之頻率的繞射角被偏向於-Z方向之主繞射光束LB1(平行光束)穿透聚光透鏡Ga，朝向設在面Ps上之選擇鏡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朝向選擇鏡IM1之光束LB1即在從光軸AXa偏心之位置與光軸AXa平行的前進，而在面Ps之位置聚光(收斂)成光腰。該光腰之位置被設定為與透過描繪單元U1投射於基板P上之點光SP在光學上共軛。
藉由將選擇鏡IM1之反射面配置在面Ps之位置或其近旁，因選擇用光學元件OS1而偏向(繞射)之描繪用主繞射光束LB1即被選擇鏡IM1反射向-Z方向，透過孔徑AP1與準直透鏡Gc沿軸線Le(先前之圖2參照)射入描繪單元U1。準直透鏡Gc，使因聚光透鏡Ga而收斂/發散之光束LB1成為與準直透鏡Gc之光軸(軸線Le)同軸之平行光束。藉由準直透鏡Gc而成為平行光束之光束LB1之直徑與第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在選擇鏡IM1之反射面或其近旁。孔徑AP1，將能被選擇鏡IM1之反射面反射之主繞射光束LB1以外之高次繞射光束(2次光 等)加以遮蔽。
如以上所述，當將聚光透鏡Ga之前側焦點位置與選擇用光學元件OS1內之繞射點做成光學共軛，並在聚光透鏡Ga之後側焦點位置面Ps配置選擇鏡IM1時，即能在因選擇用光學元件OS1而繞射之光束LB1(主繞射光束)成為光腰之位置，確實地進行選擇(切換)。其他之選擇用光學元件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、以及選擇用光學元件OS4與OS1之間，亦設置由同樣的聚光透鏡Ga與準直透鏡Gb構成之等倍中繼光學系統(倒立之成像系統)。
不過，當在選擇用光學元件OS1脫離理想的布拉格繞射條件之狀態下動作時，有理論上不會產生之-1次繞射光束LB1’成為漏洩光而產生之情形。-1次繞射光束LB1’(平行光束)在選擇用光學元件OS1，關於0次光束LB1z係以和主繞射光束LB1成對稱之繞射角(偏向角)產生而射入聚光透鏡Ga，於面Ps成光腰而收斂。於面Ps上，-1次繞射光束LB1’之聚光點夾著0次光束LB1z之聚光點位在與主繞射光束LB1之聚光點成對稱之位置。選擇鏡IM1由於僅反射主繞射光束LB1，因此其他的0次光束LB1z與-1次繞射光束LB1’會直接射入準直透鏡Gb，射入成OFF狀態之後段的選擇用光學元件OS2。-1次繞射光束LB1’雖是直接穿透選擇用光學元件OS2，此時之射入角度(射出角度)係與選擇用光學元件OS2為ON狀態時之繞射角(偏向角)相等。因此，直接穿透選擇用光學元件OS2之-1次繞射光束LB1’(漏洩光、雜散光)因選擇用光學元件OS2之後段的聚光透鏡Ga而收斂，被後段之選擇鏡IM2反射而射入後段的描繪單元U2。
因此，在選擇用光學元件OS1成為ON狀態、描繪單元U1以點光SP之掃描進行圖案描繪時，以相同描繪資料經強度調變之-1次繞射光束LB1’ (副繞射光束、漏洩光)射入描繪單元U2，以在描繪線SL2上描繪與原本之圖案不同之圖案(雜訊圖案)之方式掃描點光SP。-1次繞射光束LB1’之強度(光量)相對於以描繪單元U2掃描之原來的光束LB2(+1次繞射光束)之強度雖低，但卻是對片狀基板P上之感光層賦予多餘曝光量之狀態，亦即，成為藉由雜訊圖案之被曝光狀態，最終的會有描繪於片狀基板P上之圖案品質大幅惡化的情形。因此，於本實施形態，如圖3所示，為了阻止於選擇用光學元件OS1產生之-1次繞射光束LB1’(作為雜訊光之副繞射光束)射入後段之選擇用光學元件OS2，將刀口狀之遮蔽板(阻止光學構件)IM1’配置在面Ps之位置近旁。遮蔽板IM1’係相對選擇鏡IM1繞光軸AXa(0次光束LB1z)旋轉180°配置。
遮蔽板IM1’，在其他之選擇用光學元件OS5與選擇用光學元件OS6間之中繼光學系統(透鏡系統Ga、Gb)中、選擇用光學元件OS6與選擇用光學元件OS3間之中繼光學系統(透鏡系統Ga、Gb)中、選擇用光學元件OS3與選擇用光學元件OS4間之中繼光學系統(透鏡系統Ga、Gb)中、選擇用光學元件OS4與選擇用光學元件OS1間之中繼光學系統(透鏡系統Ga、Gb)中、以及選擇用光學元件OS2後之位置(光瞳面)之各處，亦同樣的作為遮蔽板IM5’、IM6’、IM3’、IM4’、IM2’設置。又，以下之說明中，將從選擇用光學元件OS1~OS6作為雜訊光產生之-1次繞射光束LB1’~LB6’統稱為LBn’、將遮蔽板IM1’~IM6’統稱為IMn’。
〔選擇用光學元件(AOM)之繞射動作〕
其次，參照圖4、圖5，說明選擇用光學元件OSn之繞射動作。如圖4所示，選擇用光學元件OSn，係由用以使射入之光束LB繞射的結晶體(或石英)AOG、與接著在結晶體AOG之一邊並藉由RF電力(驅動訊號DFn)使結晶體AOG內生成週期性折射率分布(穿透型相位繞射格子)的超音波振動子VD。此處，將包含在含射入之光束LB之軸線、主繞射光束LBn之軸線以及作為雜訊 光之-1次繞射光束LBn’之軸線的平面內、且與結晶體AOG內生成之繞射格子之週期方向正交之軸線設為Lga。當將射入之光束LB之軸線與軸線Lga所夾之角度θB，設為以結晶體AOG之折射率、光束LB之波長、振動頻率等所決之特定角度時，即成為布拉格繞射之狀態，從結晶體AOG僅產生1個主繞射光束LBn。為布拉格繞射之條件之角度θB亦稱為布拉格角。因此，結晶體AOG形成為射入面Pin與射出面Pout彼此平行、且不是與軸線Lga垂直而是與以布拉格角θB射入之光束LB垂直。據此，穿透選擇用光學元件OSn之光束LB或0次光束LBnz，不會因結晶體AOG橫位移而直線前進。然而，若因結晶體AOG之溫度變化、RF電力(驅動訊號DFn)之頻率變化、射入之光束LB從布拉格角Θb些微之角度變化、環境溫度或氣壓變化等之影響，而脫離理想的布拉格繞射之條件時，即會產生作為雜訊光之-1次繞射光束LBn’(副繞射光束)。-1次繞射光束LBn’，係以和相對0次光束LBnz之主繞射光束LBn之繞射角+△θd對稱之繞射角-△θd產生。
圖5係顯示從選擇用光學元件OSn(結晶體AOG)射出之繞射光(亦包含0次光)之一強度分布例的圖表，縱軸代表將射入之光束LB之強度設為100%時射出之0次光束LBnz、+1次繞射光束(主繞射光束)LBn、-1次繞射光束LBn’之強度比率。又，此處係假設不產生2次以上之繞射光束。在選擇用光學元件OSn未施加RF電力之OFF狀態時，不會產生+1次繞射光束LBn與-1次繞射光束LBn’、僅0次光束LBnz以高比率、例如相對射入之光束LB之強度以乘上選擇用光學元件OSn(結晶體AOG)之穿透率η(例如約98%)之比率產生。在選擇用光學元件OSn施加RF電力之ON狀態時，以對應RF電力大小(驅動訊號DFn之振幅)之效率β，產生+1次繞射光束LBn。雖因結晶體AOG之物性而有差異，但效率β最大約為80%程度，考慮穿透率η(≒0.98)之+1次繞射光束LBn之強度相對光束LB之強度，最大約為78%(β×η)。因此，在ON 狀態時未繞射之0次繞射光束LBnz之強度，即為剩餘之約20%。不過，當作為雜訊光而產生-1次繞射光束LBn’時，伴隨於此，+1次繞射光束LBn與0次繞射光束LBnz之各強度之比率會低於理想的狀態(目錄值)。
於本實施形態，從規定值變更施加於選擇用光學元件OSn之各個之RF電力(驅動訊號DFn)之頻率、利用調整在選擇用光學元件OSn之主繞射光束LBn之繞射角度的功能，使投射於基板P上之光束LBn之點光SP往副掃描方向微幅(±數μm程度)高速位移。此位移功能，即使是在點光SP於基板P上掃描之期間，亦能藉由在既定範圍變化驅動訊號DFn之頻率，亦即高速的進行驅動訊號DFn之調頻來加以實現。將驅動訊號DFn之頻率從規定值加以變更之情形時，選擇用光學元件(AOM)OSn會有脫離布拉格繞射之條件而動作之情形，而有與選擇用光學元件OSn之繞射效率之變化一起，作為雜訊光之-1次繞射光束LBn’(副繞射光束)之強度變大的情形。由於作為雜訊光之-1次繞射光束LBn’被遮蔽板IMn’(阻止光學構件)去除掉(cut)，因此雖能阻止對後段之描繪單元Un之射入，但卻會造成主繞射光束LBn之強度(光量)變動。因此，於本實施形態，在使利用施加於選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之調頻而使點光SP往副掃描方向(X方向)之位移功能(藉由選擇用光學元件OSn之X位移功能)作動時，一併進行調整選擇用光學元件OSn之繞射效率以調整描繪用主繞射光束LBn之強度的控制。
〔描繪控制系〕
接著，參照圖6說明為進行以上之控制，而使用描繪單元U1~U6各個之圖案描繪之控制、以及進行用以調整點光SP之強度及曝光量之控制的描繪控制系統的概略構成。圖6，顯示了將來自圖1所示之光源裝置LS之光束LB選擇性的供應至描繪單元U1~U6之各個之光束切換部(包含選擇用光學元件OS1~OS6、反射鏡M1~M12、選擇鏡IM1~IM6、中繼光學系統等)之示意的配 置，並顯示了光源裝置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。於描繪控制裝置(描繪控制部)200，輸入來自圖2所示之描繪單元U1~U6各個之光束受光系統60b之原點訊號SZ1~SZ6，以決定各描繪單元Un之圖案描繪之時序，並對選擇用光學元件OS1~OS6之各個輸出振幅(電力)與頻率經調整之驅動訊號DF1~DF6。如圖1之說明，來自光源裝置LS之光束LB於反射鏡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1所示之吸收體TR，但於圖6中，僅顯示光路中之反射鏡M1、M7、M8，在選擇用光學元件OS2與吸收體TR之間追加了反射鏡M13作為光束切換部。反射鏡M13，將通過選擇用光學元件OS2而未被選擇鏡IM2反射之0次繞射光束反射向吸收體TR。光束切換部中所含之反射鏡M1~M13及選擇鏡IM1~IM6，係與描繪單元Un內之反射鏡M20~M24為相同之雷射鏡，於光束LB之波長(例如，355nm)僅有些微的穿透率(例如1%以下)。
如圖6所示，於反射鏡M1之背面側，設有檢測從光源裝置LS射出之光束LB之強度(光量)的光電感測器DTa，於反射鏡M13之背面側，設有檢測所有的選擇用光學元件OS1~OS6為OFF狀態時穿透而來之光束LB本身、或未能以ON狀態之選擇用光學元件OSn繞射之光束LB之0次繞射光束LBnz的光電感測器DTb。光電感測器DTa、DTb，與圖2中所示之光電感測器DTo同樣的，係以PIN光電二極體、崩潰光電二極體(APD)、金屬-半導體-金屬(MSM)光電二極體之任一者構成。從光電感測器DTa輸出之光電訊號Sa，為監測從光源裝置LS射出之光束LB原來之強度(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，亦是為監測6個選擇用光學元件OS1~OS6之穿透率變動及繞射效率變動而被送至光量測量部202。從光電感測器DTo輸出之光電訊號So，亦為測量形成在旋轉筒DR外周面之基準圖案及形成在基板P上之底層圖案、或來自對準標記之反射光量而被送至光量測量部202 又，圖6中係顯示僅選擇用光學元件OS4成為ON狀態時之狀態，因選擇用光學元件OS4繞射之來自光源裝置LS之光束LB之+1次繞射(主繞射)光束作為光束LB4被供應至描繪單元U4。
光源裝置LS，生成為使光束LB以頻率Fa脈衝發光之時鐘訊號LTC(例如，400MHz)，該時鐘訊號LTC被送至描繪控制裝置200與光量測量部202。描繪控制裝置200，將包含與點光SP之1掃描中描繪之像素數分對應之位元數的描繪位元列資料SDn(n係與描繪單元U1~U6中任一者對應之數)送出至光源裝置LS。進一步的，光源裝置LS與描繪控制裝置200透過介面匯流排(串列匯流排亦可)SJ，進行各種控制資訊(指令及參數)之交換。
〔光源裝置LS〕
光源裝置LS，係如圖7所示之光纖增幅雷射光源(藉由光增幅器與波長轉換元件產生紫外脈衝光之雷射光源)。圖7之光纖增幅雷射光源(LS)之構成，例如已詳細揭露於國際公開第2015/166910號小冊子，因此此處僅簡單說明。圖7中，光源裝置LS，包含控制電路120與種光產生部135，控制電路120包含生成為了頻率Fa脈衝發光出光束LB之時鐘訊號LTC的訊號產生部120a，而種光產生部135則係回應時鐘訊號LTC生成以紅外波長帶脈衝發光之2種類的種光S1、S2。種光產生部135包含DFB半導體雷射元件130、132、透鏡GLa、GLb、偏光分束器134等，DFB半導體雷射元件130回應時鐘訊號LTC(例如400MHz)產生峰值強度大且陡峭或尖銳之脈衝狀種光S1，DFB半導體雷射元件132則回應時鐘訊號LTC產生峰值強度小且和緩(隨時間而寬)的脈衝狀種光S2。種光S1與種光S2被設定為發光時序同步(一致)且皆是每1脈衝之能量(峰值強度×發光時間)大致相同。進一步的，DFB半導體雷射元件130所產生之種光S1之偏光狀態係設定為S偏光，DFB半導體雷射元件132所產生之種光S2之偏光狀態則係設定為P偏光。偏光分束器134，使來自DFB半導體雷射元件130之S偏光之 種光S1穿透而導向電氣光學元件(以Pockels cell(普克耳斯電池)、Kerr cell(卡耳電池)等構成之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反射而導向電氣光學元件136。
電氣光學元件136，根據從圖6之描繪控制裝置200送來之描繪位元列資料SDn，將2種類之種光S1、S2之偏光狀態以驅動電路136a高速地加以切換。在輸入驅動電路136a之描繪位元列資料SDn之1像素分之邏輯資訊為L(「0」)狀態時，電氣光學元件136不改變種光S1、S2之偏光狀態而直接將之導至偏光分束器138，在描繪位元列資料SDn之1像素分之邏輯資訊為H(「1」)狀態時，電氣光學元件136將射入之種光S1、S2之偏光方向旋轉90度導向偏光分束器138。從而，電氣光學元件136在描繪位元列資料SDn之像素之邏輯資訊為H狀態(「1」)時，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。偏光分束器138，係使P偏光之光穿透而透過透鏡GLc導向整合器144，使S偏光之光反射而導向吸收體140之物。穿透偏光分束器138之種光(S1與S2中之任一方)稱為種光光束Lse。通過光纖142a被導向整合器144之來自激勵光源142之激勵光(pump光、charge光)，與從偏光分束器138射出之種光光束Lse合成後，射入光纖光增幅器146。
藉由以激勵光激勵摻雜在光纖光增幅器146中之雷射介質，在通過光纖光增幅器146內之期間種光光束Lse被增幅。經增幅之種光光束Lse從光纖光增幅器146之射出端146a伴隨既定發散角射出，通過透鏡GLd以聚光在第1波長轉換光學元件148方式射入。第1波長轉換光學元件148，第2諧波產生器(Second Harmonic Generation：SHG)，相對射入之種光光束Lse(波長λ)生成波長為λ之1/2的第2諧波。種光光束Lse之第2諧波(波長λ/2)與原本之種光光束Lse(波長λ)，透過透鏡GLe以聚光於第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，藉由第2諧波(波長λ/2)與種光光束Lse (波長λ)之和頻產生(Sum Frequency Generation：SFG)，產生波長為λ之1/3的第3諧波。此第3諧波為在370mm以下之波長帶(例如355nm)具有峰值波長的紫外脈衝光(光束LB)。從第2波長轉換光學元件150產生之光束LB(發散光束)，藉由透鏡GLe被轉換為光束直徑1mm程度之平行光束後從光源裝置LS射出。
施加於驅動電路136a之描繪位元列資料SDn之1像素分之論理資訊為L(「0」)之情形時(不曝光該像素之非描繪狀態時)，不改變射入電氣光學元件136之種光S1、S2之偏光狀態而直接導向偏光分束器138。因此，射入整合器144之種光光束Lse即為種光S2由來之源。由於光纖光增幅器146(或波長轉換光學元件148、150)對此種峰值強度低、隨時間而寬之鈍特性種光S2的增幅效率(或波長變換效率)低，因此從光源裝置LS射出之P偏光之光束LB，成為未被增幅至曝光所需能量之脈衝光。此種由種光S2而生成之光束LB之能量極低，照射於基板P之點光SP之強度為極位準。如以上所述，從光源裝置LS在非描繪狀態時亦會持續射出雖然微弱之紫外脈衝光之光束LB，因此將在此種非描繪狀態時射出之光束LB，亦稱為OFF光束(OFF脈衝光)。
另一方面，在施加於驅動電路136a之描繪位元列資料SDn之1像素分之邏輯資訊為H(「1」)之情形時(使該像素曝光之描繪狀態時)，電氣光學元件136改變射入之種光S1、S2之偏光狀態後導至偏光分束器138。因此，射入整合器144之種光光束Lse即為種光S1由來之源。種光S1由來之種光光束Lse之發光輪廓，由於峰值強度大且尖銳，因此種光光束Lse因光纖光增幅器146(或波長轉換光學元件148、150)而被有效率的增幅(或波長變換)，從光源裝置LS輸出之P偏光之光束LB具有基板P之曝光所需之能量。在描繪狀態時從光源裝置LS輸出之光束LB，為了與非描繪狀態時射出之OFF光束(OFF脈衝光)加以區別，亦稱為ON光束(ON脈衝光)。如以上所述，在作為光源裝置 LS之光纖增幅雷射光源內，將2種類之種光S1、S2中之任一方以作為描繪用光調變器之電氣光學元件136選擇後進行光增幅，即能將光纖增幅雷射光源，作為回應描繪資料(SDn)而高速叢發(burst)發光之紫外脈衝光源。
又，圖6所示之描繪控制裝置200，亦具備輸入來自描繪單元U1~U6各個之原點訊號SZ1~SZ6，以使描繪單元U1~U6各個之多面鏡PM之旋轉速度一致，並以使其旋轉角度位置(旋轉之相位)彼此成既定關係之方式同步控制多面鏡PM之旋轉的功能。進而，描繪控制裝置200，包含儲存根據原點訊號SZ1~SZ6，以描繪單元U1~U6各個之點光SP形成之描繪線SL1~SL6描繪之描繪位元列資料SDn的記憶體。描繪控制裝置200中，預先設定有將記憶體中儲存之描繪位元列資料SDn之1像素分之資料(1位元)，以光束LB之幾脈衝分加以描繪之資訊。例如，在設定為將1像素以光束LB之2脈衝(於主掃描方向與副掃描方向之各方向2個點光SP)加以描繪之情形時，描繪位元列資料SDn之資料，即在時鐘訊號LTC之每2時鐘脈衝各讀出1像素分(1位元)，施加於圖7之驅動電路136a。
