(57)【要約】  光源装置（ＬＳ）からのビーム（ＬＢ）を基板（Ｐ）上で走査する複数の描画ユニット（Ｕｎ）が所定の配置関係で設けられ、描画ユニット（Ｕｎ）の各々によって基板（Ｐ）にパターンを描画するパターン描画装置は、光源装置（ＬＳ）からのビームを複数の描画ユニット（Ｕｎ）のいずれか１つに選択的に供給するために、光源装置（ＬＳ）からのビーム（ＬＢ）を順番に通すように配置され、電気的な制御によってビーム（ＬＢ）を回折させた主回折ビーム（ＬＢｎ）を描画ユニット（Ｕｎ）に向けるための複数の選択用光学部材（ＯＳｎ）と、複数の選択用光学部材（ＯＳｎ）のうちビーム（ＬＢ）の光路に沿った前段の選択用光学部材（ＯＳ１）と後段の選択用光学部材（ＯＳ２）とを共役関係にするリレー光学系（Ｇａ、Ｇｂ）と、主回折ビーム（ＬＢｎ）に対して角度をもって前段の選択用光学部材（ＯＳ１）から発生する副回折ビーム（ＬＢｎ’）が後段の選択用光学部材（ＯＳ２）に入射することを阻止する阻止光学部材（ＩＭｎ’）とを備える。
2018164087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置からのビームを基板上で走査する複数の描画ユニットによって、前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記光源装置からのビームを前記複数の描画ユニットのいずれか１つに選択的に供給するために、前記光源装置からのビームを順番に通すように配置され、電気的な制御によって前記ビームを回折させた主回折ビームを前記描画ユニットに向けるための複数の選択用光学部材と、
前記複数の選択用光学部材のうち前記ビームの光路に沿った前段の前記選択用光学部材と後段の選択用光学部材とを共役関係にするリレー光学系と、
前記主回折ビームに対して角度をもって前記前段の選択用光学部材から発生する副回折ビームが前記後段の選択用光学部材に入射することを阻止する阻止光学部材と、
を備える、パターン描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン描画装置であって、
前記光源装置からの前記ビームは平行光束となって前記前段の選択用光学部材に入射し、前記阻止光学部材は、前記リレー光学系中で前記主回折ビームと前記副回折ビームとがビームウェストとなって空間的に分離する瞳空間に配置される、パターン描画装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパターン描画装置であって、
前記リレー光学系の前記瞳空間に配置され、前記前段の選択用光学部材を透過した０次回折ビームを遮らず、前記前段の選択用光学部材からの前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射する選択ミラーを備える、パターン描画装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパターン描画装置であって、
前記阻止光学部材は、前記瞳空間で前記主回折ビームと前記０次回折ビームの各々と分離される前記副回折ビームを、前記リレー光学系の光路外に反射する反射ミラーである、パターン描画装置。
【請求項５】
請求項４に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の選択用光学部材の各々は、ブラッグ回折の条件を満たすように配置される音響光学偏向素子である、パターン描画装置。
【請求項６】
請求項５に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の選択用光学部材としての前記音響光学偏向素子が前記光源装置からのビームを回折するオン状態のときに、前記阻止光学部材としての前記反射ミラーで反射された前記副回折ビームの強度を検出する第１の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項７】
請求項６に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の音響光学偏向素子の各々を透過した前記光源装置からの前記ビーム、又は前記複数の音響光学偏向素子の１つが前記オン状態のときに発生した前記０次回折ビームを、最後段の前記音響光学偏向素子を介して受光する第２の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン描画装置であって、
前記第１の光電センサで検出される前記副回折ビームの強度の変化、又は前記第２の光電センサで検出される前記０次回折ビームの強度の変化に基づいて、前記オン状態になった前記音響光学偏向素子から発生する前記主回折ビームの強度変動を予測する計測部をさらに備える、パターン描画装置。
【請求項９】
光源装置からのビームを基板上で走査する描画ユニットの複数が所定の配置関係で設けられ、前記描画ユニットの各々によって前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記光源装置からの前記ビームを入射して、前記ビームの主回折ビームを前記描画ユニットに向ける為の音響光学偏向部材と、
前記複数の音響光学偏向部材のうちの選択された１つが前記主回折ビームを発生するように、前記複数の音響光学偏向部材の各々を順番にオン状態に駆動する駆動制御部と、
前記光源装置からの前記ビームを前記音響光学偏向部材の各々に順番に通すと共に、前記ビームの進行方向に並ぶ前段の音響光学偏向部材とその後段の音響光学偏向部材とを互いに共役関係にするリレー光学系と、
前記オン状態になった前記音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射させる選択ミラーと、
前記オン状態になった前記音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビーム以外の副回折ビームを遮蔽する遮蔽部材と、
を備える、パターン描画装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のパターン描画装置であって、
前記光源装置からの前記ビームは平行光束となって前記前段の音響光学偏向部材に入射し、前記選択ミラーと前記遮蔽部材は、前記リレー光学系中で前記主回折ビームと前記副回折ビームとがビームウェストとなって空間的に分離する瞳空間に配置される、パターン描画装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のパターン描画装置であって、
前記選択ミラーと前記遮蔽部材の各々は、前記前段の音響光学偏向部材を透過した０次回折ビームを遮らないように配置される、パターン描画装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパターン描画装置であって、
前記遮蔽部材は、前記瞳空間で前記副回折ビームを前記リレー光学系の光路外に反射する反射ミラーで構成される、パターン描画装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の音響光学偏向部材の各々は、ブラッグ回折の条件を満たすように配置される、
パターン描画装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のパターン描画装置であって、
前記オン状態となった前記音響光学偏向部材から発生して前記反射ミラーで反射された前記副回折ビームの強度を検出する第１の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の音響光学偏向部材の各々を透過した前記光源装置からの前記ビーム、又は前記複数の音響光学偏向部材の１つが前記オン状態のときに発生した前記０次回折ビームを、最後段の前記音響光学偏向部材を介して受光する第２の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のパターン描画装置であって、
前記第１の光電センサで検出される前記副回折ビームの強度の変化、又は前記第２の光電センサで検出される前記０次回折ビームの強度の変化に基づいて、前記オン状態になった前記音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームの強度変動を予測する計測部をさらに備える、パターン描画装置。
【請求項１７】
電子デバイスのパターンに応じて変調された光ビームを基板上に投射する描画ユニットの複数を用いて、前記基板上にパターンを露光するパターン露光装置であって、
前記変調された光ビームの源となるビームを射出する光源装置と、
前記光源装置からの前記ビームを順次に透過すように前記複数の描画ユニットの各々に対応して複数設けられ、ブラッグ回折の条件で前記ビームの主回折ビームを前記描画ユニットに向けて回折する為の音響光学偏向部材と、
前記複数の音響光学偏向部材のうちの選択された１つが前記主回折ビームを発生するオン状態となるように前記複数の音響光学偏向部材の各々の駆動を制御する制御部と、
前記光源装置からの前記ビームの進行方向に相前後して並ぶ２つの前記音響光学偏向部材は互いに共役関係にすると共に、前記ビームの進行方向に関する前記複数の音響光学偏向部材の各々の後に瞳空間を形成する複数のレンズ部材と、
前記複数の音響光学偏向部材の各々の後の前記瞳空間の各々に配置され、前記音響光学偏向部材が前記オン状態のときに発生する前記主回折ビームを入射して、対応した前記描画ユニットに向けて偏向する第１の偏向部材と、
前記オン状態の前記音響光学偏向部材から発生する前記ビームの０次回折ビームに対して、前記主回折ビームと異なる回折方向に発生する副回折ビームが、前記オン状態の前記音響光学偏向部材の後に位置する後段の前記音響光学偏向部材を介して後段の前記第１の偏向部材に入射することを阻止する阻止部材と、
を備える、パターン露光装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のパターン露光装置であって、
前記複数の音響光学偏向部材のうちの初段の音響光学偏向部材に入射する前記光源装置からの前記ビームを、前記複数のレンズ部材の光軸と同軸な平行光束に設定することにより、前記オン状態の前記音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビーム、前記０次回折ビーム、及び前記副回折ビームの各々を前記瞳空間でビームウェストにして互いに分離させる、パターン露光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のパターン露光装置であって、
前記阻止部材は、前記瞳空間に配置されて、前記副回折ビームを遮蔽する遮光部材、又は前記副回折ビームを前記複数のレンズ部材による光路外に偏向する第２の偏向部材である、
パターン露光装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載のパターン露光装置であって、
前記阻止部材は、前記複数のレンズ部材によって、前記ビームの進行方向に相前後して並ぶ２つの前記音響光学偏向部材を互いに正立の結像状態で共役関係にする正立結像系として構成される、パターン露光装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のパターン露光装置であって、
前記正立結像系は、前記複数のレンズ部材によって、前段の前記音響光学偏向部材と後段の前記音響光学偏向部材との間に中間像面を形成するように、倒立の結像系として構成されるリレー光学系の２つを前記光軸の方向に並べて構成される、パターン露光装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載のパターン露光装置であって、
前記正立結像系は、前記複数のレンズ部材によって構成され、前段の前記音響光学偏向部材と後段の前記音響光学偏向部材とを倒立の結像状態で共役関係にするリレー光学系と、前記後段の前記音響光学偏向部材と前記リレー光学系との間に配置されたイメージローテータとで構成される、パターン露光装置。
【請求項２３】
請求項１８に記載のパターン露光装置であって、
前記阻止部材は、前記ビームの進行方向に相前後して並ぶ前記２つの前記音響光学偏向部材の各々の前記ブラッグ回折の方向が前記光軸の回りに回転対称な関係で設定されるとき、前記複数のレンズ部材によって、前記相前後して並ぶ前記２つの前記音響光学偏向部材を互いに倒立の結像状態で共役関係にする倒立結像系として構成される、パターン露光装置。
【請求項２４】
光源装置からのビームを基板上で走査する描画ユニットの複数が所定の配置関係で設けられ、前記描画ユニットの各々によって前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記複数の描画ユニットの各々に対応して、前記光源装置からの前記ビームを順次に入射するように複数設けられ、前記複数の描画ユニットのいずれか１つに前記ビームの主回折ビームを向けるように偏向する為の音響光学偏向部材と、
前記光源装置からの前記ビームの進行方向に並ぶ前段の前記音響光学偏向部材と後段の前記音響光学偏向部材とを互いに正立結像の状態で共役関係にするリレー光学系と、
前記リレー光学系の光路中に配置され、前記前段の音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射させる反射部材と、
を備える、パターン描画装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載のパターン描画装置であって、
前記光源装置からの前記ビームは平行光束となって前記前段の音響光学偏向部材に入射し、前記反射部材は、前記リレー光学系中で前記主回折ビームがビームウェストとなる瞳空間に配置される、パターン描画装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載のパターン描画装置であって、
前記反射部材は、前記前段の音響光学偏向部材を透過した０次回折ビーム、及び前記前段の音響光学偏向部材から、前記０次回折ビームに対して前記主回折ビームと逆方向に回折した副回折ビームとを遮らないように配置される、パターン描画装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の音響光学偏向部材の各々はブラッグ回折の条件を満たすように配置される、パターン描画装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材がブラッグ回折によって前記主回折ビームを発生するオン状態のときに生じる前記副回折ビームを、前記後段の前記音響光学偏向部材を介して受光する第１の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載のパターン描画装置であって、
前記第１の光電センサで検出される前記副回折ビームの強度の変化に基づいて、前記オン状態になった前記前段の音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームの強度変動を予測する計測部をさらに備える、パターン描画装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材がオン状態のときに生じる前記０次回折ビームを、前記後段の前記音響光学偏向部材を介して受光する第２の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載のパターン描画装置であって、
前記第１の光電センサで検出される前記副回折ビームの強度変化と、前記第２の光電センサで検出される前記０次回折ビームの強度変化とに基づいて、前記オン状態になった前記前段の音響光学偏向部材の回折効率の変化を予測する計測部をさらに備える、パターン描画装置。
【請求項３２】
請求項２７に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材がオン状態のときに生じる前記０次回折ビームと前記副回折ビームとを、前記後段の音響光学偏向部材を介して、前記リレー光学系中の前記瞳空間と共役な位置、若しくはその近傍の位置で撮像する撮像素子を、さらに備える、パターン描画装置。
【請求項３３】
請求項２４〜３２のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
前記リレー光学系は、前記前段の音響光学偏向部材と前記後段の音響光学偏向部材との間に中間像面を形成するように、前記前段の音響光学偏向部材と前記中間像面とを倒立結像の状態で共役関係にする第１の倒立結像系と、前記中間像面と前記後段の音響光学偏向部材とを倒立結像の状態で共役関係にする第２の倒立結像系とで構成される、パターン描画装置。
【請求項３４】
請求項２４〜３２のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
前記リレー光学系は、前記前段の音響光学偏向部材と前記後段の音響光学偏向部材とを倒立の結像状態で共役関係にする倒立結像系と、前記倒立結像系と前記前段の音響光学偏向部材との間に配置されるイメージローテータとで構成される、パターン描画装置。
【請求項３５】
光源装置からのビームを基板上で走査する描画ユニットの複数が所定の配置関係で設けられ、前記描画ユニットの各々によって前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記複数の描画ユニットの各々に対応して、前記光源装置からの前記ビームを順次に入射するように複数設けられ、前記ビームのブラッグ回折で発生する主回折ビームを前記複数の描画ユニットのいずれか１つに向けて偏向する為の音響光学偏向部材と、
前記光源装置からの前記ビームの進行方向に並ぶ前段の前記音響光学偏向部材と後段の前記音響光学偏向部材とを共役関係にするリレー光学系と、
前記リレー光学系の光路中に配置され、前記前段の音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射させる反射部材と、
を備え、
前記前段の音響光学偏向部材と前記後段の音響光学偏向部材とを、それぞれの前記主回折ビームの回折方向が異なるように配置した、パターン描画装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載のパターン描画装置であって、
前記リレー光学系は、前記前段の音響光学偏向部材と前記後段の音響光学偏向部材とを倒立の結像状態で共役関係にする、パターン描画装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載のパターン描画装置であって、
前記光源装置からの前記ビームは前記リレー光学系の光軸と同軸の平行光束となって前記前段の音響光学偏向部材に入射し、前記反射部材は、前記前段の音響光学偏向部材を透過する０次回折ビーム、該０次回折ビームに対して前記主回折ビームと逆の回折方向に発生する副回折ビーム、及び前記主回折ビームの各々がビームウェストとなって互いに分離する前記リレー光学系中の瞳空間に配置される、パターン描画装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材と前記後段の音響光学偏向部材とを、それぞれの前記ブラッグ回折の方向が前記リレー光学系の前記光軸を中心に軸対称な関係となるように配置した、パターン描画装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材がブラッグ回折によって前記主回折ビームを発生するオン状態のときに生じる前記副回折ビームを、前記後段の前記音響光学偏向部材を介して受光する第１の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載のパターン描画装置であって、
前記第１の光電センサで検出される前記副回折ビームの強度の変化に基づいて、前記オン状態になった前記前段の音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームの強度変動を予測する計測部をさらに備える、パターン描画装置。
【請求項４１】
請求項３９に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材がオン状態のときに生じる前記０次回折ビームを、前記後段の前記音響光学偏向部材を介して受光する第２の光電センサをさらに備える、パターン描画装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載のパターン描画装置であって、
前記第１の光電センサで検出される前記副回折ビームの強度変化と、前記第２の光電センサで検出される前記０次回折ビームの強度変化とに基づいて、前記オン状態になった前記前段の音響光学偏向部材の回折効率の変化を予測する計測部をさらに備える、パターン描画装置。
【請求項４３】
請求項３８に記載のパターン描画装置であって、
前記前段の音響光学偏向部材がブラッグ回折によって前記主回折ビームを発生するオン状態のときに生じる前記０次回折ビームと前記副回折ビームとを、前記後段の音響光学偏向部材を介して、前記リレー光学系中の前記瞳空間と共役な位置、若しくはその近傍の位置で撮像する撮像素子を、さらに備える、パターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール・ツー・ロール方式あるいは枚葉方式で電子デバイス用のパターン等を描画するパターン描画装置、及びパターンを露光するパターン露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−０４８０９３号公報には、レーザ発振器からのレーザ光を、ＲＦ信号（高周波出力）に応答して回折又はそのまま透過させる音響光学変換素子に入射させ、音響光学変換素子で回折された回折レーザ光を、反射ミラーとｆθレンズとを介して被加工物に照射して、孔あけ等の加工を行うレーザ加工装置が開示されている。特開２００３−０４８０９３号公報に記載の従来のレーザ加工装置では、音響光学変換素子に入射するレーザ光の光径が約６ｍｍであり、レーザ光のパルス周波数を大きくすると、音響光学変換素子に吸収される熱量が増大し、音響光学変換素子の凸レンズ作用（熱レンズ効果）によってレーザビームの品質が変わり、被加工物の加工形状が変化する問題があると説明されている。特開２００３−０４８０９３号公報では、レーザ発振器からのレーザ光を被加工物に導く複数のレンズからなるテレスコープの焦点位置に音響光学変換素子を配置し、音響光学変換素子を通るレーザ光（回折レーザ光）の径を非常に小さくすることで、熱レンズ効果による影響を抑制している。さらに特開２００３−０４８０９３号公報には、レーザ発振器からのレーザ光が通る光路上に３個の音響光学変換素子を直列に間隔を空けて配置し、３個の音響光学変換素子の各々で回折された回折レーザ光が入射するように、反射ミラーとｆθレンズの組を３個設けて、３個の音響光学変換素子のいずれか１つにＲＦ信号を与えるように制御することで、３つの被加工物の各々を時分割で加工する構成も開示されている。そして、３個の音響光学変換素子を直列に間隔を空けて配置する場合でも、複数のレンズからなるテレスコープの焦点位置に音響光学変換素子を配置することで、熱レンズ効果による影響を抑制できるとしている。【０００３】
音響光学変換素子（音響光学変調素子：Acousto-Optical Modulator）は、温度変化によって光学定数が変化し、回折角や回折効率が変動する。音響光学変調素子をブラッグ回折の条件で使う場合、入射したビームは、そのまま直進（透過）する０次成分のビーム（０次回折ビーム）と、±１次回折の一方の成分、例えば＋１次回折成分のビーム（＋１次回折ビーム）とが所定の強度比で発生するように回折され、他方の−１次回折成分のビーム（−１次回折ビーム）は理論上では発生しない。しかしながら、音響光学変調素子の光学定数の変化や入射するビームの特性変動（入射角やビーム径の僅かな変化）等により、ブラッグ回折の理想的な条件から外れてくると、その外れる度合いに応じて、回折効率、すなわち、入射するビームの強度と射出する＋１次回折ビームの強度との比率が変化する。さらに、ブラッグ回折の理想的な条件から外れてくると、理論上では発生しない他方の−１次回折ビームが漏れ光として発生することになる。その為、特開２００３−０４８０９３号公報に開示されたように、複数の音響光学変換素子をレーザ発振器からのレーザ光の光路上に直列に配置し、各音響光学変換素子を複数のレンズによるテレスコープの焦点位置に配置する場合、前段の音響光学変換素子にＲＦ信号を与えて前段のｆθレンズによってレーザ加工を行っている期間に発生する漏れ光（−１次回折ビーム）は、後段の音響光学変換素子に角度を持って入射することになり、その漏れ光が加工動作を行っていない後段の反射ミラーやｆθレンズ等に入射する可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様は、光源装置からのビームを基板上で走査する複数の描画ユニットによって、前記基板上にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記光源装置からのビームを前記複数の描画ユニットのいずれか１つに選択的に供給するために、前記光源装置からのビームを順番に通すように配置され、電気的な制御によって前記ビームを回折させた主回折ビームを前記描画ユニットに向けるための複数の選択用光学部材と、前記複数の選択用光学部材のうち前記ビームの光路に沿った前段の前記選択用光学部材と後段の選択用光学部材とを共役関係にするリレー光学系と、前記主回折ビームに対して角度をもって前記前段の選択用光学部材から発生する副回折ビームが前記後段の選択用光学部材に入射することを阻止する阻止光学部材と、を備える。
【０００５】
本発明の第２の態様は、光源装置からのビームを基板上で走査する描画ユニットの複数が所定の配置関係で設けられ、前記描画ユニットの各々によって前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記光源装置からの前記ビームを入射して、前記ビームの主回折ビームを前記描画ユニットに向ける為の音響光学偏向部材と、前記複数の音響光学偏向部材のうちの選択された１つが前記主回折ビームを発生するように、前記複数の音響光学偏向部材の各々を順番にオン状態に駆動する駆動制御部と、前記光源装置からの前記ビームを前記音響光学偏向部材の各々に順番に通すと共に、前記ビームの進行方向に並ぶ前段の音響光学偏向部材とその後段の音響光学偏向部材とを互いに共役関係にするリレー光学系と、前記オン状態になった前記音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射させる選択ミラーと、  前記オン状態になった前記音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビーム以外の副回折ビームを遮蔽する遮蔽部材と、を備える。
【０００６】
