(57)【要約】  反射面の角度が変わるポリゴンミラー（ＰＭ）によって偏向されたビーム（ＬＢｎ）を基板（Ｐ）に投射する走査ユニット（Ｕｎ）は、ポリゴンミラー（ＰＭ）で最初に反射された第１の反射ビーム（ＬＢｎ）を反射してポリゴンミラー（ＰＭ）に向かう第２の反射ビーム（ＬＢｎ）を生成するとともに、ポリゴンミラー（ＰＭ）の偏向方向と交差した非偏向方向に関して第２の反射ビーム（ＬＢｎ）を収斂させる再反射光学系（ＣＹ２、Ｍ１０）と、第２の反射ビーム（ＬＢｎ）がポリゴンミラー（ＰＭ）で再度反射した第３の反射ビーム（ＬＢｎ）を入射し、基板（Ｐ）に向けて射出する走査用光学系（ＦＴ、ＣＹ３）と、を備える。
2017170513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面の角度が変わる可動反射部材によって偏向されたビームを被照射体に投射するビーム走査装置であって、
前記可動反射部材で最初に反射された第１の反射ビームを反射して前記可動反射部材に向かう第２の反射ビームを生成するとともに、前記可動反射部材による前記ビームの偏向方向と交差した非偏向方向に関して前記第２の反射ビームを収斂させる第１光学部材を備える再反射光学系と、
前記第２の反射ビームが前記可動反射部材で再度反射した第３の反射ビームを入射し、前記被照射体に向けて射出する走査用光学系と、
を備えるビーム走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材に最初に入射する前記ビームと再度入射する前記第２の反射ビームとは、前記可動反射部材の反射面上で前記非偏向方向に関して同じ位置に設定されている、ビーム走査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材に最初に入射する前記ビームを前記非偏向方向に関して収斂する第２光学部材をさらに備え、
前記走査用光学系は、前記可動反射部材で再度反射した前記第３の反射ビームを入射するｆθレンズ系と、前記ｆθレンズ系から前記被照射体に向かう前記第３の反射ビームを前記非偏向方向に関して収斂する第３光学部材とを備える、ビーム走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材と前記再反射光学系との間に設けられる光分割部材をさらに備え、
前記可動反射部材で最初に反射された前記第１の反射ビームは、前記光分割部材を介して前記再反射光学系に入射するとともに、前記再反射光学系から前記可動反射部材に向かう前記第２の反射ビームは、前記光分割部材を介して前記走査用光学系に入射する、ビーム走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載のビーム走査装置であって、
前記光分割部材は偏光ビームスプリッタと波長板とを含み、
前記可動反射部材に最初に入射する前記ビームを直線偏光とする、ビーム走査装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材に最初に入射する前記ビームを前記走査用光学系の射出側から入射させるように導く導光部材をさらに備え、
前記可動反射部材は、前記走査用光学系の射出側から入射した前記ビームを、前記第１の反射ビームとして前記走査用光学系に向けて反射し、
前記再反射光学系は、前記可動反射部材で反射され前記走査用光学系を通った前記第１の反射ビームを、前記走査用光学系の射出側から入射して前記可動反射部材に向かう前記第２の反射ビームとして反射し、
前記走査用光学系は、さらに前記第２の反射ビームが前記可動反射部材によって再度反射された前記第３の反射ビームを入射して、前記被照射体に向けて射出する、ビーム走査装置。
【請求項７】
請求項６に記載のビーム走査装置であって、
前記走査用光学系と前記再反射光学系との間であって、前記導光部材から前記走査用光学系に入射する前記ビームの光路、および前記再反射光学系で反射して前記走査用光学系を通って前記可動反射部材に向かう前記第２の反射ビームの光路に設けられた第１の光分割部材と、
前記走査用光学系と前記再反射光学系との間であって、前記可動反射部材で最初に反射されて前記走査用光学系を通った前記第１の反射ビームの光路、および前記可動反射部材で再度反射され前記走査用光学系を通った前記第３の反射ビームの光路に設けられた第２の光分割部材と、
をさらに備え、
前記第３の反射ビームを前記第２の光分割部材を介して前記被照射体に投射する、ビーム走査装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のビーム走査装置であって、
前記可動反射部材は互いに反射面の向きが異なる複数の反射面を備え、
前記可動反射部材は、最初に入射した前記ビームを第１反射面で反射し、
前記再反射光学系は、前記第１反射面で反射された前記第１の反射ビームを前記可動反射部材の前記第１反射面とは異なる第２反射面に向けて反射する、ビーム走査装置。
【請求項９】
互いに反射面の向きが異なる複数の反射面を有する可動反射部材によって偏向されたビームを被照射体に投射するビーム走査装置であって、
前記可動反射部材の第１反射面で反射した第１の反射ビームを入射して、前記可動反射部材の前記第１反射面とは異なる第２反射面に向けて進む第２の反射ビームを生成する再反射光学系と、
前記可動反射部材の前記第２反射面で反射される第３の反射ビームを入射して、前記被照射体に投射する走査用光学系と、
を備えるビーム走査装置。
【請求項１０】
基板を所定の方向に移動させた状態で、請求項１〜９のいずれか１項に記載のビーム走査装置を用いて、前記ビームを前記被照射体である前記基板上に投射し、且つ、前記ビームを前記所定の方向と交差する主査方向に走査させることで前記基板上にパターンを描画す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、
前記基板の移動方向および主走査方向の少なくとも１つの方向に沿って前記ビーム走査装置が複数配置されている、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、
前記基板に形成された所定のマークを検出するためのアライメント系を備え、
前記アライメント系は、前記基板の移動方向に沿って配置された複数の前記ビーム走査装置の位置に対応してそれぞれ設けられている、パターン描画装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のパターン描画装置であって、
前記基板は、可撓性の長尺なシート基板であり、
前記シート基板の長尺方向と交差する幅方向に延びた中心軸と、前記中心軸から一定半径の円筒状の外周面とを有する回転ドラムをさらに備え、
前記回転ドラムは、前記外周面に倣って前記シート基板の一部を前記長尺方向に湾曲させて支持しつつ、前記中心軸を中心に回転して前記シート基板を前記長尺方向に移動させ、
前記ビーム走査装置は、前記回転ドラムで支持されている前記シート基板上に前記ビームを投射する、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、対象物の被照射面上に照射されるビームのスポット光を走査するビーム走査装置、および、そのようなビーム走査装置を用いて所定のパターンを描画露光するパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、事務用の高速プリンターとして、レーザビームのスポット光を感光ドラム等の被照射体（対象物）に投射し、且つ、スポット光を回転多面鏡によって１次元方向に主走査しつつ、被照射体を主走査線方向と直交した副走査方向に移動させて、被照射体上に所望するパターンや画像（文字、図形、写真等）を描画するために、例えば、下記に示す特開昭６１−７８１８号公報のような光走査装置を用いることが知られている。【０００３】
この特開昭６１−７８１８号公報には、回転軸を中心に回転する偏向反射面を有する回転多面鏡と、稜線が回転軸と直交するように偏向反射面に対向された２枚の補正用平面鏡とを設け、回転多面鏡の偏向反射面への入射光ビームを補正用平面鏡との間で一度往復させて走査面へ走査光ビームとして導くことによって、偏向反射面の面倒れ等による走査線の歪みを光学的に修正することが開示されている。特開昭６１−７８１８号公報では、回転軸を含み２枚の補正用平面鏡の稜線に直交する平面への走査光ビームの投影像と、回転軸と直交する平面とのなす角度（射出角度）が５°〜１５°になるように、２枚の補正用平面鏡の配置と入射光ビームの入射角とを設定するとしている。【０００４】
特開昭６１−７８１８号公報の第２図（或いは第８図から第１０図）に示されているように、回転多面鏡の偏向反射面に最初に入射する光ビームと、２枚の補正用平面鏡で反射されて回転多面鏡の偏向反射面に２回目に入射する光ビームとを、回転軸の方向において偏向反射面上の同じ位置にする場合、２枚の補正用平面鏡の成す角度（狭角β）は９０°未満の鋭角になる。その場合、回転軸と平行な面に対して回転多面鏡の偏向反射面が傾くと、２枚の補正用平面鏡で反射されて回転多面鏡の偏向反射面に戻ってくる光ビームは、回転多面鏡の偏向反射面に最初に入射する光ビームの位置に対して、回転軸の方向に大きく変位することになる。そのため、その変位に対応するように、回転多面鏡の偏向反射面の回転軸方向の寸法を確保しておく必要がある。それよって、回転多面鏡の軽量化に制限が生じ、回転多面鏡の回転速度の上限が律則されることになる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様は、反射面の角度が変わる可動反射部材によって偏向されたビームを被照射体に投射するビーム走査装置であって、前記可動反射部材で最初に反射された第１の反射ビームを反射して前記可動反射部材に向かう第２の反射ビームを生成するとともに、前記可動反射部材による前記ビームの偏向方向と交差した非偏向方向に関して前記第２の反射ビームを収斂させる第１光学部材を備える再反射光学系と、前記第２の反射ビームが前記可動反射部材で再度反射した第３の反射ビームを入射し、前記被照射体に向けて射出する走査用光学系と、を備える。
【０００６】
本発明の第２の態様は、互いに反射面の向きが異なる複数の反射面を有する可動反射部材によって偏向されたビームを被照射体に投射するビーム走査装置であって、前記可動反射部材の第１反射面で反射した第１の反射ビームを入射して、前記可動反射部材の前記第１反射面とは異なる第２反射面に向けて進む第２の反射ビームを生成する再反射光学系と、前記可動反射部材の前記第２反射面で反射される第３の反射ビームを入射して、前記被照射体に投射する走査用光学系と、を備える。
【０００７】
本発明の第３の態様は、パターン描画装置であって、基板を所定の方向に移動させた状態で、本発明の第１の態様または第２の態様の前記ビーム走査装置を用いて、前記ビームを前記被照射体である前記基板上に投射し、且つ、前記ビームを前記所定の方向と交差する主査方向に走査させることで前記基板上にパターンを描画する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の基板に露光処理を施す露光装置を含むデバイス製造システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２に示す回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。
【図３】基板上で走査されるスポット光の描画ラインおよび基板上に形成されたアライメント用のマークを示す図である。
【図４】図１に示すビーム切換部の概略構成図である。
【図５】図４に示す選択用光学素子および入射ミラー回りの具体的な構成を示す図である。
【図６】図１に示す走査ユニットの構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示す走査ユニットを＋Ｙ方向からみたときの図である。
【図８】図６に示すポリゴンミラーＰＭの反射面で２回反射されたときのビームの反射角度について説明する。
【図９】１回の走査に必要なポリゴンミラーの回転角度を説明する図である。
【図１０】図１に示す露光装置の電気的な構成を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態の変形例１における走査ユニットの構成を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態の変形例２における、ビームをポリゴンミラーの反射面に２回反射させるための構成図である。
【図１３】図１３Ａは、第２の実施の形態の走査ユニットの構成を−Ｙ方向からみたときの図、図１３Ｂは、第２の実施の形態の走査ユニットの構成を＋Ｚ方向からみたときの図である。
【図１４】第２の実施の形態の変形例１における走査ユニットの配置例を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態における、描画用のビームをポリゴンミラーに２回反射させるための構成図である。
【図１６】第３の実施の形態の変形例１における、ビームをポリゴンミラーに２回反射させるための構成図である。
【図１７】第１〜第３の実施の形態の変形例における走査ユニットの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の態様に係るビーム走査装置およびパターン描画装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の基板（被照射体）Ｐに露光処理を施す露光装置ＥＸを含むデバイス製造システム１０の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を説明する。
【００１１】
デバイス製造システム１０は、基板Ｐに所定の処理（露光処理等）を施して、電子デバイスを製造するシステム（基板処理装置）である。デバイス製造システム１０は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等を製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等がある。デバイス製造システム１０は、フレキシブル（可撓性）のシート状の基板（シート基板）Ｐをロール状に巻いた図示しない供給ロールから基板Ｐが送出され、送出された基板Ｐに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Ｐを図示しない回収ロールで巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ  Ｔｏ  Ｒｏｌｌ）方式の構造を有する。そのため、各種処理後の基板Ｐは、複数のデバイスが基板Ｐの搬送方向に連なった状態となっており、多面取り用の基板となっている。前記供給ロールから送られた基板Ｐは、順次、プロセス装置ＰＲ１、露光装置ＥＸ、および、プロセス装置ＰＲ２で各種処理が施され、前記回収ロールで巻き取られる。基板Ｐは、基板Ｐの移動方向（搬送方向）が長手方向（長尺）となり、幅方向が短手方向（短尺）となる帯状の形状を有する。
【００１２】
本実施の形態では、Ｘ方向は、Ｚ方向と直交する水平面内において、基板Ｐが供給ロールから回収ロールに向かう方向であり、基板Ｐの長尺方向（長手方向）である。Ｙ方向は、Ｚ方向と直交する水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、基板Ｐの幅方向（短尺方向）である。なお、−Ｚ方向を、重力が働く方向（重力方向）とし、基板Ｐの搬送方向を＋Ｘ方向とする。
【００１３】
基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔（フォイル）等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも１つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Ｐの厚みや剛性（ヤング率）は、デバイス製造システム１０の搬送路を通る際に、基板Ｐに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Ｐの母材として、厚みが１０μｍ〜２００μｍ以下のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のフィルムは、好適なシート基板の典型である。
【００１４】
基板Ｐは、デバイス製造システム１０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の基板Ｐを選定することが好ましい。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または酸化ケイ素等でもよい。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ１００μｍ程度、或いは３５μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。
【００１５】
ところで、基板Ｐの可撓性（flexibility）とは、基板Ｐに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Ｐを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Ｐの材質、大きさ、厚さ、基板Ｐ上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本実施の形態によるデバイス製造システム１０内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Ｐを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損（破れや割れが発生）したりせずに、基板Ｐを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。
【００１６】
プロセス装置（処理装置）ＰＲ１は、供給ロールから送られてきた基板Ｐを露光装置ＥＸに向けて所定の速度で長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、露光装置ＥＸへ送られる基板Ｐに対して前工程の処理を行う。この前工程の処理により、露光装置ＥＸへ送られる基板Ｐは、その表面に感光性機能層（光感応層）が形成された基板（感光基板）となっている。
【００１７】
この感光性機能層は、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等がある。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、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク）または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能層として、感光性還元剤を用いる場合は、基板Ｐ上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Ｐを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成（析出）される。このようなメッキ処理はアディティブ（additive）なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ（subtractive）なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置ＥＸへ送られる基板Ｐは、母材をＰＥＴやＰＥＮとし、その表面にアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。