〔整體的控制系〕
圖8係顯示圖1所示之旋轉筒DR之驅動控制、圖6所示之描繪控制裝置200、圖7所示之光源裝置LS、及圖1中之描繪單元U1~U6(Un：此處代表性的僅顯示1個)協同進行圖案描繪時之整體的控制系的方塊圖。圖8中，於旋轉筒DR設有與中心軸AXo同軸延伸於Y方向之軸，此軸係由包含馬達及伺服電路等之驅動控制部210進行旋轉控制。為測量旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板P之周方向之移動位置)，於旋轉筒DR之Y方向端部側與中心軸AXo同軸的固定有圓盤狀或圓環狀之標尺構件ESD，與旋轉筒DR一起於XZ面內旋轉。在與標尺構件ESD之中心軸AXo平行之外周面，沿其周方向以一定節距(例如20μm程度)刻設有格子狀之刻度。圖8中，雖將標尺構件ESD之直徑顯示得較旋轉筒DR之外 周面直徑小，但距離標尺構件ESD之中心軸AXo之半徑與旋轉筒外周面之半徑以相等較佳，即使不能做成相等之情形時，半徑差亦最好是能控制在±10%程度之範圍內。又，圖8中，與包含中心軸AXo之YZ面平行之亦為中心面pcc。
如圖1所示，在XZ面內觀察旋轉筒DR之情形時(從Y方向觀察之情形)，奇數號描繪單元U1、U3、U5之各軸線Le(參照圖2)與偶數號描繪單元U2、U4、U6之各軸線Le(參照圖2)，係相對中心面pcc設定為一定角度、例如10°~20°程度。不過，圖8中為簡化說明，僅顯示奇數號描繪單元Un。進一步的，在捲繞於旋轉筒DR搬送之基板P之進行方向，於奇數號描繪單元Un之上游側，於Y方向排列設置有位檢測形成在基板P之十字狀對準標記(或形成在旋轉筒DR外周面之基準圖案)之位置的作為標記檢測系統之複數個對準系統AMn(AM1~AM4)。對準系統AMn，於基板P上具有200~500μm方形程度之檢測視野(檢測區域)，對準系統AMn具備以高速快門速度拍攝出現在檢測區域內之標記之像的以CCD或CMOS構成之撮影元件。以撮影元件拍攝(捕捉)到之包含標記之像的影像訊號，以標記位置檢測部212加以影像解析，以生成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)之相對2維(主掃描方向與副掃描方向)之位置偏移量的資訊。
再者，在標尺構件ESD之周圍，以和其外周面對向之方式，設有用讀取刻度之移動之至少3個編碼器讀頭(讀取頭、檢測頭)EH1、EH2、EH3。不過，圖8中省略了編碼器讀頭EH3之圖示。於XZ面內，編碼器讀頭EH1被設定為從中心軸AXo觀察時與對準系統AMn之檢測區域相同方位，編碼器讀頭EH2被數定為從中心軸AXo觀察時與奇數號描繪單元Un之描繪位置(描繪線SL1、SL3、SL5)相同方位，編碼器讀頭EH3(未圖示)則被設定為從中心軸AXo觀察時與偶數號描繪單元Un之描繪位置(描繪線SL2、SL4、SL6)相同方位。編碼器讀頭EH1、EH2(及EH3)之各個，根據標尺構件ESD之刻度之周方 向移動而週期性進行位準變化，且將具有90度相位差之2相訊號輸出至旋轉位置檢測部214。旋轉位置檢測部214，包含計算來自編碼器讀頭EH1、EH2(及EH3)各個之2相訊號的計數器電路，逐次生成將刻度之移動量(位置變化)以像素尺寸或點光SP之實效直徑φ之一半以下、最好是1/10以下之次微米之解析能力(例如0.2μm)進行數位計算的測量值(移動位置資訊、計算值)。此處，標尺構件ESD、編碼器讀頭EH1、EH2、EH3、旋轉位置檢測部214(計數器電路等)構成編碼器測量系統，以旋轉位置檢測部214生成之測量值(移動位置資訊、計算值)係表示基板P於副掃描方向之移動位置之變化。
標記位置檢測部212，將對準系統AMn之撮影元件在檢測區域內影像捕捉到標記像之瞬間以旋轉位置檢測部214生成之測量值(移動位置資訊、計算值)加以閂鎖儲存。再者，標記位置檢測部212根據以影像解析求出之標記像之相對的位置偏移量與閂鎖之測量值(移動位置資訊、計算值)，將基板P上之標記位置與旋轉筒DR之旋轉角度位置以次微米之精度加以對應後算出之位置資訊輸出至描繪控制裝置200。又，對應編碼器讀頭EH1、EH2(及EH3)之各個設置在旋轉位置檢測部214內之計數器電路，當編碼器讀頭EH1、EH2(及EH3)之各個檢測到在標尺構件ESD之刻度中之周方向1處所設之零點標記時，即零位重置。
如先前之圖2所示，設在描繪單元Un內之平行平板HVP，係以包含改變傾斜量之壓電馬達(PZM)、音圈馬達(VCM)等之驅動源、與測量平行平板HVP從中立狀態之傾斜量之感測器的驅動控制部216加以控制。驅動控制部216可根據來自描繪控制裝置200之指令，在描繪單元Un進行圖案描繪之期間亦能連續的使平行平板HVP之傾斜角度位置變化。
在圖6所示之描繪控制裝置200內，如圖8所示，設有選擇用元件控制部200A、多面鏡控制部200B、描繪控制部200C。選擇用元件控制部200A 回應來自描繪單元Un(U1~U6)之各個之原點訊號SZn(SZ1~SZ6)，對與描繪單元Un(U1~U6)之各個對應之選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)中之任1個施加驅動訊號DFn。於選擇用元件控制部200A，如下一個圖9之說明般，設有調整驅動訊號DFn之振幅(RF電力)及頻率之功能。多面鏡控制部(旋轉馬達控制部)200B，對使描繪單元Un之各個之多面鏡PM旋轉的旋轉馬達RM，相對旋轉速度在3~4萬rpm之間之被指令之速度，以±數rpm以內、最好是±2rpm以內之精度，進行精密的旋轉控制。以多面鏡控制部200B進行之旋轉馬達RM之控制中，亦使用以旋轉位置檢測部214測量之旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板P之移動位置)之資訊、及原點訊號SZn之資訊。描繪控制部200C，具備：儲存與描繪單元Un之各個於基板P上待描繪之圖案對應之描繪圖案資訊(位元映像資料)的記憶體電路、以及根據來自各描繪單元Un之原點訊號SZn、與以旋轉位置檢測部214測量之旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板P之移動位置)之資訊，將以對應之描繪單元Un待描繪之描繪位元列資料SDn從記憶體電路讀出後，回應時鐘訊號LTC送至光源裝置LS的資料送出電路等。
進一步的，描繪控制部200C，具備根據以標記位置檢測部212測量之對準標記之位置資訊，推定運算基板P上之圖案形成區域(亦有已形成底層圖案之情形)與描繪位置(描繪線SL1~SL6之各個)於主掃描方向(Y方向)與副掃描方向(X方向)之各方向之位置誤差之資訊，或根據以旋轉位置檢測部214測量之旋轉筒DR之旋轉角度位置之資訊，推定運算因基板P於副掃描方向之移動速度之誤差及速度不均引起之移動位置誤差之資訊的處理器等。此處理器根據推定運算之圖案形成區域之位置誤差之資訊及基板P之移動位置誤差之資訊，生成用以調整(修正)描繪單元Un之各個之圖案描繪位置的修正資訊。於本實施形態，在以描繪控制部200C之處理器生成之修正資訊中，包含與使描繪單元Un之各個描繪之描繪線SLn(點光SP)之位置往副掃描方向(X方 向)位移之調整量、調整時序、或用以進行調整之機構之指定等相關之資訊。本實施形態中，作為使描繪線SLn(點光SP)之位置往副掃描方向(X方向)位移之修正機構，係使用與描繪單元Un之各個對應設置之傾斜角經調整的平行平板HVP與被調頻之選擇用光學元件OSn中之任一方或雙方。
如先前之說明，藉由平行平板HVP之傾斜使描繪線SLn(點光SP)往X方向位移之機構(亦稱使用平行平板HVP之X位移器機構)，由於係機械性的修正機構，因此雖然回應性低、但能以較大的行程(例如±數十μm程度)使描繪線SLn(點光SP)位移。另一方面，藉由選擇用光學元件OSn之調頻使描繪線SLn(點光SP)往X方向位移之機構(亦稱使用選擇用光學元件OSn之X位移器機構、或使用AOM之X位移器機構)，由於係電性的修正機構，因此雖能回應多面鏡PM之每1個反射面RP之光束LBn之掃描時序，高速地使描繪線SLn(點光SP)位移，但由於使用選擇用光學元件OSn之調頻之主繞射光束LBn之繞射角(圖4所示之+△θd)之調整範圍狹窄，因此位移量為±數μm程度。
〔選擇用光學元件之控制部〕
圖9係顯示圖8之選擇用元件控制部200A之具體的電路方塊圖，選擇用元件控制部200A，係由包含處理器、輸入原點訊號SZn(SZ1~SZ6)並輸入以描繪控制部200C之處理器生成之為了使用選擇用光學元件OSn之X位移器機構之修正資訊的控制電路部250，以及輸出驅動訊號DF1~DF6的6個電路部CCB1~CCB6構成。電路部CCB1~CCB6，由於皆為相同構成，因此代表性的僅說明電路部CCB1之構成。於選擇用元件控制部200A，設有產生作為施加於選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之基準頻率(中心頻率)之基準訊號RFo的基準振盪器260。控制電路部250，根據來自描繪控制部200C之為了使用選擇用光學元件OSn之X位移器機構之修正資訊，生成與從驅動訊號DFn之振幅(電力)之基 準值之修正量相關的修正資訊△AC1~△AC6、以及與從驅動訊號DFn之基準訊號RFo之中心頻率之修正量相關的修正資訊△FC1~△FC6。進一步的，控制電路部250根據原點訊號SZn(SZ1~SZ6)之輸入，生成控制施加於對應之選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之ON(施加)/OFF(非施加)的切換訊號LP1~LP6。
電路部CCB1(CCBn)，具備：根據來自基準振盪器260之基準訊號RFo與來自控制電路部250之修正資訊△FC1(△FCn)、生成作為驅動訊號DF1(DFn)之源之經調頻之高頻訊號的調頻電路251，根據來自控制電路部250之修正資訊△AC1(△ACn)、調整以調頻電路251生成之高頻訊號之振幅(增益)的振幅調整電路252，以及生成對經振幅調整之高頻訊號進行了電力增幅之驅動訊號DF1(DFn)並回應來自控制電路部250之切換訊號LP1(LPn)切換驅動訊號DF1(DFn)之ON/OFF的電力增幅電路253。在其他的電路部CCB2~CCB6中，亦設有同樣的調頻電路251、振幅調整電路252、電力增幅電路253。
使用AOM之選擇用光學元件OSn，雖能藉由改變驅動訊號DFn之頻率調整繞射角，但有時會因布拉格繞射之條件改變造成之繞射效率變化，導致描繪用光束LBn之強度變化。此強度變化之頻率依存性，會因選擇用光學元件OSn之結晶體AOG之材料而不同。圖10係以示意方式說明使用選擇用光學元件(AOM)OSn之光束(主繞射光束)LBn之強度變化之頻率依存性之特性例與點光SP之X位移量之關係的圖表。圖10中，橫軸代表驅動訊號DFn之頻率(MHz)，縱軸代表將驅動訊號DFn在規定頻率(中心頻率)fcc時所得之光束(主繞射光束)LBn之強度設為100%之相對的強度比(%)。強度變化之頻率依存性雖會因選擇用光學元件OSn之結晶體AOG之材料而不同，例如會成為特性Ka、特性Kb般。特性Ka，在相對規定頻率fcc使驅動訊號DFn之頻率變化變 化幅度(變化量)△fc時，特性Ka之強度比之變化傾向較特性Kb之強度比之變化傾向大。亦即，代表與特性Kb相較，特性Ka對頻率變化之光束LBn之強度降低下陡峭、且無法增大頻率變化造成之點光SP之位移量。又，於圖10中，相對於頻率之變化幅度△fc之點光SP之位移量△Xsf，雖然不同材料之結晶體AOG(特性Ka、Kb)亦設為相同，但實際上會因超音波在結晶體AOG內之行進速度之差異而不同。
於圖10之特性Ka、Kb，相對於驅動訊號DFn之頻率之變化幅度△fc，設點光SP位移4μm程度，於特性Ka之強度比為87%程度、於特性Kb之強度比則為96%程度。當頻率之變化幅度△fc進一步變大時，特性Ka之情形，強度比急遽降低。圖9中之控制電路部250，當儲存使用之選擇用光學元件OSn之與圖10般之特性Ka或特性Kb對應之表及近似函數式，設定使用選擇用光學元件OSn之X位移器機構對點光SP之位置之修正量(位移量)時，即將與該位移量對應之驅動訊號DFn之頻率變化量從表或近似函數式求出並作為修正資訊△FCn輸出至調頻電路251。與此一起，控制電路部250，將與該修正資訊△FCn(頻率之變化幅度)對應之強度比從特性Ka或Kb之表或近似函數式求出，將使降低之強度比回到原來狀態之驅動訊號DFn之振幅之修正資訊△ACn輸出至振幅調整電路252。修正資訊△FCn、△ACn，係以多面鏡PM旋轉1次之期間產生8次之脈衝狀原點訊號SZn之期間的時序(跳過1面之情形時則為隔1個的4次)被更新而從控制電路部250輸出。因此，從電力增幅電路253施加至選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn，在原點訊號SZn之1脈衝產生後之圖案描繪之前一刻，被修正為與點光SP往副掃描方向移動指定之位移量對應的頻率，且被調整為因頻率變化造成之強度比之降低被修正的振幅。又，以控制電路部250生成之修正資訊△ACn(△AC1~△AC6)，亦被用於使從描繪單元Un之各個投射至基板P之光束LBn之強度(光量)在容許範圍內一致。
圖11係顯示供應至選擇用光學元件(AOM)OSn之驅動訊號DFn之振幅(RF電力)、與繞射效率β(相對於射入之光束LB之強度的+1次繞射光束LBn之強度比率)之一關係特性例的圖表。圖11中，橫軸代表投入選擇用光學元件(AOM)OSn之RF電力(驅動訊號DFn之振幅)，縱軸代表於布拉格繞射所使用之選擇用光學元件OSn之+1次繞射光束(主繞射光束)之繞射效率β(%)。如圖11所示，繞射效率β具有隨著RF電力之增加而到達最大繞射效率βmax，而從該處起即使再增加RF電力，繞射效率β卻會減少之特性。因此，選擇用光學元件OS1~OS6各個之繞射效率之調整(驅動訊號DFn之振幅設定)係考慮最大繞射效率βmax進行。圖9所示之控制電路部250，係跟據如圖11般之特性，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之變化推定之作為+1次繞射光束之光束LBn之強度變化)的相關關係，以表或函數式加以儲存。因此，以控制電路部250生成之修正資訊△ACn，最終，係參照與如圖11般之繞射效率β之特性對應之表或函數式來加以設定。
圖12係以示意方式顯示如以上之修正資訊△FCn、△ACn之設定時序的時序圖。原點訊號SZn，雖係在多面鏡PM之各反射面RP每次成為既定角度位置時脈衝狀的產生，但若設多面鏡PM之旋轉速度無不均而固定、且多面鏡PM之形狀誤差(頂角之角度不均)亦無時，脈衝狀原點訊號SZn之H位準之開始時序之時間性的間隔Trp即一定。例如，設多面鏡PM之反射面數為8面、多面鏡PM之旋轉速度VR為37500rpm時，多面鏡PM之1旋轉之時間即為1.60mS，時間間隔Trp則為0.2mS(200μS)。描繪單元Un之圖案描繪時間(沿描繪線SLn之點光SP之1次的掃描時間)TSn，根據掃描效率1/α，為TSn≦Trp/α。於先前之圖6~圖8所說明之描繪位元列資料SDn，係在原點訊號SZn之1脈衝產生後之既定遲延時間△TD後，回應時鐘訊號LTC之時鐘脈衝將每一像素之位元 資料送出至光源裝置LS之驅動電路136a(圖7)。緊接著在原點訊號SZn之1脈衝產生後、遲延時間△TD之經過前，圖9所示之選擇用元件控制部200A之控制電路部250，為了將待選擇之選擇用光學元件OSn切換為ON狀態而使切換訊號LPn為H位準，經過描繪時間TSn後立即使切換訊號LPn成為L位準。
如圖12中作為設定時序所示，修正資訊△FCn、△ACn之更新雖係在切換訊號LPn為L位準(選擇用光學元件OSn為OFF狀態)之期間中實施，但無需在切換訊號LPn每次成為L位準時逐次實施。例如，在以一定之時間間隔或插入處理運算修正資訊△FCn、△ACn時，控制電路部250根據與前次運算結果之差分量判斷是否要進行更新，當判斷需要更新時，以切換訊號LPn為L位準之時序實施修正資訊△FCn、△ACn之更新。修正資訊△FCn、△ACn之運算時序，例如，可在以圖8所示之編碼器讀頭EH1、EH2(及EH3)與旋轉位置檢測部214測量之基板P之位置每次移動既定量時加以設定。
〔使用AOM之X位移器機構之動作例〕
接著，參照圖13、圖14說明使用圖8、圖9所示之以選擇用光學元件OSn(AOM)構成之X位移器機構，降低於基板P上形成之底層圖案層(第1層)重疊曝時之重疊誤差的動作例。圖13，係將形成有包含底層圖案層之複數個圖案形成區域(元件區域)APF、與相對各圖案形成區域APF以既定位置關係排列之對準用複數個標記MK1~MK4的基板P，在XY面內加以展開成平面狀的狀態。再者，圖13中，亦顯示了在此種基板P上設定之6個描繪線SL1~SL6、與對準顯微鏡(對準系統)AM1~AM4之各檢測區域Vw1~Vw4的各配置關係。此外，在與通過對準顯微鏡AMn之各檢測區域Vwn之中心之Y軸平行的線段之延長上，為使測量時之阿貝誤差為最小，設定有以編碼器讀頭EH1讀取之標尺構件ESD(參照圖8)之刻度的讀取位置。同樣的，在包含奇數號描繪線SL1、SL3、SL5之各個而與Y軸平行之線段之延長上，為使測量時之阿貝誤差為最 小，設定有以編碼器讀頭EH2讀取之標尺構件ESD之刻度的讀取位置，在包含偶數號描繪線SL2、SL4、SL56之各個而與Y軸平行之線段之延長上，為使測量時之阿貝誤差為最小，設定有以編碼器讀頭EH3讀取之標尺構件ES之刻度的讀取位置。此種編碼器讀頭EH1~EH3之配置，例如已揭露於國際公開第2013/146184號小冊子。
