图案描绘装置的制作方法
本发明是关于一种在作为被照射体的基板上扫描光束点，以在基板上描绘既定图案的图案描绘装置。
背景技术：
以往，为了将激光光束的点光投射至被照射体(加工对象物)，以及，一面将光点藉由扫描镜(多边形镜)在一维方向上进行主扫描，一面让被照射体沿着正交于主扫描线方向的副扫描方向移动，以于被照射体上形成希望的图案或图像(文字，图形等)，已知例如日本特开2008-195019号公报所载的图像形成装置(描绘装置)。
于日本特开2008-195019号公报中已揭示，在将设定于照片相纸亦即感光材上多个扫描区域(分配区域)的各区域以激光曝光部射出的曝光光束分配扫描以于感光材上形成(描绘)图像时，为了不让多个激光曝光部的温度变化造成曝光光束的曝光量变动，基于预先要求的激光曝光部的温度变化与曝光光束的强度变化的关系，调整激光曝光部射出的曝光光束的强度，来抑制各个激光曝光部所负责的扫描区域在相接处上的浓度不均。于日本特开2008-195019号公报的图像形成装置中，设置有3个激光曝光部，3个激光曝光部各自包含射出对应至光的三原色的红、绿、蓝各个波长带的激光光的3个激光光源、将3个激光光源各自的红色激光光、绿色激光光、蓝色激光光的强度对应于图像数据进行分别调变的3个声光调变元件(aom：acousto-opticmodulator)、将3个声光调变元件(aom)各自的三道激光光重迭成一道的半反射镜、对重迭成一道的激光光进行扫描的旋转多边形镜、以及用于把被旋转多边形镜扫描的激光光在感光材上进行等速扫描的fθ透镜等。
日本特开2008-195019号公报中，虽以调温部进行激光光源或声光调变元件(aom)的温度控制，但是在假设温度若相对于设定温度变化0.1℃以上曝光量就会随之变化的前提下，将对应于图像数据调变激光光源射出的激光光的声光调变元件(aom)的调变等级，因应温度感测器所量测的温度变化而修正。换句话说，在日本特开2008-195019号公报中，就算框体内的温度稍微偏离设定温度，而有在回到设定温度之前可能出现的调温控制的延迟或过调(overshoot)现象，亦将各个激光曝光部的曝光量变动通过声光调变元件(aom)对调变等级的调整而修正，来抑制感光材上分配区域的边界上因不连续曝光量的差所产生的浓度不均。
技术实现要素：
本发明的第1种态样是关于一种图案描绘装置，其藉由扫描构件在基板上扫描由光源装置射出的光束，藉由描绘图案的多个描绘单元在前述基板上描绘图案，其具备：光束切换部，具有多个选择用光学构件，为了使前述光源装置射出的光束选择性地供给至前述多个描绘单元的其中之一，前述多个选择用光学构件被设置成能依照顺序的引导前述光源装置射出的光束通过，且藉由电气控制使前述光束射向前述描绘单元；以及控制部，在调整自前述多个描绘单元中特定的描绘单元投射向前述基板的光束的强度时，在对应于前述特定的描绘单元的光束强度调整部的可调整范围内调整投射向前述基板的光束的强度，并以使自前述特定的描绘单元以外的其他各个描绘单元投射向前述基板的光束的强度，与自前述特定的描绘单元投射向前述基板的光束的强度一致的方式，控制对应于前述其他各个描绘单元的前述光束强度调整部。
本发明的第2种态样是关于一种图案描绘装置，其藉由扫描构件在基板上扫描由光源装置射出的光束，藉由描绘图案的多个描绘单元在前述基板上描绘图案，其具备：光束切换部，具有多个选择用光学构件，为了使前述光源装置射出的光束选择性地供给至前述多个描绘单元的其中之一，前述多个选择用光学构件被设置成能依照顺序的引导前述光源装置射出的光束通过，且藉由电气控制使前述光束射向前述描绘单元；多个光束强度调整部，设置成对应于前述多个描绘单元的各个，能够在既定的范围内调整投射至前述基板的光束的强度；以及控制部，基于以前述多个选择用光学构件中最后将由前述光源装置射出的前述光束入射的前述选择用光学构件选择并经由前述描绘单元投射向前述基板的光束的强度的可调整范围，控制前述多个光束强度调整部，使前述多个描绘单元的各个往前述基板投射的光束强度一致。
本发明的第3种态样是关于一种图案描绘装置，其利用扫描构件在基板上扫描由光源装置射出的光束来描绘图案的多个描绘单元，在前述基板上描绘图案，其具备：光束切换部，对应于前述多个描绘单元的各个设置有为了使前述光源装置射出的光束往前述描绘单元偏向的电光性选择用光学构件，且具有以使前述光源装置射出的光束能依照顺序通过复数的前述选择用光学构件的各个的方式进行导光的多个光学元件；切换控制部，以将由前述光源装置射出的光束选择性地对前述多个描绘单元的其中之一供给的方式，对前述多个选择用光学构件的其中之一提供用于偏向的驱动信号；以及光束强度测量部，检测穿透前述多个选择用光学构件中被提供有前述驱动信号的前述选择用光学构件的非偏向状态的光束的强度，并测量供给至前述多个描绘单元的各个的前述光束的强度。
本发明的第4种态样是关于一种图案描绘装置，其利用扫描构件在基板上扫描由光源装置射出的光束来描绘图案的多个描绘单元在前述基板上描绘图案，其具备：光束切换部，对应于前述多个描绘单元的各个设置有为了使前述光源装置射出的光束往前述描绘单元偏向的声光调变元件，且具有使由前述光源装置射出的光束能依照顺序通过多个前述声光调变元件的各个的方式进行导光的多个光学元件；控制部，以将由前述光源装置射出的光束依照顺序地对前述多个描绘单元的其中之一供给的方式，将前述多个声光调变元件的其中之一切换成偏向状态；以及光束强度测量部，检测穿透前述多个声光调变元件中成为偏向状态的前述声光调变元件的非偏向状态的光束的强度，并测量供给至前述多个描绘单元的各个的前述光束的强度。
附图说明
图1是表示第1实施型态的图案描绘装置的概略的整体构成的立体图；
图2是表示图1所示的图案描绘装置所搭载的描绘单元的具体构成的立体图；
图3是表示图1所示的选择用光学元件与入射镜之间具体的光学配置的图；
图4是表示用以将由光源装置射出的光束选择性的分配至6个描绘单元之中任一个的光束切换部与描绘控制装置的概略构成图；
图5是说明设置于图4所示的描绘控制装置中的强度调整控制部和驱动电路等的连接关系的图；
图6是表示对选择用光学元件所施加的驱动信号的rf功率的变化所导致的绕射效率的变化特性之一例的图；
图7是示意表示供给至描绘单元的各个的光束的强度，与对该光束的强度进行调整的选择用光学元件上的可调整范围的关系之一例的图；
图8是示意说明沿着自光源装置射出的光束的行进方向上直列排列的多个选择用光学元件的各个的效率与穿透率所导致的影响的图。
具体实施方式
针对本发明的态样的图案描绘装置，举出较佳的实施型态，一面参照随附图式，一面于下文进行详细说明。此外，本发明的态样并不限定于所述实施型态，亦包含添加有多种变更或改良者。亦即，以下所记载的构成要素中包含发明所属技术领域中技术人员能够容易地设想者、实质上相同者，以下所记载的构成要素可适当组合。又，能够于不脱离本发明的主旨的范围内进行构成要素的各种省略、置换或变更。
[第1实施型态]
图1是表示对第1实施型态的基板(被照射体)p实施曝光处理的图案描绘装置(以下，亦称为曝光装置)ex的概略构成的立体图。此外，于以下说明中，若无特别说明，则设定以重力方向为z方向的xyz正交座标系统，并按照图中所示的箭头而说明x方向、y方向、及z方向。
图案描绘装置ex是对基板p实施既定处理(曝光处理等)并在制造电子元件的元件制造系统所使用的基板处理装置。元件制造系统是例如构筑有制造作为电子元件的可挠性显示器、膜状的触控面板、液晶显示面板用的膜状的彩色滤光片、可挠性配线、或可挠性感测器等的生产线的制造系统。以下，作为电子元件以可挠性显示器为前提进行说明。作为可挠性显示器，有例如有机el显示器、液晶显示器等。元件制造系统具有所谓的辊对辊(rolltoroll)方式的生产方式，即，自将可挠性的片状的基板(薄片基板)p卷成辊状的图式未绘出的供给辊送出基板p，并对所送出的基板p连续地实施各种处理之后，利用图式未绘出的回收辊卷取各种处理后的基板p。因此，各种处理后的基板p，成为在基板p的搬送方向上排列有多个元件(显示面板)的多切取用基板。从供给辊送出的基板p，依序经过前步骤的处理装置、图案描绘装置ex、以及后步骤的处理装置以实施各种处理，再由回收辊卷取。基板p具有基板p的移动方向(搬送方向)成为长边方向(长条)且宽度方向成为短边方向(短条)的带状形状。
