KR101963488B1 - Pattern drawing device, pattern drawing method, device manufacturing method, laser light source device, beam scanning device, and beam scanning method - Google Patents
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Abstract
레이저광의 주사 스폿에 의해서 피조사체 상에 소정의 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 레이저광을 사출하는 광원 장치(14)와, 상기 레이저광을 입사시켜 상기 주사 스폿을 생성하기 위해서, 상기 레이저광을 주사하는 광주사 부재와 광학 렌즈계를 포함하고, 상기 주사 스폿이 상기 피조사체 상의 다른 영역을 주사하도록 설치된 복수의 묘화 유닛(U1~U6)과, 상기 광원 장치로부터의 상기 레이저광을 상기 복수의 묘화 유닛 중 선택된 상기 묘화 유닛에 입사시킬지 여부를 전환하기 위해서, 상기 광원 장치로부터의 상기 레이저광의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치되는 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 구비한다. A pattern writing apparatus for drawing a predetermined pattern on a workpiece by a scanning spot of a laser beam, comprising: a light source device (14) for emitting the laser beam; A plurality of imaging units (U1 to U6) arranged to scan the other area on the object, the scanning spot including an optical scanning unit and a scanning scanning member for scanning light; and a plurality of imaging units And a plurality of selection optical elements (50, 58, 66) arranged in series along the traveling direction of the laser light from the light source device in order to switch whether or not to enter the selected imaging unit among the imaging units.
Description
본 발명은 피조사체(被照射體) 상에 조사되는 빔의 스폿(spot)광을 주사(走査)하는 빔 주사 장치 및 빔 주사 방법과, 스폿광을 주사하여 피조사체에 소정의 패턴을 묘화(描畵)하는 패턴 묘화 장치 및 패턴 묘화 방법과, 그 패턴 묘화 방법을 이용한 디바이스 제조 방법과, 패턴 묘화 장치 및 빔 주사 장치에 이용되는 레이저 광원 장치에 관한 것이다The present invention relates to a beam scanning device and a beam scanning method for scanning spot light of a beam irradiated onto a subject to be irradiated and a beam scanning method for scanning a spot light on the object to be irradiated A device manufacturing method using the pattern drawing method, and a laser light source device used in a pattern drawing apparatus and a beam scanning apparatus. [0003] 2. Description of the Related Art [0004]
일본 특개소 61-134724호 공보 및 일본 특개 2001-133710호 공보에 개시되어 있는 것처럼, 1개의 레이저 발진기(레이저빔 광원)로부터의 레이저빔을 하프 미러(half mirror)에 의해서 2개로 분할하고, 분할한 레이저빔의 각각을 2개의 폴리곤 미러(polygon mirror, 회전 다면경(多面鏡))에 입사시킴으로써, 피묘화체 상에서 2개의 레이저빔을 주사시키는 레이저 조사 장치, 레이저 묘화 장치가 알려져 있다. 또, 일본 특개 2001-133710호 공보에는, 2개의 폴리곤 미러에 입사되는 분할된 2개의 레이저빔의 각각은, 묘화 데이터에 응답하여 온/오프하는 AOM(음향 광학 소자)에 의해 변조(變調)되는 것도 개시되어 있다. A laser beam from one laser oscillator (laser beam light source) is divided into two by a half mirror, and the laser beam is divided into two parts by a half mirror, as disclosed in JP-A-61-134724 and JP-A-2001-133710, A laser irradiation apparatus and a laser beam drawing apparatus are known which allow two laser beams to be scanned on a drawing body by causing each of the two laser beams to enter a polygon mirror (polygonal mirror). Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-133710 discloses that each of two divided laser beams incident on two polygon mirrors is modulated by an AOM (acoustooptic element) that turns on / off in response to rendering data .
그렇지만, 폴리곤 미러에 의한 빔 주사에서는, 폴리곤 미러의 반사면수, 폴리곤 미러 뒤의 광학계(fθ 렌즈 등)의 입사 조건 등에 따라서, 폴리곤 미러의 회전 중에, 입사된 레이저빔을 피묘화체를 향해서 유효하게 반사할 수 없는 기간이 존재하는 경우가 있다. 따라서 종래와 같이, 하프 미러에 의해서 레이저빔을 2분할로 하여 2개의 폴리곤 미러에 입사시켰다고 해도, 피묘화체에 레이저빔을 유효하게 조사할 수 없는 기간, 즉 비묘화 기간이 존재하는 경우가 있어, 광원로부터의 레이저빔을 유효하게 활용할 수 없다. However, in the beam scanning by the polygon mirror, the incident laser beam is effective toward the drawing body during the rotation of the polygon mirror in accordance with the number of reflection surfaces of the polygon mirror, the incident condition of the optical system (f? Lens or the like) There may be a period in which reflection is impossible. Therefore, even when the laser beam is split into two by the half mirror and incident on the two polygon mirrors as in the prior art, there may be a period in which the laser beam can not be effectively irradiated to the object, that is, a non- , The laser beam from the light source can not be utilized effectively.
본 발명의 제1 양태는, 레이저광의 주사 스폿에 의해서 피조사체 상에 소정의 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 레이저광을 사출(射出)하는 광원 장치와, 상기 레이저광을 입사시켜 상기 주사 스폿을 생성하기 위해서, 상기 레이저광을 주사하는 광주사 부재와 광학 렌즈계를 포함하고, 상기 주사 스폿이 상기 피조사체 상의 다른 영역을 주사하도록 설치된 복수의 묘화 유닛과, 상기 광원 장치로부터의 상기 레이저광을 상기 복수의 묘화 유닛 중 선택된 상기 묘화 유닛에 입사시킬지 여부를 전환하기 위해서, 상기 광원 장치로부터의 상기 레이저광의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치되는 복수의 선택용 광학 소자를 구비한다. According to a first aspect of the present invention, there is provided a pattern writing apparatus for drawing a predetermined pattern on a workpiece by means of a laser beam scanning spot, the pattern writing apparatus comprising: a light source device for emitting the laser beam; A plurality of imaging units including an optical scanning unit for scanning the laser light and an optical lens system for scanning the other area on the irradiated object to generate a spot; A plurality of selection optical elements arranged in series along the traveling direction of the laser light from the light source device in order to switch whether or not to cause the imaging unit to enter the imaging unit selected among the plurality of imaging units.
본 발명의 제2 양태는, 레이저광의 주사 스폿에 의해서 피조사체 상에 소정의 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 레이저광을 사출하는 광원 장치와, 상기 레이저광을 입사시켜 상기 주사 스폿을 생성하기 위해서, 상기 레이저광을 주사하는 광주사 부재와 광학 렌즈계를 포함하고, 상기 주사 스폿이 상기 피조사체 상의 다른 영역을 주사하도록 설치된 복수의 묘화 유닛과, 상기 광원 장치로부터의 상기 레이저광을 상기 복수의 묘화 유닛에 선택적으로 입사시키기 위해서, 상기 광원 장치로부터의 상기 레이저광의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치되는 복수의 선택용 광학 소자와, 상기 주사 스폿에 의해서 상기 피조사체 상에 묘화되어야 하는 패턴을 규정하는 상기 복수의 묘화 유닛의 각각의 묘화 데이터에 기초하여, 상기 복수의 선택용 광학 소자에 입사되는 상기 레이저광의 강도를 변조하는 묘화용 광변조기를 구비한다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a pattern writing apparatus for drawing a predetermined pattern on a workpiece by a laser beam scanning spot, the pattern writing apparatus comprising: a light source device for emitting the laser beam; A plurality of imaging units including the optical scanning system for scanning the laser light and scanning the other spot on the irradiated object with the scanning spot to scan the laser light from the light source apparatus, A plurality of optical elements for selection arranged in series along the traveling direction of the laser light from the light source unit to selectively enter the imaging unit of the light source unit and a pattern to be imaged on the object by the scanning spot On the basis of respective imaging data of the plurality of imaging units And an imaging optical modulator for modulating the intensity of the laser light incident on the element.
본 발명의 제3 양태는, 발진 주기를 조정 가능한 펄스 모양의 빔을 발생하는 펄스 광원 장치와, 상기 펄스 광원 장치로부터의 빔을 피조사체 상에 스폿광으로서 투사시킴과 아울러, 그 스폿광의 상기 피조사체로의 투사 기간과 비투사 기간이 소정의 주기로 반복되도록 상기 빔을 편향(偏向)시키고, 상기 투사 기간의 동안에 상기 피조사체 상의 제1 묘화 라인을 따라서 상기 스폿광을 주사하는 제1 묘화 유닛과, 상기 펄스 광원 장치로부터의 빔을 상기 피조사체 상에 스폿광으로서 투사시킴과 아울러, 상기 투사 기간과 상기 비투사 기간이 소정의 주기로 반복되도록 상기 빔을 편향시키고, 상기 투사 기간의 동안에 상기 제1 묘화 라인과 다른 상기 피조사체 상의 제2 묘화 라인을 따라서 상기 스폿광을 주사하는 제2 묘화 유닛과, 상기 제1 묘화 유닛에 있어서의 상기 투사 기간이 상기 제2 묘화 유닛에 있어서의 상기 비투사 기간에 대응하고, 상기 제2 묘화 유닛에 있어서의 상기 투사 기간이 상기 제1 묘화 유닛에 있어서의 상기 비투사 기간에 대응하도록, 상기 제1 묘화 유닛과 상기 제2 묘화 유닛을 동기 제어하는 제1 제어계와, 상기 제1 묘화 유닛에 있어서의 상기 투사 기간의 동안은, 상기 제1 묘화 라인에 의해서 묘화되어야 하는 패턴의 제1 묘화 정보에 기초하여 상기 빔의 발진이 제어되어, 상기 제2 묘화 유닛에 있어서의 상기 투사 기간의 동안은, 상기 제2 묘화 라인에 의해서 묘화되어야 하는 패턴의 제2 묘화 정보에 기초하여 상기 빔의 발진이 제어되도록, 상기 펄스 광원 장치를 제어하는 제2 제어계를 구비한다. A third aspect of the present invention is a pulse light source device for generating a pulse-like beam capable of adjusting an oscillation period, and a pulse light source device for projecting the beam from the pulse light source device as spot light on the object to be irradiated, A first imaging unit for deflecting the beam so that the projection period and the non-projection period to the irradiation object are repeated at a predetermined cycle, and scanning the spot light along the first imaging line on the object during the projection period; Projecting a beam from the pulse light source device as spot light on the object to be projected and deflecting the beam such that the projection period and the non-projection period are repeated at a predetermined period, and during the projection period, A second imaging unit for scanning the spot light along a second imaging line on the object to be imaged different from the imaging line; Wherein the projection period of the second imaging unit corresponds to the non-projection period of the second imaging unit, and the projection period of the second imaging unit corresponds to the non-projection period of the first imaging unit, A first control system for synchronously controlling the first drawing unit and the second drawing unit; and a second drawing control unit for performing a first drawing operation of a pattern to be drawn by the first drawing line during the projection period in the first drawing unit Based on the second drawing information of the pattern to be drawn by the second drawing line, the oscillation of the beam is controlled based on the information, and during the projection period of the second drawing unit, And a second control system for controlling the pulse light source device.
본 발명의 제4 양태는, 피조사체 상에 집광되는 자외 레이저광의 스폿광을 묘화 데이터에 따라 강도 변조하면서, 상기 스폿광과 상기 피조사체를 상대 주사함으로써, 상기 피조사체 상에 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 자외(紫外) 레이저광의 소스가 되는 종광(種光)을 발생하는 광원부와, 입사되는 상기 종광을 증폭하는 광증폭기와, 증폭된 상기 종광으로부터 상기 자외 레이저광을 생성하는 파장 변환 광학 소자를 포함하는 레이저 광원 장치와, 상기 스폿광을 강도 변조하기 위해서, 상기 광원부로부터 발생하는 상기 종광의 강도를 상기 묘화 데이터에 따라 변조하는 묘화용 변조 장치를 구비한다. In a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of patterning a pattern on a subject by performing relative scanning of the spot light and the irradiated object while intensity-modulating the spot light of the ultraviolet laser light focused on the irradiated object according to the imaging data, A drawing apparatus comprising: a light source section for generating a seed light to be a source of the ultraviolet laser light; an optical amplifier for amplifying the incident light; and a wavelength conversion section for generating the ultraviolet laser light from the amplified seed light A laser light source device including an optical element; and a modulation modulation device for modulating the intensity of the heptic light generated from the light source portion according to the imaging data, so as to intensity-modulate the spot light.
본 발명의 제5 양태는, 피조사체 상에 집광(集光)되는 자외 레이저광의 스폿광을 묘화 데이터에 따라 강도 변조하면서, 상기 스폿광과 상기 피조사체를 상대 주사함으로써, 상기 피조사체 상에 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 방법으로서, 상기 자외 레이저광의 소스가 되는 종광을 광증폭기에 의해서 증폭하고, 증폭된 상기 종광을 파장 변환 광학 소자에 의해서 상기 자외 레이저광으로 변환하는 변환 공정과, 상기 스폿광을 강도 변조하기 위해서, 상기 광증폭기에 입사되는 상기 종광의 강도를 상기 묘화 데이터에 따라 변조하는 변조 공정을 포함한다. In a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of irradiating a spot light of ultraviolet laser light focused on a specimen to a specimen by irradiating the spot light and the specimen with relative intensity while modulating intensity of spot light according to the imaging data, A conversion step of amplifying the heptic light as a source of the ultraviolet laser light by an optical amplifier and converting the amplified heptic light into the ultraviolet laser light by a wavelength conversion optical element; And a modulating step of modulating the intensity of the heptic incoming to the optical amplifier according to the imaging data so as to modulate the intensity.
본 발명의 제6 양태는, 디바이스 제조 방법으로서, 상기 피조사체로서 준비된 광 감응성의 기판을 제1 방향으로 이동시키면서, 상기 제5 양태의 패턴 묘화 방법에 의해서, 상기 기판의 광 감응층에 디바이스용 패턴을 묘화하는 것과, 상기 광 감응층의 상기 스폿광의 조사 부분과 비조사 부분의 차이에 따라서, 소정의 패턴 재료를 선택적으로 형성하는 것을 포함한다. A sixth aspect of the present invention is a device manufacturing method comprising the steps of: moving a photosensitive substrate prepared as the object to be inspected in a first direction; And selectively forming a predetermined pattern material in accordance with the difference between the irradiated portion and the non-irradiated portion of the spot light in the photosensitive layer.
본 발명의 제7 양태는, 피조사체 상에 집광되는 스폿광에 의해서 패턴을 묘화하는 장치에 접속되고, 상기 스폿광이 되는 빔을 사출하는 레이저 광원 장치로서, 소정 주기의 클록 펄스에 응답하여, 발광 시간이 상기 소정 주기에 대해서 짧고 피크 강도가 높은 샤프(sharp)한 제1 펄스광을 발생하는 제1 반도체 광원과, 상기 클록 펄스에 응답하여, 발광 시간이 상기 소정 주기보다도 짧고, 또한 상기 제1 펄스광의 발광 시간보다도 길고 피크 강도가 낮은 브로드(broad)한 제2 펄스광을 발생하는 제2 반도체 광원과, 상기 제1 펄스광, 또는 상기 제2 펄스광이 입사되는 파이버 광증폭기와, 묘화해야 하는 패턴 정보의 입력에 기초하여, 상기 피조사체 상으로의 상기 스폿광의 투사시에는, 상기 제1 펄스광을 상기 파이버 광증폭기에 입사시키고, 상기 피조사체 상으로의 상기 스폿광의 비투사시에는, 상기 제2 펄스광을 상기 파이버 광증폭기에 입사시키도록 광학적으로 전환하는 전환 부재를 구비한다. A seventh aspect of the present invention is a laser light source apparatus connected to an apparatus for drawing a pattern by spot light condensed on an object to be irradiated and for emitting a beam to become the spot light, A first semiconductor light source for generating a sharp first pulse light having a short emission time and a high peak intensity for the predetermined period and a second semiconductor light source for generating a first pulse light having a light emission time shorter than the predetermined period, A second semiconductor light source for generating a broad second pulse light having a longer peak emission time and a lower peak intensity than the one pulse light emission time and a fiber optical amplifier for receiving the first pulse light or the second pulse light, And when the spot light is projected onto the object to be projected, the first pulse light is made incident on the fiber optical amplifier based on input of pattern information to be projected, In the spot of the light cucurbit strabismus, and a switching member for the optical switch to the second pulse light to incident on the fiber optical amplifier.
본 발명의 제8 양태는, 광원 장치로부터의 빔을 반복하여 편향시키는 회전 다면경과, 편향된 상기 빔이 입사되어 피조사체 상에서 1차원 주사되는 스폿광으로 집광되게 하는 투사 광학계를 구비한 주사 유닛을, 소정의 위치 관계로 복수 개 배치한 빔 주사 장치로서, 복수의 상기 주사 유닛 중 상기 스폿광의 1차원 주사를 행하는 1개의 상기 주사 유닛에, 상기 광원 장치로부터의 상기 빔이 입사되도록, 상기 빔의 광로(光路)를 전환하는 빔 전환 부재와, 상기 주사 유닛의 상기 회전 다면경에 의한 상기 빔의 편향이, 상기 회전 다면경 중 적어도 1개 거른 반사면마다 반복되도록 상기 빔 전환 부재를 제어하여, 복수의 상기 주사 유닛의 각각에 상기 스폿광의 1차원 주사를 순서대로 행하게 하는 빔 전환 제어부를 구비한다. An eighth aspect of the present invention provides a scanning unit including a projection optical system for converging a rotating polygonal surface for repeatedly deflecting a beam from a light source device and a deflected beam to be incident on a workpiece, A beam scanning apparatus in which a plurality of beam scanning apparatuses are arranged in a predetermined positional relationship so that the beam from the light source apparatus is incident on one of the plurality of scanning units that performs one- The beam switching member controlling the beam switching member so that the deflection of the beam caused by the rotary polygonal mirror of the scanning unit is repeated for every at least one filtered reflective surface of the rotary polygonal mirror, Dimensional scanning of the spot light sequentially in each of the scanning units of the scanning unit.
본 발명의 제9 양태는, 광원 장치로부터의 빔을 반복하여 편향시키기 위해서 일정한 회전 속도로 회전하는 회전 다면경과, 편향된 상기 빔이 입사되어 피조사체 상에서 1차원 주사되는 스폿광으로 집광되게 하는 투사 광학계를 구비한 주사 유닛을, 소정의 위치 관계로 복수 개 배치한 주사 모듈을 복수 개 가지는 빔 주사 장치로서, 복수의 상기 주사 유닛 중 상기 스폿광의 1차원 주사를 행하는 상기 주사 유닛에, 상기 광원 장치로부터의 상기 빔이 입사되도록, 상기 빔의 광로를 전환하는 빔 전환 부재와, 각 상기 주사 유닛의 상기 회전 다면경에 의한 상기 빔의 편향이, 상기 회전 다면경이 연속된 반사면마다 반복되는 제1 상태와, 상기 회전 다면경 중 적어도 1개 거른 반사면마다 반복되는 제2 상태 중 어느 한쪽으로 전환하도록, 상기 빔 전환 부재를 제어하여, 복수의 상기 주사 유닛의 각각에 상기 스폿광의 1차원 주사를 순서대로 행하게 하는 빔 전환 제어부를 구비한다. A ninth aspect of the present invention is a projection optical system for projecting a rotating polygonal surface rotating at a constant rotation speed to deflect a beam repeatedly from a light source device and causing the deflected beam to be converged into spot light scanned one- A plurality of scanning modules each having a plurality of scanning modules arranged in a predetermined positional relation, wherein the scanning unit for performing one-dimensional scanning of the spot light among the plurality of scanning units comprises: A beam switching member for switching the optical path of the beam so that the beam of the rotating polygon mirror is incident on the scanning surface of the scanning unit; And a second state that is repeated for every at least one filtered reflection surface of the rotary polygonal mirror, Air to, and a beam switching control of allowing the light spot scanning the one-dimensional sequence to each of a plurality of the scanning unit.
본 발명의 제10 양태는, 회전 다면경에 의해서 반복하여 편향되는 빔이 입사되어 피조사체 상에서 1차원 주사되는 스폿광으로 집광되게 하는 투사 광학계를 구비한 주사 유닛을, 소정의 위치 관계로 복수 개 배치하고, 상기 피조사체를 빔 주사하는 빔 주사 방법으로서, 상기 복수의 주사 유닛의 각각의 상기 회전 다면경의 회전 각도 위치가 서로 소정의 위상 관계가 되도록 복수의 상기 회전 다면경을 동기 회전시키는 것과, 복수의 상기 주사 유닛의 각각에 의한 상기 스폿광의 1차원 주사를 순서대로 행하기 위해서, 상기 회전 다면경에 의한 상기 빔의 편향이, 상기 회전 다면경 중 적어도 1개 거른 반사면마다 반복되도록, 상기 빔이 입사되는 상기 주사 유닛을 전환하는 것을 포함한다. A tenth aspect of the present invention is characterized in that a scanning unit provided with a projection optical system that causes a beam deflected repeatedly by a rotary polygon mirror to be incident on a workpiece and focused on the workpiece by one- And rotating the plurality of rotary polygonal mirrors so that the rotational angular positions of the rotary polygonal mirrors of the plurality of scanning units are in a predetermined phase relation with each other; In order that the one-dimensional scanning of the spot light by each of the plurality of scanning units is performed in order, the deflection of the beam by the rotary polygonal mirror is repeated for every at least one filtered reflective surface of the rotary polygonal mirror, And switching the scanning unit into which the beam is incident.
본 발명의 제11 양태는, 일정한 회전 속도로 회전하는 회전 다면경에 의해서 반복하여 편향되는 빔이 입사되어 피조사체 상에서 1차원 주사되는 스폿광으로 집광되게 하는 투사 광학계를 구비한 주사 유닛을, 소정의 위치 관계로 복수 개 배치한 빔 주사 장치에 의해서, 상기 피조사체를 빔 주사하는 빔 주사 방법으로서, 상기 복수의 주사 유닛의 각각의 상기 회전 다면경의 회전 각도 위치가 서로 소정의 위상 관계가 되도록 복수의 상기 회전 다면경을 동기 회전시키는 것과, 상기 회전 다면경에 의한 상기 빔의 편향이, 상기 회전 다면경이 연속된 반사면마다 반복되도록, 상기 빔이 입사되는 상기 주사 유닛을 전환함으로써, 복수의 상기 주사 유닛의 각각이 상기 스폿광의 1차원 주사를 순서대로 행하는 제1 주사 공정과, 상기 회전 다면경에 의한 상기 빔의 편향이, 상기 회전 다면경 중 적어도 1개 거른 반사면마다 반복되도록, 상기 빔이 입사되는 상기 주사 유닛을 전환함으로써, 복수의 상기 주사 유닛의 각각이 상기 스폿광의 1차원 주사를 순서대로 행하는 제2 주사 공정과, 상기 제1 주사 공정과 상기 제2 주사 공정을 전환하는 전환 공정을 포함한다. According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a scanning unit including a projection optical system that causes a beam repeatedly deflected by a rotary polygonal mirror rotating at a constant rotation speed to be incident on the object to be condensed, A plurality of scanning units arranged in a positional relationship of a plurality of scanning units for beam scanning the object to be scanned, wherein the plurality of scanning units have a plurality of By rotating the rotary polygonal mirror of the rotary polygonal mirror of the rotary polygonal mirror so that the deflection of the beam by the rotary polygonal mirror is repeated for each continuous reflection surface, A first scanning step in which each of the scanning units sequentially performs one-dimensional scanning of the spot light; Wherein the scanning unit in which the beam is incident is switched so that the deflection of the scanning surface is repeated for every at least one filtered reflective surface of the rotary polygonal mirror so that each of the plurality of
본 발명의 제12 양태는, 묘화 라인을 따라서 광원 장치로부터의 빔의 스폿광을 주(主)주사하는 복수의 주사 유닛을, 각 묘화 라인에 의해서 묘화되는 패턴이 기판 상에서 상기 묘화 라인의 주주사의 방향으로 이어지도록 배치하고, 상기 복수의 주사 유닛과 상기 기판을 상기 주주사의 방향과 교차하는 부(副)주사의 방향으로 상대 이동시키는 묘화 장치를 이용한 패턴 묘화 방법으로서, 상기 복수의 주사 유닛 중에서, 상기 기판의 상기 주주사의 방향의 폭, 또는 상기 기판 상의 패턴 묘화되는 노광 영역의 상기 주주사의 방향의 폭, 혹은 위치에 대응한 특정의 주사 유닛을 선정하는 것과, 상기 광원 장치로부터의 상기 빔을 배송(配送)하는 빔 배송 유닛을 통해서, 상기 특정의 주사 유닛의 각각으로 묘화해야 하는 패턴 데이터에 기초하여 상기 빔을 강도 변조하여, 상기 특정의 주사 유닛의 각각에 택일적으로 순차 공급하는 것을 포함한다. A twelfth aspect of the present invention is a method for forming a plurality of scanning units for main scanning a beam spot of a beam from a light source device along a drawing line so that a pattern drawn by each drawing line is projected onto a main scanning direction of the drawing line Wherein said plurality of scanning units and said substrate are moved relative to each other in a direction of a sub scanning intersecting the direction of said main scanning direction, A step of selecting a specific scanning unit corresponding to the width of the main scanning direction of the substrate or the width or position of the main scanning direction of the patterned exposure area on the substrate, (2) a beam delivery unit for delivering the beam to a specific scanning unit, And sequentially alternately supplying the modulated signal to each of the specific scanning units.
도 1은 제1 실시 형태의 기판에 노광 처리를 실시하는 노광 장치를 포함하는 디바이스 제조 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시하는 묘화 헤드 및 회전 드럼을 지지하는 지지 프레임을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 묘화 헤드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시하는 광도입 광학계의 상세 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시하는 각 주사 유닛에 의해서, 스폿광이 주사되는 묘화 라인을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시하는 각 주사 유닛의 폴리곤 미러와, 묘화 라인의 주사 방향의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3에 도시하는 폴리곤 미러의 반사면이 f-θ 렌즈에 입사하도록, 레이저광을 편향(반사)시킬 수 있는 폴리곤 미러의 회전 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 3에 도시하는 광도입 광학계와 복수의 주사 유닛의 광로를 모식화한 도면이다.
도 9는 상기 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 묘화 헤드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 나타내는 광도입 광학계의 상세 구성도이다.
도 11은 제2 실시 형태의 묘화 헤드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시하는 광도입 광학계를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시하는 광도입 광학계와 복수의 주사 유닛의 광로를 모식화한 도면이다.
도 14는 도 13에 도시하는 복수의 주사 유닛의 각 폴리곤 미러의 회전 구동을 위한 제어 회로예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 14에 도시하는 제어 회로의 동작예를 나타내는 타이밍 차트도이다.
도 16은 도 11~도 13에 도시한 묘화용 광학 소자에 공급되는 묘화 비트열 데이터를 생성하는 회로예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 제2 실시 형태의 변형예에 있어서의 광원 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 제3 실시 형태에 의한 묘화 제어용의 제어 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 도 18의 제어 유닛에 있어서의 패턴 묘화시의 각 부의 신호 상태와 레이저광의 발진 상태를 나타내는 타임 차트를 나타내는 도면이다.
