(57)【要約】  パターン描画装置（ＥＸ）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を描画ユニット（Ｕｎ）に向ける複数の選択用光学部材（ＯＳｎ）を有するビーム切換部と、複数の描画ユニット（Ｕｎ）のうちの特定の描画ユニット（Ｕｎ）から基板（Ｐ）に投射されるビームの強度を調整する際、特定の描画ユニット（Ｕｎ）に対応したビーム強度調整部の調整可能な範囲内で基板（Ｐ）に投射されるビームの強度を調整し、特定の描画ユニット（Ｕｎ）以外の他の描画ユニット（Ｕｎ）の各々から基板（Ｐ）に投射されるビームの強度を、特定の描画ユニット（Ｕｎ）から基板（Ｐ）に投射されるビームの強度と揃えるように、他の描画ユニット（Ｕｎ）の各々対応したビーム強度調整部を制御する制御部（２５０）と、を備える。
2018066338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置からのビームを走査部材によって基板上で走査してパターンを描画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前記描画ユニットに向ける複数の選択用光学部材を有するビーム切換部と、
前記複数の描画ユニットのうちの特定の描画ユニットから前記基板に投射されるビームの強度を調整する際、前記特定の描画ユニットに対応したビーム強度調整部の調整可能な範囲内で前記基板に投射されるビームの強度を調整し、前記特定の描画ユニット以外の他の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの強度を、前記特定の描画ユニットから前記基板に投射されるビームの強度と揃えるように、前記他の描画ユニットの各々対応した前記ビーム強度調整部を制御する制御部と、
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、
前記選択用光学部材は、回折作用によって前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する音響光学変調素子である、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、
前記ビーム強度調整部は、前記選択用光学部材としての前記音響光学変調素子の効率を調整するように、前記音響光学変調素子の駆動信号を調整するドライブ回路を含む、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、
前記制御部は、前記複数の選択用光学部材の各々を構成する前記音響光学変調素子の効率の調整可能範囲を比較して、前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの各強度が揃うように調整する、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、
前記制御部は、前記複数の選択用光学部材の各々を構成する前記音響光学変調素子の効率を計測するために、前記音響光学変調素子の複数を透過してくる前記光源装置からのビームの０次光の強度を検出する光電センサからの信号を用いる、パターン描画装置。
【請求項６】
請求項１に記載のパターン描画装置であって、
前記選択用光学部材は、屈折率の変化によって前記光源装置からのビームの偏光状態を変える電気光学素子と、偏光状態によって前記ビームを前記描画ユニットに向けて偏向する偏光分離素子とで構成される、パターン描画装置。
【請求項７】
光源装置からのビームを走査部材によって基板上で走査してパターンを描画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前記描画ユニットに向ける複数の選択用光学部材を有するビーム切換部と、
前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記基板に投射されるビームの強度を所定の範囲で調整可能な複数のビーム強度調整部と、
前記複数の選択用光学部材のうち、前記光源装置からの前記ビームを最後に入射する前記選択用光学部材で選択されて前記描画ユニットを介して前記基板に投射されるビームの強度の調整可能な範囲に基づいて、前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの強度を揃えるように前記複数のビーム強度調整部を制御する制御部と、
を備える、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、
前記選択用光学部材は、回折作用によって前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する音響光学変調素子である、パターン描画装置。
【請求項９】
請求項８に記載のパターン描画装置であって、
前記ビーム強度調整部は、前記選択用光学部材としての前記音響光学変調素子の効率を調整するように、前記音響光学変調素子の駆動信号を調整するドライブ回路を含む、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、
前記制御部は、前記複数の選択用光学部材の各々を構成する前記音響光学変調素子の効率の調整可能範囲を比較して、前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの各強度が揃うように調整する、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、
前記制御部は、前記複数の選択用光学部材の各々を構成する前記音響光学変調素子の効率を計測するために、前記音響光学変調素子の複数を透過してくる前記光源装置からのビームの０次光の強度を検出する光電センサからの信号を用いる、パターン描画装置。
【請求項１２】
請求項７に記載のパターン描画装置であって、
前記選択用光学部材は、屈折率の変化によって前記光源装置からのビームの偏光状態を変える電気光学素子と、偏光状態によって前記ビームを前記描画ユニットに向けて偏向する偏光分離素子とで構成される、パターン描画装置。
【請求項１３】
走査部材で光源装置からのビームを基板上で走査してパターンを描画する複数の描画ユニットによって、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、
前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する為の電気光学的な選択用光学部材が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ビームを複数の前記選択用光学部材の各々に順番に通すように導光する複数の光学素子を有するビーム切換部と、
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うちの１つに選択的に供給するように、前記複数の選択用光学部材のうちの１つに偏向の為の駆動信号を与える切換え制御部と、
前記複数の選択用光学部材のうちの前記駆動信号が与えられた前記選択用光学部材を透過した非偏向状態のビームの強度を検出して、前記複数の描画ユニットの各々に供給される前記ビームの強度を計測するビーム強度計測部と、
を備える、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、
前記選択用光学部材は、前記光源装置からのビームを、前記駆動信号に応答して前記描画ユニットに向かうように偏向するビームと共に、前記非偏向状態のビームを生成する音響光学変調素子である、パターン描画装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のパターン描画装置であって、
前記選択用光学部材は、前記光源装置からのビームを、前記駆動信号に応答して前記描画ユニットに向かうように偏向するビームと共に、前記非偏向状態のビームを生成する電気光学素子を含む、パターン描画装置。
【請求項１６】
走査部材で光源装置からのビームを基板上で走査してパターンを描画する複数の描画ユニットによって、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、
前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する為の音響光学変調素子が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ビームを複数の前記音響光学変調素子の各々に順番に通すように導光する複数の光学素子を有するビーム切換部と、
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うちの１つに順番に供給するように、前記複数の音響光学変調素子のうちの１つを偏向状態に切り換える制御部と、
前記複数の音響光学変調素子のうちの偏向状態になっている前記音響光学変調素子を透過した非偏向状態のビームの強度を検出して、前記複数の描画ユニットの各々に供給される前記ビームの強度を計測するビーム強度計測部と、
を備える、パターン描画装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のパターン描画装置であって、
前記ビーム強度計測部は、前記複数の音響光学変調素子のうちの最前段の音響光学変調素子に入射する前記光源装置からのビームの強度を検出する第１の光電センサと、
前記複数の音響光学変調素子の各々を通った前記非偏向状態のビームの強度を検出する第２の光電センサと、
を備える、パターン描画装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のパターン描画装置であって、
前記ビーム強度計測部は、前記制御部によって前記複数の音響光学変調素子のうちの１つが偏向状態に切り換えられるたびに前記第１の光電センサと前記第２の光電センサから出力される光電信号に基づいて、前記複数の音響光学変調素子の各々の効率に関する情報を演算する、パターン描画装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のパターン描画装置であって、
