(57)【要約】【課題】スループットの低下を抑制しつつ、下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて次のパターンを描画できる技術を提供する。【解決手段】描画装置１は、ステージ１０に対して主走査軸に沿って相対的に移動しつつ、ステージ１０に保持された基板に対して描画光を照射して、基板Ｗにパターンを描画する光学ユニット４０と、基板Ｗの面内における、主走査軸に沿って、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかを、択一的に撮像する先行撮像部５０とを備える。対物レンズ４５０は、基板Ｗの表面に描画光を結像させるとともに、基板Ｗの表面に撮像用の光を集光する。制御部９０は、先行撮像部５０が取得した撮像データに基づいて基板Ｗに先に形成された下地パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、光路補正部４６に描画光の照射位置を補正させる。【選択図】図４
2013191654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平姿勢で保持するステージと、
前記ステージに対して所定軸に沿って相対的に移動しつつ、前記ステージに保持された基板に対して描画光を照射して、前記基板にパターンを描画する光照射部と、
前記基板の面内における、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかを、択一的に撮像する撮像部と、
前記撮像部が取得した撮像データに基づいて前記基板に先に形成された下地パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、前記描画光の照射位置を補正する描画位置補正部と、
前記基板の表面に前記描画光を結像させるとともに、前記基板の表面に撮像用の光を集光する、対物レンズと、
を備える、描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記撮像部が、
前記撮像用の光を出射する光源と、
撮像素子と、
前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路を選択する選択部と、
を備える、描画装置。
【請求項３】
請求項２に記載の描画装置であって、
前記選択部が、
前記撮像素子の位置を第１素子位置と第２素子位置との間で切り換えることにより、前記光路を選択し、
前記第１素子位置が、前記基板の面内における第１対象位置と共役関係であり、
前記第２素子位置が、前記基板の面内における第２対象位置と共役関係であり、
前記第１対象位置と前記第２対象位置とが、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の位置である、描画装置。
【請求項４】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記撮像部が、
前記撮像用の光を出射する光源と、
所定位置に配置された撮像素子と、
前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路を切り換える切り換え部と、
を備える、描画装置。
【請求項５】
請求項４に記載の描画装置であって、
前記切り換え部が、
前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路上に配置され、状態に応じて光の経路を変更させる光学素子と、
前記光学素子の状態を、第１状態と第２状態との間で切り換える切り換え機構と、
を備え、
前記光学素子が前記第１状態とされている状態において、前記基板の面内における第１対象位置と前記所定位置とが共役関係となり、
前記光学素子が前記第２状態とされている状態において、前記基板の面内における第２対象位置と前記所定位置とが共役関係となり、
前記第１対象位置と前記第２対象位置とが、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の位置である、描画装置。
【請求項６】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記撮像部が、
前記撮像用の光を出射する光源と、
第１素子位置に配置された第１撮像素子と、
第２素子位置に配置された第２撮像素子と、
前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路を選択する選択部と、
を備え、
前記選択部が、
前記撮像データを取得させる対象撮像素子を前記第１撮像素子と前記第２撮像素子との間で切り換えることにより、前記光路を選択し、
前記第１素子位置が、前記基板の面内における第１対象位置と共役関係であり、
前記第２素子位置が、前記基板の面内における第２対象位置と共役関係であり、
前記第１対象位置と前記第２対象位置とが、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の位置である、描画装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の描画装置であって、
前記描画位置補正部が、
前記描画光の経路をシフトさせることによって前記描画光の照射位置を補正する、描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に光を照射して、パターン（回路パターン）を形成する技術に関する。なお、ここでいう「基板」には、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置等に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置等に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板等を含む。
【背景技術】
【０００２】
基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを形成するにあたって、ＣＡＤデータ等に応じて変調した光ビーム（描画光）によって基板上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを露光する露光装置（描画装置）が近年注目されている。描画装置は、例えば、光ビームを画素単位でオン／オフ変調するための空間光変調器（例えば、光源から供給される光ビームを反射して基板上に与えるオン状態と、光ビームをオン状態とは異なる方向に向けて反射させるオフ状態とを、露光パターンを表現した制御信号によって画素単位で切り換える反射型の空間変調器）を備える光学ヘッドから、光学ヘッドに対して相対的に移動される基板に対して描画光を照射して、基板にパターンを形成する。
【０００３】
露光装置においては、パターンを形成するべき位置に正確に光を照射できる技術が要求される。そこで、例えば特許文献１では、レクチルを撮像してサーチ用マークの位置を検出し、当該検出位置に応じてレクチルと基板との相対位置関係を調整することが提案されている。また、例えば特許文献２では、基板上の露光位置を撮像して、アライメントマークの位置を検出し、その位置ずれ量に応じて露光パターンの生成位置をシフトさせることが提案されている。また、例えば特許文献３では、基板上の露光位置の搬送方向手前側を撮像して、基板上に形成されたブラックマトリクスのピクセル位置を検出し、その上に露光パターンを形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６００２６号公報
【特許文献２】特開２００９−５８６９８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３０６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
描画装置において、例えば、多重露光を行う場合には、基板に先に形成された下地パターン（既設パターン）の上に高い精度で重ね合わさるように次のパターン（上層パターン）を描画しなければならない。ところが、下地パターンが形成された基板には、その後熱処理工程が施されるところ、この熱処理工程を経ることによって、基板には、歪み、収縮・膨張等の形状変化が生じることがあり、この形状変化によって、当該基板に形成された下地パターンも変化してしまう可能性が高い。変化した下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて上層パターンを描画することは容易なことではない。また、下地パターンを形成した装置とは異なる装置によって上層パターンを形成する場合、下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて次のパターンを描画するためには、装置の機差や、精度の差までをも考慮しなければならず、装置の調整が困難である。
【０００６】
例えば特許文献３のように、基板上の露光位置の搬送方向手前側を撮像する機構を設けておけば、描画光の照射に先立って、実際の下地パターンの形成位置の理想位置からのずれを把握することができる。したがって、当該ずれ量に応じて描画光の照射位置を調整すれば、下地パターンに高精度に重ね合わされたパターンを形成することができる。しかしながら、特許文献３の構成は、基板が当該搬送方向と逆方向に移送されている間は、描画光の照射を行わないことが前提となっている。したがって、この構成を適用すると、往復露光は行うことができない。つまり、高い重ね合わせ精度と引き替えに、スループットが低下してしまうことになる。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スループットの低下を抑制しつつ、下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて次のパターンを描画できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様は、描画装置であって、基板を水平姿勢で保持するステージと、前記ステージに対して所定軸に沿って相対的に移動しつつ、前記ステージに保持された基板に対して描画光を照射して、前記基板にパターンを描画する光照射部と、前記基板の面内における、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかを、択一的に撮像する撮像部と、前記撮像部が取得した撮像データに基づいて前記基板に先に形成された下地パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、前記描画光の照射位置を補正する描画位置補正部と、前記基板の表面に前記描画光を結像させるとともに、前記基板の表面に撮像用の光を集光する、対物レンズと、を備える。
【０００９】
第２の態様は、第１の態様に係る描画装置であって、前記撮像部が、前記撮像用の光を出射する光源と、撮像素子と、前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路を選択する選択部と、を備える。
【００１０】
第３の態様は、第２の態様に係る描画装置であって、前記選択部が、前記撮像素子の位置を第１素子位置と第２素子位置との間で切り換えることにより、前記光路を選択し、前記第１素子位置が、前記基板の面内における第１対象位置と共役関係であり、前記第２素子位置が、前記基板の面内における第２対象位置と共役関係であり、前記第１対象位置と前記第２対象位置とが、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の位置である。
【００１１】
第４の態様は、第１の態様に係る描画装置であって、前記撮像部が、前記撮像用の光を出射する光源と、所定位置に配置された撮像素子と、前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路を切り換える切り換え部と、を備える。
【００１２】