【００１８】
露光装置（処理装置）ＥＸは、プロセス装置ＰＲ１から搬送されてきた基板Ｐをプロセス装置ＰＲ２に向けて所定の速度で搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、基板Ｐに対して露光処理を行う処理装置である。露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面（感光性機能層の表面、すなわち、感光面）に、電子デバイス用のパターン（例えば、電子デバイスを構成するＴＦＴの電極や配線等のパターン）に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像（改質部）が形成される。
【００１９】
本実施の形態においては、露光装置ＥＸは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式の露光装置（パターン描画装置）である。露光装置ＥＸは、基板Ｐを＋Ｘ方向（所定の方向、副走査方向）に搬送しながら、露光用のパルス状のビームＬＢ（パルスビーム）のスポット光ＳＰを、基板Ｐの被照射面（感光面）上で所定の走査方向（Ｙ方向）に１次元に走査（主走査）しつつ、スポット光ＳＰの強度をパターンデータ（描画データ、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、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Ｐの副走査と、スポット光ＳＰの主走査とで、スポット光ＳＰが基板Ｐの被照射面（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。また、基板Ｐは、搬送方向（＋Ｘ方向）に沿って搬送されているので、露光装置ＥＸによってパターンが露光される露光領域Ｗは、基板Ｐの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる（図３参照）。この露光領域Ｗに電子デバイスが形成されるので、露光領域Ｗは、デバイス形成領域でもある。
【００２０】
プロセス装置（処理装置）ＰＲ２は、露光装置ＥＸから送られてきた基板Ｐを回収ロールに向けて所定の速度で長尺方向に沿った搬送方向（＋Ｘ方向）に搬送しつつ、露光装置ＥＸで露光処理された基板Ｐに対しての後工程の処理（例えば、メッキ処理または現像・エッチング処理等）を行う。この後工程の処理により、基板Ｐ上にデバイスのパターン層が形成される。
【００２１】
次に、露光装置ＥＸについてさらに詳しく説明する。露光装置ＥＸは、温調チャンバーＥＣＶ内に格納されている。この温調チャンバーＥＣＶは、内部を所定の温度、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Ｐの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Ｐの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を抑制する。温調チャンバーＥＣＶは、パッシブまたはアクティブな防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２を介して製造工場の設置面Ｅに配置される。防振ユニットＳＵ１、ＳＵ２は、設置面Ｅからの振動を低減する。この設置面Ｅは、工場の床面自体であってもよいし、水平面を出すために床面上に専用に設置される設置土台（ペデスタル）上の面であってもよい。露光装置ＥＸは、基板搬送機構１２と、光源装置１４と、ビーム切換部ＢＤＵと、描画ヘッド１６と、制御装置１８、複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（なお、ｍ＝１、２、３、４）と、複数のエンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂ（なお、ｊ＝１、２、３）とを少なくとも備えている。制御装置１８は、露光装置ＥＸの各部を制御するものである。この制御装置１８は、コンピュータとプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本実施の形態の制御装置１８として機能する。
【００２２】
基板搬送機構１２は、デバイス製造システム１０の基板搬送装置の一部を構成するものであり、プロセス装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐを、露光装置ＥＸ内で所定の速度で搬送した後、プロセス装置ＰＲ２に所定の速度で送り出す。基板搬送機構１２は、基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）から順に、エッジポジションコントローラＥＰＣ、駆動ローラＲ１、テンション調整ローラＲＴ１、回転ドラム（円筒ドラム）ＤＲ、テンション調整ローラＲＴ２、駆動ローラＲ２、および、駆動ローラＲ３を有している。基板Ｐが、基板搬送機構１２のエッジポジションコントローラＥＰＣ、駆動ローラＲ１〜Ｒ３、テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２、および、回転ドラム（円筒ドラム）ＤＲに掛け渡されることで、露光装置ＥＸ内で搬送される基板Ｐの搬送路が規定される。
【００２３】
エッジポジションコントローラＥＰＣは、プロセス装置ＰＲ１から搬送される基板Ｐの幅方向（Ｙ方向であって基板Ｐの短尺方向）における位置を調整する。つまり、エッジポジションコントローラＥＰＣは、所定のテンションがかけられた状態で搬送されている基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）における位置が、目標位置に対して±十数μｍ〜数十μｍ程度の範囲（許容範囲）に収まるように、基板Ｐを幅方向に移動させて、基板Ｐの幅方向における位置を調整する。エッジポジションコントローラＥＰＣは、所定のテンションがかけられた状態で基板Ｐが掛け渡されるローラと、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）の位置を検出する図示しないエッジセンサ（端部検出部）とを有する。エッジポジションコントローラＥＰＣは、前記エッジセンサが検出した検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラＥＰＣの前記ローラをＹ方向に移動させて、基板Ｐの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ（ニップローラ）Ｒ１は、エッジポジションコントローラＥＰＣから搬送される基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐを回転ドラムＤＲへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラＥＰＣは、回転ドラムＤＲに巻き付く基板Ｐの長尺方向が、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに対して常に直交するように、基板Ｐの幅方向における位置を適宜調整するとともに、基板Ｐの進行方向における傾き誤差を補正するように、エッジポジションコントローラＥＰＣの前記ローラの回転軸とＹ軸との平行度を適宜調整してもよい。
【００２４】
回転ドラムＤＲは、重力が働くＺ方向と交差したＹ方向に延びた中心軸ＡＸｏと、中心軸ＡＸｏから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムＤＲは、この外周面（円周面）に倣って基板Ｐの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持（保持）しつつ、中心軸ＡＸｏを中心に回転して基板Ｐを＋Ｘ方向に搬送する。回転ドラムＤＲは、描画ヘッド１６からのビームＬＢ（スポット光ＳＰ）が投射される基板Ｐ上の領域（部分）をその外周面で支持する。回転ドラムＤＲは、電子デバイスが形成される面（感光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。回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、回転ドラムＤＲが中心軸ＡＸｏの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトＳｆｔが設けられている。回転ドラムＤＲは、制御装置１８によって制御される図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）からの回転トルクがシャフトＳｆｔに与えられることで中心軸ＡＸｏ回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸ＡＸｏを含み、ＹＺ平面と平行な平面を中心面Ｐｏｃと呼ぶ。
【００２５】
駆動ローラ（ニップローラ）Ｒ２、Ｒ３は、基板Ｐの搬送方向（＋Ｘ方向）に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Ｐに所定の弛み（あそび）を与えている。駆動ローラＲ２、Ｒ３は、駆動ローラＲ１と同様に、基板Ｐの表裏両面を保持しながら回転し、基板Ｐをプロセス装置ＰＲ２へ向けて搬送する。テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２は、−Ｚ方向に付勢されており、回転ドラムＤＲに巻き付けられて支持されている基板Ｐに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムＤＲにかかる基板Ｐに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置１８は、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構等）を制御することで、駆動ローラＲ１〜Ｒ３を回転させる。なお、駆動ローラＲ１〜Ｒ３の回転軸、および、テンション調整ローラＲＴ１、ＲＴ２の回転軸は、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏと平行している。
【００２６】
光源装置１４は、パルス状のビーム（パルスビーム、パルス光、レーザ）ＬＢを発生して射出する。このビームＬＢは、３７０ｎｍ以下の波長帯域にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームＬＢの発光周波数（発振周波数、所定周波数）をＦａとする。光源装置１４が射出したビームＬＢは、ビーム切換部ＢＤＵを介して描画ヘッド１６に入射する。光源装置１４は、制御装置１８の制御にしたがって、発光周波数ＦａでビームＬＢを発光して射出する。この光源装置１４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紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子（高調波発生素子）等で構成されてもよい。このように光源装置１４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ピコ秒程度の高輝度な紫外線のパルス光が得られる。なお、光源装置１４が射出するビームＬＢを平行光束の光とする。本第１の実施の形態では、光源装置１４として、特開２０１５−２１０４３７号公報（図１７参照）に示すような光源装置を採用する。また、光源装置１４が射出するビームＬＢは直線偏光であるＰ偏光とする。
【００２７】
ビーム切換部ＢＤＵは、描画ヘッド１６を構成する複数の走査ユニットＵｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）のうちいずれか１つの走査ユニットＵｎに、ビームＬＢを入射させるとともに、ビームＬＢが入射する走査ユニットＵｎを切り換える。また、ビーム切換部ＢＤＵは、ビームＬＢが入射する走査ユニットＵｎを走査ユニットＵ１〜Ｕ６の中で順番に切り換える。つまり、ビームＬＢ（ＬＢｎ）を時分割で各走査ユニットＵｎに振り分ける。例えば、ビーム切換部ＢＤＵは、ビームＬＢが入射する走査ユニットＵｎを、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、の順番で切り換える。なお、ビーム切換部ＢＤＵを介して走査ユニットＵｎに入射する光源装置１４からのビームＬＢをＬＢｎと表す場合がある。そして、走査ユニットＵ１に入射するビームＬＢｎをＬＢ１で表し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６に入射するビームＬＢｎをＬＢ２〜ＬＢ６で表す場合がある。
【００２８】
ビーム切換部ＢＤＵは、スポット光ＳＰの走査を行う走査ユニットＵｎにビームＬＢが入射するように、ビームＬＢｎが入射する走査ユニットＵｎを切り換える。なお、スポット光ＳＰの走査を行う走査ユニットＵｎは、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、の順番で切り換わるものとする。
【００２９】
描画ヘッド１６は、同一構成の複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を配列した、いわゆるマルチスキャン型の描画ヘッドとなっている。描画ヘッド１６は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板Ｐの一部分に、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によってパターンを描画する。各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、ビーム切換部ＢＤＵ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ＳＰとなる。また、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、ポリゴンミラーＰＭを有し、回転したポリゴンミラーＰＭを用いて、基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に走査する。このスポット光ＳＰの走査によって、基板Ｐ上に、１ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン（走査ライン）ＳＬｎ（なお、ｎ＝１、２、・・・、６）が規定される。つまり、描画ラインＳＬｎは、ビームＬＢｎのスポット光ＳＰの基板Ｐ上における走査軌跡を示すものである。
【００３０】
走査ユニットＵ１は、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ１に沿って走査し、同様に、走査ユニットＵ２〜Ｕ６は、スポット光ＳＰを描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿って走査する。図２、図３に示すように、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）は、中心面Ｐｏｃ（図１、図３参照）を挟んで、回転ドラムＤＲの周方向に２列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、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Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）の基板Ｐの被照射面上に位置し、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。
【００３１】
そのため、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）も、中心面Ｐｏｃを挟んで基板Ｐの搬送方向に２列に千鳥配列で配置される（図２参照）。つまり、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）で、且つ、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６は、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）で、Ｙ方向に沿って所定の間隔だけ離して１列に配置されている。奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とは、ＸＺ平面からみて、中心面Ｐｏｃに対して対称に設けられている。
【００３２】
Ｘ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（Ｙ方向）、つまり、回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏとほぼ並行となっている。なお、描画ラインＳＬｎをＹ方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターンの端部同士をＹ方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。描画ラインＳＬｎの各々で描画されるパターン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。
【００３３】
このように、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は全部で露光領域Ｗの幅方向の全てをカバーするように、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、走査領域を分担している。これにより、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、基板Ｐの幅方向に分割された複数の領域（描画範囲）毎にパターンを描画することができる。例えば、１つの走査ユニットＵｎによるＹ方向の走査長（描画ラインＳＬｎの長さ）を２０〜６０ｍｍ程度とすると、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の３個と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の３個との計６個の走査ユニットＵｎをＹ方向に配置することによって、描画可能なＹ方向の幅を１２０〜３６０ｍｍ程度まで広げている。各描画ライン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ＳＰの走査距離は、原則として同一とする。
【００３４】