基板p使用例如树脂膜、或者由不锈钢等金属或合金构成的箔(膜)等。作为树脂膜的材质，可使用例如包含聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、乙烯-乙烯酯共聚物树脂、聚氯乙烯树脂、纤维素树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、及乙酸乙烯酯树脂中的至少1个以上者。又，基板p的厚度或刚性(杨氏模数)只要为如于通过元件制造系统或图案描绘装置ex的搬送路径时，基板p不会产生因屈曲形成的折痕或不可逆的皱褶的范围即可。作为基板p的母材，厚度为25μm～200μm左右的pet(聚对苯二甲酸乙二酯)或pen(聚萘二甲酸乙二酯)等的膜是较佳的薄片基板的典型。
基板p由于有在元件制造系统内所实施的各处理中受热之情形，故而较佳为选定热膨胀系数不太大的材质的基板p。例如，可藉由将无机填料混合于树脂膜而抑制热膨胀系数。无机填料可为例如氧化钛、氧化锌、氧化铝、或氧化硅等。又，基板p可为利用浮式法等制造的厚度100μm左右的极薄玻璃的单层体，或亦可为于该极薄玻璃贴合上述树脂膜、箔等而成的积层体。
此外，所谓基板p的可挠性(flexibility)是指即便对基板p施加自重程度的力亦不会剪切或断裂而能够使该基板p弯曲的性质。又，因自重程度的力而弯曲的性质亦包含于可挠性。又，因应基板p的材质、大小、厚度、成膜于基板p上的层构造、温度、或湿度等环境等，可挠性的程度会发生变化。总之，只要于将基板p正确地卷绕于元件制造系统(图案描绘装置ex)内的搬送路径上所设置的各种搬送用滚筒、旋转筒等搬送方向转换用的构件的情形时，可不屈曲而带有折痕或破损(产生破碎或裂纹)地顺利搬送基板p，便可称为可挠性的范围。
前步骤的处理装置(包含单一个处理部或是多个处理部)，是一面将从供给辊送出的基板p朝向图案描绘装置ex以既定速度沿着长边方向进行搬送、一面对送往图案描绘装置ex的基板p进行前步骤的处理。通过此前步骤的处理，送往图案描绘装置ex的基板p，成为表面上形成有感光性功能层(光感应层)的基板(感光基板)。
该感光性功能层是先作为溶液涂布于基板p上，再通过干燥来形成层(膜)。感光性功能层的典型态样虽是光阻剂(液状或干燥膜状)，但作为不需要显影处理的材料，有受到紫外线的照射的部分的亲水疏水性被改质的感光性硅烷偶合剂(sam)、或于受到紫外线的照射的部分显露镀覆还原基的感光性还原剂等。于将感光性硅烷偶合剂作为感光性功能层使用的情形时，基板p上的经紫外线曝光的图案部分自疏水性改质成亲水性。因此，藉由于成为亲水性的部分之上选择涂布含有导电性油墨(含有银或铜等导电性奈米粒子的油墨)或半导体材料的液体等，可形成要成为构成薄膜电晶体(tft)等的电极、半导体、绝缘或连接用的配线的图案层。于将感光性还原剂作为感光性功能层使用的情形时，于基板p上的经紫外线曝光的图案部分显露镀覆还原基。因此，曝光后，将基板p立即于含有钯离子等的镀覆液中浸渍固定时间，藉此形成(析出)钯的图案层。此种镀覆处理是加成(additive)的工艺，但此外，亦可以作为减成(subtractive)的工艺的蚀刻处理为前提。于该情形时，被送至图案描绘装置ex的基板p亦可为将母材设为pet或pen并于其表面全面或选择性地蒸镀铝(al)或铜(cu)等的金属性薄膜，进而于其上积层光阻剂层而成者。
图案描绘装置ex是一面将自前步骤处理装置搬送来的基板p朝向后步骤处理装置(包含单一个处理部或是多个处理部)以既定速度进行搬送、一面对基板p进行曝光处理的处理装置。图案描绘装置ex对基板p的表面(感光性功能层的表面，即感光面)照射与电子元件用的图案(例如，构成电子元件的tft的电极或配线等的图案)相应的光图案。藉此，于感光性功能层形成与上述图案对应的潜像(改质部)。
于本实施型态中，图案描绘装置ex如图1所示的是不使用遮罩的直接成像方式的曝光装置、所谓的光点扫描方式的曝光装置(描绘装置)。曝光装置ex为了进行副扫描而具备有支承基板p并将基板p于长边方向进行搬送的旋转筒dr，以及对旋转筒dr上被支承成圆筒面状的基板p的每一部分进行图案曝光的多个(在此为6个)描绘单元un(u1～u6)，多个描绘单元un(u1～u6)的各个是一面将曝光用的脉冲状的光束lb(脉冲光束)的点光sp于基板p的被照射面(感光面)上沿既定扫描方向(y方向)以多边形镜(扫描构件)一维地扫描(主扫描)，一面将点光sp的强度根据图案数据(描绘数据，图案信息)高速地调变(on/off)。藉此，于基板p的被照射面描绘曝光与电子元件、电路或配线等的既定图案相应的光图案。亦即，藉由基板p的副扫描、与点光sp的主扫描，点光sp于基板p的被照射面(感光性功能层的表面)上相对地二维扫描，而于基板p的被照射面上描绘曝光既定图案。又，由于基板p是沿长边方向搬送，故而藉由曝光装置ex曝光图案的被曝光区域是沿着基板p的长边方向隔开既定间隔而设置有多个。由于在该被曝光区域形成电子元件，故而被曝光区域亦为元件形成区域。
如图1所示，旋转筒dr具有于y方向延伸并且于与重力起作用的方向交叉的方向延伸之中心轴axo、及离中心轴axo固定半径的圆筒状的外周面。旋转筒dr一面沿着其外周面(圆周面)使基板p之一部分于长边方向呈圆柱面状弯曲地予以支承(保持)，一面以中心轴axo为中心旋转而将基板p于长边方向搬送。旋转筒dr利用其外周面对被投射来自多个描绘单元un(u1～u6)的各个的光束lb(点光sp)的基板p上的区域(部分)予以支承。旋转筒dr自与供形成电子元件的面(形成有感光面的侧的面)为相反侧的面(背面)侧支承(密接保持)基板p。另外，于旋转筒dr的y方向的两侧，设置有让旋转筒dr以绕中心轴axo旋转的方式由轴承支承的未图示的轴。该轴自未图示的旋转驱动源(例如马达或减速机构等)获得旋转转矩，而旋转筒dr绕中心轴axo以固定的旋转速度旋转。
光源装置(脉冲光源装置)ls产生并射出脉冲状的光束(脉冲光束、脉冲光、激光)lb。该光束lb具有对基板p的感光层的敏感度，且是于370nm以下的波长频带具有峰值波长的紫外线光。光源装置ls在此按照未图示的描绘控制装置200的控制(于图4中说明)，而以发光频率(振荡频率、既定频率)fa射出脉冲状发光的光束lb。该光源装置ls是使用光纤放大器激光光源，其是由产生红外波长区域的脉冲光的半导体激光元件、光纤放大器、以及将经放大的红外波长区域的脉冲光转换为紫外波长区域的脉冲光的波长转换元件(谐波产生元件)等构成。通过如前述般构成光源装置ls，能够获得振荡频率fa为数百mhz，且1脉冲光的发光时间为数十微微秒以下的高亮度的紫外线的脉冲光。此外，从光源装置ls射出的光束lb，其光束直径大约1mm，或者为形成较其更细的平行光束者。关于以光纤放大器激光光源作为光源装置ls，对应于构成描绘数据的像素的状态(逻辑值为「0」或「1」)使光束lb的脉冲发生高速on/off的构成，已揭示于例如国际公开号wo2015/166910小册子。
从光源装置ls射出的光束lb，通过光束切换部被选择的(择一的)供给至多个描绘单元un(u1～u6)的各个，其中光束切换部由多个作为切换(switching)元件的选择用光学元件osn(os1～os6)、多个反射镜m1～m12、多个入射镜imn(im1～im6)、以及吸收体tr等构成。选择用光学元件osn(os1～os6)对光束lb具有穿透性，且由以超音波驱动，使入射的光束lb的1次绕射光作为描绘用的光束lbn以既定的角度偏向后射出的声光调变元件(声光偏向元件)(aom:acousto-opticmodulator)所构成。多个选择用光学元件osn以及多个入射镜imn是与多个描绘单元un的各个对应而设置。例如，选择用光学元件os1与入射镜im1是与描绘单元u1对应而设置，同理，选择用光学元件os2～os6与入射镜im2～im6是分别与描绘单元u2～u6对应而设置。
从光源装置ls射出的光束lb，通过反射镜m1～m12使其光路在xy平面与平行于xy平面的面上以发夹弯状弯曲，而被引导至吸收体tr。以下将对选择用光学元件osn(os1～os6)的任一皆为关闭(off)状态(未施加超音波信号，亦未产生1次绕射光的状态)的情形进行详述。另外，于图1中虽省略图示，但在自反射镜m1至吸收体tr的光路中设置有多个透镜(光学元件)，该多个透镜是将光束lb从平行光束收敛，或将收敛后发散的光束lb回复成平行光束。其构成将于后段利用图3进行说明。