第５の態様は、第４の態様に係る描画装置であって、前記切り換え部が、前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路上に配置され、状態に応じて光の経路を変更させる光学素子と、前記光学素子の状態を、第１状態と第２状態との間で切り換える切り換え機構と、を備え、前記光学素子が前記第１状態とされている状態において、前記基板の面内における第１対象位置と前記所定位置とが共役関係となり、前記光学素子が前記第２状態とされている状態において、前記基板の面内における第２対象位置と前記所定位置とが共役関係となり、前記第１対象位置と前記第２対象位置とが、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の位置である。
【００１３】
第６の態様は、第１の態様に係る描画装置であって、前記撮像部が、前記撮像用の光を出射する光源と、第１素子位置に配置された第１撮像素子と、第２素子位置に配置された第２撮像素子と、前記基板の表面で反射された前記撮像用の光の光路を選択する選択部と、を備え、前記選択部が、前記撮像データを取得させる対象撮像素子を前記第１撮像素子と前記第２撮像素子との間で切り換えることにより、前記光路を選択し、前記第１素子位置が、前記基板の面内における第１対象位置と共役関係であり、前記第２素子位置が、前記基板の面内における第２対象位置と共役関係であり、前記第１対象位置と前記第２対象位置とが、前記所定軸に沿って、前記描画光の照射位置を間に挟んだ一対の位置である。
【００１４】
第７の態様は、第１から第６のいずれかの態様に係る描画装置であって、前記描画位置補正部が、前記描画光の経路をシフトさせることによって前記描画光の照射位置を補正する。
【発明の効果】
【００１５】
第１〜第７の態様によると、光照射部が基板に対して所定軸に沿う往路方向に相対移動する際、および、所定軸に沿う復路方向に相対移動する際のそれぞれにおいて、描画光の照射予定領域を撮像して、当該取得された撮像データに基づいて照射位置の補正を行うことができる。したがって、スループットの低下を抑制しつつ、下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて次のパターンを描画できる。さらに、光照射部と撮像部との間で対物レンズが共用されるので、装置の部品点数を少なく抑えることができる。
【００１６】
特に、第３の態様によると、撮像素子の位置を切り換えることによって撮像光の光路を選択して、基板の面内における、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができる。この構成によると、１個の撮像素子で、当該一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができるので、撮像部を小型化することができる。
【００１７】
特に、第５の態様によると、光学素子の状態を切り換えることによって撮像光の光路を切り換えて、基板の面内における、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができる。この構成によると、１個の撮像素子で、当該一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができるので、撮像部を小型化することができる。
【００１８】
特に、第６の態様によると、撮像データを取得させる対象撮像素子が第１撮像素子と第２撮像素子との間で切り換えられることによって撮像光の光路を選択して、基板の面内における、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができる。この構成によると、撮像部が備える各光学部品を固定できるので、安定して撮像データを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】描画装置の側面図である。
【図２】描画装置の平面図である。
【図３】制御部のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図４】ヘッドユニットの構成を模式的に示す図である。
【図５】撮像領域の位置と、撮像素子の位置との関係を説明するための図である。
【図６】対物レンズの視野内の状態を模式的に示す図である。
【図７】第１対象位置の撮像データが取得されている状態を模式的に示す図である。
【図８】第２対象位置の撮像データが取得されている状態を模式的に示す図である。
【図９】描画装置において実行される処理の全体の流れを示す図である。
【図１０】描画処理を説明するための図である。
【図１１】１ストライプ分の領域単位に行われる描画処理を説明するための図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る先行撮像部を含むヘッドユニットの構成を模式的に示す図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る先行撮像部を含むヘッドユニットの構成を模式的に示す図である。
【図１４】変形例に係る先行撮像部におけるプリズムの姿勢と光路との関係を説明するための図である。
【図１５】変形例に係る先行撮像部におけるプリズムの姿勢と光路との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
＜I．第１の実施の形態＞
＜１．装置構成＞
第１の実施の形態に係る描画装置１の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、描画装置１の構成を模式的に示す側面図である。図２は、描画装置１の構成を模式的に示す平面図である。
【００２２】
描画装置１は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターン（回路パターン）を露光する露光装置である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板のいずれであってもよい。図においては、円形の半導体基板が例示されている。
【００２３】
描画装置１は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。
【００２４】
描画装置１の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分されている。処理領域１０２には、主として、基板Ｗを保持するステージ１０、ステージ１０を移動させるステージ駆動機構２０、ステージ１０の位置を計測するステージ位置計測部３０、基板Ｗの上面に光を照射する２個の光学ユニット４０、基板Ｗの面内における描画予定領域を撮像する２個の先行撮像部５０、および、基板Ｗの面内に形成されているアライメントマークを撮像するアライメント撮像部６０が配置される。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０とプリアライメント部８０とが配置される。
【００２５】
描画装置１の本体外部であって、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは外部搬送装置（図示省略）によって行われる。
【００２６】
また、描画装置１は、描画装置１が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０を備える。
【００２７】
以下において、描画装置１が備える各部の構成について説明する。
【００２８】
＜ステージ１０＞
ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。
【００２９】
＜ステージ駆動機構２０＞
ステージ駆動機構２０は、ステージ１０を基台１０５に対して移動させる機構であり、ステージ１０を主走査軸（Ｙ軸）、副走査軸（Ｘ軸）、および回転軸（Ｚ軸周りの回転軸（θ軸））のそれぞれに沿って移動させる。ステージ駆動機構２０は、具体的には、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、回転機構２１を介してステージ１０を支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を副走査軸に沿って移動させる副走査機構２３とを備える。ステージ駆動機構２０は、さらに、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査軸に沿って移動させる主走査機構２５とを備える。
【００３０】
回転機構２１は、ステージ１０の上面（基板Ｗの載置面）の中心を通り、当該載置面に垂直な回転軸Ａを中心としてステージ１０を回転させる。回転機構２１は、例えば、上端が載置面の裏面側に固着され、鉛直軸に沿って延在する回転軸部２１１と、回転軸部２１１の下端に設けられ、回転軸部２１１を回転させる駆動部（例えば、回転モータ）２１２とを含む構成とすることができる。この構成においては、駆動部２１２が回転軸部２１１を回転させることにより、ステージ１０が水平面内で回転軸Ａを中心として回転することになる。
【００３１】
副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子とベースプレート２４の上面に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２３１とを有している。また、ベースプレート２４には、副走査軸に沿って延びる一対のガイド部材２３２が敷設されており、各ガイド部材２３２と支持プレート２２との間には、ガイド部材２３２に摺動しながら当該ガイド部材２３２に沿って移動可能なボールベアリングが設置されている。つまり、支持プレート２２は、当該ボールベアリングを介して一対のガイド部材２３２上に支持される。この構成においてリニアモータ２３１を動作させると、支持プレート２２はガイド部材２３２に案内された状態で副走査軸に沿って滑らかに移動する。
【００３２】
主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子と描画装置１の基台１０５上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５１を有している。また、基台１０５には、主走査軸に沿って延びる一対のガイド部材２５２が敷設されており、各ガイド部材２５２とベースプレート２４との間には例えばエアベアリングが設置されている。エアベアリングにはユーティリティ設備から常時エアが供給されており、ベースプレート２４は、エアベアリングによってガイド部材２５２上に非接触で浮上支持される。この構成においてリニアモータ２５１を動作させると、ベースプレート２４はガイド部材２５２に案内された状態で主走査軸に沿って摩擦なしで滑らかに移動する。
【００３３】
＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構であり、ステージ１０外からステージ１０に向けてレーザ光を出射するとともにその反射光を受光し、当該反射光と出射光との干渉からステージ１０の位置（具体的には、主走査軸に沿う位置（Ｙ位置）、および、回転軸に沿う位置（θ位置））を計測する、干渉式のレーザ測長器により構成される。
【００３４】
ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０の−Ｙ側の側面に取り付けられるとともに、−Ｙ側の面に主走査軸に垂直な反射面を備えるプレーンミラー３１と、ステージの−Ｙ側において基台１０５に対して固定される各部（具体的には、レーザ光源３２、スプリッタ３３、第１リニア干渉計３４、第１レシーバ３５、第２リニア干渉計３６および第２レシーバ３７）とを備える構成とすることができる。
【００３５】
このステージ位置計測部３０においては、レーザ光源３２から出射されたレーザ光は、スプリッタ３３により２分割され、一方のレーザ光の一部が第１リニア干渉計３４を介してプレーンミラー３１上の第１の部位に入射し、プレーンミラー３１からの反射光が、第１リニア干渉計３４において元のレーザ光の一部（これが参照光として利用される）と干渉して第１レシーバ３５により受光される。第１レシーバ３５における、反射光と参照光との干渉後の強度変化に基づいて、第１リニア干渉計３４とプレーンミラー３１との主走査軸に沿う離間距離が特定される。この第１レシーバ３５からの出力に基づいて、専門の演算回路（図示省略）にてステージ１０の主走査方向における位置（Ｙ位置）が求められる。