本実施の形態の場合、光源装置１４からのビームＬＢがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインＳＬｎ上に投射されるスポット光ＳＰは、ビームＬＢの発振周波数Ｆａ（例えば、１００ＭＨｚ）に応じて離散的になる。そのため、ビームＬＢの１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰと次の１パルス光によって投射されるスポット光ＳＰとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光ＳＰのサイズφ、スポット光ＳＰの走査速度（主走査の速度）Ｖｓ、および、ビームＬＢの発振周波数Ｆａによって設定される。スポット光ＳＰの実効的なサイズφは、スポット光ＳＰの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光ＳＰのピーク強度の１／ｅ2（または１／２）で決まる。本実施の形態では、実効的なサイズ（寸法）φに対して、φ×１／２程度スポット光ＳＰがオーバーラップするように、スポット光ＳＰの走査速度Ｖｓおよび発振周波数Ｆａが設定される。したがって、スポット光ＳＰの主走査方向に沿った投射間隔は、φ／２となる。そのため、副走査方向（描画ラインＳＬｎと直交した方向）に関しても、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１回の走査と、次の走査との間で、基板Ｐがスポット光ＳＰの実効的なサイズφのほぼ１／２の距離だけ周方向に移動するように、回転ドラムＤＲの回転速度を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ＳＰのサイズ（寸法）φを３μｍとする。
【００３５】
各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、少なくともＸＺ平面において、各ビームＬＢｎが回転ドラムＤＲの中心軸ＡＸｏに向かって進むように、各ビームＬＢｎを基板Ｐに向けて投射する。これにより、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から基板Ｐに向かって進むビームＬＢｎの光路（ビーム中心軸）は、ＸＺ平面において、基板Ｐの被照射面の法線と平行となる。このとき、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から基板Ｐに向けて投射されるビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５の光軸（中心軸）は、ＸＺ平面において同じ方向となっており、後述する方位線Ｌｘ２（図１参照）と重なる。また、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６から基板Ｐに向けて投射されるビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６の光軸（中心軸）は、ＸＺ平面において同じ方向となっており、後述する方位線Ｌｘ３（図１参照）と重なる。この方位線Ｌｘ２と方位線Ｌｘ３とは、ＸＺ平面において、中心面Ｐｏｃに対して角度が±θ１となるように設定されている（図１参照）。つまり、ＸＺ平面に関して、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５から基板Ｐに向かって投射されるビームＬＢの進行方向と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６から基板Ｐに向かって投射されるビームの進行方向とは、中心面Ｐｏｃに対して対称となっている。また、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に照射するビームＬＢｎが、ＹＺ平面と平行な面内では基板Ｐの被照射面に対して垂直となるように、ビームＬＢｎを基板Ｐに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光ＳＰの主走査方向に関して、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はテレセントリックな状態で走査される。
【００３６】
図１に示した複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）は、図３に示す基板Ｐに形成された複数のアライメント用のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出するためのものであり、Ｙ方向に沿って複数（本第１の実施の形態では、４つ）設けられている。複数のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、基板Ｐの被照射面上の露光領域Ｗに描画される所定のパターンと基板Ｐとを相対的に位置合わせする（アライメントする）ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されている基板Ｐ上で、複数のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）は、描画ヘッド１６からのビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰによる基板Ｐ上の被照射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりも基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。
【００３７】
アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）は、アライメント用の照明光を基板Ｐに投射する光源と、基板Ｐの表面のマークＭＫｍを含む局所領域（観察領域）Ｖｗｍ（Ｖｗ１〜Ｖｗ４）の拡大像を得る観察光学系（対物レンズを含む）と、その拡大像を基板Ｐが搬送方向に移動している間に、基板Ｐの搬送速度Ｖｔに応じた高速シャッタで撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）の各々が撮像した撮像信号（画像データ）は制御装置１８に送られる。制御装置１８は、この送られてきた複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板Ｐ上のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置（マーク位置情報）を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板Ｐ上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長５００〜８００ｎｍ程度の光である。
【００３８】
複数のマークＭＫ１〜ＭＫ４は、各露光領域Ｗの周りに設けられている。マークＭＫ１、ＭＫ４は、露光領域Ｗの基板Ｐの幅方向の両側に、基板Ｐの長尺方向に沿って一定の間隔Ｄｈで複数形成されている。マークＭＫ１は、基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、マークＭＫ４は、基板Ｐの幅方向の＋Ｙ方向側にそれぞれ形成されている。このようなマークＭＫ１、ＭＫ４は、基板Ｐが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Ｐの長尺方向（Ｘ方向）に関して同一位置になるように配置される。さらに、マークＭＫ２、ＭＫ３は、マークＭＫ１とマークＭＫ４の間であって、露光領域Ｗの＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側との余白部に基板Ｐの幅方向（短尺方向）に沿って形成されている。マークＭＫ２は、基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、マークＭＫ３は、基板Ｐの＋Ｙ方向側に形成されている。
【００３９】
さらに、基板Ｐの−Ｙ方向側の端部に配列されるマークＭＫ１と余白部のマークＭＫ２とのＹ方向の間隔、余白部のマークＭＫ２とマークＭＫ３のＹ方向の間隔、および基板Ｐの＋Ｙ方向側の端部に配列されるマークＭＫ４と余白部のマークＭＫ３とのＹ方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、第１層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第１層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Ｗの周りにマークＭＫｍ用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、マークＭＫｍは、露光領域Ｗ内に形成されてもよい。例えば、露光領域Ｗ内であって、露光領域Ｗの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域Ｗ内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をマークＭＫｍとして利用してもよい。
【００４０】
アライメント顕微鏡ＡＭ１は、図３に示すように、対物レンズによる観察領域（検出領域）Ｖｗ１内に存在するマークＭＫ１を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡ＡＭ２〜ＡＭ４は、対物レンズによる観察領域Ｖｗ２〜Ｖｗ４内に存在するマークＭＫ２〜ＭＫ４を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１〜ＡＭ４は、複数のマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置に対応して、基板Ｐの−Ｙ方向側からＡＭ１〜ＡＭ４の順で基板Ｐの幅方向に沿って設けられている。
【００４１】
複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）は、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察領域Ｖｗｍ（Ｖｗ１〜Ｖｗ４）との距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Ｙ方向に設けられるアライメント顕微鏡ＡＭｍの数は、基板Ｐの幅方向に形成されるマークＭＫｍの数に応じて変更可能である。また、各観察領域Ｖｗｍ（Ｖｗ１〜Ｖｗ４）の基板Ｐの被照射面上の大きさは、マークＭＫ１〜ＭＫ４の大きさやアライメント精度（位置計測精度）に応じて設定されるが、１００〜５００μｍ角程度の大きさである。
【００４２】
なお、本第１の実施の形態では、Ｘ方向に関して、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６との基板Ｐ上における位置を近接させたので、描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の上流側に複数のアライメント顕微鏡ＡＭ（ＡＭ１〜ＡＭ４）を配置した。しかしながら、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６との基板Ｐ上における位置が周方向に所定距離以上離れる場合は、Ｘ方向（基板Ｐの搬送方向）に沿って配置された、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６とに対応して、複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）をそれぞれ設けてもよい。つまり、Ｘ方向に関して、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の上流側の同一位置に複数のアライメント顕微鏡ＡＭ（ＡＭ１〜ＡＭ４）をＹ方向に沿って１列に設けるとともに、Ｘ方向に関して、偶数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の下流側であって、描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の上流側の同一位置に複数のアライメント顕微鏡ＡＭ（ＡＭ１〜ＡＭ４）をＹ方向に沿って１列に設ける。
【００４３】
図２に示すように、回転ドラムＤＲの両端部には、回転ドラムＤＲの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部ＳＤａ、ＳＤｂが設けられている。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、回転ドラムＤＲの外周面の周方向に一定のピッチ（例えば、２０μｍ）で凹状または凸状の格子線（目盛）を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂは、中心軸ＡＸｏ回りに回転ドラムＤＲと一体に回転する。スケール部ＳＤａ、ＳＤｂを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッドＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ、ＥＮ１ｂ〜ＥＮ３ｂは、このスケール部ＳＤａ、ＳＤｂと対向するように設けられている（図１、図２参照）。
【００４４】
エンコーダヘッドＥＮｊａ、ＥＮｊｂは、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂの各々に計測用のビームを投射して回転ドラムＤＲの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムＤＲの−Ｙ方向側の端部に設けられたスケール部ＳＤａに対向して、３つのエンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ、ＥＮ２ａ、ＥＮ３ａ）が設けられている。同様に、回転ドラムＤＲの＋Ｙ方向側の端部に設けられたスケール部ＳＤｂに対向して、３つのエンコーダヘッドＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ、ＥＮ２ｂ、ＥＮ３ｂ）が設けられている。
【００４５】
エンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、方位線Ｌｘ１上に配置されている（図１、図２参照）。方位線Ｌｘ１は、ＸＺ平面において、エンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。また、方位線Ｌｘ１は、ＸＺ平面において、各アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）の観察領域Ｖｗｍ（Ｖｗ１〜Ｖｗ４）と中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）も方位線Ｌｘ１上に配置されている。
【００４６】
エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられており、且つ、エンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂより基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂは、方位線Ｌｘ２上に配置されている（図１、図２参照）。方位線Ｌｘ２は、ＸＺ平面において、エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。
【００４７】
エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂは、中心面Ｐｏｃに対して基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられており、方位線Ｌｘ３上に配置されている（図１、図２参照）。方位線Ｌｘ３は、ＸＺ平面において、エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂの計測用の光ビームのスケール部ＳＤａ、ＳＤｂ上への投射位置（読取位置）と、中心軸ＡＸｏとを結ぶ線となっている。
【００４８】
なお、偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６に対応して、複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）をＹ方向に沿って１列に配置する場合は、複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）が設置される方位線Ｌｘ４上にエンコーダヘッドＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂを別途設ける。この場合、アライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）およびエンコーダヘッドＥＮ４ａ、ＥＮ４ｂは、奇数番の走査ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５と偶数番の走査ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６との間に設置される。なお、方位線Ｌｘ４は、中心軸ＡＸｏを通る線であることは言うまでもない。
【００４９】
各エンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ３ｂ）は、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束（回折光）を光電検出することにより、パルス信号である検出信号（２相信号）を制御装置１８に出力する。制御装置１８は、各エンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ）の検出信号（２相信号）を内挿処理してスケール部ＳＤａ、ＳＤｂの格子の移動量をデジタルカウンタで計数することで、回転ドラムＤＲの回転角度位置および角度変化をサブミクロンの分解能で計測する。この回転ドラムＤＲの角度変化、すなわちデジタルカウンタで計数されるパルス信号の周波数（または周期）から、基板Ｐの搬送速度Ｖｔも計測することができる。
【００５０】
エンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂの各々からの検出信号（２相信号）に基づくデジタル計数値のいずれか一方若しくはその平均値は、方位線Ｌｘ１上からみた回転ドラムＤＲの回転角度位置として用いられる。同様に、エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂの各々に基づくデジタル計数値のいずれか一方若しくは平均値は、方位線Ｌｘ２からみた回転ドラムＤＲの回転角度位置として用いられ、エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂの各々に基づくデジタル計数値のいずれか一方若しくは平均値は、方位線Ｌｘ３からみた回転ドラムＤＲの回転角度位置として用いられる。なお、回転ドラムＤＲの製造誤差等によって回転ドラムＤＲが中心軸ＡＸｏに対して偏心して回転している場合を除き、原則として、エンコーダヘッドＥＮ１ａ、ＥＮ１ｂの各々に基づくデジタル計数値は同一とする。同様にして、エンコーダヘッドＥＮ２ａ、ＥＮ２ｂの各々に基づくデジタル計数値も同一とし、エンコーダヘッドＥＮ３ａ、ＥＮ３ｂの各々に基づくデジタル計数値も同一とする。
【００５１】
この複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）、スケール部ＳＤａ、ＳＤｂ、および、複数のエンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ３ｂ）から構成されるアライメント系を用いることで、基板Ｐの搬送状態（歪んでいるか否か）、露光領域Ｗの位置、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の基板Ｐ上における位置等を高精度に把握することができる。このように、複数のエンコーダヘッドＥＮｊａ（ＥＮ１ａ〜ＥＮ３ａ）、ＥＮｊｂ（ＥＮ１ｂ〜ＥＮ３ｂ）を、円筒面に沿って環状に形成されたスケール部ＳＤａ、ＳＤｂの周囲に配置する構成については、例えば、国際公開第２０１３／１４６１８４号パンフレットに開示されている。