基板P上之標記MK1，係在基板P之-Y方向側端部附近沿X方向(長條方向)以一定間距(例如，5mm間距)形成，標記MK4則在基板P之+Y方向側之端部附近沿X方向(長條方向)以一定間距(例如，5mm間距)形成。標記MK1與標記MK4之X方向位置形成為相同，標記MK1與標記MK4間形成之標記MK2、MK3，係在圖案形成區域APF之+X方向側(下游側)之端部附近與-X方向側(上游側)之端部附近，配置成與標記MK1、MK4一起排列於Y方向成一列。
如先前之說明，與圖8中設置在旋轉位置檢測部214之編碼器讀頭EH1~EH3之各個對應之計數器電路，當編碼器讀頭EH1~EH3之各個檢測到設於標尺構件ESD之刻度周方向之1處之零點標記時，即被零位重置。此時，形成在基板P上之圖案形成區域APF之+X方向側(下游側)端部近旁之標記MK1~MK4，分別被對準顯微鏡AM1~AM4之各檢測區域Vw1~Vw4檢測到時將以編碼器讀頭EH1測量之標尺構件ESD之刻度位置(計數器電路之計算值)作為描繪開始位置加以儲存，以該描繪開始位置為基準控制描繪單元U1~U6各個之圖案描繪動作。具體而言，當以編碼器讀頭EH2測量之標尺構件ESD之刻度位置(計數器電路之計算值)到達儲存之描繪開始位置時，即開始使用奇數號描繪單元U1、U3、U5之圖案描繪(重疊曝光)，當以編碼器讀頭EH3測量之標尺構件ESD之刻度位置(計數器電路之計算值)到達儲存之描繪開始位置時，即開始使用儲存之偶數號描繪單元U2、U4、U6之圖案描繪(重疊曝 光)。以此方式開始對圖案形成區域APF之圖案描繪時，於本實施形態之圖案描繪裝置，即藉由圖8所示之描繪控制部200C，根據配置在圖案形成區域APF之Y方向兩側各處之標記MK1、MK4被對準顯微鏡AM1、AM4之各個之位置檢測結果、與編碼器讀頭EH1之測量值，在以描繪線SL1~SL6之圖案描繪的前一刻進行逐次推定運算出基板P之2維位置誤差(重疊誤差)。此處，在基板P於包含圖案形成區域APF之範圍僅於X方向(副掃描方向、長條方向)產生局部的微幅伸縮而可能使重疊精度惡化之情形時，針對使用由AOM構成之X位移器機構降低重疊誤差之動作，參照圖14之圖(圖表)加以說明之。
於本實施形態，基板P係在長條方向被賦予一定張力之狀態緊貼在旋轉筒DR之外周面加以支承，但會因該張力之大小(N/m)以及張力變動而使得基板P多少伴隨伸縮被支承於旋轉筒DR。再者，有時亦會有因形成底層圖案層時之熱處理或濕式處理，使得基板P產生局部的伸縮。圖14中，係假設被旋轉筒DR支承之基板P於X方向產生±數μm程度之伸縮。圖14之橫軸，係代表以編碼器讀頭EH1測量之標尺構件ESD之刻度移動位置的編碼器測量位置(亦即，基板P之移動位置)、與在X方向以既定間距形成之複數個標記MK1(MK1a~MK1j)之各位置的關係。圖14之縱軸，代表以編碼器測量位置為基準測量之X方向之重疊誤差量△Xer(μm)、與將使用由AOM構成之X位移器機構之點光SP用以根據重疊誤差量△Xer於X方向(副掃描方向)加以位移修正之驅動訊號DFn之頻率修正量±△fc。又，編碼器測量位置之位置PXa、PXb、...、PXj之各個，係表示與標記MK1之X方向設計上之間隔(間距)對應的位置，位置PXa設為與形成在圖案形成區域APF之描繪開始側端部之標記MK1a(先頭標記)被對準顯微鏡AM1檢測之檢測位置一致。因此，若基板P於X方向之伸縮是小到可忽略程度的話，從標記MK1a往X方向排列之標記MK1b、MK1c、...、MK1j之各個，即正確的位於編碼器測量位置PXb、PXc、...、PXj之各個。
然而，因基板P於X方向之伸縮，如圖14所示，相對於編碼器測量位置PXb、PXc、...、PXj之各個，標記MK1b、MK1c、...、MK1j之各個，局部的於X方向微幅偏移。此位置偏移被作為於X方向之重疊誤差量△Xer之特性FPX，根據對準顯微鏡AM1對各標記MK1a~MK1j之檢測位置、與被編碼器讀頭EH1測量之基板P之移動位置(編碼器測量位置)，依序被測量出。圖14中，從先頭(第1個)之標記MK1a到位於第7個之標記MK1g，雖與編碼器測量位置PXg大致一致，但從第1個標記MK1a到第4個標記MK1d，標記MK1b、MK1c、MK1d相對於對應之編碼器測量位置PXb、PXc、PXd各個之位置偏移於-X方向產生，此位置偏移量以逐漸增大之傾向產生。而從第4個標記MK1d到第7個標記MK1g，則標記MK1d、MK1e、MK1f相對對應之編碼器測量位置PXd、PXe、PXf各個之位置偏移量以逐漸減少之傾向產生。再者，從第8個標記MK1h到第10個標記MK1j，標記MK1h、MK1i、MK1j相對對應之編碼器測量位置PXh、PXi、PXj各個之位置偏移於+X方向產生，此位置偏移量以逐漸增大之傾向產生。
在顯示上述傾向之情形時，基板P會在從先頭之標記MK1a之位置(圖案形成區域APF之描繪先頭位置近旁)到標記MK1d之位置之間於X方向以微小比率縮小，從標記MK1d之位置到標記MK1j之位置之間於X方向以微小比率伸長。此場合，當以先頭之標記MK1a之檢測位置、亦即以編碼器測量位置PXa為開始基準，僅根據編碼器測量位置進行重疊圖案之描繪(二次曝光)的話，相對於基板P4上之底層圖案層，重疊曝光之圖案會如以特性FPX所示般，到位置PXg(標記MK1g)之前成為往+X方向位置偏移之狀態，而從位置PXg之後則成為往-X方向位置偏移之狀態。此位置偏移量為重疊誤差量△Xer，圖14之例中，在位置PXa~PXj之間以±4μm程度之寬度產生重疊誤差量△Xer。
於是，於本實施形態中，如圖13所示，在圖案形成區域APF之X方向端部(描繪開始端)到達奇數號描繪線SL1、SL3、SL5之X方向位置、或偶數號描繪線SL2、SL4、SL6之X方向位置之前，以對準顯微鏡AM1(AM4)依序檢測從先頭之標記MK1a(及對應標記MK1a形成在基板P寬度方向之相反側之標記MK4a)算起之第2~第3個標記MK1b(MK4b)~MK1c(MK4c)、尤佳的是之後號數的標記MK1(MK4)，根據各標記MK1(MK4)之X方向排列誤差(間距誤差)推定特性FPX。亦即，圖8所示之描繪控制裝置200內之描繪控制部200C，在基板P上之圖案形成區域APF之描繪開始端，到達奇數號描繪線SL1、SL3、SL5之位置或偶數號描繪線SL2、SL4、SL6之位置之前，依序先讀取測量排列於X方向之複數個標記MK1(MK4)之位置，根據其測量結果依序、推定運算特性FPX之局部的傾向。例如，在以奇數號描繪線SLn或偶數號描繪線SLn之各個進行之圖案描繪開始前，若能先讀取測量先頭之標記MK1a(MK4a)到第4個標記MK1d(MK4d)為止之4個標記MK1(MK4)之情形時，描繪控制部200C，隨著基板P之X方向之移動，依序根據從第n個到第(n+3)個之4個標記MK1(MK4)之各測量位置，逐次推定運算與該4個標記MK1(MK4)所在之基板P之X方向區間相關的特性FPX。
緊接著在特性FPX，例如針對從先頭之第1個標記MK1a(位置PXa)到第4個標記MK1d(位置PXd)間之區間被推定運算後，圖案形成區域APF之描繪開始端即到達奇數號描繪線SL1、SL3、SL5。此時，由於在從先頭標記MK1a到第2個標記MK1b之區間中之重疊誤差量△Xer之變化傾向(變化量)，已作為特性FPX被特定出，因此圖8所示之描繪控制裝置200內之選擇用元件控制部200A(詳言之，圖9之控制電路部250)，即根據以先前之圖10所說明之特性Ka或Kb生成與在標記MK1a~MK1b之區間中之重疊誤差量△Xer之變化對應之修正資訊△FCn，將之施加於調頻電路251。此場合，修正資訊△FCn係 與編碼器測量位置變化到位置PXa~PXb同步，將來自基準振盪器260之基準訊號RFo之調頻度(頻率修正量△fc)，作為可抵消重疊誤差量△Xer之變化的連續性函數或離散性函數(階梯函數)加以生成。圖14所示之特性FFC係表示生成之修正資訊△FCn之一例，此處，將在以編碼器測量特定之位置PXa~PXj各個間之頻率修正量△fc設為線性近似。
藉由以上控制，在對基板P上之圖案形成區域APF進行圖案描繪(重疊曝光)時，從描繪單元Un之各個投射之點光SP於副掃描方向之位置，與基板P之副掃描方向(X方向)之移動同步，往X方向逐次微幅移以根據先讀取之標記MK1(MK4)之X方向之檢測位置抑制(或抵消)事前推定運算之重疊誤差量△Xer。因此，在已形成於圖案形成區域APF之底層圖案層重疊曝光新的圖案(二次圖案)時之重疊精度，即使基板P有全面的伸縮、或局部的伸縮，亦能獲得飛躍的提升。藉由此種高精度化，即能在易變形之可撓性基板P上直接形成薄膜電晶體等微米級之微細電子元件。
進一步的，於本實施形態，如圖14之特性FFC般，將用以修正因調變選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之頻率時可能產生之選擇用光學元件OSn之效率變化引起之描繪用光束LBn之強度變化的修正資訊△ACn，以圖9之控制電路部250生成，最終的投射於基板P上之點光SP之強度，係被控制成在6個描繪單元Un間於容許範圍內一致。具體而言，將對應根據以圖14之方式求出之特性FFC設定之調頻度(頻率修正量△fc)的描繪用光束LBn之強度比(衰減率)，從圖10所示之特性Ka或Kb求出，將用以補償該衰減量(效率降低分)所需之驅動訊號DFn之振幅(RF電力)之修正量，從先前之圖11所例示之繞射效率β之特性求出。此種處理，係以圖9之控制電路部250實施，將求出之驅動訊號DFn之振幅(RF電力)之修正量生成為修正資訊△ACn。修正資訊△ACn，與為修正使由AOM構成之X位移器機構作動之修正資訊△FCn(圖14之頻率修 正量特性)同樣的，以連續的或階梯狀變更振幅(RF電力)之函數生成，以和修正資訊△FCn相同時序，施加於圖9之振幅調整電路252。
以上，根據本實施形態，藉由使用由AOM(選擇用光學元件OSn)構成之X位移器機構，能大幅降低因基板P之伸縮等產生之重疊誤差，提高重疊精度。再者，於主掃描方向(Y方向)相鄰之描繪單元Un之各個所描繪之圖案彼此之接合精度(尤其是X方向之接合精度)，即使不使用如先前之專利文獻1般之在複數個多面鏡間調整反射面之組合(旋轉方向之角度相位)的繁瑣方法，亦能提升。在2個描繪單元Un間產生規則性的接合誤差(多面鏡PM之每一反射面)之情形時，只需對2個描繪單元Un之至少一方之由AOM(選擇用光學元件OSn)構成之X位移器機構，將對應該接合誤差量之偏差值加入修正資訊△FCn，即能容易地提升接合精度。除此之外，亦能同時修正在使X位移器機構作動時可能產生之描繪用光束LBn之強度變化(曝光量誤差)。從而，能縮小以描繪單元Un之各個描繪之最小線寬圖案之尺寸不均。
接著，使用圖15、圖16說明使由AOM(選擇用光學元件OSn)構成之X位移器機構動作時之描繪用光束LBn(點光SP)之位移狀況。圖15係說明在圖3所示之選擇用光學元件OS1(OSn)之後之選擇鏡(分岐反射鏡)IM1之光束選擇與光束位移之狀況說明的圖，圖16係說明從圖2所示之多面鏡PM之反射面RP到基板P之光束之狀態的圖。
如圖3之說明，選擇鏡IM1(IMn)係配置在中繼光學系統(透鏡Ga、Gb)間之面Ps(光瞳面)近旁。選擇用光學元件OS1之偏向位置與面Ps，係因中繼光學系統之透鏡Ga而成光瞳位置與像面之關係。因此，從透鏡Ga朝向選擇鏡IM1之反射面(相對XY面成45°)之描繪用光束LB1之中心軸(主光線)，在選擇用光學元件OS1之驅動訊號DF1為規定頻率fcc(圖14)時，係和與透鏡Ga(中繼光學系統)之光軸AXa同軸前進之0次光束LB1z之主光線平 行，並從光軸AXa往-Z方向位移△SF0。此場合，於選擇鏡IM1之反射面往-Z方向反射之光束LB1，與透鏡Gc之光軸AX1同軸前進，被透鏡Gc由發散光束轉換為平行光束，朝向圖2所示之描繪單元U1(Un)之鏡M20。假設從該狀態下，將選擇用光學元件OS1之驅動訊號DF1之頻率從規定頻率fcc提高+△fc時，從選擇用光學元件OS1射出之光束LB1之繞射角+△θd(參照圖4)即會從規定角度增加，到達選擇鏡IM1之光束LB1，成為沿著從光軸AXa往-Z方向平行位移△SF1之中心軸AX1’前進之光束LB1’。如以上所言，視驅動訊號DF1之頻率之變化量△fc，朝向選擇鏡IM1之光束LB1’之中心軸AX1’會從規定位置(光軸AX1之位置)往Z方向橫位移(平行移動)變位量△SF1-△SF0。
於選擇鏡IM1之反射面被反射向-Z方向而朝向透鏡Gc之光束LB1’之中心軸AX1’，與透鏡Gc之光軸AX1平行，選擇鏡IM1之反射面(面Ps)被設定在透鏡Gc之前側焦點位置近旁，因此從透鏡Gc射出之光束LB1’被轉換為相對光軸AX1於XZ面內些微傾斜之平行光束。於本實施形態，由於面Ps係設定為透過描繪單元U1(Un)最終與基板P之表面共軛，因此，聚光在基板P上之點光SP，亦是與變位量△SF1-△SF0成正比微幅從規定位置(初期位置)往副掃描方向(X方向)位移。
圖16係將從描繪單元U1(Un)內繞旋轉軸AXp旋轉之多面鏡PM之1個反射面RP到基板P之光路加以展開從Y方向(主掃描方向)觀察的圖，為易於觀察，反射面RP之旋轉軸AXp方向之尺寸及光束LB1之位移狀況係誇張顯示。因選擇用光學元件OS1而以規定之繞射角偏向之光束LB1，在與XY面平行之面內射入多面鏡PM之反射面RP後被反射。射入反射面RP之光束LB1，於XZ面內藉由圖2所示之第1柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3之合成光學系統在反射面RP上收斂於Z方向。於反射面RP反射之光束LB1，在與包含fθ透鏡系統FT之光軸AXf之XY面平行之面內，根據多面鏡PM之旋轉速度而高速偏 向，透過fθ透鏡系統FT與第2柱面透鏡CYb在基板P上據光成點光SP。點光SP，於圖16係在與紙面垂直之方向1維掃描。
另一方面，如圖15所示，於選擇鏡IM1之反射面相對光束LB1以變位量△SF1-△SF0橫位移之光束LB1’，射入相對多面鏡PM之反射面RP上之光束LB1之照射位置些微往Z方向(副掃描方向)錯開之位置。據此，於反射面RP反射之光束LB1’之光路，在XZ面內係與光束LB1之光路些微錯開之狀態，通過fθ透鏡系統FT與第2柱面透鏡CYb後在基板P上聚光成點光SP’。多面鏡PM之反射面RP，光學上雖係配置在fθ透鏡系統FT之光瞳面，但藉由2個柱面透鏡CYa、CYb形成之面傾斜修正作用，在圖16之XZ面內，反射面RP與基板P之表面成為共軛關係。因此，當照射在多面鏡PM之反射面RP上之光束LB1如光束LB1’般往Z方向些微位移時，基板P上之點光SP亦如點光SP’般於副掃描方向位移△SFp。又，如圖15中之說明，在選擇鏡IM1之反射面反射後一刻之光束LB1及橫位移之光束LB1’之各中心光線(主光線)，皆與透鏡Gc之光軸AX1為平行之關係(遠心的狀態)。因此，圖16所示之射入多面鏡PM之反射面RP上之光束LB1之中心光線與橫位移之光束LB1’之中心光線，在XZ面內(副掃描方向)，皆與fθ透鏡系統FT之光軸AXf成平行之關係(遠心的狀態)。進一步的，於副掃描方向，由於反射面RP與基板P之表面成共軛關係，因此從柱面透鏡CYb朝向基板P表面之光束LB1之中心光線與橫位移之光束LB1’之中心光線，在XZ面內(副掃描方向)，皆與fθ透鏡系統FT之光軸AXf成平行關係(遠心的狀態)。
如以上所述，使選擇用光學元件OS1之驅動訊號DF1之頻率從規定頻率fcc變化±△fc，即能使點光SP於副掃描方向位移±△SFp。其位移量(| △SFp |)，雖會受選擇用光學元件OS1本身之偏向角(繞射角△θd)最大範圍、選擇鏡IM1之反射面大小、至描繪單元U1內之多面鏡PM之光學系統(中繼 系統)之倍率、多面鏡PM之反射面之Z方向(副掃描方向)尺寸、從多面鏡PM到基板P之倍率(fθ透鏡系統FT之倍率)等之限制，但係設定在點光SP之基板P上實效尺寸(直徑)之數倍程度(或描繪資料上所定義之像素尺寸Pxy之數倍程度)之範圍。又，以上雖係針對選擇用光學元件OS1及描繪單元U1做了說明，但關於其他選擇用光學元件OS2~OS6及描繪單元U2~U6，亦與圖15、圖16同樣構成。
如以上所述，於本實施形態，由於能將選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)兼用於回應切換訊號LPn(LP1~LP6)之光束之切換功能、與回應修正資訊△FCn(△FC1~△FC6)之點光SP之位移功能，因此能使對各描繪單元Un(U1~U6)供應光束之光束送光系統之構成簡單。再者，與就每一描繪單元Un分開設置光束選擇用與點光SP之位移用聲光調變元件(AOM及AOD)之情形相較，能減少發熱源，提高圖案描繪裝置(曝光裝置)EX之溫度安定性。尤其是驅動聲光調變元件之驅動電路之驅動訊號DFn為80~200MHz程度之高頻，因此從縮短訊號纜線之必要性來看，是配置在聲光調變元件之附近。然而，驅動電路為相當大的發熱源。即使設置冷卻驅動電路之機構，當數量增加時，裝置內溫度易在短時間內上升，有可能因光學系統(透鏡及反射鏡)之溫度變化造成之變動導致描繪精度降低。因此，作為熱源之驅動電路及聲光調變元件較少較佳。又，選擇用光學元件OSn(OS1~OS6)之各個受溫度變化之影響而使作為1次繞射光偏向之光束LBn之繞射角變動之情形時，於本實施形態，可藉由設置將圖9所示之修正資訊△FCn(△FC1~△FC6)之值，根據以溫度感測器測量之溫度變化加以調整之反饋控制系統，容易地抵消繞射角變動造成之影響。
本實施形態之選擇用光學元件OSn之光束位移功能，可將來自複數個描繪單元Un各個之光束LBn之點光SPn所形成之描繪線SLn之位置，高速 的於副掃描方向進行微調整。因此，在使相鄰之描繪單元Un(單元框架)之各個繞圖2所示之軸線Le微幅旋轉以調整各描繪線SLn之傾斜後，藉由使描繪線SLn往副掃描方向位移，即能提高重疊精度且亦能提高在各描繪線SLn之端部之圖案描繪時之接合精度。
〔第2實施形態〕