【００３６】
一方、レーザ光源３２から出射されてスプリッタ３３により分割された他方のレーザ光の一部は、取付台３８の内部を＋Ｘ側から−Ｘ側へと通過し、第２リニア干渉計３６を介してプレーンミラー３１に入射する。ここで、第２リニア干渉計３６からのレーザ光は、プレーンミラー３１上の第１の部位から副走査軸に沿って一定距離だけ離間したプレーンミラー３１上の第２の部位に入射することになる。プレーンミラー３１からの反射光は、第２リニア干渉計３６において元のレーザ光の一部と干渉して第２レシーバ３７により受光される。第２レシーバ３７における、反射光と参照光との干渉後の強度変化に基づいて、第２リニア干渉計３６とプレーンミラー３１との主走査軸に沿う離間距離が特定される。第２レシーバ３７からの出力と上述した第１レシーバ３５からの出力に基づいて、専門の演算回路（図示省略）にてステージ１０の回転角度が求められる。
【００３７】
＜光学ユニット４０＞
＜i．全体構成＞
光学ユニット４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射して基板Ｗにパターンを描画するための機構である。上述したとおり、描画装置１は２個の光学ユニット４０，４０を備える。一方の光学ユニット４０は基板Ｗの＋Ｘ側半分の露光を担当し、他方の光学ユニット４０は基板Ｗの−Ｘ側半分の露光を担当する。これら２個の光学ユニット４０，４０は、ステージ１０およびステージ駆動機構２０を跨ぐようにして基台１０５上に架設されたフレーム１０７に、間隔をあけて固設される。なお、２個の光学ユニット４０，４０の間隔は必ずしも一定に固定されている必要はなく、光学ユニット４０，４０の一方あるいは両方の位置を変更可能とする機構を設けて、両者の間隔を調整可能としてもよい。
【００３８】
２個の光学ユニット４０，４０はいずれも同じ構成を備える。すなわち、各光学ユニット４０は、レーザ駆動部４１と、レーザ発振器４２と、照明光学系４３と、空間光変調ユニット４４と、投影光学系４５と、光路補正部４６とを主として備える。レーザ駆動部４１、レーザ発振器４２、および、照明光学系４３は、例えば、天板を形成するボックスの内部に配置される。また、空間光変調ユニット４４、投影光学系４５、および、光路補正部４６（これら各部４４，４５，４６は、描画ヘッド部を構成する）は、例えば、フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容される。当該付設ボックスには、描画ヘッド部の他に、先行撮像部５０が収容される。つまり、空間光変調ユニット４４、投影光学系４５、および、光路補正部４６は、先行撮像部５０とユニット化され、先行撮像部５０とともに１個のヘッドユニット１００を構成する。
【００３９】
レーザ発振器４２は、レーザ駆動部４１からの駆動を受けて、出射口（図示省略）からレーザ光を出射する。照明光学系４３は、レーザ発振器４２から出射された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光であるラインビーム）に変換する。レーザ発振器４２から出射され、照明光学系４３にてラインビームとされた光は、描画ヘッド部に入射し、ここでパターンデータＤ（図３参照）に応じた空間変調を施された上で、基板Ｗに照射される。
【００４０】
＜ii．描画ヘッド部＞
描画ヘッド部の構成について、具体的に説明する。なお、以下の説明においては、図１、図２に加え、図４を参照する。図４は、ヘッドユニット１００の構成を模式的に示す図である。
【００４１】
＜ａ．空間光変調ユニット４４＞
描画ヘッド部に入射した光は、ミラー４７を介して、定められた角度で空間光変調ユニット４４に入射する。空間光変調ユニット４４は、当該入射光を空間変調して、パターンの描画に寄与させる必要光と、パターンの描画に寄与させない不要光とを、互いに異なる方向に反射させる。ただし、光を空間変調させるとは、光の空間分布（振幅、位相、および偏光等）を変化させることを意味する。
【００４２】
空間光変調ユニット４４は、具体的には、電気的な制御によって入射光を空間変調させる空間光変調器４４１を備える。空間光変調器４４１は、その反射面の法線が、ミラー４７を介して入射する入射光の光軸に対して傾斜して配置され、当該入射光を制御部９０の制御に応じて空間変調させる。空間光変調器４４１は、例えば、回折格子型の空間変調器（例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーチング・ライト・バルブ)（「ＧＬＶ」は登録商標）等を利用して構成される。回折格子型の空間変調器は、格子の深さを変更することができる回折格子であり、例えば、半導体装置製造技術を用いて製造される。
【００４３】
空間光変調器４４１の構成例についてより具体的に説明する。空間光変調器４４１は、例えば、複数の空間光変調素子を一次元に並べた構成となっている。各空間光変調素子の動作は、電圧のオン／オフで制御される。すなわち、例えば電圧がオフされている状態においては空間光変調素子の表面は平面となっており、この状態で空間光変調素子に光が入射すると、その入射光は回折せずに正反射する。これにより、正反射光（０次回折光）が発生する。一方、例えば電圧がオンされている状態においては、空間光変調素子の表面には平行な溝が周期的に並んで複数本形成される。この状態で空間光変調素子に光が入射すると、正反射光（０次回折光）は打ち消しあって消滅し、他の次数の回折光（±１次回折光、±２次回折光、および、さらに高次の回折光）が発生する。より正確には、０次回折光の強度が最小となり、他の次数の回折光の強度が最大となる。
【００４４】
空間光変調器４４１は、複数の空間光変調素子のそれぞれに対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニットを備えており、各空間光変調素子の電圧が独立して切り換え可能となっている。ドライバ回路ユニットが所期の空間光変調素子に対して電圧を印加することによって、各空間光変調素子にて個々に空間変調された光が形成され、基板Ｗに向けて出射される。空間光変調器４４１が備える空間光変調素子の個数を「Ｎ個」とすると、空間光変調器４４１からは、副走査軸に沿うＮ画素分の空間変調された光が出射されることになる。
【００４５】
＜ｂ．投影光学系４５＞
上述したとおり、空間光変調器４４１にて空間変調された光には、０次回折光と、０次以外の次数の回折光（具体的には、±１次回折光、±２次回折光、および、比較的微量の±３次以上の高次回折光）とが含まれており、０次回折光がパターンの描画に寄与させるべき必要光であり、それ以外の回折光がパターンの描画に寄与させるべきでない不要光である。これら必要光と不要光とは互いに異なる方向に沿って出射される。すなわち、必要光はＺ軸に沿って−Ｚ方向に、不要光はＺ軸から±Ｘ方向に僅かに傾斜した軸に沿って−Ｚ方向に、それぞれ出射される。投影光学系４５は、空間光変調器４４１にて空間変調された光のうち、パターンの描画に寄与させるべきでない不要光（０次回折光以外の光）を遮断するとともに、パターンの描画に寄与させるべき必要光（０次回折光）のみを基板Ｗの表面に導いて、当該表面に結像させる。
【００４６】
投影光学系４５は、例えば、２枚の遮断板４５１，４５２と、複数の光学部品４５３〜４５７，４５０とを含んで構成される。ただし、以下に説明する投影光学系４５の構成は、一例であり、例えば、１以上の光学部品がさらに追加されてもよいし、１以上の光学部品が省略されてもよい。
【００４７】
各遮断板４５１，４５２は、Ｚ方向に延在する支持軸（図示省略）に、支持される。また、各光学部品４５３〜４５８は、支持軸に片持ち状態で支持された収容部材（具体的には、例えば、内部に収容された光学部品を通過する光の進行を妨げないように、上面および下面に例えば窓が形成されている、レンズブラケット）内において所定姿勢で収容された状態で支持される。
【００４８】
各遮断板４５１，４５２は、入射した光の一部を通過させつつ残りを遮断する部材であり、光を透過させない部材により形成された板状部材により構成され、その主面内に、一部の光のみを通過させる貫通孔（例えば、円形の貫通孔）が形成される。各遮断板４５１，４５２は、その貫通孔の中心付近を必要光が通過するように配置される。２枚の遮断板４５１，４５２のうち、＋Ｚ側に配置された遮断板（第１遮断板）４５１は、不要光に含まれる高次回折光（±２次以上の回折光であり、主として、±３次以上の回折光）を遮断する。すなわち、第１遮断板４５１は、入射光に含まれる光のうち、低次回折光を貫通孔を介して通過させるとともに、高次回折光を遮断する。一方、第１遮断板４５１の−Ｚ側に配置された遮断板（第２遮断板）４５２は、第１遮断板４５１を通過した低次回折光のうち、０次回折光（必要光）を貫通孔を介して通過させるとともに、それ以外の光（すなわち、第１遮断板４５１で遮断されなかった不要光（主として、±１次回折光、および、±２次回折光））を遮断する。
【００４９】
投影光学系４５が備える各光学部品４５３〜４５７，４５０のうち、例えば、光学部品４５３〜４５７は、収差を補正しつつ、入射光を平行光として、最も基板Ｗ側（−Ｚ側）に配置されたレンズ４５０に入射させる。特に、光学部品４５３〜４５７のうち、第１遮断板４５１と第２遮断板４５２との間に配置された一対のレンズ（図示の例で、例えば、レンズ４５４とレンズ４５５）は、例えば、駆動機構（図示省略）によってＺ軸に沿ってそれぞれ移動可能に構成され、露光面でのビームサイズ（図６における、描画パターンサイズおよび間隔に相当）を広げる（あるいは狭める）ズーム部としての機能を担う。
【００５０】
一方、投影光学系４５が備える各光学部品４５３〜４５７，４５０のうち、最も基板Ｗ側（−Ｚ側）に配置されたレンズ４５０は、入射した平行光を定められたビームサイズにして基板Ｗの表面に結像させる対物レンズとしての機能を担う（例えば、図７参照）。このレンズ４５０を、以下「対物レンズ４５０」ともいう。対物レンズ４５０は、駆動機構４５０１によってＺ軸に沿って移動可能に構成され、基板Ｗの表面内の各位置の高さ（より具体的には、基板Ｗの面内における描画対象位置の高さ）（Ｚ位置）に応じて、そのＺ位置を調整される。これによって、ピント合わせ（すなわち、オートフォーカス）が行われる。
【００５１】
＜ｃ．光路補正部４６＞
光路補正部４６は、空間光変調ユニット４４と投影光学系４５との間に設けられ、空間光変調ユニット４４から出射された光の経路をシフトさせる。光路補正部４６が必要に応じて光の経路をシフトさせることによって、基板Ｗに対する光の照射位置を微調整することが可能となる。
【００５２】
光路補正部４６は、具体的には、１個以上の光学部品を備え、少なくとも１個の光学部品の姿勢（あるいは、位置）を変更することによって、入射光の光路をシフトさせる。より具体的には、光路補正部４６は、例えば、Ｙ軸に沿う第１回転軸Ａ１およびＸ軸に沿う第２回転軸Ａ２のそれぞれに対して回転可能に支持されたガラス板４６１と、ガラス板４６１を第１回転軸Ａ１に対して回転させるとともに、第２回転軸Ａ２に対して回転させる、姿勢変更機構４６２とを含む構成することができる。この構成においては、ガラス板４６１を第１回転軸Ａ１を中心に回転させてその姿勢を変化させることによって、ガラス板４６１に入射する光の経路をＸ軸方向に沿ってシフトさせることができる。また、ガラス板４６１を第２回転軸Ａ２を中心に回転させてその姿勢を変化させることによって、ガラス板４６１に入射する光の経路をＹ軸方向に沿ってシフトさせることができる。ただし、各軸に沿う光路のシフト量は、ガラス板の回転角度を制御することによって任意の値に調整することができる。
【００５３】
姿勢変更機構４６２は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０は、姿勢変更機構４６２を制御してガラス板４６１を回転させることによって、空間光変調ユニット４４から出射される光の経路を、Ｘ軸方向（あるいは、Ｙ軸方向）に沿ってシフトさせて、描画位置（露光位置）を補正する。
【００５４】
＜iii．光学ユニット４０の動作＞