【００５２】
次に、図４を用いてビーム切換部ＢＤＵの構成を簡単に説明する。ビーム切換部ＢＤＵは、例えば、国際公開第２０１５／１６６９１０号パンフレットに詳細に説明されているように、複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）と、複数の反射ミラーＭ１〜Ｍ３と、複数の入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）と、吸収体ＴＲとを有する。選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、ビームＬＢに対して透過性を有するものであり、超音波信号で駆動される音響光学変調素子（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）である。この複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）および複数の入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）は、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に対応して設けられている。例えば、選択用光学素子ＡＯＭ１および入射ミラーＩＭ１は、走査ユニットＵ１に対応して設けられ、同様に、選択用光学素子ＡＯＭ２〜ＡＯＭ６および入射ミラーＩＭ２〜ＩＭ６は、それぞれ走査ユニットＵ２〜Ｕ６に対応して設けられている。
【００５３】
光源装置１４からビームＬＢは、反射ミラーＭ１〜Ｍ３によってその光路が曲げられて、吸収体ＴＲまで導かれる。以下、選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）がいずれもオフ状態（超音波信号が印加されていない状態）の場合で、詳述する。
【００５４】
光源装置１４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方向に反射したビームＬＢは、選択用光学素子ＡＯＭ１、ＡＯＭ３、ＡＯＭ５を前記の順でストレートに透過した後、反射ミラーＭ２に至る。反射ミラーＭ２で＋Ｘ方向に反射したビームＬＢは、反射ミラーＭ３に入射する。反射ミラーＭ３で−Ｙ方向に反射したビームＬＢは、選択用光学素子ＡＯＭ２、ＡＯＭ４、ＡＯＭ６を前記の順でストレートに透過した後、吸収体ＴＲに導かれる。この吸収体ＴＲは、ビームＬＢの外部への漏れを抑制するためにビームＬＢを吸収する光トラップである。
【００５５】
各選択用光学素子ＡＯＭｎ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次回折光を射出ビーム（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ＡＯＭ１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ＡＯＭ２〜ＡＯＭ６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ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、光源装置１４からのビームＬＢの光路を偏向する機能を奏する。ただし、実際の音響光学変調素子は、１次回折光の発生効率が０次光の８０％程度であるため、各選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）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、選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）のいずれか１つがオン状態のとき、回折されずに直進する０次光が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。
【００５６】
選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）によって偏向された１次回折光であるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）は、対応する入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）に投射される。入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）は、入射したビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を対応する走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に導く導光部材である。例えば、選択用光学素子ＡＯＭ１によって偏向されたビームＬＢ１は、入射ミラーＩＭ１に入射した後、走査ユニットＵ１に導かれる。
【００５７】
各選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）の構成、機能、作用等は互いに同一のものを用いてもよい。複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）は、制御装置１８からの駆動信号（高周波信号）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の発生をオン／オフする。例えば、選択用光学素子ＡＯＭ１は、制御装置１８からの駆動信号（高周波信号）が印加されずにオフの状態のときは、入射した光源装置１４からのビームＬＢを回折させずに透過する。したがって、選択用光学素子ＡＯＭ１を透過したビームＬＢは、選択用光学素子ＡＯＭ３に入射する。一方、選択用光学素子ＡＯＭ１は、制御装置１８からの駆動信号（高周波信号）が印加されてオンの状態のときは、入射したビームＬＢを回折させて入射ミラーＩＭ１に向かわせる。つまり、この駆動信号によって選択用光学素子ＡＯＭ１がオンにスイッチングする。このようにして、複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）のうち、いずれか１つをオンにスイッチングすることで、ビームＬＢｎをいずれか１つの走査ユニットＵｎに導くことができ、且つ、ビームＬＢｎが入射する走査ユニットＵｎを切り換えることができる。本第１の実施の形態では、ビームＬＢｎが入射する走査ユニットＵｎを、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、の順番で切り換えるので、オンにスイッチングする選択用光学素子ＡＯＭｍを、ＡＯＭ１→ＡＯＭ２→ＡＯＭ３→ＡＯＭ４→ＡＯＭ５→ＡＯＭ６、の順番で切り換えればよい。なお、図４に示す例では、選択用光学素子ＡＯＭ６をオンにスイッチングして、ビームＬＢ６を走査ユニットＵ６に入射させた状態を示している。
【００５８】
図５は、選択用光学素子ＡＯＭｎおよび入射ミラーＩＭｎ回りの具体的な構成を示す図である。原則として、選択用光学素子ＡＯＭｎおよび入射ミラーＩＭｎ回りの構成は互いに同一であることから、選択用光学素子ＡＯＭ１および入射ミラーＩＭ１回りの構成についてのみ説明する。
【００５９】
選択用光学素子ＡＯＭ１には、例えば１ｍｍ程度の微小な直径（第１の径）を有する平行光束のビームＬＢが入射する。高周波信号（超音波信号）である駆動信号が入力されていない状態時（駆動信号がオフ）では、選択用光学素子ＡＯＭ１は、入射したビームＬＢを回折させずにそのまま透過する。透過したビームＬＢは、その光路上に設けられた集光レンズＧ１およびコリメートレンズＧ２ａを透過して、後段の選択用光学素子ＡＯＭ３に入射する。このとき選択用光学素子ＡＯＭ１を通って集光レンズＧ１およびコリメートレンズＧ２ａを通過するビームＬＢの光軸（中心軸）をＡＸａとする。集光レンズＧ１は、選択用光学素子ＡＯＭ１を透過したビームＬＢを、集光レンズＧ１とコリメートレンズＧ２ａとの間に位置する後側焦点で集光する。コリメートレンズＧ２ａは、集光レンズＧ１によって集光された後、発散したビームＬＢを平行光束にする。コリメートレンズＧ２ａによって平行光束にされたビームＬＢの直径は、第１の径となる。集光レンズＧ１の後側焦点とコリメートレンズＧ２ａの前側焦点とは、所定の許容範囲内で一致している。この集光レンズＧ１とコリメートレンズＧ２ａとは、等倍のリレーレンズ系を構成する。また、集光レンズＧ１の前側焦点と選択用光学素子ＡＯＭ１による偏向位置とは所定の許容範囲内で一致している。図５では、集光レンズＧ１の前側焦点の距離をｆａで表し、後側焦点の距離をｆｂで表している。
【００６０】
一方、高周波信号である駆動信号が入力されている状態時では、選択用光学素子ＡＯＭ１は、入射したビームＬＢを高周波信号の周波数に応じた回折角で偏向したビームＬＢ１（１次回折光）を発生する。高周波信号の周波数に応じた回折角で−Ｚ方向に偏向したビームＬＢ１は、集光レンズＧ１を透過して、集光レンズＧ１の後側焦点の位置、またはその近傍の位置に設けられた入射ミラー（ビームを−Ｚ方向に落射させるので落射ミラーとも呼ぶ）ＩＭ１に入射する。集光レンズＧ１は、−Ｚ方向に偏向したビームＬＢ１の光軸（中心軸）ＡＸｂがビームＬＢの光軸ＡＸａと平行となるようにビームＬＢ１を屈曲させ、且つ、ビームＬＢ１を入射ミラーＩＭ１の反射面上、またはその近傍で集光（収斂）する。選択用光学素子ＡＯＭ１を透過したビームＬＢに対して−Ｚ方向側に設けられた入射ミラーＩＭ１によって−Ｚ方向に反射されたビームＬＢ１は、コリメートレンズＧ２ｂを介して走査ユニットＵ６に入射する。コリメートレンズＧ２ｂは、集光レンズＧ１によって集光された後、発散したビームＬＢ１を第１の径と同じ直径の平行光束にする。集光レンズＧ１の後側焦点とコリメートレンズＧ２ｂの前側焦点とは、所定の許容範囲内で一致している。この集光レンズＧ１とコリメートレンズＧ２ｂとは、等倍のリレーレンズ系を構成する。
【００６１】
次に、走査ユニット（ビーム走査装置）Ｕｎの構成について、図６、図７を用いて説明する。各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、同一構成となっていることから、走査ユニットＵ１についてのみ簡単に説明する。図６は、走査ユニットＵ１の構成を示す斜視図、図７は、図６に示す走査ユニットＵ１を＋Ｙ方向からみたときの図である。走査ユニットＵ１は、シリンドリカルレンズＣＹ１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４波長板ＱＰ、ポリゴンミラー（可動反射部材）ＰＭ、シリンドリカルレンズＣＹ２、反射ミラーＭ１０、ｆθレンズＦＴ、反射ミラーＭ１１、および、シリンドリカルレンズＣＹ３を備える。
【００６２】
図５に示した入射ミラー（導光部材）ＩＭ１で−Ｚ方向に反射された平行光束のビームＬＢ１は、不図示のビームエキスパンダー光学系によって第１の径（例えば１ｍｍ程度）よりも拡大された所定の直径（例えば数ｍｍ）の平行光束に変換された後、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸ１に沿って走査ユニットＵ１に入射する。走査ユニットＵ１に入射したビームＬＢ１（以下、入射ビームＬＢ１ａと呼ぶ場合がある）は、光軸ＡＸ１上に設けられたＹ方向に母線を有するシリンドリカルレンズ（第２光学部材）ＣＹ１を通って偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面Ｑｓは、ＸＹ平面に対して４５度傾いており、Ｐ偏光の光を透過し、Ｐ偏光と直交する方向に偏光した直線偏光（Ｓ偏光）の光を反射するものである。光源装置１４が射出するビームＬＢはＰ偏光なので、シリンドリカルレンズＣＹ１を介して偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射した光は、光軸ＡＸ１に沿って、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳの−Ｚ方向側に設けられたλ／４波長板ＱＰを透過した後、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに導かれる。なお、この偏光ビームスプリッタＰＢＳおよびλ／４波長板ＱＰは光分割部材を構成する。
【００６３】
ポリゴンミラーＰＭは、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（本第１の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。ポリゴンミラーＰＭは、偏光ビームスプリッタＰＢＳからポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに入射した入射ビームＬＢ１ａが、ポリゴンミラーＰＭの−Ｘ方向側の位置に設けられた反射ミラーＭ１０に向けて反射されるように、回転軸ＡＸｐと直交する平面がＸＹ平面に対して４５度傾くように配置されている。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回転軸ＡＸｐを中心に回転する。回転軸ＡＸｐを中心にこのポリゴンミラーＰＭを所定の回転方向に回転することで反射面ＲＰに照射されるパルス状のビームＬＢ１ａ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ＳＰ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の被照射面上で描画ラインＳＬ１に沿ってスポット光ＳＰが走査される回数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８回となる。なお、ポリゴンミラーＰＭは、制御装置１８の制御の下、回転駆動源（例えば、モータ等）ＲＭ１（図１０参照）によって一定の速度で回転する。
【００６４】
ポリゴンミラーＰＭは、Ｘ軸と平行に設定された光軸ＡＸ２を含むＸＹ平面と平行な面内で、偏光ビームスプリッタＰＢＳから入射した入射ビームＬＢ１ａを偏向するとともに、光軸ＡＸ２を中心にＹ方向に偏向する。この入射ビームＬＢ１ａが偏光される平面（ＸＹ平面と平行な平面）上にシリンドリカルレンズＣＹ１のＹ方向に延びる母線が位置する。この光軸ＡＸ２は、光軸ＡＸ１と直交し、且つ、光軸ＡＸ１、ＡＸ２、および、回転軸ＡＸｐを含む平面は、ＸＺ平面と平行である。
【００６５】
Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズ（第２光学部材）ＣＹ１は、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向、偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹ１は、ビームＬＢ１を反射面ＲＰ上でＹ方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。なお、Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズＣＹ１は、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）に関しては、入射した入射ビームＬＢ１ａを収斂することなく平行光として透過する。
【００６６】
ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰによって−Ｘ方向側に反射された入射ビームＬＢ１ａの反射光（以下、第１反射ビームＬＢ１ｂと呼ぶ場合がある）は、シリンドリカルレンズ（第１光学部材）ＣＹ２を通って反射ミラーＭ１０に入射する。反射面ＲＰで反射した第１反射ビームＬＢ１ｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、発散しながらシリンドリカルレンズＣＹ２に入射するが、Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズＣＹ２によって平行光にされる。したがって、反射ミラーＭ１０に入射する第１反射ビームＬＢ１ｂは、シリンドリカルレンズＣＹ１に入射する入射ビームＬＢ１ａとほぼ同じ径の平行光束となる。なお、シリンドリカルレンズＣＹ１の後側焦点とシリンドリカルレンズＣＹ２の前側焦点とは、入射ビームＬＢ１ａが入射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上で所定の許容範囲内で一致している。
【００６７】
反射ミラーＭ１０は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰによって最初に反射された第１反射ビームＬＢ１ｂを再びポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに向けて反射する。反射ミラーＭ１０で反射された第１反射ビームＬＢ１ｂの反射光（以下、第２反射ビームＬＢ１ｃと呼ぶ場合がある）は、最初に入射ビームＬＢ１ａを反射した反射面ＲＰに入射する。以下、説明をわかり易くするために、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した入射ビームＬＢ１ａが入射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰをＲＰａで表す。したがって、第１反射ビームＬＢ１ｂを反射ミラーＭ１０に向けて反射した反射面ＲＰと、反射ミラーＭ１０で反射された第２反射ビームＬＢ１ｃが入射する反射面ＲＰとは、ともに反射面ＲＰａとなる。反射ミラーＭ１０で反射した第２反射ビームＬＢ１ｃは、シリンドリカルレンズＣＹ２を通って反射面ＲＰａに入射する。したがって、反射面ＲＰａに再度入射する第２反射ビームＬＢ１ｃは、このシリンドリカルレンズＣＹ２によって、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰａ上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹ２は、第２反射ビームＬＢ１ｃを反射面ＲＰａ上でＹ方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、シリンドリカルレンズＣＹ１による反射面ＲＰａ上の収斂位置と、シリンドリカルレンズＣＹ２による反射面ＲＰａ上の収斂位置とは同じ位置に設定されている。つまり、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関しては、反射面ＲＰａに最初に入射する入射ビームＬＢ１ａの位置と再度（２回目に）入射する第２反射ビームＬＢ１ｃの位置とはほぼ同じ位置に設定されている。これにより、ポリゴンミラーＰＭの厚さ（回転軸ＡＸｐ方向の長さ）を薄くすることができる。また、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ＣＹ１、ＣＹ２と、後述のシリンドリカルレンズＣＹ３とによって、反射面ＲＰａが回転軸ＡＸｐの方向に対して傾いている場合があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１によるスポット光ＳＰ（描画ラインＳＬ１）の照射位置が、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰ毎の僅かな傾き誤差によってＸ方向にずれることを抑制することができる。なお、反射ミラーＭ１０およびシリンドリカルレンズＣＹ２は、再反射光学系を構成する。