藉由由AOM(選擇用光學元件OSn)構成之X位移器機構，使從描繪單元Un之各個投射之光束LBn之點光SP構成之掃描軌跡(描繪線SLn)往X方向(副掃描方向)位移之修正機構，在基板P之X方向之伸縮量為較小範圍(例如，±數μm以內)之情形時可良好的發揮功能。然而，基板P之局部的伸縮(部分伸縮)超過上述範圍時，施加於選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之頻率將會大幅脫離規定頻率fcc，如圖10之特性Ka、Kb般，強度比(繞射效率β)會急遽降低。因此，在隨著基板P之X方向移動，依序測量附隨於圖案形成區域APF之標記MK1(MK4)之各位置以逐次推定運算與基板P之X方向之區間相關之特性FPX的過程中，在描繪前一刻所測量之特性FPX(X方向之重疊誤差量)之結果，顯示越是超過可由AOM(選擇用光學元件OSn)構成之X位移器機構之位移修正可能範圍則越是大幅變化之傾向的情形時，或是知悉相較於在已曝光處理之先行之圖案形成區域APF之特性FPX，大幅伸縮的情形時，圖8之描繪控制裝置200，即以單獨使用圖2或圖8所示之作為機械光學性X位移器機構之平行平板HVP形成之位移功能、或並用由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構之方式，進行控制之切換。
單獨使用藉由平行平板HVP之位移功能之情形時，只要依序測量附隨在圖案形成區域APF之標記MK1~MK4之各位置，一邊與圖14同樣的逐次推定運算特性FPX、一邊視編碼器測量位置(基板P之X方向之移動位置)使平行平板HVP之傾斜量以特性FPX獲得修正之方式連續或階段性的變化即可。 由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構之回應性(跟隨性)，係依存於使平行平板HVP傾斜之驅動系統之伺服控制之回應特性。因此，藉由機械光學性X位移器機構之回應性，即能決定可跟隨之特性FPX中之變化率(圖表上之傾斜)之最大值(極限值)。在呈現以推定運算逐次求出之特性FPX中之變化率超過所想定之極限值之急遽變化的情形時，機械光學性X位移器機構將無法完全跟隨。因此，於本實施形態，係進一步的並用機械光學性X位移器機構與由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構。
圖17A、圖17B係顯示將圖2所示之從描繪單元Un內之擴束器系統之透鏡系統Gu1到孔徑光闌NPA之光路予以展開的狀態，用以說明因平行平板HVP之傾斜使描繪線SLn位移之情形。圖17A係平行平板HVP之彼此平行的射入面與射出面相對光束LBn之中心線(主光線)成90度之狀態、亦即係顯示平行平板HVP在XZ面內未傾斜之狀態的圖。圖17B係顯示平行平板HVP之彼此平行的射入面與射出面相對光束LBn之中心線(主光線)從90度傾斜之狀態、亦即係顯示平行平板HVP相對YZ面傾斜角度η之狀態的圖。
進一步的，於圖17A、圖17B中，在平行平板HVP未傾斜之狀態(角度η=0度)時，係假設透鏡系統Gu1、Gu2之光軸Axe設定為通過孔徑光闌NPA之圓形開口中心，射入擴束器系統之光束LBn之中心光線調整為與光軸AXe同軸。又，透鏡系統Gu2之後側焦點位置則配置成與孔徑光闌NPA之圓形開口之位置一致。孔徑光闌NPA之位置，藉由第1柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3之合成光學系統，於副掃描方向，從多面鏡PM之反射面RP之位置(或fθ透鏡系統FT之前側焦點位置)來看時，係設定為成光瞳之位置。另一方面，於主掃描方向，孔徑光闌NPA係配置成與fθ透鏡系統FT之前側焦點之位置射入光瞳之位置在光學上共軛。因此，在使平行平板HVP傾斜角度η之情形時，穿透平行平板HVP射入透鏡系統Gu2之光束LBn(此處，為發散光束)之中心光線，相 對光軸Axe往-Z方向微幅平行移動，從透鏡系統Gu2射出之光束LBn被轉換為平行光束，且光束LBn之中心光線相對光軸Axe些微傾斜。
由於透鏡系統Gu2之後側焦點位置係配置成與孔徑光闌NPA之圓形開口之位置一致，因此從透鏡系統Gu2傾斜射出之光束LBn(平行光束)不會在孔徑光闌NPA上往Z方向偏移，而會持續投射於圓形開口。因此，通過孔徑光闌NPA之圓形開口之光束LBn，即會在正確的切掉強度分布上之1/e2範圍之強度之狀態下，相對光軸Axe在XZ面內以些微的傾斜於副掃描方向之角度，朝向之後段之第1柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3之合成光學系統。孔徑光闌NPA，於副掃描方向，從多面鏡PM之反射面RP來看係對應於光瞳位置。因此，視通過孔徑光闌NPA之圓形開口之光束LBn於副掃描方向之傾角，射入多面鏡PM之光束LBn(於副掃描方向為收斂)在反射面RP上之位置，與圖16中說明之射入反射面RP之光束LB1與經橫位移之光束LB1’之關係同樣的，些微的往Z方向(副掃描方向)位移。從而，於多面鏡PM之反射面RP反射之光束LBn，如圖16所示，在相對與包含fθ透鏡系統FT之光軸AXf之XY面平行之面些微的往Z方向(副掃描方向)位移了的狀態射入fθ透鏡系統FT。其結果，可藉由fθ透鏡系統FT與第2柱面透鏡CYb，使投射於基板P上之光束LBn之點光SP往副掃描方向些微的位移。
於藉由平行平板HVP之傾斜之機械光學性X位移器機構，可使基板P上之點光SP(描繪線SLn)之位置於副掃描方向在±數十μm程度(例如，±50μm)之範圍位移，而能因應基板P於X方向(副掃描方向)較大的伸縮。例如，圖13所示之圖案形成區域(元件區域)APF於副掃描方向(X方向)之設計上長度(長度尺寸)為420mm(A3紙之長邊尺寸)之情形時，因各種製程之影響及被支承於旋轉筒DR時之張力影響等，若假設基板P於副掃描方向相同的有約100ppm之線性伸縮的話，描繪曝光時實際之圖案形成區域APF之長度尺寸 即會相對420mm而產生42μm之伸縮。如以上所述，於圖案形成區域APF之長度尺寸全範圍基板P產生線性伸縮之情形時，僅單獨使用藉由平行平板HVP之傾斜之機械光學性X位移器機構，亦能提升重疊精度及接合精度。
圖18係用以說明於圖案形成區域APF之長度尺寸全範圍基板P產生了線性伸縮之情形時之使用機械光學性X位移器機構對描繪位置之副掃描方向之修正動作的圖表。圖18中，橫軸代表以編碼器系統測量之基板P之副掃描位置。圖18下側之圖表係表示在副掃描位置之圖案形成區域APF之長度尺寸之範圍與基板P之伸縮誤差量△xer(μm)之變化，圖18上側之圖表係表示從圖案形成區域APF之描繪開始位置到描繪結束位置之間之平行平板HVP之傾斜角η之變化特性A或B。又，圖18中，雖省略了圖14所示之標記位置(MK1a~MK1j)，但係假設設計上之圖案形成區域APF之長度尺寸因基板P之線性伸張而伸展了約42μm(變長)。實際上，基板P是樹脂製片材之情形時，在圖案形成區域APF之長度尺寸範圍內之線性伸縮之誤差(實伸縮誤差)，在微米級上並非漂亮的線性，而是相較線性有若干不均。因此，預先掌握圖案形成區域APF之長度尺寸範圍之實伸縮誤差特性，並如圖18下側之圖表般求出該線性近似特性，當相對線性近似特性之實伸縮誤差特性之不均在容許範圍(例如所需之重疊精度及接合精度)以下之情形時，如圖18上側之圖表之變化特性A所示，以使在描繪開始位置之傾斜角η設定為0(中立位置)之平行平板HVP，與圖案形成區域APF之副掃描方向之描繪位置之變化成正比的使傾斜角η線性變化，在圖案形成區域APF之描繪結束位置成為傾斜角ηa之方式進行控制。
藉由平行平板HVP之傾斜角η從0到ηa為止之變化幅度△ηf，描繪單元Un各個之描繪線SLn，在從描繪開始位置到描繪結束位置之描繪動作中，即往與基板P之搬送方向(圖13中之+X方向)相反之方向(圖13中之-X方向)慢慢地位移伸縮誤差量△xer(約42μm)。又，在僅因應線性伸縮誤差之情 形時，只要能確保從描繪開始位置到描繪結束位置之平行平板HVP之傾斜角η之變化幅△ηf即可，如變化特性B般在描繪開始位置之平行平板HVP之傾斜角η之初期值可任意設定。本實施形態中，由於能在平行平板HVP之傾斜角η之行程範圍，使描繪線SLn於副掃描方向位移±50μm(寬度約100μm)程度，因此藉由使平行平板HVP之傾斜角η從負方向往正方向、或從正方向往負方向以最大行程變化，即能相對圖案形成區域APF之長度尺寸(420mm)，因應最大100μμ之伸張誤差或收縮誤差。此即代表可因應基板P到約238ppm之伸縮誤差。
在對圖案形成區域APF進行圖案之描繪曝光期間，由於旋轉筒DR係以固定之角速度旋轉，因此基板P被以固定之已知速度往副掃描方向搬送。從而，可由基板P之已知搬送速度與圖案形成區域APF之長度尺寸(420mm)，得知從圖18中之描繪開始位置到描繪結束位置之所需時間(秒數)。因此，亦能以時間基準控制平行平板HVP之沿變化特性A或B之傾斜角η之驅動。作為用以使平行平板HVP之傾斜角變化之驅動控制部216(圖8)之驅動源使用步進馬達(脈衝馬達)之情形時，藉由改變驅動脈衝之頻率(驅動率之變更)，即能賦予對應從描繪開始位置到描繪結束位置所需時間(秒數)之傾斜角η之變化幅度△ηf。除此之外，作為驅動源使用壓電馬達、音圈馬達、DC馬達中任一種之情形時，亦可藉由將每單位時間之驅動量控制於一定之方式，同樣地賦予對應從描繪開始位置到描繪結束位置所需時間(秒數)之傾斜角η之變化幅度△ηf。
又，亦可以圖8所示之旋轉位置檢測部214即時測量之旋轉筒DR之轉角度位置、亦即做成回應基板P往副掃描方向之移動位置之變化，對平行平板HVP之驅動控制部216(驅動源)進行伺服控制的構成。此場合，只要將以旋轉位置檢測部214內之計數器電路即時測量之基板P之移動位置資訊，透過 圖8之描繪控制裝置200送至驅動控制部216，與從描繪開始位置到描繪結束位置之基板P之移動位置變化成正比的逐次變化平行平板HVP之傾斜角η即可。旋轉筒DR，雖係被圖8之驅動控制部210，以指令速度等速旋轉之方式控制，但亦有因對張掛於旋轉筒DR之基板P所賦予之張力之變化等，使得旋轉速度產生些微不均的情形。旋轉速度之不均將成為基板P往副掃描方向之移動速度之變動，而成為於副掃描方向之描繪位置之變動。此描繪位置之變動，由於能作為以旋轉位置檢測部214測量之旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板P之移動位置)之時間性變動加以掌握，因此若將平行平板HVP之傾斜角η回應旋轉位置檢測部214之測量結果進行伺服控制的話，即能在不使旋轉筒DR之旋轉速度之不均造成之基板P之速度變動(移動量之時間性變動)所引起之位置誤差累積的情形下，使平行平板HVP之傾斜角η配合基板P上之圖案形成區域APF之實際長度尺寸正確地變化。
再者，亦可做成根據來自圖8所示之檢測多面鏡PM之反射面RP之角度位置之光束受光系統60b的原點訊號SZn，對平行平板HVP之驅動控制部216(驅動源)進行伺服控制之構成。此場合，若設多面鏡PM之反射面數量為8、旋轉速度為36000rpm的話，因多面鏡PM1秒旋轉600圈，因此來自描繪單元Un之原點訊號SZn，即作為800Hz之脈衝狀波形輸出。由於平行平板HVP之驅動控制部216無法回應此種高頻率，因此，例如將原點訊號SZn之頻率分頻為1/100~1/300之時序脈衝訊號(48Hz~16Hz)，在圖8之描繪控制裝置200內或驅動控制部216內生成，以該時序脈衝訊號之週期之時序對平行平板HVP之驅動控制部216進行伺服控制即可。
〔第2實施形態之變形例1〕
接著，參照圖19說明並用由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構與由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構之例。圖19係與先前 之圖14同樣的，在重疊誤差量△Xer之特性FPX中、與從第1個標記MK1a到第5個標記MK1e對應之編碼器測量位置PXa~PXe之範圍中，重疊誤差量△Xer產生最大20μm程度之情形加以誇張例示的圖表。不過，標記位置(MK1a~MK1e)之圖示則予以省略。圖19之特性FPX，如以圖14說明般，係奇數號描繪單元U1、U3、U5之各個在從基板P上之描繪先頭位置開始描繪之前，根據藉由事先讀取以作為標記檢測系統之對準顯微鏡AM1檢測之標記MK1a~MK1e之各檢測位置、與以編碼器讀頭EH1測量之基板P之移動位置(編碼器測量位置)所測量者。相對於此特性FPX，將藉由由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構對描繪線SLn往副掃描方向之位置修正之修正特性C，以曲線配適法(curve fitting)、最小平方近似等之運算加以推定。此時，係在修正特性C上任意點之微分值(傾斜)不超過平行平板HVP之驅動控制部216之回應極限(回應旋轉率Slew Rate)之條件下，推定運算修正特性C。
其次，將實測之重疊誤差量△Xer之特性FPX、與使由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構動作時推定之修正特性C的差分量△XSb、△XSc、△XSd、△XSe，就與標記MK1a~MK1e各個之位置對應之編碼器測量位置PXb~PXe之各個進行運算。又，於位置PXa(接近描繪先頭位置之標記MK1a之位置)差分量設為零。差分量△XSb、△XSc、△XSd、△XSe係以由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構無法完全修正之殘差分，此差分量△XSb、△XSc、△XSd、△XSe，如圖19上側之圖表所示，以由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構加以修正。因此，將修正特性C以推定運算加以設定時，係設定為就每一位置PXb~PXe算定之差分量△XSb、△XSc、△XSd、△XSe之各個，在能以由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構進行描繪線SLn之位移的範圍內。
當修正特性C決定後，與圖14所示之特性FFC之設定方法同樣 的，圖8所示之描繪控制裝置200內之選擇用元件控制部200A(詳言之係圖9之控制電路部250)，將與伴隨基板P依序從位置PXa移動至位置PXb、PXc、PXd、PXe而產生之差分量△XSb~△XSe之各個對應之修正資訊△FCn(相較於規定頻率fcc之偏差量-△fcb、-△fcc、-△fcd、-△fce)，根據先前以圖10說明之特性Ka或Kb加以生成，將與該等偏差量-△fcb、-△fcc、-△fcd、-△fce之包絡(envelope)相當之特性FFC’，施加於圖8之調頻電路251。此場合，修正資訊△FCn，係作為與編碼器測量位置變化至位置PXa~PXb之動作同步，使來自基準振盪器260之基準訊號RFo之調頻度(頻率修正量△fc)如特性FFC’般之變化，以抵消重疊誤差量△Xer之差分量△XSb、△XSc、△XSd、△XSe之各個的連續函數、或離散函數(步進函數)而生成。
採以上方式，就描繪單元Un之各個，藉由並用由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構與由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構來修正描繪線SLn各個之副掃描方向位置，對基板P上圖案形成區域APF之長度尺寸方向之非線性伸縮，使重疊誤差及接合誤差之程度低於點光SP或像素之尺寸、或者是其下之級別。據此，不僅是對基板P之線性伸縮，對與描繪線SLn各個對應之分割的各個圖案描繪區域之非線性伸縮，亦能將重疊精度、接合精度於圖案形成區域APF之長度尺寸全長維持於良好。
又，圖19之修正特性C，係在修正特性C上任意點之微分值(傾斜)不超過平行平板HVP之驅動控制部216之回應極限(回應旋轉量)之條件、且差分量△XSb、△XSc、△XSd、△XSe之各個在由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構進行之描繪線SLn之位移可能範圍(例如±50μm)內的條件下，推定運算出。然而，根據先讀取所檢測之標記MK1a~MK1e位置檢測結果特定之非線性伸縮極端的大，無法滿足該等條件而有無法設定修正特性C之情形。在此種情形時，藉由先讀取之對準測量之結果，產生伴隨非線性伸 縮之修正的圖案描繪是不可能的警告。當發生此警告之情形時，即實施停止對圖案形成區域APF之圖案曝光動作、或仍持續進行圖案曝光中之任一者，留下對該圖案形成區域APF產生了曝光錯誤的旗標。
又，如圖18、圖19般，於1個圖案形成區域APF之曝光中，緊接著在進行由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構進行之修正後，為進行下一個圖案形成區域APF之曝光，平行平板HVP之傾斜角η回歸至初期角度。此時，將在圖案形成區域APF之描繪結束位置之平行平板HVP之傾斜角η，考慮回復到在描繪開始位置之平行平板HVP之傾斜角η(初期角度)所需之最大時間，此處係考慮使平行平板HVP之傾斜角η在最大行程範圍變化時所需之時間與基板P之搬送速度(副掃描速度)，設定圖13所示之基板P上配置之複數個圖案形成區域APF間於副掃描方向(長條方向)餘白部長度(餘白間隔長)。例如，當設基板P之搬送速度為10mm/秒、使平行平板HVP之傾斜角η在最大行程範圍變化時所需之時間為2秒時，複數個圖案形成區域APF間之餘白間隔長即設定為20mm以上。
〔第3實施形態〕
如先前之說明，當回應以圖8所示之旋轉位置檢測部214即時測量之旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板P往副掃描方向之移動位置)之變化，進行由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構之驅動控制部216之伺服控制時，能防止因旋轉筒DR之旋轉速度變動造成之基板P之副掃描速度之變動引起之重疊精度及接合精度之降低。從而，參照圖20說明旋轉筒DR之旋轉速度變動造成之影響。圖20係圖1及圖8所示之旋轉筒DR、圖2所示之描繪單元Un(U1~U6)各個之軸線Le(Le1~Le6)、圖1所示之描繪線SLn(SL1~SL6)、及圖13所示之對準系統AMn(AM1~AM4)各個之檢測區域Vwn(Vw1~Vw4)之配置，從與旋轉筒DR之軸Sft之中心軸AXo垂直之面內(XZ面內)觀察的圖。又，圖20中， 係將通過對準系統AMn(AM1~AM4)各個之檢測區域Vwn(Vw1~Vw4)內之中心點、與中心軸AXo交叉之線設為軸線LA1~LA4。軸線LA1~LA4之各個，相當於作為對準系統AMn之對準顯微鏡AM1~AM4各個之物鏡之光軸。