光学ユニット４０に描画動作を実行させる場合、制御部９０は、レーザ駆動部４１を駆動してレーザ発振器４２から光を出射させる。出射された光は照明光学系４３にてラインビームとされ、ミラー４７を介して空間光変調器４４１に入射する。空間光変調器４４１においては、複数の空間光変調素子が、副走査軸（Ｘ軸）に沿って並んで配置されており、入射光はその線状の光束断面を空間光変調素子の配列方向に沿わせるようにして、一列に配列された複数の空間光変調素子に入射する。
【００５５】
一方で、制御部９０は、パターンデータＤ（図３参照）に基づいて空間光変調器４４１のドライバ回路ユニットに指示を与え、ドライバ回路ユニットが指示された空間光変調素子に対して電圧を印加する。これによって、各空間光変調素子にて個々に空間変調された光（すなわち、副走査軸に沿うＮ画素分の空間変調された光）が形成され、基板Ｗに向けて出射されることになる。パターンデータＤに応じた空間変調を施された光を、以下「描画光」ともいう。
【００５６】
空間光変調器４４１から出射された描画光は、必要に応じて光路補正部４６にてその光路を補正された上で、投影光学系４５に入射する。
【００５７】
投影光学系４５に入射した描画光は、第１遮断板４５１および第２遮断板４５２のそれぞれにおいて必要光以外を遮断され、また、各光学部品４５３〜４５７において収差を補正されるとともに平行光とされて、対物レンズ４５０に入射する。なお、描画光は、必要に応じて、レンズ４５４およびレンズ４５５でその幅を広げられる（あるいは狭められる）。
【００５８】
対物レンズ４５０に入射した描画光（すなわち、必要光）は、対物レンズ４５０において、基板Ｗの表面に結像される。すなわち、副走査軸（Ｘ軸）に沿うＮ個の画素単位ｍｉ（ｉ＝１，２，・・，Ｎ）を含む空間変調された光が、基板Ｗの表面に結像される（図６参照。ただし、図６は、対物レンズ４５０の視野内の状態を模式的に示す図である。）。
【００５９】
後に明らかになるように、光学ユニット４０は、副走査軸に沿うＮ画素分の空間変調された光を断続的に照射し続けながら（すなわち、基板Ｗの表面にパルス光を繰り返して投影し続けながら）、主走査軸（Ｙ軸）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動（往復移動）する。したがって、光学ユニット４０が主走査軸に沿って基板Ｗを１回横断すると、基板Ｗの面内に、副走査軸に沿ってＮ画素分の幅をもつ一本のパターン群が描画されることになる。この、Ｎ画素分の幅をもつ１本のパターン描画領域を、以下の説明では「１ストライプ分の領域」ともいう。
【００６０】
＜先行撮像部５０＞
先行撮像部５０は、ステージ１０に保持された基板Ｗの面内における、描画予定領域（未露光領域）を撮像する。ただし、上述したとおり、描画装置１は２個の先行撮像部５０，５０を備えているところ、各先行撮像部５０は、いずれかの光学ユニット４０と対応付けられて、対応する光学ユニット４０が描画光を照射する予定の描画予定領域を撮像する。各先行撮像部５０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて描画予定領域を撮像し、取得された撮像データを制御部９０に送信する。先行撮像部５０の具体的な構成については、後に説明する。
【００６１】
＜アライメント撮像部６０＞
アライメント撮像部６０は、基板Ｗの面内に形成されたアライメントマークを撮像する。アライメント撮像部６０は、照明ユニット６１から延びるファイバと接続される。また、アライメント撮像部６０は、例えば、鏡筒、対物レンズ、および、ＣＣＤ等のエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）を含んで構成される。この構成において、照明ユニット６１から出射される光はファイバによって鏡筒に導かれ、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれる。そして、その反射光が、対物レンズを介してエリアイメージセンサで受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ただし、撮像に用いられる照明光は、基板Ｗ上のレジスト等を感光させない波長の光が採用される。アライメント撮像部６０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて基板Ｗの面内の所定の位置を撮像し、取得された撮像データを制御部９０に送信する。なお、アライメント撮像部６０はオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。
【００６２】
＜搬送装置７０＞
搬送装置７０は、基板Ｗを支持するための２本のハンド７１，７１と、ハンド７１，７１を独立に移動させるハンド駆動機構７２とを備える。各ハンド７１は、ハンド駆動機構７２によって駆動されることにより進退移動および昇降移動されて、ステージ１０に対する基板Ｗの受け渡しを行う。
【００６３】
＜プリアライメント部８０＞
プリアライメント部８０は、基板Ｗの回転位置を粗く補正する装置である。プリアライメント部８０は、例えば、回転可能に構成された載置台と、載置台に載置された基板Ｗの外周縁の一部に形成された切り欠き部（例えば、ノッチ、オリエンテーションフラット等）の位置を検出するセンサと、載置台を回転させる回転機構とから構成することができる。この場合、プリアライメント部８０におけるプリアライメント処理は、まず、載置台に載置された基板Ｗの切り欠き部の位置をセンサで検出し、続いて、回転機構が、当該切り欠き部の位置が定められた位置となるように載置台を回転させることによって行われる。
【００６４】
＜制御部９０＞
制御部９０は、描画装置１が備える各部と電気的に接続されており、各種の演算処理を実行しつつ描画装置１の各部の動作を制御する。
【００６５】
図３は、制御部９０のハードウエア構成を示すブロック図である。制御部９０は、例えば、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、記憶装置９４等がバスライン９５を介して相互接続された一般的なコンピュータによって構成されている。ＲＯＭ９２は基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭ９３はＣＰＵ９１が所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶装置９４は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶装置９４にはプログラムＰが格納されており、このプログラムＰに記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵ９１が演算処理を行うことにより、各種機能が実現されるように構成されている。プログラムＰは、通常、予め記憶装置９４等のメモリに格納されて使用されるものであるが、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＤＶＤ−ＲＯＭ、外部のフラッシュメモリ等の記録媒体に記録された形態（プログラムプロダクト）で提供され（あるいは、ネットワークを介した外部サーバからのダウンロードなどにより提供され）、追加的または交換的に記憶装置９４等のメモリに格納されるものであってもよい。なお、制御部９０において実現される一部あるいは全部の機能は、専用の論理回路等でハードウエア的に実現されてもよい。
【００６６】
また、制御部９０では、入力部９６、表示部９７、通信部９８もバスライン９５に接続されている。入力部９６は、各種スイッチ、タッチパネル等により構成されており、オペレータから各種の入力設定指示を受け付ける。表示部９７は、液晶表示装置、ランプ等により構成されており、ＣＰＵ９１による制御の下、各種の情報を表示する。通信部９８は、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有する。
【００６７】
制御部９０においては、プログラムＰに記述された手順に従って主制御部としてのＣＰＵ９１が演算処理を行うことにより描画装置１が備える各部に基板Ｗに対する描画処理を実行させる。制御部９０は、後に明らかになるように、ステージ駆動機構２０を駆動してステージ１０を移動させるとともに、移動されるステージ１０に載置された基板Ｗに対して、光学ユニット４０から、パターンデータＤに応じた空間変調を施された光（描画光）を照射させる。ただし、「パターンデータＤ」は、基板Ｗに描画すべきパターンを記述したデータである。具体的には、パターンデータＤは、例えば、ＣＡＤ（computer aided design）を用いて生成されたＣＡＤデータをラスタライズしたデータであり、光を照射すべき基板Ｗ上の位置情報が画素単位で記録される。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先立って、あるいは、当該処理と並行して、パターンデータＤを取得して、記憶装置９４に格納している。なお、パターンデータＤの取得は、例えばネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。
【００６８】
＜２．先行撮像部５０＞
先行撮像部５０の構成について、図４を参照しながら具体的に説明する。図４には、ヘッドユニット１００（すなわち、光学ユニット４０の描画ヘッド部と、当該光学ユニット４０と対応づけられた先行撮像部５０とがユニット化された構成要素である、ヘッドユニット１００）の構成が、模式的に示されている。
【００６９】
上述したとおり、先行撮像部５０は、基板Ｗの面内における、対応する光学ユニット４０が描画光を照射する予定の領域（描画予定領域）を撮像する。ここで、光学ユニット４０は、主走査軸（Ｙ軸）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動（往復移動）しながら、副走査軸に沿うＮ画素分の描画光を断続的に照射し続ける。光学ユニット４０が、主走査軸（Ｙ軸）に沿って基板Ｗに対して−Ｙ方向に相対的に移動する場合（すなわち、基板Ｗを載置したステージ１０が、光学ユニット４０に対して主走査軸に沿って＋Ｙ方向に相対的に移動される場合）（矢印ＡＲ１００）、基板Ｗの面内における、光学ユニット４０が描画光を照射する位置（以下「描画対象位置」ともいう）Ｐ０の−Ｙ側の領域が、描画予定領域となる。一方、光学ユニット４０が、主走査軸（Ｙ軸）に沿って基板Ｗに対して＋Ｙ方向に相対的に移動する場合（すなわち、基板Ｗを載置したステージ１０が、光学ユニット４０に対して、主走査軸（Ｙ軸）に沿って−Ｙ方向に相対的に移動される場合）（矢印ＡＲ２００）、描画対象位置Ｐ０の＋Ｙ側の領域が、描画予定領域となる。
【００７０】
先行撮像部５０は、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って、描画対象位置Ｐ０を間に挟んだ一対の領域（両側の領域）のうちのいずれかの領域を、択一的に撮像する。先行撮像部５０は、具体的には、例えば、光源５１と、ビームスプリッタ５２と、絞り５３と、対物レンズ４５０と、折り返しミラー５４と、結像レンズ５５と、撮像素子５６と、素子位置切り換え機構５７とを含んで構成される。ただし、対物レンズ４５０は、投影光学系４５（当該先行撮像部５０が対応付けられた光学ユニット４０の投影光学系４５）との間で共用される。
【００７１】
先行撮像部５０の光学系について、具体的に説明する。光源５１は、撮像用の光（以下、「撮像光」ともいう）を、Ｙ軸に沿って出射する。ただし、撮像光は、基板Ｗ上のレジスト等を感光させない波長の光とされる。光源５１から出射された撮像光は、ビームスプリッタ５２において進行方向を変更されて、基板Ｗに向けて進行する。ここで、ビームスプリッタ５２は、空間光変調ユニット４４から出射されて基板Ｗに入射する描画光の光軸（以下、「描画光軸」ともいう）Ｌ０上に配置され、光源５１から出射される撮像光の進行方向を、その光軸（以下、「撮像光軸」ともいう）Ｌ１が、描画光軸Ｌ０と一致するような方向に変更する。
【００７２】
ビームスプリッタ５２は、例えば、誘電体多層膜コーティングにより、反射率及び透過率に波長依存性をもたせて、描画光の波長に対しては低反射率（高透過率）、撮像光の波長に対しては高反射率となるようにしておくことが好ましい。この構成によると、描画光、撮像光の両方に対して光量効率を良くすることができる。