【００６８】
ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａは、反射ミラーＭ１０で反射された第２反射ビームＬＢ１ｃを＋Ｚ方向側に向けて反射する。ポリゴンミラーＰＭは、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸ１を含み、ＹＺ平面と平行な面内で反射ミラーＭ１０から入射した第２反射ビームＬＢ１ｃを偏向する。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで再度反射された第２反射ビームＬＢ１ｃの反射光（以下、第３反射ビームＬＢ１ｄと呼ぶ場合がある）は、偏光ビームスプリッタＰＢＳに再度入射する。ここで、ポリゴンミラーＰＭと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間には、λ／４波長板ＱＰが設けられているため、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射するビームＬＢ１ａは、Ｐ偏光から円偏光の光に変換される。また、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射して偏光ビームスプリッタＰＢＳに再度入射するビームＬＢ１ｄは、円偏光からＳ偏光の光に変換される。したがって、第３反射ビームＬＢ１ｄは、ＸＹ平面に対して４５度傾いた偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面Ｑｓによって＋Ｘ方向側に反射される。
【００６９】
偏光分離面Ｑｓで＋Ｘ方向側に反射された第３反射ビームＬＢ１ｄは、Ｘ軸と平行な光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴに入射する。ｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射された第３反射ビームＬＢ１ｄを、光軸ＡＸｆを含み、ＸＹ平面と平行な面内において、光軸ＡＸｆと平行となるように反射ミラーＭ１１（最終的には基板Ｐ）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ＦＴは、光軸ＡＸｆを中心に反射ミラーＭ１１（最終的には基板Ｐ）に投射する第３反射ビームＬＢ１ｄをＹ方向に走査する。ビームＬＢ１のｆθレンズＦＴへの入射角θは、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／４）に応じて変わる。ｆθレンズＦＴは、反射ミラーＭ１１およびシリンドリカルレンズＣＹ３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（ＬＢ１ｄ）を投射する。焦点距離をｆｏとし、像高位置をｙとすると、ｆθレンズＦＴは、ｙ＝ｆｏ×θ、の関係（歪曲収差）を満たすように設計されている。したがって、このｆθレンズＦＴによって、ビームＬＢ１をＹ方向に正確に等速で走査することが可能になる。光軸ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸｆを含む平面は、ＸＺ平面と平行しており、ｆθレンズＦＴへの入射角θが０度のときに、ｆθレンズＦＴに入射したビームＬＢ１（ＬＢ１ｄ）の主光線は、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。
【００７０】
なお、本第１の実施の形態では、ビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで２回反射させているので、ｆθレンズＦＴへのビームＬＢ１の入射角θはポリゴンミラーＰＭの回転角の４倍となっている。しかし、ビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに１回しか反射させない場合は、ｆθレンズＦＴへのビームＬＢ１の入射角θはポリゴンミラーＰＭの回転角の２倍となる。したがって、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに２回ビームＬＢ１を反射させることで、スポット光ＳＰの走査速度を２倍にすることができる。このことは、図８を用いて後で詳細に説明する。
【００７１】
反射ミラーＭ１０で反射してポリゴンミラーＰＭに入射する第２反射ビームＬＢ１ｃは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、シリンドリカルレンズＣＹ２によって、反射面ＲＰａ上で収斂されている。そのため、反射面ＲＰａで反射してｆθレンズＦＴに向かう第３反射ビームＬＢ１ｄは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、発散しながらｆθレンズＦＴに入射する。一方で、反射ミラーＭ１０で反射してポリゴンミラーＰＭに入射する第２反射ビームＬＢ１ｃは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）に関して平行光となっている。そのため、反射面ＲＰａで反射してｆθレンズＦＴに向かう第３反射ビームＬＢ１ｄは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）に関して、平行光束になっている。
【００７２】
ｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、発散しながら入射した第３反射ビームＬＢ１ｄをほぼ平行光にする。ｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）に関して、入射した平行光の第３反射ビームＬＢ１ｄを基板Ｐ上で収斂させる。したがって、ｆθレンズＦＴの前側焦点は、ビームＬＢ（ＬＢ１ａ、ＬＢ１ｃ）が入射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ上に位置し、後側焦点は基板Ｐ上に位置する。ｆθレンズＦＴを透過したビームＬＢ１ｄは、反射ミラーＭ１１によって折り曲げられた後、Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズ（第３光学部材）ＣＹ３を通って基板Ｐに到達する。反射ミラーＭ１１は、ＸＺ平面に関して、第３反射ビームＬＢ１ｄの光軸が方位線Ｌｘ２と重なって進むように、第３反射ビームＬＢ１ｄを基板Ｐに向けて反射する。シリンドリカルレンズＣＹ３は、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、ｆθレンズＦＴを透過した平行光の第３反射ビームＬＢ１ｄを基板Ｐ上で収斂させる。したがって、基板Ｐに投射されるビームＬＢ１は、ｆθレンズＦＴとシリンドリカルレンズＣＹ３とによって基板Ｐ上でスポット光ＳＰに収斂される。なお、シリンドリカルレンズＣＹ３の後側焦点は、基板Ｐ上に位置する。このｆθレンズＦＴおよびシリンドリカルレンズＣＹ３は、走査用光学系を構成する。
【００７３】
なお、図７では、反射ミラーＭ１１によって−Ｚ方向に反射されるビームＬＢ１ｄの主光線（またはｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆ）が、ＸＺ平面と平行な面内でＺ軸に対して角度θ１だけ傾くように、反射ミラーＭ１１とシリンドリカルレンズＣＹ３とが配置される。その角度θ１は、図１中に示した方位線Ｌｘ２（またはＬｘ３）の中心面Ｐｏｃからの傾き角度±θ１に対応している。そのため、反射ミラーＭ１１の反射面（平面）は、ＸＹ平面に対して角度（４５°−θ／２）となるように傾けて配置される。しかしながら、図６、図７の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々を、図示の状態からＸＹ平面に対して全体に角度θ１だけ傾ける場合は、反射ミラーＭ１１の反射面は、ｆθレンズＦＴからのビームＬＢ１ｄの主光線を、ＸＺ面内で９０°で反射するように、光軸ＡＸｆと４５°で交差するように配置される。
【００７４】
次に、図８は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで２回反射されたときのビームＬＢ１の反射角度について説明する。なお、図８においては、ビームＬＢ１の光路をわかり易くするために模式的に表しているため、ポリゴンミラーＰＭ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、シリンドリカルレンズＣＹ２、および、反射ミラーＭ１０の配置は、図７、図８に示したものと若干異なっている。
【００７５】
図８においては、入射ビームＬＢ１ａが入射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａの基準面Ｐｏに対する角度変化量をΔθとする。この基準面Ｐｏは、ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐを含み、Ｙ方向に延びる面と平行な面とする。なお、反射面ＲＰａの基準面Ｐｏに対する角度変化量Δθが０度の場合は、光軸ＡＸ１に沿ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射した入射ビームＬＢ１ａは、光軸ＡＸ２に沿って反射ミラーＭ１０に入射する。したがって、この場合は、反射ミラーＭ１０で反射した第２反射ビームＬＢ１ｃは光軸ＡＸ２に沿ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射し、そこで反射された第３反射ビームＬＢ１ｄは光軸ＡＸ１に沿って偏光ビームスプリッタＰＢＳへと進み、その後、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆ上を通ることになる。なお、ビームＬＢ１の光路上でみると、光軸ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸｆは、同軸上になる。
【００７６】
シリンドリカルレンズＣＹ１および偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射した入射ビームＬＢ１ａの第１反射ビームＬＢ１ｂは、角度変化量Δθに応じた角度で反射ミラーＭ１０側に反射される。このとき、ＸＹ平面に関して、反射面ＲＰａから反射ミラーＭ１０に向かう第１反射ビームＬＢ１ｂの光軸ＡＸ２に対する入射角度の変化量は２×Δθとなる。反射ミラーＭ１０で反射された第２反射ビームＬＢ１ｃは、再びポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを介してｆθレンズＦＴへと導かれる。このとき、第３反射ビームＬＢ１ｄは、角度変化量Δθに応じた角度で再度反射されてｆθレンズＦＴに入射する。したがって、ＸＹ平面に関して、第３反射ビームＬＢ１ｄのｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆに対する入射角度の変化量は４×Δθとなる。このように、ビームＬＢ１ａをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで１回目に反射させたときの第１反射ビームＬＢ１ｂの偏向角は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａの角度変化量Δθの２倍となり、反射面ＲＰで２回目に反射される第３反射ビームＬＢ１ｄの偏向角（ｆθレンズＦＴへの入射角）は、反射面ＲＰａの角度変化量Δθの４倍となる。したがって、ビームＬＢ１（ＬＢ１ｄ）のスポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬ１の走査長を一定にした場合は、反射面ＲＰａで１回反射させて走査する場合に比べ、反射面ＲＰａで２回反射させて走査すると、実効的な走査に必要なポリゴンミラーＰＭの回転角度を半分にすることができる。
【００７７】
図９は、１回の走査に必要なポリゴンミラーＰＭの回転角度を説明する図である。図９に示す角度θｍは、ポリゴンミラーＰＭが１反射面ＲＰ分回転する角度である。本第１の実施の形態では、ポリゴンミラーＰＭは、８つの反射面ＲＰを持つ回転多面鏡であるため、角度θｍは、４５度（＝３６０度／８）となる。ポリゴンミラーＰＭが角度θｍ回転する間のうち、実際にスポット光ＳＰの走査に寄与する角度θｗは、角度θｍより小さい。そして、描画ラインＳＬ１の走査長を一定にした場合に、反射面ＲＰａで１回反射させてスポット光ＳＰを走査する場合の角度θｗをθｗ１とし、反射面ＲＰａで２回反射させてスポット光ＳＰを走査する場合の角度θｗをθｗ２とする。ここで、角度θｗ１は、反射面ＲＰａで１回反射されたビーム（ＬＢ１ａ）をｆθレンズＦＴ１に通すことが可能な角度範囲とする。
【００７８】
上述したように、反射面ＲＰａで１回反射させた場合はｆθレンズＦＴへの入射角度が反射面ＲＰａの角度変化量Δθの２倍となり、反射面ＲＰａで２回反射させるとｆθレンズＦＴへの入射角度の変化（偏向角）が反射面ＲＰａの角度変化量Δθの４倍となるため、角度θｗ１、θｗ２は、θｗ２＝１／２×θｗ１、となる。したがって、角度θｗ１を例えば１５度すると、反射面ＲＰａで１回反射させてスポット光ＳＰを走査する場合の反射面ＲＰａの走査効率α１は、α１＝θｗ１／θｍ＝１５度／４５度＝１／３、となり、反射面ＲＰａで２回反射させてスポット光ＳＰを走査する場合の反射面ＲＰａの走査効率α２は、α２＝θｗ２／θｍ＝７．５度／４５度＝１／６、となる。
【００７９】
したがって、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａが１反射面ＲＰ分回転する間に、選択用光学素子ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６を順番に１つずつオンにスイッチングすることで、ビームＬＢｎが入射する走査ユニットＵｎを、例えば、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、の順番で切り換えることができる。つまり、実走査に寄与する回転角度θｗ２は、７．５度なので、ポリゴンミラーＰＭが１つの反射面ＲＰ分だけ回転する角度（４５°）のうち、実走査に寄与しない回転角が３７．５度もあり、この期間は、走査ユニットＵ１のポリゴンミラーＰＭにビームＬＢｎを入射させることがなく、無駄となる。したがって、この無駄な期間に他の走査ユニットＵ２〜Ｕ６にビームＬＢｎを選択的にスイッチングして時分割で入射させることで、ビームＬＢｎを有効活用することができる。なお、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、スポット光ＳＰの走査を開始してから次の走査を開始するまでに、ポリゴンミラーＰＭは４５度回転している。
【００８０】
ここで、複数の走査ユニットＵｎが、例えば、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、の順番でスポット光ＳＰを走査するためには、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭが、同期して回転している必要があり、且つ、その回転角度位置が所定の位相関係となっている必要がある。また、ビーム切換部ＢＤＵの複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）のうち、いずれか１つをオンにスイッチングして、走査ユニットＵｎがスポット光ＳＰを走査することができる期間にビームＬＢｎをその走査ユニットＵｎに入射させる必要がある。それを実現するために、図１中に示した制御装置１８内に設けられる制御回路系の概略的な構成を、図１０を用いて以下説明する。
【００８１】
まず、最初に複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転制御について説明する。各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）には、原点センサＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）が設けられている。各原点センサＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）は、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始可能な所定位置にくるとパルス状の原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）を発生する。言い換えるならば、各原点センサＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）は、これからスポット光ＳＰの走査を行う反射面ＲＰの角度が所定の角度位置になったときに原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）を発生する。ポリゴンミラーＰＭは、８つの反射面ＲＰを有するので、原点センサＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）は、走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭが１回転する期間で、８回の原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）を出力することになる。この各原点センサＯＰｎ（ＯＰ１〜ＯＰ６）が発生した原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）は、制御装置１８のポリゴン駆動制御部２０に送られる。原点センサＯＰｎは、基板Ｐの感光性機能層に対して非感光となる波長域のレーザビームＢｇａを反射面ＲＰに対して射出するビーム送光系ｏｐａと、反射面ＲＰで反射したレーザビームＢｇａ（連続発光）の反射ビームＢｇｂを受光して原点信号ＳＺ１を発生するビーム受光系ｏｐｂとを有する。
【００８２】
各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭは、モータ等を含む回転駆動源ＲＭｎ（ＲＭ１〜ＲＭ６）による駆動によって、回転軸ＡＸｐを中心に回転する。ポリゴン駆動制御部２０は、各走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭを回転させる回転駆動源ＲＭｎ（ＲＭ１〜ＲＭ６）を制御することで、ポリゴンミラーＰＭの回転を制御する。ポリゴン駆動制御部２０は、原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）に基づいて、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転角度位置が所定の位相関係となるように、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭを同期回転させる。つまり、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転速度（回転数）が互いに同一で、且つ、一定の角度分ずつ回転角度位置の位相がずれるように、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転を制御する。
【００８３】