奇數號描繪單元U1、U3、U5各個之軸線Le1、Le3、Le5，於XZ面內係設定為相對中心面pcc傾斜傾斜角度-θm(deg)，偶數號描繪單元U2、U4、U6各個之軸線Le2、Le4、Le6，於XZ面內係設定為相對中心面pcc傾斜傾斜角度+θm(deg)。因此，奇數號軸線Le1、Le3、Le5與偶數號軸線Le2、Le4、Le6係繞中心軸AXo以展開角度2θm設置。此外，對準系統AMn之軸線LA1~LA4與奇數號軸線Le1、Le3、Le5以展開角度θma(deg)設置，對準系統AMn之軸線LA1~LA4與偶數號軸線Le2、Le4、Le6以展開角度θmb(deg)設置。因此，傾斜角度θm、展開角度θma、θmb係以θmb=θma+2θm之關係設置。又，圖20中，雖將緊貼在順時鐘旋轉之旋轉筒DR外周面之彎曲成圓筒面狀之基板P表面之半徑設為Rdd(mm)，但通常基板P之厚度相對半徑Rdd十分的小(例如1/100以下)，因此半徑Rdd實質上可視為與旋轉筒DR外周面之半徑相同。
此處，若將基板P沿圓筒面於周方向從奇數號描繪單元U1、U3、U5各個之描繪線SL1、SL3、SL5之位置，移動至偶數號描繪單元U2、U4、U6各個之描繪線SL2、SL4、SL6之位置為止之周長距離設為L(2θm)的話，圓周率為π則周長距離L(2θm)可以表示為L(2θm)=2πRdd(2θm/360°)。在基板P移動周長距離L(2θm)之期間，旋轉筒DR之旋轉速度產生變動(速度不均)的話，以奇數號描繪線SL1、SL3、SL5(以下，亦僅稱奇數號描繪線SLn)在基板P上描繪之圖案、與以偶數號描繪線SL2、SL4、SL6(以下，亦僅稱偶數號描繪線SLn)在基板P上描繪之圖案，會在副掃描方向(基板P之移動方向)產生位置偏移。通常，若設作為基板P之移動速度被指令之基準 速度為Vdo(mm/秒)的話，移動周長距離L(2θm)所需之基準時間To(2θm)，對應基準速度Vdo，為To(2θm)=L(2θm)/Vdo，各描繪單元Un之多面鏡PM之旋轉速度、以及多面鏡PM之每一反射面之點光之描繪開始時序之週期，將配合該基準時間To(2θm)設定。
然而，當基板P移動周長距離L(2θm)之期間，基準速度Vdo變化變動量△Vdw(%)時，在基準時間To(2θm)之期間移動之基板P之周長距離L’(2θm)，將成為L’(2θm)=Vdo(1+△Vdw)To(2θm)，相對於周長距離L(2θm)之誤差量△Ev(mm)，因L’(2θm)-L(2θm)而成為△Ev=△Vdw‧Vdo‧To(2θm)=△Vdw‧L(2θm)。例如，若設旋轉筒DR之半徑Rdd為135mm、傾斜角度θm為13°的話，則旋轉筒DR之外周面全周長即為848.229mm、周長距離L(2θm)則為61.261mm。進一步的，設基準速度Vdo為10mm/秒的話，則基準時間To(2θm)為6.126秒，若設基準時間To(2θm)期間產生相對基準速度Vdo之變動量△Vdw為±0.02%的話，周長距離L’(2θm)成為61.273mm或61.249mm，誤差量△Ev則約為±12.25μm。如以上所述，在基板P從奇數號描繪線SLn移動到偶數號描繪線SLn之約61mm之周長距離L(2θm)之期間，基板P之移動速度從基準速度Vdo(10mm/秒)變化±0.02%，基板P之移動距離產生±12μm程度之誤差量△Ev。因此，該誤差量△Ev即會成為以奇數號描繪線SLn之各個描繪之圖案與以偶數號描繪線SLn之各個描繪之圖案於副掃描方向之接合誤差、或與底層圖案之重疊誤差。
因此，於本實施形態，以圖8或圖13所示之編碼器讀頭EH1~EH3與旋轉位置檢測部214，逐次測量旋轉筒DR之旋轉速度之不均(基板P之移動速度變動)，為降低因該測量之速度變動引起而產生之誤差量△Ev，進行圖8所示之由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構之驅動控制部216的伺服控制。不過，即使基板P之移動速度產生變動，亦不會對以旋轉位置檢測部214內 之計數器電路測量之基板P於副掃描方向之位置測量結果有任何影響。因此，根據以旋轉位置檢測部214內之計數器電路測量之基板P於副掃描方向之位置(旋轉筒DR之旋轉角度位置)之測量值，藉由對平行平板HVP之驅動控制部216進行之伺服控制，其結果，即係在亦抑制了因基板P之移動速度變動造成之誤差量△Ev之發生的狀態下，在基板P上進行圖案描繪。因此，藉由根據使用編碼器讀頭EH1~EH3之基板P之移動位置對驅動控制部216進行伺服控制，無論旋轉筒DR之1旋轉中產生之旋轉速度不均之變化傾向為何，只要是在可回應範圍內的話，即能使平行平板HVP之傾斜角η之變化跟隨之。
又，於上述說明，係假設圖20中在基板P從奇數號描繪線SLn移動至偶數號描繪線SLn之約61mm之周長距離L(2θm)之期間，基板P之移動速度相對基準速度Vdo變化了△Vdw。然而，基板P之移動速度變動，在基板P從對準系統AMn之檢測區域Vw1~Vw4之位置移動至奇數號描繪線SL1、SL3、SL5之位置之期間的時間To(θma)、或從檢測區域Vw1~Vw4之位置移動至偶數號描繪線SL2、SL4、SL6之位置之期間的時間To(θmb)之期間，亦同樣有可能產生。時間To(θma)，因對應展開角度θma之基板P之周長距離L(θma)與基準速度Vdo而以To(θma)=L(θma)/Vdo表示，時間To(θmb)，則因對應展開角度θmb之基板P之周長距離L(θmb)與基準速度Vdo而以To(θmb)=L(θmb)/Vdo表示。在時間To(θma)中或時間To(θmb)中產生之基板P之移動速度變動，就結果而言，雖係以奇數號描繪線SLn之各個描繪之圖案與以偶數號描繪線SLn之各個描繪之圖案於副掃描方向之接合誤差、或與底層圖案之重疊誤差，但藉由對由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構之驅動控制部216根據旋轉筒DR之旋轉角度位置之測量結果進行伺服控制，能降低該接合誤差或重疊誤差。此外，於本實施形態，亦是與先前之第2實施形態之變形例1所說明者同樣的，可並用由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構與由選 擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構。
〔第4實施形態〕
即使有因旋轉筒DR之旋轉速度變動而產生從基板P之移動速度之基準速度Vdo之變動，但藉由使用由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構(或由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構)，即能使曝光於基板P上之圖案形成區域APF之長度尺寸與設計上之尺寸一致、或使以形成在基板P上之底層之圖案形成區域之尺寸一致。然而，在基板P之長條方向之伸縮率大之情形時、或連續曝光之圖案形成區域APF之長度尺寸大之情形時、或基板P往副掃描方向之移動速度之變動大之情形時(亦包含刻意調整了移動速度之情形)，受到可改變平行平板HVP之傾斜角η之最大行程之規律，有時會產生描繪單元Un各個之圖案描繪位置(描繪線SLn)往副掃描方向之修正達到極限，而無法再進一步修正的情形。
因此，於本實施形態，視基板P往副掃描方向之移動速度變動、或基板P往副掃描方向之伸縮，藉由圖8所示之多面鏡控制部200B，進行將描繪單元Un各個之多面鏡PM之旋轉速度從規定值進行動態微調整之控制。在沒有基板P之伸縮及移動速度之變動之情形時，多面鏡PM，係以基板P上之點光SP之實效直徑φ、以點光SP進行之1個主掃描(第1掃描線)與下一個主掃描(第2掃描線)在基板P上於副掃描方向之間隔(例如，φ/2)、來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa、以及基板P往副掃描方向之移動之基準速度Vdo，唯一設定之旋轉速度VR旋轉。因此，參照圖21，說明描繪單元Un於副掃描方向以既定長度描繪連續之圖案PTa時，因旋轉筒DR之旋轉速度變動使基板P之移動速度較基準速度Vdo增加+△Vdw之情形時，多面鏡PM之旋轉速度VR之修正方法。
圖21〔A〕係顯示以橫軸表示時間、以縱軸表示點光SP之主掃 描位置，基板P以基準速度Vdo正確的移動之期間，根據描繪資料，藉由沿排列於副掃描方向之N條掃描線1、2、...N-2、N-1、N之各個之點光SP之掃描，曝光出圖案PTa的狀態。此時，多面鏡PM之旋轉速度VR係設定成N條掃描線1~N之各個在基板P上於副掃描方向之間隔(時間間隔)為點光SP之直徑φ之1/2，圖案PTa之副掃描方向之像素數設定為掃描線1~N之條數N之1/2。又，圖21〔A〕之情形，設從圖案PTa之描繪開始點到結束點之描繪時間為TS。然而，在僅基板P之移動速度從基準速度Vdo變化+△Vdw之狀態(速度增加之狀態)下描繪相同之圖案PTa時，以點光SP形成之N條掃描線1~N(像素數N/2)之描繪時間TS不會改變，因此曝光於基板P上之圖案PTa’，相對於原本之副掃描方向之尺寸(設計值)會被描繪得長誤差△Lk分。例如，在圖案PTa於副掃描方向之設計上尺寸為100mm，基板P之移動速度之變動率βv(=△Vdw/Vdo)為+0.05%之情形時，尺寸誤差△Lk將有50μm。此係代表N條掃描線1~N之各個在基板P上於副掃描方向之間隔，相對原本之設計上間隔增加了變動率βv。
因此，如圖21〔B〕所示，因應基板P之移動速度增加了+△Vdw，將圖案PTa之設計上描繪時間TS，修正為對應誤差△Lk之描繪時間縮短修正時間△Tss之描繪時間TS’。圖21〔B〕係顯示橫軸表示時間、以縱軸表示點光SP之主掃描位置，在基板P相對基準速度Vdo以快△Vdw之速度移動之期間(描繪時間TS’之期間)，根據描繪資料，藉由沿排列於副掃描方向之N條掃描線1~N之各個之點光SP之掃描，曝光出圖案PTa(像素數N/2)的狀態。因此，如圖21〔B〕所示，為了在描繪時間TS’(<TS)之期間，進行以N條掃描線1~N(像素數N/2)構成之描繪，只要將多面鏡PM之旋轉速度VR提高變動率βv(%)，以使N條掃描線1~N之各個在基板P上於副掃描方向之間隔相對原本設計上之間隔減少變動率βv(%)即可。如先前之數值例般，在基板P之 移動速度相對基準速度Vdo增加0.05%之情形時，只要使多面鏡PM之旋轉速度VR亦增加0.05%即可，相反的，在基板P之移動速度相對基準速度Vdo減少△Vdw之情形時，只要使多面鏡PM之旋轉速度VR亦減少變動率βv(%)即可。此與使先前以圖12所示之原點訊號SZn之脈衝狀反覆產生之波形的上升時間間隔Trp增加變動率βv(%)之情形相當。
於進行多面鏡PM之旋轉控制之圖8之多面鏡控制部200B，設有使馬達RM以和時鐘訊號之頻率(相位)同步之旋轉速度精密的旋轉驅動之PLL(Phase Locked Loop)伺服控制系統等，其控制精度(控制解析能力)為±數rpm程度。因此，將作為多面鏡PM之基準之旋轉速度VR設為36000rpm之情形時，能以至±0.02%程度之精度進行速度調整。此外，要求高速旋轉之多面鏡PM，係以輕合金(鋁等)或陶瓷之母材做成旋轉軸方向之厚度在數mm以下，因此變更多面鏡PM之旋轉速度時之控制回應性(時間常數)與旋轉筒DR之旋轉速度變動(基板P之移動速度變動)之變化率相較是充分短的。因此，若基板P往副掃描方向之移動速度之變動(旋轉筒DR之旋轉速度之變動)特性能以既定精度測量的話，藉由追隨該速度變動動態的調整多面鏡PM之旋轉速度，曝光於基板P上之圖案形成區域APF之長度尺寸、或描繪於圖案形成區域APF內之各個圖案之副掃描方向尺寸，即以抑制基板P之移動速度之變動造成之影響、亦即抑制於副掃描方向之圖案描繪倍率誤差之發生，成既定尺寸之方式進行控制。
因此，在圖案描繪位置因旋轉筒DR之旋轉速度之變動(速度不均)而於副掃描方向位置偏移之情形時，即使不使用由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構，亦能藉由多面鏡PM之旋轉速度之修正，來修正該位置偏移。再者，在從使用對準系統AMn之標記位置之測量結果得知基板P本身之副掃描方向之伸縮大之情形時，同樣亦能藉由多面鏡PM之旋轉速度之修正，將 與已形成在基板P上之底層圖案之重疊精度維持於良好。當然，亦可並用多面鏡PM之旋轉速度之動態調整來進行修正之修正機構、與由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構(或由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構)。此場合，如橫軸表示旋轉筒DR之旋轉角度位置、縱軸表示基板P之移動速度之圖22之圖表中誇張顯示般，測量在旋轉筒DR之1旋轉中基板P之實移動速度特性之平均速度值Vdr，求出與控制系統指令之基準速度Vdo之差分值，根據以該差分值決定之變動率βv〔βv=(Vdr-Vdo)/Vdo(%)〕，將多面鏡PM之旋轉速度VR僅修正變動率βv。進一步的，對於相較因旋轉筒DR之每1旋轉之週期性旋轉速度變動(速度不均)產生之基板P之實移動速度之平均速度Vdr的速度誤差分△Vpp，可藉由由平行平板HVP構成之機械性X位移器機構(或由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構)進行之修正來因應。藉由作成此種控制，由於速度誤差分△Vpp具有以平均速度Vdr為中心以小的振幅週期性變化之傾向，因此能在可傾斜之行程範圍內使用平行平板HVP之傾斜角η。
〔第4實施形態之變形例1〕
圖23係用以說明在跟隨基板P之移動速度之變動，動態的調整多面鏡PM之旋轉速度時，測量基板P之移動速度變動之一方法例的圖表，橫軸表示時間軸(秒)，縱軸表示以和測量旋轉筒DR之旋轉角度位置(基板P之移動位置)之編碼器讀頭EH2、EH3之任一者對應之旋轉位置檢測部214(參照圖8)之計數器電路檢測之編碼器測量值DEn。圖23中，沿時間軸於每一定時間△TC(例如5秒)設定之時刻Tc0、Tc1、Tc2、...、Tc9，係表示計算正確的時鐘訊號之時鐘脈衝所得之取樣時序。又，圖23中具有一定傾斜之直線，係表示與作為基板P之移動速度被指令之基準速度Vdo對應之基準特性Fvo，實特性FVr係與圖22所示之實移動速度特性之一部分對應者。此外，時刻Tc0，係以描繪單元Un描繪 之描繪線SLn與圖案描繪區域APF之描繪開始位置一致的描繪開始時刻。圖8之旋轉位置檢測部214，在時刻Tc0~時刻Tc9...、之各個，取樣(儲存)該時間點之編碼器測量值DE0、DE1、DE2、...、DE9、...。
於基準特性Fvo上，一定時間△TC之期間之編碼器測量值之變化量(基板P之移動量)△DEr，在時刻Tc1~Tc9之任一處皆是一定的。然而，實特性FVr上，因基板P之移動速度會產生變動，因此一定時間△TC之期間之編碼器測量值之變化量(基板P之移動量)不會一定。因此，具有速度誤差測量部之功能的圖8之描繪控制裝置(描繪控制部)200、或旋轉位置檢測部214，使用描繪動作中逐次取樣之編碼器測量值DE0、DE1、DE2、...、Den，於時刻Tc1、Tc2、...、Tcn之每一時序進行以下運算，算出對基準速度Vdo之基板P之移動速度之變動率(誤差分)βvn(%)。其中，n為1以上之整數。
βvn=〔{DE(n)-DE(n-1)}/△DEr-1〕/100
圖24係將以此運算逐次求出之變動率βvn以βv1、βv2、βv3...、βv9之順序，沿時間軸繪製之一例的圖表。圖24中，橫軸表示與圖23之橫軸相同標尺之時間(秒)，縱軸表示變動率βvn(%)。圖24中，於描繪開始點之時刻Tc0，基板P之移動速度相對基準速度Vd0增加約+0.045%，之後，慢慢的移動速度減少，於時刻Tc6大致成為基準速度Vdo後，於時刻Tc9，基板P之移動速度相對基準速度Vdo減少約-0.02%。圖8之描繪控制裝置(描繪控制部)200，對多面鏡控制部200B輸出旋轉速度修正之指令值，以使多面鏡PM以和在描繪動作中之時刻Tc1、Tc2、Tc3、...之各個測量之變動率βv1、βv2、βv3...、對應逐次修正之旋轉速度旋轉。此時，6個描繪單元U1~U6各個之多面鏡PM，係一邊將在各個之間之旋轉角度之相位關係保持於既定狀態(例如，於反射面之旋轉角度有15°之差)、同時進行旋轉速度之修正以恆使旋轉速度相等。
又，於先前之圖6中，係將從1個光源裝置LS射出之描繪用光束 LB，以時間分割切換供應至6個描繪單元U1~U6中之任一個，但亦可設置2個光源裝置LS，第1光源裝置LS對3個描繪單元U1、U3、U5(奇數號)中之任一個以時間分割切換供應描繪用光束LB，第2光源裝置LS則對3個描繪單元U2、U4、U6(偶數號)中之任一個以時間分割切換供應描繪用光束LB。此場合，多面鏡控制部200B，係一邊將在奇數號描繪單元U1、U3、U5各個之多面鏡PM間之旋轉角度之相位關係保持於既定狀態、一邊修正旋轉速度以恆使旋轉速度相等，並一邊將在偶數號描繪單元U2、U4、U6各個之多面鏡PM間之旋轉角度之相位關係保持於既定狀態、一邊修正旋轉速度以恆使旋轉速度相等。又，為求出圖24所示之變動率βvn之編碼器測量值Den，就奇數號描繪單元U1、U3、U5之各個，可使用以圖13所示之編碼器讀頭EH2測量之測量值，就偶數號描繪單元U2、U4、U6之各個，則可使用以圖13所示之編碼器讀頭EH3測量之測量值。
〔第4實施形態之變形例2〕
圖25係顯示，非如圖23、圖24般以軟體運算求出基板P之移動速度之變動率βvn，而是為了以硬體構成大致即時測量基板P之移動速度之變動的電路方塊圖。圖25之電路構成，係設在圖8所示之描繪控制裝置(描繪控制部)200內或旋轉位置檢測部214內，使用編碼器讀頭EH1~EH3之至少1個以旋轉位置檢測部214內之計數器電路部計算之編碼器脈衝之頻率、與以和基板P之移動速度之指令值對應之頻率生成之時鐘脈衝之頻率的差分值，即時加以測量之物。