在图1中，从光源装置ls射出的光束lb，与x轴方向平行地往-x方向行进并入射至反射镜m1。被反射镜m1往-y方向反射的光束lb入射至反射镜m2。被反射镜m2往+x方向反射的光束lb，直线的穿过选择用光学元件os5而抵达反射镜m3。被反射镜m3往-y方向反射的光束lb入射至反射镜m4。被反射镜m4往-x方向反射的光束lb，直线的穿过选择用光学元件os6而抵达反射镜m5。被反射镜m5往-y方向反射的光束lb入射至反射镜m6。被反射镜m6往+x方向反射的光束lb，直线的穿过选择用光学元件os3而抵达反射镜m7。被反射镜m7往-y方向反射的光束lb入射至反射镜m8。被反射镜m8往-x方向反射的光束lb，直线的穿过选择用光学元件os4而抵达反射镜m9。被反射镜m9往-y方向反射的光束lb入射至反射镜m10。被反射镜m10往+x方向反射的光束lb，直线的穿过选择用光学元件os1而抵达反射镜m11。被反射镜m11往-y方向反射的光束lb入射至反射镜m12。被反射镜m12往-x方向反射的光束lb，直线的穿过选择用光学元件os2而被引导至吸收体tr。该吸收体tr是了抑制光束lb逸散至外部而吸收光束lb的光阱(lighttrap)。
各个选择用光学元件osn是指施加了超音波信号(高频信号)后，使入射的光束(0次光)lb以因应高频的频率的绕射角而绕射的1次绕射光作为射出光束(描绘用的光束lbn)而产生者。因此，自选择用光学元件os1作为1次绕射光而射出的光束将以lb1表示，同样的自选择用光学元件os2～os6作为1次绕射光而射出的光束将以lb2～lb6表示。如前所述的，各个选择用光学元件osn(os1～os6)发挥使自光源装置ls射出的光束lb的光路偏向的功能。于本实施型态中，是将选择用光学元件osn(os1～os6)成为启动(on)状态后产生作为1次绕射光的光束lbn(lb1～lb6)的状态，作为选择用光学元件osn(os1～os6)将自光源装置ls射出的光束lb进行了偏向(或是选择)的状态的方式进行说明。但，因为实际上的声光调变元件的1次绕射光的最大的产生效率是0次光的80％左右，故由选择用光学元件osn的各个所偏向的光束lbn(lb1～lb6)的强度，比起原来的光束lb的强度来的低。又，于本实施型态中，由描绘控制装置200(参照图4)以在选择用光学元件osn(os1～os6)是之中仅被选择的单一个在固定时间内成为启动(on)状态的方式来控制。在被选上的那一个选择用光学元件osn为启动(on)状态的时，未被该选择用光学元件osn绕射而直进的0次光虽然会剩下20％，但最后会通过吸收体tr将之吸收。
选择用光学元件osn的各个是以将被偏向的1次绕射光亦即描绘用的光束lbn(lb1～lb6)，相对于入射光束lb往-z方向偏向的方式被设置。被选择用光学元件osn的各个所偏向射出的光束lbn(lb1～lb6)是投射至设置于从选择用光学元件osn的各个相隔既定距离的位置上的入射镜imn(im1～im6)。各个入射镜imn藉由将入射的光束lbn(lb1～lb6)往-z方向反射，将光束lbn(lb1～lb6)引导至各自所对应的描绘单元un(u1～u6)。
各个选择用光学元件osn在构成、功能、作用上等等可采用互为相同者。多个选择用光学元件osn的各个，依照自描绘控制装置200发出的驱动信号(超音波信号)的on/off，对使入射的光束lb绕射而产生的绕射光(光束lbn)进行on/off。例如，当描绘控制装置200未对选择用光学元件os5施加驱动信号(高周波信号)而形成off状态时，不让自光源装置ls入射的光束lb偏向(绕射)而通过，于是通过选择用光学元件os5的光束lb将入射至反射镜m3。另一方面，当描绘控制装置200形成on状态时，使入射的光束lb偏向(绕射)而朝向入射镜im5。亦即，藉由此驱动信号的on/off来控制选择用光学元件os5的切换(光束选择)动作。如此一来，藉由各个选择用光学元件osn的切换动作，自光源装置ls发出的光束lb将能被引导至任何一个选择用光学元件osn，而且，能够切换光束lbn所入射的描绘单元un。如所述的，关于将多个选择用光学元件osn以将自光源装置ls发出的光束lb依序通过的方式直列(串联)配置，对于对应的描绘单元un分时多工的供给光束lbn的结构，已揭示于例如国际公开号wo2015/166910小册子。
构成光束切换部的选择用光学元件osn的各个在固定时间内成为启动(on)状态的顺序，例如以os1→os2→os3→os4→os5→os6→os1→...的方式被预先设定。此顺序是根据被设定在描绘单元un(u1～u6)的各个的利用点光开始扫描的时机的顺序来决定。亦即，在本实施的型态中，藉由让设置于6个描绘单元u1～u6的各个的多边形镜之间的旋转速度的同步，使旋转角度的相位也一并同步，能够以描绘单元u1～u6的其中任一的多边形镜的一个反射面在基板p上进行一次的光点扫描的方式，进行分时切换。因此，只要描绘单元un的各个的多边形镜之间的旋转角度的相位已依照既定的关系完成同步的话，描绘单元un的光点扫描的顺序则没有特别限制。在图1的构成中，基板p的搬送方向(旋转筒dr的外周面于圆周方向移动的方向)的上游侧有三个描绘单元u1、u3、u5沿着y方向排列设置，基板p的搬送方向的下游侧有三个描绘单元u2、u4、u6沿着y方向排列设置。
于该情形中，对基板p的图案描绘是从上游侧的奇数编号的描绘单元u1、u3、u5开始，当基板p被运送固定长度之后，下游测的偶数编号的描绘单元u2、u4、u6也开始图案描绘，故描绘单元un的光点扫描的顺序能够设定成u1→u3→u5→u2→u4→u6→u1→...的方式。因此，选择用光学元件osn(os1～os6)的各个在固定时间内成为启动(on)状态的顺序是以os1→os3→os5→os2→os4→os6→os1→...的方式被预先设定。此外，即便有对应到缺少应描绘的图案的描绘单元un的选择用光学元件osn轮到成为启动(on)状态的情形时，由于该选择用光学元件osn的on/off状态的切换控制是基于描绘数据而进行，该选择用光学元件osn是强制的维持在关闭(off)状态，不进行利用该选择用光学元件osn的光点扫描。
如图1所示，描绘单元u1～u6的各个是设置有为了将入射进来的光束lb1～lb6进行主扫描的多边形镜pm。于本实施型态中，各个描绘单元un的多边形镜pm的各个，一面以相同的旋转速度精密的旋转，一面以相互保持固定的旋转相位角的方式被同步控制。藉此，自描绘单元u1～u6往基板p射出的光束lb1～lb6的各个的主扫描的时机(点光sp的主扫描期间)，能够以不相互重复的方式被设定。于是，设置于光束切换部的选择用光学元件osn(os1～os6)的各个的on/off的切换，是藉由对6个多边形镜pm的各个的旋转角度位置进行同步来加以控制，且能够做到将自光源装置ls射出的光束lb对多个描绘单元un的各个的分时分配的有效率的曝光处理。
关于6个多边形镜pm的各个的旋转角度的相位配合，与选择用光学元件osn(os1～os6)的各个的on/off的切换时机的同步控制，虽已揭示于国际公开号wo2015/166910小册子，但在8面多边形镜pm的情形，就扫描效率而言，因为一个反射面的旋转角度(45度)之中的1/3程度，是对应到基板p上的点光sp的一次扫描，故伴随着6个多边形镜pm以相对的旋转角度的相位分别相差15度的方式旋转，各个多边形镜pm以8个反射面中跳过一面让光束lbn进行扫描的方式控制选择用光学元件osn(os1～os6)的各个的on/off的切换。如前所述的，关于让多边形镜pm的反射面中跳过一面而使用的描绘方式，亦已揭示于例如国际公开号wo2015/166910小册子。
如图1所示的，曝光装置ex是以相同结构的多个描绘装置un(u1～u6)排列而成，形成所谓的多头(multi-head)型的直描曝光装置。描绘装置un的各个是分别对旋转筒dr的外周面(圆周面)所支承的基板p的y方向上区分的部分区域对图案进行描绘。各个描绘装置un是一面将自光束切换部射出的光束lbn往基板p上(基板p的被照射面上)投射，一面在基板p上将光束lbn聚光(收敛)。藉此，投射到基板p上的光束lbn(lb1～lb6)将成为点光sp。又，藉由各个描绘单元un的多边形镜pm的旋转，投射到基板p上的光束lbn(lb1～lb6)的点光sp将在主扫描方向(y方向)上进行扫描。藉由该点光sp的扫描，在基板p上定义出用以描绘单线份量的图案的直线型描绘线(扫描线)sln(其中n＝1、2、...、6)。描绘线sln也是光束lbn的点光sp在基板p上的扫描轨迹。