スポット光ＳＰの実走査に寄与する角度θｗ２は、本実施の形態では７．５度なので、ポリゴン駆動制御部２０は、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転角度位置が７．５度ずつずれた状態で等速回転するように、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転を同期制御する。本第１の実施の形態では、ビームＬＢｎが入射する走査ユニットＵｎの順番、つまり、スポット光ＳＰの走査を行う走査ユニットＵｎの順番は、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、とするので、この順番で、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々のポリゴンミラーＰＭの回転角度位置が７．５度ずつずれるように制御する。
【００８４】
具体的には、ポリゴン駆動制御部２０は、走査ユニットＵ１の原点センサＯＰ１からの原点信号ＳＺ１を基準にして、走査ユニットＵ２の原点センサＯＰ２からの原点信号ＳＺ２が時間Ｔｓだけ遅れて発生するように、走査ユニットＵ２のポリゴンミラーＰＭの回転を同期制御する。この時間Ｔｓは、ポリゴンミラーＰＭが７．５度だけ回転するのに要する時間である。また、ポリゴン駆動制御部２０は、原点信号ＳＺ１を基準にして、走査ユニットＵ３の原点センサＯＰ３からの原点信号ＳＺ３が２×時間Ｔｓだけ遅れて発生するように、走査ユニットＵ３のポリゴンミラーＰＭの回転を同期制御する。同様にして、原点信号ＳＺ１を基準にして、原点信号ＳＺ４、ＳＺ５、ＳＺ６の各々が、３×時間Ｔｓ、４×時間Ｔｓ、５×時間Ｔｓだけ遅れて発生するように、走査ユニットＵ４〜Ｕ６の各ポリゴンミラーＰＭの回転を同期制御する。なお、ポリゴン駆動制御部２０は、取得した原点信号ＳＺ１〜Ｚ６を、図１０に示すＡＯＭ駆動制御部２２に出力する。
【００８５】
次に、複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭｎ〜ＡＯＭ６）をオンにスイッチングするタイミングについて説明する。図１０に示すＡＯＭ駆動制御部（ビーム切換駆動制御部）２２は、ビーム切換部ＢＤＵの複数の選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）を制御して、１つの走査ユニットＵｎがスポット光ＳＰの走査を開始してから次の走査を開始するまでに、光源装置１４からのビームＬＢ（ＬＢｎ）を、６つの走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に時分割で順番に振り分ける。
【００８６】
具体的には、ＡＯＭ駆動制御部２２は、原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）が発生すると、原点信号ＳＺｎが発生してから一定時間（オン時間Ｔｏｎ）だけ、原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）を発生した走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に対応する選択用光学素子ＡＯＭｎ（ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６）に駆動信号（高周波信号）ＨＦｎ（ＨＦ１〜ＨＦ６）を印加する。これにより、駆動信号（高周波信号）ＨＦｎが印加された選択用光学素子ＡＯＭｎは、オン時間Ｔｏｎだけオン状態となり、対応する走査ユニットＵｎにビームＬＢｎを入射させることができる。また、原点信号ＳＺｎを発生した走査ユニットＵｎにビームＬＢｎを入射させるので、スポット光ＳＰの走査を行うことができる走査ユニットＵｎにビームＬＢｎを入射させることができる。なお、このオン時間Ｔｏｎは、ポリゴンミラーＰＭが７．５度回転する時間Ｔｓ以下の時間である。
【００８７】
６つの走査ユニットＵ１〜Ｕ６で発生する原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６は、時間Ｔｓ間隔で、ＳＺ１→ＳＺ２→ＳＺ３→ＳＺ４→ＳＺ５→ＳＺ６、の順で発生する。そのため、複数の選択用光学素子ＡＯＭ１〜ＡＯＭ６には、駆動信号（高周波信号）ＨＦｎが時間Ｔｓ間隔で、ＨＦ１→ＨＦ２→ＨＦ３→ＨＦ４→ＨＦ５→ＨＦ６、の順番で印加される。したがって、光源装置１４からのビームＬＢｎが入射する１つの走査ユニットＵｎを時間Ｔｓ間隔で、Ｕ１→Ｕ２→Ｕ３→Ｕ４→Ｕ５→Ｕ６、の順番で切り換えることができ、複数の走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、この順番でスポット光ＳＰの走査を行うことができる。
【００８８】
光源装置１４は、制御回路１４ａを有する。制御回路１４ａは、発振周波数Ｆａでクロック信号ＬＴＣを発生し、このクロック信号ＬＴＣに応答して種光を発光するように光源装置１４の図示しない半導体レーザ素子を制御する。この半導体レーザ素子が発光した赤外域の種光は、ファイバー増幅器によって増幅され、波長変換素子によって増幅された赤外波長域のパルス光が紫外波長域のパルス光に変換される。この変換された紫外波長域のパルス光がビームＬＢとして光源装置１４から出力することになる。また、光源装置１４が射出するビームＬＢは、そのビームＬＢ（ＬＢｎ）に入射する走査ユニットＵｎによって描画される１ライン（１描画ラインＳＬｎ）分のパターンに応じて、その強度が高レベルと低レベルとに変調されたビームＬＢｎとなっている。例えば、ビームＬＢｎが走査ユニットＵ１に入射する期間においては、光源装置１４から射出されるビームＬＢの強度が、走査ユニットＵ１によって描画される１描画ラインＳＬ１分のパターンに応じて強度変調されている。このような光源装置１４の構成は、上述したように、特開２０１５−２１０４３７号公報に開示されている。この制御回路１４ａが発生したクロック信号ＬＴＣは、制御装置１８内に設けられるポリゴン駆動制御部２０、ＡＯＭ駆動制御部２２、および、コントローラ２４に出力される。ポリゴン駆動制御部２０、ＡＯＭ駆動制御部２２、および、コントローラ２４は、クロック信号ＬＴＣにしたがって動作する。なお、コントローラ２４は、ポリゴン駆動制御部２０、ＡＯＭ駆動制御部２２、および、光源装置１４を制御する統括制御部として機能する。ポリゴン駆動制御部２０は、取得した原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）をコントローラ２４に出力し、コントローラ２４は、原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）を用いて、これからスポット光ＳＰの走査を行う走査ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を管理する。そして、コントローラ２４は、これからスポット光ＳＰの走査を行う走査ユニットＵｎが描画する１ライン分（スポット光ＳＰの１回の走査分）のパターン情報を光源装置１４に出力する。光源装置１４は、このパターン情報に基づいて射出するビームＬＢの強度を、クロック信号ＬＴＣの周期に応じた時間分解能で高速に変調する。
【００８９】
このように、ビームＬＢｎをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに２回反射させて偏光されたビームＬＢｎのスポット光ＳＰを基板Ｐ上に投射するので、スポット光ＳＰの走査速度を速くすることができる。また、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの走査効率を下げる、つまり、実走査に寄与するポリゴンミラーＰＭの回転角度を小さくすることができるので、ポリゴンミラーＰＭが１反射面ＲＰ分回転する間に、ビームＬＢｎをより多くの走査ユニットＵｎに時分割で振り分けることができる。また、シリンドリカルレンズＣＹ１、ＣＹ２を用いて、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰａに最初に入射するビームＬＢ１と再度（２回目に）入射するビームＬＢ１の位置とは同じ位置に設定した。これにより、ポリゴンミラーＰＭの厚さ（回転軸ＡＸｐ方向の長さ）を薄くすることができる。したがって、ポリゴンミラーＰＭを軽量化することができ、ポリゴンミラーＰＭの回転速度が向上する。
【００９０】
また、図９で説明したように、ポリゴンミラーＰＭによってビームＬＢｎ（ＬＢ１ｄ）を走査する際の偏向角（回転角度）θｗ２が半分になるため、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰａでの走査効率α１も半分の１／６になるとしたが、走査効率α１が１／３のままでよい場合は、ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面ＲＰに対応した角度θｍを半分にできるので、ポリゴンミラーＰＭとして１６反射面ＲＰのものを使うことができる。さらに、本実施の形態では、図６、図７に示した反射ミラーＭ１０の反射面を、ＹＺ平面と平行な平面として説明したが、曲率半径が大きい凹球面状、または凹円筒面状の曲面としてもよい。反射ミラーＭ１０の反射面を曲面とすることにより、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと回転軸ＡＸｐとがずれていることで生じ得る反射ビームＬＢ１ｂのＺ方向の微少な位置変化による影響（描画ラインＳＬｎの歪曲等）を補正、若しくは緩和することができる。
【００９１】
［第１の実施の形態の変形例］
上記第１の実施の形態は、以下のように変形可能である。
【００９２】
（変形例１）図１１は、変形例１における走査ユニットＵ１ａの構成を示す図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。また、本変形例１でも、図１１の走査ユニットＵ１ａと同じ構成の６つの走査ユニットＵｎａ（Ｕ１ａ〜Ｕ６ａ）が、図２に示すような配置で設けられる。複数の走査ユニットＵｎａ（Ｕ１ａ〜Ｕ６ａ）は、同一構成となっていることから、走査ユニットＵ１ａを例に挙げて説明する。走査ユニットＵ１ａは、反射ミラーＭ１２、シリンドリカルレンズＣＹ１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４波長板ＱＰ、ポリゴンミラーＰＭ、シリンドリカルレンズＣＹ２、反射ミラーＭ１０、ｆθレンズＦＴ、および、シリンドリカルレンズＣＹ３を備える。なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳおよびλ/４波長板ＱＰは、光分割部材を構成し、シリンドリカルレンズＣＹ１および反射ミラーＭ１０は、再反射光学系を構成する。また、ｆθレンズＦＴおよびシリンドリカルレンズＣＹ３は、走査用光学系を構成する。
【００９３】
図５に示した入射ミラー（導光部材としての落射ミラー）ＩＭ１で−Ｚ方向に反射されて、所定の直径に拡大された平行光束のビームＬＢ１は、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸ１に沿って走査ユニットＵ１ａに入射する。走査ユニットＵ１ａに入射したビームＬＢ１（以下、入射ビームＬＢ１ａと呼ぶ場合がある）は、光軸ＡＸ１上に４５°で設けられた反射ミラーＭ１２によって、Ｘ軸と平行な光軸ＡＸ３に沿って−Ｘ方向に反射される。反射ミラーＭ１２で−Ｘ方向に反射した入射ビームＬＢ１ａは、光軸ＡＸ３上に設けられたＹ方向に母線を有するシリンドリカルレンズＣＹ１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、および、λ／４波長板ＱＰを介してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射する。なお、上記第１の実施の形態で述べたが、ビームＬＢ１はＰ偏光の光であり、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するものであることをあえて付言しておく。
【００９４】
ポリゴンミラーＰＭは、反射ミラーＭ１２からポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射した入射ビームＬＢ１ａが、ポリゴンミラーＰＭの＋Ｘ方向側の位置で且つ、偏光ビームスプリッタＰＢＳの＋Ｚ方向側の位置に設けられた反射ミラーＭ１０に向けて反射されるように、ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐと直交する平面がＸＹ平面に対して、４５°未満の僅かな角度だけ傾くように配置されている。ポリゴンミラーＰＭは、光軸ＡＸ４を含み、且つ、ＸＹ平面に対して傾いた平面内で、反射面ＲＰａで反射した入射ビームＬＢ１ａの反射光（以下、第１反射ビームＬＢ１ｂ）を偏向する。この第１反射ビームＬＢ１ｂが偏光される平面上にシリンドリカルレンズＣＹ２のＹ方向に延びる母線が位置する。光軸ＡＸ１、ＡＸ３、ＡＸ４、および、回転軸ＡＸｐを含む平面は、ＸＺ平面と平行になっている。
【００９５】
Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズＣＹ１は、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向、偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、入射した入射ビームＬＢ１ａをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹ１は、入射ビームＬＢ１ａを反射面ＲＰａ上でＹ方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。
【００９６】
ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａによって反射された第１反射ビームＬＢ１ｂは、シリンドリカルレンズＣＹ２を通って反射ミラーＭ１０に入射する。反射面ＲＰａで反射した第１反射ビームＬＢ１ｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、発散しながらシリンドリカルレンズＣＹ２に入射するが、Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズＣＹ２によって平行光にされる。したがって、反射ミラーＭ１０に入射する第１反射ビームＬＢ１ｂは、シリンドリカルレンズＣＹ１に入射する入射ビームＬＢ１ａとほぼ同じ径の平行光束となる。なお、シリンドリカルレンズＣＹ１の後側焦点とシリンドリカルレンズＣＹ２の前側焦点とは、反射面ＲＰａ上で所定の許容範囲内で一致している。
【００９７】
反射ミラーＭ１０は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａによって最初に反射された第１反射ビームＬＢ１ｂを再びポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向けて反射する。反射ミラーＭ１０で反射した第１反射ビームＬＢ１ｂの反射光（以下、第２反射ビームＬＢ１ｃと呼ぶ場合がある）は、シリンドリカルレンズＣＹ２を通って反射面ＲＰａに入射する。したがって、このシリンドリカルレンズＣＹ２によって反射面ＲＰａに入射する第２反射ビームＬＢ１ｃは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰａ上で収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹ２は、第２反射ビームＬＢ１ｃを反射面ＲＰａ上でＹ方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向または回転軸ＡＸｐの方向）に関して、シリンドリカルレンズＣＹ１による反射面ＲＰａ上の収斂位置と、シリンドリカルレンズＣＹ２による反射面ＲＰａ上の収斂位置とはほぼ同じ位置に設定されている。これにより、ポリゴンミラーＰＭの厚さ（回転軸ＡＸｐ方向の長さ）を薄くすることができる。
【００９８】
ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａは、反射ミラーＭ１０で反射された第２反射ビームＬＢ１ｃを＋Ｘ方向側に向けて反射する。この反射面ＲＰａによって再度反射されたビームＬＢ１（第２反射ビームＬＢ１ｃ）の反射光を、第３反射ビームＬＢ１ｄと呼ぶ場合がある。ポリゴンミラーＰＭは、Ｘ軸と平行な光軸ＡＸ３を含み、ＸＹ平面と平行な面内で第３反射ビームＬＢ１ｄを偏向するとともに、光軸ＡＸ３を中心にＹ方向に偏向する。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで再度反射された第３反射ビームＬＢ１ｄは、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。ポリゴンミラーＰＭと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間には、λ／４波長板ＱＰが設けられているため、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰで再度反射されて偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する第３反射ビームＬＢ１ｄは、偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面Ｑｓによって基板Ｐに向けて−Ｚ方向側に反射される。偏光分離面Ｑｓは、ＸＺ平面に関して、ビームＬＢ１ｄの光軸が、方位線Ｌｘ２およびｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと重なって進むように、ビームＬＢ１ｄをｆθレンズＦＴに向けて反射する。
【００９９】
ｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射されたビームＬＢ１ｄの主光線を、光軸ＡＸｆを含むＸＺ平面と直交する平面内において、光軸ＡＸｆと平行となるように基板Ｐ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ＦＴは、光軸ＡＸｆを中心に基板Ｐに投射するビームＬＢ１ｄをＹ方向に走査する。ビームＬＢ１ｄのｆθレンズＦＴへの入射角θは、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／４）に応じて変わる。ｆθレンズＦＴは、シリンドリカルレンズＣＹ３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ＬＢ１ｄを投射する。また、ｆθレンズＦＴとシリンドリカルレンズＣＹ３とによって、基板Ｐに投射されるビームＬＢ１ｄが基板Ｐ上でスポット光ＳＰに収斂される。光軸ＡＸ１、ＡＸ３、ＡＸ４、ＡＸｆを含む平面は、ＸＺ平面と平行であり、ｆθレンズＦＴへの入射角θが０度のときに、ｆθレンズＦＴに入射したビームＬＢ１ｄは、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。なお、ｆθレンズＦＴの前側焦点は、ビームＬＢが入射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａ上に位置し、後側焦点は基板Ｐ上に位置する。また、シリンドリカルレンズＣＹ３の後側焦点は、基板Ｐ上に位置する。本変形例１でも、上記第１の実施の形態と同等の作用、効果を奏することができる。さらに、本変形例では、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射するビームＬＢ１ａやビームＬＢ１ｃの入射角度を、図６、図７の場合（入射角度は４５°）に比べて小さくしている。そのため、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと回転軸ＡＸｐとがずれていることで生じ得る反射ビームＬＢ１ｂ、ＬＢ１ｄのＺ方向の微少な位置変化による影響（描画ラインＳＬｎの歪曲の程度）を、図６、図７の場合に比べて少なくできる。