前記ビーム強度計測部は、前記複数の音響光学変調素子の各々で偏向されて前記描画ユニットの各々に供給される前記ビームをそれぞれ受光するように設けられた複数の第３の光電センサを備える、パターン描画装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のパターン描画装置であって、
前記ビーム強度計測部は、前記第２の光電センサと前記複数の第３の光電センサの各々から出力される光電信号と、前記複数の音響光学変調素子の各々の効率に関する情報とに基づいて、前記複数の音響光学変調素子の透過率に関する情報を演算する、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、被照射体としての基板上でビームのスポットを走査して、基板上に所定のパターンを描画するパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームのスポット光を被照射体（加工対象物）に投射し、且つ、スポット光を走査ミラー（ポリゴンミラー）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、図形等）を形成するために、例えば、特開２００８−１９５０１９号公報のような画像形成装置（描画装置）が知られている。【０００３】
特開２００８−１９５０１９号公報には、写真印画紙である感光材上に設定される複数の走査領域（分担領域）の各々をレーザ露光部からの露光ビームで分担して走査して感光材上に画像を形成（描画）する際、複数のレーザ露光部の温度変化によって露光ビームによる露光量が変動しないように、予め求められているレーザ露光部の温度変化と露光ビームの強度変化との関係に基づいて、レーザ露光部からの露光ビームの強度を調整して、各レーザ露光部が受け持つ走査領域のつなぎ目での濃度むらを抑制することが開示されている。特開２００８−１９５０１９号公報の画像形成装置には、３つのレーザ露光部の各々に、光の３原色に対応した赤、緑、青の各波長帯のレーザ光を出力する３個のレーザ光源と、３つのレーザ光源の各々からの赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の強度を画像データに応じて個別に変調する３つの音響光学変調素子（ＡＯＭ）と、３つのＡＯＭの各々からの３本のレーザ光を１本に重畳するハーフミラーと、重畳された１本のレーザ光を走査する回転ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで走査されるレーザ光を感光材上で等速走査するためのｆθレンズ等が設けられている。【０００４】
特開２００８−１９５０１９号公報では、レーザ光源やＡＯＭを温調部によって温度制御しているが、温度が設定温度に対して０．１℃以上変化すると露光量が変化するとして、レーザ光源からのレーザ光を画像データに応じて変調するＡＯＭの変調レベルを、温度センサで測定される温度変化に応じて補正するようにしている。すなわち、特開２００８−１９５０１９号公報では、筐体内の温度が設定温度から多少外れて、元の温度に戻る間に生じ得る温調制御上の遅延や、オーバーシュート現象があったとしても、各レーザ露光部での露光量の変動をＡＯＭの変調レベルの調整で補正して、感光材上での分担領域の境界での不連続な露光量の差による濃度むらを抑えている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様は、光源装置からのビームを走査部材によって基板上で走査してパターンを描画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前記描画ユニットに向ける複数の選択用光学部材を有するビーム切換部と、前記複数の描画ユニットのうちの特定の描画ユニットから前記基板に投射されるビームの強度を調整する際、前記特定の描画ユニットに対応したビーム強度調整部の調整可能な範囲内で前記基板に投射されるビームの強度を調整し、前記特定の描画ユニット以外の他の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの強度を、前記特定の描画ユニットから前記基板に投射されるビームの強度と揃えるように、前記他の描画ユニットの各々対応した前記ビーム強度調整部を制御する制御部と、を備える。
【０００６】
本発明の第２の態様は、光源装置からのビームを走査部材によって基板上で走査してパターンを描画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前記描画ユニットに向ける複数の選択用光学部材を有するビーム切換部と、前記複数の描画ユニットの各々に対応して設けられ、前記基板に投射されるビームの強度を所定の範囲で調整可能な複数のビーム強度調整部と、前記複数の選択用光学部材のうち、前記光源装置からの前記ビームを最後に入射する前記選択用光学部材で選択されて前記描画ユニットを介して前記基板に投射されるビームの強度の調整可能な範囲に基づいて、前記複数の描画ユニットの各々から前記基板に投射されるビームの強度を揃えるように前記複数のビーム強度調整部を制御する制御部と、を備える。
【０００７】
本発明の第３の態様は、走査部材で光源装置からのビームを基板上で走査してパターンを描画する複数の描画ユニットによって、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、前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する為の電気光学的な選択用光学部材が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ビームを複数の前記選択用光学部材の各々に順番に通すように導光する複数の光学素子を有するビーム切換部と、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うちの１つに選択的に供給するように、前記複数の選択用光学部材のうちの１つに偏向の為の駆動信号を与える切換え制御部と、前記複数の選択用光学部材のうちの前記駆動信号が与えられた前記選択用光学部材を透過した非偏向状態のビームの強度を検出して、前記複数の描画ユニットの各々に供給される前記ビームの強度を計測するビーム強度計測部と、を備える。
【０００８】
本発明の第４の態様は、走査部材で光源装置からのビームを基板上で走査してパターンを描画する複数の描画ユニットによって、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、前記光源装置からのビームを前記描画ユニットに向けて偏向する為の音響光学変調素子が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ビームを複数の前記音響光学変調素子の各々に順番に通すように導光する複数の光学素子を有するビーム切換部と、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うちの１つに順番に供給するように、前記複数の音響光学変調素子のうちの１つを偏向状態に切り換える制御部と、前記複数の音響光学変調素子のうちの偏向状態になっている前記音響光学変調素子を透過した非偏向状態のビームの強度を検出して、前記複数の描画ユニットの各々に供給される前記ビームの強度を計測するビーム強度計測部と、を備える。
【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示す斜視図である。
【図２】図１に示すパターン描画装置に搭載される描画ユニットの具体的な構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示した選択用光学素子と入射ミラーとの具体的な光学配置を示す図である。
【図４】光源装置からのビームを６つの描画ユニットのいずれかに選択的に振り分けるためのビーム切換部と描画制御装置の概略的な構成を示す図である。
【図５】図４に示した描画制御装置内に設けられる強度調整制御部やドライブ回路等の接続関係を説明する図である。
【図６】選択用光学素子に印加される駆動信号のＲＦ電力の変化による回折効率の変化特性の一例を示すグラフである。
【図７】描画ユニットの各々に供給されるビームの強度と、そのビームの強度を調整する選択用光学素子での調整可能範囲との関係の一例を模式的に示したグラフである。
【図８】光源装置からのビームの進行方向に沿って直列に並べられた複数の選択用光学素子の各々の効率と透過率とによる影響を模式的に説明する図である。
【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。
【００１１】
［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に露光処理を施すパターン描画装置（以下、露光装置とも呼ぶ）ＥＸの概略構成を示す斜視図である。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。
【００１２】
パターン描画装置ＥＸは、基板Ｐに所定の処理（露光処理など）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基板処理装置である。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。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、液晶ディスプレイなどがある。デバイス製造システムは、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）方式の生産方式を有する。そのため、各種処理後の基板Ｐは、複数のデバイス（表示パネル）が基板Ｐの搬送方向に連なった状態で配列される多面取り用の基板となっている。供給ロールから送られた基板Ｐは、順次、前工程のプロセス装置、パターン描画装置ＥＸ、および後工程のプロセス装置を通って各種処理が施され、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（長尺方向）となり、幅方向が短手方向（短尺方向）となる帯状の形状を有する。