描绘单元u1是让点光sp沿着描绘线sl1进行扫描，同理，描绘单元u2～u6是让点光sp沿着描绘线sl2～sl6进行扫描。如图1所示，多个描绘单元un(u1～u6)的描绘线sln(sl1～sl6)是隔着与包含旋转筒dr的中心轴axo的yz面平行的中心面，在旋转筒dr的圆周方向上以两行呈错位排列而配置。奇数编号的描绘线sl1、sl3、sl5是相对于中心面位于基板p的搬送方向的上游侧(-x方向侧)的基板p被照射面上，且沿着y方向以既定的间隔分离而排成一行。偶数编号的描绘线sl2、sl4、sl6是相对于中心面位于基板p的搬送方向的下游侧(+x方向侧)的基板p被照射面上，且沿着y方向以既定的间隔分离而排成一行。因此，多个描绘单元un(u1～u6)也以隔着中心面在基板p搬送方向上以两行呈错位排列而配置，而奇数编号的描绘单元u1、u3、u5，与偶数编号的描绘单元u2、u4、u6，从xz平面来看是相对于中心面而对称设置。
虽然在x方向(基材p的搬送方向，或是副扫描方向)上，奇数编号的描绘线sl1、sl3、sl5与偶数编号的描绘线sl2、sl4、sl6是设定成相互分隔，但在y方向(基材p的宽边方向，主扫描方向)上是设定成相互衔接而不分隔。描绘线sl1～sl6是与基材p的宽边方向，亦即与旋转筒dr的中心轴axo大略平行。另外，所谓将描绘线sln在y方向相互衔接是指，以y方向上相邻的描绘线sln的各个所描绘的图案在基板p的y方向上衔接的方式，让描绘线sln的各个端部之间的y方向的位置形成邻接或是部分重迭的关系。在使描绘线sln的各个端部之间重迭的情形，例如，得为相对于各个描绘线sln的长度，包含描绘开始点或是描绘结束点在y方向上以数个百分比以下的范围进行重迭。
如上所述，多个描绘单元un(u1～u6)是以基板p上曝光区域的宽边方向的尺寸被全部的描绘单元所覆盖的方式，来分担y方向的扫描区域(主扫描范围的划分)。例如，以一个描绘单元un在y方向上的主扫描范围(描绘线sln的长度)为30～60mm来看，藉由在y方向上配置总计6个描绘单元u1～u6，可描绘的曝光区域的y方向的宽度可扩大到180～360mm。另外，原则上会统一各个描绘线sln(sl1～sl6)的长度(描绘范围的长度)。也就是说，原则上会统一沿着各个描绘线sl1～sl6扫描的光束lbn的点光sp的扫描距离。
本实施型态的情形中，在自光源装置ls射出的光束lb为发光时间在数十皮秒以下的脉冲光的情形时，在主扫描之间投射到描绘线sln上的点光sp将因应于光束lb的振荡频率fa(例如，400mhz)而变的离散。因此，有必要将由光束lb的1脉冲光所投射的点光sp与下一次的1脉冲光所投射的点光sp，在主扫描方向上进行交迭。而其交迭的量是根据点光sp的大小
各个描绘单元un(u1～u6)是，以从xz平面内观察时各个光束lbn朝向旋转筒dr的中心轴axo前进的方式被设定。藉此，从各个描绘单元un(u1～u6)发出往基板p前进的光束lbn的光路(光束主光线)，是于xz平面中与基板p的被照射面的法线平行。另外，从各个描绘单元un(u1～u6)发出并照射至描绘线sln(sl1～sl6)的光束lbn，相对于弯曲成圆筒面状的基板p的表面的描绘线sln上的切平面，以持续保持垂直的方式投射向基板p。换句话说，关于点光sp的主扫描方向，投射至基板p的光束lbn(lb1～lb6)是以远心(telecentric)的状态进行扫描。
如图1所示的描绘单元(光束扫描装置)un，因为都具有同一构成，故仅代表性地对描绘单元u1进行简单说明。描绘单元u1的详细结构将于之后参照图2进行说明。描绘单元u1至少具备反射镜m20～m24、多边形镜pm、以及fθ透镜系统(描绘用扫描透镜)ft。另外，图1中虽然未有绘示，但从光束lb1的行进方向来看，多边形镜pm的前方设置有第一柱面透镜cya(参照图2)。fθ透镜系统(f-θ透镜系统)ft的后方设置有第二柱面透镜cyb(参照图2)。藉由第一柱面透镜cya与第二柱面透镜cyb，能对因多边形镜pm的各个反射面的倾斜误差所造成点光sp(描绘线sl1)往副扫描方向的位置变动进行修正。
藉由入射镜im1往-z方向反射的光束lb1，入射至描绘单元u1内所设置的反射镜m20，藉由反射镜m20反射的光束lb1，沿着-x方向前进并入射至反射镜m21。藉由反射镜m21往-z方向反射的光束lb1，入射至反射镜m22，藉由反射镜m22反射的光束lb1，沿着+x方向前进并入射至反射镜m23。反射镜m23将入射的光束lb1朝向多边形镜pm的反射面rp，以于与xy平面平行的面内以折曲的方式进行反射。
多边形镜pm将入射的光束lb1朝向fθ透镜系统ft往+x方向侧反射。多边形镜pm将入射的光束lb1于与xy平面平行的面内一维地偏向(反射)，以使光束lb1的点光sp在基板p的被照射面上进行扫描。具体而言，多边形镜(旋转多面镜，扫描构件)pm，为具有于z轴方向延伸的旋转轴axp、围绕旋转轴axp且与旋转轴axp平行形成的多个反射面rp(本实施型态中反射面rp的数量np为8)的旋转多面镜。藉由以旋转轴axp为中心让此多边形镜pm依照既定的旋转方向旋转，能让照射于反射面上的脉冲状的光束lb1的反射角进行连续变化。藉此，能够以一个反射面rp使光束lb1偏向，让照射于基板p的被照射面上的光束lb1的点光sp沿着主扫描方向(基板p的宽度方向，y方向)进行扫描。于是，藉由多边形镜pm转一圈，在基板p的被照射面上点光sp能扫描的描绘线sl1的数量，最多与反射面rp的数量相同为8道。
fθ透镜系统(扫描系统透镜，扫描用光学系统)ft，是将藉由多边形镜pm反射的光束lb1投射至反射镜m24的远心(telecentric)系统的扫描透镜。通过fθ透镜系统ft的光束lb1，藉由反射镜m24成为点光sp投射至基板p上。此时，在xz平面上，反射镜m24以光束lb1朝向旋转筒dr之中心轴axo前进的方式，将光束lb1朝向基板p进行反射。光束lb1的往fθ透镜系统ft的入射角θ，是对应于多边形镜pm的旋转角(θ/2)而变化。fθ透镜系统ft通过反射镜m24将光束lb1投射至与该入射角θ成比例的基板p的被照射面上的像高位置。若将fθ透镜系统ft的焦点距离设为fo，将像高位置设为yo，则fθ透镜系统ft被设计成满足y＝fo×θ的关系(畸变像差)。因此，藉由该fθ透镜系统ft，可将光束lb1于y方向准确地以等速进行扫描。另外，入射至fθ透镜系统ft的光束lb1因多边形镜pm而被一维地偏向的面(与xy面平行)，是包含fθ透镜系统ft的光轴axf的面。
接着，参考图2对描绘单元un(u1～u6)的光学的结构进行说明。如图2所示，描绘单元un内沿着自光束lbn的入射位置至被照射面(基板p)为止的光束lbn的的行进方向上，设有反射镜m20、反射镜m20a、偏振光光束分离器bs1、反射镜m21、反射镜m22、第一柱面透镜cya、反射镜m23、多边形镜pm、fθ透镜系统ft、反射镜m24、以及第二柱面透镜cyb。进一步地，描绘单元un内设有做为检测多边形镜pm的各反射面的角度位置的原点感测器(原点检测器)的光束送光系统60a与光束受光系统60b，以检测描绘单元un的可能开始描绘时机(点光sp的扫描开始时机)。另外，描绘单元un内设有光检测器(光电感测器)dtc，用以通过fθ透镜系统ft、多边形镜pm、以及偏振光光束分离器bs1等检测由基板p的被照射面(或是旋转筒dr的表面)反射的光束lbn的反射光。
入射至描绘单元un的光束lbn，沿着与z轴平行的光轴ax1往-z方向前进，入射至相对于xy平面倾斜45度角的反射镜m20。被反射镜m20反射的光束lbn，自反射镜m20往-x方向朝向在-x方向上远离的反射镜m20a前进。反射镜m20a设置成相对于yz平面倾斜45度角，且将入射的光束lbn往-y方向朝向偏振光光束分离器bs1进行反射。偏振光光束分离器bs1的偏振光分离面设置成相对于yz平面倾斜45度角，使p偏振光的光束反射，且使在与p偏振光正交的方向上偏振光的直线偏振光(s偏振光)穿过。若以入射至描绘单元un的光束lbn作为p偏振光的光束，则偏振光光束分离器bs1将来自反射镜m20a的光束lbn往-x方向反射，往反射镜m21侧引导。反射镜m21设置成相对于xy平面倾斜45度角，将入射的光束lbn自反射镜m21往-z方向朝向在-z方向上远离的反射镜m22进行反射。被反射镜m21反射的光束lbn入射至反射镜m22。反射镜m22设置成相对于xy平面倾斜45度角，将入射的光束lbn往+x方向朝向反射镜m23进行反射。被反射镜m22反射的光束lbn经过未绘示的λ/4波长板与柱面透镜cya，入射至反射镜m23。反射镜m23将入射的光束lbn朝向多边形镜pm进行反射。