도 20은 도 17의 광원 장치의 제어 회로로 만들어지는 펄스광 발진용의 클록 신호를 나타내는 타임 차트도이다.
도 21은 묘화 배율 보정을 위해서, 도 20의 클록 신호를 보정하는 모습을 설명하는 타임 차트도이다.
도 22는 1개의 묘화 라인(주사 라인)에 있어서의 묘화 배율의 보정법을 설명하는 도면이다.
도 23은 제4 실시 형태의 기판에 노광 처리를 실시하는 노광 장치를 포함하는 디바이스 제조 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 24는 기판이 감겨진 도 23의 회전 드럼의 상세도이다.
도 25는 스폿광의 묘화 라인 및 기판 상에 형성된 얼라이먼트 마크를 나타내는 도면이다.
도 26은 빔 전환 부재의 구성도이다.
도 27의 도 27A는 선택용 광학 소자에 의한 빔의 광로의 전환을 +Z방향측에서 본 도면, 도 27B는 선택용 광학 소자에 의한 빔의 광로의 전환을 -Y방향측에서 본 도면이다.
도 28은 주사 유닛의 광학적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 29는 도 28의 폴리곤 미러의 주변에 마련된 원점(原点) 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 30은 원점 신호의 발생 타이밍과 묘화 개시 타이밍의 관계를 나타내는 타임 차트이다.
도 31은 원점 신호를 솎아내고 그 발생 타이밍을 소정의 시간만큼 지연시킨 부(副)원점 신호를 생성하기 위한 부원점 생성 회로의 구성도이다.
도 32는 도 31의 부원점 생성 회로에 의해서 생성되는 부원점 신호의 타임 차트를 나타내는 도면이다.
도 33은 노광 장치의 전기적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 34는 원점 신호, 부원점 신호 및 시리얼 데이터가 출력되는 타이밍을 나타내는 타임 차트이다.
도 35는 도 33에 도시하는 묘화 데이터 출력 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 36은 제5 실시 형태의 빔 전환 부재의 구성도이다.
도 37은 도 36의 배치 전환 부재의 위치가 제1 위치로 되었을 때의 광로를 나타내는 도면이다.
도 38은 제5 실시 형태에 있어서의 빔 전환 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 39는 도 38의 논리 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 40은 도 39의 논리 회로의 동작을 설명하는 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
도 41은 제6 실시 형태에 의한 빔 전환 부재의 구성도이다.
도 42는 제6 실시 형태에 있어서의 선택용 광학 소자(음향 광학 변조 소자)의 배치를 90도 회전시키는 경우의 구성을 나타내는 도면이다.
도 43은 변형예 3에 의한 기판의 반송(搬送) 형태와 묘화 라인의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 44는 변형예 5에 의한 선택용 광학 소자(음향 광학 변조 소자)의 드라이버 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 45는 도 44 중의 드라이버 회로의 변형예를 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a device manufacturing system including an exposure apparatus for performing exposure processing on a substrate of the first embodiment. FIG.
Fig. 2 is a view showing a supporting frame for supporting the drawing head and the rotary drum shown in Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a view showing the construction of the imaging head shown in Fig.
4 is a detailed configuration diagram of the light introducing optical system shown in Fig.
Fig. 5 is a diagram showing a drawing line in which spot light is scanned by each scanning unit shown in Fig. 3; Fig.
Fig. 6 is a diagram showing the relationship between the polygon mirror of each scanning unit shown in Fig. 3 and the scanning direction of the drawing line. Fig.
Fig. 7 is a view for explaining the rotation angle of the polygon mirror that can deflect (reflect) the laser light so that the reflection surface of the polygon mirror shown in Fig. 3 is incident on the f-theta lens.
Fig. 8 is a schematic diagram of the light-introducing optical system shown in Fig. 3 and the optical paths of a plurality of scanning units.
FIG. 9 is a view showing a configuration of a writing head in a modification of the first embodiment. FIG.
10 is a detailed configuration diagram of the light introducing optical system shown in Fig.
11 is a view showing the configuration of the imaging head of the second embodiment.
12 is a view showing the light introducing optical system shown in Fig.
Fig. 13 is a diagram schematically showing the optical paths of the light-introducing optical system and the plurality of scanning units shown in Fig.
14 is a block diagram showing an example of a control circuit for rotationally driving each polygon mirror of the plurality of scan units shown in Fig.
15 is a timing chart showing an example of the operation of the control circuit shown in Fig.
16 is a block diagram showing an example of a circuit for generating rendering bit stream data supplied to the imaging optical elements shown in Figs. 11 to 13. Fig.
17 is a diagram showing a configuration of a light source device according to a modified example of the second embodiment.
18 is a block diagram showing a configuration of a control unit for drawing control according to the third embodiment.
Fig. 19 is a diagram showing a time chart showing the signal states of the respective parts and the oscillation state of the laser light during patterning in the control unit of Fig. 18; Fig.
20 is a time chart showing a clock signal for pulse light oscillation produced by the control circuit of the light source device of Fig.
FIG. 21 is a time chart for explaining a manner of correcting the clock signal of FIG. 20 for the imaging magnification correction.
Fig. 22 is a diagram for explaining a correction method of the imaging magnification in one imaging line (scanning line).
23 is a diagram showing a schematic configuration of a device manufacturing system including an exposure apparatus for performing exposure processing on the substrate of the fourth embodiment.
24 is a detailed view of the rotary drum of FIG. 23 with the substrate wound thereon.
Fig. 25 is a diagram showing alignment lines formed on a substrate and a drawing line of spot light. Fig.
26 is a configuration diagram of the beam switching member.
FIG. 27A of FIG. 27 is a view showing the switching of the optical path of the beam by the optical element for selection from the + Z direction side, and FIG. 27B is a view of switching of the optical path of the beam by the optical element for selection from the -Y direction side.
28 is a diagram showing an optical configuration of the scanning unit.
FIG. 29 is a view showing a configuration of an origin sensor provided around the polygon mirror of FIG. 28;
30 is a time chart showing the relationship between the origin timing of the origin signal and the drawing start timing.
31 is a configuration diagram of a minor point generating circuit for generating a sub origin signal in which the origin signal is extracted and its generation timing is delayed by a predetermined time.
Fig. 32 is a diagram showing a time chart of the minor point signal generated by the minor point generation circuit of Fig. 31; Fig.
33 is a block diagram showing the electrical configuration of the exposure apparatus.
34 is a time chart showing the timing at which the origin signal, the minor point signal, and the serial data are output.
Fig. 35 is a diagram showing a configuration of the rendering data output control unit shown in Fig. 33. Fig.
36 is a configuration diagram of the beam switching member of the fifth embodiment.
37 is a view showing an optical path when the position of the arrangement switching member in Fig. 36 is set to the first position. Fig.
38 is a diagram showing a configuration of the beam switching control section in the fifth embodiment.
39 is a diagram showing the configuration of the logic circuit of Fig.
FIG. 40 is a timing chart illustrating the operation of the logic circuit of FIG. 39; FIG.
41 is a configuration diagram of the beam switching member according to the sixth embodiment.
Fig. 42 is a diagram showing the configuration when the arrangement of optical elements for selection (acoustooptic modulation elements) in the sixth embodiment is rotated by 90 degrees.
Fig. 43 is a diagram showing the transporting (transporting) form of the substrate and the arrangement relationship of the drawing lines according to
44 is a diagram showing the configuration of the driver circuit of the optical element for selection (acousto-optic modulation element) according to the fifth modification.
45 is a diagram showing a modification of the driver circuit in Fig.
본 발명의 양태에 따른 패턴 묘화 장치, 패턴 묘화 방법, 빔 주사 장치, 빔 주사 방법, 디바이스 제조 방법, 및 레이저 광원 장치에 대해서, 바람직한 실시 형태를 게재하고, 첨부 도면을 참조하면서 이하, 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 양태는, 이들 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 다양한 변경 또는 개량을 더한 것도 포함된다. 즉, 이하에 기재한 구성요소에는, 당업자가 용이하게 상정(想定)할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함되며, 이하에 기재한 구성요소는 적당히 조합하는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 다양한 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다. A preferred embodiment of a pattern writing apparatus, a pattern writing method, a beam scanning apparatus, a beam scanning method, a device manufacturing method, and a laser light source apparatus according to an aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, do. Further, aspects of the present invention are not limited to these embodiments, but may include various modifications or improvements. That is, the constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, substantially the same, and the constituent elements described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions or alterations of the constituent elements can be made without departing from the gist of the present invention.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
도 1은 제1 실시 형태의 기판(피조사체)(FS)에 노광 처리를 실시하는 노광 장치(EX)를 포함하는 디바이스 제조 시스템(10)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 특별히 예고가 없는 한, 중력(重力) 방향을 Z방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 도면에 도시하는 화살표에 따라서, X방향, Y방향, 및 Z방향을 설명한다. Fig. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
디바이스 제조 시스템(10)은, 예를 들면, 전자 디바이스로서의 플렉서블·디스플레이, 플렉서블 배선, 플렉서블·센서 등을 제조하는 제조 라인이 구축된 제조 시스템이다. 이하, 전자 디바이스로서 플렉서블·디스플레이를 전제로 해서 설명한다. 플렉서블·디스플레이로서는, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이, 액정 디스플레이등이 있다. 디바이스 제조 시스템(10)은, 가요성(可撓性)의 시트 모양의 기판(시트 기판)(FS)을 롤 모양으로 감은 도시하지 않은 공급 롤로부터 기판(FS)이 송출(送出)되고, 송출된 기판(FS)에 대해서 각종 처리를 연속적으로 실시한 후, 각종 처리 후의 기판(FS)을 도시하지 않은 회수 롤로 권취(卷取)하는, 이른바, 롤·투·롤(Roll To Roll) 방식의 구조를 가진다. 기판(FS)은 기판(FS)의 이동 방향이 길이가 긴 방향(장척(長尺))이 되고, 폭 방향이 길이가 짧은 방향(단척(短尺))이 되는 띠모양의 형상을 가진다. 상기 공급 롤로부터 보내진 기판(FS)은, 차례로, 프로세스 장치(PR1), 노광 장치(패턴 묘화 장치, 빔 주사 장치)(EX), 및 프로세스 장치(PR2)로 각종 처리가 실시되고, 상기 회수 롤로 권취된다. The
또한, X방향은, 수평면 내에 있어서, 프로세스 장치(PR1)로부터 노광 장치(EX)를 거쳐 프로세스 장치(PR2)를 향하는 방향(반송 방향)이다. Y방향은 수평면 내에 있어서 X방향에 직교하는 방향이며, 기판(FS)의 폭 방향(단척 방향)이다. Z방향은 X방향과 Y방향에 직교하는 방향(상방향(上方向))이며, 중력이 작용하는 방향과 평행이다. The X direction is a direction (conveyance direction) from the process apparatus PR1 to the process apparatus PR2 via the exposure apparatus EX in the horizontal plane. The Y direction is a direction orthogonal to the X direction within the horizontal plane, and is the width direction (short direction) of the substrate FS. The Z direction is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction (upward direction (upper direction)) and parallel to the direction in which gravity acts.
기판(FS)은, 예를 들면, 수지 필름, 혹은, 스텐레스 강 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 박(箔)(포일(foil)) 등이 이용된다. 수지 필름의 재질로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지, 폴리스티렌 수지, 및 초산비닐 수지 중, 적어도 1개 이상을 포함한 것을 이용해도 된다. 또, 기판(FS)의 두께나 강성(剛性)(영률(Young's modulus))은 노광 장치(EX)의 반송로를 통과할 때, 기판(FS)에 좌굴(座屈)에 의한 접힌 자국이나 비가역적인 주름이 생기지 않는 범위이면 된다. 기판(FS)의 모재(母材)로서 두께가 25㎛~200㎛ 정도의 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)나 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트) 등의 필름은, 바람직한 시트 기판의 전형이다. As the substrate FS, for example, a resin film, a foil (foil) made of a metal such as stainless steel or an alloy, or the like is used. Examples of the material of the resin film include a resin such as a polyethylene resin, a polypropylene resin, a polyester resin, an ethylene vinyl copolymer resin, a polyvinyl chloride resin, a cellulose resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polycarbonate resin, Polystyrene resin, and vinyl acetate resin may be used. The thickness and stiffness (Young's modulus) of the substrate FS can be adjusted by passing the substrate FS through the conveying path of the exposure apparatus EX as a folded state due to buckling, So long as the wrinkles do not occur. A film of PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate) having a thickness of about 25 mu m to 200 mu m as a base material of the substrate FS is a typical typical of a sheet substrate.
기판(FS)은 프로세스 장치(PR1), 노광 장치(EX), 및 프로세스 장치(PR2)로 실시되는 각 처리에 있어서 열을 받는 경우가 있기 때문에, 열팽창 계수가 현저하게 크지 않은 재질의 기판(FS)을 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 무기 필러를 수지 필름에 혼합함으로써 열팽창 계수를 억제할 수 있다. 무기 필러는, 예를 들면, 산화 티탄, 산화 아연, 알루미나, 또는 산화 규소 등이라도 된다. 또, 기판(FS)은 플로트법(float法) 등으로 제조된 두께 100㎛ 정도의 극박(極薄) 유리의 단층체(單層體)여도 되고, 이 극박 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 접합시킨 적층체(積層體)여도 된다. Since the substrate FS is sometimes subjected to heat in each process performed by the process apparatus PR1, the exposure apparatus EX and the process apparatus PR2, the substrate FS having a significantly small thermal expansion coefficient ) Is preferably selected. For example, the thermal expansion coefficient can be suppressed by mixing the inorganic filler with the resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide, or the like. The substrate FS may be a single layer body made of ultra thin glass having a thickness of about 100 mu m manufactured by a float method or the like and the above resin film, Or a laminate (laminate) obtained by joining the laminate.
그런데, 기판(FS)의 가요성(flexibility)이란 기판(FS)에 자중(自重) 정도의 힘을 가해도 전단(剪斷)되거나 파단(破斷)되거나 하는 것이 아니라, 그 기판(FS)을 휘게 하는 것이 가능한 성질을 말한다. 또, 자중 정도의 힘에 의해서 굴곡(屈曲)하는 성질도 가요성에 포함된다. 또, 기판(FS)의 재질, 크기, 두께, 기판(FS) 상에 성막(成膜)되는 층 구조, 온도, 습도 등의 환경 등에 따라서, 가요성의 정도는 바뀐다. 어쨌든, 본 제1 실시 형태에 의한 디바이스 제조 시스템(10) 내의 반송로에 마련되는 각종의 반송용 롤러, 회전 드럼 등의 반송 방향 전환용의 부재에 기판(FS)을 올바르게 감은 경우에, 좌굴하여 접힌 자국이 생기거나, 파손(찢어짐이나 균열이 발생)하거나 하지 않고, 기판(FS)을 스무스하게 반송할 수 있으면, 가요성의 범위라고 할 수 있다. The flexibility of the substrate FS does not mean that the substrate FS is sheared or broken even when a force of about its own weight is applied to the substrate FS, It is possible to bend it. Also, the property of bending by the force of the degree of self weight is included in the flexibility. The degree of flexibility varies depending on the material, size and thickness of the substrate FS, the layer structure formed on the substrate FS, the environment such as temperature and humidity, and the like. In any case, when the substrate FS is properly wound on the conveyance direction switching member such as various conveying rollers and rotary drums provided in the conveying path in the
프로세스 장치(PR1)는 노광 장치(EX)로 노광 처리되는 기판(FS)에 대해서 전(前) 공정의 처리를 행한다. 프로세스 장치(PR1)는 전 공정의 처리를 행한 기판(FS)을 노광 장치(EX)를 향해 보낸다. 이 전 공정의 처리에 의해, 노광 장치(EX)로 보내지는 기판(FS)은, 그 표면에 감광성 기능층(광 감응층, 감광층)이 형성된 기판(감광 기판)으로 되어 있다. The process apparatus PR1 performs the process of the previous process with respect to the substrate FS which is exposed by the exposure apparatus EX. The process apparatus PR1 sends the substrate FS which has undergone the previous process to the exposure apparatus EX. The substrate FS to be sent to the exposure apparatus EX by the process of the previous step is a substrate (photosensitive substrate) having a photosensitive functional layer (photosensitive layer, photosensitive layer) formed on its surface.
이 감광성 기능층은 용액으로서 기판(FS) 상에 도포되어, 건조됨으로써 층(막)이 된다. 감광성 기능층의 전형적인 것은 포토레지스트(photoresist)(액상(液狀) 또는 드라이 필름 모양)이지만, 현상 처리가 불필요한 재료로서, 자외선의 조사를 받은 부분의 친발액성(親撥液性)이 개질(改質)되는 감광성 실란 커플링제(SAM), 혹은 자외선의 조사를 받은 부분에 도금 환원기가 드러나는 감광성 환원제(還元劑) 등이 있다. 감광성 기능층으로서 감광성 실란 커플링제를 이용하는 경우는, 기판(FS) 상의 자외선으로 노광된 패턴 부분이 발액성에서 친액성으로 개질된다. 그 때문에, 친액성으로 된 부분 위에 도전성 잉크(은이나 동 등의 도전성 나노 입자를 함유하는 잉크)나 반도체 재료를 함유한 액체 등을 선택 도포함으로써, 박막 트랜지스터(TFT) 등을 구성하는 전극, 반도체, 절연, 혹은 접속용의 배선이나 전극이 되는 패턴층을 형성할 수 있다. 감광성 기능층으로서, 감광성 환원제를 이용하는 경우는, 기판 상의 자외선으로 노광된 패턴 부분에 도금 환원기가 드러난다. 그 때문에, 노광 후, 기판(FS)을 즉시 팔라듐(palladium) 이온 등을 포함하는 도금액 중에 일정시간 침지(浸漬)함으로써, 팔라듐에 의한 패턴층이 형성(석출(析出))된다. 이러한 도금 처리는 애디티브(additive)한 프로세스이지만, 그 외, 서브트랙티브(subtractive)한 프로세스로서의 에칭 처리를 전제로 하는 경우, 노광 장치(EX)로 보내지는 기판(FS)은, 모재를 PET나 PEN으로 하고, 그 표면에 알루미늄(Al)이나 동(Cu) 등의 금속성 박막을 전면(全面) 또는 선택적으로 증착하고, 추가로 그 위에 포토레지스트층을 적층한 것이어도 된다. This photosensitive functional layer is applied as a solution onto the substrate FS and dried to form a layer (film). Typically, the photosensitive functional layer is a photoresist (liquid or dry film), but is a material which does not require developing treatment. The hydrophilic property of the portion irradiated with ultraviolet light is modified (SAM), or a photosensitive reductant in which a plating reductant is exposed to ultraviolet light. When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional layer, the pattern portion exposed by ultraviolet light on the substrate FS is modified from lyophobic to lyophilic. Therefore, by selectively applying a conductive ink (ink containing conductive nanoparticles such as silver or copper) or a liquid containing a semiconductor material onto a lyophilic area, an electrode constituting a thin film transistor (TFT) , A pattern layer which becomes an insulating or connecting wiring or an electrode can be formed. When a photosensitive reductant is used as the photosensitive functional layer, a plating reductant is exposed on a pattern portion exposed by ultraviolet rays on the substrate. Therefore, after the exposure, the substrate FS is immediately dipped (immersed) in the plating solution containing palladium ions for a predetermined time to form (precipitate) a pattern layer of palladium. Such a plating process is an additive process, but in the case of etching treatment as a subtractive process, the substrate FS to be sent to the exposure apparatus EX is made of PET Or PEN, and a metallic thin film such as aluminum (Al) or copper (Cu) may be entirely or selectively deposited on the surface thereof, and a photoresist layer may further be laminated thereon.
본 제1 실시 형태에 있어서는, 노광 장치(EX)는 마스크를 이용하지 않는 직묘(直描) 방식의 노광 장치, 이른바 래스터 스캔(raster scan) 방식의 노광 장치이다. 노광 장치(EX)는 프로세스 장치(PR1)로부터 공급된 기판(FS)의 피조사면(감광면)에 대해서, 디스플레이용의 전자 디바이스, 회로 또는 배선 등을 위한 소정의 패턴에 따른 광패턴을 조사한다. 후에 상세하게 설명하지만, 노광 장치(EX)는 기판(FS)을 +X방향(부주사의 방향)으로 반송하면서, 노광용의 빔(레이저광, 조사광)(LB)의 스폿광(SP)을, 기판(FS) 상(기판(FS)의 피조사면 상)에서 소정의 주사 방향(Y방향)으로 1차원으로 주사하면서, 스폿광(SP)의 강도를 패턴 데이터(묘화 데이터, 묘화 정보)에 따라 고속으로 변조(온/오프)한다. 이것에 의해, 기판(FS)의 피조사면인 표면(감광면)에, 전자 디바이스, 회로 또는 배선 등의 소정의 패턴에 따른 광패턴이 묘화 노광된다. 즉, 기판(FS)의 부주사와, 스폿광(SP)의 주주사로, 스폿광(SP)이 기판(FS)의 피조사면 상에서 상대적으로 2차원 주사되어, 기판(FS)에 소정의 패턴이 묘화 노광된다. 또, 기판(FS)은 반송 방향(+X방향)을 따라서 반송되고 있으므로, 노광 장치(EX)에 의해서 패턴이 노광되는 노광 영역(W)은, 기판(FS)의 장척 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 복수 개 마련되는 것으로 된다(도 5 참조). 이 노광 영역(W)에 전자 디바이스가 형성되므로, 노광 영역(W)은 전자 디바이스 형성 영역이기도 하다. 또한, 전자 디바이스는 복수의 패턴층(패턴이 형성된 층)이 서로 겹쳐짐으로써 구성되므로, 노광 장치(EX)에 의해서 각 층에 대응한 패턴이 노광되도록 해도 된다. In the first embodiment, the exposure apparatus EX is an exposure apparatus of a straight drawing type which does not use a mask, that is, a so-called raster scan type exposure apparatus. The exposure apparatus EX irradiates a light pattern corresponding to a predetermined pattern for an electronic device for display, a circuit, a wiring, or the like on a surface to be irradiated (photosensitive surface) of the substrate FS supplied from the process apparatus PR1 . The exposure apparatus EX conveys the spot light SP of the beam for exposure (laser beam, irradiation light) LB to the substrate (not shown) while transporting the substrate FS in the + X direction (Scanning direction) in the predetermined scanning direction (Y direction) in the scanning direction FS (on the surface to be irradiated with the substrate FS), and the intensity of the spot light SP is scanned (On / off). As a result, a light pattern corresponding to a predetermined pattern such as an electronic device, a circuit, or a wiring is drawn and exposed on the surface (photosensitive surface) to be irradiated on the substrate FS. That is, the spot light SP is relatively two-dimensionally scanned on the surface to be irradiated of the substrate FS by the sub-scanning of the substrate FS and the main scanning of the spot light SP, and a predetermined pattern is drawn on the substrate FS Is exposed. Since the substrate FS is transported along the transport direction (+ X direction), the exposure area W in which the pattern is exposed by the exposure apparatus EX has a predetermined interval along the longitudinal direction of the substrate FS (See FIG. 5). Since the electronic device is formed in the exposure region W, the exposure region W is also an electronic device formation region. Further, since the electronic device is formed by overlapping a plurality of pattern layers (layers formed with patterns), a pattern corresponding to each layer may be exposed by the exposure apparatus EX.
프로세스 장치(PR2)는 노광 장치(EX)로 노광 처리된 기판(FS)에 대한 후(後) 공정의 처리(예를 들면 도금 처리나 현상·에칭 처리 등)를 행한다. 이 후 공정의 처리에 의해, 기판(FS) 상에 디바이스의 패턴층이 형성된다. The processing apparatus PR2 performs post-processing (e.g., plating, development, etching, and the like) on the substrate FS exposed by the exposure apparatus EX. By the subsequent process, a pattern layer of the device is formed on the substrate FS.
상술한 것처럼, 전자 디바이스는 복수의 패턴층이 서로 겹쳐짐으로써 구성되므로, 디바이스 제조 시스템(10)의 적어도 각 처리를 거쳐서, 1개의 패턴층이 생성된다. 그 때문에, 전자 디바이스를 생성하기 위해서, 도 1에 도시하는 것 같은 디바이스 제조 시스템(10)의 각 처리를 적어도 2회는 거치지 않으면 안 된다. 그 때문에, 기판(FS)이 권취된 회수 롤을 공급 롤로 하여 다른 디바이스 제조 시스템(10)에 장착함으로써, 패턴층을 적층할 수 있다. 그러한 동작을 반복하여, 전자 디바이스가 형성된다. 그 때문에, 처리 후의 기판(FS)은 복수의 전자 디바이스(노광 영역(W))가 소정의 간격을 두고 기판(FS)의 장척 방향을 따라서 이어진 상태로 된다. 즉, 기판(FS)은 다면취용(多面取用)의 기판으로 되어 있다. As described above, since the electronic device is constituted by overlapping a plurality of pattern layers, one pattern layer is generated through at least each process of the
전자 디바이스가 이어진 상태로 형성된 기판(FS)을 회수한 회수 롤은, 도시하지 않은 다이싱 장치에 장착되어도 된다. 회수 롤이 장착된 다이싱 장치는, 처리 후의 기판(FS)을 전자 디바이스(전자 디바이스 형성 영역(W))마다 분할(다이싱)함으로써, 복수 개의 전자 디바이스로 한다. 기판(FS)의 치수는, 예를 들면, 폭 방향(단척이 되는 방향)의 치수가 10cm~2m 정도이고, 장척 방향(장척이 되는 방향)의 치수가 10m 이상이다. 또한, 기판(FS)의 치수는 상기한 치수로 한정되지 않는다. The recovery roll recovered from the substrate FS formed with the electronic device connected thereto may be mounted on a dicing device (not shown). The dicing apparatus equipped with the recovery rolls divides (dices) the processed substrate FS for each electronic device (electronic device formation region W) to obtain a plurality of electronic devices. The dimension of the substrate FS is, for example, about 10 cm to 2 m in the width direction (direction of shortening) and the dimension in the longitudinal direction (elongation direction) is 10 m or more. The dimensions of the substrate FS are not limited to the above dimensions.