【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、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、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、または酸化ケイ素などでもよい。また、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、箔など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】
前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）は、供給ロールから送られてきた基板Ｐをパターン描画装置ＥＸに向けて所定の速度で長尺方向に沿って搬送しつつ、パターン描画装置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、パターン描画装置ＥＸへ送られてくる基板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、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。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など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、パターン描画装置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）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。
【００１８】
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、基板Ｐに対して露光処理を行う処理装置である。パターン描画装置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。
【００１９】
本実施の形態において、パターン描画装置ＥＸは、図１に示すように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。露光装置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、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）にポリゴンミラー（走査部材）で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、長尺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。
【００２０】
図１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。なお、回転ドラムＤＲのＹ方向の両側には、回転ドラムＤＲを中心軸ＡＸｏの周りに回転させるようにベアリングで支持される不図示のシャフトが設けられる。そのシャフトには、図示しない回転駆動源（例えば、モータや減速機構など）からの回転トルクが与えられ、回転ドラムＤＲは中心軸ＡＸｏ回りに一定の回転速度で回転する。
【００２１】
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、基板Ｐの感光層に対する感度を有し、３７０ｎｍ以下の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（図４で説明する）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）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。
【００２２】
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ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）と、複数の反射ミラーＭ１〜Ｍ１２と、複数の入射ミラー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、超音波信号で駆動されて、入射したビームＬＢの１次回折光を描画用のビーム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および複数の入射ミラーＩＭｎ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と入射ミラー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および入射ミラー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。
【００２３】
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１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３を用いて説明する。
【００２４】
図１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、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。
【００２５】
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となるように、描画制御装置２００（図４参照）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。
【００２６】
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の各々で偏向されて射出するビーム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入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）に投射される。各入射ミラー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。
【００２７】
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てもよい。複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々は、描画制御装置２００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、描画制御装置２００からの駆動信号（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）させて入射ミラー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。
【００２８】
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１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。
【００２９】
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→・・・のように定められている。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。
【００３０】
図１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。
【００３１】
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。
【００３２】
図１に示すように、露光装置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ＳＰ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ＳＰは主走査方向（Ｙ方向）に走査される。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ＳＰの基板Ｐ上における走査軌跡でもある。
【００３３】
描画ユニット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、描画ユニット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１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、中心面に対して対称に設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
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のＹ方向の幅を１８０〜３６０ｍｍ程度まで広げている。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ＳＰの走査距離は、原則として同一とする。
【００３６】
本実施の形態の場合、光源装置ＬＳからのビームＬＢが、数十ピコ秒以下の発光時間のパルス光である場合、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、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（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、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（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ＳＰのサイズ（寸法）φを３〜４μｍ程度とする。