多边形镜pm将入射的光束lbn，往+x方向朝向具有与x轴平行的光轴axf的fθ透镜系统ft进行反射。多边形镜pm将入射的光束lbn在与xy平面平行的平面内一维地偏向(反射)，以使光束lbn的点光sp在基板p的被照射面上进行扫描。多边形镜pm围绕着沿着z轴方向延伸的旋转轴axp形成有多个反射面(于本实施型态中为正八角形的各边)，通过与旋转轴axp同轴的旋转马达rm进行旋转。旋转马达rm藉由设置于描绘控制装置200(参照图4)的多边形旋转控制部，以一定的旋转速度(例如3万～4万rpm左右)进行旋转。如前所述的，描绘线sln(sl1～sl6)有效长度(例如50mm)，是设定成可藉由此多边形镜pm扫描点光sp的最大扫描长度(例如52mm)以下的长度，于初期设定(设计上)中，于最大扫描长度的中央设定有描绘线sln的中心点(fθ透镜系统ft的光轴axf通过的点)。
柱面透镜cya是于与基于多边形镜pm的主扫描方向(旋转方向)正交的副扫描方向(z方向)上，将入射的光束lbn收敛于多边形镜pm的反射面rp上。亦即，柱面透镜cya将光束lbn在反射面rp上收敛成多边形镜pm的反射面上于与xy平面平行的方向延伸的狭缝状(长椭圆状)。藉由母线与y方向平行的柱面透镜cya及下述的柱面透镜cyb，即便为多边形镜pm的反射面从与z轴(旋转轴axp)平行的状态倾斜的情形，亦可抑制照射至基板p的被照射面上的光束lbn(描绘线sln)的照射位置往副扫描方向偏移的影响。
光束lbn向fθ透镜系统ft的入射角θ(相对于光轴axf的角度)根据多边形镜pm的旋转角(θ/2)而变化。当光束lbn向fθ透镜系统ft的入射角θ为0度角时，入射至fθ透镜系统ft的光束lbn，沿着光轴axf前进。来自fθ透镜系统ft的光束lbn，被反射镜m24往-z方向反射，且经由柱面透镜cyb投射至基板p。藉由fθ透镜系统ft及母线与y方向平行的柱面透镜cyb，投射至基板p的光束lbn于基板p的被照射面上被收敛为直径数μm左右(例如2～3μm)的微小的点光sp。如以上所述，从xz平面内观察入射至描绘单元un的光束lbn时，从反射镜m20至基板p为止，光束lbn沿着形成匚字状折曲的光路而被折曲，往-z方向前进并投射至基板p。藉由一面由6个描绘单元u1～u6的各个将光束lb1～lb6的各个点光sp在主扫描方向(y方向)上一维地进行扫描，一面将基板p沿着长边方向进行搬送，使基板p的被照射面藉由点光sp相对的被二维扫描，且在基板p上的被描绘线sl1～sl6的各个所描绘的图案在y方向上以接合的状态下被曝光。
作为一例，将描绘线sln(sl1～sl6)的有效的扫描长度lt设为50mm，点光sp的有效直径
vsp＝(8.α.vr.lt)/60[mm/秒]
于是，振荡频率fa(周期tf)与旋转速度vr(rpm)之间，被设定成以下的关系。
当将振荡频率fa设为400mhz(tf＝2.5ns)，点光sp的直径
构成图2所示的原点感测器的光束受光系统60b，当多边形镜pm的反射面rp的旋转位置来到，基于反射面rp的描绘用的光束lbn的点光sp即将可能开始扫描的既定位置(规定角度位置，原点角度位置)的瞬间，产生使波形变化的原点信号szn。因为多边形镜pm具有8个反射面rp，故光束受光系统60b在多边形镜转一圈期间会输出8次原点信号szn。原点信号szn被送至描绘控制装置200(参照图4)，在原点信号szn产生之后，经过既定的延迟时间tdn后，点光sp沿着描绘线sln的扫描开始进行。
图3是表示选择用光学元件osn(os1～os6)与入射镜imn(im1～im6)周围的具体的构成的图。从光源装置ls射出的光束lb作为例如直径在1mm以下的微小径(第一径)的平行光束入射至选择用光学元件osn中。在高频率信号(超音波信号)亦即的驱动信号dfn未被输入的期间(驱动信号dfn为off)，入射的光束lb未在选择用光学元件osn中被绕射而直接通过。通过的光束lb在其光路上通过沿着光轴axb设置的聚光透镜ga以及准直透镜gb，入射至后段的选择用光学元件osn。此时通过选择用光学元件osn、通过聚光透镜ga以及准直透镜gb的光束lb，与光轴axb同轴。聚光透镜ga将通过选择用光学元件osn的光束lb(平行光束)，以光束腰(beamwaist)位于聚光透镜ga与准直透镜gb之间的面ps上的方式进行聚光。准直透镜gb将从面ps发散的光束lb形成平行光束。藉由准直透镜gb成为平行光束的光束lb的径成为第一径。聚光透镜ga的后侧焦点位置与准直透镜gb的前侧焦点位置，在既定的容许范围内与面ps一致，聚光透镜ga的前侧焦点位置以与选择用光学元件osn内的绕射点在既定的容许范围内一致的方式设置。
另一方面，在高频率信号亦即驱动信号dfn施加于选择用光学元件osn的on状态的期间，产生藉由选择用光学元件osn让入射的光束lb绕射的光束lbn(一次绕射光)，以及未被绕射的0次光束lbnz。当入射的光束lb的强度为100％，且无视因选择用光学元件osn的穿透率造成的强度低下时，绕射的光束lbn的强度最大约80％，剩下的约20％为0次光束lbnz的强度。0次光束lbnz通过聚光透镜ga与准直透镜gb，更进一步通过后段的选择用光学元件osn，而被吸收体tr吸收。以对应于驱动信号dfn的高频率的频率数的绕射角往-z方向偏向的光束lbn(平行光束)，通过聚光透镜ga朝向设置于面ps上的入射镜imn。因为聚光透镜ga的前侧焦点位置与选择用光学元件osn内的绕射点光学上共轭，故从聚光透镜ga朝向入射镜imn前进的光束lbn，在从光轴axb偏心的位置上与光轴axb平行前进，在面ps的位置上以成为光束腰(beamwaist)的方式被聚集(收敛)。该光束腰(beamwaist)的位置，以与经由描绘单元un投射到基板p上的点光sp光学上共轭的方式被设定。
藉由将入射镜imn的反射面或是邻近的部位设置于面ps的位置，被选择用光学元件osn偏向(绕射)的光束lbn，被入射镜imn往-z方向反射，经由准直透镜gc沿着光轴ax1入射到描绘单元un。准直透镜gc将藉由聚光透镜ga收敛/发散的光束lbn形成与准直透镜gc的光轴(ax1)同轴的平行光束。藉由准直透镜gc成为平行光束的光束lbn的径与第一径近乎相等。聚光透镜ga的后侧焦点与准直透镜gc的前侧焦点，在既定的容许范围内，配置于入射镜imn的反射面或是邻近的位置。
如以上所述，若使聚光透镜ga的前侧焦点位置与选择用光学元件osn内的绕射点光学上共轭，且作为聚光透镜ga的后侧焦点位置的面ps配置于入射镜imn的话，藉由将选择用光学元件osn的驱动信号dfn的频率数在规定频率数上仅变化±δfs，能够使光束lbn在面ps上的聚光点的光轴axb的偏心量(位移量)发生变化。其结果，能够让从描绘单元un往基板p上投射的光束lbn的点光sp，在副扫描方向上仅位移±δsfp。此位移量(∣δsfp∣)虽然受到选择用光学元件osn自身的偏向角的最大范围、入射镜imn的反射面的大小、描绘单元un内的多边形镜pm为止的光学系统(继电器系统)的倍率、多边形镜pm的反射面rp的z方向的宽度、多边形镜pm到基板p为止的倍率(fθ透镜系统ft的倍率)等等的限制，但在点光sp在基板p上的有效的尺寸(径)左右，或者是描绘数据上定义的像素尺寸(pxy)左右的范围内可以调整。于是，描绘单元un的各个在基板p上描绘的新的图案与已形成于基板p上的图案之间的重迭误差，或者是，描绘单元un的各个在基板p上描绘的新的图案之间的重迭误差，能够进行高精度且高速的修正。
图4是表示用于将由光源装置ls射出的光束lb选择性的分配至6个描绘单元u1～u6之中任一个的包含选择用光学元件osn(os1～os6)的光束切换部的概略构成图。图4中各组件的符号与图1中表示的组件虽然相同，为了说明方便而将图1所示的反射镜m1～m12省略。以光纤放大器激光光源构成的光源装置ls连接描绘控制装置200，进行各种控制信息sj的处理。光源装置ls在内部具备产生让光束lb以脉冲发光时的振荡频率数fa(例如，400mhz)的时脉信号clk的时脉电路，基于从描绘控制装置200传送的每个描绘单元un的描绘数据sdn(从将1个像素作为一个位元的点阵图的连续数据)，让光束lbn以回应时脉信号clk的爆发模式(burstmode)(既定的时脉脉冲数分的发光与既定的时脉脉冲数分的发光停止的循环)进行脉冲发光。如上所述，本实施型态中光源装置ls本身为了图案描绘而让光束lb进行强度调变(脉冲发光的on/off切换)。