【００７３】
ビームスプリッタ５２にて進行方向を変更された撮像光の光軸Ｌ１上には（すなわち、描画光軸Ｌ０上には）、絞り５３および対物レンズ４５０が配置されている。したがって、ビームスプリッタ５２で進行方向を変更された撮像光は、絞り５３を通して（ここで不要光をカットされて）、対物レンズ４５０によって基板の表面に集光される。
【００７４】
基板Ｗの表面で反射した撮像光は、再び対物レンズ４５０に入射し、対物レンズ４５０にて平行光に変換された上で、再びビームスプリッタ５２に入射する。そして、ビームスプリッタ５２において進行方向を変更されて、折り返しミラー５４に向けて進行する。折り返しミラー５４に入射した撮像光は、撮像素子５６に向けて反射される。
【００７５】
折り返しミラー５４で進行方向を変更された撮像光は、結像レンズ５５を介して、撮像素子５６に入射する。ここで、結像レンズ５５は、平行光に変換されている撮像光を、撮像素子５６の撮像面に結像させる。撮像素子５６は、例えば、一列に配列された複数の受光素子を備えるＣＣＤリニアイメージセンサであり、受光素子の配列方向をＸ軸に沿わせて配置される。撮像素子５６が、その撮像面に入射した光を光電変換することによって、基板Ｗの面内の像が撮像されることになる。撮像素子５６は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて基板Ｗの面内を撮像し、取得された撮像データを制御部９０に送信する。
【００７６】
先行撮像部５０は、さらに、撮像素子５６をＹ軸に沿って移動させて、撮像素子５６の位置を第１素子位置Ｒ１と第２素子位置Ｒ２との間で切り換えることによって、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路を選択する素子位置切り換え機構５７を備える。素子位置切り換え機構５７は、例えば、直動機構によって構成することができる。例えば、素子位置切り換え機構５７は、撮像素子５６を支持する支持部５７１と、Ｙ軸に沿って延在するガイドレール５７２とを備える。ここで、支持部５７１は、ガイドレール５７２に沿って移動可能とされている。また、素子位置切り換え機構５７は、ガイドレール５７２に沿って延在して配設されるボールネジ５７４と、これを回転させる回転モータ５７３とを備える。ここで、ボールネジ５７４には、支持部５７１のブラケット５７１１の雌ねじ部に螺合されている。この構成において、ボールネジ５７４が回転モータ５７３によって回動されることで、支持部５７１に支持された撮像素子５６が、ガイドレール５７２に沿って（すなわち、Ｙ方向に沿って）移動する。これによって、撮像素子５６を、任意のＹ位置に移動させることができる。
【００７７】
ここで、第１素子位置Ｒ１および第２素子位置Ｒ２について、図４に加え、図５〜図８を参照しながら説明する。図５は、撮像素子の位置と撮像対象位置との関係を説明するための図である。図６は、対物レンズ４５０の視野内の状態を模式的に示す図である。図７は、第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得されている状態を模式的に示す図である。図８は、第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得されている状態を模式的に示す図である。
【００７８】
上述したとおり、撮像光は、その光軸（撮像光軸）Ｌ１が、描画光軸Ｌ０と一致した状態で、基板Ｗに入射される。そして、基板Ｗの表面で反射された撮像光は、対物レンズ４５０にて平行光に変換され、（図５では図示省略しているが、ビームスプリッタ５２および折り返しミラー５４で光路を変更された上で）、結像レンズ５５で結像されて、撮像素子５６に入射する。いま、先行撮像部５０の光学系に対して、描画対象位置Ｐ０と共役関係となる撮像素子５６の位置（より具体的には、先行撮像部５０の光学系に対して、描画対象位置Ｐ０と共役関係の位置が撮像素子５６の撮像面に一致するような、撮像素子５６の位置）を、基準素子位置Ｒ０とする。ただし、二つの位置が共役関係にある、とは、一方の位置から発した光が他方の位置にて結像する関係をいう。したがって、仮に、撮像素子５６が基準素子位置Ｒ０に配置されたとすると、当該撮像素子５６の撮像面には、描画対象位置Ｐ０での反射光が結像される（すなわち、描画対象位置Ｐ０の撮像データが取得される）ことになる。
【００７９】
いま、基板Ｗの面内において、描画対象位置Ｐ０よりも−Ｙ側に所定距離ｄだけずれた位置を第１対象位置Ｐ１とし、描画対象位置Ｐ０よりも＋Ｙ側に所定距離ｄだけずれた位置を第２対象位置Ｐ２とする。つまり、第１対象位置Ｐ１と第２対象位置Ｐ２とは、主走査軸（Ｙ軸）に沿って、描画対象位置Ｐ０を間に挟んだ一対の位置となる。
【００８０】
ここで、第１素子位置Ｒ１は、先行撮像部５０の光学系に対して、第１対象位置Ｐ１と共役関係の位置である。より具体的には、先行撮像部５０の光学系に対して、第１対象位置Ｐ１と共役関係の位置が撮像素子５６の撮像面に一致するような、撮像素子５６の位置が第１素子位置Ｒ１である。また、第２素子位置Ｒ２は、先行撮像部５０の光学系に対して、第２対象位置Ｐ２と共役関係の位置である。より具体的には、先行撮像部５０の光学系に対して、第２対象位置Ｐ２と共役関係の位置が撮像素子５６の撮像面に一致するような、撮像素子５６の位置が第２素子位置Ｒ２である。
【００８１】
したがって、撮像素子５６が第１素子位置Ｒ１に配置されている状態においては、撮像素子５６の撮像面に第１対象位置Ｐ１での反射光が結像される光路が選択される（すなわち、第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得される）。また、撮像素子５６が第２素子位置Ｒ２に配置されている状態においては、撮像素子５６の撮像面に第２対象位置Ｐ２での反射光が結像される光路が選択される（すなわち、第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得される）。なお、図５では、先行撮像部５０の光学系のうちビームスプリッタ５２、絞り５３、および、折り返しミラー５４が図示省略されているが、実際は、撮像素子５６が第１素子位置Ｒ１に配置されている場合は、図７に模式的に示される光路が選択されて、第１対象位置Ｐ１での反射光が第１素子位置Ｒ１に配置されている撮像素子５６にて結像されることになる。また、撮像素子５６が第２素子位置Ｒ２に配置されている場合は、図８に模式的に示される光路が選択されて、第２対象位置Ｐ２での反射光が第２素子位置Ｒ２に配置されている撮像素子５６にて結像されることになる。
【００８２】
このように、先行撮像部５０では、素子位置切り換え機構５７が、撮像素子５６の位置を第１素子位置Ｒ１と第２素子位置Ｒ２との間で切り換えることによって、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路が選択されて、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って描画対象位置Ｐ０を挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域が、択一的に撮像される。つまり、先行撮像部５０においては、素子位置切り換え機構５７が、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路を選択する選択部として機能する。
【００８３】
ここで、基準素子位置Ｒ０と第１素子位置Ｒ１との離間距離ΔＹ１、および、基準素子位置Ｒ０と第２素子位置Ｒ２との離間距離ΔＹ２の具体的な値は、下記の（式１）から算出される値となる。
【００８４】
ΔＹ１＝ΔＹ２＝Ｍ×ｄ      ・・・（式１）
ただし、（式１）中、「Ｍ」は、先行撮像部５０の光学系の光学倍率を表している。また、「ｄ」は、描画対象位置Ｐ０と第１対象位置Ｐ１との離間距離ｄ（すなわち、描画対象位置Ｐ０と第２対象位置Ｐ２との離間距離ｄ）を表している。
【００８５】
＜３．描画装置１の動作＞
＜３−１．全体の流れ＞
描画装置１において実行される基板Ｗに対する一連の処理の全体の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９は、当該処理の流れを示す図である。以下に説明する一連の動作は、制御部９０の制御下で行われる。
【００８６】
まず、搬送装置７０が、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣから未処理基板Ｗを取り出して描画装置１に搬入する（ステップＳ１）。
【００８７】
続いて、搬送装置７０は搬入した基板Ｗをプリアライメント部８０に搬入し、プリアライメント部８０にて当該基板Ｗに対するプリアライメント処理が行われる（ステップＳ２）。プリアライメント処理は、上述したとおり、例えば、載置台に載置された基板Ｗの切り欠き部の位置をセンサで検出し、当該切り欠き部の位置が定められた位置となるように載置台を回転させることによって行われる。これによって、載置台に載置された基板Ｗが定められた回転位置におおまかに位置合わせされた状態におかれることになる。
【００８８】
続いて、搬送装置７０が、プリアライメント処理済みの基板Ｗをプリアライメント部８０から搬出してこれをステージ１０に載置する（ステップＳ３）。ステージ１０は、その上面に基板Ｗが載置されると、これを吸着保持する。
【００８９】
基板Ｗがステージ１０に吸着保持された状態となると、続いて、当該基板Ｗが適正な位置にくるように精密に位置合わせする処理（ファインアライメント）が行われる（ステップＳ４）。具体的には、まず、ステージ駆動機構２０が、ステージ１０を受け渡し位置からアライメント撮像部６０の下方位置まで移動させる。ステージ１０がアライメント撮像部６０の下方に配置されると、続いて、アライメント撮像部６０が、基板Ｗ上のアライメントマークを撮像して、当該撮像データを取得する。続いて、制御部９０が、アライメント撮像部６０により取得された撮像データを画像解析してアライメントマークの位置を検出し、その検出位置に基づいて基板Ｗの適正位置からのずれ量を算出する。ずれ量が算出されると、ステージ駆動機構２０が当該算出されたずれ量だけステージ１０を移動させて、基板Ｗが適正位置にくるように位置合わせする。
【００９０】
基板Ｗが位置合わせされると、続いて、パターンの描画処理が行われる（ステップＳ５）。描画処理について、図１０を参照しながら具体的に説明する。図１０は、描画処理を説明するための図である。
【００９１】
描画処理は、制御部９０の制御下でステージ駆動機構２０がステージ１０に載置された基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して相対的に移動させつつ、光学ユニット４０，４０のそれぞれから基板Ｗの上面に空間変調された光を照射させることによって行われる。
【００９２】
具体的には、ステージ駆動機構２０は、まず、アライメント撮像部６０の下方位置に配置されているステージ１０を主走査軸（Ｙ軸）に沿って往路方向（ここでは、例えば、＋Ｙ方向であるとする）に移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して主走査軸に沿って相対的に移動させる（往路主走査）。これを基板Ｗからみると、各光学ユニット４０は基板Ｗ上を主走査軸に沿って−Ｙ方向に横断することになる（矢印ＡＲ１１）。往路主走査が行われる間、各光学ユニット４０は、パターンデータＤに応じた空間変調が形成された光（具体的には、副走査軸に沿うＮ画素分の空間変調された光）を、基板Ｗに向けて断続的に照射し続ける（すなわち、基板Ｗの表面にパルス光が繰り返して投影され続ける）。つまり、各光学ユニット４０は、副走査軸に沿うＮ画素分の空間変調された光を断続的に照射し続けながら基板Ｗ上を主走査軸に沿って往路方向に横断する。したがって、光学ユニット４０が主走査軸に沿って基板Ｗを１回横断すると、１本のストライプ領域（主走査軸に沿って延在し、副走査軸に沿う幅が描画幅に相当する領域）Ｋに、パターン群が描画されることになる。ここでは、２個の光学ユニット４０が同時に基板Ｗを横断するので、一回の往路主走査により２本のストライプ領域Ｋ，Ｋのそれぞれにパターン群が描画されることになる。