圖13(或圖8)所示之編碼器讀頭EH1~EH3之各個，除了產生隨著標尺構件ESD之刻度之移動以相位差90°生成之上升脈衝訊號UpP與下降脈衝訊號DnP，並在零點標記之檢測時產生零位重置用之零脈衝訊號ZR。設在旋轉位置檢測部214內之計數器電路300，回應上升脈衝訊號UpP使測量值(計算值)300A增加，回應下降脈衝訊號DnP使測量值300A減少，並回應零脈衝訊號 ZR將測量值300A重置為零。計數器電路300之測量值300A，透過例如24位元之平行資料匯流排作為位址資訊輸出至修正圖記憶體部302。修正圖記憶體部302，回應測量值300A之變化，將與即時修正了標尺構件ESD之刻度1周分之誤差(偏心誤差、真圓度誤差、刻度間距誤差、測量之阿貝誤差等)之旋轉角度位置(基板P之移動位置)對應之位置資訊302A，作為與測量值300A相同解析能力之24位元平行資料逐次輸出。24位元之位置資訊302A中之例如最下位位元(LSB)之訊號(脈衝)，被分頻電路304轉換為適當之頻帶，作為脈衝訊號304A被施加至up/down(U/D)計數器電路306之上數(up count)輸入。脈衝訊號304A具有與標尺構件ESD之刻度之移動速度、亦即與基板P之移動速度對應之頻率。又，亦可省略分頻電路304，將位置資訊302A中之LSB之訊號作為脈衝訊號304A直接施加至U/D計數器電路306。
U/D計數器電路306，回應來自描繪控制裝置200之指令資訊306B，將可藉由計算動作逐次變化之計算值與零之固定值中任一者，作為變動資訊306A輸出至多面鏡控制部200B。於U/D計數器電路306之下數(down count)輸入，施加來自可變時鐘產生電路308之時鐘脈衝訊號308A。可變時鐘產生電路308，係輸入與在描繪控制裝置200生成之基板P之移動速度(例如，圖22所示之基準速度Vdo、或實移動速度特性之平均速度Vdr)對應之速度資訊308B，產生與基板P在以基準速度Vdo或與平均速度Vdr相同之速度精密移動時輸出之脈衝訊號304A相同頻率的時鐘脈衝訊號308A。因此，時鐘脈衝訊號308A之頻率，會根據基板P之被指定的移動速度(基準速度Vdo及平均速度Vdr)變化。
以上之構成中，例如，在對基板P上之1個圖案形成區域APF進行圖案描繪之情形時，在圖案形成區域APF之描繪開始位置達到描繪線SLn之前一刻，U/D計數器電路306根據指令資訊306B，切換為逐次計算施加於上數 輸入之脈衝訊號304A、與施加於下數輸入之時鐘脈衝訊號308A的主動狀態。在基板P之實際移動速度與基準速度Vdo、或平均速度Vdr一致時，以U/D計數器電路306計算之計算值(變動資訊306A)，大致為一定值(例如，零或接近零之值)而安定。然而，基板P之實際移動速度相對基準速度Vdo或平均速度Vdr即便是些微快的情形時，作為來自U/D計數器電路306之變動資訊306A的計算值會慢慢增加，相反的，即便是些微慢的情形時，作為來自U/D計數器電路306之變動資訊306A的計算值會慢慢減少。
多面鏡控制部200B(參照圖8)，以根據來自U/D計數器電路306之變動資訊306A(計算值、測量值)之增減，使多面鏡PM之旋轉速度增減之方式進行馬達RM之伺服控制。該伺服控制之回應時間(數毫秒~數十毫秒)程度之遲延時間後，即視為多面鏡PM之旋轉速度之增減已結束，描繪控制裝置200對應該增減分，對可變時鐘產生電路308施加中之速度資訊308B加上補償(offset)，以使時鐘脈衝訊號308A之頻率增減。藉由在圖案形成區域APF之曝光動作中持續進行此種控制，跟隨施加於U/D計數器電路306之上數輸入之脈衝訊號304A之頻率增減(基板P之移動速度增減)，施加於U/D計數器電路306之下數輸入之時鐘脈衝訊號308A之頻率亦增減(多面鏡PM之旋轉速度增減)，其結果，能控制成來自U/D計數器電路306之變動資訊306A大致為固定值而安定。
舉一例而言，在標尺構件ESD之刻度之直徑(距中心軸AXo之半徑之2倍)與旋轉筒DR之外周面直徑相同，基板P往副掃描方向之移動速度(基準速度Vdo或平均速度Vdr)設定為10mm/秒之情形時，標尺構件ESD之刻度亦往周方向以10mm/秒移動。以從修正圖記憶體部302輸出之24位元之位置資訊302A中之最下位位元(LSB)規定之測量之解析能力為0.2μm時，LSB之訊號之頻率即為50KHz(10mm/0.2μm)。省略圖25中之分頻電路304之情 形時，相對於基板P之移動速度之基準速度Vdo或平均速度Vdr之變動率βv為±0.02%時，施加於U/D計數器電路306之上數輸入之脈衝訊號304A之頻率，即變動±10Hz(1秒期間10脈衝)。施加於U/D計數器電路306之下數輸入之時鐘脈衝訊號308A之初期頻率，由於係與基準速度Vdo或平均速度Vdr對應設定為50KHz，因此來自U/D計數器電路306之變動資訊306A，在基板P之移動速度之變動率βv為±0.02%時，即為每1秒各增加或減少10計數之計算值。
因此，多面鏡控制部200B，逐次監測每單位時間(例如，0.5秒、1秒、或數秒皆可)之變動資訊306A之增減量，例如，藉由0.02%×(1秒期間之變動資訊306A之增減量/10)般之簡單運算求出基板P之移動速度之變動率βv，使多面鏡PM之旋轉速度增減變動率βv。多面鏡PM之旋轉速度增減變動率βv後，多面鏡控制部200B(描繪控制裝置200)即對應該增減分，對施加於可變時鐘產生電路308之速度資訊308B加以補償，以使時鐘脈衝訊號308A之頻率從50KHz增減10Hz分。據此，來自U/D計數器電路306之變動資訊306A，即安定在該時間點之計算值進行推移。根據以上之本變形例，U/D計數器電路306，亦係一在因旋轉筒DR之旋轉速度變動而使基板P之副掃描方向移動速度產生變動之情形時，判定是否有跟隨該速度變動修正多面鏡PM之旋轉速度VR(正常的進行伺服控制)的跟隨判定電路。因此，若來自U/D計數器電路306之變動資訊306A(計算值)不隨著時間一起大幅增減而安定在既定值的話，即是跟隨的伺服控制是有良好地進行。
以上之實施形態中，於基板P之搬送方向在旋轉筒DR上游側及下游側，設有對基板P賦予長條方向之張力的機構(張力伺服機構等)，藉由此機構，基板P即以既定張力緊貼被支承在旋轉筒DR之外周面。因張力伺服機構之回應性及時間常數等之關係，賦予基板P之張力大小，有時會在短時間(秒單位)過渡回應而大幅變化之情形，受到此影響，旋轉筒DR之旋轉速度易 隨機變動。在此種情形下，亦能如本實施形態般，藉由多面鏡PM之旋轉速度微調整、或與圖18所示之機械光學性X位移器機構(平行平板HVP)之並用，抑制因基板P之副掃描方向移動速度之隨機變動引起而產生之描繪圖案之品質惡化、對底層之重疊精度惡化、接合精度之惡化等。
又，非長條而是將片狀基板P以平面狀載置(吸附)在於XY平面內2維移動之基板載台(基板移動構件)之平坦的基板保持具上之狀態下，一邊使基板載台於副掃描方向等速度移動、一邊使來自描繪單元Un之光束LBn之點光SP掃描於主掃描方向之構成的直接描繪曝光機，在從測量基板載台位置之測距干涉儀之測量位置之變化求出之速度產生變動之情形時，同樣的，亦可藉由多面鏡PM之旋轉速度微調整、或與機械光學性X位移器機構(平行平板HVP)之並用，來抑制因基板桌台之速度變動引起之描繪圖案品質惡化、對底層之重疊精度惡化、接合精度惡化等。又，將片狀基板P於平坦的基板保持具支承為平面狀之直接描繪曝光機，設置使將複數個描繪單元Un與包含光源裝置LS之光束切換部支承為一體的曝光機構本體部相對基板保持具於副掃描方向1維、或於副掃描方向與主掃描方向之2維移動的驅動機構，於基板P描繪圖案時，可使來自各描繪單元Un之光束LBn(點光SP)與基板P於副掃描方向以既定速度相對移動。
〔第5實施形態〕
如先前之第4實施形態般，當多面鏡PM之旋轉速度VR跟隨基板P之移動速度之變動率βv增減時，如圖26所示、以描繪單元Un之描繪線SLn描繪之區域之主掃描方向之尺寸，會隨著多面鏡PM之旋轉速度VR之變化率而伸縮。圖26中，於右側顯示基板P之移動速度之變動率βv之一例，左側則誇張顯示在視基板P之移動速度之變動率βv動態的對多面鏡PM之旋轉速度VR進行微調整之狀態下，以1個描繪單元U1(描繪線SL1)在基板P上描繪圖案時之情形。從描繪單 元U1投射至基板P上之點光SP，如圖13所示，沿描繪線SL1往-Y方向掃描。又，圖26中，作為一例，僅顯示於多面鏡PM之每一反射面RP沿描繪線SL1掃描之點光SP之掃描軌跡中，如1、40、80、...、880之每40次、亦即8面多面鏡PM每5旋轉所描繪之掃描軌跡。再者，以點光SP於主掃描方向(Y方向)之描繪開始點，為避免於多面鏡PM之各反射面RP產生不均，係將圖12所說明之遲延時間△TD就每一反射面RP進行微調整，設定為同一位置。
基板P以指定之速度(基準速度Vdo、或平均速度Vdr)正確移動而變動率βv為零(%)之期間，多面鏡PM之旋轉速度VR(rpm)係被設定為基準速度，可沿描繪線SL1描繪之實效描繪範圍為實效掃描長LT(例如50mm)。將與點光SP之實效尺寸φ設定為同程度之1像素之尺寸設為2μm方形之情形時，實效掃描長LT(50mm)係以25000像素構成。此外，來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa(週期Tf)與多面鏡PM之旋轉速度VR(rpm)，係設定為可維持如先前之式2所示之(φ/2)/Tf=(8‧α‧VR‧LT)/60之關係、或先前之式3所示之(φ/Nsp)/Tf=(Np‧α‧VR‧LT)/60之關係。因此，使多面鏡PM之旋轉速度VR從基準速度增加之情形時，需使來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa增加(使週期Tf減少)，使多面鏡PM之旋轉速度VR從基準速度減少之情形時，需使來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa減少(使週期Tf增加)。
圖26所示之掃描軌跡1~880之各個，係在跟隨基板P之移動速度之變動率βv動態的對多面鏡PM之旋轉速度VR進行微調整時，不動態的修正來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa(週期Tf)，將初期之一定頻率下進行圖案描繪時之實效掃描長LT之變動，以誇張示意方式顯示者。例如，基板P之移動速度之變動率βv為+0.02%之情形時，多面鏡PM之旋轉速度VR跟隨該變動率βv而增加0.02%。伴隨於此，基板P上之點光SP之掃描速度Vsp亦增加0.02 %，因此來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa(週期Tf)若仍為變動率βv=0時設定之頻率的話，基板P上對應週期Tf描繪之實效掃描長LT中所含之25000像素各個之主掃描方向之尺寸即係伸張(放大)0.02%，其結果，在圖26之掃描軌跡360附近，實效掃描長LT被放大0.02%。相反的，在基板P之移動速度之變動率βv成為-0.01%時，多面鏡PM之旋轉速度VR即跟隨該變動率βv而減少0.01%。伴隨於此，基板P上之點光SP之掃描速度Vsp亦減少0.01%，因此來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa(週期Tf)若仍為變動率βv=0時設定之頻率的話，基板P上對應週期Tf描繪之實效掃描長LT中所含之25000像素各個之主掃描方向之尺寸即收縮(縮小)0.01%，其結果，在圖26之掃描軌跡800附近，實效掃描長LT縮小0.01%。亦即，產生被描繪於基板P之圖案之主掃描方向之尺寸誤差、亦即產生所謂之描繪倍率之誤差。
因此，於本實施形態，係對應基板P之移動速度之變動率βv使多面鏡PM之旋轉速度VR(rpm)增減，並對應該旋轉速度VR(rpm)之增減對來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa(週期Tf)進行微調整之方式，以圖7所示之光源裝置LS內之控制電路120，控制生成時鐘訊號LTC之訊號產生部120a。作為可使數百MHz級之時鐘訊號LTC之頻率(Fa)以0.01%(100ppm)以下之解析能力變化之構成，可利用讀出將來自水晶振盪器子之安定的時鐘脈衝之累積加算值作為位址值之ROM(Read Only Memory)內正弦波之波形資料並藉由DA(Digital-Analog)轉換器生成正弦波訊號的直接數位合成器(DDS)電路、與輸入該正弦波訊號亦輸出所欲頻率之時鐘訊號LTC的PLL合成器電路組合而成之頻率可變時鐘產生器之電路構成。或著，亦可作為訊號產生部120a，如國際公開第2015/152218號小冊子及國際公開第2015/166910號小冊子所揭示的，設置在點光SP之實效掃描長LT之1次掃描中之離散的複數個時間點之各個，使時鐘訊號LTC之1處之週期(Tf)以一定比率(%)縮短或伸 張之電路構成。
設置此種電路構成之訊號產生部120a，其發揮調整於主掃描方向之描繪倍率之倍率調整部的功能，與回應基板P之移動速度變動率βv之多面鏡PM之旋轉速度VR之增減連動，使時鐘訊號LTC之頻率增減、或使時鐘訊號LTC之週期Tf局部的增減。例如，在基板P之移動速度之變動率βv成為+0.02%之情形時，多面鏡PM之旋轉速度VR即跟隨變動率βv而增加0.02%，且來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa亦增加0.02%(週期Tf降低0.02%)。相反的，在基板P之移動速度之變動率βv成為-0.02%之情形時，多面鏡PM之旋轉速度VR跟隨變動率βv而降低0.02%，且來自光源裝置LS之光束LB之振盪頻率Fa亦降低0.02%(週期Tf則增加0.02%)。根據以上說明，描繪於基板P上之實效掃描長LT中所含之25000像素各個之主掃描方向之尺寸即被維持於當初之值(2μm)，能防止實效掃描長LT之伸縮，以描繪單元U1描繪於基板P之圖案於副掃描方向之主掃描方向之各尺寸，即為以設計資訊(描繪資料)設定之值。
又，基板P之移動速度之變動率βv，簡單來說，係以測量基板移動構件(旋轉筒DR、基板載台)之移動速度之速度測量部(圖8中之讀頭部EH1、EH2與旋轉位置檢測部214)求出。然而，於基板P上如圖13、圖14所示般於副掃描方向以一定間隔形成有複數個標記MK1、MK4，以該等標記MK1、MK4為基準控制圖案描繪位置(尤其是副掃描方向之位置)進行重疊曝光之情形時，可根據圖14所示之特性FPX使多面鏡PM之旋轉速度VR動態變化。此場合，藉由具有多面鏡PM與掃描用光學系統(fθ透鏡系統FT)之描繪單元Un、使基板P沿副掃描方向(X方向)以既定速度移動之基板移動構件(旋轉筒DR及基板載台)、依序檢測沿副掃描方向於基板P上以既定間隔形成之複數個標記MK1、MK4之各個之對準系統(AMn)、以及測量基板移動構件之移動位置之位置測量部(編碼器讀頭EH1、EH2與旋轉位置檢測部214、或測距干涉 儀)，測量基板P於副掃描方向移動位置之誤差(圖14中之特性FPX)的誤差測量部(以圖8中之描繪控制裝置200測量)、與為了降低基板P之移動位置之誤差(特性FPX)而使多面鏡PM之旋轉速度VR相對規定值逐次變的旋轉控制部(圖8中之多面鏡控制部200B)，進行圖案描繪。
〔第6實施形態〕
如先前之圖16所說明般，當使由描繪單元Un內之平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構、或由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構動作時，投射於多面鏡PM之反射面RP之光束LBn，會往多面鏡PM之旋轉中心軸AXp之方向(副掃描方向)些微的變位。此種多面鏡PM之母材係以鋁等作成，反射面RP係對鋁之表面進行光學研磨使之平坦後，以對紫外波長帶具有高反射率之保護膜(氧化防止膜、介電體多層膜等)加以塗層。然而，由於多面鏡PM是高速旋轉，因此在環境氛圍中浮遊之數毫米~數十毫米級之灰塵與反射面RP接觸摩擦，會造成長期使用中之保護膜慢慢地受到損傷的情形。當保護膜上毫米級之細微傷痕增加時，由於描繪用光束LBn係紫外波長帶，因此反射面RP之反射率會有降低的情形。又，8個反射面RP各個之反射率在面內全部一律降低時，僅需增加來自光源裝置LS之光束LB之強度，即可抑制曝光量之降低。但是，當多面鏡PM之8個反射面RP各個之反射率不同之情形、或在反射面RP之面內產生反射率不均之情形時，僅靠調整來自光源裝置LS之光束LB之強度，是無法就整個描繪單元Un修正所描繪之圖案之曝光量不均的。
因此，於本實施形態，就多面鏡PM之每一反射面RP，時時測量在反射面內之平均反射率及反射率之位置不均造成之光束LBn(點光SP)之強度變動傾向，藉由來自圖9所示之控制電路部250之修正資訊△ACn控制驅動訊號DFn之振幅，以藉由使用選擇用光學元件OSn之繞射效率之調整來高速地修正描繪用光束LBn之強度。
接著，針對多面鏡PM之反射面RP與透射至該處之描繪用光束LBn之配置關係，使用圖27加以說明。圖27係顯示投射於8面多面鏡PM之1個反射面RP，於該處反射而朝向fθ透鏡系統FT之描繪用光束LBn之情形的立體圖。圖27中，AXg係先前之圖2所示之透鏡系統Gu3之光軸，AXf係fθ透鏡系統FT之光軸。沿光軸AXg投射於反射面RP上之光束LBn，藉由圖2中之柱面透鏡CYa與透鏡系統Gu3之合成系統，在反射面RP上成為於主掃描方向(圖27中與XY面平行之面內)延伸成狹縫狀之聚光點SPs。設多面鏡PM之1個反射面RP於主掃描方向之尺寸(為方便起見，為長邊尺寸)為Lpm、於副掃描方向(旋轉中心軸AXp之方向且與Z軸平行之方向)之尺寸(為方便起見，為短邊尺寸)為Hpm時，狹縫狀聚光點SPs之主掃描方向尺寸Lsp與副掃描方向尺寸Hsp，分別為設定為Lsp<Lpm、Hsp<Hpm。