다음에, 노광 장치(EX)에 대해 상세하게 설명한다. 노광 장치(EX)는 온조(溫調, 온도조절) 챔버(ECV) 내에 격납되어 있다. 이 온조 챔버(ECV)는 내부를 소정의 온도로 유지함으로써, 내부에 있어서 반송되는 기판(FS)의 온도에 의한 형상 변화를 억제한다. 온조 챔버(ECV)는 패시브 또는 액티브한 방진 유닛(SU1, SU2)을 매개로 하여 제조 공장의 설치면(E)에 배치된다. 방진 유닛(SU1, SU2)은 설치면(E)으로부터의 진동을 저감시킨다. 이 설치면(E)은 공장의 바닥면 자체여도 되고, 수평면을 만들기 위해서 바닥면 상에 설치되는 설치대(페디스탈((pedestal)) 상의 면이어도 좋다. 노광 장치(EX)는 기판 반송 기구(12)와, 광원 장치(펄스 광원 장치, 레이저 광원 장치)(14)와, 묘화 헤드(16)와, 제어 장치(18)를 구비하고 있다. Next, the exposure apparatus EX will be described in detail. The exposure apparatus EX is stored in a temperature control (temperature control) chamber (ECV). By maintaining the inside of the temperature chamber (ECV) at a predetermined temperature, the shape change due to the temperature of the substrate (FS) conveyed in the inside is suppressed. The temperature chamber (ECV) is disposed on the mounting surface (E) of the manufacturing factory via a passive or active vibration isolating unit (SU1, SU2). The vibration isolating units SU1 and SU2 reduce the vibration from the mounting surface E. The mounting surface E may be the bottom surface of the factory or may be a surface on a pedestal that is provided on a floor surface to form a horizontal surface. The exposure apparatus EX includes a substrate transport mechanism 12 A light source device (pulse light source device, laser light source device) 14, a drawing
기판 반송 기구(12)는 프로세스 장치(PR1)로부터 반송되는 기판(FS)을, 노광 장치(EX) 내에서 소정의 속도로 반송한 후, 프로세스 장치(PR2)에 소정의 속도로 송출한다. 이 기판 반송 기구(12)에 의해서, 노광 장치(EX) 내에서 반송되는 기판(FS)의 반송로가 규정된다. 기판 반송 기구(12)는 기판(FS)의 반송 방향의 상류측(-X방향측)에서부터 순서대로, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC), 구동 롤러(R1), 텐션 조정 롤러(RT1), 회전 드럼(원통 드럼)(DR), 텐션 조정 롤러(RT2), 구동 롤러(R2) 및 구동 롤러(R3)를 가지고 있다. The
엣지 포지션 컨트롤러(EPC)는 프로세스 장치(PR1)로부터 반송되는 기판(FS)의 폭 방향(Y방향으로서 기판(FS)의 단척 방향)에 있어서의 위치를 조정한다. 즉, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)는 소정의 텐션이 걸린 상태로 반송되고 있는 기판(FS)의 폭 방향의 단부(端部)(엣지)에 있어서의 위치가, 목표 위치에 대해서 ±십수㎛~수십㎛ 정도의 범위(허용 범위)에 들어가도록, 기판(FS)을 폭 방향으로 이동시켜, 기판(FS)의 폭 방향에 있어서의 위치를 조정한다. 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)는 기판(FS)이 걸쳐지는 롤러와, 기판(FS)의 폭 방향의 단부(엣지)의 위치를 검출하는 도시하지 않은 엣지 센서(단부 검출부)를 가지고, 엣지 센서가 검출한 검출 신호에 기초하여, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)의 상기 롤러를 Y방향으로 이동시켜, 기판(FS)의 폭 방향에 있어서의 위치를 조정한다. 구동 롤러(R1)는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)로부터 반송되는 기판(FS)의 표리(表裏) 양면을 유지하면서 회전하여, 기판(FS)을 회전 드럼(DR)을 향해 반송한다. 또한, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)는 회전 드럼(DR)에 감기는 기판(FS)의 장척 방향이, 회전 드럼(DR)의 중심축(회전축)(AXo)에 대해서 항상 직교하도록, 기판(FS)의 폭 방향에 있어서의 위치를 적당히 조정함과 아울러, 기판(FS)의 진행 방향에 있어서의 기울기 오차를 보정하도록, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)의 상기 롤러의 회전축과 Y축의 평행도(平行度)를 적당히 조정해도 된다. The edge position controller (EPC) adjusts the position in the width direction of the substrate FS conveyed from the processing apparatus PR1 (in the direction of the short side of the substrate FS as the Y direction). That is, the edge position controller (EPC) controls the position of the substrate FS in the width direction of the substrate FS, which is transported with a predetermined tension, The substrate FS is moved in the width direction to adjust the position of the substrate FS in the width direction so as to fall within the range (allowable range). The edge position controller EPC has a roller on which the substrate FS is wound and an edge sensor (end detecting portion) (not shown) for detecting the position of an end portion (edge) in the width direction of the substrate FS. The roller of the edge position controller EPC is moved in the Y direction based on a detection signal to adjust the position of the substrate FS in the width direction. The driving roller R1 rotates while holding both sides of the front and back sides of the substrate FS conveyed from the edge position controller EPC and conveys the substrate FS toward the rotary drum DR. The edge position controller EPC controls the position of the substrate FS so that the longitudinal direction of the substrate FS wound on the rotary drum DR is always orthogonal to the central axis (rotation axis) AXo of the rotary drum DR. The parallelism (parallelism) between the rotation axis of the roller and the Y axis of the edge position controller (EPC) is adjusted so as to correct the inclination error in the advancing direction of the substrate FS by appropriately adjusting the position in the width direction of the substrate It may be adjusted appropriately.
회전 드럼(DR)은 Y방향으로 연장됨과 아울러 중력이 작용하는 방향과 교차한 방향으로 연장된 중심축(AXo)과, 중심축(AXo)으로부터 일정 반경의 원통형의 외주면(外周面)을 가지고, 외주면(원주면(圓周面))을 따라서 기판(FS)의 일부를 장척 방향으로 지지하면서, 중심축(AXo)을 중심으로 회전하여 기판(FS)을 +X방향으로 반송한다. 회전 드럼(DR)은 묘화 헤드(16)로부터의 빔(LB)(스폿광(SP))이 투사되는 기판(FS) 상의 노광 영역(부분)을 그 원주면으로 지지한다. 회전 드럼(DR)의 Y방향의 양측에는, 회전 드럼(DR)이 중심축(AXo) 둘레를 회전하도록 환상(環狀)의 베어링으로 지지된 샤프트(Sft)가 마련되어 있다. 이 샤프트(Sft)는, 제어 장치(18)에 의해서 제어되는 도시하지 않은 회전 구동원(예를 들면, 모터나 감속 기구 등으로 구성됨)으로부터의 회전 토크가 주어짐으로써 중심축(AXo) 둘레를 회전한다. 또한, 편의적으로, 중심축(AXo)을 포함하고, YZ 평면과 평행한 평면을 중심면(Poc)이라고 부른다. The rotary drum DR has a central axis AXo extending in the Y direction and extending in a direction intersecting the direction in which the gravity acts and a cylindrical outer circumferential surface having a certain radius from the central axis AXo, The substrate FS is rotated about the center axis AXo and the substrate FS is transported in the + X direction while supporting a part of the substrate FS in the longitudinal direction along the outer peripheral surface (circumferential surface). The rotary drum DR supports the exposure area (portion) on the substrate FS onto which the beam LB (spot light SP) from the
구동 롤러(R2, R3)는, 기판(FS)의 반송 방향(+X방향)을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 노광 후의 기판(FS)에 소정의 늘어짐(여유)을 주고 있다. 구동 롤러(R2, R3)는 구동 롤러(R1)와 마찬가지로, 기판(FS)의 표리 양면을 유지하면서 회전하여, 기판(FS)을 프로세스 장치(PR2)를 향해 반송한다. 구동 롤러(R2, R3)는 회전 드럼(DR)에 대해서 반송 방향의 하류측(+X방향측)에 마련되어 있고, 이 구동 롤러(R2)은 구동 롤러(R3)에 대해서, 반송 방향의 상류측(-X방향측)에 마련되어 있다. 텐션 조정 롤러(RT1, RT2)는 -Z방향으로 가압되어 있고, 회전 드럼(DR)에 감겨져 지지되고 있는 기판(FS)에, 장척 방향으로 소정의 텐션을 주고 있다. 이것에 의해, 회전 드럼(DR)에 걸리는 기판(FS)에 부여되는 길이가 장척 방향의 텐션을 소정의 범위 내로 안정화시키고 있다. 또한, 제어 장치(18)는 도시하지 않은 회전 구동원(예를 들면, 모터나 감속기 등으로 구성됨)을 제어함으로써, 구동 롤러(R1~R3)를 회전시킨다. The drive rollers R2 and R3 are arranged at a predetermined interval along the transport direction (+ X direction) of the substrate FS, and give a predetermined slack (clearance) to the exposed substrate FS. The drive rollers R2 and R3 rotate with maintaining both the front and back surfaces of the substrate FS in the same manner as the drive roller R1 and transport the substrate FS toward the processing apparatus PR2. The drive rollers R2 and R3 are provided on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction with respect to the rotary drum DR and the drive roller R2 is provided on the upstream side -X direction side). The tension adjustment rollers RT1 and RT2 are pressed in the -Z direction and give a predetermined tension in the longitudinal direction to the substrate FS held and supported by the rotary drum DR. As a result, the tension applied to the substrate FS held on the rotary drum DR is stabilized within a predetermined range in the longitudinal direction. Further, the
광원 장치(14)는 광원(펄스 광원)을 가지고, 펄스 모양의 빔(펄스광, 레이저광)(LB)을 사출하는 것이다. 이 빔(LB)은 370nm 이하의 파장 대역에 피크 파장을 가지는 자외선광이고, 빔(LB)의 발진 주파수(발광 주파수)를 Fs라고 한다. 광원 장치(14)가 사출한 빔(LB)은 묘화 헤드(16)에 입사된다. 광원 장치(14)는 제어 장치(18)의 제어에 따라서, 발광 주파수 Fs로 빔(LB)을 발광하여 사출한다. 이 광원 장치(14)의 구성은, 후에 상세하게 설명하지만, 적외 파장 대역의 펄스광을 발생하는 반도체 레이저 소자, 파이버 증폭기, 증폭된 적외 파장 대역의 펄스광을 자외 파장 대역의 펄스광으로 변환하는 파장 변환 소자(고조파 발생 소자) 등으로 구성되고, 발진 주파수 Fs가 수백 MHz이고, 1펄스광의 발광 시간이 피코초 정도인 고휘도 자외선의 펄스광이 얻어지는 파이버 앰프 레이저 광원을 이용해도 된다. The
묘화 헤드(16)는 빔(LB)이 각각 입사되는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))을 구비하고 있다. 묘화 헤드(16)는 기판 반송 기구(12)의 회전 드럼(DR)의 원주면에 의해 지지되어 있는 기판(FS)의 일부분에, 복수의 주사 유닛(묘화 유닛)(U1~U6)에 의해서, 소정의 패턴을 묘화한다. 묘화 헤드(16)는 동일 구성의 복수의 주사 유닛(U1~U6)을 배열한, 이른바 멀티 빔형의 묘화 헤드(16)로 되어 있다. 묘화 헤드(16)는 기판(FS)에 대해서 전자 디바이스용 패턴 노광을 반복하여 행하기 때문에, 패턴이 노광되는 노광 영역(전자 디바이스 형성 영역)(W)은 기판(FS)의 장척 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 복수 개 마련되어 있다(도 5 참조). 제어 장치(18)는 노광 장치(EX)의 각 부를 제어하여, 각 부에 처리를 실행시킨다. 이 제어 장치(18)는 컴퓨터와, 프로그램이 기억된 기억 매체를 포함하고, 그 컴퓨터가 기억 매체에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 본 제1 실시 형태의 제어 장치(18)로서 기능한다. The
도 2는 묘화 헤드(16)의 복수의 주사 유닛(묘화 유닛)(Un) 및 회전 드럼(DR)을 지지하는 지지 프레임(장치 칼럼)(30)을 나타내는 도면이다. 지지 프레임(30)은 본체 프레임(32)과, 3점 지지부(34)와, 묘화 헤드 지지부(36)를 가진다. 지지 프레임(30)은 온조 챔버(ECV) 내에 격납되어 있다. 본체 프레임(32)은 회전 드럼(DR)과, 텐션 조정 롤러(RT1(도시하지 않음), RT2)를 환상의 베어링을 매개로 하여 회전 가능하게 지지하고 있다. 3점 지지부(34)는 본체 프레임(32)의 상단에 마련되어, 회전 드럼(DR)의 상방에 마련된 묘화 헤드 지지부(36)를 3점에서 지지한다. 2 is a diagram showing a support frame (apparatus column) 30 for supporting a plurality of scanning units (drawing units) Un of the drawing
묘화 헤드 지지부(36)는 묘화 헤드(16)의 주사 유닛(Un(U1~U6))을 지지하는 것이다. 묘화 헤드 지지부(36)는 주사 유닛(U1, U3, U5)을 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)에 대해서 반송 방향의 하류측(+X방향측)이고, 또한 기판(FS)의 폭 방향을 따라서 병렬로 지지한다(도 1 참조). 또, 묘화 헤드 지지부(36)는 주사 유닛(U2, U4, U6)을 중심축(AXo)에 대해서 반송 방향의 상류측(-X방향측)이고, 또한 기판(FS)의 폭 방향(Y방향)을 따라서 병렬로 지지한다(도 1 참조). 또한, 여기서, 1개의 주사 유닛(Un)에 의한 Y방향의 묘화폭(스폿광(SP)의 주사 범위, 묘화 라인(SLn))은, 일례로서 20~50mm 정도로 하면, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)의 3개와, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 3개의 합계 6개의 주사 유닛(Un)을 Y방향으로 배치함으로써, 묘화 가능한 Y방향의 폭이 120~300mm 정도로 넓어진다. The imaging
도 3은 묘화 헤드(16)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 제1 실시 형태에서는, 노광 장치(EX)는 2개의 광원 장치(14(14a, 14b))를 구비한다. 묘화 헤드(16)는 복수의 주사 유닛(U1~U6)과, 광원 장치(14a)로부터의 빔(LB)을 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)으로 안내하는 광도입 광학계(빔 전환 부재)(40a)와, 광원 장치(14b)로부터의 빔(LB)을 복수의 주사 유닛(U2, U4, U6)으로 안내하는 광도입 광학계(빔 전환 부재)(40b)를 가진다. 3 is a view showing a configuration of the
먼저, 도 4를 이용하여, 광도입 광학계(빔 전환 부재)(40a)에 대해 설명한다. 또한, 광도입 광학계(40a, 40b)는 동일한 구성을 가지므로, 여기에서는, 광도입 광학계(40a)에 대해 설명하고, 광도입 광학계(40b)의 설명을 생략한다. First, a light introducing optical system (beam switching member) 40a will be described with reference to Fig. Since the light introducing
광도입 광학계(40a)는 광원 장치(14(14a))측에서부터, 집광 렌즈(42), 콜리메이트 렌즈(collimating lens)(44), 반사 미러(46), 집광 렌즈(48), 선택용 광학 소자(50), 반사 미러(52), 콜리메이트 렌즈(54), 집광 렌즈(56), 선택용 광학 소자(58), 반사 미러(60), 콜리메이트 렌즈(62), 집광 렌즈(64), 선택용 광학 소자(66), 반사 미러(68) 및 흡수체(70)를 가진다. The light introducing
집광 렌즈(42) 및 콜리메이트 렌즈(44)는, 광원 장치(14a)로부터 사출된 빔(LB)을 확대하는 것이다. 상세하게는, 먼저, 집광 렌즈(42)는 빔(LB)을 집광 렌즈(42)의 뒤측의 초점 위치에 수렴시키고, 콜리메이트 렌즈(44)는 집광 렌즈(42)에 의해서 수렴된 후에 발산하는 빔(LB)을 소정의 빔 지름(예를 들면, 수mm)의 평행광으로 한다. The
반사 미러(46)는 콜리메이트 렌즈(44)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 반사시켜 선택용 광학 소자(50)에 조사한다. 집광 렌즈(48)는 선택용 광학 소자(50)에 입사되는 빔(LB)을, 선택용 광학 소자(50) 내에서 빔 웨스트(beam waist)가 되도록 집광(수렴)시킨다. 선택용 광학 소자(50)는 빔(LB)에 대해서 투과성(透過性)을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM:Acousto-Optic Modulator)가 이용된다. AOM은 초음파 신호(고주파 신호)가 인가되면, 입사된 빔(LB)(0차광)을 고주파의 주파수에 따른 회절각(回折角)으로 회절시킨 1차 회절광을 사출빔(빔(LBn))으로 하여 발생시키는 것이다. 또한, 본 제1 실시 형태에서는, 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)의 각각으로부터 1차 회절광으로서 사출되어 대응하는 주사 유닛(U1, U3, U5)에 입사되는 빔(LBn)을 LB1, LB3, LB5로 나타내고, 각 선택용 광학 소자(50, 58, 66)는 광원 장치(14(14a))로부터의 빔(LB)의 광로를 편향시키는 기능을 달성하는 것으로서 취급한다. 각 선택용 광학 소자(50, 58, 66)의 구성, 기능, 작용 등은 서로 동일한 것을 이용해도 된다. 선택용 광학 소자(50, 58, 66)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)의 온/오프에 따라서, 입사된 빔(LB)을 회절시킨 회절광의 발생을 온/오프한다. The reflecting
자세하게 설명하면, 선택용 광학 소자(50)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 다음 단의 선택용 광학 소자(58)에 조사한다. 한편, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 온인 경우는, 선택용 광학 소자(50)는 입사된 빔(LB)을 회절시켜, 그 1차 회절광인 빔(LB1)을 반사 미러(52)에 조사한다. 반사 미러(52)는 입사된 빔(LB1)을 반사시키고, 주사 유닛(U1)의 콜리메이트 렌즈(100)에 조사한다. 즉, 제어 장치(18)가 선택용 광학 소자(50)를 온 오프로 스위칭(구동)함으로써, 선택용 광학 소자(50)는 빔(LB1)을 주사 유닛(U1)에 입사시킬지 여부를 전환한다. More specifically, when the driving signal (high-frequency signal) from the
선택용 광학 소자(50)와 선택용 광학 소자(58)의 사이에는, 선택용 광학 소자(58)에 조사되는 빔(LB)을 평행광으로 되돌리는 콜리메이트 렌즈(54)와, 콜리메이트 렌즈(54)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 다시 선택용 광학 소자(58) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광(수렴)시키는 집광 렌즈(56)가, 상기의 순으로 마련되어 있다. Between the selecting
선택용 광학 소자(58)는 선택용 광학 소자(50)와 마찬가지로, 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM)가 이용된다. 선택용 광학 소자(58)는 제어 장치(18)로부터 보내져 오는 구동 신호(고주파 신호)가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 그대로 투과시켜 선택용 광학 소자(66)에 조사하고, 제어 장치(18)로부터 보내져 오는 구동 신호(고주파 신호)가 온인 경우는, 입사된 빔(LB)을 회절시켜, 그 1차 회절광인 빔(LB3)을 반사 미러(60)에 조사한다. 반사 미러(60)는 입사된 빔(LB3)을 반사시키고, 주사 유닛(U3)의 콜리메이트 렌즈(100)에 조사한다. 즉, 제어 장치(18)가 선택용 광학 소자(58)를 온 오프로 스위칭함으로써, 선택용 광학 소자(58)는 빔(LB3)을 주사 유닛(U3)에 입사시킬지 여부를 전환한다. Like the
선택용 광학 소자(58)와 선택용 광학 소자(66)의 사이에는, 선택용 광학 소자(66)에 조사되는 빔(LB)을 평행광으로 되돌리는 콜리메이트 렌즈(62)와, 콜리메이트 렌즈(62)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 다시 선택용 광학 소자(66) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광(수렴)시키는 집광 렌즈(64)가, 상기의 순으로 마련되어 있다. Between the selecting
선택용 광학 소자(66)는, 선택용 광학 소자(50)와 마찬가지로, 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM)가 이용된다. 선택용 광학 소자(66)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프 상태인 경우는, 입사된 빔(LB)을 흡수체(70)를 향해서 조사하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 온 상태인 경우는, 입사된 빔(LB)을 회절시켜, 그 1차 회절광인 빔(LB5)을 반사 미러(68)을 향해서 조사한다. 반사 미러(68)는, 입사된 빔(LB5)을 반사시켜, 주사 유닛(U5)의 콜리메이트 렌즈(100)에 조사한다. 즉, 제어 장치(18)가 선택용 광학 소자(66)를 온 오프로 스위칭함으로써, 선택용 광학 소자(66)는 빔(LB5)을 주사 유닛(U5)에 입사시킬지 여부를 전환한다. 흡수체(70)는 빔(LB)의 외부로의 누설을 억제하기 위한 빔(LB)을 흡수하는 광 트랩(trap)이다. Like the
광도입 광학계(40b)에 대해서는 간단하게 설명하면, 광도입 광학계(40b)의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)는 빔(LB)을 주사 유닛(U2, U4, U6)에 입사시킬지 여부를 전환한다. 이 경우, 광도입 광학계(40b)의 반사 미러(52, 60, 68)는 선택용 광학 소자(50, 58, 66)로부터 사출되는 빔(LB2, LB4, LB6)을 반사하여 주사 유닛(U2, U4, U6)의 콜리메이트 렌즈(100)에 조사한다. The selection
또한, 실제의 음향 광학 변조 소자(AOM)는 1차 회절광의 발생 효율이 0차광의 80% 정도이기 때문에, 선택용 광학 소자(50, 58, 66)의 각각에서 편향된 빔((LB1(LB2), LB3(LB4), LB5(LB6))은 원(元) 빔(LB)의 강도보다는 저하되어 있다. 또, 선택용 광학 소자(50, 58, 66) 중 어느 1개가 온 상태일 때, 회절되지 않고 직진하는 0차광이 20% 정도 잔존하지만, 그것은 최종적으로 흡수체(70)에 의해서 흡수된다. The actual acousto-optic modulation device AOM has the first-order diffracted light generating efficiency of about 80% of the zero-order light, so that the deflected beams LB1 (LB2) , LB3 (LB4), and LB5 (LB6) are lower than the intensity of the original beam LB. When any one of the selection
다음에, 도 3에 도시하는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))에 대해 설명한다. 주사 유닛(Un)은 광원 장치(14(14a, 14b))로부터의 빔(LBn)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 스폿광(SP)으로 수렴시키도록 투사하면서, 그 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 소정의 직선적인 묘화 라인(주사선)(SLn)을 따라서, 회전하는 폴리곤 미러(PM)에 의해서 1차원으로 주사한다. 또한, 주사 유닛(U1)의 묘화 라인(SLn)을 SL1로 나타내고, 마찬가지로 주사 유닛(U2~U6)의 묘화 라인(SLn)을 SL2~SL6로 나타낸다. Next, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) shown in Fig. 3 will be described. The scanning unit Un projects the spot light SP while converging the beam LBn from the light source device 14 (14a, 14b) onto the surface to be irradiated of the substrate FS to converge the spot light SP Is scanned one-dimensionally by a rotating polygon mirror PM along a predetermined linear drawing line (scanning line) SLn on the surface to be irradiated of the substrate FS. The drawing line SLn of the scanning unit U1 is denoted by SL1 and the drawing line SLn of the scanning units U2 to U6 is denoted by SL2 to SL6.
도 5는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의해서, 스폿광(SP)이 주사되는 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))을 나타내는 도면이다. 도 5에 도시하는 것처럼, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6)) 전부로 노광 영역(W)의 폭 방향의 모두를 커버하도록, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은 주사 영역을 분담하고 있다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은 기판(FS)의 폭 방향으로 분할된 복수의 영역마다 패턴을 묘화할 수 있다. 각 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 길이는, 원칙적으로 동일하게 한다. 즉, 묘화 라인(SL1~SL6)의 각각을 따라서 주사되는 빔(LBn)의 스폿광(SP)의 주사 거리는, 원칙적으로 동일하게 한다. 또한, 노광 영역(W)의 폭을 길게 하고 싶은 경우는, 묘화 라인(SLn) 자체의 길이를 길게 하던지, Y방향에 설치하는 주사 유닛(Un)의 수를 늘림으로써 대응할 수 있다. 5 is a diagram showing drawing lines SLn (SL1 to SL6) in which spotlights SP are scanned by the respective scanning units Un (U1 to U6). As shown in Fig. 5, each of the scanning units Un (U1 to U6) covers the entire scanning area Un (U1 to U6) in the width direction of the exposure area W, It is sharing. As a result, each of the scanning units Un (U1 to U6) can draw a pattern for each of a plurality of regions divided in the width direction of the substrate FS. The lengths of the rendering lines SLn (SL1 to SL6) are, in principle, the same. In other words, the scanning distance of the spot light SP of the beam LBn scanned along each of the rendering lines SL1 to SL6 is, in principle, the same. When it is desired to increase the width of the exposure area W, the length of the drawing line SLn itself may be increased or the number of the scanning units Un arranged in the Y direction may be increased.
또한, 실제의 각 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))은, 스폿광(SP)이 피조사면을 실제로 주사 가능한 최대의 길이보다도 약간 짧게 설정된다. 예를 들면, 주주사 방향(Y방향)의 묘화 배율이 초기치(배율 보정 없음)인 경우에 패턴 묘화 가능한 묘화 라인(SLn)의 최대 길이를 30mm로 하면, 스폿광(SP)의 피조사면 상에서의 최대 주사 길이는, 묘화 라인(SLn)의 주사 개시점측과 주사 종료점측의 각각에 0.5mm정도의 여유를 갖게 하여, 31mm 정도로 설정되어 있다. 이와 같이 설정함으로써, 스폿광(SP)의 최대 주사 길이 31mm의 범위 내에서, 30mm의 묘화 라인(SLn)의 위치를 주주사 방향으로 미세 조정하거나, 묘화 배율을 미세 조정하거나 하는 것이 가능해진다. 스폿광(SP)의 최대 주사 길이는 31mm로 한정되는 것이 아니고, 주로 주사 유닛(Un) 내의 폴리곤 미러(회전 폴리곤 미러)(PM)의 뒤에 마련되는 fθ 렌즈(FT)(도 3 참조)의 구경(口徑)에 의해서 정해지며, 31mm 이상이어도 된다. The actual drawing lines SLn (SL1 to SL6) are set to be slightly shorter than the maximum length at which the spot light SP can actually be scanned on the surface to be irradiated. For example, assuming that the maximum length of the writing line SLn that can be patterned is 30 mm when the imaging magnification in the main scanning direction (Y direction) is the initial value (no magnification correction), the maximum value of the spot light SP on the surface to be irradiated The scan length is set to about 31 mm with a margin of about 0.5 mm on each of the scan start point side and the scan end point side of the drawing line SLn. By setting in this way, the position of the drawing line SLn of 30 mm can be finely adjusted in the main scanning direction within the range of the maximum scanning length 31 mm of the spot light SP, and the drawing magnification can be finely adjusted. The maximum scanning length of the spot light SP is not limited to 31 mm and the maximum scanning length of the spot light SP is not limited to 31 mm and the maximum scanning length of the spot light SP is not limited to 31 mm, (Diameter), and may be 31 mm or more.
복수의 묘화 라인(주사 라인)(SL1~SL6)은 중심면(Poc)을 사이에 두고, 회전 드럼(DR)의 원주 방향으로 2열로 배치된다. 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)은 중심면(Poc)에 대해서 반송 방향의 하류측(+X방향측)의 기판(FS) 상에 위치한다. 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)은 중심면(Poc)에 대해서 반송 방향의 상류측(-X방향측)의 기판(FS) 상에 위치한다. 각 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))은 기판(FS)의 폭 방향, 즉, 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)을 따라서 거의 평행하게 되어 있고, 기판(FS)의 폭 방향의 길이보다도 짧다. The plurality of drawing lines (scanning lines) SL1 to SL6 are arranged in two rows in the circumferential direction of the rotary drum DR with the center plane Poc therebetween. The drawing lines SL1, SL3 and SL5 are located on the substrate FS on the downstream side (the + X direction side) in the carrying direction with respect to the center plane Poc. The drawing lines SL2, SL4 and SL6 are positioned on the substrate FS on the upstream side (-X direction side) in the carrying direction with respect to the center plane Poc. Each of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is substantially parallel along the width direction of the substrate FS, that is, along the central axis AXo of the rotary drum DR, and the length in the width direction of the substrate FS .