本発明の第３の態様は、電子デバイスのパターンに応じて変調された光ビームを基板上に投射する描画ユニットの複数を用いて、前記基板上にパターンを露光するパターン露光装置であって、前記変調された光ビームの源となるビームを射出する光源装置と、前記光源装置からの前記ビームを順次に透過すように前記複数の描画ユニットの各々に対応して複数設けられ、ブラッグ回折の条件で前記ビームの主回折ビームを前記描画ユニットに向けて回折する為の音響光学偏向部材と、前記複数の音響光学偏向部材のうちの選択された１つが前記主回折ビームを発生するオン状態となるように前記複数の音響光学偏向部材の各々の駆動を制御する制御部と、前記光源装置からの前記ビームの進行方向に相前後して並ぶ２つの前記音響光学偏向部材は互いに共役関係にすると共に、前記ビームの進行方向に関する前記複数の音響光学偏向部材の各々の後に瞳空間を形成する複数のレンズ部材と、前記複数の音響光学偏向部材の各々の後の前記瞳空間の各々に配置され、前記音響光学偏向部材が前記オン状態のときに発生する前記主回折ビームを入射して、対応した前記描画ユニットに向けて偏向する第１の偏向部材と、前記オン状態の前記音響光学偏向部材から発生する前記ビームの０次回折ビームに対して、前記主回折ビームと異なる回折方向に発生する副回折ビームが、前記オン状態の前記音響光学偏向部材の後に位置する後段の前記音響光学偏向部材を介して後段の前記第１の偏向部材に入射することを阻止する阻止部材と、を備える。
【０００７】
本発明の第４の態様は、光源装置からのビームを基板上で走査する描画ユニットの複数が所定の配置関係で設けられ、前記描画ユニットの各々によって前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記複数の描画ユニットの各々に対応して、前記光源装置からの前記ビームを順次に入射するように複数設けられ、前記複数の描画ユニットのいずれか１つに前記ビームの主回折ビームを向けるように偏向する為の音響光学偏向部材と、前記光源装置からの前記ビームの進行方向に並ぶ前段の前記音響光学偏向部材と後段の前記音響光学偏向部材とを互いに正立結像の状態で共役関係にするリレー光学系と、前記リレー光学系の光路中に配置され、前記前段の音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射させる反射部材と、を備える。
【０００８】
本発明の第５の態様は、光源装置からのビームを基板上で走査する描画ユニットの複数が所定の配置関係で設けられ、前記描画ユニットの各々によって前記基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、前記複数の描画ユニットの各々に対応して、前記光源装置からの前記ビームを順次に入射するように複数設けられ、前記ビームのブラッグ回折で発生する主回折ビームを前記複数の描画ユニットのいずれか１つに向けて偏向する為の音響光学偏向部材と、前記光源装置からの前記ビームの進行方向に並ぶ前段の前記音響光学偏向部材と後段の前記音響光学偏向部材とを共役関係にするリレー光学系と、前記リレー光学系の光路中に配置され、前記前段の音響光学偏向部材から発生する前記主回折ビームを前記描画ユニットに向けて反射させる反射部材と、を備え、前記前段の音響光学偏向部材と前記後段の音響光学偏向部材とを、それぞれの前記主回折ビームの回折方向が異なるように配置した。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態によるパターン描画装置の概略的な全体構成を正面側から見た斜視図である。
【図２】図１に示したパターン描画装置に搭載される６つの描画ユニット、光源装置、ビーム切換部、及び基板を支持する回転ドラムの概略的な配置を示す斜視図である。
【図３】図２に示した回転ドラムの回転角度位置を計測するエンコーダシステムと基板上のマーク等を検出するアライメント系の概略的な構成を説明する図である。
【図４】図２に示した６つの描画ユニットのうちの１つの具体的な内部構成を示す斜視図である。
【図５】図３に示したビーム切換部に含まれる選択用光学素子（ＡＯＭ）、選択ミラー、及びリレー光学系の具体的な光学配置を示す図である。
【図６】図５に示した選択用光学素子（ＡＯＭ）の配置条件と回折動作（偏向動作）を説明する図である。
【図７】図６に示した選択用光学素子（ＡＯＭ）からの各回折光（０次光を含む）の強度の比率を模式的に表すグラフである。
【図８】光源装置からのビームを６つの描画ユニットに択一的に振り分けるためのビーム切換部、描画制御装置、及び光量計測部の概略的な構成を示す図である。
【図９】図２、図８に示した光源装置の具体的な内部構成を説明する図である。
【図１０】図７に示した描画制御装置内に設けられて、ビーム切換部内の複数の選択用光学素子（ＡＯＭ）の各々を駆動するドライブ回路を含むビーム強度の調整制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】選択用光学素子（ＡＯＭ）に印加される駆動信号のＲＦ電力の変化に対する回折効率の変化特性の一例を示すグラフである。
【図１２】図８で示した光量計測部の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【図１３】図８に示した描画制御装置に記憶されている描画データ（ＳＤｎ）に基づいて、電子デバイス用のパターンを描画する際の描画ユニットの動作の一例を示すタイムチャート図である。
【図１４】図５に示した第１の実施の形態のビーム切換部の光学配置における変形例を示す斜視図である。
【図１５】図１５Ａは、図２、図５に示したビーム切換部の第２の実施の形態による光学配置を示し、初段（上流側）の選択用光学素子と次段（下流側）の選択用光学素子までの光路を示し、図１５Ｂは、図２、図５に示したビーム切換部の第２の実施の形態による光学配置を示し、次段の選択用光学素子の後の光路を示す図である。
【図１６】図１５Ａ、図１５Ｂの第２の実施の形態によるビーム切換部で、選択用光学素子の変動等を計測する為の光量計測部の構成を示す回路ブロック図である。
【図１７】図１５Ｂに示した第２の実施の形態の変形例による光学構成を示す図である。
【図１８】第３の実施の形態によるビーム切換部の光学構成を示し、上流側の選択用光学素子がオン状態のときに発生する各ビームの挙動を説明する斜視図である。
【図１９】第４の実施の形態によるビーム切換部中の選択ミラーから下流側の選択用光学素子までの間にイメージローテータ（プリズム）を設けた場合の光学構成を示す図である。
【図２０】図１９に示したイメージローテータ（プリズム）を反射ミラーに替えた変形例を示す図である。
【図２１】第５の実施の形態による２つの光源装置を用いる場合のビーム切換部の光学構成を示す図である。
【図２２】図２１に示したビーム切換部に設けられる選択用光学素子（ＡＯＭ）の局所温調（空冷）機構の構成を示す斜視図である。
【図２３】第６の実施の形態によるビーム切換部として、偏光切換を行う電気光学素子を用いた場合の光学構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の態様に係るパターン描画装置およびパターン露光装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、ロール・ツー・ロール方式の基板処理装置（パターン露光装置）の全体的な構成を正面側から見た斜視図である。図１の基板処理装置による処理は、チャンバーＣＢで囲まれた露光部本体（露光装置、描画装置）ＥＸ内で、電子デバイス用のパターンをシート基板Ｐ（以下単に基板Ｐと呼ぶこともある）の表面のレジスト層や感光性シランカップリング層、或いは紫外線硬化樹脂の膜等の感光層（感光性機能層）に露光することである。図１において、基板処理装置の全体が設置される工場の床面と平行な面を直交座標系ＸＹＺのＸＹ面とし、ＸＹ面と垂直なＺ方向を重力方向とする。感光層が塗布されてプリベイク（予備加熱）された長尺のフレキシブルなシート基板Ｐは、供給ロールＦＲに巻かれた状態で、供給ロール装着部ＥＰＣ１から−Ｙ方向に突出した回転軸に装着される。供給ロール装着部ＥＰＣ１は、巻出し／巻取り部１０の−Ｘ側の側面に設けられ、全体として±Ｙ方向に微動できるように構成される。供給ロールＦＲから引き出されたシート基板Ｐは、巻出し／巻取り部１０のＸＺ平面と平行な側面に取付けられたエッジセンサーＥｐｓ１、Ｙ軸と平行な回転軸を有する複数のローラ、および、テンション付与とテンション計測を行うテンションローラＲＴ１を介して、＋Ｘ方向に隣り合ったクリーナー部１１に取付けられたクリーニングローラＣＵＲ１に送られる。クリーニングローラＣＵＲ１は、外周面が粘着性を持つように加工されて、シート基板Ｐの表面と裏面との各々と接触して回転することで、シート基板Ｐの表裏面に付着した微粒子や異物を除去する２本のローラで構成される。
【００１２】
クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ１を通ったシート基板Ｐは、張力調整部１２のＸＺ面から−Ｙ方向に突出して設けられるニップローラＮＲ１と、テンションローラＲＴ２とを介して、露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢの側壁にＹ方向にスロット状に延びて形成された開口部ＣＰ１を通って、露光部本体ＥＸ内に搬入される。シート基板Ｐの感光層が形成された面は、開口部ＣＰ１を通る際に上向き（＋Ｚ方向）になっている。露光部本体ＥＸ内で露光処理されたシート基板Ｐは、開口部ＣＰ１の−Ｚ側であって、チャンバーＣＢの側壁にＹ方向にスロット状に延びて形成された開口部ＣＰ２を通って搬出される。その際、シート基板Ｐの感光層が形成された面は、下向きになっている。開口部ＣＰ２を通って搬出されるシート基板Ｐは、張力調整部１２のＸＺ面から−Ｙ方向に突出して設けられるテンションローラＲＴ３とニップローラＮＲ２とを介して、−Ｘ方向に隣り合ったクリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ２に送られる。クリーニングローラＣＵＲ２は、クリーニングローラＣＵＲ１と同様に構成される。
【００１３】
クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ２を通ったシート基板Ｐは、巻出し／巻取り部１０のＸＺ面と平行な側面の下段部に取付けられたテンションローラＲＴ４、エッジセンサーＥｐｓ２、および、Ｙ軸と平行な回転軸を有する複数のローラを介して、回収ロールＲＲで巻き取られる。回収ロールＲＲは、巻出し／巻取り部１０の−Ｘ側の側面の下部に設けられ、全体として±Ｙ方向に微動できるように構成される回収ロール装着部ＥＰＣ２の回転軸に装着される。回収ロールＲＲは、シート基板Ｐの感光層が外周面側に向くようにシート基板Ｐを巻き上げる。このように、図１の基板処理装置では、供給ロールＦＲから引き出されて回収ロールＲＲで巻き取られるまで、シート基板Ｐの表面（被処理面）の幅方向（長尺方向と直交した短尺方向）が常にＹ方向になるような状態でシート基板Ｐを長尺方向に搬送している。さらに、図１の基板処理装置の構成においては、供給ロールＦＲと回収ロールＲＲとを巻出し／巻取り部１０にＺ方向に並べて配置したので、ロール交換の作業が簡便になる。なお、図１中において、クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ１、ＣＵＲ２を通った後のシート基板Ｐ、或いはニップローラＮＲ１、ＮＲ２を通った後のシート基板Ｐには、数千〜数キロボルト程度の静電気が帯電することがある。その為、シート基板Ｐの搬送路の適当な位置に、帯電した静電気を中和させるイオナイザーを設けたり、搬送ローラの一部やローラ周囲に除電機能（放電用の電極部やブラシ等）を設けたりするのが良い。
【００１４】
本実施の形態では、基板処理装置の単体がロール・ツー・ロール方式でシート基板Ｐに露光処理を施す構成とするが、シート基板Ｐの表面に感光層を塗布する塗布部と乾燥部とを、供給ロールＦＲと露光部本体ＥＸとの間に設けたり、露光処理後のシート基板Ｐに現像処理やメッキ処理等の湿式処理を施す湿式処理部と乾燥部とを、露光部本体ＥＸと回収ロールＲＲの間に設けたりしてもよい。なお、供給ロール装着部ＥＰＣ１と回収ロール装着部ＥＰＣ２の各々には、シート基板Ｐの被処理面を保護するための保護シートが巻かれたロールを装着するための回転軸が、供給ロールＦＲや回収ロールＲＲの回転軸と平行に設置されている。
【００１５】
供給ロール装着部ＥＰＣ１は、供給ロールＦＲに所定の回転トルクを与えるサーボモータやギアボックス（減速器）を備えており、そのサーボモータは、テンションローラＲＴ１で計測されるテンション量に基づいて搬送機構の制御ユニットによってサーボ制御される。同様に回収ロール装着部ＥＰＣ２は、回収ロールＲＲに所定の回転トルクを与えるサーボモータやギアボックス（減速器）を備えており、そのサーボモータはテンションローラＲＴ４で計測されるテンション量に基づいて搬送機構の制御ユニットによってサーボ制御される。さらに、シート基板Ｐの一方の端部（エッジ部）のＹ方向の変位を計測するエッジセンサーＥｐｓ１からの計測情報は、供給ロール装着部ＥＰＣ１（および供給ロールＦＲ）を±Ｙ方向に移動させるサーボモータの駆動制御部に送られ、エッジセンサーＥｐｓ１を通って露光部本体ＥＸに向かうシート基板ＰのＹ方向の位置ずれを常に所定の許容範囲内に抑える。同様に、シート基板Ｐの一方の端部（エッジ部）のＹ方向の変位を計測するエッジセンサーＥｐｓ２からの計測情報は、回収ロール装着部ＥＰＣ２（および回収ロールＲＲ）を±Ｙ方向に移動させるサーボモータの駆動制御部に送られ、エッジセンサーＥｐｓ２を通るシート基板ＰのＹ方向の位置ずれに応じて回収ロールＲＲをＹ方向に移動させることで、シート基板Ｐの巻きムラを抑えている。
【００１６】
図１に示した搬送機構を構成する巻出し／巻取り部１０、クリーナー部１１、張力調整部１２の各々の−Ｙ方向側には、Ｘ方向に延びて工場床面に設置される段部１３が設けられる。この段部１３は、その上に作業者が上がって調整作業や保守作業を行えるように、Ｙ方向に数十ｃｍの幅を持たせてある。また、段部１３の内部には、各種の電気配線、空調気体用の配管、冷却液体用の配管等の付帯設備が収納されている。段部１３の−Ｙ方向側には、電源ユニット１４と、露光用ビームを発生するレーザ光源を制御するレーザ制御ユニット１５と、レーザ光源、パターン描画用のポリゴンミラー、および、ビームスイッチング用の光学変調器等の発熱部を冷却するための冷却液（クーラント）を循環させるチラーユニット１６と、露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢ内に温調された気体を供給する空調ユニット１７等とが配置される。
【００１７】
以上の構成において、張力調整部１２に取付けられたニップローラＮＲ１とテンションローラＲＴ２によって、露光部本体ＥＸの上流側のシート基板Ｐには、長尺方向（搬送方向）に略一定のテンションが付与される。テンションローラＲＴ２は、テンション計測部（センサー）を備え、計測したテンション量が指令された値になるように、サーボモータによって図１中で±Ｚ方向に移動可能となっている。ニップローラＮＲ１は、２本の平行なローラを一定の押圧力で対峙させ、その間でシート基板Ｐを挟持しつつ、一方のローラをサーボモータで回転駆動させることで、ニップローラＮＲ１の上流側と下流側とでシート基板Ｐに付与されるテンションを分断することができる。ニップローラＮＲ１の一方のローラのサーボモータによる回転駆動により、シート基板Ｐの搬送速度をアクティブに制御することができ、例えば、ニップローラＮＲ１のサーボモータの回転を停止状態（速度ゼロ）にサーボロックすると、シート基板ＰをニップローラＮＲ１の位置に係止（係留）することができる。
【００１８】
同様に、張力調整部１２に取付けられたニップローラＮＲ２とテンションローラＲＴ３によって、露光部本体ＥＸの下流側のシート基板Ｐには、長尺方向（搬送方向）に略一定のテンションが付与される。テンションローラＲＴ３は、テンション計測部（センサー）を備え、計測したテンション量が指令された値になるように、サーボモータによって図１中で±Ｚ方向に移動可能となっている。ニップローラＮＲ２は、ニップローラＮＲ１と同様にサーボモータによってアクティブに回転制御されるため、ニップローラＮＲ２の上流側と下流側とでシート基板Ｐに付与されるテンションを分断することができる。ニップローラＮＲ２のサーボモータの回転を停止状態（速度ゼロ）にサーボロックすることで、シート基板ＰはニップローラＮＲ２の位置に係止（係留）されることになる。
【００１９】
さらに本実施の形態では、供給ロールＦＲを回転駆動するサーボモータと、ニップローラＮＲ１を回転駆動するサーボモータとを、テンションローラＲＴ１で計測されるテンション量に応じて同期制御することで、供給ロールＦＲからニップローラＮＲ１までの搬送経路において、シート基板Ｐに所定のテンションが与えられる。同様に、回収ロールＲＲを回転駆動するサーボモータと、ニップローラＮＲ２を回転駆動するサーボモータとを、テンションローラＲＴ４で計測されるテンション量に応じて同期制御することで、ニップローラＮＲ２から回収ロールＲＲからまでの搬送経路において、シート基板Ｐに所定のテンションが与えられる。なお、図１に示した供給ロールＦＲや回収ロールＲＲ、及び巻出し／巻取り部１０、クリーナー部１１、張力調整部１２の各種ローラは、シート基板Ｐを搬送路に沿って通したり（通紙）、搬送路から取り外したりすることを容易にするため、片持ち方式のローラ（ロール）となっている。しかしながら、扱うシート基板Ｐの幅（短尺方向の寸法）が大きい場合（例えば１メートル以上の場合）には、両持ち方式のローラ（ロール）とすることによって、各種ローラ間の平行性を安定に維持することができる。
【００２０】
〔パターン描画装置ＥＸ〕
次に、図２の斜視図を参照して露光部本体（以下、パターン描画装置とも呼ぶ）ＥＸの全体構成を説明する。図２における直交座標系ＸＹＺは、先の図１の座標系ＸＹＺと同じに設定される。従って特に断わりのない限り、直交座標系ＸＹＺのＺ方向を重力方向として説明する。
【００２１】
パターン描画装置ＥＸは、可撓性のシート基板Ｐ（以下、単に基板Ｐとも呼ぶ）に露光処理を施して、電子デバイスを製造するデバイス製造システムで使われる。デバイス製造システムは、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサなどを製造する製造ラインが構築された製造システムである。フレキシブル電子デバイスの一例として、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイなどの表示パネルやウェアラブルセンサシート等がある。シート基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼などの金属または合金からなる箔（フォイル）などが用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも１つ以上を含んだものを用いてもよい。また、シート基板Ｐの厚みや剛性（ヤング率）は、デバイス製造システムやパターン描画装置ＥＸの搬送路を通る際に、シート基板Ｐに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。シート基板Ｐの母材として、厚みが２５μｍ〜２００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などのフィルムが使われる。
【００２２】
シート基板Ｐは、デバイス製造システム内で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質を選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素などでもよい。また、シート基板Ｐは、フロート法などで製造された厚さ１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルムや箔などを貼り合わせた積層体であってもよい。
【００２３】
また、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含有した数百μｍ以下の厚みのフィルム（以下、ＣＮＦシート基板とも呼ぶ）は、ＰＥＴ等のフィルムに比べて高温（例えば２００℃程度）の処理にも耐え、ＣＮＦの含有率を高めることで線熱膨張係数を銅やアルミニウム程度にすることができる。従って、ＣＮＦシート基板は、銅による配線パターンを形成して電子部品（半導体素子、抵抗器、コンデンサ等）を実装したり、高温処理が必要とされる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を直接形成したりしてフレキシブル電子デバイスを製造する場合の基板としても適している。特に、電子デバイスを製造する場合、湿式処理の後には乾燥加熱処理が必要であるが、その際に耐熱性が高く、低伸縮性であることから、長尺のシート基板を連続して複数の処理装置に通すロール・ツー・ロール方式の製造ラインの構築が容易になり、生産性の向上が期待できる。
【００２４】
ところで、シート基板Ｐの可撓性（flexibility）とは、シート基板Ｐに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、そのシート基板Ｐを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、シート基板Ｐの材質、大きさ、厚さ、基板Ｐ上に成膜される層構造、温度、または、湿度などの環境などに応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、デバイス製造システム（パターン描画装置ＥＸ）内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラムなどの搬送方向転換用の部材にシート基板Ｐを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損（破れや割れが発生）したりせずに、シート基板Ｐを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。パターン描画装置ＥＸに送られてくるシート基板Ｐには、前工程の処理によって、その表面に感光性機能層（光感応層）が形成されている。
【００２５】
その感光性機能層は、溶液として基板Ｐ上に塗布され、乾燥することによって層（膜）となる。感光性機能層の典型的なものはフォトレジスト（液状またはドライフィルム状）であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤（ＳＡＭ）、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤などがある。感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、シート基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅などの導電性ナノ粒子を含有するインク）または半導体材料を含有した液体などを選択塗布することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。なお、感光性機能層は、紫外波長域（２５０〜４００ｎｍ程度）に感度を有するものであれば、その他のもの、例えば紫外線硬化樹脂を薄膜状に塗布した層であっても良い。
【００２６】
感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、シート基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、シート基板Ｐを直ちにパラジウムイオンなどを含む無電解メッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成（析出）される。このようなメッキ処理はアディティブ（additive）なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ（subtractive）なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合、パターン描画装置ＥＸへ送られるシート基板Ｐは、母材をＰＥＴやＰＥＮとし、その表面にアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものとするのがよい。
【００２７】
パターン描画装置ＥＸは、前工程のプロセス装置から搬送されてきたシート基板Ｐを後工程のプロセス装置（単一の処理部または複数の処理部を含む）に向けて所定の速度で搬送しつつ、シート基板Ｐに対して露光処理（パターン描画）を行う。パターン描画装置ＥＸは、シート基板Ｐの表面（感光性機能層の表面、すなわち、感光面）に、電子デバイス用のパターン（例えば、電子デバイスを構成する配線パターン、ＴＦＴの電極や配線などのパターン）に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像（改質部）が形成される。
【００２８】
図２に示すように、本実施の形態におけるパターン描画装置ＥＸは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるスポット走査方式の露光装置（描画装置）である。描画装置ＥＸは、副走査のために基板Ｐを支持して長尺方向に搬送する回転ドラムＤＲと、回転ドラムＤＲで円筒面状に支持された基板Ｐの部分ごとにパターン露光を行う複数（ここでは６個）の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）とを備え、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々は、光源装置ＬＳから射出される露光用のパルス状のビームＬＢ（パルスビーム）のスポット光を、基板Ｐの被照射面（感光面）上で所定の走査方向（Ｙ方向）にポリゴンミラー（走査部材）ＰＭで１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光の強度をパターンデータ（描画データ、パターン情報）に応じて高速に変調（オン／オフ）する。これにより、基板Ｐの被照射面に電子デバイス、回路または配線などの所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Ｐの副走査とスポット光の主走査とで、スポット光が基板Ｐの被照射面（感光性機能層の表面）上で相対的に２次元走査されて、基板Ｐの被照射面に所定のパターンが描画露光される。なお、基板Ｐは、回転ドラムＤＲの回転によって長尺方向に指令された速度で搬送されるので、描画装置ＥＸによってパターンが描画される被露光領域は、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる。この被露光領域に電子デバイスが形成されるので、被露光領域はデバイス形成領域でもある。
【００２９】