將由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構及由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構設定為中立狀態(初期狀態)時，狹縫狀聚光點SPs於副掃描方向(Z軸方向)係位於反射面RP上之中央。如先前之圖16所說明般，當使由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構、或由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構動作時，聚光點SPs在反射面RP上往副掃描方向(Z軸方向)位移。由選擇用光學元件OSn構成之電氣光學性X位移器機構，因選擇用光學元件OSn之特性引起之位移可能範圍小，聚光點SPs在反射面RP之短邊尺寸Hpm內有餘裕而往副掃描方向微幅位移。另一方面，由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構，在使平行平板HVP之傾斜角η從中立位置增大時，聚光點SPs往副掃描方向位移而在不會從反射面RP之短邊尺寸Hpm出之範圍使用。
又，投射於1個反射面RP上之聚光點SPs，若係8面之多面鏡PM之情形時，於45°之旋轉角度中在與掃描效率1/α對應之角度(45°/α)旋轉之 期間，在反射面RP上往主掃描方向(長邊尺寸Lpm之方向)移動。亦即，聚光點SPs之主掃描方向之尺寸Lsp，在多面鏡PM旋轉角度(45°/α)之期間，係被設定為不會從反射面RP之長邊尺寸Lpm突出。又，聚光點SPs之主掃描方向之尺寸Lsp，係規定之後以fθ透鏡系統FT在基板P上聚光成點光SP之光束LBn於主掃描方向之孔徑數(NA)，藉由加大孔徑數、亦即加大聚光點SPs之尺寸Lsp，可使投射於基板P上之點光SP之實效尺寸φ縮小。於本實施形態，根據在基板P上所需之點光SP之實效尺寸φ、fθ透鏡系統FT之焦距、及光束LBn之波長，決定聚光點SPs之尺寸Lsp，進一步的，以滿足射入fθ透鏡系統FT之光束LBn之掃描角範圍(相對光軸AXf之角度範圍)決定之多面鏡PM之旋轉角度(45°/α)之期間，聚光點SPs之整體於主掃描方向不會從1個反射面RP突出之關係的方式，設定反射面RP之長邊尺寸Lpm。
根據以上說明，尤其是在使由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構動作，以使基板P上之點光SP於副掃描方向大幅位移之情形時，狹縫狀之聚光點SPs不僅是在多面鏡PM之1個反射面RP上於主掃描方向移動於長邊尺寸Lpm之全長，於副掃描方向亦移動於短邊尺寸Hpm之全長，當在反射面RP全面之某一處產生局部反射率降低般之變化部分(反射不均)時，將因該反射不均引起描繪於基板P之圖案之曝光量局部降低。
圖28顯示反射率局部變化狀態之反射面RP之一例，反射面RP因多面鏡PM之旋轉，於圖28中係相對聚光點SPs從右往左移動。因此，在反射面RP內觀察時，聚光點SPs即係從反射面RP之長邊尺寸Lpm全長從左往右移動。圖28中，作為反射率降低之部分，例示反射不均部分DB1與反射不均部分DB2。反射不均部分DB1，例如係用於描繪單元Un內之驅動機構及可動機構之潤滑劑(oil、grease)等成為霧狀飛散時，成為薄膜狀附著在反射面RP之右側(多面鏡PM之旋轉方向之相反側)的部分者。又，反射不均部分DB2，例如係 表示因經時變化使得塗層在反射面RP表面之保護膜中、反射面RP下側(Z軸之負側)部分劣化的狀態。聚光點SPs，在藉由此反射面RP之光束LBn之1此偏向掃描期間的描繪時間TSn(參照圖12)內，於反射面RP之長邊尺寸Lpm之全長從左往右移動。
如圖28所示，在聚光點SPs於副掃描方向係位於反射面RP上之中央(短邊尺寸Hpm大致中央)之狀態下進行圖案描繪之情形時，聚光點SPs在描繪時間TSn之開始後一刻開始照射反射面RP內之反射不均部分DB1，描繪時間TSn之中間點以後則以覆蓋反射不均部分DB1整體之方式進行照射。當此種反射不均部分DB1存在於反射面RP上時，雖亦依存於在反射不均部分DB1之反射率降低程度，但投射於基板P上之點光SP之強度(照度)，將會成為例如圖29(A)所示之特性Ina般。圖29與先前之圖12同樣的，係顯示從原點訊號SZn之脈衝上升起經過既定遲延時間△TD後，與在描繪時間TSn之期間送出之描繪位元列資料SDn之波形一起，顯示如圖28之反射面RP掃描之點光SP之一強度變化例的圖表，圖29(A)之特性Ina係顯示僅圖28中之反射不均部分DB1之影響造成之點光SP之一強度變化例的圖表。圖29(A)中，縱軸表示點光SP之強度(照度)、橫軸表示時間。將在反射面RP上聚光點SPs往主掃描方向移動之期間沒有反射率降低之部分的情形下所得之基板P上之點光SP之強度設為規定值Inr(用以對基板P之感光層賦予正確曝光量之強度值)。因圖28所示之反射面RP上之反射不均部分DB1之影響，點光SP之強度在描繪時間TSn內之掃描開始後一刻雖為規定值Inr，但描繪時間TSn之中間時間點以後則慢慢降低，在描繪時間TSn之結束時間點，則相較規定值Inr衰減了△Ina。在點光SP之強度脫離用以對感光層賦予正確曝光量所需之容許範圍之情形時，描繪時間TSn內描繪之圖案即有曝光量不足，圖案品質會大幅劣化。
又，藉由由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構之動 作，在圖28之反射面RP上，聚光點SPs往副掃描方向之-Z方向變位，而位於短邊尺寸Hpm內最下側時，因反射面RP上之反射不均部分DB2之影響，如圖29(B)之特性INb所示、點光SP之強度，會在描繪時間TSn內之掃描開始時以較規定值Inr大幅降低之值開始，而有隨著描繪時間TSn之經過慢慢上升之傾向。特性INb之情形時，點光SP之強度，在描繪時間TSn之開始時間點為最低，較規定值Inr降低衰減量△Inb。又，在反射面RP上僅存在反射不均部分DB2之情形時，藉由由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構之動作，聚光點SPs從反射面RP上之上方部分(+Z方向側)往圖28所示之中央部分連續變位之期間，在描繪時間TSn內之點光SP之強度，如特性INb’般大致為規定值Inr而安定。然而，在聚光點SPs從反射面RP上之中央部分往下方部分(-Z方向側)連續變位之期間，在描繪時間TSn內之點光SP之強度，會從原本大致為規定值Inr而安定之狀態(特性INb’)，慢慢的變為圖29(B)之特性INb。
因此，於本實施形態，針對多面鏡PM之8個反射面RP之各個，藉由由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構之動作，預先測量在描繪時間TSn內之點光SP之強度變化之特性，在因反射面RP上之反射不均部分之影響，使點光SP之強度變化至能獲得正確曝光量之容許範圍以上之情形時，以該強度變動亦能獲得修正之方式，生成圖9所示之控制電路部250輸出之修正資訊△ACn，藉由選擇用光學元件OSn之驅動訊號DFn之振幅控制(振幅調變)調整繞射效率，以高速的修正描繪用光束LBn之強度。因此，於本實施形態，選擇用光學元件OSn與圖9之電路部CCBn、控制電路部250等，具有修正光束LBn之強度之強度調整部的功能。此場合，有需要測量被多面鏡PM之各反射面RP反射後之光束LBn之強度變化。於本實施形態，係藉由以下3個測量方法(第1~第3測量方法)之任一種，測量因多面鏡PM之各反射面RP之反射不均部分之影響造成之點光SP之強度變化特性，對有必要進行強度修正之反射面RP，就多面 鏡PM之每一反射面RP生成修正資訊△ACn用之資料(修正曲線特性)。
〔第1測量方法〕
第1測量方法，係使沿描繪線SLn之實效掃描長LT內以一定間隔(例如，實效掃描長LT之1/10之間隔)配置之解析度圖等之測量用圖案，一邊使由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構在行程可能範圍階段性的變化、一邊就多面鏡PM之每一反射面RP進行測試列印(測試曝光)之方法。於此第1測量方法，將形成有感光層之一片片的片狀基板捲繞在旋轉筒DR之外周面加以緊貼固定。一片片的片狀基板，其材質可與長條之基板P相同，但為減少捲繞於旋轉筒DR時之變形，可以是將與基板P大致相同厚度且剛性(楊氏模數)高的金屬箔(極薄不鏽鋼等)及極薄片狀玻璃、或在與長條基板P相同之PET、PEN等樹脂製薄膜片材表面以1μm~數μm程度之厚度積層有鋁或銅之層者。
圖30係以示意方式顯示在為測試曝光用所準備之一片片的片狀基板(以下，稱測試用基板P’)，以1個描繪單元Un描繪之測試圖案之一排列例的圖。在以描繪單元Un進行之點光SP之實效掃描長LT(可進行圖案描繪之最大範圍)內，設有於主掃描方向(Y方向)以一定間隔配置之10個測量圖案區域TE0、TE1、TE2、...TE9(統稱時，稱為TEj)。矩形測量圖案區域TEj之各個在測試用基板P’上之尺寸為1mm方形~2mm方形程度，設實效掃描長LT為50mm時，Y方向兩端側之測量圖案區域TE0、TE9之各中心點，配置在實效掃描長LT之端部約2.5mm內側，測量圖案區域TE0~TE9各個之中心點於Y方向以約5mm之間隔配置。於測量圖案區域TEj內，如圖30之下部所示，作為解析度圖，設有縱的L&S測試圖案群TSPv與橫的L&S測試圖案群TSPh，縱的L&S測試圖案群TSPv係將延伸於副掃描方向(X方向)之線圖案於主掃描方向(Y方向)以一定間距配置之線與空間(L&S)圖案，使線寬與間距階段性相異排列於Y方向者，橫的L&S測試圖案群TSPh係將延伸於主掃描方向之線圖案於副掃 描方向以一定間距配置之線與空間(L&S)圖案，使線寬與間距階段性相異排列於Y方向者。
進一步的，在測量圖案區域TEj內，作為曝光量測量用圖案(劑量監測器)，設有將縱方向(副掃描方向)細長之楔形圖案排列於橫方向(主掃描方向)之縱的楔圖案群KSBv、與將橫方向(主掃描方向)細長之楔形圖案排列於縱方向(副掃描方向)之橫的楔圖案群KSBh。楔圖案群KSBv、KSBh之各個，係用於觀察白圖案部(以點光SP描繪之曝光部)或黒圖案部(未以點光SP描繪之未曝光部)中最細之前端部分KTp、或楔狀圖案之長邊方向尺寸在感光層之顯影後何種程度忠實的被描繪(曝光)出，以判定曝光量之適正與否。又，使楔形圖案曝光以判定曝光量適正與否之方法，例如已揭露於美國專利第4908656號說明書。
於測試曝光時，沿主掃描方向在實效掃描長LT內配置成一列之10個測量圖案區域TE0~TE9，以多面鏡PM之8個反射面RP中僅被1個反射面RP描繪之方式，回應圖12所示之原點訊號SZn之波形上脈衝變化(上升時序)之8次中之1次，描繪與測量圖案區域TEj內之測量用圖案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)對應生成之描繪資料。從而，將多面鏡PM之8個反射面RP分別設為反射面RPa、RPb、RPc、RPd、RPe、RPf、RPg、RPh。使用8個反射面RPa~RPh中之哪一個反射面在測量圖案區域TEj內描繪測量用圖案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)，係以多面鏡PM每1旋轉時從馬達RM(參照圖2、圖8)內之編碼器輸出之零點脈衝訊號加以特定。因此，如圖30所示、配置在副掃描方向(X方向)之第1列之10個測量圖案區域TE0~TE9，僅被多面鏡PM之反射面RPa描繪，配置在副掃描方向之第2列之10個測量圖案區域TE0~TE9僅被多面鏡PM之反射面RPb描繪，之後同樣的，第3列~第8列之各列之測量圖案區域TEj(10個)，分別僅被多面鏡PM之反射面RPc~RPh之順序之任一者描 繪。如上所述，測試曝光，係點光SP在多面鏡PM之1旋轉中僅被1個反射面掃描1次跳面掃描方式進行，因此測試曝光時，係調整旋轉筒DR之旋轉速度，測試用基板P’之移動速度被設定為低至使用多面鏡PM之全部8個反射面RP進行圖案描繪時所設定之基準速度Vdo(或平均速度Vdr)之1/8(1/反射面數)。
再者，於測試曝光時，使由平行平板HVP構成之機械光學性X位移器機構在行程範圍階段性的變化。具體而言，如圖30所示，使以8個反射面RPa~RPh之各個描繪之最初的8列分測量圖案區域TEj(10個×8列)曝光之期間，係將平行平板HVP之傾斜角η設定為η0。傾斜角η0，例如，係圖28中聚光點SPs在多面鏡PM之反射面RP(RPa~RPh)上位於最上方(+Z方向)之值(行程範圍上限)。接著，使以8個反射面RPa~RPh之各個描繪之下一個8列分之測量圖案區域TEj(10個×8列)曝光之期間，將平行平板HVP之傾斜角η設定為η1。之後，採同樣方式，使每次以8個反射面RPa~RPh之各個描繪之8列分之測量圖案區域TEj(10個×8列)曝光時，將平行平板HVP之傾斜角η改變為η2、η3、...，最後在使以8個反射面RPa~RPh之各個描繪之8列分之測量圖案區域TEj(10個×8列)曝光時，將平行平板HVP之傾斜角η設定為圖28中聚光點SPs在多面鏡PM之反射面RP(RPa~RPh)上，位於最下方(-Z方向)之值(行程範圍下限)。平行平板HVP之傾斜角η之η0→η1、η1→η2、...之階段性變化量△ηn，雖可在行程範圍內適當設定，但舉一例而言，係設定為圖27所示之聚光點SPs於副掃描方向(Z方向)僅變位尺寸Hsp之量。作為其他例，亦可以將聚光點SPs在反射面RP(RPa~RPh)之短邊尺寸Hpm內於副掃描方向變位可能之行程範圍以適當之數加以分割(例如10分割)，使聚光點SPs以該分割之數階段性的於副掃描方向(Z方向)變位之方式，設定平行平板HVP之傾斜角之變化量△ηn。
圖30中，由於1個測量圖案區域TEj之尺寸為2mm方形程度，因 此以8個反射面RPa~RPh之各個依序使測量圖案區域TEj曝光時，只要於副掃描方向排列之測量圖案區域TEj之中心間隔在2mm以上即可。然而，可慮之後之檢查時之目視可辨認性，在以8個反射面RPa~RPh之各個依序使測量圖案區域TEj曝光時，將中心間隔設定為4mm程度。進一步的，將平行平板HVP之傾斜角η調整變化量△ηn後曝光之測量圖案區域TEj之列、與在其前一刻曝光之測量圖案區域TEj之列、亦即僅以多面鏡PM之反射面RPh曝光之測量圖案區域TEj之列、與僅以多面鏡PM之反射面RPa曝光之測量圖案區域TEj之列，考慮檢查時之目視可辨認性，係於副掃描方向空出12mm程度之間隙排列之方式曝光。因此，圖30中，在平行平板HVP之傾斜角係被設定為傾斜角η0、η1、η2...之任一者之狀態下曝光之8列分之測量圖案區域TEj(10個×8列)於副掃描方向之長度，約為30mm(4mm×7+2mm)，將設定之平行平板HVP之傾斜角η為η0~η9之10點時，以多面鏡PM之8個反射面RPa~RPh之各個曝光之測量圖案區域TEj之列即為80列(8列×10點)。於測試用基板P’上，於該80列分之全長之測試曝光區域於副掃描方向之尺寸，約為408mm(30mm×10點+12mm×9)。因此，一片片之測試用基板P’於副掃描方向之長度，只要將奇數號描繪線SL1、SL3、SL5與偶數號描繪線SL2、SL4、SL6之副掃描方向之間隔(與圖20中以一例說明之角度2θm對應之周長距離61.261mm)與測試用基板P’貼於旋轉筒DR時之周圍餘白部(約20mm)相加為500mm以上即可。
如以上之測試曝光，同時的對其他描繪單元Un之各個亦同樣的實施，經測試曝光之測試用基板P’被從旋轉筒DR取下，經顯影處理、乾燥處理、或有需要的話進行銅箔層或鋁層之蝕刻等後，將其裝在拍攝以顯微鏡放大之圖案像以測量圖案像之部分尺寸及線寬等的檢査裝置。檢査裝置，具備：具有與圖案描繪裝置EX相同之旋轉筒DR與編碼器測量系統(標尺構件ESD與編碼器讀頭EHn等)的旋轉載台部、以及為選擇性的拍攝捲繞於旋轉筒外周面之 測試用基板P’上於旋轉筒之旋轉軸方向排列之複數個測量圖案區域TEj之各個所形成之測量用圖案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)之放大像而設置成能於旋轉軸之方向直線移動的單一或複數個顯微鏡系統(與對準系統AMn同等構成)。
形成在捲繞於檢査裝置之旋轉筒之測試用基板P’的測量用圖案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)之各個，於旋轉筒之定速旋轉中一邊亦進行往顯微鏡系統之旋轉軸方向移動、一邊被撮影元件(CCD、CMOS)依序補捉，藉由影像解析測量所形成之L&S測試圖案群TSPv、TSPh之線寬狀態、或楔圖案群KSBv、KSBh之前端部分KTp之形狀及楔形圖案之長邊方向尺寸等。
圖31係以示意方式顯示，例如僅以多面鏡PM之反射面RPa描繪之每一測量圖案區域TEj之測量用圖案群(TSPv、TSPh、KSBv、KSBh)之描繪誤差(線寬誤差及尺寸誤差等)之測量結果的圖表。圖31中，橫軸表示在實效掃描長LT內之測量圖案區域TE0~TE9之各位置，縱軸表示被描繪之L&S測試圖案群TSPv、TSPh中之解析線寬之誤差、或楔圖案群KSBv、KSBh之前端部分KTp之形狀(尺寸)誤差及楔形圖案之長邊方向之尺寸誤差相較於設計值之偏差(%)。特別是楔圖案群KSBv、KSBh之楔形圖案之長邊方向之尺寸誤差，會相對曝光量變化而敏感的變化。
又，於圖31，將以在測試曝光時設定之平行平板HVP之傾斜角η0~η9中之η0、η2、η4、η6、η8之各個曝光之L&S測試圖案群TSPv、TSPh及從楔圖案群KSBv、KSBh求出之描繪誤差繪製成圖案。根據此種測量結果，在平行平板HVP之傾斜角到η0~η4(或η5)為止之期間，在實效掃描長LT內之各位置，描繪誤差(線寬誤差等及楔圖案之尺寸誤差等)在容許範圍內(例如，相對設計值在±10%以內)，可知獲得了正確曝光量(光束LBn之強度之正確範圍)。然而，當平行平板HVP之傾斜角達到η6以後(η6~η9)時，描繪誤差 (線寬誤差等及楔圖案之尺寸誤差等)即超過容許範圍，可知未獲得正確曝光量。因此，在以多面鏡PM之反射面RPa進行圖案描繪時，使平行平板HVP之傾斜角η變化至η6~η9時，將投射於基板P之光束LBn之強度修正為在實效掃描長LT內連續的在容許範圍內。同樣的，針對其他反射面RPb~RPh之各個，亦測量於平行平板HVP之各傾斜角η0~η9之描繪誤差(線寬誤差及尺寸誤差等)，在脫離可視為曝光量正確之容許範圍(光束LBn強度之正確範圍)之情形時，以同樣方式修正光束LBn之強度。