【００３７】
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。
【００３８】
図１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、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２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１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２参照）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２参照）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の各反射面の倒れ誤差によるスポット光ＳＰ（描画ラインＳＬ１）の副走査方向への位置変動が補正される。
【００３９】
入射ミラー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をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰに向けて、ＸＹ平面と平行な面内で折り曲げるように反射する。
【００４０】
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。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の被照射面上にスポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬ１の数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８本となる。
【００４１】
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を介してスポット光ＳＰとなって基板Ｐ上に投射される。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ＡＸｆを含む面となる。
【００４２】
次に、図２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。図２に示すように、描画ユニットＵｎ内には、ビームＬＢｎの入射位置から被照射面（基板Ｐ）までのビームＬＢｎ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が設けられる。さらに、描画ユニットＵｎ内には、描画ユニットＵｎの描画開始可能タイミング（スポット光ＳＰ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Ｕｎ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ＬＢｎ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光検出器（光電センサ）ＤＴｃが設けられる。
【００４３】
描画ユニットＵｎに入射するビームＬＢｎは、Ｚ軸と平行な光軸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ＬＢｎは、反射ミラーＭ２０から−Ｘ方向に離れた反射ミラーＭ２０ａに向けて−Ｘ方向に進む。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Ｕｎに入射するビームＬＢｎ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ＬＢｎ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ＬＢｎを反射ミラーＭ２１から−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Ｍ２１で反射されたビームＬＢｎは、反射ミラーＭ２２に入射する。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ＬＢｎ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ＬＢｎは、不図示のλ／４波長板と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ＬＢｎをポリゴンミラーＰＭに向けて反射する。
【００４４】
ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢｎ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ＬＢｎ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ＬＢｎ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４参照）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。
【００４５】
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ＬＢｎ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ＬＢｎ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ＬＢｎ（描画ラインＳＬｎ）の照射位置が副走査方向にずれることを抑制できる。
【００４６】
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によって、基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ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Ｕｎに入射したビームＬＢｎ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。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。
【００４７】
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〕
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Ａ
【００４８】
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Ａ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。
【００４９】
図２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を出力することになる。原点信号ＳＺｎは、描画制御装置２００（図４参照）に送られ、原点信号ＳＺｎが発生してから、所定の遅延時間Ｔｄｎだけ経過した後にスポット光ＳＰの描画ラインＳＬｎに沿った走査が開始される。
【００５０】
図３は、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）および入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）回りの具体的な構成を示す図である。選択用光学素子ＯＳｎ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）の平行光束として入射する。高周波信号（超音波信号）である駆動信号ＤＦｎが入力されていない期間（駆動信号ＤＦｎがオフ）では、入射したビームＬＢが選択用光学素子ＯＳｎ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ＡＸｂ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ＯＳｎに入射する。このとき選択用光学素子ＯＳｎ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ＡＸｂと同軸とする。集光レンズＧａは、選択用光学素子ＯＳｎ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。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ＯＳｎ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。
【００５１】
一方、高周波信号である駆動信号ＤＦｎが選択用光学素子ＯＳｎに印加されるオン状態の期間では、入射したビームＬＢが選択用光学素子ＯＳｎによって回折されたビームＬＢｎ（１次回折光）と、回折されなかった０次のビームＬＢｎｚとが発生する。入射するビームＬＢの強度を１００％とし、選択用光学素子ＯＳｎの透過率による低下を無視したとき、回折されたビームＬＢｎの強度は最大で８０％程度であり、残り２０％程度が０次のビームＬＢｎｚの強度となる。０次のビームＬＢｎｚは、集光レンズＧａとコリメートレンズＧｂとを通り、さらに後段の選択用光学素子ＯＳｎを透過して吸収体ＴＲで吸収される。駆動信号ＤＦｎの高周波の周波数に応じた回折角で−Ｚ方向に偏向されたビームＬＢｎ（平行光束）は、集光レンズＧａを透過して、面Ｐｓ上に設けられた入射ミラーＩＭｎ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ＯＳｎ内の回折点と光学的に共役であるので、集光レンズＧａから入射ミラーＩＭｎに向かうビームＬＢｎは、光軸ＡＸｂから偏心した位置を光軸ＡＸｂ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Ｕｎ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。