【０１００】
（変形例２）図１２は、変形例２における、ビームＬＢｎをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに２回反射させるための構成図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。図示しないＹ方向に母線を有するシリンドリカルレンズによって、ポリゴンミラーＰＭに入射するビームＬＢ１ａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、反射面ＲＰａ上で収斂されているものとする。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されたビームＬＢ１ｂは、リレーレンズ系Ｇ２０を介して反射ミラーＭ２０に入射する。反射ミラーＭ２０は、入射したビームＬＢ１ｂをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向けて反射する。反射ミラーＭ２０で反射したビームＬＢ１ｂの反射ビームＬＢ１ｃは、再びリレーレンズ系Ｇ２０を通ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射する。このリレーレンズ系Ｇ２０によって、反射面ＲＰａと反射ミラーＭ２０とは共役関係となっている。したがって、反射ミラーＭ２０に入射するビームＬＢ１ｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、反射ミラーＭ２０の反射面上でＺ方向に収斂される。また、反射ミラーＭ２０からポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射するビームＬＢ１ｃも、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関して、反射面ＲＰａ上でＺ方向に収斂される。そして、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに再度入射したビームＬＢ１ｃは、ｆθレンズＦＴに向けてビームＬＢ１ｄとなって反射される。なお、ポリゴンミラーＰＭの走査方向と直交するＺ方向に関して、反射面ＲＰａに最初に入射するビームＬＢ１ａの収斂位置と、反射面ＲＰａに再度入射するビームＬＢ１ｃの収斂位置とはほぼ一致している。本変形例２でも、上記第１の実施の形態と同等の効果を奏することができる。さらに、リレーレンズ系Ｇ２０として短焦点距離のものを使うことによって、ポリゴンミラーＰＭから反射ミラーＭ２０までの光路長を短くしたり、レンズの口径を小さくしたりすることができる。
【０１０１】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の走査ユニットＵ１ｂについて説明する。図１３Ａは、第２の実施の形態の走査ユニットＵ１ｂの構成を−Ｙ方向からみたときの図、図１３Ｂは、第２の実施の形態の走査ユニットＵ１ｂの構成を＋Ｚ方向からみたときの図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付す。また、走査ユニットＵｎｂ（Ｕ１ｂ〜Ｕ６ｂ）は、同一構成を有するので走査ユニットＵ１ｂのみを例に挙げて説明する。さらに、本第２の実施の形態では、基板Ｐは、ＸＹ平面と平行に＋Ｘ方向に搬送されているものとする。走査ユニットＵ１ｂは、Ｙ方向に母線を有するシリンドリカルレンズＣＹａ〜ＣＹｄ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、λ／４波長板ＱＰ１、ＱＰ２、ｆθレンズＦＴ１、結像レンズＦＴ２、ポリゴンミラーＰＭ、および、反射ミラーＭ３０を備える。なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２およびλ／４波長板ＱＰ１、ＱＰ２は、光分割部材を構成し、ｆθレンズＦＴ１およびシリンドリカルレンズ（第３光学部材）ＣＹｄは、走査用光学系を構成する。また、シリンドリカルレンズ（第１光学部材）ＣＹｂ、ＣＹｃおよび反射ミラーＭ３０は、再反射光学系を構成する。
【０１０２】
図５で示した入射ミラー（導光部材）ＩＭ１で−Ｚ方向に反射された平行光束のビームＬＢ１は、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸ１に沿って走査ユニットＵ１ｂに入射する。なお、本実施の形態では、走査ユニットＵ１ｂに入射するビームＬＢ１（以下、入射ビームＬＢ１ａと呼ぶ場合がある）は、図示しない集光レンズによって面ｐ１上で円形のスポットに集光された後に走査ユニットＵ１ｂに入射するため、発散しながら走査ユニットＵ１ｂに入射する。走査ユニットＵ１ｂに入射した入射ビームＬＢ１ａは、光軸ＡＸ１に沿って設けられたＹ方向に母線を有するシリンドリカルレンズ（第２光学部材）ＣＹａを透過して偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の偏光分離面Ｑｓは、ＸＹ平面に対して４５度傾いており、Ｐ偏光の光を反射し、Ｓ偏光の光を透過する。したがって、シリンドリカルレンズＣＹａを通って偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した入射ビームＬＢ１ａ（Ｐ偏光の光）は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の偏光分離面Ｑｓによって−Ｘ方向側に反射される。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の偏光分離面Ｑｓで−Ｘ方向に反射された入射ビームＬＢ１ａは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の−Ｘ方向に設けられた、λ／４波長板ＱＰ１とｆθレンズＦＴ１とを介してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに入射する。ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１は、Ｘ軸と平行しており、ポリゴンミラーＰＭの回転軸ＡＸｐは、Ｚ軸と平行に設定される。この光軸ＡＸｆ１と回転軸ＡＸｐとを含む平面は、ＸＺ平面と平行である。このとき、入射ビームＬＢ１ａは、ｆθレンズＦＴ１の射出側からｆθレンズＦＴ１に入射する。なお、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰは、ｆθレンズＦＴ１の入射瞳の位置（前側焦点の位置）に配置される。
【０１０３】
ここで、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、偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関しては、発散しながら入射した入射ビームＬＢ１ａを平行光にする（図１３Ａ参照）。また、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、偏向方向）に関しては、発散しながら入射した入射ビームＬＢ１ａをそのまま透過する（図１３Ｂ参照）。なお、シリンドリカルレンズＣＹａの前側焦点は、面ｐ１上に設定されているものとする。ｆθレンズＦＴ１は、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向、偏向方向）と直交する非走査方向に関しては、シリンドリカルレンズＣＹａによって平行光にされた入射ビームＬＢ１ａをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで収斂させる（図１３Ａ参照）。また、ｆθレンズＦＴ１は、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向、偏向方向）であるＸＹ平面内では、発散しながら入射したビームＬＢ１ａを平行光にする（図１３Ｂ参照）。これにより、反射面ＲＰａに投射される入射ビームＬＢ１ａは、反射面ＲＰ上でＹ方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂される（図１３Ａ、図１３Ｂ参照）。
【０１０４】
なお、ＸＺ平面においては、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１からｆθレンズＦＴ１を介してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向かって進む入射ビームＬＢ１ａは、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１の＋Ｚ方向側の位置を通って反射面ＲＰａに入射し、且つ、反射面ＲＰａ上で収斂する位置は、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１とほぼ一致する（図１３Ａ参照）。また、ＸＹ平面においては、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１からｆθレンズＦＴ１を介してポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向かって進む入射ビームＬＢ１ａは、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１と重なって反射面ＲＰａに入射する（図１３Ｂ参照）。ここで、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａはｆθレンズＦＴ１の瞳位置（前側焦点の位置）に設定され、ｆθレンズＦＴ１の後側焦点は、図１３Ａ、図１３Ｂ中の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１から＋Ｘ方向に離間した面ｐ２の位置に設定される。面ｐ２は面ｐ１と光学的に共役な関係に設定されるとともに、最終的には基板Ｐの表面とも共役な関係に設定される。
【０１０５】
ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａは、入射した入射ビームＬＢ１ａをｆθレンズＦＴ１に向けて＋Ｘ方向側に反射する。ポリゴンミラーＰＭの回転によって、入射した入射ビームＬＢ１ａはＹ方向に偏向される。反射面ＲＰａで反射された入射ビームＬＢ１ａの反射光（以下、第１反射ビームＬＢ１ｂと呼ぶ）は、回転したポリゴンミラーＰＭによって、ＸＹ平面に関しては、光軸ＡＸｆ１を中心にＹ方向に偏向する。反射面ＲＰａで反射した第１反射ビームＬＢ１ｂは、ＸＺ平面に関しては、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１の−Ｚ方向側を通ってｆθレンズＦＴ１に入射する。
【０１０６】
反射面ＲＰａからｆθレンズＦＴに向かう第１反射ビームＬＢ１ｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向に関しては、発散しながらｆθレンズＦＴ１に入射するが、ｆθレンズＦＴ１によって平行光にされる（図１３Ａ参照）。また、反射面ＲＰａからｆθレンズＦＴに向かう第１反射ビームＬＢ１ｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）を含むＸＹ面内では、平行光としてｆθレンズＦＴ１に入射するが、ｆθレンズＦＴ１によって面ｐ２上で円形のスポットとして収斂される（図１３Ｂ参照）。
【０１０７】
ｆθレンズＦＴ１を透過した第１反射ビームＬＢ１ｂは、λ／４波長板ＱＰ２を透過して偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。このλ／４波長板ＱＰ２および偏光ビームスプリッタＰＢＳ２は、遮光板ＤＯを介してλ／４波長板ＱＰ１および偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の−Ｚ方向側に配置されている。この遮光板ＤＯは、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１を含み、ＸＹ平面と平行な平面上に設けられている。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の偏光分離面Ｑｓは、ＸＹ平面に対して４５度傾いており、Ｐ偏光の光を反射し、Ｓ偏光の光を透過する。ここで、ポリゴンミラーＰＭに最初に入射する入射ビームＬＢ１ａは、λ／４波長板ＱＰ１によってＰ偏光から円偏光の光に変換され、ポリゴンミラーＰＭで最初に反射した第１反射ビームＬＢ１ｂは、λ／４波長板ＱＰ２によって円偏光からＳ偏光の光に変換される。したがって、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する第１反射ビームＬＢ１ｂは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２をそのまま透過する。
【０１０８】
偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して−Ｘ方向側に進む第１反射ビームＬＢ１ｂは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の＋Ｘ方向側に配置されたシリンドリカルレンズ（第１光学部材）ＣＹｂと結像レンズＦＴ２とを通って反射ミラーＭ３０に入射する。後側焦点が面ｐ２上に設定されたシリンドリカルレンズＣＹｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関しては、ｆθレンズＦＴ１および偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した平行光の第１反射ビームＬＢ１ｂを面ｐ２上で収斂する（図１３Ａ参照）。この面ｐ２は、ｆθレンズＦＴ１の後側焦点の位置でもあるため、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）に関しても、ｆθレンズＦＴ１および偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した第１反射ビームＬＢ１ｂが面ｐ２上で収斂する（図１３Ｂ参照）。この面ｐ１と面ｐ２とは共役関係になっている。なお、反射ミラーＭ３０は、収差補正のために、結像レンズＦＴ２の後側焦点の位置、すなわち瞳位置に凹球面反射鏡として配置されるが、原理的には平面反射鏡であってもよい。さらに、結像レンズＦＴ２と反射ミラーＭ３０とを組み合わせた系は、面ｐ２側でテレセントリックな結像特性を有する等倍のリレー光学系として機能し、ビームＬＢ１ｂの収斂によって面ｐ２に集光されるスポット光を、面ｐ２上の異なる位置に再びビームＬＢ１ｃの収斂したスポット光として結像する。
【０１０９】
したがって、結像レンズＦＴ２を介して反射ミラーＭ３０に向かう第１反射ビームＬＢ１ｂは、発散した状態で結像レンズＦＴ２に入射するが、結像レンズＦＴ２によって平行光束にされた後、反射ミラーＭ３０に入射する。なお、結像レンズＦＴ２の光軸ＡＸｆ２とｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１とは同軸上に設定されている。結像レンズＦＴ２に入射する第１反射ビームＬＢ１ｂは、ＸＺ平面に関して、光軸ＡＸｆ２の−Ｚ方向側を通って結像レンズＦＴ２に入射し、反射ミラーＭ３０上で第１反射ビームＬＢ１ｂの中心軸が光軸ＡＸｆ２と一致する（図１３Ａ参照）。この結像レンズＦＴ２の後側焦点（瞳面）の位置は、面ｐ２上に設定されている。
【０１１０】
反射ミラーＭ３０で−Ｘ方向側に反射された第１反射ビームＬＢ１ｂの反射光（以下、第２反射ビームＬＢ１ｃと呼ぶ）は、結像レンズＦＴ２およびシリンドリカルレンズ（第１光学部材）ＣＹｃを通って偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に再び入射する。第２反射ビームＬＢ１ｃは、光軸ＡＸｆ２の＋Ｚ方向側を通って結像レンズＦＴ２に入射する。結像レンズＦＴ２は、反射ミラーＭ３０で反射された平行光束の第２反射ビームＬＢ１ｃを面ｐ２上で円形のスポットに収斂する。面ｐ２で収斂された第２反射ビームＬＢ１ｃは、Ｙ軸と平行な母線を有するシリンドリカルレンズＣＹｃに発散しながら入射した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した第２反射ビームＬＢ１ｃは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（Ｚ方向）に関しては、シリンドリカルレンズＣＹｃによって平行光にされ、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）に関しては、そのまま発散しながら偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する第２反射ビームＬＢ１ｃは、Ｓ偏光の光となっているので、そのまま偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過する。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した第２反射ビームＬＢ１ｃは、λ／４波長板ＱＰ１およびｆθレンズＦＴ１を通ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに再度入射する。第２反射ビームＬＢ１ｃは、ｆθレンズＦＴ１の射出側からｆθレンズＦＴ１に入射する。
【０１１１】
ｆθレンズＦＴ１は、入射した第２反射ビームＬＢ１ｃをポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ（ＲＰａ）上で、Ｙ方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。このとき、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）と直交するＺ方向に関して、第２反射ビームＬＢ１ｃの反射面ＲＰａ上の入射位置と入射ビームＬＢ１ａの反射面ＲＰａ上の入射位置は一致している。反射面ＲＰａで再び反射された第２反射ビームＬＢ１ｃの反射光（以下、第３反射ビームＬＢ１ｄと呼ぶ）は、ｆθレンズＦＴ１およびλ／４波長板ＱＰ２を通って偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。ここで、ポリゴンミラーＰＭに再度入射する第２反射ビームＬＢ１ｃは、λ／４波長板ＱＰ１によってＳ偏光から円偏光の光に変換され、ポリゴンミラーＰＭで再度反射した第３反射ビームＬＢ１ｄは、λ／４波長板ＱＰ２によって円偏光からＰ偏光の光に変換される。したがって、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する第３反射ビームＬＢ１ｄは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の偏光分離面Ｑｓで−Ｚ方向に反射されて基板Ｐに投射される。偏光分離面Ｑｓで−Ｚ方向に反射された第３反射ビームＬＢ１ｄは、シリンドリカルレンズ（第３光学部材）ＣＹｄを通って基板Ｐに投射される。走査ユニットＵ１ｂから基板Ｐに向けて投射されるビームＬＢ１（第３反射ビームＬＢ１ｄ）は、基板Ｐの法線に沿って投射される。