묘화 라인(SL1, SL3, SL5)은 기판(FS)의 폭 방향(주사 방향, Y방향)을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되고, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)도 마찬가지로, 기판(FS)의 폭 방향(주사 방향, Y방향)을 따라서 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이때, 묘화 라인(SL2)은 기판(FS)의 폭 방향에 있어서, 묘화 라인(SL1)과 묘화 라인(SL3)의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 묘화 라인(SL3)은 기판(FS)의 폭 방향에 있어서, 묘화 라인(SL2)과 묘화 라인(SL4)의 사이에 배치된다. 묘화 라인(SL4)은 기판(FS)의 폭 방향에 있어서, 묘화 라인(SL3)과 묘화 라인(SL5)의 사이에 배치된다. 묘화 라인(SL5)은 기판(FS)의 폭 방향에 있어서, 묘화 라인(SL4)과 묘화 라인(SL6)의 사이에 배치된다. 즉, 묘화 라인(SL1~SL6)은 기판(FS) 상에 묘화되는 노광 영역(W)의 폭 방향의 모두를 커버하도록 배치된다. The drawing lines SL1, SL3 and SL5 are arranged at predetermined intervals along the width direction (scanning direction, Y direction) of the substrate FS and the drawing lines SL2, Are arranged at predetermined intervals along the width direction (scanning direction, Y direction). At this time, the drawing line SL2 is disposed between the drawing line SL1 and the drawing line SL3 in the width direction of the substrate FS. Similarly, the drawing line SL3 is disposed between the drawing line SL2 and the drawing line SL4 in the width direction of the substrate FS. The drawing line SL4 is disposed between the drawing line SL3 and the drawing line SL5 in the width direction of the substrate FS. The drawing line SL5 is disposed between the drawing line SL4 and the drawing line SL6 in the width direction of the substrate FS. That is, the drawing lines SL1 to SL6 are arranged so as to cover all of the width direction of the exposure area W to be drawn on the substrate FS.
홀수번째의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 각각을 따라서 주사되는 빔(LBn(LB1, LB3, LB5))의 스폿광(SP)의 주사 방향은, 일차원의 방향으로 되어 있고, 동일한 방향으로 되어 있다. 짝수번째의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 각각을 따라서 주사되는 빔(LBn(LB2, LB4, LB6))의 스폿광(SP)의 주사 방향은, 일차원의 방향으로 되어 있고, 동일한 방향으로 되어 있다. 이 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)을 따라서 주사되는 빔(LBn)(스폿광(SP))의 주사 방향과, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)을 따라서 주사되는 빔(LBn)(스폿광(SP))의 주사 방향은 서로 역방향으로 되어 있다. 상세하게는, 이 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)을 따라서 주사되는 빔(LBn)(스폿광(SP))의 주사 방향은 +Y방향이고, 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)을 따라서 주사되는 빔(LBn)(스폿광(SP))의 주사 방향은 -Y방향이다. 이것은 주사 유닛(U1~U6)의 폴리곤 미러(PM)로서, 동일 방향으로 회전하는 폴리곤 미러(PM)를 사용한 것에 의한다. 이것에 의해, 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 묘화 개시 위치(묘화 개시점(주사 개시점)의 위치)와, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 묘화 개시 위치는 Y방향에 관해서 인접(또는 일부 중복)한다. 또, 묘화 라인(SL3, SL5)의 묘화 종료 위치(묘화 종료점(주사 종료점)의 위치)와, 묘화 라인(SL2, SL4)의 묘화 종료 위치는 Y방향에 관해서 인접(또는 일부 중복)한다. Y방향으로 서로 이웃하는 묘화 라인(SLn)의 단부끼리를 일부 중복시키도록, 각 묘화 라인(SLn)을 배치하는 경우는, 예를 들면, 각 묘화 라인(SLn)의 길이에 대해서, 묘화 개시 위치, 또는 묘화 종료 위치를 포함하여 Y방향으로 수% 이하의 범위에서 중복시키면 좋다. The scanning direction of the spot light SP of the beam LBn (LB1, LB3, LB5) to be scanned along each of the odd-numbered imaging lines SL1, SL3, SL5 is a one-dimensional direction, . The scanning direction of the spot light SP of the beam LBn (LB2, LB4, LB6) scanned along each of the even-numbered imaging lines SL2, SL4, SL6 is a one-dimensional direction, . The scanning direction of the beam LBn (spot light SP) scanned along the drawing lines SL1, SL3 and SL5 and the scanning direction of the beam LBn (spot light SP) scanned along the drawing lines SL2, SL4, (SP) have opposite scanning directions. More specifically, the scanning direction of the beam LBn (spot light SP) scanned along the drawing lines SL2, SL4 and SL6 is the + Y direction and is scanned along the drawing lines SL1, SL3 and SL5 The scanning direction of the beam LBn (spot light SP) is the -Y direction. This is because the polygon mirror PM that rotates in the same direction is used as the polygon mirror PM of the scanning units U1 to U6. As a result, the rendering start positions (the positions of the rendering start points (the scanning start points)) of the rendering lines SL1, SL3, and SL5 and the rendering start positions of the rendering lines SL2, SL4, and SL6 are adjacent (Or partially duplicated). The drawing end positions (positions of the drawing end points (the scanning end points) of the drawing lines SL3 and SL5 and the drawing end positions of the drawing lines SL2 and SL4 are adjacent (or partially overlap) with respect to the Y direction. In the case where the drawing lines SLn are arranged such that the end portions of the drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction are partially overlapped with each other, , Or in the range of several percent or less in the Y direction including the painting end position.
또한, 묘화 라인(SLn)의 부주사 방향의 폭은, 스폿광(SP)의 사이즈(직경) φ에 따른 굵기이다. 예를 들면, 스폿광(SP)의 사이즈 φ가 3㎛인 경우는, 묘화 라인(SLn)의 부주사 방향의 폭도 3㎛가 된다. 스폿광(SP)은 소정의 길이(예를 들면, 스폿광(SP)의 사이즈 φ의 절반)만큼 오버랩하도록, 묘화 라인(SLn)을 따라서 투사되어도 좋다. 또, Y방향으로 서로 이웃하는 묘화 라인(SLn)(예를 들면, 묘화 라인(SL1)과 묘화 라인(SL2))끼리를 서로 인접시키는 경우(잇는 경우)도, 소정의 길이(예를 들면, 스폿광(SP)의 사이즈 φ의 절반)만큼 오버랩시키는 것이 좋다. The width of the drawing line SLn in the sub-scan direction is a thickness corresponding to the size (diameter)? Of the spot light SP. For example, when the size? Of the spot light SP is 3 占 퐉, the width of the drawing line SLn in the sub-scan direction becomes 3 占 퐉. The spot light SP may be projected along the drawing line SLn so as to overlap by a predetermined length (for example, half of the size? Of the spot light SP). When the drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction (for example, the drawing line SL1 and the drawing line SL2) are adjacent to each other (for example, Half of the size? Of the spot light SP).
본 제1 실시 형태의 경우, 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)이 펄스광이기 때문에, 주주사의 동안에 묘화 라인(SLn) 상에 투사되는 스폿광(SP)은, 빔(LB)의 발진 주파수 Fs에 따라서 이산적(離散的)으로 된다. 그 때문에, 빔(LB)의 1펄스광에 의해서 투사되는 스폿광(SP)과 다음의 1펄스광에 의해서 투사되는 스폿광(SP)을, 주주사 방향으로 오버랩시킬 필요가 있다. 그 오버랩의 양은 스폿광(SP)의 사이즈 φ, 스폿광(SP)의 주사 속도 Vs, 빔(LB)의 발진 주파수 Fs에 의해서 설정되지만, 스폿광(SP)의 강도 분포가 가우스(Gauss) 분포로 근사(近似)되는 경우, 스폿광(SP)의 피크 강도의 1/e2(또는 1/2)로 정해지는 실효적인 지름 사이즈 φ에 대해서, φ/2 정도 오버랩시키는 것이 좋다. 따라서 부주사 방향(묘화 라인(SLn)과 직교한 방향)에 관해서도, 묘화 라인(SLn)을 따른 스폿광(SP)의 1회 주사와 다음 주사의 사이에서, 기판(FS)이 스폿광(SP)의 실효적인 사이즈 φ의 거의 1/2 이하의 거리만큼 이동하도록 설정하는 것이 바람직하다. 또, 기판(FS) 상의 감광성 기능층으로의 노광량의 설정은, 빔(LB)(펄스광)의 피크치의 조정으로 가능하지만, 빔(LB)의 강도를 올릴 수 없는 상황에서 노광량을 증대시키고 싶은 경우는, 스폿광(SP)의 주주사 방향의 주사 속도 Vs의 저하, 빔(LB)의 발진 주파수 Fs의 증대, 혹은 기판(FS)의 부주사 방향의 반송 속도의 저하 등 중 어느 하나에 의해서, 스폿광(SP)의 주주사 방향 또는 부주사 방향에 관한 오버랩량을 실효적인 사이즈 φ의 1/2 이상으로 증가시키면 된다. Since the beam LB from the
다음에, 도 3에 도시하는 주사 유닛(Un)의 구성에 대해 설명한다. 또한, 각 주사 유닛(U1~U6)은 동일한 구성을 가지므로, 여기에서는, 주사 유닛(U1)에 대해서만 설명한다. 주사 유닛(U1)은, 도 4에 도시한 반사 미러(52) 뒤의 콜리메이트 렌즈(100), 반사 미러(102), 집광 렌즈(104), 묘화용 광학 소자(106), 콜리메이트 렌즈(108), 반사 미러(110), 실린드리칼 렌즈(CYa), 반사 미러(114), 폴리곤 미러(광주사 부재, 편향 부재)(PM), fθ 렌즈(FT), 실린드리칼 렌즈(CYb) 및 반사 미러(122)를 가진다. 콜리메이트 렌즈(100, 108), 반사 미러(102, 110, 114, 122), 집광 렌즈(104), 실린드리칼 렌즈(CYa, CYb) 및 fθ 렌즈(FT)는, 광학 렌즈계를 구성한다. Next, the configuration of the scanning unit Un shown in Fig. 3 will be described. In addition, since each of the scanning units U1 to U6 has the same configuration, only the scanning unit U1 will be described here. The scanning unit U1 includes a
반사 미러(102)는 콜리메이트 렌즈(100)로부터 입사된 빔(LB1)을 도 3 중에서 -Z방향으로 반사하여, 묘화용 광변조기로서의 묘화용 광학 소자(106)에 입사시킨다. 집광 렌즈(104)는 묘화용 광학 소자(106)에 입사되는 빔(LB1)(평행 광속(光束))이, 묘화용 광학 소자(106) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광(수렴)시킨다. 묘화용 광학 소자(106)는, 빔(LB1)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM)가 이용된다. 묘화용 광학 소자(106)는, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프 상태일 때, 입사된 빔(LB1)을 도시하지 않은 차폐판 혹은 흡수체에 조사하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 온 상태일 때, 입사된 빔(LB1)을 회절시켜, 그 1차 회절광(묘화 빔, 즉, 패턴 데이터에 따라 강도 변조된 빔(LB1))을 반사 미러(110)에 조사한다. 상기 차폐판 및 상기 흡수체는, 빔(LB1)의 외부로의 누설을 억제하기 위한 것이다. The reflecting
반사 미러(110)와 묘화용 광학 소자(106)의 사이에는, 반사 미러(110)에 입사되는 빔(LB1)을 평행광으로 하는 콜리메이트 렌즈(108)가 마련되어 있다. 반사 미러(110)는 입사된 빔(LB1)을 반사 미러(114)를 향해서 -X방향으로 반사하고, 반사 미러(114)는 입사된 빔(LB1)을 폴리곤 미러(PM)를 향해서 반사한다. 폴리곤 미러(회전 다면경)(PM)는 입사된 빔(LB1)을, X축과 평행한 광축을 가지는 fθ 렌즈(FT)를 향해서 -X방향측으로 반사한다. 폴리곤 미러(PM)는 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 주사하기 위해서, 입사된 빔(LB1)을 XY 평면과 평행한 면 내에서 편향(반사)시킨다. 구체적으로는, 폴리곤 미러(PM)는 Z방향으로 연장되는 회전축(AXp)과, 회전축(AXp)의 둘레에 형성된 복수의 반사면(RP)(본 제1 실시 형태에서는 8개의 반사면(RP))을 가진다. 회전축(AXp)을 중심으로 이 폴리곤 미러(PM)를 소정의 회전 방향으로 회전시킴으로써, 반사면(RP)에 조사되는 펄스 모양의 빔(LB1)의 반사각을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 1개의 반사면(RP)에 의해서 빔(LB1)의 반사 방향이 편향되어, 기판(FS)의 피조사면 상에 조사되는 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 주사 방향(기판(FS)의 폭 방향, Y방향)으로 주사할 수 있다. 즉, 폴리곤 미러(PM)는 입사된 빔(LB1)을 편향시키고, 도 5에 도시하는 묘화 라인(주사 라인)(SL1)을 따라서 스폿광(SP)을 주사한다. 또한, 폴리곤 미러(PM)는, 도시하지 않은 회전 구동원(예를 들면, 모터나 감속 기구 등으로 구성됨)에 의해서 일정한 속도로 회전한다. 이 회전 구동원은 제어 장치(18)에 의해서 제어된다. Between the reflecting
폴리곤 미러(PM)의 하나의 반사면(RP)에 의해서, 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL1)을 따라서 주사할 수 있기 때문에, 폴리곤 미러(PM)의 1회전으로, 기판(FS)의 피조사면 상에 스폿광(SP)이 주사되는 묘화 라인(SL1)의 수는, 최대로 반사면(RP)의 수와 동일한 8개가 된다. 상술한 것처럼, 묘화 라인(SL1)의 실효적인 길이(예를 들면, 30mm)는, 이 폴리곤 미러(PM)에 의해서 스폿광(SP)을 주사할 수 있는 최대 주사 길이(예를 들면, 31mm) 이하의 길이로 설정되어 있고, 초기 설정(설계상)에서는, 최대 주사 길이의 중앙에 묘화 라인(SL1)의 중심점이 설정되어 있다. Since the spot light SP of the beam LB1 can be scanned along the drawing line SL1 by one reflecting surface RP of the polygon mirror PM, The number of the imaging lines SL1 on which the spot light SP is scanned on the surface to be irradiated of the substrate FS is eight equals to the number of the reflective surfaces RP at the maximum. The effective length (for example, 30 mm) of the imaging line SL1 is set to a maximum scanning length (for example, 31 mm) capable of scanning the spot light SP by the polygon mirror PM, And in the initial setting (design), the center point of the drawing line SL1 is set at the center of the maximum scanning length.
또한, 일례로서, 묘화 라인(SL1)의 실효적인 길이를 30mm로 하고, 실효적인 사이즈 φ가 3㎛인 스폿광(SP)을 1.5㎛씩 오버랩시키면서 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL1)을 따라서 기판(FS)의 피조사면 상에 조사하는 경우는, 1회 주사로 조사되는 스폿광(SP)의 수(광원 장치(14)로부터의 빔(LB)의 펄스수)는, 20000(30mm/1.5㎛)이 된다. 또, 묘화 라인(SL1)에 따른 스폿광(SP)의 주사 시간을 200μsec으로 하면, 이 동안에, 펄스 모양의 스폿광(SP)을 20000회 조사해야 하므로, 광원 장치(14)의 발광 주파수 Fs는 Fs≥20000회/200μsec=100MHz가 된다. As an example, the effective length of the drawing line SL1 is 30 mm, the spot light SP is overlapped with the drawing line SL1 while overlapping the spot lights SP having an effective size of 3 m by 1.5 占 퐉 The number of spot lights SP irradiated in a single scan (the number of pulses of the beam LB from the light source device 14) is 20,000 (30 mm / second) when irradiated onto the surface to be irradiated on the substrate FS, 1.5 占 퐉). If the scanning time of the spot light SP along the drawing line SL1 is 200 mu sec, the pulse-like spot light SP must be irradiated 20,000 times in the meantime, so that the light emission frequency Fs of the
주사 유닛(U1)의 구성의 설명으로 돌아가, 반사 미러(110)와 반사 미러(114)의 사이에 마련된 실린드리칼 렌즈(CYa)는, 주사 방향과 직교하는 Z방향(비주사 방향)에 관해서 빔(LB1)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP) 상에서 XY면과 평행한 방향으로 연장된 긴 타원 모양(슬릿 모양)으로 집광(수렴)한다. 이 실린드리칼 렌즈(CYa)에 의해서, 반사면(RP)이 Z방향(Z축)에 대해서 기울어 있는 경우(평면 틸트 에러(plane tilt error)가 있는 경우)라도, 그 영향을 억제할 수 있어, 기판(FS) 상에 조사되는 빔(LB1)에 의한 스폿광의 조사 위치가, 기판(FS)의 반송 방향(X방향)으로 어긋나는 것을 억제한다. Returning to the description of the configuration of the scanning unit U1, the cylindrical lens CYa provided between the
폴리곤 미러(PM)에서 반사된 빔(LB1)은, 집광 렌즈를 포함하는 fθ 렌즈(FT)에 조사된다. X축 방향으로 연장되는 광축을 가지는 fθ 렌즈(FT)는, 폴리곤 미러(PM)에 의해서 반사된 빔(LB1)을, XY 평면과 평행한 평면에 있어서, X축과 평행하게 되도록 반사 미러(122)에 투사하는 텔레센트릭((telecentric))계의 스캔 렌즈이다. 빔(LB1)의 fθ 렌즈(FT)로의 입사각 θ은, 폴리곤 미러(PM)의 회전각(θ/2)에 따라 바뀐다. fθ 렌즈(FT)는 그 입사각 θ에 비례한 기판(FS)의 피조사면 상의 상고(像高) 위치에 빔(LB1)을 투사한다. 초점 거리를 fo라고 하고, 상고 위치를 y라고 하면, fθ 렌즈(FT)는 y=fo·θ의 관계를 가진다. 따라서 이 fθ 렌즈(FT)에 의해서, 빔(LB1)(스폿광(SP))을 Y방향으로 정확하게 등속(等速)으로 주사하는 것이 가능하게 된다. fθ 렌즈(FT)로의 입사각이 0도일 때, fθ 렌즈(FT)에 입사된 빔(LB1)은 fθ 렌즈(FT)의 광축상을 따라 진행한다. The beam LB1 reflected by the polygon mirror PM is irradiated to the f? Lens FT including the condenser lens. The f? Lens FT having the optical axis extending in the X-axis direction is a mirror of the
fθ 렌즈(FT)로부터 조사된 빔(LB1)은, 반사 미러(122)를 통해서 기판(FS) 상에 스폿광(SP)이 되어 조사된다. fθ 렌즈(FT)와 반사 미러(122)의 사이에 마련된 실린드리칼 렌즈(CYb)는, 기판(FS) 상에 집광되는 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 직경 수㎛ 정도(예를 들면, 3㎛)의 미소한 원형으로 하는 것이고, 그 모선은 Y방향과 평행하게 되어 있다. 이것에 의해, 기판(FS) 상에는 스폿광(주사 스폿)(SP)에 의한 Y방향으로 연장된 묘화 라인(SL1)(도 5 참조)이 규정된다. 실린드리칼 렌즈(CYb)가 없는 경우, 폴리곤 미러(PM) 앞의 실린드리칼 렌즈(CYa)의 작용에 의해서, 기판(FS) 상에 집광되는 스폿광(SP)은, 주사 방향(Y방향)과 직교한 방향(X방향)으로 신장된 긴 타원형으로 되어 버린다. The beam LB1 irradiated from the f? lens FT is irradiated as a spot light SP on the substrate FS through the reflecting
이와 같이, 기판(FS)이 X방향으로 반송되고 있는 상태에서, 각 주사 유닛(U1~U6)에 의해서, 빔(LB)의 스폿광(SP)이 주사 방향(Y방향)으로 주사됨으로써, 소정의 패턴이 기판(FS) 상에 묘화된다. 이 각 주사 유닛(U1~U6)은 기판(FS) 상의 다른 영역을 주사하도록 묘화 헤드 지지부(36)에 배치되어 있다. 또한, 기판(FS) 상에서의 스폿광(SP)의 주사 방향의 치수(묘화 라인의 길이)를 Ds, 스폿광(SP)의 기판(FS) 상에서의 주사 속도(상대 주사의 속도)를 Vs라고 했을 때, 빔(LB)의 발진 주파수 Fs는 Fs≥Vs/Ds의 관계를 만족할 필요가 있다. 빔(LB)은 펄스광이기 때문에, 발진 주파수 Fs가, Fs≥Vs/Ds의 관계를 만족하지 않으면, 소정의 간격(간극)을 두고 기판(FS) 상에 빔(LB)의 스폿광(SP)이 조사되어 버리기 때문이다. 발진 주파수 Fs가, Fs≥Vs/Ds의 관계를 만족하면, 스폿광(SP)이 주사 방향에 관해서 서로 겹치도록 기판(FS) 상에 조사할 수 있으므로, 펄스 발진하는 빔이어도, 주사 방향으로 실질적으로 연속한 직선 패턴을 기판(FS) 상에 양호하게 묘화할 수 있다. 또한, 스폿광(SP)의 주사 속도 Vs는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도가 빨라질수록 빨라진다. As described above, the spot light SP of the beam LB is scanned in the scanning direction (Y direction) by each of the scanning units U1 to U6 while the substrate FS is being transported in the X direction, Is patterned on the substrate FS. Each of the scanning units U1 to U6 is arranged in the
도 6은 각 주사 유닛(U1~U6)의 폴리곤 미러(PM)와, 복수의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 주사 방향의 관계를 나타내는 도면이다. 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)과 복수의 주사 유닛(U2, U4, U6)에 있어서는, 반사 미러(114), 폴리곤 미러(PM), 및 fθ 렌즈(FT)가 중심면(Poc)에 대해서 대칭인 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 각 주사 유닛(U1~U6)의 폴리곤 미러(PM)를 동일한 방향(반시계 방향)으로 회전시킴으로써, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)은 묘화 개시 위치로부터 묘화 종료 위치를 향하여 -Y방향으로 빔(LB)의 스폿광(SP)을 주사하고, 각 주사 유닛(U2, U4, U6)은 묘화 개시 위치로부터 묘화 종료 위치를 향하여 +Y방향으로 빔(LB)의 스폿광(SP)을 주사하게 된다. 또한, 각 주사 유닛(U2, U4, U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향을, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향과 역방향으로 함으로써, 각 주사 유닛(U1~U6)의 빔(LB)의 스폿광(SP)의 주사 방향을 동일 방향(+Y방향 또는 -Y방향)으로 맞추도록 해도 된다. 6 is a diagram showing the relationship between the polygon mirror PM of each of the scanning units U1 to U6 and the scanning direction of a plurality of drawing lines SLn (SL1 to SL6). The
여기서, 폴리곤 미러(PM)는 회전하고 있기 때문에, 시간의 경과와 함께 반사면(RP)의 각도도 변화한다. 따라서 폴리곤 미러(PM)의 특정의 반사면(RP)에 입사된 빔(LB)을, fθ 렌즈(FT)에 입사시킬 수 있는 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 α는 한정된다. Here, since the polygon mirror PM is rotating, the angle of the reflecting surface RP also changes with the lapse of time. The rotation angle a of the polygon mirror PM capable of causing the beam LB incident on the specific reflection surface RP of the polygon mirror PM to enter the f? Lens FT is limited.
도 7은 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)이 fθ 렌즈(FT)에 입사되도록, 빔(LBn)을 편향(반사)시킬 수 있는 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 α를 설명하기 위한 도면이다. 이 회전 각도 α는 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)가 1개의 반사면(RP)에 의해서 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 주사할 수 있는 폴리곤 미러(PM)의 최대 주사 회전 각도 범위이다. 이하, 회전 각도 α를 최대 주사 회전 각도 범위라고 부른다. 폴리곤 미러(PM)가 최대 주사 회전 각도 범위 α만큼 회전하는 기간이 스폿광(SP)의 유효 주사 기간(최대 주사 시간)이 된다. 이 최대 주사 회전 각도 범위 α는 상술한 묘화 라인(SLn)의 최대 주사 길이에 대응하고, 최대 주사 회전 각도 범위 α가 커질수록, 최대 주사 길이는 길어진다. 회전 각도 β는 특정의 하나의 반사면(RP)으로의 빔(LB)의 입사가 개시될 때의 폴리곤 미러(PM)의 각도에서부터, 상기 특정의 반사면(RP)으로의 입사가 종료될 때의 폴리곤 미러(PM)의 각도까지의 회전 각도를 나타내고 있다. 즉, 회전 각도 β는 폴리곤 미러(PM)가, 반사면(RP)의 1면분(面分) 회전하는 각도이다. 회전 각도 β는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 수 Np에 의해서 규정되며, β≒360/Np로 나타낼 수 있다. 따라서 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)의 상기 특정의 반사면(RP)이, 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 주사할 수 없는, 즉, 폴리곤 미러(PM)의 상기 특정의 반사면(RP)에서 반사된 반사광이 fθ 렌즈(FT)에 입사될 수 없는 폴리곤 미러(PM)의 비주사 회전 각도 범위 γ은 γ=β-α의 관계식으로 나타내진다. 이 폴리곤 미러(PM)가 비주사 회전 각도 범위 γ만큼 회전하는 기간은 스폿광(SP)의 무효 주사 기간이 된다. 이 비주사 회전 각도 범위 γ에 있어서는, 주사 유닛(Un)은 빔(LBn)을 기판(FS) 상에 조사할 수 없다. 이 회전 각도 α와 비주사 회전 각도 범위 γ는 수식 (1)의 관계를 가진다. 7 shows the rotation angle of the polygon mirror PM capable of deflecting (reflecting) the beam LBn so that the reflection surface RP of the polygon mirror PM of the scanning unit Un is incident on the f? Lens FT. Fig. This rotation angle? Is the angle of rotation of the polygon mirror PM of the scanning unit Un with which the polygon mirror PM can scan the spot light SP on the irradiated surface of the substrate FS The maximum scan rotation angle range. Hereinafter, the rotation angle? Is referred to as a maximum rotation rotation angle range. A period in which the polygon mirror PM rotates by the maximum scanning rotation angle range? Is the effective scanning period (maximum scanning time) of the spot light SP. The maximum scan rotation angle range? Corresponds to the maximum scan length of the above-described drawing line SLn, and the larger the maximum scan rotation angle range?, The longer the maximum scan length. The rotation angle beta is a value obtained from the angle of the polygon mirror PM at the time when the incidence of the beam LB to the specific one reflective surface RP is started to the time when the incidence to the specific reflective surface RP is finished The angle of rotation of the polygon mirror PM to the angle of the polygon mirror PM. That is, the rotation angle? Is an angle at which the polygon mirror PM is rotated by one surface (surface) of the reflection surface RP. The rotational angle? Is defined by the number Np of the reflecting surfaces RP of the polygon mirror PM, and can be expressed as?? 360 / Np. The specific reflecting surface RP of the polygon mirror PM of the scanning unit Un can not scan the spot light SP on the irradiated surface of the substrate FS, The non-scanning rotational angle range? Of the polygon mirror PM, in which the reflected light reflected by the specific reflecting surface RP can not be incident on the f? Lens FT, is represented by the following expression:? =? -? A period in which the polygon mirror PM rotates by the non-scanning rotation angle range? Is the invalid scanning period of the spot light SP. In this non-scanning rotation angle range?, The scanning unit Un can not irradiate the beam LBn onto the substrate FS. The rotation angle? And the non-scanning rotation angle range? Have the relationship of the equation (1).