図２に示すように、回転ドラムＤＲは、Ｙ方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸ＡＸｏと、中心軸ＡＸｏから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムＤＲのＹ方向の両端には中心軸ＡＸｏと同軸にシャフトが設けられ、回転ドラムＤＲは、そのシャフトによって描画装置ＥＸ内の支持部材（本体フレーム部）にベアリングを介して軸支される。シャフトは、モータ３０（後の図３参照）の回転軸と同軸に結合される。回転ドラムＤＲは、この外周面（円周面）に倣って基板Ｐの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持しつつ（巻き付けつつ）、中心軸ＡＸｏを中心に回転して基板Ｐを長尺方向に搬送する。回転ドラムＤＲは、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々からの走査ビーム（スポット光）が投射される基板Ｐ上の領域（スポット光による描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６を含む部分）をその外周面で支持する。回転ドラムＤＲは、電子デバイスが形成される面（感光面が形成された側の面）とは反対側の面（裏面）側から基板Ｐを支持（密着保持）する。
【００３０】
光源装置（パルス光源装置）ＬＳは、パルス状のビーム（パルスビーム、パルス光、レーザ）ＬＢを発生して射出する。このビームＬＢは、シート基板Ｐの感光層に対する感度を有し、２４０〜４００ｎｍ程度の紫外波長帯域にピーク波長を有する紫外線光である。光源装置ＬＳは、ここでは不図示の描画制御装置２００（後の図３参照）の制御にしたがって、周波数（発振周波数、所定周波数）Ｆａでパルス状に発光するビームＬＢを射出する。この光源装置ＬＳは、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、および、増幅された赤外波長域のパルス光を３５５ｎｍの紫外波長のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）などで構成されるファイバーアンプレーザ光源とする。このように光源装置ＬＳを構成することで、発振周波数Ｆａが数百ＭＨｚで、１パルス光の発光時間が数十ピコ秒以下の高輝度な紫外線のパルス光が得られる。なお、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、そのビーム径が１ｍｍ程度、若しくはそれ以下の細い平行光束になっているものとする。光源装置ＬＳをファイバーアンプレーザ光源とし、描画データを構成する画素の状態（論理値で「０」か「１」）に応じてビームＬＢのパルス発生を高速にオン／オフする構成については、例えば、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
【００３１】
光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、複数のスイッチング素子としての選択用光学素子（選択用光学部材）ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）と、複数の反射ミラーＭ１〜Ｍ１２と、複数の選択ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）と、吸収体ＴＲ等で構成されるビーム切換部を介して、描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々に選択的（択一的）に供給される。選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）は、ビームＬＢに対して透過性を有するものであり、超音波信号（ＲＦ電力）で駆動されて、入射したビームＬＢの１次回折光（主回折ビーム）を描画用のビームＬＢｎとして所定の角度で偏向して射出する音響光学変調素子（音響光学偏向素子）（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）で構成される。複数の選択用光学素子ＯＳｎおよび複数の選択ミラーＩＭｎ（第１の偏向部材）は、複数の描画ユニットＵｎの各々に対応して設けられている。例えば、選択用光学素子ＯＳ１と選択ミラーＩＭ１は、描画ユニットＵ１に対応して設けられ、同様に、選択用光学素子ＯＳ２〜ＯＳ６および選択ミラーＩＭ２〜ＩＭ６は、それぞれ描画ユニットＵ２〜Ｕ６に対応して設けられている。
【００３２】
光源装置ＬＳからビームＬＢは、反射ミラーＭ１〜Ｍ１２によってその光路がＸＹ面と平行な面内でつづらおり状に曲げられつつ、選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２の順に透過して、吸収体ＴＲまで導かれる。以下、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）がいずれもオフ状態（超音波信号が印加されずに、１次回折光が発生していない状態）の場合で詳述する。なお、図２では図示を省略したが、反射ミラーＭ１から吸収体ＴＲまでのビーム光路中には複数のレンズ（光学素子）が設けられ、この複数のレンズは、ビームＬＢを平行光束から収斂したり、収斂後に発散するビームＬＢを平行光束に戻したりする。その構成は後で図５を用いて説明する。
【００３３】
図２において、光源装置ＬＳからのビームＬＢは、Ｘ軸と平行に−Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ１に入射する。反射ミラーＭ１で−Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ２に入射する。反射ミラーＭ２で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ５を直線的に透過して反射ミラーＭ３に至る。反射ミラーＭ３で−Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ４に入射する。反射ミラーＭ４で−Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ６を直線的に透過して反射ミラーＭ５に至る。反射ミラーＭ５で−Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ６に入射する。反射ミラーＭ６で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ３を直線的に透過して反射ミラーＭ７に至る。反射ミラーＭ７で−Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ８に入射する。反射ミラーＭ８で−Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ４を直線的に透過して反射ミラーＭ９に至る。反射ミラーＭ９で−Ｙ方向に反射されたビームＬＢは反射ミラーＭ１０に入射する。反射ミラーＭ１０で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ１を直線的に透過して反射ミラーＭ１１に至る。反射ミラーＭ１１で−Ｙ方向に反射されたビームＬＢは、反射ミラーＭ１２に入射する。反射ミラーＭ１２で−Ｘ方向に反射したビームＬＢは、選択用光学素子ＯＳ２を直線的に透過して吸収体ＴＲに導かれる。この吸収体ＴＲは、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）がいずれもオフ状態のときに、ほとんど減衰することなく透過してくる光源装置ＬＳからの高輝度のビームＬＢが外部に漏れることを防止するための光トラップである。
【００３４】
各選択用光学素子ＯＳｎは、超音波信号（高周波信号）が印加されると、入射したビーム（０次光）ＬＢを、高周波の周波数に応じた回折角で回折させた１次回折光（主回折ビーム）を射出ビーム（描画用のビームＬＢｎ）として発生させるものである。したがって、選択用光学素子ＯＳ１から１次回折光として射出されるビームがＬＢ１となり、同様に選択用光学素子ＯＳ２〜ＯＳ６から１次回折光として射出されるビームがＬＢ２〜ＬＢ６となる。このように、各選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの光路を偏向する機能を奏する。本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）がオン状態となって１次回折光としてのビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を発生している状態のことを、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）が光源装置ＬＳからのビームＬＢを偏向（又は選択）した状態として説明する。但し、実際の音響光学変調素子は、１次回折光の最大の発生効率が０次光の７０〜８０％程度であるため、選択用光学素子ＯＳｎの各々で偏向されたビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、元のビームＬＢの強度より低下している。また、本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）のうちの選択された１つだけが一定時間だけオン状態（偏向状態）となるように、描画制御装置２００（図３参照）によって制御される。選択された１つの選択用光学素子ＯＳｎがオン状態のとき、その選択用光学素子ＯＳｎで回折されずに直進する０次光（０次回折ビーム）が２０％程度残存するが、それは最終的に吸収体ＴＲによって吸収される。
【００３５】
選択用光学素子ＯＳｎの各々は、偏向された１次回折光である描画用のビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を、入射するビームＬＢに対して−Ｚ方向に偏向するように設置される。選択用光学素子ＯＳｎの各々で偏向されたビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、選択用光学素子ＯＳｎの各々から所定距離だけ離れた位置に設けられた選択ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）に投射される。各選択ミラーＩＭｎは、入射したビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を−Ｚ方向に反射することで、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）をそれぞれ対応する描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に導く。
【００３６】
各選択用光学素子ＯＳｎの構成、機能、作用などは互いに同一のものを用いるものとする。複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々は、描画制御装置２００（図３参照）からの駆動信号（超音波信号）のオン／オフにしたがって、入射したビームＬＢを回折させた回折光（ビームＬＢｎ）の発生をオン／オフする。例えば、選択用光学素子ＯＳ５は、駆動信号（高周波信号）が印加されずにオフ状態のとき、入射した光源装置ＬＳからのビームＬＢを偏向（回折）させずに透過する。したがって、選択用光学素子ＯＳ５を透過したビームＬＢは、反射ミラーＭ３に入射する。一方、選択用光学素子ＯＳ５がオン状態のとき、入射したビームＬＢを偏向（回折）させて選択ミラーＩＭ５に向かわせる。つまり、この駆動信号のオン／オフによって選択用光学素子ＯＳ５によるスイッチング（ビーム選択）動作が制御される。このようにして、各選択用光学素子ＯＳｎのスイッチング動作により、光源装置ＬＳからのビームＬＢをいずれか１つの描画ユニットＵｎに導くことができ、且つ、ビームＬＢｎが入射する描画ユニットＵｎを切り換えることができる。このように、複数の選択用光学素子ＯＳｎを光源装置ＬＳからのビームＬＢが順番に通るように直列（シリアル）に配置して、対応する描画ユニットＵｎに時分割でビームＬＢｎを供給する構成については、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
【００３７】
ビーム切換部を構成する選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）の各々が一定時間だけオン状態となる順番は、例えば、ＯＳ１→ＯＳ２→ＯＳ３→ＯＳ４→ＯＳ５→ＯＳ６→ＯＳ１→・・・のように、予め定められている。この順番は、描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々に設定されるスポット光による走査開始タイミングの順番によって定められる。すなわち、本実施の形態では、６つの描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に設けられるポリゴンミラーＰＭの回転速度の同期と共に、回転角度の位相も同期させることで、描画ユニットＵ１〜Ｕ６のうちのいずれか１つにおけるポリゴンミラーの１つの反射面が、基板Ｐ上で１回のスポット走査を行うように、時分割に切り替えることができる。そのため、描画ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭの回転角度の位相が所定の関係で同期した状態であれば、描画ユニットＵｎのスポット走査の順番はどの様なものであってもよい。図２の構成では、基板Ｐの搬送方向（回転ドラムＤＲの外周面が周方向に移動する方向）の上流側に３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５がＹ方向に並べて配置され、基板Ｐの搬送方向の下流側に３つの描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６がＹ方向に並べて配置される。
【００３８】
この場合、基板Ｐへのパターン描画は、上流側の奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から開始され、基板Ｐが一定長送られたら、下流側の偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６もパターン描画を開始することになるので、描画ユニットＵｎのスポット走査の順番を、Ｕ１→Ｕ３→Ｕ５→Ｕ２→Ｕ４→Ｕ６→Ｕ１→・・・に設定することができる。そのため、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）の各々が一定時間だけオン状態となる順番は、ＯＳ１→ＯＳ３→ＯＳ５→ＯＳ２→ＯＳ４→ＯＳ６→ＯＳ１→・・・のように定められる。なお、描画すべきパターンがない描画ユニットＵｎに対応した選択用光学素子ＯＳｎがオン状態となる順番のときであっても、その選択用光学素子ＯＳｎのオン／オフの切り替え制御を描画データに基づいて行うことによって、その選択用光学素子ＯＳｎは強制的にオフ状態に維持されるので、その描画ユニットＵｎによるスポット走査は行われない。
【００３９】
図２に示すように、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々には、入射してきたビームＬＢ１〜ＬＢ６を主走査するためのポリゴンミラーＰＭが設けられる。本実施の形態では、各描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの各々が、同一の回転速度で精密に回転しつつ、互いに一定の回転角度位相を保つように同期制御される。これによって、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢ１〜ＬＢ６の各々の主走査のタイミング（スポット光ＳＰの主走査期間）を、互いに重複しないように設定することができる。したがって、ビーム切換部に設けられた選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）の各々のオン／オフの切り替えを、６つのポリゴンミラーＰＭの各々の回転角度位置に同期して制御することで、光源装置ＬＳからのビームＬＢを複数の描画ユニットＵｎの各々に時分割で振り分けた効率的な露光処理ができる。
【００４０】
６つのポリゴンミラーＰＭの各々の回転角度の位相合わせと、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）の各々のオン／オフの切り替えタイミングとの同期制御については、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されているが、８面のポリゴンミラーＰＭの場合、走査効率として、１つの反射面分の回転角度（４５度）のうちの１／３程度が、基板Ｐ上でのスポット光ＳＰの１走査に対応するので、６つのポリゴンミラーＰＭを相対的に１５度ずつ回転角度の位相をずらして回転させると共に、各ポリゴンミラーＰＭが８つの反射面を一面飛ばしでビームＬＢｎを走査するように選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）の各々のオン／オフの切り替えが制御される。このように、ポリゴンミラーＰＭの反射面を１面飛ばしで使った描画方式についても、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されている。
【００４１】
図２に示すように、描画装置ＥＸは、同一構成の複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を配列した、いわゆるマルチヘッド型の直描露光装置となっている。描画ユニットＵｎの各々は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板ＰのＹ方向に区画された部分領域ごとにパターンを描画する。各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、ビーム切換部からのビームＬＢｎを基板Ｐ上（基板Ｐの被照射面上）に投射しつつ、基板Ｐ上でビームＬＢｎを集光（収斂）する。これにより、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はスポット光となる。また、各描画ユニットＵｎのポリゴンミラーＰＭの回転によって、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光は主走査方向（Ｙ方向）に走査される。このスポット光の走査によって、基板Ｐ上に、１ライン分のパターンの描画のための直線的な描画ライン（走査ライン）ＳＬｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）が規定される。描画ラインＳＬｎは、ビームＬＢｎのスポット光の基板Ｐ上における走査軌跡でもある。
【００４２】
描画ユニットＵ１は、スポット光を描画ラインＳＬ１に沿って走査し、同様に、描画ユニットＵ２〜Ｕ６は、スポット光を描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿って走査する。図２に示すように、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）は、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏを含みＹＺ面と平行な中心面ｐｃｃを挟んで、回転ドラムＤＲの周方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、中心面ｐｃｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６は、中心面に対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。そのため、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）も、中心面ｐｃｃを挟んで基板Ｐの搬送方向に２列に千鳥配列で配置され、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とは、ＸＺ平面内でみると、中心面ｐｃｃに対して対称に設けられている。
【００４３】
Ｘ方向（基板Ｐの搬送方向、或いは副走査方向）に関しては、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６とが互いに離間しているが、Ｙ方向（基板Ｐの幅方向、主走査方向）に関しては互いに分離することなく継ぎ合わされるように設定されている。描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６は、基板Ｐの幅方向、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと略並行となっている。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、Ｙ方向に隣り合った描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンが基板Ｐ上でＹ方向に継ぎ合わされるように、描画ラインＳＬｎの端部同士のＹ方向の位置を隣接または一部重複させるような関係にすることを意味する。描画ラインＳＬｎの端部同士を重複させる場合は、例えば、各描画ラインＳＬｎの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでＹ方向に数％以下の範囲で重複させるとよい。
【００４４】
このように、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、全部で基板Ｐ上の露光領域の幅方向の寸法をカバーするように、Ｙ方向の走査領域（主走査範囲の区画）を分担している。例えば、１つの描画ユニットＵｎによるＹ方向の主走査範囲（描画ラインＳＬｎの長さ）を３０〜６０ｍｍ程度とすると、計６個の描画ユニットＵ１〜Ｕ６をＹ方向に配置することによって、描画可能な露光領域（パターン形成領域）のＹ方向の幅を１８０〜３６０ｍｍ程度まで広げられる。なお、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の長さ（描画範囲の長さ）は、原則として同一とする。つまり、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々に沿って走査されるビームＬＢｎのスポット光の走査距離も、原則として同一とする。
【００４５】
本実施の形態の場合、光源装置ＬＳからのビームＬＢが、数十ピコ秒以下（発振周波数Ｆａの周期Ｔｆに対して１／１０以下）の発光時間のパルス光である為、主走査の間に描画ラインＳＬｎ上に投射されるスポット光は、ビームＬＢの発振周波数Ｆａ（例えば、４００ＭＨｚ）に応じて離散的になる。そのため、ビームＬＢの１パルス光によって投射されるスポット光と次の１パルス光によって投射されるスポット光とを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光の実効的なサイズφ、スポット光の走査速度（主走査の速度）Ｖｓ、および、ビームＬＢの発振周波数Ｆａによって設定される。スポット光の実効的なサイズ（直径）φは、スポット光ＳＰの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光ＳＰのピーク強度の１／ｅ2（または半値全幅の１／２）の強度となる幅寸法で決まる。本実施の形態では、実効的なサイズ（寸法）φに対して、スポット光がφ×１／２程度でオーバーラップするように、スポット光の走査速度Ｖｓ（ポリゴンミラーＰＭの回転速度）および発振周波数Ｆａが設定される。したがって、パルス状のスポット光の主走査方向に沿った投射間隔はφ／２となる。そのため、副走査方向（描画ラインＳＬｎと交差した方向）に関しても、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光の１回の走査と、次の走査との間で、基板Ｐがスポット光の実効的なサイズφの略１／２の距離だけ移動するように設定することが望ましい。さらに、Ｙ方向に隣り合う描画ラインＳＬｎを主走査方向に継ぐ場合も、φ／２だけオーバーラップさせることが望ましい。本実施の形態では、スポット光の基板Ｐ上での実効的なサイズ（寸法）φを、描画データ上で設定される１画素の寸法と同程度の２〜４μｍとする。
【００４６】
各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、ＸＺ平面内でみたとき、各ビームＬＢｎが回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに向かって進むように設定される。これにより、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から基板Ｐに向かって進むビームＬＢｎの光路（ビーム主光線）は、ＸＺ平面において、基板Ｐの被照射面の法線と平行となる。また、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に照射されるビームＬＢｎは、円筒面状に湾曲した基板Ｐの表面の描画ラインＳＬｎでの接平面に対して、常に垂直となるように基板Ｐに向けて投射される。すなわち、スポット光の主走査方向に関して、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はテレセントリックな状態で走査される。
【００４７】
図２に示す描画ユニット（ビーム走査装置）Ｕｎは、同一構成となっていることから、図２中の描画ユニットＵ１についてのみ簡単に説明する。描画ユニットＵ１の詳細構成は後で図４を参照して説明する。描画ユニットＵ１は、反射ミラーＭ２０〜Ｍ２４、ポリゴンミラーＰＭ、および、ｆθレンズ系（描画用走査レンズ）ＦＴを少なくとも備えている。なお、図２では図示していないが、ビームＬＢ１の進行方向からみて、ポリゴンミラーＰＭの手前には第１シリンドリカルレンズＣＹａ（図４参照）が配置され、ｆθレンズ系（ｆ−θレンズ系）ＦＴの後に第２シリンドリカルレンズＣＹｂ（図４参照）が設けられている。第１シリンドリカルレンズＣＹａと第２シリンドリカルレンズＣＹｂにより、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰの倒れ誤差によるスポット光（描画ラインＳＬ１）の副走査方向への位置変動が補正される。
【００４８】
選択ミラーＩＭ１で−Ｚ方向に反射されたビームＬＢ１は、描画ユニットＵ１内に設けられる反射ミラーＭ２０に入射し、反射ミラーＭ２０で反射したビームＬＢ１は、−Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ２１に入射する。反射ミラーＭ２１で−Ｚ方向に反射したビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２２に入射し、反射ミラーＭ２２で反射したビームＬＢ１は、＋Ｘ方向に進んで反射ミラーＭ２３に入射する。反射ミラーＭ２３は、入射したビームＬＢ１がポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに向かうように、ＸＹ平面と平行な面内でビームＬＢ１を折り曲げる。
【００４９】
ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１を、ｆθレンズ系ＦＴに向けて＋Ｘ方向側に反射する。ポリゴンミラーＰＭは、ビームＬＢ１のスポット光を基板Ｐの被照射面上で走査するために、入射したビームＬＢ１をＸＹ平面と平行な面内で１次元に偏向（反射）する。具体的には、ポリゴンミラー（回転多面鏡、走査部材）ＰＭは、Ｚ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐと、回転軸ＡＸｐの周りに回転軸ＡＸｐと平行に形成された複数の反射面ＲＰ（本実施の形態では反射面ＲＰの数Ｎｐを８とする）とを有する回転多面鏡である。回転軸ＡＸｐを中心にこのポリゴンミラーＰＭを所定の回転方向に回転させることで反射面に照射されるパルス状のビームＬＢ１の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、１つの反射面ＲＰによってビームＬＢ１が偏向され、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１のスポット光を主走査方向（基板Ｐの幅方向、Ｙ方向）に沿って走査することができる。このため、ポリゴンミラーＰＭの１回転で、基板Ｐの被照射面上の描画ラインＳＬ１に沿ったスポット光の走査回数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８回となる。ポリゴンミラーＰＭの反射面を１面飛ばしで使った場合は、ポリゴンミラーＰＭの１回転で基板Ｐの被照射面上にスポット光が走査される回数は４回になる。
【００５０】
ｆθレンズ系（走査系レンズ、走査用光学系）ＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射されたビームＬＢ１を、反射ミラーＭ２４に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ｆθレンズ系ＦＴを透過したビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２４（及び、図４で説明する第２シリンドリカルレンズＣＹｂ）を介してスポット光となって基板Ｐ上に集光される。このとき、反射ミラーＭ２４は、ＸＺ平面に関して、ビームＬＢ１が回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに向かって進むように、ビームＬＢ１を基板Ｐに向けて反射する。ビームＬＢ１のｆθレンズ系ＦＴへの入射角θ（ｆθレンズ系ＦＴの光軸からの偏角）は、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。ｆθレンズ系ＦＴは、反射ミラーＭ２４を介して、その入射角θに比例した基板Ｐの被照射面上の像高位置にビームＬＢ１を投射する。ｆθレンズ系ＦＴの焦点距離をｆｏとし、像高位置をｙｏとすると、ｆθレンズ系ＦＴは、ｙｏ＝ｆｏ×θ、の関係（歪曲収差）を満たすように設計されている。したがって、このｆθレンズ系ＦＴによって、ビームＬＢ１をＹ方向に正確に等速で走査することが可能になる。なお、ｆθレンズ系ＦＴに入射するビームＬＢ１がポリゴンミラーＰＭによって１次元に偏向される面（ＸＹ面と平行）は、ｆθレンズ系ＦＴの光軸を含む面となる。
【００５１】
〔回転ドラムＤＲの制御系とアライメント系〕
図３は、図２に示した回転ドラムＤＲの回転角度位置を計測するエンコーダ計測系と、基板Ｐに形成されたアライメント用のマークパターンの位置を検出するマーク検出系（アライメント系）との概略的な構成を示す。図３において、回転ドラムＤＲには中心軸ＡＸｏと同軸にＹ方向に延びたシャフトＳｆｔが設けられ、このシャフトＳｆｔはモータ３０の回転軸と同軸に結合されている。回転ドラムＤＲのＹ方向の端部側にはシャフトＳｆｔ（中心軸ＡＸｏ）と同軸に、円盤状または円環状のスケール部材ＥＳＤが固定され、回転ドラムＤＲと共にＸＺ面内で回転する。スケール部材ＥＳＤの中心軸ＡＸｏと平行な外周面には、その周方向に沿って一定ピッチ（例えば２０μｍ程度）で格子状の目盛が刻設されている。図３では、スケール部材ＥＳＤの直径を回転ドラムＤＲの外周面の直径よりも小さく示したが、スケール部材ＥＳＤの中心軸ＡＸｏからの半径は、回転ドラムの外周面の半径に対して±５％程度の範囲内で揃えておくのが良い。なお、図３においても、中心軸ＡＸｏを含むＹＺ面と平行な面が中心面ｐｃｃである。
【００５２】
図３のように、回転ドラムＤＲをＸＺ面内で見た場合（Ｙ方向から見た場合）、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々から投射されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５は、中心面ｐｃｃに対して角度−θｕだけ傾くように設定され、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々から投射されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６は、中心面ｐｃｃに対して角度＋θｕだけ傾くように設定される。角度θuは１０°〜２０°程度に設定される。回転ドラムＤＲに巻き付けられて搬送される基板Ｐの進行方向に関して奇数番のビームＬＢ１（ＬＢ３、ＬＢ５）の上流側には、基板Ｐに形成された十字状のアライメントマーク（或いは回転ドラムＤＲの外周面に形成された基準マーク）の位置を検出する為のアライメント系ＡＭＳが設けられる。アライメント系ＡＭＳの対物レンズＯＢＬは基板Ｐ上で２００〜５００μｍ角程度の検出視野（検出領域）を有し、アライメント系ＡＭＳは検出領域内に現れるマークの像を高速シャッタースピードで撮像するＣＣＤ又はＣＭＯＳによる撮像素子を備える。撮像素子で撮像（キャプチャー）されたマークの像を含む画像信号は、アライメント計測系５００によって画像解析され、撮像されたマーク像の中心位置と検出領域内の基準位置（中心点）との相対的な２次元（主走査方向と副走査方向）の位置ずれ量に関する情報が生成される。なお、対物レンズＯＢＬの光軸の延長線は、所定の誤差範囲内で回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと交差するように配置される。
【００５３】
さらに、スケール部材ＥＳＤの周囲には、その外周面と対向するように、目盛の移動を読み取るための３つのエンコーダヘッド（読取ヘッド、検出ヘッド）ＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３が設けられる。ＸＺ面内において、エンコーダヘッドＥＨ１は中心軸ＡＸｏから見たとき対物レンズＯＢＬの検出領域と同じ方位となるように設定され、エンコーダヘッドＥＨ２は中心軸ＡＸｏから見たとき奇数番のビームＬＢ１（ＬＢ３、ＬＢ５）の投射位置（描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５）と同じ方位となるように設定され、エンコーダヘッドＥＨ３は中心軸ＡＸｏから見たとき偶数番のビームＬＢ２（ＬＢ４、ＬＢ６）の投射位置（描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６）と同じ方位となるように設定される。エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３の各々は、スケール部材ＥＳＤの目盛の周方向の移動に応じて周期的にレベル変化すると共に９０度の位相差を有する２相信号をカウンタ回路部５０２に出力する。カウンタ回路部５０２は、エンコーダヘッドＥＨ１からの２相信号に基づいて、目盛の移動量（位置変化）をサブミクロン（例えば０．２μｍ）の分解能でデジタル計数した計測値ＣＶ１をアライメント計測系５００に出力する。アライメント計測系５００は、アライメント系ＡＭＳの撮像素子が検出領域内でマークの像を画像キャプチャーした瞬間の計測値ＣＶ１をラッチして記憶すると共に、画像解析によって求められるマーク像の相対的な位置ずれ量とラッチした計測値ＣＶ１とに基づいて、基板Ｐ上のマークの位置を回転ドラムＤＲの回転角度位置（計測値ＣＶ１の値）としてサブミクロンの精度で対応付けて算出した位置情報Ｄａｍを描画制御装置２００に出力する。
【００５４】
同様に、カウンタ回路部５０２は、エンコーダヘッドＥＨ２とＥＨ３の各々からの２相信号に基づいて、目盛の移動量（位置変化）をサブミクロン（例えば０．２μｍ）の分解能でデジタル計数した計測値ＣＶ２、ＣＶ３を描画制御装置２００に出力する。描画制御装置２００は、計測値ＣＶ２に基づいて、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５による副走査方向の描画位置（タイミング）を制御し、計測値ＣＶ３に基づいて、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６による副走査方向の描画位置（タイミング）を制御する。さらに、カウンタ回路部５０２で計数される計測値ＣＶ１〜ＣＶ３のうちの少なくとも１つ、又は少なくとも２つの平均値に基づいて、モータ３０の回転速度を精密にサーボ制御する駆動回路部５０４が設けられる。なお、カウンタ回路部５０２内には、エンコーダ計測システムにおける固有の誤差（スケール部材ＥＳＤの偏心誤差、真円度誤差、目盛のピッチ誤差等）をスケール部材ＥＳＤの一周に渡って事前に計測して補正する為の補正マップが記憶されており、計測値ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３は、その補正マップでリアルタイムに補正された状態で、アライメント計測系５００や描画制御装置２００に出力される。
【００５５】
〔描画ユニットＵｎ内の光学構成〕
次に、図４を参照して描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の光学的な構成について説明するが、ここでも代表して描画ユニットＵ１の構成を説明する。図４に示すように、描画ユニットＵ１内には、ビームＬＢ１の入射位置から被照射面（基板Ｐ）までのビームＬＢ１の進行方向に沿って、反射ミラーＭ２０、反射ミラーＭ２０ａ、偏光ビームスプリッタＢＳ１、反射ミラーＭ２１、反射ミラーＭ２２、第１のシリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ２３、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズ系ＦＴ、反射ミラーＭ２４、第２のシリンドリカルレンズＣＹｂが一体となるようにユニットフレーム内に設けられる。ユニットフレームは装置本体から単独に取り外せるように構成される。さらに描画ユニットＵ１内には、反射ミラーＭ２０で−Ｘ方向に反射されて反射ミラーＭ２０ａに向かうビームＬＢ１の光路中に、２つのレンズＢｅ１、Ｂｅ２によるビームエキスパンダ系ＢＥが設けられる。このビームエキスパンダ系ＢＥは、入射してくるビームＬＢ１（直径が１ｍｍ以下）の断面の直径を数ｍｍ（一例としては８ｍｍ）程度に拡大した平行光束に変換する。ビームエキスパンダ系ＢＥで拡大されたビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２０ａで−Ｙ方向に反射された後、偏光ビームスプリッタＢＳ１に入射する。ビームＬＢ１は、偏光ビームスプリッタＢＳ１で−Ｘ方向に効率的に反射されるような直線偏光に設定されている。
【００５６】
偏光ビームスプリッタＢＳ１で反射されたビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２１と反射ミラーＭ２２との間に配置された円形開口を有する絞りＦＡＰによって、ビームＬＢ１の強度プロファイル上の周辺部（例えば裾野の１／ｅ2以下の強度部分）がカットされる。反射ミラーＭ２２で＋Ｘ方向に反射されたビームＬＢ１は、１／４波長板ＱＷによって円偏光に変換された後、第１のシリンドリカルレンズＣＹａに入射する。さらに、描画ユニットＵ１内には、描画ユニットＵ１の描画開始可能タイミング（スポット光の走査開始タイミング）を検出するために、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰの角度位置を検知する原点センサ（原点検出器）としてのビーム送光系６０ａとビーム受光系６０ｂとが設けられる。また、描画ユニットＵ１内には、基板Ｐの被照射面（または回転ドラムＤＲの表面）で反射したビームＬＢ１の反射光を、ｆθレンズ系ＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、および、偏光ビームスプリッタＢＳ１等を介して検出するためのレンズ系Ｇ１０と光検出器（光電センサ）ＤＴｏが設けられる。
【００５７】
描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、Ｚ軸と平行な軸線ＡＸ１に沿って−Ｚ方向に進み、ＸＹ平面に対して４５°傾いた反射ミラーＭ２０に入射する。反射ミラーＭ２０で反射したビームＬＢ１は、反射ミラーＭ２０からビームエキスパンダ系ＢＥを通って−Ｘ方向に離れた反射ミラーＭ２０ａに向けて進む。反射ミラーＭ２０ａは、ＹＺ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢｎを偏光ビームスプリッタＢＳ１に向けて−Ｙ方向に反射する。偏光ビームスプリッタＢＳ１の偏光分離面はＹＺ平面に対して４５°傾いて配置され、Ｐ偏光のビームを反射し、Ｐ偏光と直交する方向に偏光した直線偏光（Ｓ偏光）のビームを透過する。描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１をＰ偏光のビームとすると、偏光ビームスプリッタＢＳ１は、反射ミラーＭ２０ａからのビームＬＢ１を−Ｘ方向に反射して反射ミラーＭ２１側に導く。反射ミラーＭ２１はＸＹ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ２１から絞りＦＡＰを介して−Ｚ方向に離れた反射ミラーＭ２２に向けて−Ｚ方向に反射する。反射ミラーＭ２２は、ＸＹ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ２３に向けて＋Ｘ方向に反射する。反射ミラーＭ２２で反射したビームＬＢ１は、λ／４波長板ＱＷと第１のシリンドリカルレンズＣＹａを介して反射ミラーＭ２３に入射する。反射ミラーＭ２３は、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭに向けて反射する。
【００５８】
ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１をＸ軸と平行な光軸ＡＸｆを有するｆθレンズ系ＦＴに向けて＋Ｘ方向側に反射する。ポリゴンミラーＰＭは、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを基板Ｐの被照射面上で走査するために、入射したビームＬＢ１をＸＹ平面と平行な面内で１次元に偏向（反射）する。ポリゴンミラーＰＭは、Ｚ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐの周りに形成された複数の反射面（本実施の形態では正八角形の各辺）を有し、回転軸ＡＸｐと同軸の回転モータＲＭによって回転される。回転モータＲＭは、描画制御装置２００（図３）に設けられるポリゴン回転制御部によって、一定の回転速度（例えば、３万〜４万ｒｐｍ程度）で回転する。先に説明したように、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の実効的な長さ（例えば、５０ｍｍ）は、このポリゴンミラーＰＭによってスポット光ＳＰを走査することができる最大走査長（例えば、５２ｍｍ）以下の長さに設定されており、初期設定（設計上）では、最大走査長の中央に描画ラインＳＬｎの中心点（ｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆが通る点）が設定されている。
【００５９】
第１のシリンドリカルレンズＣＹａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向）と直交する副走査方向（Ｚ方向）に関して、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹａは、ビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面上でＸＹ平面と平行な方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。母線がＹ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹａと、後述のシリンドリカルレンズＣＹｂとによって、ポリゴンミラーＰＭの反射面がＺ軸（回転軸ＡＸｐ）と平行な状態から傾いた場合であっても、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１（描画ラインＳＬ１）の照射位置が副走査方向にずれることを抑制できる。
【００６０】
ビームＬＢｎのｆθレンズ系ＦＴへの入射角θ（光軸ＡＸｆに対する角度）は、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。ビームＬＢｎのｆθレンズ系ＦＴへの入射角θが０度のとき、ｆθレンズ系ＦＴに入射したビームＬＢｎは、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。ｆθレンズ系ＦＴからのビームＬＢｎは、反射ミラーＭ２４で−Ｚ方向に反射され、シリンドリカルレンズＣＹｂを介して基板Ｐに向けて投射される。ｆθレンズ系ＦＴおよび母線がＹ方向と平行なシリンドリカルレンズＣＹｂ、さらにはビームエキスパンダ系ＢＥの作用によって、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢ１は基板Ｐの被照射面上で直径数μｍ程度（例えば、２〜３μｍ）の微小なスポット光ＳＰに収斂される。以上のように、描画ユニットＵ１に入射したビームＬＢ１は、ＸＺ平面内でみたとき、反射ミラーＭ２０から基板Ｐまでコの字状にクランクした光路に沿って折り曲げられ、−Ｚ方向に進んで基板Ｐに投射される。
【００６１】
図４に示した軸線ＡＸ１は、反射ミラーＭ２０に入射するビームＬＢ１の中心線を延長したものであるが、この軸線ＡＸ１は、反射ミラーＭ２４で−Ｚ方向に折り曲げられたｆθレンズ系ＦＴの光軸ＡＸｆと同軸になるように配置される。このように配置することによって、描画ユニットＵ１の全体（反射ミラーＭ２０〜第２のシリンドリカルレンズＣＹｂ）を軸線ＡＸ１の回りに微少回転させることができ、描画ラインＳＬ１のＸＹ面内での微小な傾きを高精度に調整することができる。以上の描画ユニットＵ１の構成は、他の描画ユニットＵ２〜Ｕ６の各々についても同じに構成される。これによって、６つの描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々がビームＬＢ１〜ＬＢ６の各スポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に一次元に走査しつつ、基板Ｐを長尺方向に搬送することによって、基板Ｐの被照射面がスポット光ＳＰによって相対的に２次元走査され、基板Ｐ上には描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々で描画されるパターンがＹ方向に継ぎ合わされた状態で露光される。
【００６２】
一例として、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の実効的な走査長ＬＴを５０ｍｍ、スポット光ＳＰの実効的な直径φを４μｍ、光源装置ＬＳからのビームＬＢのパルス発光の発振周波数Ｆａを４００ＭＨｚとし、描画ラインＳＬｎ（主走査方向）に沿ってスポット光ＳＰが直径φの１／２ずつオーバーラップするようにパルス発光させる場合、スポット光ＳＰのパルス発光の主走査方向の間隔は基板Ｐ上で２μｍとなり、これは発振周波数Ｆａの周期Ｔｆ（＝１／Ｆａ）である２．５ｎＳ（１／４００ＭＨｚ）に対応する。また、この場合、描画データ上で規定される画素サイズＰｘｙは、基板Ｐ上で４μｍ角に設定され、１画素は主走査方向と副走査方向の各々に関してスポット光ＳＰの２パルス分で露光される。したがって、スポット光ＳＰの主走査方向の走査速度Ｖｓｐと発振周波数Ｆａは、Ｖｓｐ＝（φ／２）／Ｔｆ＝（φ／２）・Ｆａの関係になるように設定される。一方、走査速度Ｖｓｐは、ポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）と、実効的な走査長ＬＴと、ポリゴンミラーＰＭの反射面の数Ｎｐ（＝８）と、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰによる走査効率１／αとに基づいて、以下のように定められる。
Ｖｓｐ＝（８・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０〔ｍｍ／秒〕  ・・・  式１
したがって、発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）と回転速度ＶＲ（ｒｐｍ）とは、以下の関係になるように設定される。
（φ／２）／Ｔｆ＝（８・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０    ・・・  式２
【００６３】
以上のことから、発振周波数Ｆａを４００ＭＨｚ（Ｔｆ＝２．５ｎＳ）、スポット光ＳＰの直径φを４μｍとしたとき、発振周波数Ｆａから規定される走査速度Ｖｓｐは、０．８μｍ／ｎＳ（＝２μｍ／２．５ｎＳ）となる。この走査速度Ｖｓｐに対応させるためには、走査効率１／αを０．３（α≒３．３３）、走査長ＬＴを５０ｍｍとしたとき、式２の関係から、８面のポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲを３６０００ｒｐｍに設定すればよい。なお、この場合の走査速度Ｖｓｐ（０．８μｍ／ｎＳ）は、時速に換算すると２８８０Ｋｍ／ｈである。また、本実施の形態では、ビームＬＢｎの２パルス分を主走査方向と副走査方向の各々に関して、スポット光ＳＰの直径φの１／２だけオーバーラップさせて１画素とするが、露光量（ＤＯＳＥ量）を高める為に、スポット光ＳＰの直径φの２／３だけオーバーラップさせた３パルス分、又はスポット光ＳＰの直径φの３／４だけオーバーラップさせた４パルス分を１画素とするように設定しても良い。従って、１画素当りのスポット光ＳＰのパルス数をＮｓｐとすると、先の式２の関係式は、一般化して以下の式３のように表せる。
（φ／Ｎｓｐ）／Ｔｆ＝（Ｎｐ・α・ＶＲ・ＬＴ）／６０    ・・・  式３
この式３の関係を満たす為に容易に調整できるパラメータは、光源装置ＬＳの発振周波数Ｆａ（周期Ｔｆ）とポリゴンミラーＰＭの回転速度ＶＲである。
【００６４】
ところで、図４に示す原点センサを構成するビーム受光系６０ｂは、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転角度位置が、反射面ＲＰによる描画用のビームＬＢｎのスポット光ＳＰの走査が開始可能とされる直前の所定位置（規定角度位置、原点角度位置）にきた瞬間に波形変化する原点信号（同期信号、タイミング信号とも呼ばれる）ＳＺｎを発生する。ポリゴンミラーＰＭは、８つの反射面ＲＰを有するので、ビーム受光系６０ｂは、ポリゴンミラーＰＭの１回転中に８回の原点信号ＳＺｎ（８回の波形変化）を出力することになる。原点信号ＳＺｎは、描画制御装置２００に送られ、原点信号ＳＺｎが発生してから、所定の遅延時間だけ経過した後にスポット光ＳＰの描画ラインＳＬｎに沿った描画が開始される。
【００６５】
〔ビーム切換部内のリレー光学系〕
図５は、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）および選択ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）回りの具体的な構成を示す図であるが、ここでは説明を簡単にする為、図２中に示したビーム切換部のうちで、光源装置ＬＳからのビームＬＢを最後に入射する選択用光学素子ＯＳ２と、その１つ手前の選択用光学素子ＯＳ１との回りの構成を代表して示す。選択用光学素子ＯＳ１には、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢが、例えば直径１ｍｍ以下の微小な径（第１の径）の平行光束としてブラッグ回折の条件を満たすように入射する。高周波信号（超音波信号）である駆動信号ＤＦ１が入力されていない期間（駆動信号ＤＦ１がオフ）では、入射したビームＬＢが選択用光学素子ＯＳ１で回折されずにそのまま透過する。透過したビームＬＢは、その光路上に光軸ＡＸａに沿って設けられた集光レンズＧａおよびコリメートレンズＧｂを透過して、後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。このとき選択用光学素子ＯＳ１を通って集光レンズＧａおよびコリメートレンズＧｂを通過するビームＬＢは、光軸ＡＸａと同軸になっている。集光レンズＧａは、選択用光学素子ＯＳ１を透過したビームＬＢ（平行光束）を、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂとの間に位置する面Ｐｓの位置でビームウェストとなるように集光する。コリメートレンズＧｂは、面Ｐｓの位置から発散するビームＬＢを平行光束にする。コリメートレンズＧｂによって平行光束にされたビームＬＢの径は第１の径となる。なお、集光レンズＧａやコリメートレンズＧｂは、以降、単にレンズ（レンズ部材）Ｇａ、Ｇｂ又はレンズ（レンズ部材）Ｇａ、Ｇｂと呼称することがあるが、単レンズであっても２枚以上のレンズの貼合せレンズであっても良い。
【００６６】
ここで、集光レンズＧａの後側焦点位置とコリメートレンズＧｂの前側焦点位置とは、所定の許容範囲内で面Ｐｓと一致しており、集光レンズＧａの前側焦点位置は選択用光学素子ＯＳ１内の回折点と所定の許容範囲内で一致するように配置され、コリメートレンズＧｂの後側焦点位置は選択用光学素子ＯＳ２内の回折点と所定の許容範囲内で一致するように配置される。従って、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂは、選択用光学素子ＯＳ１内の回折点（ビームの偏向領域）と選択用光学素子ＯＳ２内の回折点（ビームの偏向領域）とを、光学的に共役な関係にする等倍のレリー光学系（倒立結像系）として機能する。そのため、面Ｐｓの位置にはレリー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）の瞳面が形成される。
【００６７】