描绘控制装置200输入有输出自描绘单元u1～u6的各个的原点感测器的光束受光部(光束受光系统、受光系统)60b的原点信号szn(sz1～sz6)，且具备多边形旋转控制部，控制多边形镜pm的旋转马达rm、光束切换控制部(后于图5详述)，基于原点信号szn(sz1～sz6)控制作为超音波信号供给至选择用光学元件osn(os1～os6)的各个的驱动信号df1～df6的on/off(施加/非施加)，以使描绘单元u1～u6的各个的多边形镜pm的旋转速度与旋转角度相位成为指定状态。另外，图4中也为了配合图1的配置，从光源装置ls发出的光束lb依序通过选择用光学元件os5→os6→os3→os4→os1→os2。另外于图4中，是表示6个选择用光学元件os1～os6中选择选择用光学元件os4为on状态，将光源装置ls发出的光束lb(已被以描绘单元u4描绘的图案的描绘数据sdn进行强度调变)朝向入射镜im4进行偏向，以光束lb4供给至描绘单元u4的状态。
如上所述，若将选择用光学元件os1～os6在光束lb的光路上以直列设置的话，藉由选择用光学元件osn的各个所具有的穿透率与绕射率，对应于从光源装置ls起算的选择用光学元件osn的顺序，被选择的光束lb1～lb6的强度(脉冲光的峰值强度)将相异。因此，有必要将入射至描绘单元u1～u6的各个的光束lb1～lb6的强度(亦即，描绘单元u1～u6的各个给予基板p的感光层的曝光量)的相对差，调整至既定的容许范围内(例如±5％以内，较佳是±2％以内)。于本实施型态中，将入射至描绘单元u1～u6的各个的光束lb1～lb6的强度，变成驱动选择用光学元件os1～os6的各个的驱动信号df1～df6的各个的等级(高频率信号的振幅，或是功率)以进行调整。
为此于本实施型态中，如图4所示般，在从光源装置ls发出的光束lb所通过的光路中的数个位置上，设置检测光束强度的光电感测器dta、dtb、dt1～dt6，以监测供给至描绘单元u1～u6的各个的光束lb1～lb6的各个的强度。于图4中，光电感测器dta(第一的光电感测器)是将自光源装置ls发出的光束lb被图1中的反射镜m1反射时，以一定的比例(例如数％以下)穿透的溢散光接收，并输出对应其强度的光电信号。光电感测器dta发出的光电信号输入至包含放大器、采样与保存电路、类比/数字变换器等的检测电路cka，检测电路cka则输出对应至光源装置ls发出的光束lb的强度的检测信号sa。另外，当光源装置ls具有波长变换元件时，因为波长变换前长波长区域的光束会与紫外线波长区域的光束lb重迭而输出，较佳是在光源装置ls的射出窗上设置遮蔽长波长区域的光束，而让紫外线波长区域的光束lb通过的波长过滤器。
光电感测器dtb(第二的光电感测器)是接收自光源装置ls发出的光束lb依序经过6个的选择用光学元件os5、os6、os3、os4、os1、os2后，入射至在吸收体tr之前所设置的部分反射镜mb并通过的光束(0次光)。部分反射镜mb是作为，将在6个的选择用光学元件os1～os6之中，通过最后段的选择用光学元件os2的光束(0次光)对吸收体tr与光电感测器dtb进行振幅分离的光束分离器而作用。从光电感测器dtb输出的光电信号输入至包含放大器、采样与保存电路、类比/数字变换器等的检测电路ckb，检测电路ckb则输出对应至通过最后段的选择用光学元件os2的光束(0次光)的强度的检测信号sb。于此，输出自检测电路cka，ckb的检测信号sa，sb是作为以使光电感测器dta与光电感测器dtb的各个所接收的光束的强度在相同时间成为相同数值的方式进行调整(校正)者。
于本实施型态中更进一步地，在反射被入射镜imn(im1～im6)的各个所反射并入射至描绘单元un(u1～u6)的各个的光束lbn(lb1～lb6)的反射镜m22的背侧，配置有在反射镜m22中接收光束lbn的溢散光的光电感测器dt1～dt6。反射镜m22的反射面会将入射的光束光束lbn的大部分(例如约98％)反射，剩下的强度部分则成为溢散光而通过。虽然于图4中省略图示，从光电感测器dt1～dt6的各个发出的光电信号sm1～sm6，分别藉由与检测电路cka，ckb同样的检测电路进行放大，而产生对应于光电信号sm1～sm6的各个的强度的量测信号(数字值)。实际的曝光控制中，虽使用此些量测信号，然于此为了说明方便，是以基于光电信号sm1～sm6的各个的强度进行曝光控制者。光电信号sm1～sm6(放大后的量测信号)的各个的强度，为了以对应到基于通过描绘单元u1～u6的各个投射到基板p的点光sp(光束lb1～lb6)的绝对的强度的方式，预先对检测电路内的放大率进行校正。于是，若将光电信号sm1～sm6的各个的强度在既定的容许范围内(例如±2％以内)进行曝光控制(强度修正)，则描绘单元u1～u6的各个所描绘的图案将以相同的曝光量(剂量)被曝光。
图5是表示设置于图4的描绘控制装置200内，用以对描绘单元un的各个的曝光量进行控制的强度调整控制部250，与产生各选择用光学元件os1～os6的各个的驱动信号df1～df6的驱动电路251a～251f的结构的图。强度调整控制部250输入有图4中所示的光电信号sm1～sm6(放大后的量测信号)以及来自检测电路cka，ckb的检测信号sa，sb，并且处理与描绘控制装置200内的主控制cpu之间的各种控制信息ifd。驱动电路251a～251f的各个输入有来自振荡电路rf的高频率信号，并输出对应于增益调整电路252a～252f的各个所发出的调整信号pw1～pw6的振幅(功率)的调整后的驱动信号df1～df6。强度调整控制部(光束强度量测部)250基于光电信号sm1～sm6与检测信号sa，sb以及控制信息ifd，对增益调整电路252a～252f的各个的调整信号pw1～pw6进行变更的指令信息(数字的目标值)经过演算并得解后送出。于本实施型态中，强度调整控制部250以描绘单元un的各个的曝光量与控制信息ifd所指定的目标值保持一致的方式，对光束lb1～lb6的各个的强度进行调整。
进一步地，强度调整控制部250回应原点信号sz1～sz6的各个，对驱动电路251a～251f输出使选择用光学元件os1～os6的各个仅在既定时间(光束lbn以多边形镜pm的一个反射面进行扫描的期间)成为on状态后切换至off状态的切换信号lp1～lp6。驱动电路251a～251f的各个回应切换信号lp1～lp6，使驱动信号df1～df6切换对选择用光学元件os1～os6的施加状态与非施加状态。
图6是表示绕射效率的变化特性cca随着驱动信号dfn的rf功率(振幅)施加在作为选择用光学元件osn使用的声光调变元件的变化的一例的图。在图6中，横轴表示驱动信号dfn的rf功率，纵轴表示声光调变元件的绕射效率(偏向的光束lbn的强度相对于入射光束lb的强度的比例)β。绕射效率β具有伴随在调整可能范围δkn内输入的rf功率的增加而增加，而在某功率值pwm下成为最大绕射效率(调整可能范围δkn的上限)后慢慢减少的倾向。最大效率虽然因声光调变元件的结晶介质而有所不同，但为80％以下。效率β的调整可能范围δkn的下限广泛选取至相对低的数值，而对应至该下限的功率值设为pwo。于先前所示的图3中，入射至选择用光学元件osn的光束lb的强度设为eo(100％)，选择用光学元件osn的效率设为βn(％)，穿透率设为εn(％)时，被选择用光学元件osn偏向的光束lbn的强度ed表示为ed＝εn.βn.eo，未被偏向而通过的光束lbnz(非偏向的0次光)的强度es表示为es＝εn.(1-βn).eo。效率β的变化特性cca在入射至选择用光学元件osn的光束lb的入射角度有微少变动时，或是选择用光学元件osn的结晶介质(或者是石英)的温度有大幅变动时会变化。为此，就算对选择用光学元件osn施以相同rf功率也无法达成相同效率，偏向的光束lbn的强度将会变动。另外，穿透率εn是由入射光束lb的结晶介质(或者是石英)的吸收特性与覆盖至入射面或射出面的防反射膜的特性所决定，一般是以不会变动的定值(例如95％)来处理。然而，在长时间让紫外线区域的光束通过下，会因为老化等因素导致穿透率慢慢的变动(低下)。
于本实施型态中，图4所示的对应至光电感测器dt1～dt6的各个所量测的光束lb1～lb6的强度的光电信号sm1～sm6的数值，为了相对于对应至适当曝光量而设定的目标数值，例如以抑制在±2％以内的方式，在图案曝光动作中，能够通过强度调整控制部250对驱动信号df1～df6的各个的供给功率(振幅)利用回馈进行调整(修正)。然而，有必要对适当曝光量进行变更时，虽会使选择用光学元件osn的效率β产生变化以对光束lbn的各个的强度进行调整，这种调整另会产生限制。关于这些限制将利用图7进行说明。