γ=(360도/Np)-α … (1)? = (360 degrees / Np) -? (One)
(단, N은 폴리곤 미러(PM)가 가지는 반사면(RP)의 수)(Where N is the number of reflecting surfaces RP of the polygon mirror PM)
본 제1 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)는 8개의 반사면(RP)을 가지므로, N=8이 된다. 따라서, 수식 (1)은 수식 (2)로 나타낼 수 있다. In the first embodiment, since the polygon mirror PM has eight reflecting surfaces RP, N = 8. Therefore, equation (1) can be expressed by equation (2).
γ=45도-α … (2)? = 45 degrees-? (2)
최대 주사 회전 각도 범위 α는 폴리곤 미러(PM)와 fθ 렌즈(FT)의 거리 등의 조건에 의해서 바뀐다. 예를 들면, 최대 주사 회전 각도 범위 α를 15도라고 하면, 비주사 회전 각도 범위 γ는 30도가 되고, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율은, 도 7에 있어서,α/β=1/3이 된다. 즉, 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)가 비주사 회전 각도 범위 γ(30도)만큼 회전하는 동안에, 폴리곤 미러(PM)에 입사되는 빔(LBn)은 버려지게 된다. The maximum scanning rotation angle range? Is changed depending on conditions such as the distance between the polygon mirror PM and the f? Lens FT. For example, assuming that the maximum scanning rotation angle range? Is 15 degrees, the non-scanning rotation angle range? Is 30 degrees, and the scanning efficiency of the polygon mirror PM is? /? = 1/3 in FIG. . That is, while the polygon mirror PM of the scanning unit Un rotates by the non-scanning rotational angle range? (30 degrees), the beam LBn incident on the polygon mirror PM is discarded.
이에, 본 제1 실시 형태에 있어서는, 1개의 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)을 입사시키는 주사 유닛(Un)을 전환하여, 빔(LB)을 3개의 주사 유닛(Un)으로 주기적으로 배분함으로써, 주사 효율의 향상을 도모한다. 즉, 3개의 주사 유닛(Un)의 묘화 기간(스폿광(SP)을 주사하는 주사 기간)을, 서로 어긋나게 함으로써, 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)을 낭비하는 일 없이, 주사 효율의 향상을 도모한다. Thus, in the first embodiment, the scanning unit Un for inputting the beam LB from one
또한, 유효 주사 기간(유효 묘화 기간)인 최대 주사 회전 각도 범위 α는 빔(LBn)이 fθ 렌즈(FT)에 입사되어, 스폿광(SP)이 묘화 라인(SLn) 상을 유효하게 주사 가능한 범위이지만, fθ 렌즈(FT)의 앞 측의 초점 거리 등에 따라서는 최대 주사 회전 각도 범위 α도 바뀐다. 상기와 같은 8면의 폴리곤 미러(PM)에서 최대 주사 회전 각도 범위 α가 10도인 경우, 수식 (2)로부터, 비묘화 기간인 비주사 회전 각도 범위 γ는 35도가 되고, 이때의 묘화의 주사 효율은 약 1/4(10/45)가 된다. 반대로, 최대 주사 회전 각도 범위 α가 20도인 경우, 수식 (2)로부터, 비묘화 기간인 비주사 회전 각도 범위 γ는 25도가 되고, 이때의 묘화의 주사 효율은 약 1/2(20/45)이 된다. 또한, 주사 효율이 1/2 이상인 경우는, 빔(LB)을 배분하는 주사 유닛(Un)의 수는 2개여도 된다. 즉, 빔(LB)을 배분할 수 있는 주사 유닛(Un)의 수는 주사 효율에 의해서 제한된다. The maximum scanning rotation angle range a that is the effective scanning period (effective imaging period) is a range in which the beam LBn is incident on the f? Lens FT and the spot light SP is in a range capable of effectively scanning the imaging line SLn However, the maximum scanning rotation angle range? Is also changed depending on the focal length or the like on the front side of the f? Lens FT. When the maximum scanning rotation angle range? Is 10 degrees in the eight-sided polygon mirror PM, the non-scanning rotation angle range? As the non-imaging period becomes 35 degrees from the equation (2), and the scanning efficiency Is about 1/4 (10/45). On the contrary, when the maximum scanning rotation angle range? Is 20 degrees, the non-scanning rotation angle range? As the non-imaging period becomes 25 degrees from the equation (2) . Further, when the scanning efficiency is 1/2 or more, the number of the scanning units Un for distributing the beam LB may be two. That is, the number of the scanning units Un capable of distributing the beam LB is limited by the scanning efficiency.
도 8은 광도입 광학계(40a)와 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 광로를 모식화한 도면이다. 제어 장치(18)로부터 선택용 광학 소자(AOM)(50)에 인가되는 구동 신호(고주파 신호)가 온이고, 선택용 광학 소자(58, 66)에 인가되는 구동 신호가 오프인 경우는, 선택용 광학 소자(50)가 입사된 빔(LB)을 회절시킨다. 이것에 의해, 선택용 광학 소자(50)에서 회절된 1차 회절광인 빔(LB1)은, 반사 미러(52)를 매개로 하여 주사 유닛(U1)으로 입사되며, 주사 유닛(U3, U5)에는 빔(LB)이 입사되지 않는다. 마찬가지로, 제어 장치(18)로부터 선택용 광학 소자(AOM)(58)에 인가되는 구동 신호가 온이고, 선택용 광학 소자(50, 66)에 인가되는 구동 신호가 오프인 경우는, 오프 상태의 선택용 광학 소자(50)를 투과한 빔(LB)이 선택용 광학 소자(58)에 입사되고, 선택용 광학 소자(58)는 입사된 빔(LB)을 회절시킨다. 이것에 의해, 선택용 광학 소자(58)에서 회절된 1차 회절광인 빔(LB3)은, 반사 미러(60)를 매개로 하여 주사 유닛(U3)으로 입사되며, 주사 유닛(U1, U5)에는 빔(LB)이 입사되지 않는다. 또, 제어 장치(18)로부터 선택용 광학 소자(AOM)(66)에 인가되는 구동 신호가 온이고, 선택용 광학 소자(50, 58)에 인가되는 구동 신호가 오프인 경우는, 오프 상태인 선택용 광학 소자(50, 58)를 투과한 빔(LB)이 선택용 광학 소자(66)로 입사되고, 선택용 광학 소자(66)는 입사된 빔(LB)을 회절시킨다. 이것에 의해, 선택용 광학 소자(66)에서 회절된 1차 회절광인 빔(LB5)은, 반사 미러(68)에 의해서 주사 유닛(U5)으로 입사되며, 주사 유닛(U1, U3)에는 빔(LB)이 입사되지 않는다. 8 is a diagram schematically showing optical paths of the light introducing
이와 같이, 광도입 광학계(40a)의 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 광원 장치(14a)로부터의 빔(LB)의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치한 것에 의해, 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)는, 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5) 중 어느 1개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn(LB1, LB3, LB5))을 입사시킬지를 선택하여 전환할 수 있다. 제어 장치(18)는 빔(LB)이 입사되는 주사 유닛(Un)이, 예를 들면, 주사 유닛(U1)→주사 유닛(U3)→주사 유닛(U5)→주사 유닛(U1)과 같은 순서대로 주기적으로 전환하도록, 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 제어한다. 즉, 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에 순서대로 소정의 주사 시간만큼 빔(LBn(LB1, LB3, LB5))이 입사되도록 전환한다. As described above, by arranging the plurality of selection
주사 유닛(U1)의 폴리곤 미러(PM)는, 주사 유닛(U1)에 빔(LB1)이 입사되는 기간에, 입사된 빔(LB1)을 fθ 렌즈(FT)를 향해서 반사할 수 있도록, 그 회전이 제어 장치(18)에 의해서 제어되고 있다. 즉, 주사 유닛(U1)에 빔(LB1)이 입사되는 기간과, 주사 유닛(U1)에 의한 빔(LB1)의 스폿광(SP)의 주사 기간(도 7 중의 최대 주사 회전 각도 범위 α)는 동기하고 있다. 바꾸어 말한다면, 주사 유닛(U1)의 폴리곤 미러(PM)는, 빔(LB1)이 입사되는 기간과 동기시키고, 주사 유닛(U1)에 입사된 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL1)을 따라서 주사하도록 빔(LB1)을 편향시킨다. 주사 유닛(U3, U5)의 폴리곤 미러(PM)도 마찬가지로, 주사 유닛(U3, U5)에 빔(LB3, LB5)이 입사되는 기간에, 입사된 빔(LB3, LB5)을 fθ 렌즈(FT)로 반사할 수 있도록, 그 회전이 제어 장치(18)에 의해서 제어되고 있다. 즉, 주사 유닛(U3, U5)에 빔(LB3, LB5)이 입사하는 기간과, 주사 유닛(U3, U5)에 의한 빔(LB3, LB5)의 스폿광(SP)의 주사 기간은 동기하고 있다. 바꾸어 말한다면, 주사 유닛(U3, U5)의 폴리곤 미러(PM)는 빔(LB3, LB5)이 입사되는 기간과 동기시키고, 주사 유닛(U3, U5)에 입사된 빔(LB)의 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL3, SL5)을 따라서 주사하도록 빔(LB3, LB5)을 편향시킨다. The polygon mirror PM of the scanning unit U1 is rotated so that the incident beam LB1 can be reflected toward the f? Lens FT during the period in which the beam LB1 is incident on the scanning unit U1, Is controlled by the
이와 같이, 1개의 광원 장치(14a)로부터의 빔(LB)은, 3개의 주사 유닛(U1, U3, U5) 중 어느 1개의 주사 유닛(Un)에 시분할적으로 공급되기 때문에, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각의 폴리곤 미러(PM)는, 회전 속도를 일치시키면서, 그 회전 각도 위치가 일정한 각도차를 유지(위상차를 유지)하도록 회전 구동이 제어된다. 그 제어의 구체적인 예에 대해서는, 후술한다. As described above, since the beam LB from one
또, 제어 장치(18)는 각 주사 유닛(U1, U3, U5)으로부터 조사되는 빔(LB1, LB3, LB5)의 스폿광(SP)에 의해서 기판(FS) 상에 묘화되는 패턴을 규정하는 패턴 데이터(묘화 데이터)에 기초하여, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)의 묘화용 광학 소자(106)에 공급되는 구동 신호(고주파 신호)의 온 오프를 제어한다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)의 묘화용 광학 소자(106)는, 이 온 오프의 구동 신호에 기초하여, 입사된 빔(LB1, LB3, LB5)을 회절시켜, 스폿광(SP)의 강도를 변조시킬 수 있다. 이 패턴 데이터는, 예를 들면, 묘화 패턴의 1도트(dot)(화소)을 3×3㎛로 하고, 1도트마다 구동 신호를 온(묘화)으로 하는 경우는 「1」, 구동 신호를 오프(비묘화)로 하는 경우는 「0」인 2치(値) 데이터를 비트 맵 데이터로서 생성한 것이고, 각 주사 유닛(Un)마다 메모리(RAM) 내에 일시적으로 기억되어 있다. The
주사 유닛(Un)마다 마련되는 패턴 데이터에 대해 추가로 자세하게 설명하면, 패턴 데이터(묘화 데이터)는, 스폿광(SP)의 주사 방향(주주사 방향, Y방향)을 따른 방향을 행(行)방향으로 하고, 기판(FS)의 반송 방향(부주사 방향, X방향)을 따른 방향을 열(列)방향으로 하는 2차원으로 분해된 복수의 화소의 데이터(이하, 화소 데이터)로 구성되어 있는 비트 맵 데이터이다. 이 화소 데이터는 「0」또는 「1」의 1비트의 데이터이다. 「0」의 화소 데이터는 기판(FS)에 조사하는 스폿광(SP)의 강도를 저(低)레벨로 하는 것을 의미하고, 「1」의 화소 데이터는 기판(FS) 상에 조사하는 스폿광(SP)의 강도를 고(高)레벨로 하는 것을 의미한다. 패턴 데이터의 1열분의 화소 데이터는, 1개분의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))에 대응하는 것이고, 1개의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))을 따라서 기판(FS)에 투사되는 스폿광(SP)의 강도가, 1열분의 화소 데이터에 따라 변조된다. 이 1열분의 화소 데이터를 시리얼 데이터(묘화 정보)(DLn)라고 부른다. 즉, 패턴 데이터는 시리얼 데이터(DLn)가 열방향으로 늘어선 비트 맵 데이터이다. 주사 유닛(U1)의 패턴 데이터의 시리얼 데이터(DLn)를 DL1로 나타내고, 마찬가지로 주사 유닛(U2~U6)의 패턴 데이터의 시리얼 데이터(DLn)를 DL2~DL6으로 나타내는 경우가 있다. The pattern data (drawing data) is obtained by dividing the direction along the scanning direction (main scanning direction, Y direction) of the spotlight SP in the row direction (Y direction) (Hereinafter, referred to as pixel data) of two-dimensionally decomposed pixels in which the direction along the conveying direction (sub-scanning direction, X direction) of the substrate FS is a column direction Map data. This pixel data is 1-bit data of "0" or "1". The pixel data of " 0 " means that the intensity of the spot light SP to be irradiated on the substrate FS is set to a low level, the pixel data of " 1 " (SP) is set to a high level. The pixel data corresponding to one column of the pattern data corresponds to one drawing line SLn (SL1 to SL6), and the pixel data on the spot FS1 projected onto the substrate FS along one drawing line SLn (SL1 to SL6) The intensity of the light SP is modulated in accordance with pixel data for one column. This one-column pixel data is called serial data (rendering information) DLn. That is, the pattern data is bitmap data in which the serial data DLn are arranged in the column direction. The serial data DLn of the pattern data of the scanning unit U1 may be denoted by DL1 and the serial data DLn of the pattern data of the scanning units U2 to U6 may be denoted by DL2 to DL6.
제어 장치(18)는 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)의 패턴 데이터(「0」, 「1」로 이루어지는 시리얼 데이터(DLn))에 기초하여, 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)의 묘화용 광학 소자(AOM)(106)에 온 오프의 구동 신호를 입력한다. 묘화용 광학 소자(106)는 온의 구동 신호가 입력되면 입사된 빔(LBn)을 회절시켜 반사 미러(110)에 조사하고, 오프의 구동 신호가 입력되면 입사된 빔(LBn)을 도시하지 않은 상기 차폐판 혹은 상기 흡수체에 조사한다. 그 결과, 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)은, 온의 구동 신호가 묘화용 광학 소자(106)에 입력되면, 기판(FS) 상에 빔(LBn)의 스폿광(SP)을 조사하고(스폿광(SP)의 강도가 높아짐), 오프의 구동 신호가 묘화용 광학 소자(106)에 입력되면 기판(FS) 상에 빔(LBn)의 스폿광을 조사하지 않는다(스폿광(SP)의 강도가 0이 된다). 따라서 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)은 묘화 라인(SLn)을 따라서, 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. The
예를 들면, 제어 장치(18)는, 주사 유닛(U3)에 빔(LB3)이 입사되는 경우는, 주사 유닛(U3)의 패턴 데이터에 기초하여, 주사 유닛(U3)의 묘화용 광학 소자(106)를 온 오프로 스위칭(구동)한다. 이것에 의해, 주사 유닛(U3)은 묘화 라인(SL3)을 따라서 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. 이와 같이 하여, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)은 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)을 따라서 스폿광(주사 스폿)(SP)의 강도를 변조하여, 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. For example, in the case where the beam LB3 is incident on the scanning unit U3, the
또한, 도 8을 이용하여, 광도입 광학계(40a)와 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 동작에 대해 설명했지만, 광도입 광학계(40b)와 복수의 주사 유닛(U2, U4, U6)에 대해서도 마찬가지이다. 간단하게 설명하면, 제어 장치(18)는 광원 장치(14b)로부터의 빔(LBn)이 입사되는 짝수번째 주사 유닛(Un)이, 예를 들면, 주사 유닛(U2)→주사 유닛(U4)→주사 유닛(U6)→주사 유닛(U2)과 같은 순서대로 전환하도록, 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 제어한다. 즉, 복수의 주사 유닛(U2, U4, U6)의 각각에 순서대로 소정의 주사 시간만큼 빔(LB)이 입사되도록 전환한다. 각 주사 유닛(U2, U4, U6)의 폴리곤 미러(PM)는, 제어 장치(18)에 의한 제어 하에, 빔(LBn)이 입사되는 기간과 동기시키고, 입사된 빔(LBn)의 스폿광(SP)이 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)을 따라서 주사하도록 빔(LBn)을 편향시킨다. 또, 제어 장치(18)는 각 주사 유닛(U2, U4, U6)이 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)을 따라서 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있도록, 빔(LBn(LB2, LB4, LB6))이 입사되는 주사 유닛(Un(U2, U4, U6))의 패턴 데이터(「0」, 「1」로 이루어지는 시리얼 데이터(DLn(DL2, DL4, DL6)))에 기초하여, 그 주사 유닛(Un(U2, U4, U6))의 묘화용 광학 소자(AOM)(106)를 제어한다. Although the operation of the light introducing
이상과 같이, 상기 제1 실시 형태에서는, 광원 장치(14a(14b))로부터의 빔(LB)의 진행 방향을 따라서, 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 직렬로 배치했으므로, 이 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)에 의해서 빔(LBn)을 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)(주사 유닛(U2, U4, U6)) 중 어느 1개의 주사 유닛(Un)에 시분할로 선택적으로 입사시킬 수 있어, 빔(LB)을 낭비하는 일 없이, 빔(LB)의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다. As described above, in the first embodiment, since the plurality of selection
또, 복수(여기에서는 3개)의 주사 유닛(Un)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도와 회전 위상을 서로 동기시킴과 아울러, 복수의 선택용 광학 소자(50, 58, 66)에 의해서 각 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)이 입사되는 기간에 동기시켜서, 스폿광(SP)이 기판(FS) 상을 주사하도록 폴리곤 미러(PM)가 빔(LBn)을 편향시키므로, 빔(LB)을 낭비하는 일 없이, 주사 효율의 향상을 도모할 수 있다. It is also possible to synchronize the rotational speed and the rotational phase of each of the polygon mirrors PM of the plurality of (here, three) scanning units Un with each other, The polygon mirror PM deflects the beam LBn so that the spot light SP scans the substrate FS in synchronization with the period during which the beam LBn is incident on each scanning unit Un, The scanning efficiency can be improved without wasting LB.
또한, 선택용 광학 소자(AOM)(50, 58, 66)는 주사 유닛(Un)의 각각의 폴리곤 미러(PM)에 의한 스폿광(SP)의 1회 주사 기간 동안만, 온 상태로 되어 있으면 된다. 예를 들면, 폴리곤 미러(PM)의 반사면수를 Np, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 Vp를 (rpm)이라고 하면, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면분의 회전 각도 β에 대응한 시간 Tss는, Tss=60/(Np·Vp)[초]가 된다. 예를 들면, 반사면수 Np가 8, 회전 속도 Vp가 3만인 경우는, 폴리곤 미러(PM)의 1회전은 2밀리초이고, 시간 Tss는 0.25밀리초가 된다. 이것은 주파수로 환산하면 4kHz이고, 자외 대역의 파장의 빔(LB)을 패턴 데이터에 응답하여 수십MHz 정도로 고속으로 변조하기 위한 음향 광학 변조 소자(묘화용 광학 소자(106))에 비하면, 상당히 낮은 응답 주파수의 음향 광학 변조 소자로 괜찮은 것을 의미한다. 그 때문에, 선택용 광학 소자(AOM)(50, 58, 66)는 입사되는 빔(LB)(0차광)에 대해서 편향되는 1차 회절광인 LBn(LB1~LB6)의 회절각이 큰 것을 사용할 수 있다. 따라서 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 스트레이트하게 투과하는 빔(LB)의 진로에 대해서, 편향된 빔(LBn(LB1~LB6))을 주사 유닛(Un)으로 안내하는 반사 미러(52, 60, 68)(도 3, 도 4 참조)의 배치가 용이하게 된다. When the optical elements for selection (AOM) 50, 58, and 66 are turned on only during one scanning period of the spotlight SP by the respective polygon mirrors PM of the scanning unit Un do. For example, when the number of reflection surfaces of the polygon mirror PM is Np and the rotation speed Vp of the polygon mirror PM is rpm, the rotation angle? Of one surface of the reflection surface RP of the polygon mirror PM The corresponding time Tss is Tss = 60 / (Np 占 Vp) [sec]. For example, when the number of reflection surfaces Np is 8 and the rotation speed Vp is 30,000, one rotation of the polygon mirror PM is 2 milliseconds, and the time Tss is 0.25 milliseconds. This is 4 kHz in terms of frequency, and compared with the acoustooptic modulation element (the optical element for imaging 106) for modulating the beam LB of the wavelength in the ultraviolet band at a high speed in the order of tens of MHz in response to the pattern data, It means that it is good as an acousto-optic modulator of frequency. For this reason, the optical elements for selection (AOM) 50, 58, and 66 can use a large diffraction angle of LBn (LB1 to LB6) which is first-order diffracted light deflected with respect to the incident beam LB have. The reflecting mirrors 52 and 53 for guiding the deflected beams LBn (LB1 to LB6) to the scanning unit Un with respect to the course of the beam LB passing through the
[상기 제1 실시 형태의 변형예][Modifications of the first embodiment]
상기 제1 실시 형태는, 이하와 같이 변형해도 된다. 상기 제1 실시 형태에서는, 빔(LB)을 3개의 주사 유닛(Un)에 배분하도록 했지만, 본 변형예에서는, 1개의 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)을 5개의 주사 유닛(Un)에 배분한다. The first embodiment may be modified as follows. In the first embodiment, the beam LB is distributed to the three scanning units Un. In this modification, the beam LB from one
도 9는 상기 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 묘화 헤드(16)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 변형예에서는, 광원 장치(14)는 1개이고, 묘화 헤드(16)는 5개의 주사 유닛(Un)(U1~U5)을 가진다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 마찬가지의 부호를 부여하거나, 도시를 생략하거나 하며, 다른 부분만 설명한다. 또한, 도 9에 있어서, 도 3 중에 도시한 실린드리칼 렌즈(CYb)는 도시를 생략하고 있다. 9 is a diagram showing the configuration of the
본 변형예에서는, 광도입 광학계(40a, 40b)를 대신하여, 광도입 광학계(빔 전환 부재)(130)가 이용된다. 광도입 광학계(130)는, 도 10에 도시하는 것처럼, 상술한 도 4에 도시한 집광 렌즈(42), 콜리메이트 렌즈(44), 반사 미러(46), 집광 렌즈(48), 선택용 광학 소자(50), 반사 미러(52), 콜리메이트 렌즈(54), 집광 렌즈(56), 선택용 광학 소자(58), 반사 미러(60), 콜리메이트 렌즈(62), 집광 렌즈(64), 선택용 광학 소자(66), 반사 미러(68), 및 흡수체(70)에 더하여, 추가로, 선택용 광학 소자(132), 반사 미러(134), 콜리메이트 렌즈(136), 집광 렌즈(138), 선택용 광학 소자(140), 반사 미러(142), 콜리메이트 렌즈(144) 및 집광 렌즈(146)를 구비한다. In this modification, a light introducing optical system (beam switching member) 130 is used in place of the light introducing
선택용 광학 소자(132), 콜리메이트 렌즈(136) 및 집광 렌즈(138)는, 집광 렌즈(56)와 선택용 광학 소자(58)의 사이에 상기의 순으로 마련된다. 따라서 본 변형예에서는, 선택용 광학 소자(50)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 그대로 투과시켜 선택용 광학 소자(132)에 조사하고, 집광 렌즈(56)는, 선택용 광학 소자(132)에 입사되는 빔(LB)을, 선택용 광학 소자(132) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광시킨다. The selection
선택용 광학 소자(132)는 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM)가 이용된다. 선택용 광학 소자(132)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 그대로 투과시켜 선택용 광학 소자(58)에 조사하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 온으로 되면, 입사된 빔(LB)을 회절시킨 1차 회절광인 빔(LB2)을 반사 미러(134)에 조사한다. 반사 미러(134)는 입사된 빔(LB2)을 반사시켜, 주사 유닛(U2)의 콜리메이트 렌즈(100)에 입사시킨다. 즉, 제어 장치(18)가 선택용 광학 소자(132)를 온 오프로 스위칭함으로써, 선택용 광학 소자(132)는 빔(LB2)을 주사 유닛(U2)에 입사시킬지 여부를 전환한다. 콜리메이트 렌즈(136)는 선택용 광학 소자(58)에 조사되는 빔(LB)을 평행광으로 하는 것이고, 집광 렌즈(138)는 콜리메이트 렌즈(136)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 선택용 광학 소자(58) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광시킨다. The optical element for
선택용 광학 소자(140), 콜리메이트 렌즈(144) 및 집광 렌즈(146)는, 집광 렌즈(64)와 선택용 광학 소자(66)의 사이에 상기의 순으로 마련된다. 따라서 본 변형예에서는, 선택용 광학 소자(58)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 그대로 투과시켜 선택용 광학 소자(140)에 조사하고, 집광 렌즈(64)는 선택용 광학 소자(140)에 입사되는 빔(LB)을, 선택용 광학 소자(140) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광시킨다. The selection
선택용 광학 소자(140)는 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM)가 이용된다. 선택용 광학 소자(140)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 선택용 광학 소자(66)에 조사하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 온으로 되면, 입사된 빔(LB)을 회절시킨 1차 회절광인 빔(LB4)을 반사 미러(142)에 조사한다. 반사 미러(142)는 입사된 빔(LB4)을 반사시키고, 주사 유닛(U4)의 콜리메이트 렌즈(100)에 조사한다. 즉, 제어 장치(18)가 선택용 광학 소자(140)를 온 오프로 스위칭함으로써, 선택용 광학 소자(140)는 빔(LB4)을 주사 유닛(U4)에 입사시킬지 여부를 전환한다. 콜리메이트 렌즈(144)는 선택용 광학 소자(66)에 조사되는 빔(LB)을 평행광으로 하는 것이고, 집광 렌즈(146)는 콜리메이트 렌즈(144)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 선택용 광학 소자(66) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광시킨다. The optical element for
이 복수의 선택용 광학 소자(AOM)(50, 58, 66, 132, 140)를 시리얼(직렬)로 배치함으로써, 복수의 주사 유닛(U1~U5) 중, 어느 1개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 입사시킬 수 있다. 제어 장치(18)는 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)이, 예를 들면, 주사 유닛(U1)→주사 유닛(U2)→주사 유닛(U3)→주사 유닛(U4)→주사 유닛(U5)→주사 유닛(U1)과 같은 순서대로 주기적으로 전환하도록, 복수의 선택용 광학 소자(50, 132, 58, 140, 66)를 제어한다. 즉, 복수의 주사 유닛(U1~U5)의 각각에 순서대로 소정의 주사 시간만큼 빔(LBn)이 입사되도록 전환한다. 또, 각 주사 유닛(U1~U5)의 폴리곤 미러(PM)는, 제어 장치(18)에 의한 제어 하에, 빔(LBn)이 입사되는 기간과 동기시키고, 입사된 빔(LBn)의 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL1~SL5)을 따라서 주사하도록 빔(LBn)을 편향시킨다. 또, 제어 장치(18)는 각 주사 유닛(Un)이 묘화 라인(SLn)을 따라서 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있도록, 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)의 패턴 데이터(「0」, 「1」로 이루어지는 시리얼 데이터(DLn))에 기초하여, 그 주사 유닛(Un)의 묘화용 광학 소자(AOM)(106)를 제어한다. By disposing the plurality of selection optical elements (AOM) 50, 58, 66, 132 and 140 in a serial manner, it is possible to arrange any one of the plurality of scanning units U1 to U5 The beam LBn can be incident. The
즉, 본 변형예의 경우, 5개의 주사 유닛(U1~U5)의 각 폴리곤 미러(PM)는, 회전 각도 위치가 일정한 각도분씩 위상이 어긋나도록 동기 회전한다. 또, 본 변형예의 경우, 5개의 주사 유닛(U1~U5)에 빔(레이저광)(LB)을 시분할로 배분하므로, 폴리곤 미러(PM)의 하나의 반사면(RP)에 빔(LBn)이 조사될 수 있는 각도 범위(도 7 중의 회전 각도 β)와, 반사면(RP)에서 반사된 빔(LBn)이 fθ 렌즈(FT)에 입사되는 최대의 편향각(deflection angle)(도 7 중의 각도 2α)이 β≥5α를 만족하도록, fθ 렌즈(FT)의 앞 측 초점 거리나 폴리곤 미러(PM)의 반사면수 Np가 설정된다. That is, in the case of this modification, each polygon mirror PM of the five scanning units U1 to U5 performs synchronous rotation so that the rotational angular position is shifted in phase by a predetermined angle. In this modification, since the beam (laser beam) LB is distributed to the five scanning units U1 to U5 in a time-division manner, the beam LBn is incident on one reflecting surface RP of the polygon mirror PM (The rotation angle beta in Fig. 7) and the beam LBn reflected by the reflection surface RP are the maximum deflection angles (the angles in Fig. 7) incident on the f? Lens FT, The front focal length of the f? Lens FT and the number of reflective surfaces Np of the polygon mirror PM are set so that?? 5α is satisfied.