一方、駆動信号ＤＦ１が選択用光学素子ＯＳ１に印加されるオン状態の期間では、ブラッグ回折の条件で入射したビームＬＢは選択用光学素子ＯＳ１によって回折されたビームＬＢ１（１次回折光、主回折ビーム）と、回折されなかった０次のビームＬＢ１ｚとに分かれる。ブラッグ回折の条件を満たすようにビームＬＢの選択用光学素子ＯＳ１への入射角度を設定すると、０次のビームＬＢ１ｚに対して、回折角が例えば正方向の＋１次回折ビームＬＢ１のみが強く発生し、負方向の−１次回折ビーム（ＬＢ１’）や、他の２次回折ビーム等は理論上ではほとんど発生しない。その為、ブラッグ回折の条件を満たす場合、入射するビームＬＢの強度を１００％とし、選択用光学素子ＯＳ１の透過率による低下を無視したとき、回折されたビームＬＢ１の強度は最大で７０〜８０％程度であり、残りの３０〜２０％程度が０次のビームＬＢ１ｚの強度となる。０次のビームＬＢ１ｚは、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂによるリレー光学系を通り、さらに後段の選択用光学素子ＯＳ２を透過して吸収体ＴＲで吸収される。高周波の駆動信号ＤＦ１の周波数に応じた回折角で−Ｚ方向に偏向されたビームＬＢ１（平行光束）は、集光レンズＧａを透過して、面Ｐｓ上に設けられた選択ミラーＩＭ１に向かう。集光レンズＧａの前側焦点位置が選択用光学素子ＯＳ１内の回折点と光学的に共役であるので、集光レンズＧａから選択ミラーＩＭ１に向かうビームＬＢ１は、光軸ＡＸａから偏心した位置を光軸ＡＸａと平行に進み、面Ｐｓの位置でビームウェストとなるように集光（収斂）される。そのビームウェストの位置は、描画ユニットＵ１を介して基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰと光学的に共役になるように設定されている。
【００６８】
選択ミラーＩＭ１の反射面を面Ｐｓの位置又はその近傍を配置することによって、選択用光学素子ＯＳ１で偏向（回折）されたビームＬＢ１は、選択ミラーＩＭ１で−Ｚ方向に反射され、コリメートレンズ（レンズ、レンズ部材）Ｇｃを介して軸線ＡＸ１（先の図４参照）に沿って描画ユニットＵ１に入射する。コリメートレンズＧｃは、集光レンズＧａによって収斂／発散されたビームＬＢ１を、コリメートレンズＧｃの光軸（軸線ＡＸ１）と同軸の平行光束にする。コリメートレンズＧｃによって平行光束にされたビームＬＢ１の径は第１の径とほぼ同じになる。集光レンズＧａの後側焦点とコリメートレンズＧｃの前側焦点とは、所定の許容範囲内で、選択ミラーＩＭ１の反射面またはその近傍に配置される。
【００６９】
以上のように、集光レンズＧａの前側焦点位置と選択用光学素子ＯＳ１内の回折点とを光学的に共役し、集光レンズＧａの後側焦点位置である面Ｐｓに選択ミラーＩＭ１を配置すると、選択用光学素子ＯＳ１で回折されたビームＬＢ１（主回折ビーム）がビームウェストとなる位置で、確実に選択（スイッチング）することができる。他の選択用光学素子ＯＳ３〜ＯＳ６の間、すなわち、選択用光学素子ＯＳ５とＯＳ６の間、選択用光学素子ＯＳ６とＯＳ３の間、選択用光学素子ＯＳ３とＯＳ４の間、及び選択用光学素子ＯＳ４とＯＳ１の間においても、同様の集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂとで構成される等倍のリレー光学系（倒立結像系）が設けられる。
【００７０】
しかしながら、選択用光学素子ＯＳ１が理想的なブラッグ回折の条件から外れた状態で動作すると、理論上は発生しない−１次回折ビームＬＢ１’が漏れ光として発生する。−１次回折ビームＬＢ１’（平行光束）は、選択用光学素子ＯＳ１において０次のビームＬＢ１ｚに関して主回折ビームＬＢ１と対称的な回折角（偏向角）で発生して集光レンズＧａに入射し、面Ｐｓでビームウェストとなって収斂する。面Ｐｓ上で、−１次回折ビームＬＢ１’の集光点は、０次のビームＬＢ１ｚの集光点を挟んで主回折ビームＬＢ１の集光点と対称に位置する。選択ミラーＩＭ１は主回折ビームＬＢ１のみを反射するので、他の０次のビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’は、そのままコリメートレンズＧｂに入射し、オフ状態となっている後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射することになる。−１次回折ビームＬＢ１’は選択用光学素子ＯＳ２をそのまま透過することになるが、その際の入射角度（出射角度）は選択用光学素子ＯＳ２がオン状態になったときの回折角（偏向角）と等しくなっている。そのため、選択用光学素子ＯＳ２をそのまま透過した−１次回折ビームＬＢ１’（漏れ光、迷光）は、選択用光学素子ＯＳ２の後段の集光レンズＧａで収斂されて、後段の選択ミラーＩＭ２で反射されて、描画ユニットＵ２に入射することになる。
【００７１】
従って、選択用光学素子ＯＳ１がオン状態となって描画ユニットＵ１がスポット光ＳＰの走査によってパターン描画するとき、同じ描画データで強度変調された−１次回折ビームＬＢ１’（副回折ビーム）が同時に描画ユニットＵ２に入射することになる。このとき、描画ユニットＵ２のポリゴンミラーＰＭの反射面の１つが、入射してきたノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’（副回折ビーム）をｆθレンズ系ＦＴに向けて反射させる角度範囲になっていた場合、描画ラインＳＬ２上に本来のパターンと異なるパターン（ノイズパターン）を描画するようにスポット光ＳＰが走査されることになる。−１次回折ビームＬＢ１’の強度（光量）は、描画ユニットＵ２で走査される本来のビームＬＢ２（＋１次回折ビーム）の強度に対して低いものの、シート基板Ｐ上の感光層に対して余分の露光量が与えられる状態、すなわち、ノイズパターンによる被り露光状態になり、最終的にシート基板Ｐ上に描画されるパターンの品質が大きく悪化する。また、描画ユニットＵ１がパターン描画する期間中に、描画ユニットＵ２に入射してくるノイズ光（−１次回折ビームＬＢ１’）が、描画ユニットＵ２のｆθレンズ系ＦＴに入射しないようなポリゴンミラーＰＭの反射面の角度範囲であったとしても、ポリゴンミラーＰＭの反射面で反射されたノイズ光は、描画ユニットＵ２内の他の部材やｆθレンズ系ＦＴの鏡筒（金物）等に照射され得るので、そこから発生する散乱光等が迷光となってｆθレンズ系ＦＴに入射することもある。そこで、本実施の形態では、図５に示すように、選択用光学素子ＯＳ１で発生した−１次回折ビームＬＢ１’（ノイズ光となる副回折ビーム）の後段の選択用光学素子ＯＳ２への入射を阻止する為に、阻止光学部材としての反射ミラーＩＭ１’を面Ｐｓの位置に配置する。
【００７２】
反射ミラーＩＭ１’は、選択ミラーＩＭ１と同じものを光軸ＡＸａ（０次のビームＬＢ１ｚビーム）の周りに１８０°回転させて配置される。反射ミラーＩＭ１’は、面Ｐｓの位置でビームウェストとなった−１次回折ビームＬＢ１’を後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射させないように遮蔽するものであり、ノイズパターンによる被り露光を防止する為には、阻止光学部材として単なる遮光部材（ナイフエッジ）であっても良い。また、遮光部材（遮光板）は、−１次回折ビームＬＢ１’を完全に遮光しなくても、実質的な影響が無い程度、例えば１／１００〜１／１０００程度に−１次回折ビームＬＢ１’の強度を減衰させるものであっても良い。本実施の形態では、反射ミラーＩＭ１’を設けて、リレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）の光路から−１次回折ビームＬＢ１’（ノイズ光）のみを遮光（遮断）させるだけでなく、分岐させて光電センサＤＴ１に向けて反射させ、−１次回折ビームＬＢ１’（ノイズ光）を光電検出する構成にする。光電センサＤＴ１から出力される光電信号Ｓｍ１は、−１次回折ビームＬＢ１’（ノイズ光）の強度変化に対応するので、選択用光学素子ＯＳ１の変動（回折効率の変動等）をモニターできる。他の選択用光学素子ＯＳ５と選択用光学素子ＯＳ６の間のリレー光学系（Ｇａ、Ｇｂ）中、選択用光学素子ＯＳ６と選択用光学素子ＯＳ３の間のリレー光学系（Ｇａ、Ｇｂ）中、選択用光学素子ＯＳ３と選択用光学素子ＯＳ４の間のリレー光学系（Ｇａ、Ｇｂ）中、選択用光学素子ＯＳ４と選択用光学素子ＯＳ１の間のリレー光学系（Ｇａ、Ｇｂ）中、及び選択用光学素子ＯＳ２の後の位置（瞳面）の各々にも、同様に反射ミラーＩＭ５’、ＩＭ６’、ＩＭ３’、ＩＭ４’、ＩＭ２’と、光電センサＤＴ５、ＤＴ６、ＤＴ３、ＤＴ４、ＤＴ２とが設けられる。なお、以下の説明では、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６からノイズ光として発生する−１次回折ビームＬＢ１’〜ＬＢ６’を総称してＬＢｎ’、反射ミラーＩＭ１’〜ＩＭ６’（第２の偏向部材）を総称してＩＭｎ’、光電センサＤＴ１〜ＤＴ６を総称してＤＴｎ、そして光電センサＤＴｎの各からの光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を総称してＳｍｎとする。
【００７３】
次に図６、図７を参照して、選択用光学素子ＯＳｎの回折動作について説明する。図６に示すように、選択用光学素子ＯＳｎは、入射するビームＬＢを回折する為の結晶体（或いは石英）ＡＯＧと、結晶体ＡＯＧの一辺に接着されて、ＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎ）によって結晶体ＡＯＧ内に周期的な屈折率分布（透過型の位相回折格子）を生成させる為の超音波振動子ＶＤとで構成される。ここで、入射するビームＬＢの軸線、主回折ビームＬＢｎの軸線、及び、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’の軸線を含む平面内に含まれ、且つ結晶体ＡＯＧ内に生成される回折格子の周期方向と直交する軸線をＬｇａとする。入射するビームＬＢの軸線と軸線Ｌｇａとの成す角度θＢを、結晶体ＡＯＧの屈折率、ビームＬＢの波長、振動周波数等によって決まる特定の角度にすると、ブラッグ回折の状態になって、結晶体ＡＯＧからは１つの主回折ビームＬＢｎのみが発生する。ブラッグ回折の条件となる角度θＢのことをブラッグ角とも呼ぶ。そのため、結晶体ＡＯＧは、入射面Ｐｉｎと射出面Ｐｏｕｔとが互いに平行になると共に、軸線Ｌｇａと垂直ではなくブラッグ角θＢで入射するビームＬＢと垂直になるように形成される。これにより、選択用光学素子ＯＳｎを透過するビームＬＢ、又は０次のビームＬＢｎｚは、結晶体ＡＯＧによって横シフトされることなく直進する。しかしながら、結晶体ＡＯＧの温度変化、ＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎ）の周波数変化、入射するビームＬＢのブラッグ角θＢからの僅かな角度変化、環境温度や気圧の変化等の影響により、理想的なブラッグ回折の条件から外れてくると、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）が発生する。−１次回折ビームＬＢｎ’は、０次のビームＬＢｎｚに対する主回折ビームＬＢｎの回折角＋Δθｄと対称な回折角−Δθｄで発生する。
【００７４】
図７は、選択用光学素子ＯＳｎ（結晶体ＡＯＧ）から射出する回折光（０次光も含む）の強度配分の一例を示すグラフであり、縦軸は入射したビームＬＢを１（１００％）としたときに射出する０次のビームＬＢｎｚ、＋１次回折ビーム（主回折ビーム）ＬＢｎ、−１次回折ビームＬＢｎ’の強度の比率を表す。なお、ここでは２次以上の回折ビームは発生しないものとする。選択用光学素子ＯＳｎにＲＦ電力が印加されていないオフ状態のとき、＋１次回折ビームＬＢｎと−１次回折ビームＬＢｎ’は発生せず、０次のビームＬＢｎｚのみが高い比率、例えば入射したビームＬＢの強度に対して、選択用光学素子ＯＳｎ（結晶体ＡＯＧ）の透過率ηを掛けた比率（例えば約９８％）で発生する。選択用光学素子ＯＳｎにＲＦ電力が印加されたオン状態のときは、ＲＦ電力の大きさ（駆動信号ＤＦｎの振幅）に応じた効率βで、＋１次回折ビームＬＢｎが発生する。結晶体ＡＯＧの物性によっても異なるが、効率βは最大で８０％程度であり、透過率ηを考慮する＋１次回折ビームＬＢｎの強度はビームＬＢの強度に対して最大で約７８％になる。従って、オン状態の時に回折されなかった０次の回折ビームＬＢｎｚの強度は、残りの約２０％になる。しかしながら、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’が発生すると、それに伴って、＋１次回折ビームＬＢｎと０次の回折ビームＬＢｎｚの各強度の比率は理想的な状態（カタログ値）から低下する。
【００７５】
本実施の形態では、阻止光学部材（反射ミラーＩＭ１’）によってノイズ光として発生する−１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）の後段の描画ユニットＵｎへの伝搬を阻止（遮光）しつつ、−１次回折ビームＬＢｎ’の強度を図５で示した光電センサＤＴｎで検出することによって、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率βの変動をモニターし、最終的にシート基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（＋１次回折ビーム）の強度変動が特定できる。そのため、基板Ｐに描画されるパターンの適正露光量からの誤差を推定して補正することができる。
【００７６】
〔描画制御系〕
次に、本実施の形態の描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々によるパターン描画の制御、及びスポット光ＳＰの強度や露光量を調整する為の制御を行う描画制御系の概略構成を、図８を用いて説明する。図８は、図２に示した光源装置ＬＳからのビームＬＢを描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に選択的に供給するビーム切換部（選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６、反射ミラーＭ１〜Ｍ１２、選択ミラーＩＭ１〜ＩＭ６、レリー光学系等を含む）の模式的な配置を示すと共に、光源装置ＬＳ、描画制御装置（描画制御部）２００、及び光量計測部２０２の接続関係を示す。描画制御装置（描画制御部）２００は、図４に示した描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々のビーム受光系６０ｂからの原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６を入力して、各描画ユニットＵｎのパターン描画のタイミングを決定すると共に、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々に振幅調整（電力調整）された駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６を出力する。図２で説明したように、光源装置ＬＳからのビームＬＢは、反射ミラーＭ１、Ｍ２で反射されて、選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２を順に通った後、図２に示した吸収体ＴＲに入射するが、図８では、光路中の反射ミラーＭ１、Ｍ７、Ｍ８のみを示し、選択用光学素子ＯＳ２と吸収体ＴＲとの間に反射ミラーＭ１３を設ける。反射ミラーＭ１３は、選択用光学素子ＯＳ２を通って選択ミラーＩＭ２で反射されなかった０次回折ビームを吸収体ＴＲに向けて反射する。ビーム切換部に含まれる反射ミラーＭ１〜Ｍ１３や選択ミラーＩＭ１〜ＩＭ６は、描画ユニットＵｎ内の反射ミラーＭ２０〜Ｍ２４と同様のレーザミラーであり、ビームＬＢの波長３５５ｎｍにおいて僅かながら透過率（例えば１％以下）を有している。
【００７７】
図８に示すように、反射ミラーＭ１の裏面側には、光源装置ＬＳから射出したビームＬＢの強度（光量）を検出する光電センサＤＴａが設けられ、反射ミラーＭ１３の裏面側には、全ての選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６がオフ状態のときに透過してくるビームＬＢ自体、またはオン状態の選択用光学素子ＯＳｎで回折されなかったビームＬＢの０次回折ビームＬＢｎｚを検出する光電センサＤＴｂが設けられる。光電センサＤＴａ、ＤＴｂは、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）、金属−半導体−金属（ＭＳＭ）フォトダイオードのいずれかで構成される。光電センサＤＴａから出力される光電信号Ｓａは、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢの元の強度（光量）をモニターする為に光量計測部２０２に送られ、光電センサＤＴｂから出力される光電信号Ｓｂは、６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の透過率の変動や回折効率の変動をモニターする為に光量計測部２０２に送られる。なお、図８では選択用光学素子ＯＳ４のみがオン状態になったときの様子を示し、選択用光学素子ＯＳ４で回折された光源装置ＬＳからのビームＬＢの＋１次回折ビームがビームＬＢ４として描画ユニットＵ４に供給される。
【００７８】
さらに、図５で説明したように、光軸ＡＸａに関して選択ミラーＩＭ１〜ＩＭ６の各々と対称的に設けられる反射ミラーＩＭ１’〜ＩＭ６’の各々で反射されるノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’〜ＬＢ６’は、それぞれ光電センサＤＴ１〜ＤＴ６によって受光される。光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々から出力される光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６は、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の回折効率の変動等をモニターする為に光量計測部２０２に送られる。光電センサＤＴ１〜ＤＴ６も、光電センサＤＴａ、ＤＴｂと同様にＰＩＮフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）、ＭＳＭフォトダイオードのいずれかで構成される。
【００７９】
〔光源装置ＬＳ〕
光源装置ＬＳは、図９に示すようなファイバーアンプレーザ光源（光増幅器と波長変換素子によって紫外パルス光を発生するレーザ光源）とする。図９のファイバーアンプレーザ光源（ＬＳ）の構成は、例えば国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに詳しく開示されているので、ここでは簡単に説明する。図９において、光源装置ＬＳは、ビームＬＢを周波数Ｆａでパルス発光させる為のクロック信号ＬＴＣを生成する信号発生部１２０ａを含む制御回路１２０と、クロック信号ＬＴＣに応答して赤外波長域でパルス発光する２種類の種光Ｓ１、Ｓ２を生成する種光発生部１３５とを含む。種光発生部１３５は、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３０、１３２、レンズＧＬａ、ＧＬｂ、偏光ビームスプリッタ１３４等を含み、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３０は、クロック信号ＬＴＣ（例えば、４００ＭＨｚ）に応答してピーク強度が大きく峻鋭、若しくは尖鋭なパルス状の種光Ｓ１を発生し、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３２は、クロック信号ＬＴＣに応答してピーク強度が小さく緩慢（時間的にブロード）なパルス状の種光Ｓ２を発生する。種光Ｓ１と種光Ｓ２は発光タイミングが同期（一致）していると共に、ともに１パルス当たりのエネルギー（ピーク強度×発光時間）が略同一となるように設定される。さらにＤＦＢ半導体レーザ素子１３０が発生する種光Ｓ１の偏光状態はＳ偏光に設定され、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３２が発生する種光Ｓ２の偏光状態はＰ偏光に設定される。偏光ビームスプリッタ１３４は、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３０からのＳ偏光の種光Ｓ１を透過させて電気光学素子（ポッケルスセル、カーセル等によるＥＯ素子）１３６に導くと共に、ＤＦＢ半導体レーザ素子１３２からのＰ偏光の種光Ｓ２を反射させて電気光学素子１３６に導く。
【００８０】
電気光学素子１３６は、図８の描画制御装置２００から送られてくる描画データ（スポット光ＳＰの１走査中に描画される画素数分に対応した描画ビット列データ）ＳＤｎ（ｎは描画ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれかに対応した数）に応じて、２種類の種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を駆動回路１３６ａにより高速に切り換える。駆動回路１３６ａに入力される描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＬ（「０」）状態のとき、電気光学素子１３６は種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ１３８に導き、描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＨ（「１」）状態のとき、電気光学素子１３６は入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光方向を９０度回転させて偏光ビームスプリッタ１３８に導く。従って、電気光学素子１３６は、描画ビット列データＳＤｎの画素の論理情報がＨ状態（「１」）のときは、Ｓ偏光の種光Ｓ１をＰ偏光の種光Ｓ１に変換し、Ｐ偏光の種光Ｓ２をＳ偏光の種光Ｓ２に変換する。偏光ビームスプリッタ１３８は、Ｐ偏光の光を透過してレンズＧＬｃを介してコンバイナ１４４に導き、Ｓ偏光の光を反射させて吸収体１４０に導くものである。偏光ビームスプリッタ１３８を透過する種光（Ｓ１とＳ２のいずれか一方）を種光ビームＬｓｅとする。光ファイバー１４２ａを通ってコンバイナ１４４に導かれる励起光源１４２からの励起光（ポンプ光、チャージ光）は、偏光ビームスプリッタ１３８から射出してくる種光ビームＬｓｅと合成されて、ファイバー光増幅器１４６に入射する。
【００８１】
ファイバー光増幅器１４６にドープされているレーザ媒質を励起光で励起することにより、ファイバー光増幅器１４６内を通る間に種光ビームＬｓｅが増幅される。増幅された種光ビームＬｓｅは、ファイバー光増幅器１４６の射出端１４６ａから所定の発散角を伴って放射され、レンズＧＬｄを通って第１の波長変換光学素子１４８に集光するように入射する。第１の波長変換光学素子１４８は、第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）によって、入射した種光ビームＬｓｅ（波長λ）に対して、波長がλの１／２の第２高調波を生成する。種光ビームＬｓｅの第２高調波（波長λ／２）と元の種光ビームＬｓｅ（波長λ）とは、レンズＧＬｅを介して第２の波長変換光学素子１５０に集光するように入射する。第２の波長変換光学素子１５０は、第２高調波（波長λ／２）と種光ビームＬｓｅ（波長λ）との和周波発生（Sum Frequency Generation：ＳＦＧ）により、波長がλの１／３の第３高調波を発生する。この第３高調波が、３７０ｍｍ以下の波長帯域（例えば、３５５ｎｍ）にピーク波長を有する紫外パルス光（ビームＬＢ）となる。第２の波長変換光学素子１５０から発生するビームＬＢ（発散光束）は、レンズＧＬｅによって、ビーム径が１ｍｍ程度の平行光束に変換されて光源装置ＬＳから射出する。
【００８２】
駆動回路１３６ａに印加される描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＬ（「０」）の場合（当該画素を露光しない非描画状態のとき）、電気光学素子１３６は入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ１３８に導く。そのため、コンバイナ１４４に入射する種光ビームＬｓｅは種光Ｓ２由来のものとなる。ファイバー光増幅器１４６は、そのようなピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性の種光Ｓ２に対する増幅効率が低いため、光源装置ＬＳから射出されるＰ偏光のビームＬＢは、露光に必要なエネルギーまで増幅されないパルス光となる。このような種光Ｓ２由来で生成されるビームＬＢのエネルギーは極めて低く、基板Ｐに照射されるスポット光ＳＰの強度は極めて低レベルとなる。このように、光源装置ＬＳからは非描画状態のときも、微弱ではあるが紫外パルス光のビームＬＢが射出し続けるので、そのような非描画状態のときに射出されるビームＬＢを、オフ・ビーム（オフ・パルス光）とも呼ぶ。
【００８３】
一方、駆動回路１３６ａに印加される描画ビット列データＳＤｎの１画素分の論理情報がＨ（「１」）の場合（当該画素を露光する描画状態のとき）、電気光学素子１３６は入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ１３８に導く。そのため、コンバイナ１４４に入射する種光ビームＬｓｅは種光Ｓ１由来のものとなる。種光Ｓ１由来の種光ビームＬｓｅの発光プロファイルは、ピーク強度が大きく尖鋭なので、種光ビームＬｓｅはファイバー光増幅器１４６によって効率的に増幅され、光源装置ＬＳから出力されるＰ偏光のビームＬＢは基板Ｐの露光に必要なエネルギーを持つ。描画状態のときに光源装置ＬＳから出力されるビームＬＢは、非描画状態のときに射出されるオフ・ビーム（オフ・パルス光）と区別するために、オン・ビーム（オン・パルス光）とも呼ぶ。このように、光源装置ＬＳとしてのファイバーアンプレーザ光源内に、２種類の種光Ｓ１、Ｓ２のいずれか一方を描画用光変調器としての電気光学素子１３６で選択してから光増幅することにより、ファイバーアンプレーザ光源を、描画データ（ＳＤｎ）に応答して高速にバースト発光する紫外パルス光源とすることができる。
【００８４】
ところで、図９の信号発生部１２０ａからのクロック信号ＬＴＣは、図８に示すように、描画制御装置２００と光量計測部２０２にも供給される。描画制御装置２００は、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々からの原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６を入力して、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々のポリゴンミラーＰＭの回転速度を一致させると共に、その回転角度位置（回転の位相）を互いに所定の関係とするようにポリゴンミラーＰＭの回転を同期制御する。光源装置ＬＳと描画制御装置２００とは、光源装置ＬＳ内の制御回路１２０に接続されるインターフェイスバス（シリアルバスでも良い）ＳＪを介して、各種の制御情報（コマンドやパラメータ）をやり取りする。描画制御装置２００は、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６に基づいて、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々のスポット光ＳＰによる描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で描画すべき描画ビット列データＳＤｎを記憶するメモリを含む。さらに描画制御装置２００には、メモリに記憶された描画ビット列データＳＤｎの１画素分のデータ（１ビット）をビームＬＢの何パルス分で描画するかが予め設定されている。例えば、１画素をビームＬＢの２パルス（主走査方向と副走査方向との各々に２つのスポット光ＳＰ）で描画すると設定されている場合、描画ビット列データＳＤｎのデータは、クロック信号ＴＬＣの２クロックパルス毎に１画素分（１ビット）ずつ読み出されて、図９の駆動回路１３６ａに印加される。