【００９３】
往路主走査が終了すると、ステージ駆動機構２０は、ステージ１０を副走査軸（Ｘ軸）に沿って所定方向（例えば、−Ｘ方向）に、描画幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して副査軸に沿って相対的に移動させる（副走査）。これを基板Ｗからみると、各光学ユニット４０は副走査軸に沿って＋Ｘ方向に、ストライプ領域の幅分だけ移動することになる（矢印ＡＲ１２）。
【００９４】
副走査が終了すると、ステージ駆動機構２０は、ステージ１０を主走査軸（Ｙ軸）に沿って復路方向（ここでは、−Ｙ方向）に移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０，４０に対して主走査軸に沿って相対的に移動させる（復路主走査）。これを基板Ｗからみると、各光学ユニット４０は、基板Ｗ上における、先の主走査で描画されたストライプ領域の隣を、主走査軸に沿って＋Ｙ方向に移動して横断することになる（矢印ＡＲ１３）。ここでも、各光学ユニット４０は、パターンデータに応じた空間変調が形成された光を、基板Ｗに向けて断続的に照射し続けながら、基板Ｗ上を主走査軸に沿って＋Ｙ方向に横断する。これによって、先の往路主走査で描画されたストライプ領域Ｋの隣のストライプ領域Ｋに、パターン群が描画されることになる。
【００９５】
復路主走査が終了すると、副走査が行われた上で、再び往路主走査が行われる。以後も同様に、副走査を挟みつつ、往路主走査と復路主走査とが繰り返して行われ、描画対象領域の全域にパターンが描画されると、描画処理が終了する。
【００９６】
再び図９を参照する。描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出する（ステップＳ６）。これによって、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する。
【００９７】
＜３−２．各ストライプの描画＞
上述したとおり、描画処理（図９のステップＳ５）においては、各光学ユニット４０によって、基板Ｗに対する描画が、ストライプ分の領域単位で行われる。ここで、ストライプ分の領域単位に対する描画処理の流れについて、図１１を参照しながらより詳細に説明する。図１１は、当該処理を説明するための図である。なお、上述したとおり、描画装置１は２個の光学ユニット４０を備えており、描画処理においては、以下に説明する一連の処理が２個の光学ユニット４０のそれぞれにおいて並行して行われる。
【００９８】
主走査（往路主走査、あるいは、復路主走査）が開始されると、制御部９０は、先行撮像部５０に、対応する光学ユニット４０の描画予定領域を撮像させる（ステップＳ２１）。具体的には、制御部９０は、先行撮像部５０に、対応する光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の基板Ｗの面内領域（描画予定領域）の撮像データを、取得させる。
【００９９】
ステップＳ２１の処理は、具体的には、次のように行われる。すなわち、制御部９０は、まず、当該主走査（以下「対象主走査」ともいう）が、往路主走査、復路主走査のいずれであるかを判断する。
【０１００】
対象主走査が往路主走査であると判断された場合、制御部９０は、光源５１から光を出射させるとともに、素子位置切り換え機構５７を制御して、撮像素子５６を第１素子位置Ｒ１に配置する（図７参照）。往路主走査の場合、ステージ１０は、Ｙ軸に沿って＋Ｙ方向に移動されるところ（矢印ＡＲ１００）、撮像素子５６が、第１素子位置Ｒ１に配置されている状態においては、描画対象位置Ｐ０よりも距離ｄだけ−Ｙ側の第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得されることになる。つまり、各時刻に取得される撮像データは、光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の領域の撮像データということになる。
【０１０１】
一方、対象主走査が復路走査であると判断された場合、制御部９０は、光源５１から光を出射させるとともに、素子位置切り換え機構５７を制御して、撮像素子５６を、第２素子位置Ｒ２に配置する（図８参照）。復路主走査の場合、ステージ１０は、Ｙ軸に沿って−Ｙ方向に移動されるところ（矢印ＡＲ２００）、撮像素子５６が、第２素子位置Ｒ２に配置されている状態においては、描画対象位置Ｐ０よりも距離ｄだけ＋Ｙ側の第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得されることになる。つまり、各時刻に取得される撮像データは、光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の領域の撮像データということになる。
【０１０２】
ステージ１０がＹ軸に沿って移動されるのと並行して、撮像素子５６が描画予定領域内の副走査軸方向に沿う１ラインの画像を次々と読み取ることによって、描画予定領域を撮像した二次元の撮像データが得られることになる。ここで得られる撮像データには、描画予定領域に先に形成されている下地パターンが現れている。制御部９０は、先行撮像部５０にて次々と取得される撮像データを画像解析して、描画予定領域に形成されている下地パターンの位置を検出し、当該検出された位置を目標位置として記憶する。さらに、制御部９０は、光学ユニット４０による描画光の照射予定位置が、目標位置からどれだけずれているかを算出し、算出された値をずれ量として取得する（ステップＳ２２）。ここでは、例えば、描画光の照射予定位置と下地パターンとの間の、副走査軸に沿うずれ幅と、主走査方向に沿うずれ幅とが、それぞれ算出される。
【０１０３】
一方で、主走査が開始されると、制御部９０は、記憶部に格納されたパターンデータＤのうち、当該主走査で描画対象となるストライプ領域に描画すべきデータを記述した部分を読み出して、空間光変調ユニット４４に、当該読み出されたパターンデータＤに応じた変調光（描画光）を形成させる（ステップＳ１１）。
【０１０４】
ステップＳ１１で形成された描画光が光路補正部４６に入射すると、制御部９０は、姿勢変更機構４６２を制御して、ガラス板４６１に入射した描画光の経路を、ステップＳ２２で取得されたずれ量分だけ副走査軸および主走査軸のそれぞれに沿ってシフトさせて、描画光の照射位置を補正する（ステップＳ１２）。照射予定位置からずれ量分だけ光路をシフトされた光は、目標位置（すなわち、下地パターンの形成位置）に結像されることになる。つまり、下地パターンの形成位置に高精度に重ね合わされた状態で描画光が照射され、下地パターンと高精度に重ね合わされた上層パターンが描画されることになる。このように、描画装置１においては、制御部９０と光路補正部４６とが協働することによって、描画位置補正部（すなわち、先行撮像部５０が取得した撮像データに基づいて基板Ｗに先に形成された下地パターンの形成位置を検出し、当該検出位置に基づいて、描画光の照射位置を補正する描画位置補正部）が実現される。
【０１０５】
ただし、ある時刻ｔに撮像された描画予定領域に対する描画光の照射は、当該時刻ｔから「ｄ／ｖ（ただし、「ｖ」は、光学ユニット４０に対する基板Ｗの、主走査軸に沿う相対移動速度であり、この実施の形態では、ステージ１０の主走査軸に沿う移動速度である）」が経過した時刻に実行される。したがって、制御部９０は、ある時刻ｔに撮像された撮像データに基づいて算出されたズレ量を、当該時刻ｔから時間Δｔ＝ｄ／ｖが経過した時刻（ｔ＋Δｔ）に空間光変調ユニット４４から出射される描画光の光路の補正に反映させる。
【０１０６】
ステップＳ１１〜ステップＳ１２の処理、および、ステップＳ２１〜ステップＳ２２の処理は、対象主走査が完了するまで、並行して実行されることになる。対象主走査が完了すると（ステップＳ１３およびステップＳ２３でＹＥＳ）、１ストライプ分の領域単位への描画が完了する。
【０１０７】
＜４．効果＞
上記の実施の形態によると、光学ユニット４０が基板Ｗに対して主走査軸に沿う往路方向に相対移動される際（往路主走査）、および、主走査軸に沿う復路方向に相対移動される際（復路主走査）のそれぞれにおいて、描画光の照射予定領域を撮像して、当該取得された撮像データに基づいて照射位置の補正を行うことができる。したがって、スループットの低下を抑制しつつ、下地パターンの上に、高い精度で重ね合わせて次のパターンを描画できる。
【０１０８】
さらに、光学ユニット４０と先行撮像部５０との間で対物レンズ４５０が共用されるので、描画装置１の部品点数を少なく抑えることができ、光学系の大型化が抑制される。また、光学ユニット４０と先行撮像部５０との間で対物レンズ４５０を共用する構成によると、オートフォーカスを実現するための機構（すなわち、対物レンズ４５０をＺ軸に沿って移動させる駆動機構および基板Ｗの面内の高さ位置を検出する位置検出機構）も、光学ユニット４０と先行撮像部５０との間で共用することができる。この点においても、描画装置１の部品点数を少なく抑えることができ、光学系の大型化が抑制される。
【０１０９】
また、例えば、光学ユニットの対物レンズと先行撮像部の対物レンズとを別々のレンズで構成した場合、描画対象位置Ｐ０と第１対象位置Ｐ１との離間距離ｄ（すなわち、描画対象位置Ｐ０と第２対象位置Ｐ２との離間距離ｄ）の最低値が、各対物レンズのレンズ寸法から規定されてしまう。すなわち、当該離間距離ｄをある一定値より小さくすることはできない。しかしながら、光学ユニット４０と先行撮像部５０との間で対物レンズ４５０を共用する構成によると、離間距離ｄは、いくらでも小さくできる（図６参照）。離間距離ｄが小さくなるほど、搬送機構の揺らぎなどの影響が排除され正確なずれ量を特定することができ、ひいては、下地パターンに対する上層パターンの重ね合わせ精度を高めることができる。
【０１１０】
また、上記の実施の形態においては、光学ユニット４０は、副走査軸に沿うＮ画素分の空間変調された描画光を基板Ｗに向けて照射するのに対し、対物レンズ４５０の視野領域は円形である。このため、図６に示されるように、対物レンズ４５０の＋Ｙ側と−Ｙ側とには、描画に用いられない領域が存在するところ、先行撮像部５０は、対物レンズ４５０の当該描画に用いられない領域を利用して、基板Ｗの面内を撮像する。したがって、光学ユニット４０と先行撮像部５０との５０との間で、対物レンズ４５０を共用するにあたって、視野の大きい対物レンズを特別に準備する必要もない。
【０１１１】
特に、上記の実施の形態によると、先行撮像部５０が、撮像素子５６の位置を切り換えることによって、基板Ｗの面内における、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができる。この構成によると、１個の撮像素子で、当該一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができるので、先行撮像部５０を小型化することができる。
【０１１２】
＜II．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る描画装置について説明する。第２の実施の形態に係る描画装置は、先行撮像部の構成が第１の実施の形態と相違する。以下の説明においては、第１の実施の形態に係る描画装置１と相違する点について説明し、第１の実施の形態と同じ構成についてはその説明を省略するとともに、同じ符号で示す。
【０１１３】
＜１．先行撮像部５０ａの構成＞
第２の実施の形態に係る描画装置が備える先行撮像部５０ａについて、図１２を参照しながら説明する。図１２は、先行撮像部５０ａを含むヘッドユニット１００ａの構成を模式的に示す図である。
【０１１４】
先行撮像部５０ａは、先行撮像部５０と同様、１個の光学ユニット４０と対応付けられ、基板Ｗの面内における、対応する光学ユニット４０が描画光を照射する予定の領域（描画予定領域）を撮像する。
【０１１５】