為進行該修正，先前之圖9所示之控制電路部250根據測試曝光之測量結果，儲存與就多面鏡PM之每一反射面RPa~RPh作成之平行平板HVP之傾斜角η0~η9各個中之強度修正特性近似的曲線資訊，將該曲線資訊，對應平行平板HVP之傾斜角η切換而作為修正資訊△ACn，在每次原點訊號SZn之各脈衝波形之變化時(各反射面RP)切換輸出。
〔第2測量方法〕
第2測量方法，係在圖案描繪裝置(曝光裝置)EX之旋轉筒DR未張掛基板P之狀態下，將形成在旋轉筒DR之外周面之基準圖案定位在描繪線SLn上，以來自描繪單元Un之光束LBn之點光SP，將描繪基準圖案時產生之反射光之強度變化，根據來自圖2所示之光電感測器DTo之光電訊號So加以測量的方法。在旋轉筒DR之外周面形成基準圖案之構成，已揭露於例如國際公開第2014/034161號小冊子。
圖32係顯示沿描繪線SLn於旋轉筒DR之外周面上以一定間隔形成之10處之基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之配置與來自光電感測器DTo之光電訊號So之波形的一例。基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個，例如係將線寬100μm之線狀圖案相對描繪線SLn傾斜45°以交叉成十字狀之形狀配置。旋轉筒DR被定位成描繪線SLn(點光SP)以橫切過基準圖案RMPa、 RMPb、...RMPj各個之十字狀交叉部之方式旋轉。並將描繪線SLn中之實效掃描長LT內之全像素根據ON狀態(曝光之狀態)之描繪資料，以點光SP掃描實效掃描長LT內之基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個。交叉成十字狀之基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個與該等之周邊區域，被設定為對光束LBn之反射率相異。於圖32中，基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個之反射率係設定為大於周邊區域之反射率。因此，如圖32之下部所示、光電感測器DTo，輸出在點光SP每次橫切過基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個之交叉部時訊號強度大到成脈衝狀之波形的光電訊號So。不過，對光束LBn(點光SP)之基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj各個之反射率設定為較20%小較佳。
如圖32之下部所示般之光電訊號So之波形，透過先前之圖6所說明之光量測量部202內之AD變換電路被保存於波形記憶體。設置在光量測量部202內、或圖6及圖8所示之描繪控制裝置(描繪控制部)200內之CPU，求出與光電訊號So之波形中之基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個之10個峰值部之強度，並測量該等10個峰值部各個之強度相較於作為正確曝光量之規定值產生了何種變化。圖32所示之光電訊號So之波形係以多面鏡PM之1個反射面RP所得之波形之一例，此種波形在多面鏡PM之8個反射面RPa~RPh各個每次掃描光束LBn時產生。然而，在反射面RPa~RPh之各個有反射率之差或不均之情形時，就每一反射面RPa~RPh產生之光電訊號So之波形上之強度變化不會相同。圖32中，作為一例，就1個反射面RP所得之光電訊號So之波形在實效掃描長LT之中間位置到掃描結束位置之期間，強度有從既定值慢慢降低之傾向。
本測量方法中，亦是將平行平板HVP之傾斜角η變化為行程範圍之角度η0~η9之各個時，能獲得圖32般之光電訊號So之波形，而能就平行平板HVP之每一傾斜角η0~η9，測量就圖29所示之每一反射面RPa~RPh之反射率之變化及不均。此時，隨著平行平板HVP之傾斜角η之變化，以點光SP形成之 描繪線SLn係相對基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個往副掃描方向位移。圖33係以示意方式代表性的顯示在基準圖案RMPa上之描繪線SLn之位移情形的圖。將構成基準圖案RMPa之斜向45度之線狀圖案之各線寬設為100μm之情形時，當描繪線SLn位在與描繪線SLn平行且通過基準圖案RMPa之交叉部中心點之中心線CCL上時，點光SP在基準圖案RMPa上掃描之長度即約為140μm。又，從中心線CCL往副掃描方向約±70μm之範圍內，由於點光SP持續掃描基準圖案RMPa之交叉部上，因此與基準圖案RMPa對應之光電訊號So中之波形成為如圖32般之單一脈衝狀。進一步的，當描繪線SLn從中心線CCL往副掃描方向分離約±70μm以上時，點光SP脫離基準圖案RMPa之交叉部，而以橫切過交叉前之2條線狀圖案(線寬100μm)之各個之方式掃描。因此，與光電訊號So中之基準圖案RMPa對應之波形成為2山峰之脈衝狀。本測量法中，與基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個對應之光電訊號So中之波形以單一脈衝狀較佳。然而，即使成為2山峰之脈衝狀，該2山峰之脈衝波形於主掃描方向極為接近，因此，該峰值可視為實質相等，因此同樣的能測量在實效掃描長LT內之點光SP之強度變化傾向。又，基準圖案RMPa、RMPb、...RMPj之各個，當然可以是在副掃描方向直線延伸之線狀圖案。
〔第3測量方法〕
第3測量方法，就使用來自圖案描繪裝置(曝光裝置)EX之描繪單元Un內所設之光電感測器DTo之光電訊號So，測量多面鏡PM之8個反射面RPa~RPh各個之反射率變化及反射不均之點而言，雖與第2測量方法相同，但本測量方法，在元件製造用基板P被旋轉筒DR支承之狀態下亦能測量。因此，於本測量方法，係在停止旋轉之旋轉筒DR之外周面支承之基板P之表面上，重疊載置具有一定反射率之區域的可撓性薄基準反射板(片材)。基準反射板，至少在包含描繪單元Un之各個之描繪線SLn的區域、或形成於全面的反射膜。基準反射 板，舉一例而言，係以厚度為50~100μm、主掃描方向之寬度與旋轉筒DR之外周面之軸AXo方向之寬度同程度之尺寸、副掃描方向之長度較奇數號與偶數號描繪線SLn之周方向間隔長、與基板P之緊貼在旋轉筒DR外周面之周方向之長度較短尺寸之一片片的聚醯亞胺薄膜為母材所形成。基準反射板，係於聚醯亞胺薄膜之表面形成由NiP(鎳磷)或Cu(銅)構成之底層的金屬層，進一步於其表面積層作為反射膜之Au(金)之鍍敷層而做成。底層之金屬層，係於作為母材之聚醯亞胺薄膜表面之全面形成，Au(金)之鍍敷層可選擇性的僅形成於包含6個描繪線SLn之各個的部分區域。再者，作為基準反射板之其他母材，可使用具有100μm以下厚度之不鏽鋼之極薄片材、或可彎曲之極薄的玻璃片材等。
圖34係以示意方式顯示將此種基準反射板RFS重疊在以旋轉筒DR之外周面支承之基板P上之狀態的立體圖。圖34中，於基準反射板RFS之表面，設有以包含奇數號描繪線SL1、SL3、SL5之區域尺寸於Y方向(主掃描方向)細長形成之反射膜RFa、與以包含偶數號描繪線SL2、SL4、SL6之區域尺寸於Y方向細長形成之反射膜RFb。反射膜RFa、RFb之副掃描方向(周方向)之尺寸，係考慮基準反射板RFS在旋轉筒DR外周面(基板P)上能夠藉由人手進行定位之精度加以設定，例如為5~15mm程度。將描繪線SLn中之實效掃描長LT設為50mm時，反射膜RFa、RFb之主掃描方向(Y方向)之尺寸需要250mm以上，但考慮能以人手進行之定位精度，係設定為260mm程度。
基準反射板RFS，係藉由人手插入旋轉筒DR之外周面(基板P之表面)與描繪單元Un間之間隙內，以奇數號描繪線SL1、SL3、SL5位於反射膜RFa上、偶數號描繪線SL2、SL4、SL6位於反射膜RFb上之方式加以彎曲後重疊於基板P上。在大致無位置偏移之情形下重疊後，將基準反射板RFS之4角之邊緣部RFc以黏著帶等固定在旋轉筒DR外周面之Y方向兩端部DRa、DRb。此 時，基準反射板RFS係賦予與下方之基板P緊緊貼合之適度的張力，固定在旋轉筒DR之兩端部DRa、DRb。
本測量方法中，亦是將平行平板HVP之傾斜角η變化為行程範圍之角度η0~η9之各個時，一邊根據將沿描繪線SLn各個之全像素設為ON狀態之描繪資料掃描點光SP、一邊將來自光電感測器DTo之光電訊號So之波形保存於記憶體，據以就平行平板HVP之每一傾斜角η0~η9，測量就圖29所示之每一反射面RPa~RPh之反射率之變化及不均。又，亦可將基準反射板RFS上之反射膜RFa、RFb之各個，設為將延伸於副掃描方向之線圖案於主掃描方向以一定間距形成之反射型繞射格子圖案或L&S圖案。此場合，由於構成繞射格子或L&S之多數個線圖案之各個係形成為以Au(金)構成之反射膜，因此來自光電感測器DTo之光電訊號So之波形，視繞射格子圖案及L&S圖案之間距而成為週期性位準變化之波形。
於使用基準反射板RFS之測量方法，基本上雖係使旋轉筒DR靜止，但亦可使旋轉筒DR旋轉些微角度(隨此，基板P亦些微移動)，以使描繪線SLn與基準反射板RFS上之反射膜RFa、RFb(或繞射格子圖案或L&S圖案)相對的往副掃描方向意圖性的微幅變位，重複進行相同測量。此外，基準反射板RFS重疊之基板P上之區域，亦可以是排列於基板P之長條方向之複數個圖案形成區域APF(參照圖13)間之餘白部中、將特定之餘白部設定為較基準反射板RFS之副掃描方向尺寸長之區域。再者，形成在基準反射板RFS表面之反射膜RFa、RFb(或繞射格子圖案或L&S圖案)，當在描繪線SLn各個之範圍內產生局部的反射率降低(不均)時，無法用作為基準。因此，基準反射板RFS係保管在潔淨之環境內，並時時以其他測量器檢定是否有產生反射率不均較佳。
藉由以上所說明之3個測量方法中之任一種，能定期的精密測量多面鏡PM之反射面RPa~RPh各個之反射率之差、各反射面RPa~RPh之反射不 均等，因此能高精度修正在基板P上描繪電子元件用實圖時之局部的曝光量不均，長期間安定地維持基板P上連續形成之電子元件(薄膜電晶體、有機EL發光元件、感測器元件、微細化多層配線等)之品質。
〔第7實施形態〕
如先前之圖27~圖29所說明般，因多面鏡PM之反射面RPa~RPh各個之反射率之差、各反射面RPa~RPh之反射不均等引起之點光SP之強度變動，係使用先前以圖9說明之選擇用元件控制部200A生成之驅動訊號DFn之施加/非施加來進行切換之聲光調變元件所構成之選擇用光學元件OSn，將驅動訊號(高頻訊號)DFn之振幅(RF電力)就多面鏡PM之每一反射面RPa~RPh高速的調整(調變)來加以修正。如以上所述，為了高速調變點光SP(光束LBn)之強度，於本實施形態，亦可使用例如國際公開第2017/057415號小冊子所揭露的，將不使用繞射現象之電氣光學元件與偏光分束器加以組合之光束強度調變機構。電氣光學元件，係將射入具有普克耳斯效果或卡耳效果之結晶體之光束(直線偏光)之偏光方向，視施加於結晶體之電壓(電廠)旋轉後射出的光學元件。使通過電氣光學元件之光束通過偏光分束器(偏光板、偏光鏡皆可)，即能從偏光分束器之偏光分離面(或偏光板、偏光鏡)僅取出特定方向之直線偏光成分。取出之直線偏光成分之強度，可視施加於電氣光學元件之電壓而旋轉射出之光束之偏光方向，在以偏光分束器(或偏光板及偏光鏡)之穿透率(例如90%)與消光比(例如1/100)所決定之範圍內高速調變。
如以上所述，將電氣光學元件與偏光分束器(或偏光板及偏光鏡)加以組合之光束強度調整機構，可設在通過先前之圖1或圖6所示之光束切換部之6個選擇用光學元件OS1~OS6之各個朝向描繪單元U1~U6之各個之光束LB1~LB6n之各光路中。然而，如圖6所說明般，6個選擇用光學元件OS1~OS6係配置成來自光源裝置LS之光束LB能串列的通過，且僅在以多面鏡PM之1 個反射面形成之點光SP之掃描時間(圖12中之描繪時間TSn)期間，由僅任1個產生之作為光束LB之繞射光束的描繪用光束LBn般的切換訊號LPn進行驅動控制。因此，將電氣光學元件與偏光分束器(或偏光板及偏光鏡)加以組合之光束強度調整機構，可僅設在圖1或圖6所示之從光源裝置LS到光束切換部之最初(第1層)的選擇用光學元件OS5為止之光路中之光束LB成為細平行光束的區間。
此場合，用以修正與以切換訊號LPn而成為ON狀態之1個選擇用光學元件OSn對應之1個描繪單元Un內之多面鏡PM之反射面RPa~RPh中任1個之因反射率降低或反射不均引起之點光SP之強度變動(描繪時間TSn中)的強度修正資料(強度調變特性)，係以先前之圖30~圖34所說明之3種測量方法中之任一種加以作成。於光束強度調整機構之電氣光學元件，依序施加與被選擇之描繪單元Un之多面鏡PM之反射面RPa~RPh中之1個對應之強度修正資料(強度調變特性)而被強度調變之電壓。如以上所述，因多面鏡PM之反射面RPa~RPh各個之反射率之差及反射不均造成之點光SP之強度變動，當設置將電氣光學元件與偏光分束器(或偏光板及偏光鏡)加以組合之光束強度調整機構時，即使不將由聲光調變元件構成之選擇用光學元件OSn之各個利用於因反射面RPa~RPh各個之反射率之差及反射不均引起之點光SP之強度修正亦可，且對於來自光源裝置LS之光束LB之強度變動(脈衝光之峰值強度之和緩的變動)能以1處之光束強度調整機構(電氣光學元件)簡單的加以調整，因此可擴大點光SP(光束LBn)之強度修正之控制上的自由度。
SP、SP’‧‧‧點光
Claims (4)
- 一種圖案描繪裝置，具備將投射於基板上之光束之點光於主掃描方向進行1維掃描以描繪圖案之描繪單元、以及使該基板與該描繪單元往與該主掃描方向交叉之副掃描方向相對移動之移動機構，其具備：光源裝置，射出該光束；聲光調變元件，係將來自該光源裝置之該光束，在因電氣訊號造成之光學特性變化而以既定偏向角度偏向以射入該描繪單元的第1狀態、與不射入該描繪單元的第2狀態之間擇一切換；位移控制部，在該第1狀態時，控制該電氣訊號以使因該聲光調變元件產生之該偏向角度變化，使從該描繪單元投射之該點光往該副掃描方向位移既定量；以及強度修正部，係修正伴隨因該聲光調變元件產生之該偏向角度之變化而產生之該點光之強度變化，該描繪單元具備：旋轉多面鏡，其具有使該光束往與該主掃描方向對應之方向改變角度加以反射之複數個反射面；掃描用光學系統，係將於該旋轉多面鏡之各反射面反射之該光束於該基板上聚光成點光；以及原點檢測器，係輸出表示該旋轉多面鏡之複數個反射面之各個已成為既定角度位置的原點訊號；根據因該聲光調變元件而產生之該偏向角度之變化，照射在該旋轉多面鏡之反射面上之該光束之位置往與該副掃描方向對應之方向位移，該位移控制部，具有可將施加於該聲光調變元件之該電氣訊號之頻率變更的調頻電路； 該強度修正部，具有視施加於該聲光調變元件之該電氣訊號之頻率變化而使該電氣訊號之振幅增減的振幅調整電路，回應該原點訊號，在被該旋轉多面鏡之反射面反射之該光束不射入該掃描用光學系統之期間，該位移控制部使該頻率增減，該強度修正部使該振幅增減。
- 如請求項1之圖案描繪裝置，其中，該振幅調整電路，係根據被該聲光調變元件偏向之該光束之強度視與該規定頻率相較之變化量而變化之變化傾向，修正該電氣訊號之振幅。
- 如請求項1或2之圖案描繪裝置，其具備儲存與待描繪於該基板之圖案對應之描繪資料的描繪控制部；該光源裝置具有描繪用光調變器，此描繪用光調變器係以投射於該基板之該點光之強度視該圖案被調變之方式，回應該描繪資料調變射出之該光束之強度。
- 如請求項1或2之圖案描繪裝置，其中，該強度修正部係回應該原點訊號修正施加於該聲光調變元件之該電氣訊號之振幅，以修正因該旋轉多面鏡之複數個反射面各個之反射率差異造成之該點光之強度變動。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10186259A (ja) * | 1996-11-11 | 1998-07-14 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ走査記録装置 |
| JP2008182033A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Sony Corp | レーザ描画方法及びレーザ描画装置 |
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Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US6151056A (en) * | 1996-11-11 | 2000-11-21 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Laser scan based recording apparatus |
| JP2011242618A (ja) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10186259A (ja) * | 1996-11-11 | 1998-07-14 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ走査記録装置 |
| JP2008182033A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Sony Corp | レーザ描画方法及びレーザ描画装置 |
| TW201344373A (zh) * | 2012-03-26 | 2013-11-01 | 尼康股份有限公司 | 基板處理裝置、處理裝置及元件製造方法 |
| JP2017067823A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社ニコン | パターン描画装置およびパターン描画方法 |
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