【００５２】
入射ミラーＩＭｎの反射面またはその近傍を面Ｐｓの位置に配置することによって、選択用光学素子ＯＳｎで偏向（回折）されたビームＬＢｎは、入射ミラーＩＭｎで−Ｚ方向に反射され、コリメートレンズＧｃを介して光軸ＡＸ１（図２、図３参照）に沿って描画ユニットＵｎ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ＬＢｎを、コリメートレンズＧｃの光軸（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ＬＢｎ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、入射ミラーＩＭｎの反射面またはその近傍に配置される。
【００５３】
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ＯＳｎ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に入射ミラーＩＭｎを配置すると、選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎの周波数を規定周波数から±ΔＦｓだけ変化させることにより、ビームＬＢｎの面Ｐｓ上での集光点の光軸ＡＸｂに対する偏心量（シフト量）を変化させることができる。その結果、描画ユニットＵｎから基板Ｐ上に投射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰを、副走査方向に±ΔＳＦｐだけシフトさせることができる。そのシフト量（｜ΔＳＦｐ｜）は、選択用光学素子ＯＳｎ自体の偏向角の最大範囲、入射ミラーＩＭｎの反射面の大きさ、描画ユニットＵｎ内のポリゴンミラーＰＭまでの光学系（リレー系）の倍率、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰのＺ方向の幅、ポリゴンミラーＰＭから基板Ｐまでの倍率（ｆθレンズ系ＦＴの倍率）等による制限を受けるが、スポット光ＳＰの基板Ｐ上の実効的なサイズ（径）程度、或いは描画データ上で定義される画素寸法（Ｐｘｙ）程度の範囲で調整可能である。これによって、描画ユニットＵｎの各々で基板Ｐ上に描画される新たなパターンと基板Ｐ上に形成済みのパターンとの重ね合せ誤差、或いは、描画ユニットＵｎの各々で基板Ｐ上に描画される新たなパターン間の継ぎ誤差を、高精度に且つ高速に補正することができる。
【００５４】
図４は、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つに選択的に振り分けるための選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）を含むビーム切換部の概略的な構成を示す。図４の各部材の符号は、図１に示した部材と同じものであるが、図１中に示した反射ミラーＭ１〜Ｍ１２は適宜省略してある。ファイバーアンプレーザ光源で構成される光源装置ＬＳは、描画制御装置２００に接続され、各種の制御情報ＳＪをやり取りする。光源装置ＬＳは、内部にビームＬＢをパルス発光させる際の発振周波数Ｆａ（例えば、４００ＭＨｚ）のクロック信号ＣＬＫを発生するクロック回路を備え、描画制御装置２００から送られてくる描画ユニットＵｎごとの描画データＳＤｎ（１画素を１ビットとするビットマップデータからのシリアルデータ）に基づいて、ビームＬＢｎをクロック信号ＣＬＫに応答してバーストモード（所定のクロックパルス数分の発光と所定のクロックパルス数分の発光停止との繰り返し）でパルス発光する。このように、本実施の形態では、光源装置ＬＳ自体が、パターン描画の為にビームＬＢを強度変調（パルス発光のオン／オフの切替え）している。
【００５５】
描画制御装置２００は、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々の原点センサのビーム受光部（ビーム受光系、受光系）６０ｂから出力される原点信号ＳＺｎ（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の回転速度と回転角度位相とが指定された状態となるように、ポリゴンミラーＰＭの回転モータＲＭを制御するポリゴン回転制御部と、選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）の各々に供給される超音波信号としての駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６のオン／オフ（印加／非印加）を原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）に基づいて制御するビーム切換制御部（後で図５により詳述する）と、を備える。なお、図４でも、図１の配置に合わせて、光源装置ＬＳからのビームＬＢは選択用光学素子ＯＳ５→ＯＳ６→ＯＳ３→ＯＳ４→ＯＳ１→ＯＳ２の順番で通るものとする。また図４では、６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６のうちの選択用光学素子ＯＳ４が選択されてオン状態となり、光源装置ＬＳからのビームＬＢ（描画ユニットＵ４で描画されるパターンの描画データＳＤｎで強度変調されている）を入射ミラーＩＭ４に向けて偏向し、ビームＬＢ４として描画ユニットＵ４に供給している状態を示している。
【００５６】
このように、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６をビームＬＢの光路に直列に設けると、選択用光学素子ＯＳｎの各々が有する透過率や回折効率によって、光源装置ＬＳからの選択用光学素子ＯＳｎの順番に応じて、選択されたビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度（パルス光のピーク強度）が異なる。そのため、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に入射するビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度（すなわち、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々が基板Ｐの感光層に与える露光量）の相対差を、所定の許容範囲内（例えば、±５％以内、望ましくは±２％以内）に調整する（揃える）必要がある。本実施の形態では、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に入射するビームＬＢ１〜ＬＢ６の各々の強度を、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々を駆動する駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々のレベル（高周波信号の振幅、或いは電力）を変えて調整する。
【００５７】
その為に本実施の形態では、図４に示すように、光源装置ＬＳからのビームＬＢが通る光路中にいくつかの箇所に、ビーム強度を検出する光電センサＤＴａ、ＤＴｂ、ＤＴ１〜ＤＴ６を設け、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に供給されるビームＬＢ１〜ＬＢ６の各々の強度をモニターする。図４において、光電センサＤＴａ（第１の光電センサ）は、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢが図１中の反射ミラーＭ１で反射されるときに一定の割合（例えば数％以下）で透過してくる漏れ光を受光して、その強度に応じた光電信号を出力する。光電センサＤＴａからの光電信号は、増幅器、サンプルホールド回路、アナログ／デジタル変換器等を含む検出回路ＣＫａに入力され、検出回路ＣＫａは光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度に対応した検出信号Ｓａを出力する。なお、光源装置ＬＳが波長変換素子を有する場合、波長変換前の長波長域のビームが紫外波長域のビームＬＢに重畳して出力されることがあるので、光源装置ＬＳの射出窓に長波長域のビームを遮断して紫外波長域のビームＬＢを透過する波長フィルタを設けるのが良い。
【００５８】
光電センサＤＴｂ（第２の光電センサ）は、光源装置ＬＳからのビームＬＢが６つの選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２を順番に通った後に入射する吸収体ＴＲの手前に配置された部分反射ミラーＭｂを透過したビーム（０次光）を受光する。部分反射ミラーＭｂは、６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６のうち、最終段の選択用光学素子ＯＳ２を透過してきたビーム（０次光）を吸収体ＴＲと光電センサＤＴｂとに振幅分割するビームスプリッタとして機能する。光電センサＤＴｂから出力される光電信号は、増幅器、サンプルホールド回路、アナログ／デジタル変換器等を含む検出回路ＣＫｂに入力され、検出回路ＣＫｂは最終段の選択用光学素子ＯＳ２を通ってきたビーム（０次光）の強度に対応した検出信号Ｓｂを出力する。ここで、検出回路ＣＫａ、ＣＫｂから出力される検出信号Ｓａ、Ｓｂは、光電センサＤＴａと光電センサＤＴｂの各々に受光されるビームの強度が同じときに同じ値となるように調整（較正）されているものとする。
【００５９】