이와 같이, 본 변형예에 있어서도, 빔(LB)을 낭비하는 일 없이, 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)의 이용 효율을 높이고, 주사 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 본 변형예에서는, 1개의 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)을 5개의 주사 유닛(Un)에 배분하도록 했지만, 1개의 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)을 2개의 주사 유닛(Un)에 배분하도록 해도 되고, 4개 또는 6개 이상의 주사 유닛(Un)에 배분하도록 해도 된다. 이 경우는, 배분하는 주사 유닛(Un)의 수를 n개로 하면, 폴리곤 미러(PM)의 하나의 반사면(RP)에 빔(LBn)이 조사될 수 있는 각도 범위(도 7 중의 회전 각도 β)와, 반사면(RP)에서 반사된 빔(LB)이 fθ 렌즈(FT)에 입사되는 최대의 편향각(도 7 중의 각도 2α)이 β≥n×α를 만족하도록, fθ 렌즈(FT)의 앞 측 초점 거리나 폴리곤 미러(PM)의 반사면수 Np가 설정된다. 또, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 것처럼, 2개의 광원 장치(14(14a, 14b))로부터의 빔(LB)을 복수의 주사 유닛(Un)에 배분하는 경우도, 3개로 한정하지 않고, 임의의 수의 주사 유닛(Un)에 배분하도록 해도 된다. 예를 들면, 광원 장치(14a)로부터의 빔(LB)을 5개의 주사 유닛(Un)에 배분하고, 광원 장치(14b)로부터의 빔(LB)을 4개의 주사 유닛(Un)에 배분해도 된다. As described above, also in the present modification, the utilization efficiency of the beam LB from the
[제2 실시 형태][Second Embodiment]
상기 제1 실시 형태에서는, 각 주사 유닛(Un) 내의 폴리곤 미러(PM)의 앞에 묘화용 광학 소자(AOM)(106)를 마련하므로, 사용하는 묘화용 광학 소자(106)의 수가 많아져, 고비용이 된다. 이에, 본 제2 실시 형태에서는, 1개의 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)의 광로 상에 1개의 묘화용 광변조기(AOM)를 마련하고, 그 1개의 묘화용 광변조기를 이용하여 복수의 주사 유닛(Un)으로부터 기판(FS)에 조사시키는 빔(LBn)의 강도를 변조시켜 패턴을 묘화시킨다. 즉, 제2 실시 형태에서는, 높은 응답성이 요구되는 묘화용 광변조기(AOM)를 복수의 주사 유닛(Un)의 앞에 1개만 배치하고, 각 주사 유닛(Un)측에는, 응답성이 낮고 좋은 선택용 광학 소자(AOM)를 배치한다. In the first embodiment, since the imaging optical element (AOM) 106 is provided in front of the polygon mirror PM in each scanning unit Un, the number of the imaging
도 11은 제2 실시 형태의 묘화 헤드(16)의 구성을 나타내는 도면, 도 12는 도 11에 도시하는 광도입 광학계(40a)를 나타내는 도면이다. 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해 마찬가지의 부호를 부여하고, 다른 부분만 설명한다. 또한, 도 11에 있어서, 도 3 중에 도시한 실린드리칼 렌즈(CYb)는 도시를 생략하고, 광도입 광학계(40a, 40b)는 동일한 구성을 가지므로, 여기에서는, 광도입 광학계(40a)에 대해 설명하고, 광도입 광학계(40b)의 설명을 생략한다. 도 12에 도시하는 것처럼, 광도입 광학계(40a)는 상술한 도 4에 도시한 집광 렌즈(42), 콜리메이트 렌즈(44), 반사 미러(46), 집광 렌즈(48), 선택용 광학 소자(50), 반사 미러(52), 콜리메이트 렌즈(54), 집광 렌즈(56), 선택용 광학 소자(58), 반사 미러(60), 콜리메이트 렌즈(62), 집광 렌즈(64), 선택용 광학 소자(66), 반사 미러(68) 및 흡수체(70)에 더하여, 추가로, 묘화용 광변조기로서의 묘화용 광학 소자(AOM)(150), 콜리메이트 렌즈(152), 집광 렌즈(154) 및 흡수체(156)를 구비한다. 본 제2 실시 형태에 있어서는, 도 11에 도시하는 것처럼, 각 주사 유닛(U1~U6) 내에는, 제1 실시 형태와 같은 묘화용 광학 소자(106)를 가지지 않는다. Fig. 11 is a view showing the structure of the
묘화용 광학 소자(150), 콜리메이트 렌즈(152) 및 집광 렌즈(154)는, 집광 렌즈(48)와 선택용 광학 소자(50)의 사이에 상기의 순으로 마련되어 있다. 따라서 본 제2 실시 형태에 있어서는, 반사 미러(46)는 콜리메이트 렌즈(44)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 반사시켜 묘화용 광학 소자(150)를 향하게 한다. 집광 렌즈(48)는 묘화용 광학 소자(150)에 입사되는 빔(LB)을, 묘화용 광학 소자(150) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광(수렴)시킨다. The imaging
묘화용 광학 소자(150)는 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 음향 광학 변조 소자(AOM)가 이용된다. 묘화용 광학 소자(150)는 선택용 광학 소자(50, 58, 66) 중, 가장 광원 장치(14(14a))측에 위치하는 초단(初段)의 선택용 광학 소자(50)보다도 광원 장치(14(14a))측에 마련되어 있다. 묘화용 광학 소자(150)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프인 경우는, 입사된 빔(LB)을 흡수체(156)에 조사하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 온으로 되면, 입사된 빔(LB)을 회절시킨 1차 회절광인 빔(묘화 빔)(LB)을 초단의 선택용 광학 소자(50)에 조사한다. 콜리메이트 렌즈(152)는 선택용 광학 소자(50)에 조사되는 빔(LB)을 평행광으로 하는 것이고, 집광 렌즈(154)는 콜리메이트 렌즈(152)에 의해서 평행광으로 된 빔(LB)을 선택용 광학 소자(50) 내에서 빔 웨스트가 되도록 집광(수렴)시킨다. The imaging
도 11에 도시하는 것처럼, 주사 유닛(U1~U6)은 콜리메이트 렌즈(100), 반사 미러(102), 반사 미러(110), 실린드리칼 렌즈(CYa), 반사 미러(114), 폴리곤 미러(PM), fθ 렌즈(FT), 실린드리칼 렌즈(CYb)(도 11에서는 도시를 생략), 및 반사 미러(122)를 가지고, 추가로, 빔 성형 렌즈로서의 제1 성형 렌즈(158a) 및 제2 성형 렌즈(158b)를 가진다. 즉, 본 제2 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태의 집광 렌즈(104) 및 콜리메이트 렌즈(108)를 대신하여, 제1 성형 렌즈(158a) 및 제2 성형 렌즈(158b)가 주사 유닛(U1~U6)에 마련되어 있다. 11, the scanning units U1 to U6 include a
도 13은 도 12의 광도입 광학계(40a)와 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 광로를 모식화한 도면이다. 제어 장치(18)는 각 주사 유닛(U1, U3, U5)으로부터 조사되는 빔(LB1, LB3, LB5)의 스폿광(SP)에 의해서 기판(FS) 상에 묘화되는 패턴을 규정하는 패턴 데이터(「0」, 「1」로 이루어지는 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL6))에 기초하여, 광도입 광학계(40a)의 묘화용 광학 소자(150)에 온 오프의 구동 신호(고주파 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 광도입 광학계(40a)의 묘화용 광학 소자(150)는 이 온 오프의 구동 신호에 기초하여, 입사된 빔(LB)을 회절시켜, 스폿광(SP)의 강도를 변조(On/Off)시킬 수 있다. 13 is a diagram schematically showing optical paths of the light introducing
자세하게 설명하면, 제어 장치(18)는 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)의 패턴 데이터에 기초하여, 묘화용 광학 소자(150)에 온 오프의 구동 신호를 입력한다. 묘화용 광학 소자(150)는 온의 구동 신호(고주파 신호)가 입력되면, 입사된 빔(LB)을 회절시켜, 선택용 광학 소자(50)에 조사한다(선택용 광학 소자(50)에 입사되는 빔(LB)의 강도가 높아진다). 한편, 묘화용 광학 소자(150)는 오프의 구동 신호(고주파 신호)가 입력되면, 입사된 빔(LB)을 흡수체(156)(도 12)에 조사한다(선택용 광학 소자(50)에 입사되는 빔(LB)의 강도가 0이 된다). 따라서 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)은, 묘화 라인(SLn)을 따라서, 강도가 변조된 빔(LB)을 기판(FS)에 조사할 수 있어, 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. Described in detail, the
예를 들면, 주사 유닛(U3)에 빔(LB3)이 입사되는 경우는, 제어 장치(18)는 주사 유닛(U3)의 패턴 데이터에 기초하여, 광도입 광학계(40a)의 묘화용 광학 소자(150)를 온 오프로 스위칭한다. 이것에 의해, 주사 유닛(U3)은 묘화 라인(SL3)을 따라서, 강도가 변조된 빔(LB)을 기판(FS)에 조사할 수 있어, 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)은, 예를 들면, 주사 유닛(U1)→주사 유닛(U3)→주사 유닛(U5)→주사 유닛(U1)과 같이, 순차 전환된다. 따라서 제어 장치(18)는 마찬가지로 주사 유닛(U1)의 패턴 데이터→주사 유닛(U3)의 패턴 데이터→주사 유닛(U5)의 패턴 데이터→주사 유닛(U1)의 패턴 데이터와 같이, 광도입 광학계(40a)의 묘화용 광학 소자(150)에 보내는 온 오프 신호를 결정하는 패턴 데이터를 순차 전환한다. 그리고 제어 장치(18)는 순차 전환한 패턴 데이터에 기초하여 광도입 광학계(40a)의 묘화용 광학 소자(150)를 제어한다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)은 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)을 따라서, 강도가 변조된 빔(LB)을 기판(FS)에 조사함으로써, 패턴 데이터에 따른 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. For example, when the beam LB3 is incident on the scanning unit U3, the
이상, 제2 실시 형태에 적용되는 제어계의 일부의 구성과 그 동작에 대해서, 도 14~도 16을 참조하여 상술한다. 또한, 이하 설명하는 구성 및 동작은, 제1 실시 형태에도 적용 가능하다. 도 14는 일례로서, 도 11, 도 13 중의 3개의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에 마련되는 폴리곤 미러(PM)의 회전 제어계의 블록도이고, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 구성은 동일하므로, 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에는, 폴리곤 미러(PM)에 의해서 기판(FS) 상에 생성되는 묘화 라인(주사 라인)(SL1, SL3, SL5)의 주사 개시 타이밍을 광전적(光電的)으로 검지하는 원점 센서(OP1, OP3, OP5)가 마련된다. 원점 센서(OP1, OP3, OP5)는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)에 광을 투사하고, 그 반사광을 수광하는 광전 검출기이며, 스폿광(SP)이 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 주사 개시점의 직전의 위치에 올 때마다, 펄스 모양의 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)를 각각 출력한다. The configuration and operation of part of the control system applied to the second embodiment are described above with reference to Figs. 14 to 16. Fig. The configuration and operation described below are also applicable to the first embodiment. 14 is a block diagram of a rotation control system of a polygon mirror PM provided in each of the three scanning units U1, U3 and U5 shown in Figs. 11 and 13 as an example. In the scanning units U1, U3 and U5, The same components are denoted by the same reference numerals. The scanning start timing of the drawing lines (scanning lines) SL1, SL3, and SL5 generated on the substrate FS by the polygon mirror PM is set to each of the scanning units U1, U3, The home position sensors OP1, OP3 and OP5 are provided. The origin sensors OP1, OP3 and OP5 are photoelectric detectors for projecting light onto the reflection surface RP of the polygon mirror PM and receiving the reflected light. When the spot light SP is incident on the imaging lines SL1, SL3, SL5 SZ1, SZ3, and SZ5, respectively, every time when the position of the origin signal SZ1,
타이밍 계측부(180)는 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)를 입력하고, 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)의 각각의 발생 타이밍이 소정의 허용 범위(시간 간격) 내로 되어 있는지 여부를 계측하여, 그 허용 범위로부터의 오차가 생기면, 그것에 따른 편차 정보를 서보 제어 장치(182)에 출력한다. 서보 제어 장치(182)는 각 주사 유닛(U1, U3, U5) 내의 폴리곤 미러(PM)를 회전 구동하는 모터(Mp)의 각 서보 구동 회로부에, 편차 정보에 기초한 지령치를 출력한다. 모터(Mp)의 각 서보 구동 회로부는 모터(Mp)의 회전축에 장착된 인코더(EN)로부터의 업·다운 펄스 신호(이하, 인코더 신호)를 입력받아, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도에 따른 속도 신호를 출력하는 귀환 회로부(FBC)와, 서보 제어 장치(182)로부터의 지령치와 귀환 회로부(FBC)로부터의 속도 신호를 입력받아, 지령치에 따른 회전 속도가 되도록 모터(Mp)를 구동하는 서보 구동 회로(앰프)(SCC)로 구성된다. 또한, 서보 구동 회로부(귀환 회로부(FBC), 서보 구동 회로(SCC)), 타이밍 계측부(180) 및 서보 제어 장치(182)는, 제어 장치(18)의 일부를 구성한다. The
본 제2 실시 형태에서는, 3개의 주사 유닛(U1, U3, U5) 내의 각 폴리곤 미러(PM)가, 그 회전 각도 위치에 일정한 위상차를 유지하면서 같은 속도로 회전시킬 필요가 있고, 그것을 실현하기 위해서, 타이밍 계측부(180)는 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)를 입력하여, 예를 들면, 도 15의 타이밍 차트에 나타내는 것 같은 계측을 행한다. In the second embodiment, each of the polygon mirrors PM in the three scanning units U1, U3, and U5 needs to rotate at the same speed while maintaining a constant phase difference at the rotational angle position. In order to realize this, , The
도 15는 3개의 폴리곤 미러(PM)가, 회전 각도에 관해서 소정의 허용 범위 내의 위상차로 회전하고 있는 경우에 생성되는 각종의 신호 파형을 모식적으로 나타낸다. 각 폴리곤 미러(PM)를 회전시킨 직후는, 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)의 상대적인 위상차는 제각기 다르지만, 타이밍 계측부(180)는, 예를 들면, 원점 신호(SZ1)를 기준으로 하여, 다른 원점 신호(SZ3, SZ5)가 원점 신호(SZ1)와 동일한 주파수(주기)로 발생하고, 또한 3개의 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)간의 시간 간격(Ts1, Ts2, Ts3)이 모두 같은 상태를 기준치로 하여, 그에 대한 오차에 따른 보정 정보를 계측한다. 타이밍 계측부(180)는 그 보정 정보를 서보 제어 장치(182)에 출력하고, 그것에 따라 주사 유닛(U3, U5)의 각 모터(Mp)가 서보 제어되어, 3개의 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)의 발생 타이밍이, 도 15와 같이 Ts1=Ts2=Ts3로 안정되도록 제어된다. Fig. 15 schematically shows various signal waveforms generated when three polygon mirrors PM rotate with a phase difference within a predetermined allowable range with respect to the rotation angle. Immediately after each polygon mirror PM is rotated, the relative phase differences of the origin signals SZ1, SZ3, and SZ5 are different from each other. However, the
원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)의 발생 타이밍이 안정되면, 타이밍 계측부(180)는, 상술한 도 11~도 13 중에 도시한 선택용 광학 소자(50, 58, 66)의 각각에, 묘화 인에이블(enable)(On) 신호(SPP1, SPP3, SPP5)를 출력한다. 묘화 인에이블(On) 신호(SPP1, SPP3, SPP5)는, 여기에서는 H레벨인 기간 동안만, 대응하는 선택용 광학 소자(50, 58, 66)에 변조 동작(광의 편향 스위칭 동작)을 행하게 한다. 3개의 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)가 안정되어 일정한 위상차(여기에서는 원점 신호(SZ1)의 주기의 1/3)로 유지되기 때문에, 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)의 각 상승(L→H)도 일정한 위상차를 가진다. 이 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)는, 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 스위칭하기 위한 구동 신호(고주파 신호)에 대응하는 것이다. When the generation timings of the origin signals SZ1, SZ3 and SZ5 are stabilized, the
묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)의 하강(H→L)의 타이밍은, 각 묘화 라인(SL1, SL3, SL5) 내에서 스폿광을 On/Off하기 위한 클록 신호(CLK)를, 타이밍 계측부(180) 내의 카운터로 계측함으로써 설정된다. 그 클록 신호(CLK)는 묘화용 광학 소자(150)(혹은 도 3 중의 묘화용 광학 소자(106))의 On/Off의 타이밍을 관리하는 것이고, 묘화 라인(SLn(SL1, SL3, SL5))의 길이, 스폿광(SP)의 기판(FS) 상에서의 치수, 스폿광(SP)의 주사 속도 Vs 등에 의해서 정해진다. 예를 들면, 묘화 라인의 길이가 30mm, 스폿광(SP)의 치수(직경)가 6㎛이고, 스폿광(SP)을 주사 방향으로 3㎛씩 오버랩시켜 On/Off시키는 경우, 타이밍 계측부(180) 내의 카운터는, 클록 신호(CLK)를 10000 카운트(30mm/3㎛)하면, 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)를 하강(H→L)시키면 좋다. The timing of the falling (H? L) of the drawing enable signals SPP1, SPP3 and SPP5 is controlled by the timing of the clock signal CLK for turning on / off the spot light in each of the rendering lines SL1, SL3, And is measured by a counter in the measuring
또, 폴리곤 미러(PM)의 반사면을 10면으로 하고, 그 회전 속도를 Vp(rpm)라고 하면, 각 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)의 주파수는, 10Vp/60(Hz)가 된다. 따라서 시간 간격이 Ts1=Ts2=Ts3으로 안정되었을 경우, 시간 간격 Ts1은 60/(30Vp)초가 된다. 일례로서, 폴리곤 미러(PM)의 기준의 회전 속도 Vp를 8000rpm이라고 하면, 시간 간격 Ts1은 60/(30·8000)초=250μs가 된다. The frequency of the origin signals SZ1, SZ3, and SZ5 is 10 Vp / 60 (Hz) when the reflection plane of the polygon mirror PM is 10 planes and the rotation speed thereof is Vp (rpm). Therefore, when the time interval is stabilized at Ts1 = Ts2 = Ts3, the time interval Ts1 becomes 60 / (30 Vp) seconds. As an example, if the reference rotation speed Vp of the polygon mirror PM is 8000 rpm, the time interval Ts1 becomes 60 / (30.8000) seconds = 250 mu s.
도 15와 같이, 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)의 On시간(H레벨의 계속 시간) Toa은, 폴리곤 미러(PM)로부터의 빔(레이저광)(LB)이 기판(FS) 상에 스폿광으로서 투사되는 기간(투사 기간)이지만, 시간 간격 Ts1보다도 짧게 설정할 필요가 있다. 이에, 예를 들면, On 시간 Toa를 200μs라고 설정하면, 그 동안에 10000카운트하기 위한 클록 신호(CLK)의 주파수는, 10000/200=50(MHz)가 된다. 이러한 클록 신호(CLK)에 동기하여, 패턴 데이터(비트 맵상의 「0」또는 「1」)로부터 생성되는 묘화 라인(SLn)에 대응한 묘화 비트열 데이터 또는 시리얼 데이터(DLn)(예를 들면, 10000비트분)(Sdw)가, 묘화용 광학 소자(150)에 출력된다. 또한, 도 3과 같이, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에, 묘화용 광학 소자(106)가 마련되는 구성에서는, 묘화 라인(SL1)에 대응한 묘화 비트열 데이터(Sdw) 또는 시리얼 데이터(DL1)는 주사 유닛(U1)의 묘화용 광학 소자(106)에 보내지고, 묘화 라인(SL3)에 대응한 묘화 비트열 데이터(Sdw) 또는 시리얼 데이터(DL3)는 주사 유닛(U3)의 묘화용 광학 소자(106)에 보내지고, 묘화 라인(SL5)에 대응한 묘화 비트열 데이터(Sdw) 또는 시리얼 데이터(DL5)는 주사 유닛(U5)의 묘화용 광학 소자(106)에 보내진다. As shown in Fig. 15, the ON time (continuation time of the H level) Toa of the drawing enable signals SPP1, SPP3 and SPP5 is set such that the beam (laser light) LB from the polygon mirror PM is on the substrate FS (Projection period) as the spot light, but it is necessary to set the period to be shorter than the time interval Ts1. For example, if the On time Toa is set to 200 mu s, the frequency of the clock signal CLK for 10000 counts during this period becomes 10000/200 = 50 (MHz). In synchronization with such a clock signal CLK, rendering bit stream data corresponding to the rendering line SLn generated from the pattern data ("0" or "1" on the bitmap) or serial data DLn (for example, 10000 bits) (Sdw) is output to the
본 제2 실시 형태에서는, 3개의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 각각에 대응한 패턴 데이터로부터 생성되는 묘화 비트열 데이터(Sdw) 또는 시리얼 데이터(DLn)가, 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)(또는 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5))에 동기하여 순서대로 묘화용 광학 소자(150)의 On/Off를 위해서 공급된다. The drawing bit stream data Sdw or the serial data DLn generated from the pattern data corresponding to each of the three drawing lines SL1, SL3 and SL5 are supplied to the drawing enable signal SPP1, In order to turn on / off the imaging
도 16은 그러한 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 생성하는 회로의 일례를 나타내고, 그 회로는 생성 회로(패턴 데이터 생성 회로)(301, 303, 305)와, OR 회로(GT8)를 가진다. 생성 회로(301)는 메모리부(BM1), 카운터부(CN1) 및 게이트부(GT1)를 구비하고, 생성 회로(303)는 메모리부(BM3), 카운터부(CN3) 및 게이트부(GT3)를 구비하고, 생성 회로(305)는 메모리부(BM5), 카운터부(CN5) 및 게이트부(GT5)를 구비한다. 이 생성 회로(301, 303, 305) 및 OR 회로(GT8)는, 제어 장치(18)의 일부를 구성한다. Fig. 16 shows an example of a circuit for generating such drawing bit stream data Sdw. The circuit has generation circuits (pattern data generation circuits) 301, 303, and 305 and an OR circuit GT8. The generating
메모리부(BM1, BM3, BM5)는 각 주사 유닛(U1, U3, U5)이 묘화 노광해야 할 패턴에 대응한 비트 맵 데이터(패턴 데이터)를 일차 기억하는 메모리이다. 카운터부(CN1, CN3, CN5)는 각 메모리부(BM1, BM3, BM5) 내의 비트 맵 데이터(패턴 데이터) 중, 다음에 묘화해야 할 1묘화 라인분의 비트열(예를 들면, 10000비트)을 1비트씩 클록 신호(CLK)에 동기한 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL5)로서, 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)가 On인 기간 중에 출력시키기 위한 카운터이다. The memory units BM1, BM3 and BM5 are memories for primarily storing bitmap data (pattern data) corresponding to patterns to be drawn and exposed by the respective scanning units U1, U3 and U5. The counter units CN1, CN3 and CN5 store the bit stream (for example, 10000 bits) of one drawing line to be drawn next among bit map data (pattern data) in the memory units BM1, BM3, Is a counter for outputting the serial data DL1, DL3, DL5 synchronized with the clock signal CLK bit by bit during a period in which the drawing enable signals SPP1, SPP3, SPP5 are On.