【００８５】
〔描画制御装置２００内のドライブモジュール〕
さらに描画制御装置２００内には、選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳ１〜ＯＳ６の各々に駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６を供給するドライブモジュール（回路）が設けられている。図１０は、そのドライブモジュールの構成の一例を説明するブロック図である。図１０において、ドライブモジュールには、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々からの原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６に応答して、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６のうちのいずれか１つをオン状態にする為のスイッチ信号ＬＰ１〜ＬＰ６を生成すると共に、駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々の強度（高周波信号の振幅）を所定の調整可能範囲のどこに設定するかを制御する強度調整制御部２５０が設けられる。選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々に駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６を印加する６つの高周波アンプ回路２５１ａ〜２５１ｆの各々には、信号源ＲＦから一定の基準周波数（例えば、数十ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）の高周波信号が共通に印加され、高周波アンプ回路２５１ａ〜２５１ｆは、それぞれスイッチ信号ＬＰ１〜ＬＰ６に応答して、駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６を選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６に印加する状態と印加しない状態とに切り換える。さらに、高周波アンプ回路２５１ａ〜２５１ｆの各々は、ゲイン設定回路２５２ａ〜２５２ｆで生成された設定信号Ｐｗ１〜Ｐｗ６を入力して、駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々の強度（振幅、ゲイン）を調整する。設定すべき駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々の強度は、図９に示した光量計測部２０２内のＣＰＵ、或いは描画制御装置２００内のＣＰＵによって演算される。その演算の元となる情報は、図８で説明した光電センサＤＴａ、ＤＴｂからの光電信号Ｓａ、Ｓｂと、ノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）を受光する光電センサＤＴ１〜ＤＴ６からの光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６である。
【００８６】
選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎの各々に供給される駆動信号ＤＦｎの高周波電力（ＲＦ電力）と、回折効率β（入射したビームＬＢの強度に対する＋１次回折ビームＬＢｎの強度の比率）は、一例として図１１のような特性を持っている。図１１において、横軸はＡＯＭに投入されるＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎの振幅）を表し、縦軸はブラッグ回折で使われるＡＯＭの＋１次回折ビームの回折効率β（％）を表している。図１１のように、ＡＯＭの回折効率βは、ＲＦ電力の増加にともなって最大の回折効率βｍａｘに達し、それ以上にＲＦ電力を増加させても回折効率βが減少する特性を持つ。従って、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の回折効率の調整（駆動信号ＤＦｎの振幅設定）は、最大の回折効率βｍａｘを考慮して行われる。図１０に示した強度調整制御部２５０は、図１１のような特性に基づいて、駆動信号ＤＦｎの振幅変化と、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率βの変化（及びその回折効率βの変化から推定される＋１次回折ビームとしてのビームＬＢｎの強度変化）との相関関係を予め求めて、テーブル又は関数式で記憶している。
【００８７】
〔光量計測部２０２〕
次に、図８に示した光量計測部２０２の構成を図１２の回路ブロック図に基づいて説明する。光量計測部２０２は、ビーム切換部の選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の後段に設けられている光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々からの光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を増幅するアンプ回路２２０ａ〜２２０ｆ、光電センサＤＴａ、ＤＴｂの各々からの光電信号Ｓａ、Ｓｂを増幅するアンプ回路２２５ａ、２２５ｂ、増幅された光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６のうちのいずれか１つを選択してサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２２２に送出するマルチプレクサ回路２２１、増幅された光電信号Ｓａ、Ｓｂのうちのいずれか１つを選択してサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２２７に送出するマルチプレクサ回路２２６、Ｓ／Ｈ回路２２２、２２７からの信号レベル（積分値、又はピーク値）をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換（ＡＤＣ）回路２２３、２２８、及び、計測動作、計測結果の収集、描画制御装置２００とのデータ通信等を統括的に制御するマイクロ・プロセッサ（ＭＰＵ）２２４を含む。プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、光源装置ＬＳで生成されたクロック信号ＬＴＣに基づいて、Ｓ／Ｈ回路２２２、２２７とＡＤＣ回路２２３、２２８に対して、それぞれの動作タイミングを指令する制御信号ＣＳ１を送出すると共に、マルチプレクサ回路２２１、２２６に対して選択動作のタイミングを指令する制御信号ＣＳ２を送出する。
【００８８】
〔描画動作例〕
以上の図２〜図１２の構成によって、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、図８の描画制御装置２００に記憶されている描画データ（ＳＤｎ）に基づいて、電子デバイス用のパターンを描画する。その際の描画ユニットＵｎの描画動作の一例を、図１３のタイムチャートを用いて簡単に説明する。図１３において、描画ユニットＵｎ内の原点センサ（図４のビーム受光系６０ｂ）からの原点信号ＳＺｎは、例えばポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰのうちの１つの反射面ＲＰａと次の反射面ＲＰｂの各々に対応して、原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｂを発生する。原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｂは、ポリゴンミラーＰＭの回転速度に対応してポリゴンミラーＰＭが４５°回転する時間間隔ＴＰａｂで発生する。原点信号ＳＺｎには、ポリゴンミラーＰＭが１回転する間、図１３に示す原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｂに続けて時間間隔ＴＰａｂで発生する６つの原点パルスＳＺｎｃ〜ＳＺｎｈが含まれる。先に説明したように、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰによる走査効率１／αを１／３とした場合、図１０に示した強度調整制御部２５０から出力されるスイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１〜ＬＰ６）は、図１３に示すように、原点信号ＳＺｎの１つの原点パルスＳＺｎａの発生時から所定の遅延時間ΔＴａが経過してから、選択用光学素子ＯＳｎをオン状態にすべく「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わり、原点パルスＳＺｎａの発生から時間ＴＰａｂ／３の経過直前に「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。
【００８９】
他の原点パルスＳＺｎｂ〜ＳＺｎｈの各々に関しても同様に、遅延時間ΔＴｂ〜ΔＴｈの経過後に、スイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１〜ＬＰ６）は「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わり、原点パルスＳＺｎｂ〜ＳＺｎｈの各々の発生から時間ＴＰａｂ／３の経過直前に「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。但し、図２に示したように１つの光源装置ＬＳからのビームＬＢを６つの描画ユニットＵ１〜Ｕ６のいずれか１つに供給するようにスイッチングする場合、１つの描画ユニットＵｎは、ポリゴンミラーＰＭの８つの反射面ＲＰの１面置きにビームＬＢｎを走査するように制御される。その為、連続して発生する８つの原点パルスＳＺｎａ〜ＳＺｎｈのうち、１つ飛びに発生する、例えば４つの原点パルスＳＺｎａ、ＳＺｎｃ、ＳＺｎｅ、ＳＺｎｇの各々に応答して、スイッチ信号ＬＰｎ（ＬＰ１〜ＬＰ６）は「Ｌ」から「Ｈ」に切り替わり、時間ＴＰａｂ／３の経過直前に「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わる。
【００９０】
図１３に示すように、スイッチ信号ＬＰｎが「Ｈ」になる時間ＴＰａｂ／３の間、描画ビット列データＳＤｎに応答して強度変調されたスポット光ＳＰ（ビームＬＢｎ）が描画ラインＳＬｎに沿って１回走査される。描画ビット列データＳＤｎは、１画素を１ビットで表すビットシリアル信号として描画制御装置２００から図９の光源装置ＬＳ内の駆動回路１３６ａに印加される。図１３において、一例として示す描画ビット列データＳＤｎの波形部分Ｗｆｓのように、描画ビット列データＳＤｎと光源装置ＬＳからのクロック信号ＬＴＣとは、描画制御装置２００によって１画素分がクロック信号ＬＴＣの２クロックパルスに対応するように制御される。ここで、描画ビット列データＳＤｎ中の１ビットが「０」の画素をＯｆｆ画素、ハッチングした「１」の画素をＯｎ画素とすると、光源装置ＬＳは、Ｏｆｆ画素に対してはビームＬＢｎの２パルス分（クロック信号ＬＴＣの２つのクロックパルス分）を極めて小さい強度のオフ・パルス光の状態で出力し、Ｏｎ画素に対してはビームＬＢの２パルス分を大きい強度のオン・パルス光の状態で出力する。
【００９１】
以上のような描画動作が行われている間、図８（図１２）に示した光量計測部２０２は、６つの選択用光学素子ＯＳｎのうちでオン状態になっている１つの選択用光学素子ＯＳｎに対応した１つの光電センサＤＴｎからの光電信号Ｓｍｎを、マルチプレクサ回路２２１で選択して、発生するノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度を計測して記憶する。この計測は、スポット光ＳＰが描画ラインＳＬｎに沿って少なくとも１回走査される間に実行されるが、基板Ｐ上の所定のパターン描画領域（被露光領域）内にパターン描画している間中、スポット光ＳＰの走査毎（ポリゴンミラーＰＭの連続した反射面ＲＰ毎、或いは１面飛ばしの反射面ＲＰ毎）に連続して行う必要はない。例えば、基板Ｐが副走査方向に所定距離（一例として５〜１０ｍｍ）だけ進む毎に、その時点でオン状態となってビームＬＢｎ（＋１次回折ビーム）を発生する選択用光学素子ＯＳｎを順次特定して、選択用光学素子ＯＳｎ（描画ユニットＵｎ）の各々に対応したノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度を計測する。
【００９２】
光量計測部２０２のプロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、適正露光量が得られるように選択用光学素子ＯＳｎの各々の駆動信号ＤＦｎの振幅を調整した初期状態（キャリブレーション時の状態）のときに予め計測しておいたノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度の計測結果と、パターン描画動作中に計測されたノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度の計測結果とを比較し、許容範囲以上の差が生じている場合は、そのような差を発生した選択用光学素子ＯＳｎが何らかの原因で変動したものと推定する。先の図７のグラフで説明したように、ノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度が増大したと言うことは、相対的に描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）の強度が低下したことを意味する。逆に、ノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度が低下した場合は、相対的に描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）の強度が増大したことを意味する。そこで、光量計測部２０２のプロセッサ（ＭＰＵ）２２４、或いは描画制御装置２００のＣＰＵは、計測したノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度変化に応じた描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）の強度変化を、図１１のＲＦ電力と回折効率βの関係特性も参照して推定する。
【００９３】
推定された描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）の強度変化が許容範囲から外れる傾向を示したとき、描画制御装置２００のＣＰＵは、図１０に示した強度調整制御部２５０に、強度調整すべき描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）を選択している選択用光学素子ＯＳｎに対する駆動信号ＤＦｎの電力（振幅）を調整（増加又は減少）するような設定信号Ｐｗｎを、対応するゲイン設定回路２５２ａ〜２５２ｆから高周波アンプ回路２５１ａ〜２５１ｆに送出する。以上の計測動作と調整動作は、描画ユニットＵｎが何らかのパターンを基板Ｐ上に描画露光している間の適当なタイミング、例えば一定の時間間隔毎、又は副走査方向に基板Ｐが一定距離だけ移動する毎に逐次行われる。しかしながら、計測動作のタイミングのときに描画すべき画素が全てＯｆｆ画素であったり、描画ラインＳＬｎ中のＯｎ画素の数が極めて少なかったりした場合、図１２に示した光量計測部２０２は、ノイズ光（−１次回折ビームＬＢｎ’）の強度を全く計測できなかったり、計測値の信頼性が著しく低下したりする。そのような場合は、予め描画データ（ＳＤｎ）の中から、１走査中にＯｎ画素となる密度が高い描画ビット列データのアドレス値、或いは主走査方向にＯｎ画素が多数並ぶような画素列の副走査方向の位置を特定し、そのアドレス値、或いは副走査方向の画素列の位置になったら、上記の計測動作や調整動作を行うようにしても良い。
【００９４】
以上、本実施の形態では、光源装置ＬＳからのビームＬＢの光路に沿って２つ以上の選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳｎを直列（シリアル）に配置し、それらの選択用光学素子ＯＳｎの結晶体（回折媒体）が光学的に互いに共役となるようにリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）を設けた構成で、上流側の選択用光学素子ＯＳｎをオン状態にして、光源装置ＬＳからのビームＬＢのブラッグ回折により描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）を生成する際、上流側の選択用光学素子ＯＳｎで発生し得るノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’は、下流側の選択用光学素子ＯＳｎに入射しないように、リレー光学系内の瞳面又はその近傍の瞳空間に配置した遮光部材としての反射ミラーＩＭｎ’によって遮蔽される。リレー光学系内の瞳面では、上流側の選択用光学素子ＯＳｎをそのまま透過した０次回折ビームＬＢｎｚ、及び回折された描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）とノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’の各々がビームウェストとなって空間的に分離して分布する為、不要な−１次回折ビームＬＢｎ’を確実にカットすることができる。その為、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’が、下流側の選択用光学素子ＯＳｎを通って下流側の描画ユニットＵｎに入射することが防止されるので、基板Ｐ上の意図しない部分に低い露光量で別のパターンが描画されるゴースト露光（被り露光）の現象が無くなり、描画品質の劣化が抑えられる。さらに本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎの回折効率の変動（ブラッグ回折条件からの変動）等により生じる描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）の強度（光量）変化を自動的に補正する強度調整制御の為に、パターン描画時にはノイズ光となる−１次回折ビームＬＢｎ’を活用することができ、描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）の強度を計測する為に、描画用のビームＬＢｎの光路中に振幅分割タイプの光学部材（低い透過率を有する反射ミラー、低い反射率を有するガラスや石英の板）や、波面分割タイプの光学部材（偏光ビームスプリッタ等）を設ける必要性が無くなり、描画用のビームＬＢｎの光量ロスを低減できる。さらに、ロール・ツー・ロール方式で長尺のシート基板Ｐに対して電子デバイス用のパターンを描画する際、熱的な変動を受けやすい選択用光学素子（ＡＯＭ）を用いたとしても、長時間に渡って適正露光量の下で安定した露光が行われので、露光量の過不足によるパターン品質の低下を抑えられ、歩留まりが向上する。
【００９５】
〔変形例１〕
図１４は、図５に示した第１の実施の形態のビーム切換部の光学配置において、描画用のビームＬＢｎを反射する選択ミラーＩＭｎと、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’ （副回折ビーム）を反射する反射ミラーＩＭｎ’とを一体化した場合の変形例を示す斜視図である。図１４において、中心に円形開口ＦＰｈが形成された支持円板ＦＰは、金属、セラミックス、又は紫外線遮蔽ガラス等の遮光性の材料で構成される。支持円板ＦＰは、図５に示したリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）のほぼ中央の面Ｐｓを瞳面とすると、その位置から僅かに光軸ＡＸａの方向にずれた位置の瞳空間に設置される。選択ミラーＩＭｎと反射ミラーＩＭｎ’は、円形開口ＦＰｈを挟んで、光軸ＡＸａの回りに１８０°回転させた状態で、支持円板ＦＰの表面に固着される。選択ミラーＩＭｎと反射ミラーＩＭｎ’の配置関係は、０次回折ビームＬＢｎｚの光軸ＡＸａに対する描画用のビームＬＢｎ（＋１次回折ビームＬＢｎ）とノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’との空間的な分離状態に合せるように、支持円板ＦＰ上で位置決めされ、一体化される。選択ミラーＩＭｎと反射ミラーＩＭｎ’を備えた支持円板ＦＰは、図１４中のＺ方向、Ｙ方向、Ｘ方向の各々に微動できるように、光学定盤（ビーム切換部の各種光学部材や光学素子を取付ける本体フレームの一部）上に取付けられる。
【００９６】
装置の組立時やメンテナンス時には、支持円板ＦＰの位置を微調整して、選択ミラーＩＭｎで反射した描画用のビームＬＢｎが、図４に示した描画ユニットＵｎのビームＬＢの入射軸線ＡＸ１と正確に同軸となるように設定される。また、図１４の支持円板ＦＰの＋Ｚ方向を少し延設した部分に、反射ミラーＩＭｎ’で反射したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’を受光する光電センサＤＴｎ（図５参照）を固着しても良い。なお、図１４の変形例において、支持円板ＦＰは遮光性の材料としたが、ビームＬＢの波長域において高い透過率を示す透過性の材料、例えば石英板としても良い。その場合、図１４のように、ビームＬＢや０次回折ビームＬＢｎｚを通す円形開口ＦＰｈは設けなくても良い。
【００９７】
［第２の実施の形態］
図１５Ａ、図１５Ｂは、第２の実施の形態によるビーム切換部の光学構成を示す。第１の実施の形態におけるビーム切換部は、図５に示したように、光源装置ＬＳからのビームＬＢを直列に通すように配置される複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々を、光学的に共役な関係にする為に、各選択用光学素子ＯＳｎの間にレンズＧａ、Ｇｂによるリレー光学系（倒立結像系）を設けた。第２の実施の形態では、複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々を共役関係（結像関係）にする為のリレー光学系を、正立正像の結像系に変更する。すなわち、上流側（前段）の選択用光学素子ＯＳｎと下流側（後段）の選択用光学素子ＯＳｎとの間の光路中に、前段と後段の選択用光学素子ＯＳｎの各々と共役関係となる中間像面を形成する。
【００９８】
図１５Ａは、先の図５に対応して、ビーム切換部の最終段の選択用光学素子ＯＳ２と、その１つ手前の選択用光学素子ＯＳ１との間の光学構成を示し、本実施の形態では、ビームＬＢの送光路に沿って、選択用光学素子ＯＳ１とＯＳ２の間に４つのレンズ（レンズ部材）Ｇａ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｂを並べた２回リレー光学系（正立結像系）が設けられる。図１５Ａにおいて、オン状態となっている選択用光学素子ＯＳ１、レンズＧａ、選択ミラーＩＭ１、レンズＧｃの配置は、図５の構成と同じである。但し、説明の都合上、レンズＧａの前側と後側の各焦点距離はｆａで等しいものとし、選択用光学素子ＯＳ１で発生する描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ１、０次回折ビームＬＢ１ｚ、及び、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’の各々がビームウェストとなる面（選択用光学素子ＯＳ１を物面としたときの瞳面）をＰｓ１とする。選択用光学素子ＯＳ１がオン状態のとき、０次回折ビームＬＢ１ｚとノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’は、リレー光学系の光軸と同軸に配置されるレンズＧｄに入射する。レンズＧｄの前側及び後側の焦点距離をｆｄとしたとき、面Ｐｓ１はレンズＧｄの前側焦点距離Ｆｄの位置に設定される。そのため、レンズＧｄの後側焦点距離ｆｄの位置の面Ｐｓ２は、選択用光学素子ＯＳ１と光学的に共役な面（倒立の結像面）となり、０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’が共に平行光束となって交差する。なお、選択ミラー（反射部材）ＩＭ１は、レンズＧａとレンズＧｄの間の面Ｐｓ１を含む瞳空間に配置される。
【００９９】
面Ｐｓ２を通った０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’は、前側及び後側の焦点距離がｆｅのレンズＧｅに入射する。レンズＧｅの焦点距離ｆｅは、レンズＧｄの焦点距離ｆｄと等しく設定される。レンズＧｅの前側焦点距離ｆｅの位置に面Ｐｓ２を設定すると、０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’の各々は、互いに光軸と平行な状態となって後側焦点距離ｆｅの位置の面Ｐｓ３でビームウェストになるように収斂される。レンズＧｄ、Ｇｅを同じものとすると、面Ｐｓ３は面Ｐｓ１と光学的に共役な関係（倒立の結像関係）になっており、面Ｐｓ３上での−１次回折ビームＬＢ１’の位置と０次回折ビームＬＢ１ｚの位置（光軸上）との関係は、面Ｐｓ１上での位置関係を光軸回りに１８０°回転させたものとなる。面Ｐｓ３を通った０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’は、前側及び後側の焦点距離がｆｂのレンズＧｂに入射する。レンズＧｂの焦点距離ｆｂは、レンズＧａの焦点距離ｆａと等しく設定される。レンズＧｂの前側焦点距離ｆｂの位置に面Ｐｓ３を設定し、後側焦点距離ｆｂの位置に次段（最終段）の選択用光学素子ＯＳ２を設定すると、０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’の各々は、共に平行光束となり、次段の選択用光学素子ＯＳ２中で交差するように入射する。
【０１００】
次段の選択用光学素子ＯＳ２はオフ状態なので、選択用光学素子ＯＳ２に入射した０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’は、図１５Ｂに示すように、そのまま透過してレンズＧａ（前側及び後側焦点距離ｆａ）に入射する。次段の選択用光学素子ＯＳ２に入射するノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’は、先の図５の構成の場合と比べると、０次回折ビームＬＢ１ｚの軸線（光軸）に対する角度が、選択用光学素子ＯＳ２の回折方向（格子のピッチ方向）に関して反転している。その為、選択用光学素子ＯＳ２を直進してレンズＧａで収斂される−１次回折ビームＬＢ１’は、光軸（０次回折ビームＬＢ１ｚ）に関して選択ミラーＩＭ２と反対側の空間を通って面Ｐｓ１でビームウェストとなる。従って、前段の選択用光学素子ＯＳ１がオン状態のときにノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’が発生して後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射したとしても、選択ミラーＩＭ２には入射しないことになる。