图7是示意表示供给至描绘单元u1～u6的各个的光束lb1～lb6的强度，与对光束lb1～lb6的各个的强度进行调整的选择用光学元件os1～os6的调整可能范围δk1～δk6的图。于图7中，横轴是配合自光源装置ls供给的光束lb的顺序，从左侧开始是描绘单元u5、u6、u3、u4、u1、u2的各个对光束lbn的强度与调整可能范围δkn(δk1～δk6)排列者。如图4(图1)所示，将6个选择用光学元件os1～os6沿着光束lb的光路串连配置排列时，由于选择用光学元件os1～os6的穿透率εn的程度或各个的穿透率εn的差异，基于选择用光学元件os1～os6的各个的效率βn的调整状态也有差异。
举例来说，被最靠近光源装置ls的最前段的选择用光学元件os5偏向的光束lb5的强度e5(光电感测器dt5检测到的数值)中，若将从光源装置ls射出时的光束lb的强度设为eo(光电感测器dta检测到的数值)，藉由选择用光学元件os5的穿透率ε5与效率β5，以e5＝ε5.β5.eo来表示。另一方面，被最远离光源装置ls的最终段的选择用光学元件os2所偏向的光束lb2的强度e2，藉由6个选择用光学元件os1～os6的所有的穿透率的乘积以及效率β2，以e2＝ε5.ε6.ε3.ε4.ε1.ε2.β2.eo来表示。若6个选择用光学元件os1～os6的各个的穿透率皆为95％时，光束lb5的强度e5为e5＝0.95.β5.eo，光束lb2的强度e2为e5＝0.735.β2.eo。为了使光束lb5的强度e5与光束lb2的强度e2设定为相等，则需将选择用光学元件os5的效率β5设定的较低，将选择用光学元件os2的效率β2设定的较高。
将选择用光学元件os5的效率β5设定的较低，是指在图6所示的效率的变化特性cca上把功率值调低，将选择用光学元件os2的效率β2设定的较高，是指把功率值调高。在图7所示的设定的情形时，将光束lb1～lb6的各个的强度相对于目标值设定在容许范围(例如±2％)内时，最前段的选择用光学元件os5的效率β5是设定至效率(功率)的调整可能范围δk5的下侧，最终段的选择用光学元件os2的效率β2是设定至效率(功率)的调整可能范围δk2的上侧。于图7的情形时，最终段的选择用光学元件os2是接近调整可能范围δk2的上限(对应到功率值pwm)，而最前段的选择用光学元件os5是接近调整可能范围δk5的下限(对应到功率值pwo)。于是，在图7中，在变更光束lb1～lb6的强度的目标值时，强度(曝光量)设定可能范围限制在选择用光学元件os2的效率的调整可能范围δk2的上限，与os5的效率的调整可能范围δk5的下限之间。
在实际的装置中，被最受到减衰的最终段的选择用光学元件os2所偏向的光束lb2的强度，以成为相对于基板p的感光层的适当曝光量的方式，自光源装置ls发出的光束lb的最大强度(功率)设定成留有某些余裕。于是，基于基板p的感光层的敏感度的差异或是感光层的厚度的差异而调整适当曝光量时，是否将强度的目标值在图7的强度(曝光量)设定可能范围内进行变更，由描绘控制装置200或是强度调整控制部250判定。为了使对应至应调整的适当曝光量的光束lb1～lb6的强度的新目标值，在位于图7的强度(曝光量)设定可能范围内时，选择用光学元件os1～os6的各个的效率βn从当前值被修正，基于图6的效率变化特性cca修正驱动信号df1～df6的各个的rf功率。
对应至应调整的适当曝光量的光束lb1～lb6的强度的新目标值，偏离至图7的强度(曝光量)设定可能范围较上的情况时，即便直接调整(修正)，被最终段的选择用光学元件os2偏向的光束lb2(描绘单元u2)的曝光量将会不足，目标值偏离至图7的强度(曝光量)设定可能范围较下的情况时，即便直接调整(修正)，被最前段的选择用光学元件os5偏向的光束lb5(描绘单元u5)的曝光量将会过量。如本实施型态般，将多个选择用光学元件osn沿着自光源装置ls发出的光束lb的光路以直列配置的情况下，由于光源装置ls内部构件的变动或老化，致使光束lb的强度慢慢低下的情况时，为了使光束lbn的各个的强度维持在目标值，将会使选择用光学元件osn的各个的效率βn分别的提高。为此，图7所示的选择用光学元件osn的各个的效率βn的调整可能范围δkn，将相对于目标值往下方位移。此时，若选择用光学元件osn的各个的效率βn与穿透率εn成为同一时，位于最终段的选择用光学元件os2的效率β2的调整可能范围δk2从一开始就达到上限，无法更往上调整。
于是，于本实施型态，通过图4所示的检测电路cka发出的检测信号sa，将自光源装置ls射出的光束lb的强度变化，通过描绘控制装置200或是强度调整控制部250逐次监控，以不依靠其强度变化来维持适当曝光量(图7的目标值)，尤其是，确认选择用光学元件osn中位于最终段的选择用光学元件os2的效率β2(rf功率)的变更在调整可能范围δk2是否可能。若为可能，为了调整包含选择用光学元件os2的所有的选择用光学元件osn的效率βn，通过强度调整控制部250控制驱动信号dfn的各个的rf功率(振幅)。如上所述，为了确认最终段的选择用光学元件os2中的效率β2(rf功率)与调整可能范围δk2之间的关系，假设所有的选择用光学元件osn的效率βn与穿透率εn为同一，如第1实施型态，量测效率βn与穿透率εn，特定出表现有效率βn的变化或穿透率εn的变化从容许范围偏离的倾向的选择用光学元件osn，确认该选择用光学元件osn内效率βn(rf功率)与调整可能范围δkn之间的关系，以基于描绘单元un的各个光束lbn的强度保持一致的方式进行调整。
如以上所述，于本实施型态，通过以从光源装置ls射出的光束lb依序通过的方式设置的多个选择用光学元件(声光调变元件)osn的各个，在将光束lbn选择性的供给至对应的描绘单元un的任一个时，即使来自光源装置ls的光束lb的强度低下，以多个选择用光学元件osn的各个的效率(光束强度的变化)的调整可能范围δkn为准，对供给至描绘单元un的各个的光束lbn的各强度进行调整，所以描绘单元un的各个的所描绘的图案以相同的曝光量(例如±2％的容许范围内)被曝光。于是，被描绘单元un的各个的所曝光的图案的接续部上的线宽的一样性被维持。
[第2实施型态]
在上述的实施型态中，着眼在选择用光学元件osn中特别是位于最终段的选择用光学元件os2中的效率β2(rf功率)与调整可能范围δk2，对通过描绘单元un的各个的的适当曝光量是否保持一致图案描绘进行判断。然而，选择用光学元件osn的各个的效率βn(rf功率)之间差异较大时，如图7般，并非仅着眼在最终段的选择用光学元件os2的效率β2(rf功率)的调整可能范围δk2，而是因着眼在所有的选择用光学元件osn的效率βn的调整可能范围δkn，来判定是否能得到指定的适当曝光量(光束lbn的强度的目标值)为较佳。为此，有必要以适当的时间间隔把握选择用光学元件osn的各个的效率βn的变动的状态，重新设定调整可能范围δkn。于是，于本实施型态中，利用图4所示的来自光电感测器dta、dtb的各个的检测信号sa、sb，量测选择用光学元件osn的各个的效率βn的变动。
图8是示意表示沿着光源装置ls射出的光束lb的行进方向直列排列的6个选择用光学元件os1～os6中，让第3个的选择用光学元件os3成为on状态，而其他5个选择用光学元件os5、os6、os4、os1、os2成为off状态时各光束的发生状态的图。于图8中，因为选择用光学元件os3成为on状态，在选择用光学元件os3中以非偏向状态前进作为0次光的光束lb3z，于光电感测器dtb接收，并做为检测信号sb被输出。于此，将光电感测器dta所接受的光束lb的强度所对应的检测信号sa的强度设为ea，而所有的选择用光学元件osn(os1～os6)成为off状态时光电感测器dtb所接收的光束lb的0次光的强度所对应的检测信号sb的强度设为eb0时，强度eb0可利用穿透率εn表示为以下的公式1。
eb0＝ε5.ε6.ε3.ε4.ε1.ε2.ea....(1)
于此，将6个穿透率ε1～ε6的乘积以kε表示。另外，为了获取强度ea与强度eb0，描绘控制装置200在所有的选择用光学元件osn成为off状态时，亦即所有的选择用光学元件osn都不进行图案描绘的期间中，光源装置ls以光束lb通过选择用光学元件osn的各个的方式仅在短时间进行脉冲发光。
接着，仅在最前段的选择用光学元件os5成为on状态时，由光电感测器dtb所接收的0次光的强度所对应的检测信号sb的强度eb5，将选择用光学元件os5的效率β5加入后，可表示成以下的公式2。