각 메모리부(BM1, BM3, BM5) 내의 맵 데이터는, 도시하지 않은 어드레스 카운터 등에 의해서, 1묘화 라인분의 데이터마다 시프트된다. 그 시프트는, 예를 들면, 메모리부(BM1)이면, 1묘화 라인분의 시리얼 데이터(DL1)를 모두 출력한 후에, 다음에 액티브가 되는 주사 유닛(U3)의 원점 신호(SZ3)가 발생한 타이밍에 행해진다. 마찬가지로, 메모리부(BM3) 내의 맵 데이터의 시프트는, 시리얼 데이터(DL3)를 모두 출력한 후에, 다음에 액티브가 되는 주사 유닛(U5)의 원점 신호(SZ5)가 발생한 타이밍에 행해지고, 메모리부(BM5) 내의 맵 데이터의 시프트는, 시리얼 데이터(DL5)가 모두 출력된 후에, 다음에 액티브가 되는 주사 유닛(U1)의 원점 신호(SZ1)가 발생한 타이밍에 행해진다. The map data in each of the memory units BM1, BM3, and BM5 is shifted for each data of one drawing line by an address counter (not shown) or the like. For example, in the case of the memory unit BM1, after the serial data DL1 for one drawing line is completely output, the timing at which the origin signal SZ3 of the next active scanning unit U3 is generated Lt; / RTI > Similarly, the shift of the map data in the memory unit BM3 is performed at the timing when the origin signal SZ5 of the next active scanning unit U5 is generated after outputting all the serial data DL3, BM5 are performed at the timing at which the origin signal SZ1 of the next active scanning unit U1 is generated after all the serial data DL5 are outputted.
이와 같이 하여 순차 생성되는 각 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL5)는, 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)의 On 기간 중에 열리는 게이트부(GT1, GT3, GT5)를 통해서, 3입력의 OR 회로(GT8)에 인가된다. OR 회로(GT8)는 시리얼 데이터 DL1→DL3→DL5→DL1 …의 순으로 반복하여 합성한 비트 데이터열을 묘화 비트열 데이터(Sdw)로서 묘화용 광학 소자(150)의 On/Off를 위해서 출력한다. 또한, 도 3과 같이, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에, 묘화용 광학 소자(106)가 마련되는 구성에서는, 게이트부(GT1)로부터 출력되는 시리얼 데이터(DL1)를 주사 유닛(U1) 내의 묘화용 광학 소자(106)에 보내고, 게이트부(GT3)로부터 출력되는 시리얼 데이터(DL3)를 주사 유닛(U3) 내의 묘화용 광학 소자(106)에 보내고, 게이트부(GT5)로부터 출력되는 시리얼 데이터(DL5)를 주사 유닛(U5) 내의 묘화용 광학 소자(106)에 보내면 된다. The serial data DL1, DL3, and DL5 sequentially generated in this way are input to the three input OR gates GT1, GT3, and GT5 through the gate portions GT1, GT3, and GT5 that are opened during the On period of the drawing enable signals SPP1, SPP3, Circuit GT8. The OR circuit GT8 receives the serial data DL1? DL3? DL5? DL1 ... And outputs the bit data string repeatedly synthesized in the order of writing bit string data Sdw for On / Off of the imaging
이상과 같이, 묘화용 광학 소자(150)(혹은 106)의 On/Off는, 고속의 클록 신호(CLK)(예를 들면 50MHz)에 응답할 필요가 있지만, 선택용 광학 소자(50, 58, 66)는 묘화 인에이블 신호(SPP1, SPP3, SPP5)(또는 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5))에 동기하고, On/Off를 행하면 좋고, 그 응답 주파수는 앞의 수치예의 경우, 시간 간격 Toa(또는 Ts1)가 200μs였으므로 10kHz 정도로 좋고, 투과율이 높은 염가의 것을 이용할 수 있다. 또한, 타이밍 계측부(180) 내의 카운터로 계수되거나, 도 16 중의 카운터부(CN1, CN3, CN5)로 계수되는 클록 신호(CLK)의 주파수를 Fcc, 광원 장치(14)로부터의 빔(LB)의 펄스 발진의 기본 주파수를 Fs라고 하면, n를 1이상(바람직하게는 n≥2)의 정수로 하여, n·Fcc=Fs의 관계를 만족하도록 설정하는 것이 좋다. As described above, on / off of the optical element for drawing 150 (or 106) is required to respond to the high-speed clock signal CLK (for example, 50 MHz) 66 may synchronize with the drawing enable signals SPP1, SPP3, SPP5 (or the origin signals SZ1, SZ3, SZ5) and turn on / off. The response frequency is, for example, the time interval Toa (Or Ts1) is 200 占 퐏, it is possible to use an inexpensive one with a high transmittance of about 10 kHz. The frequency of the clock signal CLK counted by the counter in the
이상, 도 13을 이용한 광도입 광학계(40a)와 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 동작, 및 도 14~도 16을 이용한 각 주사 유닛(U1, U3, U5)에 의한 묘화 타이밍 등에 대해 설명했지만, 광도입 광학계(40b)와 복수의 주사 유닛(U2, U4, U6)에 대해서도 마찬가지이다. 간단하게 설명하면, 빔(LB)이 입사되는 주사 유닛(Un)은, 예를 들면, 주사 유닛(U2)→주사 유닛(U4)→주사 유닛(U6)→주사 유닛(U2)과 같이, 순차 전환된다. 따라서 제어 장치(18)는 마찬가지로 주사 유닛(U2)의 패턴 데이터→주사 유닛(U4)의 패턴 데이터→주사 유닛(U6)의 패턴 데이터→주사 유닛(U2)의 패턴 데이터와 같이, 광도입 광학계(40b)의 묘화용 광학 소자(150)에 보내는 온 오프 신호를 결정하는 패턴 데이터를 순차 전환한다. 그리고 제어 장치(18)는 순차 전환한 패턴 데이터에 기초하여 광도입 광학계(40b)의 묘화용 광학 소자(150)를 제어한다. 또는, 도 16에 도시한 것 같은 회로 구성에서 3개의 묘화 라인분의 패턴 데이터를 합성한 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 생성하여 묘화용 광학 소자(150)에 공급한다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(U2, U4, U6)은 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)을 따라서, 강도가 변조된 빔(LB)을 기판(FS)에 조사함으로써, 패턴 데이터에 기초하는 패턴을 기판(FS) 상에 묘화할 수 있다. The operation of the light introducing
이상의 상기 제2 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태의 효과에 더하여, 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 광도입 광학계(40a) 내에 1개의 묘화용 광학 소자(150)를 마련하고, 그 묘화용 광학 소자(150)를 초단의 선택용 광학 소자(50)보다 광원 장치(14a)측에 배치하고, 1개의 묘화용 광학 소자(150)로, 복수의 주사 유닛(U1, U3, U5)으로부터 기판(FS)에 조사되는 빔(LB1, LB3, LB5)의 강도를 패턴에 따라 변조시킨다. 마찬가지로, 광도입 광학계(40b) 내에 1개의 묘화용 광학 소자(150)를 마련하고, 그 묘화용 광학 소자(150)를 초단의 선택용 광학 소자(50)보다 광원 장치(14b)측에 배치하고, 1개의 묘화용 광학 소자(150)로, 복수의 주사 유닛(U2, U4, U6)으로부터 기판(FS)에 조사되는 빔(LB2, LB4, LB6)의 강도를 패턴에 따라 변조시킨다. 이것에 의해, 음향 광학 변조 소자의 수를 줄일 수 있어, 코스트가 저렴하게 된다. In the second embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained. That is, one imaging
또한, 상기 제2 실시 형태에서는, 빔(LB)을 3배분하는 묘화 헤드(16)로 설명했지만, 상기 제1 실시 형태의 변형예에서 설명한 것처럼, 빔(LB)을 5배분하는 묘화 헤드(16)여도 된다(도 9 및 도 10 참조). 또, 도 9 및 도 10의 경우는, 광원 장치(14)는 1개이므로, 묘화용 광학 소자(150)도 1개가 된다. In the second embodiment, the
[제2 실시 형태의 변형예][Modified example of the second embodiment]
상기 제2 실시 형태는, 이하와 같이 변형해도 된다. 상기 제2 실시 형태에서는, 묘화용 광변조기로서 묘화용 광학 소자(150)를 광도입 광학계(40a, 40b)에 마련했지만, 본 변형예에서는, 묘화용 광학 소자(150)를 대신하여, 광원 장치(14(14a, 14b)) 내에 각각 묘화용 광변조기를 마련한다. 또한, 상기 제2 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 마찬가지의 부호를 부여하거나, 도시를 생략하거나, 하고, 다른 부분만 설명한다. 또, 광원 장치(14a, 14b)에 묘화용 광변조기를 마련한 광원 장치를 각각 광원 장치(14A, 14B)라고 부르며, 광원 장치(14A)와 광원 장치(14B)는 동일한 구성을 가지므로, 광원 장치(14A)에 대해서만 설명한다. The second embodiment may be modified as follows. The imaging
도 17은 본 변형예의 광원 장치(펄스 광원 장치, 레이저 광원 장치)(14a)의 구성을 나타내는 도면이다. 파이버 레이저 장치로서의 광원 장치(14A)는 DFB 반도체 레이저 소자(200), DFB 반도체 레이저 소자(202), 편광빔 스플리터(204), 묘화용 광변조기로서의 전기 광학 소자(206), 이 전기 광학 소자(206)의 구동 회로(206a), 편광빔 스플리터(208), 흡수체(210), 여기광원(212), 콤바이너(combiner)(214), 파이버 광증폭기(216), 파장 변환 광학 소자(218), 파장 변환 광학 소자(220), 복수의 렌즈 소자(GL), 및 클록 발생기(222a)를 포함하는 제어 회로(222)를 구비한다. 17 is a diagram showing the configuration of the light source device (pulse light source device, laser light source device) 14a of this modification. The
DFB 반도체 레이저 소자(제1 고체 레이저 소자, 제1 반도체 레이저 광원)(200)는 소정 주파수(발진 주파수, 기본 주파수) Fs로 샤프 혹은 첨예(尖銳)한 펄스 모양의 종광(레이저광)(S1)을 발생하고, DFB 반도체 레이저 소자(제2 고체 레이저 소자, 제2 반도체 레이저 광원)(202)는 소정 주파수 Fs로 완만(시간적으로 브로드)한 펄스 모양의 종광(레이저광)(S2)을 발생한다. DFB 반도체 레이저 소자(200)가 발생하는 종광(S1)의 1펄스와, DFB 반도체 레이저 소자(202)가 발생하는 종광(S2)의 1펄스는, 에너지는 거의 동일하지만, 편광 상태가 서로 다르고, 피크 강도는 종광(S1)이 강하다. 본 변형예에서는, DFB 반도체 레이저 소자(200)가 발생하는 종광(S1)의 편광 상태를 S편광이라고 하고, DFB 반도체 레이저 소자(202)가 발생하는 종광(S2)의 편광 상태를 P편광이라고 하여 설명한다. 이 DFB 반도체 레이저 소자(200, 202)는, 클록 발생기(222a)에서 생성되는 클록 신호(LTC)(소정 주파수 Fs)에 응답하여, 제어 회로(222)의 전기적인 제어에 의해서, 발진 주파수 Fs로 종광(S1, S2)을 발광하도록 제어된다. 이 제어 회로(222)는 제어 장치(18)에 의해서 제어된다. The DFB semiconductor laser device (the first solid laser device, the first semiconductor laser light source) 200 has a pulse shape (laser beam) S1 of sharpness or sharpness at a predetermined frequency (oscillation frequency, fundamental frequency) Fs, And the DFB semiconductor laser element (second solid laser element, second semiconductor laser light source) 202 generates a pulsed sheathed laser light (laser light) S2 that gently (broadens in time) at a predetermined frequency Fs . One pulse of the sheathed light S1 generated by the DFB
또한, 이 클록 신호(LTC)는 도 16에 도시한 카운터부(CN1, CN3, CN5)의 각각에 공급되는 클록 신호(CLK)의 베이스가 되는 것이고, 클록 신호(LTC)를 n분주(分周)(n은 2이상의 정수가 바람직함)한 것이 클록 신호(CLK)가 된다. 또, 클록 발생기(222a)는 클록 신호(LTC)의 기본 주파수 Fs를 ±ΔF만큼 조정하는 기능, 즉, 빔(LB)의 펄스 발진의 시간 간격을 미세하게 조정하는 기능도 가진다. 이것에 의해서, 예를 들면, 스폿광(SP)의 주사 속도 Vs가 약간 변동하더라도, 기본 주파수 Fs를 미세 조정함으로써, 묘화 라인을 걸쳐서 묘화되는 패턴의 치수(묘화 배율)를 정밀하게 유지할 수 있다. This clock signal LTC serves as the base of the clock signal CLK supplied to each of the counter units CN1, CN3 and CN5 shown in Fig. 16 and divides the clock signal LTC by n ) (n is preferably an integer equal to or greater than 2) becomes the clock signal CLK. The
편광빔 스플리터(204)는 S편광의 광을 투과하여, P편광의 광을 반사하는 것이고, DFB 반도체 레이저 소자(200)가 발생한 종광(S1)과, DFB 반도체 레이저 소자(202)가 발생한 종광(S2)을, 전기 광학 소자(206)로 안내한다. 상세하게는, 편광빔 스플리터(204)는 DFB 반도체 레이저 소자(200)가 발생한 S편광의 종광(S1)을 투과함으로써 종광(S1)을 전기 광학 소자(206)로 안내하고, DFB 반도체 레이저 소자(202)가 발생한 P편광의 종광(S2)을 반사함으로써 종광(S2)을 전기 광학 소자(206)로 안내한다. DFB 반도체 레이저 소자(200, 202) 및 편광빔 스플리터(204)는, 종광(S1, S2)을 생성하는 레이저 광원부(광원부)(205)를 구성한다. The
전기 광학 소자(206)는 종광(S1, S2)에 대해서 투과성을 가지는 것이고, 예를 들면, 전기 광학 변조기(EOM:Electro-Optic Modulator)가 이용된다. EOM은 상술한 도 16에 도시한 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 시리얼 데이터(DLn))의 On/Off 상태(하이/로우)에 응답하여, 편광빔 스플리터(204)를 통과해 온 종광(S1, S2)의 편광 상태를 구동 회로(206a)에 의해서 전환하는 것이다. DFB 반도체 레이저 소자(200), DFB 반도체 레이저 소자(202)의 각각으로부터의 종광(S1, S2)은 파장 대역이 800nm 이상으로 길기 때문에, 전기 광학 소자(206)로서, 편광 상태의 전환 응답성이 GHz 정도의 것을 사용할 수 있다. The electro-
구동 회로(206a)에 입력되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 시리얼 데이터(DLn))의 1비트의 화소 데이터가 Off 상태(로우 「0」)일 때, 전기 광학 소자(206)는 입사된 종광(S1 또는 S2)의 편광 상태를 바꾸지 않고 그대로 편광빔 스플리터(208)로 안내한다. 한편, 구동 회로(206a)에 입력되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 시리얼 데이터(DLn))가 On 상태(하이 「1」)일 때, 전기 광학 소자(206)는 입사된 종광(S1 또는 S2)의 편광 상태를 바꾸어(편광 방향을 90도 바꾸어) 편광빔 스플리터(208)로 안내한다. 이와 같이, 전기 광학 소자(206)를 구동시킴으로써, 전기 광학 소자(206)는 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 시리얼 데이터(DLn))의 화소 데이터가 On 상태(하이)일 때, S편광의 종광(S1)을 P편광의 종광(S1)으로 변환하고, P편광의 종광(S2)을 S편광의 종광(S2)으로 변환한다. When the 1-bit pixel data of the rendering bit stream data Sdw (or serial data DLn) input to the
편광빔 스플리터(208)는 P편광의 광은 투과시켜 렌즈 소자(GL)를 매개로 하여 콤바이너(214)로 안내하고, S편광의 광을 반사시켜 흡수체(210)으로 안내한다. 여기광원(212)은 여기광을 발생하고, 그 발생한 여기광은 광섬유(212a)를 매개로 하여 콤바이너(214)로 안내된다. 콤바이너(214)는 편광빔 스플리터(208)로부터 조사된 종광과 여기광을 합성하여, 파이버 광증폭기(광증폭기)(216)에 출력한다. 파이버 광증폭기(216)는 여기광에 의해서 여기되는 레이저 매질이 도프되어 있다. 따라서 합성된 종광 및 여기광이 전송하는 파이버 광증폭기(216) 내에서는, 여기광에 의해서 레이저 매질이 여기되는 것에 의해 종광이 증폭된다. 파이버 광증폭기(216) 내에 도프되는 레이저 매질로서는, 에르븀(erbium)(Er), 이테르븀(ytterbium)(Yb), 튤륨(thulium)(Tm) 등의 희토류 원소가 이용된다. 이 증폭된 종광은, 파이버 광증폭기(216)의 사출단(216a)으로부터 소정의 발산각(發散角)을 따라서 방사되고, 렌즈 소자(GL)에 의해서 수렴 또는 콜리메이트되어 파장 변환 광학 소자(218)에 입사된다. The
파장 변환 광학 소자(제1 파장 변환 광학 소자)(218)는, 제2 고조파 발생(Second Harmonic Generation:SHG)에 의해서, 입사된 종광(파장 λ)을, 파장이 λ의 1/2인 제2 고조파로 변환한다. 파장 변환 광학 소자(218)로서, 의사(疑似) 위상 정합(Quasi Phase Matching:QPM) 결정인 PPLN(Periodically Poled LiNbO3) 결정이 매우 적합하게 이용된다. 또한, PPLT(Periodically Poled LiTaO3) 결정 등을 이용하는 것도 가능하다.The wavelength converting optical element (first wavelength converting optical element) 218 converts the incident shear light (wavelength?) Into a second harmonic wave by a second harmonic generation (SHG) To harmonics. As the wavelength converting
파장 변환 광학 소자(제2 파장 변환 광학 소자)(220)는 파장 변환 광학 소자(218)가 변환한 제2 고조파(파장 λ/2)와, 파장 변환 광학 소자(218)에 의해서 변환되지 않고 잔류(殘留)된 종광(파장 λ)의 합주파 발생(Sum Frequency Generation:SFG)에 의해, 파장이 λ의 1/3인 제3 고조파를 발생한다. 이 제3 고조파가 370nm 이하의 파장 대역에 피크 파장을 가지는 자외선광(빔(LB))이 된다. (Wavelength? / 2) converted by the wavelength-converting
이상과 같이, 도 16에 도시한 패턴 데이터 생성 회로로부터 송출되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 DLn)를, 도 17의 전기 광학 소자(206)에 인가하는 구성으로 했을 경우, 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 DLn)의 1비트의 화소 데이터가 Off 상태(로우 「0」)일 때, 전기 광학 소자(206)는 입사된 종광(S1 또는 S2)의 편광 상태를 바꾸지 않고 그대로 편광빔 스플리터(208)로 안내한다. 그 때문에, 편광빔 스플리터(208)를 투과하는 종광은, DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터의 종광(S2)이 된다. 따라서 광원 장치(14A)로부터 최종적으로 출력되는 빔(LB)은, DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터의 종광(S2)과 동일한 발진 프로파일(시간 특성)을 가진다. 즉, 이 경우는, 빔(LB)은 펄스의 피크 강도가 낮고, 시간적으로 브로드인 무디어진 특성이 된다. 파이버 광증폭기(216)는 그처럼 피크 강도가 낮은 종광(S2)에 대한 증폭 효율이 낮기 때문에, 광원 장치(14A)로부터 출력되는 빔(LB)은 노광에 필요한 에너지까지 증폭되지 않은 광이 된다. 따라서 이 경우는, 노광이라고 하는 관점에서 보면, 실질적으로 광원 장치(14A)는 빔(LB)을 사출하고 있지 않은 것과 같은 결과가 된다. 즉, 기판(FS)에 조사되는 스폿광(SP)의 강도는 저레벨로 된다. 단, 각 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))을 따라서 패턴 묘화가 행해지지 않은 기간(비투사 기간, 비노광 기간)에는, 종광(S2) 유래의 자외 대역의 빔(LB)이 약간의 강도라도 계속 방사되므로, 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))이 장시간, 기판(FS) 상의 동일한 위치에 있는 상태가 계속되는 경우(예를 들면, 반송계의 트러블에 의한 기판(FS)의 긴급 정지 등)가 생기는 경우는, 광원 장치(14A)의 빔(LB)의 사출창에 가동 셔터를 마련하여, 사출창을 닫도록 하면 좋다. As described above, when the drawing bit stream data Sdw (or DLn) sent from the pattern data generating circuit shown in Fig. 16 is applied to the electro-
한편, 도 17의 전기 광학 소자(206)에 인가하는 묘화 비트열 데이터(Sdw)(또는 DLn)의 1비트의 화소 데이터가 On 상태(하이 「1」)일 때, 전기 광학 소자(206)는 입사된 종광(S1 또는 S2)의 편광 상태를 바꾸어 편광빔 스플리터(208)로 안내한다. 그 때문에, 편광빔 스플리터(208)를 투과하는 종광은, DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)이 된다. 따라서 광원 장치(14A)로부터 출력되는 빔(LB)은, DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)에 유래하여 생성된 것이 된다. DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)은 피크 강도가 강하기 때문에, 파이버 광증폭기(216)에 의해서 효율적으로 증폭되고, 광원 장치(14A)로부터 출력되는 빔(LB)은 기판(FS)의 노광에 필요한 에너지를 가진다. 즉, 기판(FS)에 조사되는 스폿광(SP)의 강도가 고레벨로 된다. On the other hand, when the 1-bit pixel data of the drawing bit stream data Sdw (or DLn) applied to the electro-
이와 같이, 광원 장치(14A) 내에, 묘화용 광변조기로서의 전기 광학 소자(206)를 마련했으므로, 상기 제2 실시 형태에 있어서 묘화용 광학 소자(150)를 제어하는 것과 마찬가지로, 전기 광학 소자(206)를 제어함으로써, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 빔(LB)이 입사되는 주사 유닛(Un)의 패턴 데이터(혹은 도 15, 도 16 중의 묘화 비트열 데이터(Sdw))에 기초하여, 전기 광학 소자(206)를 온 오프로 스위칭(구동)함으로써, 초단의 선택용 광학 소자(50)에 입사되는 빔(LB)의 강도, 즉, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의해서 기판(FS) 상에 조사되는 빔(LB)의 스폿광(SP)의 강도를 묘화해야 하는 패턴에 따라 변조시킬 수 있다.
또한, 도 17의 구성에 있어서, DFB 반도체 레이저 소자(202) 및 편광빔 스플리터(204)를 생략하고, DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)만을, 패턴 데이터(묘화 데이터)에 기초하는 전기 광학 소자(206)의 전환에 의해, 파이버 광증폭기(216)에 버스트파 모양으로 도광하는 것도 생각할 수 있다. 그렇지만, 이 구성을 채용하면, 종광(S1)의 파이버 광증폭기(216)로의 입사 주기성이 묘화해야 하는 패턴에 따라 크게 혼란스러워진다. 즉, 파이버 광증폭기(216)에 DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터의 종광(S1)이 입사되지 않는 상태가 계속된 후에, 파이버 광증폭기(216)에 종광(S1)이 입사되면, 입사 직후의 종광(S1)은 통상일 때보다도 큰 증폭율로 증폭되고, 파이버 광증폭기(216)로부터는, 규정 이상의 큰 강도를 가지는 빔이 발생한다고 하는 문제가 있다. 이에, 본 변형예에서는, 바람직한 양태로서, 파이버 광증폭기(216)에 종광(S1)이 입사되지 않는 기간에, DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터의 종광(S2)(피크 강도가 낮은 브로드한 펄스광)을 파이버 광증폭기(216)에 입사시킴으로써, 이러한 문제를 해결하고 있다. 17, the DFB
또, 전기 광학 소자(206)를 스위칭하도록 했지만, 패턴 데이터(묘화 비트열 데이터(Sdw) 또는 시리얼 데이터(DLn))에 기초하여, DFB 반도체 레이저 소자(200, 202)를 구동하도록 해도 된다. 즉, 제어 회로(222)는 패턴 데이터(묘화 비트열 데이터(Sdw), 또는 DLn)에 기초하여, DFB 반도체 레이저 소자(200, 202)를 제어하여, 소정 주파수 Fs로 펄스 모양으로 발진하는 종광(S1, S2)을 선택적(택일적)으로 발생시킨다. 이 경우는, 편광빔 스플리터(204, 208), 전기 광학 소자(206) 및 흡수체(210)는 불필요해지고, DFB 반도체 레이저 소자(200, 202) 중 어느 한쪽으로부터 선택적으로 펄스 발진되는 종광(S1, S2) 중 한쪽이, 직접 콤바이너(214)에 입사된다. 이때, 제어 회로(222)는 DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)과, DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터의 종광(S2)이 동시에 파이버 광증폭기(216)에 입사되지 않도록, 각 DFB 반도체 레이저 소자(200, 202)의 구동을 제어한다. 즉, 기판(FS)에 각 빔(LBn)의 스폿광(SP)을 조사하는 경우는, 종광(S1)만이 파이버 광증폭기(216)에 입사되도록 DFB 반도체 레이저 소자(200)를 제어한다. 또, 기판(FS)에 빔(LBn)의 스폿광(SP)을 조사하지 않는 (스폿광(SP)의 강도를 매우 낮게 하는) 경우에는, 종광(S2)만이 파이버 광증폭기(216)에 입사되도록 DFB 반도체 레이저 소자(202)를 제어한다. 이와 같이, 기판(FS)에 빔(LBn)을 조사할지 여부는, 패턴 데이터(묘화 비트열 데이터(Sdw)의 H 또는 L)의 화소 데이터(하이/로우)에 기초하여 결정된다. 또, 이 경우의 종광(S1, S2)의 편향 상태는 모두 P편향이라도 된다. Although the electro-
이와 같이, 본 변형예에 있어서도, 음향 광학 변조 소자의 수를 줄일 수 있어, 코스트가 저렴하게 된다. As described above, also in this modification, the number of the acousto-optic modulation elements can be reduced, and the cost can be reduced.