ここで、先行撮像部５０ａは、先行撮像部５０と同様、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って、描画対象位置Ｐ０（対応する光学ユニット４０が描画光を照射する基板Ｗ上の位置）を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を、択一的に撮像する。先行撮像部５０ａは、具体的には、例えば、光源５１と、ビームスプリッタ５２と、絞り５３と、対物レンズ４５０と、光学素子である折り返しミラー５４ａと、結像レンズ５５と、撮像素子５６ａと、ミラー姿勢切り換え機構５８を含んで構成される。光源５１、ビームスプリッタ５２、絞り５３、対物レンズ４５０、折り返しミラー５４ａ、結像レンズ５５、および、撮像素子５６ａの各構成および配置は、第１の実施の形態とほぼ同様である。ただし、先行撮像部５０ａにおいては、撮像素子５６ａが所定の位置（以下「固定素子位置Ｒ１０」ともいう）に固定して配置されている。また、折り返しミラー５４ａが、回動可能に支持されている。
【０１１６】
上述した先行撮像部５０の折り返しミラー５４と同様、折り返しミラー５４ａは、基板Ｗの表面で反射され、ビームスプリッタ５２において進行方向を変更された撮像光を撮像素子５６ａに向けて反射させる。ミラー姿勢切り換え機構５８は、この折り返しミラー５４ａの姿勢を変更する。具体的には、ミラー姿勢切り換え機構５８は、折り返しミラー５４ａをＸ軸方向に沿う回転軸を中心に回転させて、折り返しミラー５４ａの姿勢を、第１姿勢Ｑ１と第２姿勢Ｑ２との間で切り換える。ミラー姿勢切り換え機構５８は、例えば、折り返しミラー５４ａを収容する収容部材５８１と、収容部材５８１に固定され、Ｘ軸に沿って延在する回転軸部５８２と、回転軸部５８２を回転させる駆動部（例えば、回転モータ）５８３とを含む構成とすることができる。この構成においては、駆動部５８３が回転軸部５８２を回転させることにより、折り返しミラー５４ａがＸ軸方向に沿う回転軸を中心として回転することになる。
【０１１７】
先行撮像部５０ａの光学系は、上述した先行撮像部５０の光学系とほぼ同様である。ただし、折り返しミラー５４ａの姿勢が第１姿勢Ｑ１とされている状態において、先行撮像部５０ａの光学系に対して、固定素子位置Ｒ１０と第１対象位置Ｐ１とが共役関係となる。より具体的には、当該光学系に対して、固定素子位置Ｒ１０に配置されている撮像素子５６ａの撮像面上の位置が、第１対象位置Ｐ１と共役関係となる。また、折り返しミラー５４ａの姿勢が第２姿勢Ｑ２とされている状態において、先行撮像部５０ａの光学系に対して、固定素子位置Ｒ１０と第２対象位置Ｐ２とが共役関係となる。より具体的には、当該光学系に対して、固定素子位置Ｒ１０に配置されている撮像素子５６ａの撮像面上の位置が、第２対象位置Ｐ２と共役関係となる。ただし、上述したとおり、第１対象位置Ｐ１と第２対象位置Ｐ２とは、主走査軸（Ｙ軸）に沿って、描画対象位置Ｐ０を間に挟んだ一対の位置である。
【０１１８】
したがって、折り返しミラー５４ａが第１姿勢Ｑ１とされている状態においては、撮像素子５６ａの撮像面に第１対象位置Ｐ１での反射光が結像される光路が形成される（すなわち、第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得される）。また、折り返しミラー５４ａが第１姿勢Ｑ１から第２姿勢Ｑ２に切り換えられると、光路が切り換えられる。すなわち、折り返しミラー５４ａが第２姿勢Ｑ２とされている状態においては、撮像素子５６ａの撮像面に第２対象位置Ｐ２での反射光が結像される光路が形成される（すなわち、第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得される）。
【０１１９】
このように、先行撮像部５０ａでは、光学素子である折り返しミラー５４ａの姿勢が第１姿勢Ｑ１と第２姿勢Ｑ２との間で切り換えられることによって、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路が切り換えられて、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って描画対象位置Ｐ０を挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域が、択一的に撮像される。つまり、先行撮像部５０ａにおいては、折り返しミラー５４ａとミラー姿勢切り換え機構５８とが、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路を切り換える切り換え部として機能する。
【０１２０】
＜２．処理の流れ＞
この変形例において、制御部９０が、先行撮像部５０ａに、対応する光学ユニット４０の描画予定領域を撮像させる処理（図１１のステップＳ２１）は、次のように行われる。
【０１２１】
すなわち、制御部９０は、まず、対象主走査が、往路主走査、復路主走査のいずれであるかを判断する。
【０１２２】
対象主走査が往路主走査であると判断された場合、制御部９０は、光源５１から光を出射させるとともに、ミラー姿勢切り換え機構５８を制御して、折り返しミラー５４ａを、第１姿勢Ｑ１とする。往路主走査の場合、ステージ１０は、Ｙ軸に沿って＋Ｙ方向に移動されるところ（矢印ＡＲ１００）、折り返しミラー５４が第１姿勢Ｑ１とされている状態においては、描画対象位置Ｐ０よりも距離ｄだけ−Ｙ側の第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得されることになる。つまり、各時刻に取得される撮像データは、光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の領域の撮像データということになる。
【０１２３】
一方、対象主走査が復路走査であると判断された場合、制御部９０は、光源５１から光を出射させるとともに、ミラー姿勢切り換え機構５８を制御して、折り返しミラー５４ａを、第２姿勢Ｑ２とする。復路主走査の場合、ステージ１０は、Ｙ軸に沿って−Ｙ方向に移動されるところ（矢印ＡＲ２００）、折り返しミラー５４ａが第２姿勢Ｑ２とされている状態においては、描画対象位置Ｐ０よりも距離ｄだけ＋Ｙ側の第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得されることになる。つまり、各時刻に取得される撮像データは、光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の領域の撮像データということになる。
【０１２４】
＜３．効果＞
上記の実施の形態によると、折り返しミラー５４の姿勢を切り換えることによって、基板Ｗの面内における、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができる。この構成によると、１個の撮像素子５６ａで、当該一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができるので、先行撮像部５０ａを小型化することができる。
【０１２５】
＜III．第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る描画装置について説明する。第３の実施の形態に係る描画装置は、先行撮像部の構成が第１の実施の形態と相違する。以下の説明においては、第１の実施の形態に係る描画装置１と相違する点について説明し、第１の実施の形態と同じ構成についてはその説明を省略するとともに、同じ符号で示す。
【０１２６】
＜１．先行撮像部５０ｂの構成＞
第３の実施の形態に係る描画装置が備える先行撮像部５０ｂについて、図１３を参照しながら説明する。図１３は、先行撮像部５０ｂを含むヘッドユニット１００ｂの構成を模式的に示す図である。
【０１２７】
先行撮像部５０ｂは、先行撮像部５０と同様、１個の光学ユニット４０と対応付けられ、基板Ｗの面内における、対応する光学ユニット４０が描画光を照射する予定の領域（描画予定領域）を撮像する。
【０１２８】
ここで、先行撮像部５０ｂは、先行撮像部５０と同様、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って、描画対象位置Ｐ０（対応する光学ユニット４０が描画光を照射する基板Ｗ上の位置）を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を、択一的に撮像する。先行撮像部５０ｂは、具体的には、例えば、光源５１と、ビームスプリッタ５２と、絞り５３と、対物レンズ４５０と、折り返しミラー５４と、２個の結像レンズ（第１結像レンズ５５１、および、第２結像レンズ５５２）と、２個の撮像素子（第１撮像素子５６１、および、第２撮像素子５６２）と、後方ビームスプリッタ５９とを含んで構成される。光源５１、ビームスプリッタ５２、絞り５３、対物レンズ４５０、および、折り返しミラー５４の各構成および配置は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２９】
先行撮像部５０ｂの光学系について、具体的に説明する。光源５１は、撮像光をＹ軸に沿って出射する。光源５１から出射された撮像光は、ビームスプリッタ５２において進行方向を変更されて基板Ｗに向けて進行する。ビームスプリッタ５２で進行方向を変更された撮像光は、絞り５３で絞られた上で、対物レンズ４５０で集光されて基板Ｗの表面に照射される。
【０１３０】
基板Ｗの表面で反射した撮像光は、再び対物レンズ４５０に入射し、対物レンズ４５０にて平行光に変換された上で、再びビームスプリッタ５２に入射する。そして、ビームスプリッタ５２において進行方向を変更されて、折り返しミラー５４に向けて進行する。折り返しミラー５４で進行方向を変更された撮像光は、後方ビームスプリッタ５９に向けて進行する。
【０１３１】
後方ビームスプリッタ５９に入射した光の一部は、後方ビームスプリッタ５９において進行方向を変更されて、第１結像レンズ５５１を介して、第１撮像素子５６１に入射する。ここで、第１結像レンズ５５１は、平行光に変換されている撮像光を、第１撮像素子５６１の撮像面に結像させる。第１撮像素子５６１は、例えば、一列に配列された複数の受光素子を備えるＣＣＤリニアイメージセンサであり、受光素子の配列方向をＸ軸に沿わせて配置される。第１撮像素子５６１が、その撮像面に入射した光を光電変換することによって、基板Ｗの面内の像が撮像されることになる。第１撮像素子５６１は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて基板Ｗの面内を撮像し、取得された撮像データを制御部９０に送信する。
【０１３２】
一方、折り返しミラー５４で進行方向を変更された撮像光の残りは、後方ビームスプリッタ５９を透過して直進し、第２結像レンズ５５２を介して、第２撮像素子５６２に入射する。ここで、第２結像レンズ５５２は、平行光に変換されている撮像光を、第２撮像素子５６２の撮像面に結像させる。第２撮像素子５６２は、第１撮像素子５６１と同様、例えば、一列に配列された複数の受光素子を備えるＣＣＤリニアイメージセンサであり、受光素子の配列方向をＸ軸に沿わせて配置される。第２撮像素子５６２が、その撮像面に入射した光を光電変換することによって、基板Ｗの面内の像が撮像されることになる。２１撮像素子５６２は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて基板Ｗの面内を撮像し、取得された撮像データを制御部９０に送信する。
【０１３３】
ここで、第１撮像素子５６１は、先行撮像部５０ｂの光学系に対して、第１対象位置Ｐ１と共役関係の位置に配置される。より具体的には、第１撮像素子５６１は、その撮像面が、先行撮像部５０ｂの光学系に対して、第１対象位置Ｐ１と共役関係の位置と一致するように配置される。また、第２撮像素子５６２は、先行撮像部５０ｂの光学系に対して、第２対象位置Ｐ２と共役関係の位置に配置される。より具体的には、第２撮像素子５６２は、その撮像面が、先行撮像部５０ｂの光学系に対して、第２対象位置Ｐ２と共役関係の位置と一致するように配置される。ただし、上述したとおり、第１対象位置Ｐ１と第２対象位置Ｐ２とは、主走査軸（Ｙ軸）に沿って、描画対象位置Ｐ０を間に挟んだ一対の位置である。
【０１３４】