さらに本実施の形態では、入射ミラーＩＭｎ（ＩＭ１〜ＩＭ６）の各々で反射されて描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々に入射したビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を反射する反射ミラーＭ２２の裏側に配置されて、反射ミラーＭ２２でのビームＬＢｎの漏れ光を受光する光電センサＤＴ１〜ＤＴ６が設けられる。反射ミラーＭ２２の反射面は、入射してくるビームＬＢｎの大部分（例えば９８％程度）を反射するが、残りの強度分は漏れ光となって透過する。図４では図示を省略するが、光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々からの光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６は、それぞれ検出回路ＣＫａ、ＣＫｂと同様の検出回路によって増幅され、光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の各強度に対応した計測信号（デジタル値）が生成される。実際の露光制御には、それらの計測信号が使われるが、ここでは説明を簡単にする為、光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の各々の強度に基づいて露光制御するものとする。光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６（増幅後の計測信号）の各強度は、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々によって基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰ（ビームＬＢ１〜ＬＢ６）の絶対的な強度に対応するように、予め検出回路での増幅率等がキャリブレーションされている。従って、光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の各々の強度が所定の許容範囲内（例えば±２％以内）になるように露光制御（強度補正）すれば、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々で描画されるパターンは、同じ露光量（ドーズ量）で露光されることになる。
【００６０】
図５は、図４の描画制御装置２００内に設けられ、描画ユニットＵｎの各々での露光量を制御するための強度調整制御部２５０と、各選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６を生成するドライブ回路２５１ａ〜２５１ｆとの構成を示す。強度調整制御部２５０は、図４に示した光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６（増幅後の計測信号）と、検出回路ＣＫａ、ＣＫｂからの検出信号Ｓａ、Ｓｂとを入力すると共に、描画制御装置２００内の主制御ＣＰＵとの間で各種の制御情報ＩＦＤをやり取りする。ドライブ回路２５１ａ〜２５１ｆの各々は、発振回路ＲＦからの高周波信号を入力して、ゲイン調整回路２５２ａ〜２５２ｆの各々からの調整信号Ｐｗ１〜Ｐｗ６に応じた振幅（電力）に調整された駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６を出力する。強度調整制御部（ビーム強度計測部）２５０は、光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６と検出信号Ｓａ、Ｓｂ、および制御情報ＩＦＤに基づいて、ゲイン調整回路２５２ａ〜２５２ｆの各々に調整信号Ｐｗ１〜Ｐｗ６を変更するための指令情報（デジタルな目標値）を演算により算出して送出する。本実施の形態において、強度調整制御部２５０は、描画ユニットＵｎの各々での露光量が制御情報ＩＦＤで指示される目標値に揃うように、ビームＬＢ１〜ＬＢ６の各々の強度を調整する。
【００６１】
さらに強度調整制御部２５０は、原点信号ＳＺ１〜ＳＺ６の各々に応答して、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々を所定時間（ポリゴンミラーＰＭの１つの反射面がビームＬＢｎを走査する期間）だけオン状態にした後にオフ状態に切り替える切替え信号ＬＰ１〜ＬＰ６をドライブ回路２５１ａ〜２５１ｆに出力する。ドライブ回路２５１ａ〜２５１ｆの各々は、切替え信号ＬＰ１〜ＬＰ６に応答して、駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６への印加状態と非印加状態とを切り替える。
【００６２】
図６は、選択用光学素子ＯＳｎとしての音響光学変調素子に印加される駆動信号ＤＦｎのＲＦ電力（高周波信号の振幅）の変化による回折効率の変化特性ＣＣａの一例を示す図である。図６において、横軸は駆動信号ＤＦｎのＲＦ電力を表し、縦軸は音響光学変調素子の回折効率（入射するビームＬＢの強度に対する偏向されたビームＬＢｎの強度の比率）βを表す。回折効率βは、調整可能範囲ΔＫｎ内で入力されるＲＦ電力の増加に伴って増加し、ある電力値Ｐｗｍで最大の回折効率（調整可能範囲ΔＫｎの上限）になった後、徐々に減少する傾向を持つ。最大効率は、音響光学変調素子の結晶媒体の種類によって多少の変化はあるが、８０％以下である。効率βの調整可能範囲ΔＫｎの下限は、比較的に低い値まで広く取れ、その下限に対応した電力値をＰｗｏとする。先に示した図３において、選択用光学素子ＯＳｎに入射するビームＬＢの強度をＥｏ（１００％）とし、選択用光学素子ＯＳｎの効率をβｎ（％）、透過率をεｎ（％）としたとき、選択用光学素子ＯＳｎで偏向されるビームＬＢｎの強度Ｅｄは、Ｅｄ＝εｎ・βｎ・Ｅｏで表され、偏向されずに透過したビームＬＢｎｚ（非偏向の０次光）の強度Ｅｓは、Ｅｓ＝εｎ・（１−βｎ）・Ｅｏで表される。効率βの変化特性ＣＣａは、選択用光学素子ＯＳｎに入射するビームＬＢの入射角度が微少に変動したり、選択用光学素子ＯＳｎの結晶媒体（或いは石英）の温度が大きく変わったりすると変化する。その為、同じＲＦ電力を選択用光学素子ＯＳｎに与えても同じ効率にはならず、偏向されたビームＬＢｎの強度は変動してしまう。また、透過率εｎは、入射するビームＬＢの結晶媒体（或いは石英）での吸収特性や入射面や射出面に被覆された反射防止膜の特性等によって決まり、通常は変動のない一定値（例えば、９５％）として扱える。しかしながら、長時間に渡って紫外波長域のビームを通していると、劣化等によって透過率εｎも徐々に変動（低下）することもある。
【００６３】
本実施の形態では、図４に示した光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々で計測されるビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度に対応した光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の値が、適正露光量に対応して設定される目標値に対して、例えば±２％以内に抑えられるように、パターン露光動作中は、強度調整制御部２５０によって駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々の供給電力（振幅）をフィードバックで調整（補正）することができる。しかしながら、適正露光量を変更する必要が生じたときは、選択用光学素子ＯＳｎの効率βを変化させて偏向されるビームＬＢｎの各々の強度を調整するが、そのような調整に制限が生じることがある。そのことを、図７を用いて説明する。
【００６４】
図７は、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に供給されるビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度と、ビームＬＢ１〜ＬＢ６の各々の強度を調整する選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の調整可能範囲ΔＫ１〜ΔＫ６とを模式的に示したグラフである。図７において、横軸は光源装置ＬＳからのビームＬＢが供給される順番に合わせて、左側から描画ユニットＵ５、Ｕ６、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ１、Ｕ２の各々でのビームＬＢｎの強度と調整可能範囲ΔＫｎ（ΔＫ１〜ΔＫ６）とを並べたものである。図４（図１）のように、６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６をビームＬＢの光路に沿ってシリアルに配置した場合、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の透過率εｎの程度や個々の透過率εｎの違いによって、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々による効率βｎの調整状態が異なってくる。
【００６５】
例えば、光源装置ＬＳに最も近い最前段の選択用光学素子ＯＳ５で偏向されるビームＬＢ５の強度Ｅ５（光電センサＤＴ５で計測される値）は、光源装置ＬＳを射出したところでのビームＬＢの強度をＥｏ（光電センサＤＴａで計測される値）とすると、選択用光学素子ＯＳ５の透過率ε５および効率β５によって、Ｅ５＝ε５・β５・Ｅｏで表される。一方、光源装置ＬＳから一番離れている最終段の選択用光学素子ＯＳ２で偏向されるビームＬＢ２の強度Ｅ２は、６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の全ての透過率εｎの積と、効率β２によって、Ｅ２＝ε５・ε６・ε３・ε４・ε１・ε２・β２・Ｅｏで表される。６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の透過率εｎが同じで９５％であったとすると、ビームＬＢ５の強度Ｅ５は、Ｅ５＝０．９５・β５・Ｅｏとなり、ビームＬＢ２の強度Ｅ２は、Ｅ２＝０．７３５・β２・Ｅｏとなる。ビームＬＢ５の強度Ｅ５とビームＬＢ２の強度Ｅ２とを等しく設定する為には、選択用光学素子ＯＳ５の効率β５を低く設定し、選択用光学素子ＯＳ２の効率β２を高く設定することになる。
【００６６】