eb5＝kε.(1-β5).ea..........(2)
同样的，选择用光学元件os6、os3、os4、os1、os2的各个依次成为on状态时，由光电感测器dtb所接收的0次光的强度所对应的检测信号sb的强度eb6、eb3、eb4、eb1、eb2，可分别表示成以下的公式3～公式7。
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)
由以上的公式1～公式7，具有光束强度量测部的功能的强度调整控制部250，基于光电感测器dta所接受的光束lb所对应的强度ea，与光电感测器dtb所接收的0次光的光束lbnz对应的强度ebn(eb1～eb6)，在量测时点(图案曝光动作中)下的选择用光学元件osn的各个的效率βn，由以下的公式8求取。
βn＝1-(ebn/eb0)............(8)。
另外，在图案曝光动作中，将图4所示的光电感测器dt1～dt6的各个所检测的偏向后的光束lb1～lb6的各个强度(对应至光电信号sm1～sm6的大小)设为es1～es6时，基于量测到的各个效率βn，最前段的选择用光学元件os5的穿透率ε5，根据es5＝ε5.β5.ea的关系，会成为
ε5＝es5/(β5.ea)...........(9)。
下一段的选择用光学元件os6的穿透率ε6，根据es6＝ε6.ε5.β6.ea的关系，会成为
ε6＝es6/(ε5.β5.ea).........(10)。
因穿透率ε5可用公式9求取，将之带入公式10的话，穿透率ε6会成为
ε6＝(β5.es6)/(β6.es5)......(11)。
进一步地，下一段的选择用光学元件os3的穿透率ε3，根据es3＝ε3.ε6.ε5.β3.ea的关系，会成为
ε3＝es3/(ε6.ε5.β3.ea).......(12)。
因穿透率ε5，ε6可用公式9与11求取，ε6.ε5将成为ε6.ε5＝es6/(β6.ea)，将之带入公式12的话，穿透率ε3会成为
ε3＝(β6.es3)/(β3.es6)......(13)。
以下同理，选择用光学元件os4的穿透率ε4，选择用光学元件os1的穿透率ε，选择用光学元件os2的穿透率ε2，分别从
es4＝ε4.ε3.ε5.ε6.β4.ea，
es1＝ε1.ε4.ε3.ε5.ε6.β1.ea，
es2＝ε2.ε1.ε4.ε3.ε5.ε6.β2.ea，
的关系而成为。
ε4＝(β3.es4)/(β4.es3)......(14)
ε1＝(β4.es1)/(β1.es4)......(15)
ε2＝(β1.es2)/(β2.es1)......(16)
另外，为了正确进行以上演算，光电感测器dta、dtb、dt1～dt6的各个所量测到的信号的数值，是预先以精密对应至接收的光束的强度的绝对值进行校正(calibration)者。
来自描绘单元un的各个的光束lbn的强度被调整成适当曝光量，在图案曝光进行时，如前述的方式，在适当的时间区间内，例如在基板p上每个曝光区域进行曝光时，依次对6个选择用光学元件osn的各个的效率βn与穿透率εn进行量测，则能够特定出曝光量有可能变动的描绘单元，而为了修正该变动，藉由图5中所示的强度调整控制部250，能够调整对应至描绘单元un的选择用光学元件osn的驱动信号dfn。于本实施型态，除了设置有检测自光源装置ls发出的光束lb的强度的光电感测器dta，也藉由设置基于检测通过6个选择用光学元件os1～os6的光束lb的0次光的强度的光电感测器dtb与检测电路ckb的光束强度量测部，能够简单量测选择用光学元件os1～os6的各个的在当下的效率β1～β6或其变动。因此，藉由选择用光学元件os1～os6的各个因受热影响产生的折射率的变动，以及因其他光学元件(聚光透镜或是准直透镜)的变动造成的光束光路的些微偏倾，能够特定出效率βn有变动的选择用光学元件osn。进一步地，从量测到的效率βn的变动，能对用来修正光束lbn的强度的图7所示的调整可能范围δkn进行确认与再次设定。
另外，利用设置于描绘单元u1～u6的各个之内，对选择用光学元件os1～os6的各个之中的偏向的光束lb1～lb6的强度进行检测的光电感测器dt1～dt6，因为能够简单量测选择用光学元件os1～os6的各个的穿透率ε1～ε6或其变动，故能对描绘单元u1～u6的各个所描绘的图案的适当曝光量准确地维持并曝光。另外，根据本实施型态，即使光电感测器dta所量测到的自光源装置ls发出的光束lb的强度ea已改变，仍能求得选择用光学元件osn的各个的效率βn与穿透率εn，即使不使用描绘单元un内所设的光电感测器dt1～dt6的各个，通过描绘控制装置200或者强度调整控制部250，仍可能以高精度算出(量测)供给至描绘单元un的各个的光束lbn的强度。
[变形例1]
在上述的实施型态中，虽然多个选择用光学元件osn的各个作为声光调变元件(aom)，通过绕射效果在描绘单元un的各个内使光束lbn偏向，但亦可使用光电元件与偏振光光束分离器(偏振光分离元件)，使光束lbn偏向。光电元件，为kdp(kh2po4)、adp(nh4h2po4)、kd*p(kd2po4)、kda(kh2aso4)、batio3、srtio3、linbo3、litao3等所表列的材料作为化学组成。光电元件是根据施加的电场使折射率变化，并将入射的直线偏振光的光束方向旋转90°者。因此，若将自光电元件射出的光束入射至偏振光光束分离器时，能在对应于偏振光方向朝向描绘单元un反射的状态，与不偏向而通过的状态之间高速的切换。于本变形例的情况，在藉由偏振光光束分离器使自光电元件发出的光束朝向描绘单元un反射的状态时，因为通过偏振光光束分离器的溢散光，会通过后段的选择用光学元件osn的各个的光学元件与偏振光光束分离器，能如图4所示的藉由光电感测器dtb同样的被检测。但是，为了确保该溢散光的强度，不能让光电元件将入射至光电元件的直线偏振光的光束的偏振光方向准确的旋转90°，而较佳的是有意图的以从90°略有角度偏差的方式设定施加的电场。
[变形例2]
在上述的实施型态中，虽然将自光源装置ls发出的光束lb选择性的供给至多个描绘单元un的各个之中的任一个的用于切换的选择用光学元件osn，兼用于调整朝向描绘单元un的各个的光束lbn的强度，但亦可使切换功能与强度调整的功能以分别的光学元件予以实现。例如，让前述的实施型态的选择用光学元件osn仅用于切换，而强度调整则可让其他的控制光束lbn的偏振光状态并修正光束的强度的偏振光调整构件来负责为佳。作为偏振光调整构件，使用入射有直线偏振光的光束的光电元件(藉由通过电场改变折射率的泡克耳斯效应或克耳效应改变偏振光方向的元件)，与让自光电元件射出的光束中的既定方向的偏振光成分通过的偏振光板等的组合物。如前所述的偏振光调整构件可设置于描绘单元un的各个的内部，亦可于光源装置ls与最前段的选择用光学元件os5之间仅设置1个。
[变形例3]
另外，在分别设置强度调整构件的情况时，若切换用的选择用光学元件osn的各个的效率βn或穿透率εn变动趋缓的时候，可在被设置在图2的描绘单元un内的反射镜m20与反射镜m20a之间未图示的光束扩束器扩大的光束lbn的光路中，以穿透率慢慢变化的方式设置赋予浓度分布的玻璃板(可变中立灰度滤镜)，在该玻璃板上以光束lbn的穿透位置互相错开的方式移动玻璃板进行强度调整。
[其他的变形例]
以上的各个实施型态中，虽然揭示了将自光源装置ls发出的光束lb选择性的供给至多个描绘单元u1～u6之中的任一个的构成，但根据多边形镜pm的扫描效率1/α，亦可为准备2台光源装置ls，自其中一方的光源装置ls发出的光束lb，例如以选择性的供给至奇数编号的3个描绘单元u1、u3、u5之中的任一个的方式进行控制，另一方的光源装置ls发出的光束lb，则以选择性的供给至偶数编号的3个描绘单元u2、u4、u6之中的任一个的方式进行控制。另外，将自一台的光源装置ls发出的光束lb以分时多工的方式切换供给至描绘单元的数量并不限于6个或3个，只要是2个以上即可。另外，各实施状态的描绘单元虽是用旋转的多边形镜pm进行光束扫描，亦可取而代之的使用在旋转轴apx周围以一定的角度范围往复振动的扫描振镜(galvanometermirror，扫描构件)，对入射至fθ透镜系统ft的光束lbn进行扫描。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！