したがって、第１撮像素子５６１の撮像面には、第１対象位置Ｐ１での反射光が結像される（すなわち、第１撮像素子５６１では第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得される）。また、第２撮像素子５６２の撮像面には、第２対象位置Ｐ２での反射光が結像される（すなわち、第２撮像素子５６２では第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得される）。
【０１３５】
後に明らかになるように、制御部９０は、先行撮像部５０ｂにおいて、撮像データを取得させる撮像素子を、第１撮像素子５６１と第２撮像素子５６２との間で切り換える。これによって、先行撮像部５０ｂにおいて、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って描画対象位置Ｐ０を挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域が、択一的に撮像されることになる。
【０１３６】
＜２．処理の流れ＞
この変形例において、制御部９０が、先行撮像部５０ｂに、対応する光学ユニット４０の描画予定領域を撮像させる処理（図１１のステップＳ２１）は、次のように行われる。
【０１３７】
すなわち、制御部９０は、まず、対象主走査が、往路主走査、復路主走査のいずれであるかを判断する。
【０１３８】
対象主走査が往路主走査であると判断された場合、制御部９０は、光源５１から光を出射させるとともに、第１撮像素子５６１に撮像データを取得させる。往路主走査の場合、ステージ１０は、Ｙ軸に沿って＋Ｙ方向に移動されるところ（矢印ＡＲ１００）、第１撮像素子５６１においては、描画対象位置Ｐ０よりも距離ｄだけ−Ｙ側の第１対象位置Ｐ１の撮像データが取得されることになる。つまり、第１撮像素子５６１にて各時刻に取得される撮像データは、光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の領域の撮像データということになる。
【０１３９】
一方、対象主走査が復路走査であると判断された場合、制御部９０は、光源５１から光を出射させるとともに、第２撮像素子５６２に撮像データを取得させる。復路主走査の場合、ステージ１０は、Ｙ軸に沿って−Ｙ方向に移動されるところ（矢印ＡＲ２００）、第２撮像素子５６２においては、描画対象位置Ｐ０よりも距離ｄだけ＋Ｙ側の第２対象位置Ｐ２の撮像データが取得されることになる。つまり、第２撮像素子５６２にて各時刻に取得される撮像データは、光学ユニット４０が当該時刻から一定時間後（具体的には、基板Ｗが光学ユニット４０に対して距離ｄだけ移動された後）に描画される予定の領域の撮像データということになる。
【０１４０】
このように、先行撮像部５０ｂでは、制御部９０が、撮像データを取得させる撮像素子を、第１撮像素子５６１と第２撮像素子５６２との間で切り換えることによって、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路が選択されて、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って描画対象位置Ｐ０を挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域が、択一的に撮像される。つまり、先行撮像部５０においては、制御部９０が、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路を選択する選択部として機能する。
【０１４１】
＜３．効果＞
上記の実施の形態によると、２個の撮像素子５６１，５６２を設け、撮像データを取得させる撮像素子を切り換えることによって、基板Ｗの面内における、描画光の照射位置を間に挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を択一的に撮像することができる。この構成によると、先行撮像部５０ｂが備える各光学部品を固定できるので、安定して撮像データを取得することができる。
【０１４２】
＜IV．変形例＞
第２の実施の形態においては、自身の状態に応じて光の経路を変更させる光学素子（具体的には、折り返しミラー５４ａ）と、当該光学素子の状態を切り換える切り換え機構（具体的には、ミラー姿勢切り換え機構５８）を備え、切り替え機構が光学素子の状態を切り換えることによって（具体的には、ミラー姿勢切り換え機構５８が折り返しミラー５４ａの姿勢を第１姿勢Ｑ１と第２姿勢Ｑ２との間で切り換えることによって）、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路を切り換えており、これによって、基板Ｗの面内における、主走査軸（Ｙ軸）に沿って描画対象位置Ｐ０を挟んだ一対の領域のうちのいずれかの領域を、択一的に撮像していた。ここで、ミラー以外の各種の光学素子を用いて光路を切り換える態様を採用してもよい。
【０１４３】
例えば、プリズムは、その姿勢を変更されることによって、プリズムを通過する光を異なる方向に進行させることができる。そこで、光学素子としてプリズムを用いて、光路を切り換える態様を実現してもよい。この場合、図１４、図１５に模式的に示されるように、第２の実施の形態に係る先行撮像部５０ａの光学系において、基板Ｗの表面で反射された撮像光の光路上であって、例えば、対物レンズ４５０と結像レンズ５５との間の位置にプリズム５９を配置し、当該撮像光がプリズム５９を通過した上で撮像素子５６ａに入射するように構成する。さらに、プリズム５９の姿勢を切り換える切り換え機構５９１を設け、当該切り換え機構５９１が、制御部９０の制御下で、プリズム５９の姿勢を第１姿勢と第２姿勢との間で切り換える構成とする。ただし、ここで「第１姿勢」は、プリズム５９の姿勢が当該第１姿勢とされている状態において、先行撮像部の光学系に対して、固定素子位置Ｒ１０と第１対象位置Ｐ１とが共役関係となるような姿勢である（図１４参照）。また、「第２姿勢」は、プリズム５９の姿勢が当該第２姿勢とされている状態において、先行撮像部の光学系に対して、固定素子位置Ｒ１０と第２対象位置Ｐ２とが共役関係となるような姿勢である（図１５参照）。なお、図１４、図１５は、先行撮像部の光学系における光の経路を説明するための概念図であり、主たる要素以外の図示を省略しているが、この変形例においても、先行撮像部の光学系は、ビームスプリッタ、固定配置された折り返しミラーをさらに含んで構成すればよい。
【０１４４】
また例えば、ＡＯＤ（Acousto Optical Deflector：音響光学回折素子）は、例えば入力される制御信号に応じて、反射光の角度変調を行うことができる。そこで、光学素子としてＡＯＤを用いて、光路を切り換える態様を実現してもよい。
【０１４５】
また、上記の実施の形態において、一対の光学ユニット４０および先行撮像部５０が、二組設けられる構成であったが、光学ユニット４０と先行撮像部５０とは必ずしも二個ずつ設けられる必要はない。例えば、一対の光学ユニット４０および先行撮像部５０が、一組設けられる構成であってもよいし、三組以上設けられる構成であってもよい。
【０１４６】
また、上記の実施の形態において、描画光の光路をシフトさせる機構（光路補正部４６）の構成は、必ずしも上述したものに限らない。例えば、光路補正部は、２個のウェッジプリズム（非平行な光学面を備えることにより入射光の光路を変更できるプリズム）と、一方のウェッジプリズムを、他方のウェッジプリズムに対して、入射光の光軸の方向（Ｚ軸方向）に沿って直線的に移動させるウェッジプリズム移動機構とから実現してもよい。この構成においては、ウェッジプリズム移動機構を駆動制御して、２個のウェッジプリズム間の離間距離（光軸に沿う離間距離）を調整することによって、ウェッジプリズムに入射する光の経路を、例えば、Ｘ軸方向に沿って必要量だけシフトさせることができる。すなわち、副走査軸（Ｘ軸）に沿う描画位置を補正することができる。
【０１４７】
なお、光路補正部として上記の態様を採用する場合、主走査軸（Ｙ軸）に沿う描画位置の補正は、例えば、基板Ｗに対する描画光の照射タイミングを調整することによって行うことができる。具体的には、制御部９０は、先行撮像部５０，５０ａ，５０ｂが取得した撮像データに基づいて特定されたずれ量（Ｙ方向のずれ量）に応じてパターンデータＤの読み出しタイミングを遅らせる（あるいは、早める）ことによって、Ｙ方向についての各時刻の描画位置を補正することができる。あるいは、主走査軸（Ｙ軸）に沿う描画位置の補正は、例えば、空間光変調器４４１の制御タイミングを調整することによって行ってもよい。あるいは、上記の２個のウェッジプリズムとウェッジプリズム移動機構とから構成される光路補正部をもう一つ設け、当該第２の光路補正部を、第１の光路補正部から水平面内で９０°回転させた姿勢で、第１の光路補正部の−Ｚ側（あるいは、＋Ｚ側）配置してもよい。この場合、第２の光路補正部において、２個のウェッジプリズム間の離間距離を調整することによって、ウェッジプリズムに入射する光の経路を、Ｙ軸方向に沿って必要量だけシフトさせることができる。
【０１４８】
また、上記の各実施の形態において、先行撮像部５０，５０ａ，５０ｂが取得した撮像データから特定されたずれ量に応じて描画位置を補正する態様は、必ずしも描画光の経路をシフトさせるものに限らない。例えば、パターンデータＤを修正することによって描画位置を補正してもよい。また例えば、光学ユニット４０の位置を微小に移動させる駆動機構を設け、これを制御して光学ユニット４０の位置を移動させることによって描画位置を補正してもよい。また、光学ユニット４０が１個の場合であれば、ステージ駆動機構２０によってステージ１０をＸ軸方向に微小に移動させることによって、描画位置を補正してもよい。
【０１４９】
また、上記の各実施形態では、空間光変調器４４１として変調単位である固定リボンと可動リボンとが一次元に配設された回折格子型の空間光変調器であるＧＬＶが用いられていたが、このような形態には限られない。例えば、ＧＬＶに限らず、ミラーのような変調単位が、一次元に配列されている空間光変調器が利用される形態であってもよい。また、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス：テキサスインスツルメンツ社製）のような変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器が利用されてもよい。
【０１５０】
また、上記の実施の形態においては、変調した描画光によって基板上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを露光する描画装置に本願発明が適用された場合について説明したが、本願発明は、光源とフォトマスクを用いて当該感光材料を面状に露光する露光装置に適用することもできる。この場合、制御部９０は、例えばフォトマスクを移動させることによって、露光位置を補正することができる。
【０１５１】
また、上記の各実施形態では、基板Ｗを載置したステージ１０がステージ駆動機構２０によって移動されることで、光学ユニット４０，４０に対して基板Ｗを相対的に移動させる形態であったが、光学ユニット４０，４０に対して基板Ｗを相対的に移動させる態様はこれに限らない。例えば、光学ユニット４０，４０を主走査軸および副走査軸に沿って移動させることにより、光学ユニット４０，４０に対して基板Ｗを相対的に移動させる態様としてもよい。
【０１５２】
また、上記の各実施形態では、基板Ｗは円形状のものであるとしたが、基板Ｗは必ずしも円形状である必要はなく、例えば矩形状であってもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１  描画装置
１０  ステージ
２０  ステージ駆動機構
４０  光学ユニット
５０，５０ａ，５０ｂ  先行撮像部
５１  光源
５２  ビームスプリッタ
５３  絞り
４５０  対物レンズ
５４，５４ａ  折り返しミラー
５５  結像レンズ
５６，５６ａ  撮像素子
５７  素子位置切り換え機構
５８  ミラー姿勢切り換え機構
５５１  第１結像レンズ
５５２  第２結像レンズ
５６１  第１撮像素子
５６２  第２撮像素子
９０  制御部
Ｗ  基板
【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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