選択用光学素子ＯＳ５の効率β５を低く設定するということは、図６で示した効率の変化特性ＣＣａ上で電力値を低くすることであり、選択用光学素子ＯＳ２の効率β２を高く設定するということは、電力値を高くすることである。図７に示す設定の場合、ビームＬＢ１〜ＬＢ６の各々の強度が目標値に対して許容範囲（例えば±２％）内に設定されているとしたとき、最前段の選択用光学素子ＯＳ５の効率β５は、効率（電力）の調整可能範囲ΔＫ５の下側に設定され、最終段の選択用光学素子ＯＳ２の効率β２は、効率（電力）の調整可能範囲ΔＫ２の上側に設定されている。図７の場合、最終段の選択用光学素子ＯＳ２は調整可能範囲ΔＫ２の上限（電力値Ｐｗｍに対応）に近づいており、また最前段の選択用光学素子ＯＳ５は調整可能範囲ΔＫ５の下限（電力値Ｐｗｏに対応）に近づいている。従って、図７において、ビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度の目標値を変更する際には、選択用光学素子ＯＳ２の効率の調整可能範囲ΔＫ２の上限と選択用光学素子ＯＳ５の効率の調整可能範囲ΔＫ５の下限との間の強度（露光量）設定可能範囲内に制限される。
【００６７】
実際の装置では、最も減衰を受ける最終段の選択用光学素子ＯＳ２で偏向されるビームＬＢ２の強度が、基板Ｐの感光層に対して適正露光量となるように、光源装置ＬＳからのビームＬＢの最大強度（パワー）は多少の余裕をもって設定されている。従って、基板Ｐの感光層の感度の違いや感光層の厚さの違いによって適正露光量を調整する際は、図７の強度（露光量）設定可能範囲内で強度の目標値を変更可能か否かが、描画制御装置２００又は強度調整制御部２５０によって判定される。調整すべき適正露光量に対応したビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度の新たな目標値が、図７の強度（露光量）設定可能範囲内のときは、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の効率βｎが現在値から補正されるように、図６の効率変化特性ＣＣａに基づいて駆動信号ＤＦ１〜ＤＦ６の各々のＲＦ電力が補正される。
【００６８】
調整すべき適正露光量に対応したビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度の新たな目標値が、図７の強度（露光量）設定可能範囲よりも上に外れる場合、そのまま調整（補正）したとしても、最終段の選択用光学素子ＯＳ２で偏向されたビームＬＢ２（描画ユニットＵ２）による露光量は不足することになり、目標値が図７の強度（露光量）設定可能範囲よりも下に外れる場合、そのまま調整（補正）したとしても、最前段の選択用光学素子ＯＳ５で偏向されたビームＬＢ５（描画ユニットＵ５）による露光量はオーバーすることになる。本実施の形態のように、複数の選択用光学素子ＯＳｎを光源装置ＬＳからのビームＬＢの光路に沿って直列に配置する場合、光源装置ＬＳの内部の部材の変動や劣化によって、ビームＬＢの強度が徐々に低下してきた場合、ビームＬＢｎの各々の強度を目標値に維持する為には、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎをそれぞれ高めることになる。そのため、図７に示した選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎの調整可能範囲ΔＫｎは、目標値に対して相対的に下方にシフトしていく。その場合、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎと透過率εｎとが同一であると、最終段に位置する選択用光学素子ＯＳ２の効率β２の調整可能範囲ΔＫ２が最初に上限に達してしまい、それ以上の調整ができなくなる。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、図４に示した検出回路ＣＫａからの検出信号Ｓａによって、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢの強度変化を、描画制御装置２００または強度調整制御部２５０によって逐次モニターし、その強度変化に依らずに適正露光量（図７の目標値）が維持されるように、特に、選択用光学素子ＯＳｎのうちで最終段に位置する選択用光学素子ＯＳ２での効率β２（ＲＦ電力）の変更が調整可能範囲ΔＫ２内で可能か否かを確認する。可能な場合は、選択用光学素子ＯＳ２を含む全ての選択用光学素子ＯＳｎの効率βｎが調整されるように、駆動信号ＤＦｎの各々のＲＦ電力（振幅）が強度調整制御部２５０によって制御される。このように、最終段の選択用光学素子ＯＳ２での効率β２（ＲＦ電力）と調整可能範囲ΔＫ２との関係を確認するのは、全ての選択用光学素子ＯＳｎの効率βｎと透過率εｎとが同じと仮定したからであり、第１の実施の形態のように、効率βｎと透過率εｎとを計測して、効率βｎの変動や透過率εｎの変動が許容範囲から外れるような傾向を示した選択用光学素子ＯＳｎを特定し、その選択用光学素子ＯＳｎにおける効率βｎ（ＲＦ電力）と調整可能範囲ΔＫｎとの関係を確認して、描画ユニットＵｎの各々によるビームＬＢｎの強度が揃うように調整すれば良い。
【００７０】
以上のように、本実施の形態では、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢが順番に通されるように設けた複数の選択用光学素子（音響光学変調素子）ＯＳｎの各々によって、ビームＬＢを対応する描画ユニットＵｎのいずれかに選択的に供給する際、光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度が低下しても、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率（ビーム強度の変化）の調整可能範囲ΔＫｎの下で、描画ユニットＵｎの各々に供給されるビームＬＢｎの各強度が調整されるので、描画ユニットＵｎの各々で描画されるパターンは同じ露光量（例えば±２％の許容範囲内）で露光される。その為、描画ユニットＵｎの各々で露光されるパターンの継ぎ部での線幅の一様性が維持される。
【００７１】
〔第２の実施の形態〕
上記の実施の形態では、選択用光学素子ＯＳｎのうちで特に最終段に位置する選択用光学素子ＯＳ２での効率β２（ＲＦ電力）の調整可能範囲ΔＫ２に注目して、描画ユニットＵｎの各々によるパターン描画が適正露光量になるように揃えられるか否かを判断した。しかしながら、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎが比較的に大きく異なる場合、図７のように、最終段の選択用光学素子ＯＳ２の効率β２（ＲＦ電力）の調整可能範囲ΔＫ２に注目するだけでなく、全ての選択用光学素子ＯＳｎの効率βｎの調整可能範囲ΔＫｎから、指定された適正露光量（ビームＬＢｎの強度の目標値）が得られるか否かを判定することが望ましい。その為には、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎの変動の状態を適当な時間間隔で把握し、調整可能範囲ΔＫｎを設定し直す必要がある。そこで、本実施の形態では、図４に示した光電センサＤＴａ、ＤＴｂの各々からの検出信号Ｓａ、Ｓｂを利用して、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎの変動を計測する。
【００７２】
図８は、光源装置ＬＳからのビームＬＢの進行方向に沿って直列に並べられた６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６のうち、３番目の選択用光学素子ＯＳ３がオン状態となり、他の５つの選択用光学素子ＯＳ５、ＯＳ６、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２がオフ状態となったときの各ビームの発生状態を模式的に示す図である。図８では、選択用光学素子ＯＳ３がオン状態となっているので、選択用光学素子ＯＳ３で非偏向な状態で進む０次光としてのビームＬＢ３ｚが光電センサＤＴｂで受光され、検出信号Ｓｂとして出力される。ここで、光電センサＤＴａで受光されるビームＬＢの強度に対応した検出信号Ｓａの強度をＥａとし、全ての選択用光学素子ＯＳｎ（ＯＳ１〜ＯＳ６）がオフ状態だったときに光電センサＤＴｂで受光されるビームＬＢの０次光の強度に対応した検出信号Ｓｂの強度をＥｂ０としたとき、強度Ｅｂ０は透過率εｎによって以下の式１で表される。
Ｅｂ０＝ε５・ε６・ε３・ε４・ε１・ε２・Ｅａ    ・・・（１）
ここで、６つの透過率ε１〜ε６の積をＫεとする。なお、強度Ｅａと強度Ｅｂ０を取得するために、描画制御装置２００は、全ての選択用光学素子ＯＳｎがオフ状態のとき、すなわち全ての描画ユニットＵｎがパターン描画を行わない期間中に、ビームＬＢが選択用光学素子ＯＳｎの各々を通すように光源装置ＬＳを短時間だけパルス発光させる。
【００７３】
次に、最前段の選択用光学素子ＯＳ５のみがオン状態となっているときに光電センサＤＴｂで受光される０次光の強度に対応した検出信号Ｓｂの強度Ｅｂ５は、選択用光学素子ＯＳ５の効率β５が入って、以下の式２で表される。
Ｅｂ５＝Ｋε（１−β５）Ｅａ    ・・・（２）
【００７４】
同様に、選択用光学素子ＯＳ６、ＯＳ３、ＯＳ４、ＯＳ１、ＯＳ２の各々が順次オン状態となったときに光電センサＤＴｂで受光される０次光の強度に対応した検出信号Ｓｂの強度Ｅｂ６、Ｅｂ３、Ｅｂ４、Ｅｂ１、Ｅｂ２は、それぞれ以下の式３〜式７で表される。
Ｅｂ６＝Ｋε（１−β６）Ｅａ    ・・・（３）
Ｅｂ３＝Ｋε（１−β３）Ｅａ    ・・・（４）
Ｅｂ４＝Ｋε（１−β４）Ｅａ    ・・・（５）
Ｅｂ１＝Ｋε（１−β１）Ｅａ    ・・・（６）
Ｅｂ２＝Ｋε（１−β２）Ｅａ    ・・・（７）
【００７５】
以上の式１〜式７から、ビーム強度計測部の機能を有する強度調整制御部２５０は、光電センサＤＴａで受光されるビームＬＢに対応した強度Ｅａと、光電センサＤＴｂで受光される０次光のビームＬＢｎｚに対応した強度Ｅｂｎ（Ｅｂ１〜Ｅｂ６）とに基づいて、計測時点（パターン露光動作中）での選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎは、以下の式８で求まる。
βｎ＝１−（Ｅｂｎ／Ｅｂ０）    ・・・（８）
【００７６】
また、パターン露光動作中に、図４で示した光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々で検出される偏向後のビームＬＢ１〜ＬＢ６の各強度（光電信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の大きさに対応）をＥｓ１〜Ｅｓ６とすると、計測された効率βｎに基づいて、最前段の選択用光学素子ＯＳ５の透過率ε５は、Ｅｓ５＝ε５・β５・Ｅａの関係から、