【０１１２】
ここで、ｆθレンズＦＴ１は、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）に関しては、反射面ＲＰａで反射されて入射した平行光の第３反射ビームＬＢ１ｄを基板Ｐ上で収斂する。また、ｆθレンズＦＴ１は、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）と直交する方向に関しては、反射面ＲＰａで反射して発散しながら入射する第３反射ビームＬＢ１ｄを平行光にするが、シリンドリカルレンズＣＹｄによって、基板Ｐ上に収斂される。これにより、基板Ｐに投射されるビームＬＢ１（第３反射ビームＬＢ１ｄ）は、スポット光ＳＰとなって基板Ｐに投射される。このように、面ｐ１、面ｐ２、および、基板Ｐとは互いに共役関係になっている。
【０１１３】
ここで、図１３Ａに示すように、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）とは直交する方向に関しては（ＸＺ平面に関しては）、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａから反射ミラーＭ１０に向かう第１反射ビームＬＢ１ｂの光路、形状と、反射ミラーＭ３０からポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに向かう第２反射ビームＬＢ１ｃの光路、形状とは、光軸ＡＸｆ１（ＡＸｆ２）を含み、ＸＹ平面と平行な平面に対して対称となる。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１からポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに最初に向かう入射ビームＬＢ１ａの光路、形状と、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１からポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａに再び向かう第２反射ビームＬＢ１ｃの光路、形状とは、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）とは直交する方向に関して（ＸＺ平面に関して）同一となる。さらに、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａから偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に向かう第１反射ビームＬＢ１ｂの光路、形状と、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａから偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に向かう第３反射ビームＬＢ１ｄの光路、形状とは、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）とは直交する方向に関して（ＸＺ平面に関して）同一となる。
【０１１４】
一方で、図１３Ｂに示すように、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）に関しては（ＸＹ平面に関しては）、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａの角度に応じて、第１反射ビームＬＢ１ｂ〜第３反射ビームＬＢ１ｄの光路が異なる。ここで、反射面ＲＰａのＹＺ平面に対する角度をΔθとする。ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）に関して（ＸＹ平面に関して）、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１（入射ビームＬＢ１ａの中心軸）に対する、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されてｆθレンズＦＴ１に入射する第１反射ビームＬＢ１ｂの中心軸（主光線）の角度（絶対値）は２×Δθとなる。また、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）に関して（ＸＹ平面に関して）、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１（入射ビームＬＢ１ａの中心軸）に対する、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに再度入射する第２反射ビームＬＢ１ｃの中心軸（主光線）の角度（絶対値）は２×Δθとなる。このため、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）に関して（ＸＹ平面に関して）、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されてｆθレンズＦＴ１に入射する第１反射ビームＬＢ１ｂの中心軸（主光線）や収斂発散状態と、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに再度入射する第２反射ビームＬＢ１ｃの中心軸（主光線）や収斂発散状態とは、光軸ＡＸｆ１（入射ビームＬＢ１ａの中心軸）に対して対称となる。また、ポリゴンミラーＰＭの走査方向（偏向方向）に関して（ＸＹ平面に関して）、ｆθレンズＦＴ１の光軸ＡＸｆ１（入射ビームＬＢ１ａの中心軸）に対する、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されてｆθレンズＦＴ１に入射する第３反射ビームＬＢ１ｄの光軸（中心軸）の角度（絶対値）は４×Δθとなる。
【０１１５】
したがって、上記第２の実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同等の効果を奏することができる。図１３Ａ、図１３Ｂに示した結像レンズＦＴ２と反射ミラーＭ３０とを組み合わせた系は、先の図１２で示したリレーレンズ系Ｇ２０と同様なテレセントリックな等倍のリレー光学系であり、結像レンズＦＴ２として短焦点距離のものを用いることで、面ｐ２から反射ミラーＭ３０までの構成をコンパクトにすることができる。
【０１１６】
［第２の実施の形態の変形例］
上記第２の実施の形態は、以下のように変形可能である。
【０１１７】
（変形例１）上記第２の実施の形態の走査ユニットＵｎｂの場合は、走査ユニットＵｎｂは、ｆθレンズＦＴ１および結像レンズＦＴ２の光軸ＡＸｆ１、ＡＸｆ２方向に長くなってしまう。したがって、図１４に示すように、上記第１の実施の形態で説明した回転ドラムＤＲによって基板Ｐを湾曲させて支持しつつ、上記第２の実施の形態に示す走査ユニットＵｎｂを、基板Ｐの搬送方向に沿って複数配置する場合は、基板Ｐの搬送方向（Ｘ方向）に沿って配置される複数の走査ユニットＵｎｂの奇数番と偶数番とで、Ｘ方向（回転ドラムＤＲの周方向）に離間して配置する必要がある。これにより、搬送方向に沿って配置された複数の走査ユニットＵｎｂの描画ラインＳＬｎ（スポット光ＳＰの投射位置）間の距離が長くなってしまう。そのため、基板Ｐの搬送方向に関して、複数の走査ユニットＵｎｂの上流側の１つのアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）を設けただけでは、アライメント精度が低下してしまうことがある。そこで、本変形例１では、図１４に示すように、基板Ｐの搬送方向に沿って設けられた奇数番の走査ユニットＵｎｂと偶数番の走査ユニットＵｎｂの各々の位置に対して、基板Ｐの搬送方向の上流側に、複数のアライメント顕微鏡ＡＭｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）を設けるとよい。
【０１１８】
（変形例２）上記第２の実施の形態では、１つの走査ユニットＵｎｂに１つのビームＬＢ１ａを入射させるようにしたが、１つの走査ユニットＵｎｂのシリンドリカルレンズＣＹａに２つのビームＬＢｎ（ＬＢ１ａ）をＹ方向に少し離して入射させるようにしてもよい。この場合は、シリンドリカルレンズＣＹａに入射する２つのビームＬＢ１ａの各中心軸は、光軸ＡＸ１と平行で、且つ、光軸ＡＸ１を含むＹＺ平面と平行な平面上に位置する。これにより、２つのスポット光ＳＰによって走査されるため、より高速にパターンを描画することができる。また、２つのスポット光ＳＰの走査領域が分担するように２つのビームＬＢ１ａを走査ユニットＵｎｂに入射させることで、ポリゴンミラーＰＭの実走査に寄与する回転角度をさらに半分にすることもできる。
【０１１９】
［第３の実施の形態］
上記第１および第２の実施の形態（変形例も含む）においては、１回目にビームＬＢｎ（ＬＢ１ａ）を反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと、２回目にビームＬＢｎ（ＬＢ１ｃ）を反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰとが同一となるように、ビームＬＢｎをポリゴンミラーＰＭに入射させた。しかしながら、本第３の実施の形態では、１回目にビームＬＢｎを反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと、２回目にビームＬＢｎを反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰとが異なるように、再反射光学部材の構成を変更する。
【０１２０】
図１５は、第３の実施の形態における、描画用のビームＬＢｎをポリゴンミラーＰＭに２回反射させるための構成図である。なお、上記第１、第２の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。本実施の形態では、１回目にビームＬＢｎを反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと、２回目にビームＬＢｎを反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰとが異なるように、再反射光学部材を構成する。
【０１２１】
図１５において、図示しないＹ方向に母線を有するシリンドリカルレンズによって、ポリゴンミラーＰＭに入射するビームＬＢ１ａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰａ上で収斂されているものとする。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されたビームＬＢ１ｂは、リレーレンズ系Ｇ３０を通って反射ミラーＭ５０に入射し、反射ミラーＭ５０で反射された後、反射ミラーＭ５１に入射する。このリレーレンズ系Ｇ３０によって反射面ＲＰａと反射ミラーＭ５１とは共役関係になっている。したがって、反射ミラーＭ５１に入射するビームＬＢ１ｂは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射ミラーＭ５１の反射面上で収斂される。また、反射ミラーＭ５１で反射されたビームＬＢ１ｃは、反射ミラーＭ５２で反射された後、リレーレンズ系Ｇ３１を通ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに入射する。ビームＬＢ１ｃがリレーレンズ系Ｇ３１を通って入射する反射面ＲＰは、反射面ＲＰａとは異なる反射面ＲＰ（以下、ＲＰｂ）である。リレーレンズ系Ｇ３１によって、反射ミラーＭ５１と反射面ＲＰｂとは共役関係になっている。したがって、反射面ＲＰｂに入射するビームＬＢ１ｃは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰｂ上で収斂される。そして、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｂで反射したビームＬＢ１ｄは、ｆθレンズＦＴに向けて反射される。なお、ポリゴンミラーＰＭの走査方向と直交する方向に関して、反射面ＲＰａ上でビームＬＢｎが収斂する位置（回転軸ＡＸｐが延びる方向の位置）と反射面ＲＰｂ上でビームＬＢｎが収斂する位置（回転軸ＡＸｐが延びる方向の位置）とは一致している。
【０１２２】
以上の本実施の形態では、図１５中のリレーレンズ系Ｇ３０、Ｇ３１と反射ミラーＭ５０、Ｍ５１、Ｍ５２とによって再反射光学系が構成され、上記第１の実施の形態と同等の作用、効果が奏される。
【０１２３】
（変形例１）図１６は、第３の実施の形態（図１５）の変形例１における、ビームＬＢｎをポリゴンミラーＰＭに２回反射させるための構成図である。なお、上記第３の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付す。本変形例１では、１回目にビームＬＢｎを反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰと、２回目にビームＬＢｎを反射するポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰとが異なるように、ビームＬＢｎをポリゴンミラーＰＭに入射させる再反射光学系の構成が図１５の構成と異なる。
【０１２４】
図示しないＹ方向に母線を有するシリンドリカルレンズによって、ポリゴンミラーＰＭに入射するビームＬＢ１ａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰａ上で収斂されているものとする。ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰａで反射されたビームＬＢ１ｂは、レンズ系Ｇ５０ａを通った後、反射ミラーＭ６０に入射する。反射ミラーＭ６０で反射したビームＬＢ１ｂは反射ミラーＭ６１に入射する。反射ミラーＭ６１で反射されたビームＬＢ１ｃは、レンズ系Ｇ５０ｂを通ってポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｂに入射する。この反射面ＲＰｂは、反射面ＲＰａとは異なる反射面ＲＰである。このレンズ系Ｇ５０ａ、Ｇ５０ｂは、光路中の中間位置（反射ミラーＭ６０、Ｍ６１の間）に瞳面ｅｐが形成されるリレーレンズ系Ｇ５０を構成し、このリレーレンズ系Ｇ５０によって、反射面ＲＰａ、ＲＰｂは互いに共役関係になっている。したがって、反射面ＲＰｂに入射するビームＬＢ１ｃは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（偏向方向）と直交する非走査方向（回転軸ＡＸｐの方向）に関して、反射面ＲＰｂ上で収斂される。そして、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰｂで反射したビームＬＢｎは、ｆθレンズＦＴに向けて反射される。なお、ポリゴンミラーＰＭの走査方向と直交する方向に関して、反射面ＲＰａ上でビームＬＢ１ａが収斂する位置（回転軸ＡＸｐが延びる方向の位置）と、反射面ＲＰｂ上でビームＬＢｎが収斂する位置（回転軸ＡＸｐが延びる方向の位置）とは一致している。本変形例１でも、上記第１の実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【０１２５】
［第１〜第３の実施の形態の変形例］
上記各実施の形態では、可動反射部材としてポリゴンミラーＰＭを用いたが、ガルバノミラー等の揺動反射部材を用いてビームＬＢｎを偏向させてもよい。また、ガルバノミラーＧＭを用いた場合は、図１７に示すような走査ユニットＵ１ｄとしてもよい。なお、上記第１〜第３の実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付す。また、走査ユニットＵｎｄ（Ｕ１ｄ〜Ｕ６ｄ）は、同一構成を有するので走査ユニットＵ１ｄのみを例に挙げて説明する。
【０１２６】
ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆは直交座標系ＸＹＺのＸ軸と平行に配置され、ガルバノミラー（可動反射部材、揺動反射部材）ＧＭの回転（振動）中心軸Ｃｇは、Ｚ軸と平行に配置される。ガルバノミラーＧＭの第１反射面ｍ１０と第２反射面ｍ１１は、Ｚ軸と平行であるとともに、回転中心軸Ｃｇ回りの振動の中立位置（振れ角度が０度）ではｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆに対してＸＹ面内で４５度の角度となるように設定されている。このガルバノミラーＧＭは、所定の振れ角度±θｇの範囲で振動（揺動）する。第１反射面ｍ１０を、例えば、ガルバノミラーＧＭの表面とした場合は、第２反射面ｍ１１は、ガルバノミラーＧＭの裏面となる。
【０１２７】
走査ユニットＵ１ｄに入射したビームＬＢ１（以下、入射ビームＬＢ１ａ）は、反射ミラー等によってその光路が折り曲げられた後、−Ｙ方向に進み、ガルバノミラーＧＭの第１反射面ｍ１０に入射する。ガルバノミラーＧＭの第１反射面ｍ１０で反射された入射ビームＬＢ１ａの反射光（以下、第１反射ビームＬＢ１ｂ）は、反射ミラーＭＲａ、ＭＲｂで反射されて再びガルバノミラーＧＭに入射する。このとき、反射ミラーＭＲａ、ＭＲｂで反射された第１反射ビームＬＢ１ｂの反射光（以下、第２反射ビームＬＢ１ｃ）は、ガルバノミラーＧＭの第２反射面ｍ１１に入射する。第２反射面ｍ１１で反射した第２反射ビームＬＢ１ｃの反射光（以下、第３反射ビームＬＢ１ｄ）は、ｆθレンズＦＴを通ってスポット光ＳＰとして基板Ｐに投射される。
【０１２８】
なお、ガルバノミラーＧＭを用いたビーム走査ユニットでは、反射面の面倒れを補正するためのシリンドリカルレンズを設けないが、面倒れ補正が必要である場合は、走査方向と直交する方向に関して、入射ビームＬＢ１ａと第２反射ビームＬＢ１ｃの各々を、第１反射面ｍ１０上と第２反射面ｍ１１上で収斂するシリンドリカルレンズを含む光学系をビームＬＢの光路上に設けるとよい。その場合、ｆθレンズＦＴと基板Ｐとの間には、ガルバノミラーＧＭの走査方向と直交する方向に関して、第３反射ビームＬＢ１ｄを基板Ｐ上で収斂するシリンドリカルレンズが設けられる。図１７に示す構成により、ガルバノミラーＧＭを用いた場合であっても、入射ビームＬＢ１ａを偏向させる第１反射面ｍ１０と、第２反射ビームＬＢ１ｃを偏向させる第２反射面ｍ１１とを異ならせることができる。また、ガルバノミラーＧＭの振れ角度は±θｇなので、光軸ＡＸｆを中心に±４θｇの範囲で偏向された第３反射ビームＬＢ１ｄがｆθレンズＦＴに入射する。したがって、本変形例でも、上記第１の実施の形態と同等の効果を奏することができる。ガルバノミラーＧＭは、振れ角の範囲の両端では、線形性が悪いため、通常は、振動の振幅角の中央位置を含む線形性のよい狭い振れ角範囲でビーム走査を行っているが、図１７のように、反射ミラーＭＲａ、ＭＲｂによる再反射光学部材を設けることによって、広い角度範囲で線形性のよいビーム走査が可能となる。
【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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【国際調査報告】
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