【０１０１】
以上のように、本実施の形態では、光源装置ＬＳからのビームＬＢの光路に沿って相前後して配置される２つの選択用光学素子ＯＳｎを互いに共役関係にする為のリレー光学系を正立正像の結像系にすること、すなわち、倒立結像のリレー光学系を２段設けることによって、前段の選択用光学素子ＯＳｎで発生したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’が後段の選択ミラーＩＭｎ（描画ユニットＵｎ）に入射することが防止される。図１５Ａに示したレンズＧａ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｂによる２回リレー光学系（正立結像系）は、図２に示したビーム切換部の選択用光学素子ＯＳ５とＯＳ６の間、選択用光学素子ＯＳ６とＯＳ３の間、選択用光学素子ＯＳ３とＯＳ４の間、及び選択用光学素子ＯＳ４とＯＳ１の間にも同様に設けられる。なお、図１５Ａにおいて、レンズＧａの焦点距離ｆａとレンズＧｂの焦点距離ｆｂとを等しくし、レンズＧｄの焦点距離ｆｄとレンズＧｅの焦点距離ｆｅとを等しくした場合、焦点距離ｆａ（ｆｂ）＝焦点距離ｆｄ（ｆｅ）としても良いし、焦点距離ｆａ（ｆｂ）＞焦点距離ｆｄ（ｆｅ）としても良い。焦点距離ｆａ（ｆｂ）＞焦点距離ｆｄ（ｆｅ）とした場合、レンズＧａとレンズＧｄによる１段目のリレー光学系は、選択用光学素子ＯＳ１の位置を物面として面Ｐｓ２を像面とする縮小率ｆｄ／ｆａの倒立結像系として機能し、レンズＧｅとレンズＧｂによる２段目のリレー光学系は、面Ｐｓ２を中間像面として選択用光学素子ＯＳ２の位置を再結像面とする拡大率ｆａ／ｆｄの倒立結像系として機能する。従って、レンズＧａ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｂによる２段のリレー光学系の全体の結像倍率は等倍である。
【０１０２】
以上、本実施の形態では、いずれか１つの選択用光学素子ＯＳｎがオン状態のときに発生するノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’（及び０次回折ビームＬＢｎｚ）は、描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢｎを反射（分岐）させる選択ミラーＩＭｎを避けた光路に沿って最終的には吸収体ＴＲ（図２参照）に達する。そこで、図１５Ｂに示すように、最終段の選択用光学素子ＯＳ２とレンズＧａとを通って、面Ｐｓ１に達する−１次回折ビームＬＢｎ’を受光する光電センサＤＴｃを設け、その光電信号Ｓｃに基づいて、０次回折ビームＬＢｎｚと−１次回折ビームＬＢｎ’の強度比の変化等を計測して、選択用光学素子ＯＳｎの変動による描画用のビームＬＢｎの強度変化を推定する。なお、図１５Ｂ中の光電センサＤＴｂは、先の図８に示したものと同じであり、０次回折ビームＬＢｎｚを受光して、その強度に応じた光電信号Ｓｂを出力する。図１６は、光電センサＤＴｂ、ＤＴｃからの光電信号Ｓｂ、Ｓｃ、及び先の図８に示した光電センサＤＴａからの光電信号Ｓａに基づいて、０次回折ビームＬＢｎｚの強度やノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’の強度変化を計測する光量計測部２０２’の回路ブロック図である。光量計測部２０２’は、先の図１２に示した光量計測部２０２の代わりに設けられる。図８に示した構成では、選択用光学素子ＯＳｎの各々で発生するノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’の強度を、それぞれ個別の光電センサＤＴ１〜ＤＴ６で受光したが、本実施の形態では、６つの選択用光学素子ＯＳｎのうちのいずれか１つが択一的にオン状態となる点を利用して、１つの光電センサＤＴｃによって、時系列的（時分割的）に６つの選択用光学素子ＯＳｎからのノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’を受光する。その為、図８に示した第１の実施の形態による光量計測のように、６つの光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々の初期の感度差や経時変化による感度バラツキ等をキャリブレーションしておく必要が無い。
【０１０３】
図１６の光量計測部２０２’は、図１２の構成と同様に、光電センサＤＴａ、ＤＴｂの各々からの光電信号Ｓａ、Ｓｂを増幅するアンプ回路２２５ａ、２２５ｂ、光電センサＤＴｃからの光電信号Ｓｃを増幅するアンプ回路２２０ｇ、増幅された光電信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのうちのいずれか１つを選択してサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２２２に送出するマルチプレクサ回路２２６、Ｓ／Ｈ回路２２２からの信号レベル（積分値、又はピーク値）をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換（ＡＤＣ）回路２２３、及び、計測動作、計測結果の収集、描画制御装置２００とのデータ通信等を統括的に制御するマイクロ・プロセッサ（ＭＰＵ）２２４を含む。プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、光源装置ＬＳで生成されたクロック信号ＬＴＣに基づいて、Ｓ／Ｈ回路２２２とＡＤＣ回路２２３に対して、それぞれの動作タイミングを指令する制御信号ＣＳ１を送出すると共に、マルチプレクサ回路２２６に対して選択動作のタイミングを指令する制御信号ＣＳ２を送出する。
【０１０４】
先の図６、図７で説明したように、選択用光学素子ＯＳｎとしてのＡＯＭをブラッグ回折の条件で用いる場合、選択用光学素子ＯＳｎがオン状態のときの描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢｎ、０次回折ビームＬＢｎｚ、及び、ノイズ光として発生し得る−１次回折ビームＬＢｎ'の強度比率は、図１１に示した選択用光学素子ＯＳｎへのＲＦ電力の大きさに応じて変化するが、ブラッグ回折の条件からのずれ（誤差）によっても変化し得る。光源装置ＬＳからのビームＬＢの光量（エネルギー）から選択用光学素子ＯＳｎの結晶体での光量損失（吸収）分を差し引いた残りの光量は、描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢｎの光量、０次回折ビームＬＢｎｚの光量、及びノイズ光として発生し得る−１次回折ビームＬＢｎ'の光量として分配されるはずである。ブラッグ回折の条件は、入射するビームＬＢの波長λｏ、ビームＬＢがＡＯＭ結晶体内で音響波に曝される長さ（サウンドコラム長さ）Ｌｃ、ＲＦ電力（駆動信号ＤＦｎ）の周波数Ｆｃ、結晶体の屈折率ｎｃ、結晶体中の超音波の速度ｖｃで定まる係数Ｑが、４π以上になる場合とされている。
Ｑ＝２π・λｏ・Ｌｃ・Ｆｃ2／ｎｃ・ｖｃ2 ≧４π
さらに図６で説明したブラッグ角θＢは、θＢ＝λｏ・Ｆｃ／２・ｖｃ2 で定められる。これらの諸元から、ブラッグ回折の条件をずらす主な要因として、結晶体の温度変化による屈折率ｎｃや超音波の速度ｖｃの変化が考えられる。或いは、従来の技術に記載されている熱レンズ効果を呈するような結晶体自体の温度による変形も考えられる。いずれにしても、ブラッグ回折の条件がずれてくると、図１１に示した回折効率特性が変化し、全体的に効率が落ちるような特性（最大効率の低下、効率とＲＦ電力の比例関係の変化等）に変わる。
【０１０５】
そこで、本実施の形態では、光電センサＤＴｃによってノイズ光となる−１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）を、パターン描画中のＯｎ画素（オン・パルス光）のタイミングで受光し、その強度（光量）を図１６の光量計測部２０２’で適当なインターバルで逐次計測する。初期設定として、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々からの描画用のビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度が、目標とされる強度に対して許容範囲（例えば±２〜５％以内）に調整されて、適正露光量でパターン描画できる状態のときに、基板Ｐ上の実デバイス用のパターンを描画しない余白部にダミーパターン等を描画し、その際に、オン状態となった選択用光学素子ＯＳｎの各々で発生したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ'と０次回折ビームＬＢｎｚとの各強度（ピーク値又は積分値）を光電センサＤＴｃ、ＤＴｂにより計測して、プロセッサ（ＭＰＵ）２２４に初期値として記憶しておく。実デバイス用のパターンの描画が開始されたら、プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は適当なインターバルで、Ｏｎ画素を描画する際のオン・パルス光の発光（クロック信号ＬＴＣ）に同期して、選択用光学素子ＯＳｎの各々で発生したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ'の強度（ピーク値又は積分値）を光電センサＤＴｃにより計測し、その実測値と記憶した初期値とを逐次比較する。プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、実測値と初期値との差が許容範囲内であれば、選択用光学素子ＯＳｎが初期値の計測時の状態から変動していないと判断する。プロセッサ（ＭＰＵ）２２４が、所定のインターバルで逐次計測される実測値と初期値との差が許容範囲から外れる傾向を示している、或いは許容範囲から逸脱したと判断した選択用光学素子ＯＳｎが現れた場合、プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、その選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅（ＲＦ電力）を調整するような情報を、描画制御装置２００の強度調整制御部２５０（図１０参照）に送出する。
【０１０６】
記憶した−１次回折ビームＬＢｎ'の強度（ピーク値又は積分値）の初期値は、装置（特にビーム切換部）の光学的な調整や、電気的な調整が良好であれば、一般的には極めて小さい値であるが、選択用光学素子ＯＳｎのオン状態の頻度が高ければ、温度上昇による変動によって、−１次回折ビームＬＢｎ'の強度（ピーク値又は積分値）の実測値は、徐々に大きくなる可能性がある。その際、プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、オン状態となっている選択用光学素子ＯＳｎから発生する０次回折ビームＬＢｎｚの強度の光電センサＤＴｂにより計測される実測値と、０次回折ビームＬＢｎｚの強度の初期値とを比較して、０次回折ビームＬＢｎｚの強度が殆ど変化していない場合、或いは０次回折ビームＬＢｎｚの強度が初期値から増大している場合は、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ'の強度や０次回折ビームＬＢｎｚの強度が増加した分だけ、描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢｎの強度が減衰したと判断し、該当する選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの振幅（ＲＦ電力）を調整する情報を、描画制御装置２００の強度調整制御部２５０（図１０参照）に送出する。また、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ'の強度の実測値が初期値から増大した分に対応して、０次回折ビームＬＢｎｚの強度の実測値が初期値から低下することも起こり得るが、その場合、プロセッサ（ＭＰＵ）２２４は、描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢｎの強度が初期状態から殆ど変化していないと判断する。なお、その際、光電センサＤＴａで検出される光源装置ＬＳからのビームＬＢのオン・パルス光の強度も併せて実測し、その初期値と比較して、ビーム切換部に入射する直前のビームＬＢの強度変動の有無を確認するのが良い。
【０１０７】
以上、本実施の形態によると、ロール・ツー・ロール方式で長尺のシート基板Ｐに対して電子デバイス用のパターンを描画する際、熱的な変動を受けやすい選択用光学素子（ＡＯＭ）を用いたとしても、長時間に渡って適正露光量の下で安定した露光が行われので、露光量の過不足によるパターン品質の低下を抑えられ、歩留まりが向上する。本実施の形態によれば、光源装置ＬＳからのビームＬＢを複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のいずれか１つに選択的に供給するために、光源装置ＬＳからのビームＬＢを順番に通すように配置され、電気的な制御によってビームＬＢを回折させた描画用のビーム（主回折ビーム）ＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を、対応する描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に向けるための複数の選択用光学素子（音響光学偏向素子）ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）と、複数の選択用光学素子ＯＳｎのうちビームＬＢの光路に沿った前段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ１）と後段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ２）とを、正立の結像状態で共役関係にするリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ、Ｇｄ、Ｇｅ）とを設けることによって、主回折ビームＬＢｎに対して角度をもって前段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ１）から発生するノイズ光としての−１次回折ビーム（副回折ビーム）ＬＢｎ’が、後段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ２）を透過したとしても、後段の描画ユニットＵｎ（例えばＵ２）に向かうことが阻止される。すなわち、本実施の形態では、前段の選択用光学素子ＯＳｎと後段の選択用光学素子ＯＳｎとを正立の結像状態で共役関係にするリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ、Ｇｄ、Ｇｅ）が、阻止光学部材として機能する。
【０１０８】
［変形例］
図１７は、第２の実施の形態の図１５Ｂの光学構成の変形例を示す。図１７において、図１５Ｂ中の部材と同じものには同じ符号を付し、その詳細説明は省略する。本変形例では、ビーム切換部の最終段の選択用光学素子ＯＳ２の後のレンズＧａによって収斂される０次回折ビームＬＢｎｚとノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）を、ＣＣＤ又はＣＭＯＳの撮像素子ＩＭＳで受光し、撮像面上に形成される０次回折ビームＬＢｎｚによるスポット光と、−１次回折ビームＬＢｎ’によるスポット光との基準位置からの変位、又はその２つのスポット光の相対的な位置関係の変動を画像解析によって計測する。これにより、オン状態となっている選択用光学素子ＯＳｎの変動の有無を推定することができると共に、０次回折ビームＬＢｎｚによるスポット光の基準位置からの偏差により、光源装置ＬＳからの射出されるビームＬＢ自体の横ずれ（シフト）誤差や射出角度の誤差、或いは光源装置ＬＳから最終段の選択用光学素子ＯＳ２に至る各種の光学部品や光学素子の変動に起因したビーム光路の軸ずれの有無がモニターできる。
【０１０９】
図１７では、撮像素子ＩＭＳの撮像面を面Ｐｓ１から一定の距離だけ離した位置に配置するが、その一定の距離は、０次回折ビームＬＢｎｚによるスポット光と−１次回折ビームＬＢｎ’によるスポット光とが撮像面上で分離して撮像される範囲であれば良い。また、撮像素子ＩＭＳによるスポット光の観察と、０次回折ビームＬＢｎｚと−１次回折ビームＬＢｎ’の強度計測とを共に行う場合は、図１７の撮像素子ＩＭＳの位置にビームスプリッタを設け、ビームスプリッタを透過した０次回折ビームＬＢｎｚと−１次回折ビームＬＢｎ’の各スポット光を撮像素子ＩＭＳで撮像し、ビームスプリッタで反射された０次回折ビームＬＢｎｚと−１次回折ビームＬＢｎ’を図１５Ｂに示した光電センサＤＴｂ、ＤＴｃで受光するようにしても良い。
【０１１０】
［第３の実施の形態］
図１８は、第３の実施の形態によるビーム切換部の一部の光学構成を示す斜視図であり、本実施の形態では、光源装置ＬＳからのビームＬＢの送光路に沿って直列（タンデム）に配置される複数の選択用光学素子ＯＳｎの間に設けられるリレー光学系を、第１の実施の形態と同様に倒立結像系とした場合でも、前段の選択用光学素子ＯＳｎで発生して後段の選択用光学素子ＯＳｎを通ったノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）が、後段の選択ミラーＩＭｎに入射しないように、相前後する選択用光学素子ＯＳｎの設置方向（回折方向）を１８０°回転させて配置する。図１８は、先の図５と対応して、最終段の選択用光学素子ＯＳ２と、その１つ手前の選択用光学素子ＯＳ１との間の光学構成を示し、図１８中の各部材のうち、図５中の部材と同じ機能の部材には同じ符号を付してある。また、図１８では、光源装置ＬＳからのビームＬＢが選択用光学素子ＯＳ１に入射する際の進行方向をＸ方向とし、重力方向をＺ方向、Ｘ方向とＺ方向の各々と垂直な方向をＹ方向とする。従って、図１８において、ＸＹ面は、ビーム切換部の各光学部材（選択用光学素子、反射ミラー、レンズ等）が取り付けられる支持定盤の支持面と平行になる。
【０１１１】
先の第１の実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎによるビームＬＢの回折方向がＺ方向（−Ｚ方向）になるように各選択用光学素子ＯＳｎを縦向きに配置したが、本実施の形態では、ビームＬＢの回折方向がＸＹ面と平行な面内になるように選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１、ＯＳ２）を横向きに配置する。さらに、ビームＬＢの光路に沿って相前後して配置される２つの選択用光学素子ＯＳ１と選択用光学素子ＯＳ２は、等倍の倒立結像系としてのリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）の光軸ＡＸａの周りに互いに１８０°回転させて配置される。すなわち、前段の選択用光学素子（音響光学偏向部材）ＯＳ１と後段の選択用光学素子（音響光学偏向部材）ＯＳ２とは、それぞれのブラッグ回折の方向（描画用のビームＬＢ２、ＬＢ１の回折方向）がリレー光学系（Ｇａ、Ｇｂ）の光軸ＡＸａを中心に軸対称な関係になるように配置される。その為、図１８のように、オン状態となった選択用光学素子ＯＳ１から発生する描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ１は、０次回折ビームＬＢ１ｚ（光軸ＡＸａ）に対して−Ｙ方向に偏向されてレンズＧａに入射し、選択用光学素子ＯＳ１から発生するノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’は、０次回折ビームＬＢ１ｚ（光軸ＡＸａ）に対して＋Ｙ方向に偏向されてレンズＧａに入射する。レンズＧａの後側焦点距離の位置（図５中の面Ｐｓ）、又はその近傍の瞳空間に配置される選択ミラー（反射部材）ＩＭ１は、０次回折ビームＬＢ１ｚ（光軸ＡＸａ）に対して−Ｙ方向に配置されて、描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ１を−Ｙ方向に反射させた後、反射ミラーＭｃによって−Ｚ方向に折り曲げてレンズＧｃに入射させる。
【０１１２】
レンズＧａを通った０次回折ビームＬＢ１ｚと−１次回折ビームＬＢ１’は、光軸ＡＸａと平行に進んでレンズＧｂに入射し、後段（最終段）のオフ状態の選択用光学素子ＯＳ２に交差するように入射する。選択用光学素子ＯＳ２がオン状態になったときに発生する描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ２は、０次回折ビームＬＢ２ｚ（光軸ＡＸａ）に対して＋Ｙ方向に偏向される。その為、後段のレンズＧａの後に配置される選択ミラーＩＭ２は、０次回折ビームＬＢ２ｚ（光軸ＡＸａ）に対して＋Ｙ方向に配置される。オン状態の選択用光学素子ＯＳ１から発生した−１次回折ビームＬＢ１’は、後段のレンズＧａによって０次回折ビームＬＢ１ｚ（光軸ＡＸａ）に対して−Ｙ方向にシフトされるので、後段の選択ミラーＩＭ２に入射することなく＋Ｘ方向に進む。
【０１１３】
以上の構成において、最終段の選択用光学素子ＯＳ２による描画用のビームＬＢ２の回折方向が＋Ｙ方向、前段の選択用光学素子ＯＳ１による描画用のビームＬＢ１の回折方向が−Ｙ方向に設定されるので、便宜上、選択用光学素子ＯＳ２の回折方向を＋Ｙ方向、選択用光学素子ＯＳ１の回折方向を−Ｙ方向とする。その場合、他の選択用光学素子ＯＳ３〜ＯＳ６の回折方向も、ビームＬＢの光路に沿った順番で交互に＋Ｙ方向と−Ｙ方向に変えられる。具体的には、選択用光学素子ＯＳ１の１つ手前の選択用光学素子ＯＳ４の回折方向は＋Ｙ方向に設定され、選択用光学素子ＯＳ４の１つ手前の選択用光学素子ＯＳ３の回折方向は−Ｙ方向に設定され、選択用光学素子ＯＳ３の１つ手前の選択用光学素子ＯＳ６の回折方向は＋Ｙ方向に設定され、選択用光学素子ＯＳ６の１つ手前（最前段）の選択用光学素子ＯＳ５の回折方向は−Ｙ方向に設定される。このように、リレー光学系（倒立結像系）で互いに共役関係に設定される複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々の回折方向を、ビームＬＢの進行方向に沿って交互に１８０°回転させることにより、第２の実施の形態と同様に、前段の選択用光学素子ＯＳｎで発生したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’が、後段の選択用光学素子ＯＳｎを透過したとしても、後段の選択ミラーＩＭｎに入射することが阻止される。なお、本実施の形態においても、先の図１５Ｂで示した光電センサＤＴｂ、ＤＴｃや、図１７に示した撮像素子ＩＭＳを同様に配置することができる。
【０１１４】
以上、本実施の形態では、描画用のビーム（主回折ビーム）ＬＢｎに対して角度をもって前段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ１）から発生するノイズ光としての−１次回折ビーム（副回折ビーム）ＬＢｎ’が、後段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ２）を透過したとしても、後段の描画ユニットＵｎ（例えばＵ２）に向かうことが阻止される。すなわち、本実施の形態では、ビームＬＢの光路に沿って相前後して配置される前段の選択用光学素子ＯＳｎと後段の選択用光学素子ＯＳｎとを、光軸ＡＸａの回りにねじれの関係（１８０°回転）で配置するので、倒立の結像状態で共役関係にするリレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）が阻止光学部材（阻止部材）として機能することになる。
【０１１５】
［第４の実施の形態］
図１９は、第４の実施の形態によるビーム切換部の一部の光学構成を示すであり、本実施の形態では、第１の実施の形態の図５と同様に、相前後して配置される２つの選択用光学素子ＯＳｎの間に、レンズＧａ、Ｇｂによる１段のリレー光学系（倒立結像系）が設けられる。図１９では、前段の選択用光学素子ＯＳ１と、その後のレンズＧａの図示を省略し、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ１から、後段の選択用光学素子ＯＳ２までの光路を示す。本実施の形態では、レンズＧｂと後段の選択用光学素子ＯＳ２との間に、台形状のプリズム（イメージローテータ）ＰＭＲが設けられる。なお、レンズＧｂの前側焦点距離の位置は面Ｐｓと一致し、後段の選択用光学素子ＯＳ２はレンズＧｂの後側焦点距離の位置に設置される。
【０１１６】
図１９のプリズムＰＭＲは、光軸ＡＸａに対して傾いた入射面ＰＭＲａと、光軸ＡＸａと垂直な面に関して入射面ＰＭＲｓと対称的な角度で傾いた出射面ＰＭＲｃと、台形の底辺となる位置に形成される反射面ＰＭＲｂとを有し、プリズムＰＭＲの光軸ＡＸａと垂直な断面内の形状は、四角形（又は正方形）になっている。レンズＧｂから平行光束に変換されて射出する０次回折ビームＬＢ１ｚ（又はビームＬＢ）は、光軸ＡＸａと同軸にプリズムＰＭＲの傾いた入射面ＰＭＲａに入射した後、プリズムＰＭＲ内では底辺を成す反射面ＰＭＲｂに向かい、反射面ＰＭＲｂで正規反射された後、プリズムＰＭＲの傾いた出射面ＰＭＲｃに向かう。プリズムＰＭＲの出射面ＰＭＲｃから射出する０次回折ビームＬＢ１ｚ（又はビームＬＢ）は、光軸ＡＸａと同軸になるように屈折され、後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。すなわち、プリズムＰＭＲは、入射面ＰＭＲａに入射する０次回折ビームＬＢ１ｚ（又はビームＬＢ）と、出射面ＰＭＲｃから射出する０次回折ビームＬＢ１ｚ（又はビームＬＢ）とが同軸になるように、入射面ＰＭＲａと出射面ＰＭＲｃの傾き角度、光軸ＡＸａと交差する入射面ＰＭＲａ上の交点と出射面ＰＭＲｃ上の交点との光軸ＡＸａ方向の長さ、及び光軸ＡＸａと平行な反射面ＰＭＲｂと光軸ＡＸａとの間隔等が、プリズムＰＭＲの屈折率に応じて設定される。
【０１１７】
以上のような構成で、光軸ＡＸａから偏心した位置を光軸ＡＸａと平行に進んでレンズＧｂに入射したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’（副回折ビーム）は、レンズＧｂによって平行光束に変換された後、プリズムＰＭＲの入射面ＰＭＲａ、反射面ＰＭＲｂ、出射面ＰＭＲｃを順番に通って、後段の選択用光学素子ＯＳ２に向かう。その際、選択用光学素子ＯＳ２を透過する前段の選択用光学素子ＯＳ１からの−１次回折ビームＬＢ１’は、選択用光学素子ＯＳ２がオン状態のときに生成される描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ２の回折角とは逆極性の角度で進むため、選択用光学素子ＯＳ２の後の選択ミラーＩＭ２に入射しないことになる。このように、後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する各ビームの振る舞いは、先の図１５に示した第２の実施の形態による２段のリレー光学系（正立結像系）を用いた場合と同じである。従って、本実施の形態では、リレー光学系を構成するレンズ（レンズ部材）としては、レンズＧａ、Ｇｂの２枚だけであっても、リレー光学系（レンズＧｂ）と後段の選択用光学素子ＯＳ２との間に、イメージローテータとしてのプリズムＰＭＲを設けることで、前段の選択用光学素子と後段の選択用光学素子とを、互いに等倍の正立の結像関係に設定できる。