ε５＝Ｅｓ５／（β５・Ｅａ）            ・・・（９）
となる。
【００７７】
次の段の選択用光学素子ＯＳ６の透過率ε６は、Ｅｓ６＝ε６・ε５・β６・Ｅａの関係から、
ε６＝Ｅｓ６／（ε５・β６・Ｅａ）      ・・・（１０）
となる。
【００７８】
透過率ε５は式９で求まっているので、これを式１０に代入すると、透過率ε６は、
ε６＝（β５・Ｅｓ６）／（β６・Ｅｓ５）  ・・・（１１）
となる。
【００７９】
さらに、次の段の選択用光学素子ＯＳ３の透過率ε３は、Ｅｓ３＝ε３・ε６・ε５・β３・Ｅａの関係から、
ε３＝Ｅｓ３／（ε６・ε５・β３・Ｅａ）      ・・・（１２）
となる。
【００８０】
透過率ε５、ε６は式９、１１で求まっているので、ε６・ε５は、ε６・ε５＝Ｅｓ６／（β６・Ｅａ）となり、これを式１２に代入すると、透過率ε３は、
ε３＝（β６・Ｅｓ３）／（β３・Ｅｓ６）  ・・・（１３）
となる。
【００８１】
以下同様にして、選択用光学素子ＯＳ４の透過率ε４、選択用光学素子ＯＳ１の透過率ε１、選択用光学素子ＯＳ２の透過率ε２は、それぞれ、
Ｅｓ４＝ε４・ε３・ε５・ε６・β４・Ｅａ、
Ｅｓ１＝ε１・ε４・ε３・ε５・ε６・β１・Ｅａ、
Ｅｓ２＝ε２・ε１・ε４・ε３・ε５・ε６・β２・Ｅａ、
の関係から、
ε４＝（β３・Ｅｓ４）／（β４・Ｅｓ３）  ・・・（１４）
ε１＝（β４・Ｅｓ１）／（β１・Ｅｓ４）  ・・・（１５）
ε２＝（β１・Ｅｓ２）／（β２・Ｅｓ１）  ・・・（１６）
となる。
【００８２】
なお、このような演算を正確に行う為に、光電センサＤＴａ、ＤＴｂ、ＤＴ１〜ＤＴ６の各々で計測される信号の計測値は、受光するビームの強度の絶対値に精密に対応するように予め較正（キャリブレーション）されているものとする。
【００８３】
描画ユニットＵｎの各々からのビームＬＢｎの強度が適正露光量となるように調整されて、パターン露光されている間に、以上のようにして、６つの選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎと透過率εｎとを適当なインターバル、例えば基板Ｐ上の１つの露光領域を露光する時間ごとに逐次計測していくと、露光量が変動する可能性がある描画ユニットＵｎを特定することができ、その変動が補正されるように、図５で示した強度調整制御部２５０によって、描画ユニットＵｎに対応した選択用光学素子ＯＳｎの駆動信号ＤＦｎを調整することができる。本実施の形態では、光源装置ＬＳから射出されるビームＬＢの強度を検出する光電センサＤＴａの他に、６つの選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６を透過してくるビームＬＢの０次光のビームの強度を検出する光電センサＤＴｂと検出回路ＣＫｂとによるビーム強度計測部を設けることで、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の現時点での効率β１〜β６やその変動を簡単に計測できる。従って、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の熱的な影響による屈折率の変動、その他の光学素子（集光レンズやコリメータレンズ）の変動によるビーム光路の僅かな傾き等によって、効率βｎが変動した選択用光学素子ＯＳｎを特定することができる。さらに、計測された効率βｎの変動から、ビームＬＢｎの強度を補正する為の図７に示した調整可能範囲ΔＫｎの確認と再設定ができる。
【００８４】
また、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に設けられ、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々で偏向されたビームＬＢ１〜ＬＢ６の強度を検出する光電センサＤＴ１〜ＤＴ６を用いると、選択用光学素子ＯＳ１〜ＯＳ６の各々の透過率ε１〜ε６やその変動も簡単に計測できるので、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々で描画されるパターンを正確に適正露光量に維持して露光できる。また、本実施の形態によれば、光電センサＤＴａで計測される光源装置ＬＳからのビームＬＢの強度Ｅａが変わっても、選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎと透過率εｎとが求められているので、描画ユニットＵｎ内に設けられる光電センサＤＴ１〜ＤＴ６の各々を使わなくても、描画制御装置２００又は強度調整制御部２５０によって、描画ユニットＵｎの各々に供給されるビームＬＢｎの強度を高い精度で算出（計測）することが可能となる。
【００８５】
〔変形例１〕
上記の各実施の形態では、複数の選択用光学素子ＯＳｎの各々を音響光学変調素子（ＡＯＭ）として、回折効果によって描画ユニットＵｎの各々にビームＬＢｎを偏向させたが、電気光学素子と偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）を用いて、ビームＬＢｎを偏向させても良い。電気光学素子は、化学組成として、ＫＤＰ（ＫＨ2ＰＯ4）、ＡＤＰ（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、ＫＤ*Ｐ（ＫＤ2ＰＯ4）、ＫＤＡ（ＫＨ2ＡｓＯ4）、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等で表される材料である。電気光学素子は、印加される電界によって屈折率が変化して入射する直線偏光のビームの偏光方向を９０°回転させるものである。そのため、電気光学素子から射出するビームを偏向ビームスプリッタに入射させると、偏光方向に応じて描画ユニットＵｎに向かって反射する状態と、非偏向で透過する状態とに高速に切換えることができる。本変形例の場合、偏向ビームスプリッタによって電気光学素子からのビームを描画ユニットＵｎに向けて反射させている状態のとき、偏向ビームスプリッタを透過する漏れ光は、後段の選択用光学素子ＯＳｎの各々の電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを透過するので、図４に示したような光電センサＤＴｂによって同様に検出できる。但し、その漏れ光の強度を確保する為に、電気光学素子に入射する直線偏光のビームの偏光方向を電気光学素子で正確に９０°回転させるのではなく、９０°から意図的にわずかにずれるように、印加する電界を設定すると良い。
【００８６】
〔変形例２〕
上記の各実施の形態では、光源装置ＬＳからのビームＬＢを複数の描画ユニットＵｎの各々のうちのいずれか１つに選択的に供給するスイッチング用の選択用光学素子ＯＳｎを、描画ユニットＵｎの各々に向かうビームＬＢｎの強度調整用に兼用したが、スイッチングの機能と強度調整の機能とを別々の光学部材で実現しても良い。例えば、上記の実施の形態の選択用光学素子ＯＳｎはスイッチング用のみに用い、強度調整には別にビームＬＢｎの偏光状態を制御してビーム強度を補正する偏光調整部材としても良い。偏光調整部材としては、直線偏光のビームを入射する電気光学素子（電界によって屈折率が変化するポッケルス効果やカー効果によって偏光方向を変える素子）と、電気光学素子を射出したビームから所定方向の偏光成分を透過する偏光板等とを組み合わせたものが使える。このような偏光調整部材は、描画ユニットＵｎの各々の内部に設けても良いし、光源装置ＬＳと最前段の選択用光学素子ＯＳ５との間に１つだけ設けても良い。
【００８７】
〔変形例３〕
また、個別に強度調整部材を設ける場合、スイッチング用の選択用光学素子ＯＳｎの各々の効率βｎや透過率εｎの変動が緩やかであれば、図２の描画ユニットＵｎ内の反射ミラーＭ２０と反射ミラーＭ２０ａの間に設けられる不図示のビームエクスパンダで拡大されたビームＬＢｎの光路中に、透過率が徐々に変化するように濃度分布を与えたガラス板（可変ＮＤフィルタ）を設け、そのガラス板上でのビームＬＢｎの透過位置がずれるようにガラス板を移動させて強度調整しても良い。
【００８８】
〔その他の変形例〕
以上の各実施の形態では、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のうちのいずれか１つに選択的に供給する構成としたが、ポリゴンミラーＰＭの走査効率１／αによっては、光源装置ＬＳを２台にし、一方の光源装置ＬＳからのビームＬＢは、例えば奇数番の３つの描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５のいずれか１つに選択的に供給するように制御し、他方の光源装置ＬＳからのビームＬＢは、偶数番の３つの描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６のいずれか１つに選択的に供給するように制御しても良い。また、１台の光源装置ＬＳからのビームＬＢを時分割で切換えて供給する描画ユニットは６つ、３つに限られず、２つ以上であれば良い。また、各実施の形態の描画ユニットは、回転するポリゴンミラーＰＭを用いてビーム走査を行ったが、その代わりに、回転軸ＡＰｘの回りに一定の角度範囲で往復振動するガルバノミラー（走査部材）を用いて、ｆθレンズ系ＦＴに入射するビームＬＢｎを走査しても良い。
【図１】
2018066338.tif 000003
【図２】
2018066338.tif 000004
【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】
2018066338.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
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2018066338.tif 000012
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