【０１１８】
なお、プリズムＰＭＲを図１９の状態から光軸ＡＸａの回りにθｒ°だけ傾ける（回転させる）と、後段の選択用光学素子ＯＳ２中に結像される前段の選択用光学素子ＯＳ１の回折部分の像は、２・θｒ°だけ回転する。しかしながら、後段の選択用光学素子ＯＳｎに入射する前段の選択用光学素子ＯＳｎからのノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’を、後段の選択用光学素子ＯＳｎの後の選択ミラーＩＭｎに入射させないようにする為の光軸Ａｘａ回り（Ｘ軸回り）の回転角度範囲は大きく取れる為、プリズムＰＭＲの光軸ＡＸａ回りの角度設定精度はラフで構わない。但し、プリズムＰＭＲの入射面ＰＭＲａに入射する０次回折ビームＬＢｎｚ（又はビームＬＢ）と、出射面ＰＭＲｃから射出する０次回折ビームＬＢｎｚ（又はビームＬＢ）とが精密に同軸となるように、プリズムＰＭＲのＺ方向（反射面ＰＭＲｂの法線方向）の位置誤差、Ｙ軸回りの傾き誤差（反射面ＰＭＲｂの光軸ＡＸａとの平行度の誤差）は、可能な限り小さくしておく必要がある。
【０１１９】
〔変形例〕
図２０は、図１９に示したプリズムＰＭＲによるイメージローテータの変形例を示す図であり、本変形例では、Ｙ軸と平行であって光軸ＡＸａに対して傾いた２つの反射面Ｍ４０ａ、Ｍ４０ｂを有する三角ミラーＭ４０と、Ｚ軸と垂直でＸＹ面と平行な反射面を有する平面ミラーＭ４１とを一体的に保持したイメージローテータが用いられる。三角ミラーＭ４０の反射面Ｍ４０ａ、Ｍ４０ｂの頂点は、ＸＺ面内で平面ミラーＭ４１の反射面の中央を通る法線Ｌ４１上に位置し、頂角θｍは鈍角（例えば１１０°以上）に設定される。光軸ＡＸａと同軸にレンズＧｂに入射した０次回折ビームＬＢ１ｚは、直径が１ｍｍ以下の平行光束となって三角ミラーＭ４０に向かい、反射面Ｍ４０ａで反射された後、平面ミラーＭ４１で反射されて、三角ミラーＭ４０の反射面Ｍ４０ｂ上の光軸ＡＸａが通る位置に入射する。反射面Ｍ４０ｂで反射した０次回折ビームＬＢ１ｚは、再び光軸ＡＸａと同軸になって後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。レンズＧｂから反射面Ｍ４０ａ、平面ミラーＭ４１、反射面Ｍ４０ｂを通って選択用光学素子ＯＳ２に至るビームの光路長は、レンズＧｂの後側焦点距離になるように設定される。
【０１２０】
一方、前段の選択用光学素子ＯＳ１で発生したノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’（副回折ビーム）は、レンズＧｂの光軸ＡＸａの上側（＋Ｚ方向側）を透過した後に平行光束になると共に、光軸ＡＸａの方向に向けて屈折（偏向）されて、三角ミラーＭ４０の反射面Ｍ４０ａに向かう。反射面Ｍ４０ａで反射された−１次回折ビームＬＢ１’は、０次回折ビームＬＢ１ｚに対して角度をもって平面ミラーＭ４１に入射する。−１次回折ビームＬＢ１’の平面ミラーＭ４１上の入射位置は、０次回折ビームＬＢ１ｚの入射位置に対して、僅かに−Ｘ方向にずれていると共に、平面ミラーＭ４１への−１次回折ビームＬＢ１’の入射角は、０次回折ビームＬＢ１ｚの入射角よりも僅かに大きくなっている。平面ミラーＭ４１で反射した−１次回折ビームＬＢ１’は、三角ミラーＭ４０の反射面Ｍ４０ｂ上の光軸ＡＸａが通る位置から僅かに−Ｚ方向にずれた位置に入射し、反射面Ｍ４０ｂで反射されて後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。反射面Ｍ４０ｂからの−１次回折ビームＬＢ１’は、選択用光学素子ＯＳ２中で０次回折ビームＬＢ１ｚと交差する。このとき、−１次回折ビームＬＢ１’は、イメージローテータとしての三角ミラーＭ４０と平面ミラーＭ４１とによって、光軸ＡＸａに対して−Ｚ方向側から＋Ｚ方向側に傾いて選択用光学素子ＯＳ２に入射する。その為、選択用光学素子ＯＳ２を透過した−１次回折ビームＬＢ１’は、その後のレンズＧａを通ったとしても、先の図１５Ａ、図１５Ｂ、図１８で示した構成と同様に後段の選択ミラーＩＭ２からずれた光路を通り、後段の描画ユニットＵ２への入射が阻止される。
【０１２１】
以上の第４の実施の形態、及びその変形例によれば、ビームＬＢの光路に沿った前段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ１）と後段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ２）とを共役関係にするリレー光学系としてのレンズＧａ、Ｇｂとイメージローテータとにより、前段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ１）から発生するノイズ光としての−１次回折ビーム（副回折ビーム）ＬＢｎ’が、後段の選択用光学素子ＯＳｎ（例えばＯＳ２）を透過したとしても、後段の描画ユニットＵｎ（例えばＵ２）に向かわないように阻止する阻止光学部材が構成される。
【０１２２】
［第５の実施の形態］
図２１は、第５の実施の形態によるビーム切換部の全体構成をＸＹ面内で見た図であり、ここでは、２つの光源装置ＬＳ１、ＬＳ２を設け、第１の光源装置ＬＳ１は３つの描画ユニットＵ５、Ｕ６、Ｕ３のいずれか１つにビームＬＢを選択に供給する為に使われ、第２の光源装置ＬＳ２は残りの３つの描画ユニットＵ４、Ｕ１、Ｕ２のいずれか１つにビームＬＢを選択に供給する為に使われる。光源装置ＬＳ１、ＬＳ２は、他の反射ミラーＭａ１〜Ｍａ６、Ｍｂ１〜Ｍｂ６、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６、選択ミラーＩＭ１〜ＩＭ６、リレー光学系としてのレンズＧａ、Ｇｂ、吸収体ＴＲ１、ＴＲ２等と共に、光学定盤（ベースフレーム）ＯＢＦに取り付けられている。光学定盤ＯＢＦの内部には、温調用の液体（クーラント）を流す為の配管が張り巡らせてあり、発熱源となる光源装置ＬＳ１、ＬＳ２や選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６等からの熱によって、他の光学部品が温められたり、光学定盤ＯＢＦが熱変形したりすることが抑制される。なお、図２１において、選択ミラーＩＭｎの各々の位置に対応して配置され、選択用光学素子ＯＳｎの各々でノイズ光として発生する−１次回折ビームＬＢｎ’（副回折ビーム）を反射、又は遮蔽する阻止光学部材（図５に示した反射ミラーＩＭｎ’やナイフエッジ等）は図示を省略してある。
【０１２３】
以下、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々をオフ状態にして光源装置ＬＳ１、ＬＳ２からビームＬＢを発生させた場合を想定して、図２１の光学構成やビーム光路について説明を行う。光源装置ＬＳ１から＋Ｘ方向に射出されるビームＬＢ（平行光束）は、反射ミラーＭａ１で−Ｙ方向に反射された後、反射ミラーＭａ２よって−Ｘ方向に反射されて、初段の選択用光学素子ＯＳ５に入射する。選択用光学素子ＯＳ５を透過したビームＬＢ、或いは選択用光学素子ＯＳ５がオン状態の時に発生する描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ５、０次回折ビームＬＢ５ｚ、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ５’は、リレー光学系（倒立結像系）となる一方のレンズＧａに入射する。描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ５は、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ５で−Ｚ方向に反射され、光学定盤ＯＢＦに形成された開口部を通って描画ユニットＵ５に送られる。レンズＧａを透過した選択用光学素子ＯＳ５からのビームＬＢは、レンズＧｂを透過後に、反射ミラーＭａ３、Ｍａ４で反射されて＋Ｘ方向に進み、２段目の選択用光学素子ＯＳ６に入射する。
【０１２４】
選択用光学素子ＯＳ６で回折される描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ６は、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ６で−Ｚ方向に反射され、光学定盤ＯＢＦに形成された開口部を通って描画ユニットＵ６に送られる。同様にして、レンズＧａを透過した選択用光学素子ＯＳ６からのビームＬＢは、レンズＧｂを透過後に、反射ミラーＭａ５、Ｍａ６で反射されて−Ｘ方向に進み、３段目の選択用光学素子ＯＳ３に入射する。選択用光学素子ＯＳ３で回折される描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ３は、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ３で−Ｚ方向に反射され、光学定盤ＯＢＦに形成された開口部を通って描画ユニットＵ３に送られる。選択用光学素子ＯＳ３を透過したビームＬＢ、又は０次回折ビームＬＢｎｚは、選択用光学素子ＯＳ３の後のリレー光学系のレンズＧｂを通って吸収体ＴＲ１に達する。
【０１２５】
また、光源装置ＬＳ２から−Ｘ方向に射出されるビームＬＢ（平行光束）は、反射ミラーＭｂ１で＋Ｙ方向に反射された後、反射ミラーＭｂ２よって＋Ｘ方向に反射されて、初段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。選択用光学素子ＯＳ２を透過したビームＬＢ、或いは選択用光学素子ＯＳ２がオン状態の時に発生する描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ２、０次回折ビームＬＢ２ｚ、ノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ２’は、リレー光学系（倒立結像系）となる一方のレンズＧａに入射する。描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ２は、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ２で−Ｚ方向に反射され、光学定盤ＯＢＦに形成された開口部を通って描画ユニットＵ２に送られる。レンズＧａを透過した選択用光学素子ＯＳ２からのビームＬＢは、レンズＧｂを透過後に、反射ミラーＭｂ３、Ｍｂ４で反射されて−Ｘ方向に進み、２段目の選択用光学素子ＯＳ１に入射する。
【０１２６】
選択用光学素子ＯＳ１で回折される描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ１は、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ１で−Ｚ方向に反射され、光学定盤ＯＢＦに形成された開口部を通って描画ユニットＵ１に送られる。同様にして、レンズＧａを透過した選択用光学素子ＯＳ１からのビームＬＢは、レンズＧｂを透過後に、反射ミラーＭｂ５、Ｍｂ６で反射されて＋Ｘ方向に進み、３段目の選択用光学素子ＯＳ４に入射する。選択用光学素子ＯＳ４で回折される描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢ４は、レンズＧａの後側焦点距離の位置の面Ｐｓに配置される選択ミラーＩＭ４で−Ｚ方向に反射され、光学定盤ＯＢＦに形成された開口部を通って描画ユニットＵ４に送られる。選択用光学素子ＯＳ４を透過したビームＬＢ、又は０次回折ビームＬＢｎｚは、選択用光学素子ＯＳ４の後のリレー光学系のレンズＧｂを通って吸収体ＴＲ２に達する。
【０１２７】
以上の図２１の構成によるビーム切換部によっても、先の第１〜第４の各実施の形態と同様に、選択用光学素子（ＡＯＭ）ＯＳ１〜ＯＳ６の各々で発生するノイズ光としての−１次回折ビームＬＢｎ’が、後段の描画ユニットＵｎに入射することが遮蔽（素子）され、描画されるパターンの品質劣化が防げる。
【０１２８】
さらに、本実施の形態では、発熱源となる選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６を光学定盤ＯＢＦ上で個別に温調するローカル空調機構ＴＳＷが設けられる。このローカル空調機構ＴＳＷは、先の図２に示したビーム切換部中の選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６に対しても同様に適用可能である。図２２はローカル空調機構ＴＳＷの構成を示す斜視図であり、ここでは、Ｙ軸と平行な方向に並ぶ偶数番の選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６をまとめて空調（冷却）する空調機構ＴＳＷを示す。空調機構ＴＳＷは、光学定盤ＯＢＦ上で偶数番の選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６を囲むように長方形状に立設された隔壁部ＴＳＷａ〜ＴＳＷｄと、選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６の各々に側方から温調気体を吹き付ける為の噴出ノズルＡＤＮと、隔壁部ＴＳＷａ〜ＴＳＷｄで囲まれた空間内の気体を排気する排気ポートＥＴＢ等で構成される。なお、隔壁部ＴＳＷａ〜ＴＳＷｄの上には、不図示であるがＸＹ面と平行に天板が設けられ、隔壁部ＴＳＷａ〜ＴＳＷｄで囲まれた空間内の気体の上方への流れが防止される。図２２において、ＹＺ面と平行な隔壁部ＴＳＷａ、ＴＳＷｂの各々には、選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６の各々を通るビームＬＢや、選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６の各々から発生する描画用のビームＬＢｎ、０次回折ビームＬＢｎｚ、−１次回折ビームＬＢｎ’を通す為の開口部ＴＨａが形成される。また、Ｙ方向に関して、選択用光学素子ＯＳ２とＯＳ４の間、及び選択用光学素子ＯＳ４とＯＳ６の間には、図２１に示したように、レンズＧｂからのビームＬＢ（又は０次回折ビームＬＢｎｚ）が通るので、その光路を遮らないように、隔壁部ＴＳＷａ、ＴＳＷｂの各々には開口部ＴＨｂが設けられる。隔壁部ＴＳＷａとＴＳＷｂの間には開口部ＴＨｂを結ぶようなパイプＴＢが設けられ、開口部ＴＨｂを通るビームはパイプＴＢの内部を通る。
【０１２９】
以上の構成において、ローカル空調機構ＴＳＷの外側の空間には、全体温調機構で温度調整された気体がビーム切換部の全体に渡って流れるように送風される。その気体は、開口部ＴＨｂを介してパイプＴＢの内部にも流通する。そのため、パイプＴＢの内部を通るビームＬＢ（又は０次回折ビームＬＢｎｚ）は、ローカル空調機構ＴＳＷ内の温度の気体に曝されることが無い。また、ローカル空調機構ＴＳＷの空間内に配置された噴出ノズルＡＤＮから＋Ｙ方向に噴出される冷却気体は、選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６の各々に吹き付けられた後、ＸＺ面と平行な隔壁部ＴＳＷｄに向けて流れ、排気ポートＥＴＢを介して排気される。全体温調機構からの送風の流量（送風圧）、噴出ノズルＡＤＮからの冷却気体の流量（送風圧）、及び、排気ポートＥＴＢでの排気流量（風圧）を適当なバランスに調整することにより、ローカル空調機構ＴＳＷの周囲の気体が開口部ＴＨａを介して空調機構ＴＳＷ内に流入し、排気ポートＥＴＢを介して排気されるようなフローが得られる。従って、選択用光学素子ＯＳ２、ＯＳ４、ＯＳ６の発熱で温められた空調機構ＴＳＷ内の気体は、開口部ＴＨａからほとんど流れ出すことなく、排気ポートＥＴＢを介して排気される。
【０１３０】
奇数番の選択用光学素子ＯＳ１、ＯＳ３、ＯＳ５の各々に対しても、図２２と同じ同様に、隔壁部ＴＳＷａ〜ＴＳＷｄ、噴出ノズルＡＤＮ、排気ポートＥＴＢ、開口部ＴＨａ、ＴＨｂ、及びパイプＴＢ等を有するローカル空調機構ＴＳＷが設けられる。以上のように、発熱源となり得る選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６に対して、ローカル空調（局所空調）を行うことにより、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の温度上昇による回折効率の変動（ブラッグ回折の条件からの変動）が抑制され、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々から基板Ｐに投射されるビームＬＢｎの強度変動を長期的に小さく抑えることができる。さらに、図６に示したように、選択用光学素子ＯＳｎは、結晶体ＡＯＧの一辺に超音波振動子ＶＤを接着剤で接合した構成であるが、接着剤によっては硬化した後も脱ガス（アウトガス）を発生することがある。その脱ガスは波長３５５ｎｍのビームＬＢと反応して、結晶体ＡＯＧのビームＬＢが通る表面部分（図６中の入射面Ｐｉｎ、射出面Ｐｏｕｔ）に曇りを発生させることがある。図２２のようなローカル空調機構ＴＳＷを設けることにより、接着剤から脱ガスが発生しても、排気ポートＥＴＢから外部に排出されるため、結晶体ＡＯＧの表面のビームＬＢが照射される部分の曇りが防止され、選択用光学素子ＯＳｎの透過率が短期間に低下することが防げる。
【０１３１】
［第６の実施の形態］
図２３は、第６の実施の形態によるビーム切換部の一部の光学構成を示す図であり、ここでは、先の図５の光学構成に対応させて、上流側の選択用光学素子ＯＳ１から下流側の選択用光学素子ＯＳ２までの光路を代表的に示す。本実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎを、回折により偏向する音響光学変調素子（ＡＯＭ）に替えて、光源装置ＬＳからのビームＬＢの偏光状態を切り替える電気光学素子（ＥＯ素子）とし、ＥＯ素子を通ったビームＬＢ（直径１ｍｍ以下の平行光束）を偏光分離する偏光ビームスプリッタＰＢＭｎ（ＰＢＭ１〜ＰＢＭ６）を設ける。図２３において、前段の選択用光学素子ＯＳ１は、駆動電圧ＤＥ１による直流電界が印加されたときに、ポッケルス効果やカー効果によって、入射した直線偏光のビームＬＢの偏光方向を９０°回転させる。選択用光学素子ＯＳ１の直後には、偏光ビームスプリッタＰＢＭ１が配置され、選択用光学素子ＯＳ１に直流電界が印加されていないオフ状態のとき、選択用光学素子ＯＳ１を通ったビームＬＢは、そのまま偏光ビームスプリッタＰＢＭ１を透過して、リレー光学系のレンズＧａ、Ｇｂを通って後段の選択用光学素子ＯＳ２に入射する。選択用光学素子ＯＳ１に直流電界が印加されているオン状態のとき、選択用光学素子ＯＳ１を通ったビームＬＢは偏光方向が９０°回転させられるので、偏光ビームスプリッタＰＢＭ１に入射したビームＬＢは偏光分離面で反射され、描画ユニットＵ１に平行光束の状態で供給される。レンズＧａ、Ｇｂによるリレー光学系は、前段の選択用光学素子ＯＳ１と後段の選択用光学素子ＯＳ２とを互いに共役関係にする。
【０１３２】
ここで、選択用光学素子ＯＳ１に入射するビームＬＢの偏光方向を横方向（Ｙ方向）としたとき、選択用光学素子ＯＳ１がオン状態になると、偏光ビームスプリッタＰＢＭ１に入射するビームＬＢの偏光方向は縦方向（Ｚ方向）となり、偏光分離面でほぼ１００％反射される。しかしながら、偏光分離面の光学特性に起因した消光比により、縦方向に偏光されたビームＬＢの一部（例えば、０．５〜１％）が、偏光ビームスプリッタＰＢＭ１（偏光分離面）をそのまま透過したノイズ光成分ＮＢ１として生じることがある。そのノイズ光成分ＮＢ１は、リレー光学系（レンズＧａ、Ｇｂ）の光軸ＡＸａと同軸に進み、後段の選択用光学素子ＯＳ２を透過して、後段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ２に入射する。ノイズ光成分ＮＢ１は縦方向に偏光しているので、偏光ビームスプリッタＰＢＭ２の偏光分離面で効率的に反射されることになり、後段の描画ユニットＵ２に入射することになる。
【０１３３】
そこで、本実施の形態では、前段の選択用光学素子ＯＳ１をオン状態にして、ビームＬＢを描画ユニットＵ１に供給するとき、同じタイミングで後段の選択用光学素子ＯＳ２に駆動電圧ＤＥ２による直流電界を印加してオン状態にする。それによって、前段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ１を抜けてきたノイズ光成分ＮＢ１は、縦方向の偏光から横方向の偏光に変換されて、後段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ２に入射する。横方向の偏光となったノイズ光成分ＮＢ１は、偏光ビームスプリッタＰＢＭ２の偏光分離面で効率的に透過され、反射される成分は消光比に応じて、入射したノイズ光成分ＮＢ１の一部（例えば、０．５〜１％）の光量に減衰する。このように、前段の選択用光学素子ＯＳ１と後段の選択用光学素子ＯＳ２を同時に同じ時間だけオン状態とすると、最終的に描画ユニットＵ２に向かうノイズ光成分ＮＢ１の強度は、元のビームＬＢの強度に比べて、２つの偏光ビームスプリッタＰＢＭ１、ＰＢＭ２の消光比の積で決まる値、例えば、０．００５〜０．０１％程度に低減されることになる。従って、前段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ１から抜けてくるノイズ光成分ＮＢ１は、後段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ２を介して後段の描画ユニットＵ２に入射したとしても、極めて減衰した強度となるため、描画されるパターンの品質劣化が抑えられる。
【０１３４】
また、本実施の形態では、前段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ１から抜けてくるノイズ光成分ＮＢ１は、ほぼそのままの強度で後段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ２を透過してくるので、先の図１７で示したように、後段の偏光ビームスプリッタＰＢＭ２を透過したノイズ光成分ＮＢ１を撮像素子ＩＭＳで撮像することによって、光源装置ＬＳからのビームＬＢのＹ方向やＺ方向のシフト変動を、描画動作中でもモニターすることができる。
【０１３５】
［その他の変形例１］
以上の第１〜第６の実施の形態では、先の図８〜図１０で説明したように、描画ユニットＵｎの各々から基板Ｐに投射される描画用のビームＬＢｎは、図８に示した描画制御装置２００で生成される描画データ（描画ビット列データ）ＳＤｎに応答して、図９に示した光源装置ＬＳから出力される元のビームＬＢをオン・パルス光とオフ・パルス光とに切替えることで、描画すべきパターンに応じて強度変調されている。その為、ビーム切換部の６つの選択用光学素子ＯＳｎの各々は、描画ユニットＵｎの各々のポリゴンミラーＰＭの回転角度位置に同期して、図１３で説明したよう描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの走査時間（図１３の時間ＴＰａｂ／３に相当）の間だけ順番にオン状態に切り替わるだけであった。しかしながら、選択用光学素子ＯＳｎのオフ状態とオン状態との間の遷移時間が十分に短い（応答性が高い）場合には、描画用のビームＬＢを描画データＳＤｎに応答して強度変調するための変調部材として選択用光学素子ＯＳｎを用いても良い。
【０１３６】
その場合、図１０に示した強度調整制御部２５０から出力される６つのスイッチ信号ＬＰ１〜ＬＰ６（図１３参照）と、描画ユニットＵｎの各々に対応して個別に生成される描画データＳＤ１〜ＳＤ６とを入力する６つのＡＮＤゲート回路（論理積回路）を設け、そのＡＮＤゲート回路の出力を高周波アンプ回路２５１ａ〜２５１ｆに印加して、駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々のＯｎ／Ｏｆｆをスイッチする。その際、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢは、クロック信号ＬＴＣ（周波数Ｆａ）に応答したオン・パルス光のみになるようにしても良い。このように、図２、図５、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１８、図２１の各々に示した選択用光学素子ＯＳｎは、光源装置ＬＳからのビームＬＢを選択された１つの描画ユニットＵｎに描画用のビームＬＢｎとして時分割に供給する為のスイッチング機能と、描画用のビームＬＢｎを描画データＳＤｎ（画素情報）に基づいて強度変調する変調機能とに兼用させることができる。選択用光学素子ＯＳｎにスイッチング機能と変調機能とを持たせた場合も、例えば、前段の選択用光学素子ＯＳ１からは、描画データＳＤ１で強度変調されたノイズ光としての−１次回折ビームＬＢ１’が発生する可能性があることに変わりはない。さらに、選択用光学素子ＯＳｎにスイッチング機能と変調機能とを持たせる場合、光源装置ＬＳは必ずしもパルス発光するレーザ光源である必要はなく、紫外波長域（波長２００〜４００ｎｍ）でレーザ光を連続発光するレーザ光源に替えることができる。
【０１３７】
［その他の変形例２］
また、上記の各実施の形態では、ポリゴンミラーＰＭを用いて描画用のビームＬＢｎのスポット光ＳＰを基板Ｐ上で主走査方向に高速走査しつつ、基板Ｐを副走査方向に移動させる直描方式の描画ユニットＵｎを使ったが、ポリゴンミラーＰＭは往復揺動するガルバノミラーに替えても良い。さらに、光源装置ＬＳからのビームＬＢを時分割に振分けてパターン露光を行う露光装置であれば、直列に配置された複数の選択用光学素子ＯＳｎとリレー光学系とを有するビーム切換部を利用することができる。例えば、多数の可変マイクロミラーを有する空間光変調器（ＳＬＭやＤＭＤ）によって変調された光パターン分布を基板Ｐに投影する為の投影コラム（描画ユニット）を複数備え、複数の投影コラムのいずれか１つが選択的に光パターン分布を基板Ｐに投影するように、光源装置からビームを各空間光変調器に時分割で供給するマスクレス露光装置であれば、複数の選択用光学素子ＯＳｎとリレー光学系とを有するビーム切換部を利用することができる。この場合、前段の選択用光学素子ＯＳｎがオン状態となって対応する投影コラムの空間光変調器に描画用のビーム（＋１次回折ビーム）ＬＢｎを供給している露光期間中、すなわち、描画すべきパターンに応じて空間光変調器で強度分布が変調された光ビームを基板Ｐに投射している期間中、前段の選択用光学素子ＯＳｎで発生した−１次回折ビームＬＢｎ’がノイズ光となって後段の選択用光学素子ＯＳｎを介して後段の投影コラムの空間光変調器に供給される可能性がある。それによって、後段の投影コラムによるゴースト露光（被り露光）の現象が生じることがあるが、各実施の形態のように、リレー光学系の瞳空間中でノイズ光となる−１次回折ビームＬＢｎ’を遮蔽又は減衰させたり、リレー光学系を正立の結像系にしたりすることで、容易にノイズ光によるゴースト露光の発生を防止できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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