또한, 본 변형예의 광원 장치(14a, 14b)를, 상기 제1 실시 형태의 광원 장치(14a, 14b)에 이용해도 된다. 이 경우는 광원 장치(14a, 14b)로부터 출력되는 DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)의 출력 타이밍과, 각 주사 유닛(U1~U6)의 묘화용 광학 소자(106)의 스위칭을, 패턴 데이터(묘화 비트열 데이터(Sdw))에 기초하여 제어해도 된다. The
[제3 실시 형태][Third embodiment]
다음에, 도 18을 참조하여, 제3 실시 형태에 대해서 설명하지만, 제3 실시 형태에서는, 제2 실시 형태의 변형예에서 설명한 광원 장치(14a(도 17 참조), 14b)를 이용하는 것을 전제로 한다. 단, 제3 실시 형태에 적합하도록, 도 17의 광원 장치(14A)의 제어 회로(222) 내의 클록 발생기(222a)는, 도 18에 도시하는 묘화 제어용의 제어 유닛(제어 회로(500))으로부터의 배율 보정 정보(CMg)에 따라서, 클록 신호(LTC)의 시간 간격을 부분적(이산적)으로 신축하는 기능을 구비한다. 마찬가지로, 광원 장치(14B)의 제어 회로(222) 내의 클록 발생기(222a)도, 배율 보정 정보(CMg)에 따라서, 클록 신호(LTC)의 시간 간격을 부분적(이산적)으로 신축하는 기능을 구비한다. 또한, 광원 장치(14B), 광도입 광학계(40b) 및 주사 유닛(U2, U4, U6)의 동작은, 광원 장치(14A), 광도입 광학계(40a) 및 주사 유닛(U1, U3, U5)의 동작과 같으므로, 광원 장치(14B), 광도입 광학계(40b) 및 주사 유닛(U2, U4, U6)의 동작에 대해서는 설명을 생략한다. 또, 상기 제2 실시 형태의 변형예와 동일한 구성에 대해서는 마찬가지의 부호를 부여하거나, 도시를 생략하거나 하고, 다른 부분만 설명한다. Next, the third embodiment will be described with reference to Fig. 18, but in the third embodiment, it is assumed that the
도 18에 있어서, 1개의 광원 장치(14A)로부터의 빔(레이저광)(LB)은, 상술한 도 12, 도 13의 구성과 마찬가지로, 선택용 광학 소자(50, 58, 66)를 매개로 하여, 각각 3개의 주사 유닛(U1, U3, U5)에 공급된다. 선택용 광학 소자(50, 58, 66)의 각각은, 도 14, 도 15에서 설명한 묘화 인에이블(On) 신호(SPP1, SPP3, SPP5)에 응답하여 택일적으로 빔(LB)을 편향(스위칭)시켜, 주사 유닛(U1, U3, U5) 중 어느 1개에 빔(LB)을 안내한다. 또한, 앞서 설명한 것처럼, 각 묘화 라인을 따라서 패턴 묘화가 행해지지 않은 기간(비투사 기간)에, 종광(S2) 유래의 자외 대역의 빔(LB)이 약간의 강도라도 계속 방사되어, 각 묘화 라인이 장시간에 걸쳐서 기판(FS) 상의 동일한 위치에 조사되는 상황이 생기는 경우를 고려하여, 광원 장치(14a)의 빔(LB)의 사출창에는 가동 셔터(SST)가 마련된다. 18, the beam (laser beam) LB from one
도 14에 도시한 것처럼, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)의 원점 센서(OP1, OP3, OP5)로부터의 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)는, 주사 유닛(U1, U3, U5)마다의 패턴 데이터를 생성하는 생성 회로(패턴 데이터 생성 회로)(301, 303, 305)에 공급된다. 생성 회로(301)는, 도 16 중의 게이트부(GT1), 메모리부(BM1), 카운터부(CN1) 등을 포함하고, 카운터부(CN1)는 광원 장치(14a)의 제어 회로(222)(클록 발생기(222a))로부터 출력되는 클록 신호(LTC)를 베이스로 만들어지는 클록 신호(CLK1)를 계수하도록 구성된다. As shown in Fig. 14, the origin signals SZ1, SZ3, and SZ5 from the origin sensors OP1, OP3, and OP5 of the respective scanning units U1, U3, and U5 are scanned in units of scanning units U1, U3, and U5 (Pattern data generation circuits) 301, 303, and 305 that generate pattern data of the pattern data. The counter circuit CN1 includes the
마찬가지로, 생성 회로(303)는, 도 16 중의 게이트부(GT3), 메모리부(BM3), 카운터부(CN3) 등을 포함하고, 카운터부(CN3)는 클록 신호(LTC)를 베이스로 만들어지는 클록 신호(CLK3)를 계수하도록 구성되고, 생성 회로(305)는 도 16 중의 게이트부(GT5), 메모리부(BM5), 카운터부(CN5) 등을 포함하고, 카운터부(CN5)는 클록 신호(LTC)를 베이스로 만들어지는 클록 신호(CLK5)를 계수하도록 구성된다. Similarly, the
그러한 클록 신호(CLK1, CLK3, CLK5)는, 각 생성 회로(301, 303, 305)와 광원 장치(14A)의 사이의 인터페이스로서 기능하는 제어 회로(500)에 의해서, 클록 신호(LTC)를 1/n(n은 2 이상의 정수) 분주하여 만들어진다. 그 클록 신호(CLK1, CLK3, CLK5)의 각 카운터부(CN1, CN3, CN5)로의 공급은, 묘화 인에이블(On) 신호(SPP1, SPP3, SPP5)(도 15 참조)에 응답하여, 어느 1개로 제한된다. 즉, 묘화 인에이블 신호(SPP1)가 On(하이)일 때는, 클록 신호(LTC)를 1/n 분주한 클록 신호(CLK1)만이 카운터부(CN1)에 공급되고, 묘화 인에이블 신호(SPP3)가 On(하이)일 때는, 클록 신호(LTC)를 1/n 분주한 클록 신호(CLK3)만이 카운터부(CN3)에 공급되고, 묘화 인에이블 신호(SPP5)가 On(하이)일 때는, 클록 신호(LTC)를 1/n 분주한 클록 신호(CLK5)만이 카운터부(CN5)에 공급된다. Such clock signals CLK1, CLK3 and CLK5 are controlled by a
이것에 의해서, 각 생성 회로(301, 303, 305)의 각각으로부터 순서대로 출력되는 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL5)는 각각 게이트부(GT1, GT3, GT5)를 매개로 하여, 제어 회로(500) 내에 마련된 3입력의 OR 회로(GT8)(도 16 참조)에 의해서 가산되어, 묘화 비트열 데이터(Sdw)로 되어 광원 장치(14A) 내의 전기 광학 소자(206)에 공급된다. 또한, 생성 회로(301, 303, 305) 및 제어 회로(500)는, 제어 장치(18)의 일부를 구성한다. The serial data DL1, DL3 and DL5 sequentially outputted from the
이상의 구성은, 기본적으로 도 17을 이용하여 설명한 광원 장치(14A)의 이용법과 동일하지만, 본 실시 형태에서는, 3개의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각의 묘화 라인(주사 라인)(SL1, SL3, SL5)에 의해서 묘화되는 패턴의 스폿 주사 방향(Y방향)의 묘화 배율을, 개별로 미세 조정하는 기능을 마련한다. 그 기능을 위해서, 본 실시 형태에서는, 주사 유닛(U1, U3, U5)마다, 묘화 배율의 보정량에 관한 정보(mg1,mg3,mg5)를 일시적으로 기억하는 메모리부(BM1a, BM3a, BM5a)가 마련된다. 이 메모리부(BM1a, BM3a, BM5a)는, 도 18에서는 독립한 것으로서 도시했지만, 생성 회로(301, 303, 305)의 각각에 마련된 메모리부(BM1, BM3, BM5)의 일부라고 해도 된다. 이 보정량에 관한 정보(mg1,mg3,mg5)도 묘화 정보의 일부를 구성한다. The above configuration is basically the same as the method of using the
보정량에 관한 정보(mg1,mg3,mg5)는, 예를 들면, 각 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)에 의해서 묘화되는 패턴의 Y방향의 치수를, 어느 정도의 비율로 신축시킬지에 대한 레이트(ppm)에 대응한 것이다. 일례로서, 각 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)에 의해서 묘화 가능한 Y방향의 영역의 길이를 30mm라고 했을 경우, 그것을 ±200ppm(±6㎛에 상당)만큼 신축시키고 싶은 경우, 정보(mg1,mg3,mg5)에는 ±200과 같은 수치가 설정된다. 또한, 정보(mg1,mg3,mg5)는 레이트가 아니라 직접적인 신축량(±ρ㎛)으로 설정해도 상관없다. 또, 정보(mg1,mg3,mg5)는 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 각각을 따른 1 라인분의 패턴 데이터(시리얼 데이터(DLn))마다 순서대로 다시 설정해도 좋고, 복수 라인분의 패턴 데이터(시리얼 데이터(DLn))의 송출마다 다시 설정해도 좋다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 기판(FS)을 X방향(장척 방향)으로 보내면서, 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 각각을 따라서 패턴 묘화가 행해지고 있는 동안에, 동적으로 Y방향의 묘화 배율을 바꾸는 것이 가능해져, 기판(FS)의 변형이나 면 내 왜곡이 판명되는 경우에는, 그것에 기인한 묘화 위치 정밀도의 열화를 억제할 수 있다. 추가로 서로 겹쳐 노광을 할 때에는, 이미 형성된 기초의 패턴의 변형에 대응하여 겹침 정밀도를 큰폭으로 향상시킬 수 있다. The information about the amount of correction (mg1, mg3, mg5) is a rate (for example, a ratio of the degree to which the dimension in the Y direction of the pattern drawn by each of the drawing lines SL1, SL3, ppm). As an example, when the length of the Y directional area that can be drawn by each of the drawing lines SL1, SL3, and SL5 is 30 mm, and it is desired to expand and contract by ± 200 ppm (corresponding to ± 6 m) , mg5) is set to a value such as ± 200. Further, the information (mg1, mg3, mg5) may be set not to the rate but to the direct expansion and contraction amount (占 퐉 占 퐉). The information mg1, mg3, and mg5 may be set again in sequence for each pattern data (serial data DLn) for one line along each of the rendering lines SL1, SL3, and SL5, It may be set again for each transmission of the data (serial data DLn). As described above, in the present embodiment, while the substrate FS is being sent in the X direction (longitudinal direction) while the pattern drawing is performed along each of the drawing lines SL1, SL3, and SL5, It is possible to suppress the deterioration of the imaging position accuracy caused by the deformation of the substrate FS and the distortion in the plane. In addition, when overlapping exposure is performed, the overlapping accuracy can be greatly improved corresponding to the deformation of the base pattern already formed.
도 19는 도 18에 도시한 묘화 장치 중, 대표하여 주사 유닛(U1)에 의한 표준적인 패턴 묘화시의 각 부의 신호 상태와 빔(LB)의 발진 상태의 타임 차트를 나타내는 도면이다. 도 19에 있어서, 2차원의 매트릭스(Gm)는, 묘화해야 하는 패턴 데이터의 비트 패턴(PP)을 나타내고, 기판(FS) 상에서의 1그리드(1화소(픽셀) 단위)는, 예를 들면 Y방향의 치수 Py를 3㎛, X방향의 치수 Px를 3㎛로 설정된다. 또, 도 19에 있어서, 화살표로 나타내는 SL1-1, SL1-2, SL1-3, …, SL1-6은, 기판(FS)의 X방향의 이동(장척 방향의 부주사)에 따라서, 묘화 라인(SL1)에 의해서 순차 묘화되는 묘화 라인을 나타내고, 각 묘화 라인(SL1-1, SL1-2, SL1-3, …, SSL1-6)의 X방향의 간격은, 예를 들면 1화소 단위의 치수 Px(3㎛)의 1/2로 되도록, 기판(FS)의 반송 속도가 설정된다. 19 is a diagram showing time charts of the signal states of the respective parts and the oscillation state of the beam LB at the time of standard patterning by the scanning unit U1 among representations of the imaging apparatus shown in Fig. 19, a two-dimensional matrix Gm represents a bit pattern PP of pattern data to be drawn, and one grid (unit of one pixel (pixel)) on the substrate FS is, for example, Y The dimension Py in the direction is set to 3 mu m, and the dimension Px in the X direction is set to 3 mu m. In Fig. 19, SL1-1, SL1-2, SL1-3, ... SL1-6 represent drawing lines sequentially drawn by the drawing line SL1 in accordance with the movement of the substrate FS in the X direction (sub-scan in the longitudinal direction), and the drawing lines SL1-1, SL1- 2, SL1-3, ..., SSL1-6 is set to 1/2 of the dimension Px (3 占 퐉) of one pixel unit, for example, the conveying speed of the substrate FS is set.
추가로, 기판(FS) 상에 투사되는 스폿광(SP)의 XY방향의 치수(스폿 사이즈 φ)는 1화소 단위와 동일한 정도이거나, 그것보다도 조금 크게 한다. 따라서 스폿광(SP)의 사이즈 φ는 실효적인 직경(가우스 분포의 1/e2의 폭, 또는 피크 강도의 반값 전폭(全幅))으로서, 3~4㎛ 정도로 설정되고, 묘화 라인(SL1)을 따라서 스폿광(SP)을 연속적으로 투사할 때는, 예를 들면 스폿광(SP)의 실효적인 직경의 1/2로 오버랩하도록, 빔(LB)의 발진 주파수 Fs(펄스 시간 간격)와 폴리곤 미러(PM)에 의한 스폿광(SP)의 주사 속도 Vs가 설정되어 있다. 즉, 도 17에 도시하는 광원 장치(14A) 내의 편광빔 스플리터(208)로부터 사출되는 종광을 빔(Lse)(도 18)이라고 하면, 이 종광빔(Lse)은 제어 회로(222)(클록 발생기(222a))로부터 출력되는 클록 신호(LTC)의 각 클록 펄스에 응답하여 도 19와 같이 사출된다. Further, the dimension (spot size?) Of the spot light SP projected onto the substrate FS in the XY direction is approximately equal to or slightly larger than the unit of one pixel. Therefore, a size of φ is the effective diameter (the width of the 1 / e 2 of the Gaussian distribution, or the full width at half maximum (全幅) of the peak intensity) of the spot light (SP), is set at about 3 ~ 4㎛, a drawing line (SL1) Therefore, when projecting the spot light SP continuously, the oscillation frequency Fs (pulse time interval) of the beam LB and the polygon mirror (pulse interval) are set so as to overlap with, for example, 1/2 of the effective diameter of the spot light SP The scanning speed Vs of the spot light SP by the exposure light source PM is set. That is, when the beam emitted from the
그 클록 신호(LTC)와, 도 18 중의 생성 회로(301) 내의 카운터부(CN1)에 공급되는 클록 신호(CLK1)는, 1:2의 주파수비로 설정되고, 클록 신호(LTC)가 100MHz인 경우, 도 18 중의 제어 회로(500)의 1/2 분주기에 의해서, 클록 신호(CLK1)는 50MHz로 설정된다. 또한, 클록 신호(LTC)와 클록 신호(CLK1)의 주파수비는 정수배이면 좋고, 예를 들면 클록 신호(CLK1)의 설정 주파수를 1/4인 25MHz로 낮춤과 아울러, 스폿광(SP)의 주사 속도 Vs도 절반으로 낮추도록 설정해도 좋다. The clock signal LTC and the clock signal CLK1 supplied to the counter section CN1 in the
도 19에 도시하는 묘화 비트열 데이터(Sdw)는, 생성 회로(301)로부터 출력되는 시리얼 데이터(DL1)에 상당하고, 여기에서는, 예를 들면 패턴(PP)의 묘화 라인(SL1-2) 상의 패턴에 대응하고 있다. 광원 장치(14a) 내의 전기 광학 소자(206)는 묘화 비트열 데이터(Sdw)에 응답하여 편광 상태를 전환하므로, 종광빔(Lse)은 묘화 비트열 데이터(Sdw)가 On 상태(하이 「1」)인 동안은, 도 17 중의 DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터의 종광(S1)에 의해서 생성되고, 묘화 비트열 데이터(Sdw)가 Off 상태(로우 「0」)일 동안은, 도 17 의 DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터의 종광(S2)에 의해서 생성된다. 이상의 도 19에 도시한 주사 유닛(U1)의 묘화 노광의 동작은, 다른 주사 유닛(U2~U6)에서도 동일하다. The drawing bit stream data Sdw shown in Fig. 19 corresponds to the serial data DL1 output from the
또한, 광원 장치(14a)의 제어 회로(222) 내에, 묘화 비트열 데이터(Sdw)가 On 상태(하이 「1」)인 동안은, 클록 신호(LTC)에 응답하여 DFB 반도체 레이저 소자(200)로부터 종광(S1)(샤프한 펄스광)를 발생시키고, 묘화 비트열 데이터(Sdw)가 Off 상태(로우 「0」)일 동안은, 클록 신호(LTC)에 응답하여 DFB 반도체 레이저 소자(202)로부터 종광(S2)(브로드한 펄스광)을 발생시키는 구동 회로가 마련되는 경우는, 도 17, 도 18 중에 도시한 전기 광학 소자(206), 도 17 에 도시한 편광빔 스플리터(208), 흡수체(210)는 생략할 수 있다. The DFB
이와 같이, 종광빔(Lse)의 각 펄스광은, 도 17에 도시한 클록 발생기(222a)에서 생성되는 클록 신호(LTC)의 각 클록 펄스에 응답하여 출력되므로, 본 실시 형태에서는, 클록 발생기(222a) 내에, 클록 신호(LTC)의 펄스 사이의 시간(주기)을 부분적으로 증감시키기 위한 회로 구성을 마련한다. 그 회로 구성에는, 클록 신호(LTC)의 근원이 되는 기준(표준) 클록 발생기와, 분주 카운터 회로와, 가변 지연 회로 등이 마련된다. As described above, each pulse light of the light beam Lse is outputted in response to each clock pulse of the clock signal LTC generated by the
도 20은 클록 발생기(222a) 내의 기준 클록 발생기로부터의 기준 클록 신호(TC0)와, 클록 신호(LTC)의 관계를 나타내는 타임 차트이고, 도 17, 도 18 중에 도시한 배율 보정 정보(CMg)에 기초하는 보정이 행해지지 않은 상태를 나타낸다. 클록 발생기(222a) 내의 가변 지연 회로는, 항상 일정 주파수 Fs(일정한 시간 Td0)로 생성되는 기준 클록 신호(TC0)를, 프리셋값에 따른 지연 시간 DT0만큼 지연시켜, 클록 신호(LTC)로서 출력한다. 따라서 예를 들면, 기준 클록 신호(TC0)가 100MHz(Td0=10nS)이면, 프리셋값(지연 시간 DT0)에 변화가 생기지 않는 한, 클록 신호(LTC)도 100MHz(Td0=10 nS)로 계속하여 생성된다. 20 is a time chart showing the relationship between the reference clock signal TC0 and the clock signal LTC from the reference clock generator in the
이에, 클록 발생기(222a) 내의 분주 카운터 회로에 의해서, 기준 클록 신호(TC0)를 계수하고, 그 계수치가 소정치(Nv)에 이르면, 가변 지연 회로에 설정되는 프리셋값을 일정량만큼 변화시키는 구성으로 한다. 그 모습을, 도 21의 타임 차트에 의해 설명한다. 도 21에 있어서, 기준 클록 신호(TC0)가 분주 카운터 회로에 의해서 Nv까지 카운트 될 때까지, 가변 지연 회로에 설정되는 프리셋값은 지연 시간 DT0이다. 그 후, 기준 클록 신호(TC0)의 하나의 클록 펄스(Kn)에 의해서, 분주 카운터 회로가 Nv까지 계수하면, 가변 지연 회로에 설정되는 프리셋값은, 즉시 지연 시간 DT1로 변경된다. 따라서 기준 클록 신호(TC0)의 클록 펄스(Kn)의 다음에 발생하는 클록 펄스(Kn+1) 이후의 클록 펄스에 기초하여 생성되는 클록 신호(LTC)의 각 클록 펄스(K'n+1 이후)는 일률적으로 지연 시간 DT1로 생성된다. Therefore, when the reference clock signal TC0 is counted by the frequency divider circuit in the
이것에 의해서, 가변 지연 회로에 설정되는 프리셋값을 일정량 변화시켰을 때만, 즉, 클록 신호(LTC)의 클록 펄스(K'n)와 클록 펄스(K'n+1)의 사이만큼이 시간 간격 Td1로 변화하고, 그 이후의 클록 신호(LTC)의 클록 펄스의 시간 간격은 Td0가 된다. 도 21에서는, 지연 시간 DT1을 지연 시간 DT0보다도 증가시키고, 클록 신호(LTC)의 2개의 클록 펄스 사이의 시간을 Td0보다도 증가시켰지만, 감소시키는 것도 마찬가지로 가능하다. 또한, 분주 카운터 회로는 기준 클록 신호(TC0)를 Nv까지 카운트하면 영(零) 리셋되어, 다시 Nv까지의 계수를 시작한다. Thereby, only when the preset value set in the variable delay circuit is changed by a certain amount, that is, by the time interval Td1 between the clock pulse K'n and the clock pulse K'n + 1 of the clock signal LTC And the time interval of the clock pulse of the subsequent clock signal LTC becomes Td0. In Fig. 21, it is also possible to increase the delay time DT1 from the delay time DT0 and to increase the time between two clock pulses of the clock signal LTC to be larger than Td0, but to decrease it. Further, the frequency divider counter circuit is reset to zero when the reference clock signal TC0 is counted up to Nv, and starts counting up to Nv again.
가변 지연 회로에 설정되는 프리셋값의 초기치를 지연 시간 DT0, 지연 시간의 변화량을 ±ΔDh, 분주 카운터 회로가 영 리셋되는 횟수를 Nz이라고 하고, 분주 카운터 회로가 Nv까지 계수할 때(영 리셋될 때)마다 가변 지연 회로에 순차 설정되는 프리셋값의 지연 시간을 DTm이라고 하면, 지연 시간 DTm은 DTm=DT0+Nz·(±ΔDh)의 관계로 설정된다. 따라서 도 21과 같이, 영 리셋의 횟수 Nz가 1(m=1)의 사이로 설정되는 지연 시간 DT1은, DTm=DT1=DT0±ΔDh로 되고, 다음의 영 리셋(Nz=2,m=2)이 발생한 후에 설정되는 지연 시간 DT2는 DTm=DT2=DT0+2·(±ΔDh)로 된다. 따라서 지연 시간의 변화량 ±ΔDh는, 클록 신호(LTC)의 클록 펄스(K'n)와 클록 펄스(K'n+1) 사이의 시간 Td1의 기준 시간 Td0에서부터의 차분(差分)에 대응한다. The initial value of the preset value set in the variable delay circuit is set to the delay time DT0, the variation amount of the delay time is set to ± ΔDh, the number of times that the frequency divider counter circuit is reset by zero is Nz, and when the frequency divider counter circuit counts up to Nv DTm, the delay time DTm is set in the relationship of DTm = DT0 + Nz (+ - DELTA Dh), where DTm is the delay time of the preset value sequentially set in the variable delay circuit. Therefore, as shown in Fig. 21, the delay time DT1 in which the number Nz of the zero resets is set to 1 (m = 1) becomes DTm = DT1 = DT0 +/- Dh and the next zero reset (Nz = 2, DTm = DT2 = DT0 + 2 占 (占 DELTA Dh). Therefore, the variation amount DELTA DELTA Dh of the delay time corresponds to the difference (difference) from the reference time Td0 of the time Td1 between the clock pulse K'n of the clock signal LTC and the clock
이상과 같이, 클록 신호(LTC)의 특정의 2개의 클록 펄스 사이에서 시간 간격을 변화시키는 동작은, 분주 카운터 회로에 설정되는 소정치(Nv)에 따라서, 1개의 묘화 라인(SL1~SL6)의 전체 길이 중 복수 지점에서 이산적으로 실시된다. 그 모습을, 도 22에 도시한다. 도 22는 묘화 라인(SL1)의 전체 길이에 걸쳐서, 분주 카운터 회로의 계수치가 소정치(Nv)에 이를 때마다 영 리셋되는 복수의 위치를 보정점(CPP)으로서 나타낸 것이다. 그 보정점(CPP)의 각각에서는, 클록 신호(LTC)의 특정의 2개의 클록 펄스 사이만큼이, 시간 Td0에 대해서 ±ΔDh만큼 시간 신축된다. As described above, the operation of changing the time interval between the specific two clock pulses of the clock signal LTC is performed in accordance with the predetermined value Nv set in the frequency divider counter circuit by the operation of one of the drawing lines SL1 to SL6 And is performed discretely at a plurality of points in the entire length. This state is shown in Fig. 22 shows a plurality of positions that are zero-reset as correction points CPP over the entire length of the drawing line SL1 every time the counted value of the divider counter circuit reaches the predetermined value Nv. In each of the correction points CPP, the time between the two specific clock pulses of the clock signal LTC is stretched by ± DELTA Dh with respect to the time Td0.
이에, 기준 클록 신호(TC0)를 100MHz(Td0=10nS), 스폿광(SP)의 주주사 방향의 실효적인 사이즈를 3㎛, 묘화 라인(SL1(SL2~SL6도 마찬가지))의 길이를 30mm로 하고, 빔(LB)의 2개가 연속한 펄스광에 의해서 기판(FS)에 투사되는 스폿광(SP)이 주주사 방향으로 절반 정도(1.5㎛) 오버랩되어 묘화되는 것으로 하면, 묘화 라인(SL1)의 길이에 걸쳐서 생성되는 기준 클록 신호(TC0)의 클록 수는 20000개가 된다. 또, 지연 시간의 변화량 ΔDh는, 기준의 시간 간격 Td0에 대해서 충분히 작은, 예를 들면 2% 정도로 설정되는 것으로 한다. 이 조건 하에서, 묘화 라인(SL1)을 따라서 묘화되는 패턴을, 150ppm만큼 주주사 방향(Y방향)으로 신축시키는 경우, 묘화 라인(SL1)이 길이 30mm의 150ppm는 4.5㎛에 상당한다. 이들 묘화 배율의 레이트 150ppm, 혹은 실제 치수 길이 4.5㎛에 관한 정보는, 도 18 중의 메모리부(BM1a)에 정보(mg1)로서 보존된다. The effective clock size of the reference clock signal TC0 is 100 MHz (Td0 = 10 nS), the effective size of the spot light SP in the main scanning direction is 3 m, and the length of the drawing line SL1 (SL2 to SL6) And the beam LB are overlapped by about half (1.5 mu m) in the main scanning direction, the length of the drawing line SL1 The number of clocks of the reference clock signal TC0 generated over the reference clock signal TC0 becomes 20,000. The variation amount DELTA Dh of the delay time is set to be sufficiently small, for example, about 2% with respect to the reference time interval Td0. Under this condition, when the pattern drawn along the drawing line SL1 is expanded and contracted by 150 ppm in the main-scan direction (Y direction), 150 ppm of the drawing line SL1 with a length of 30 mm corresponds to 4.5 占 퐉. Information about the rate of these drawing magnifications of 150 ppm or the actual dimension length of 4.5 mu m is stored as the information mg1 in the memory unit BM1a in Fig.
따라서 클록 신호(LTC)의 20000개의 클록 펄스열 중, 시간 Td0에 대해서 ΔDh만큼 시간 신축시키는 보정점(CPP)(도 22)의 개수는, 4.5㎛/(1.5㎛×2%)=150이 되고, 도 22에 도시한 분주 카운터 회로에 설정되는 최대의 소정치(Nv)는 20000/150으로부터, 약 133이 된다. Therefore, of the 20000 clock pulse strings of the clock signal LTC, the number of correction points CPP (FIG. 22) for time stretching and contracting by the time Ddh with respect to the time Td0 is 4.5 m / (1.5
또, 지연 시간의 변화량 ΔDh를 5%라고 했을 경우, 보정점(CPP)의 개수는, 4.5㎛/(1.5㎛×5%)=60이 되고, 분주 카운터 회로에 설정되는 최대의 소정치(Nv)는, 20000/60으로부터 약 333이 된다. 이와 같이, 지연 시간의 변화량 ΔDh가 10% 미만으로 작기 때문에, 그 보정점(CPP)에서 묘화해야 하는 패턴이 존재했다고 해도, 그 패턴의 사이즈는 스폿광(SP)의 사이즈보다도 크기 때문에, 보정점(CPP)에서의 스폿광(SP)의 주주사 방향의 약간의 위치 어긋남에 의한 묘화 오차는 무시할 수 있다. When the variation amount DELTA Dh of the delay time is 5%, the number of correction points CPP is 4.5 m / (1.5 m x 5%) = 60, and the maximum value Nv ) Becomes about 333 from 20000/60. Thus, even if there is a pattern to be drawn at the correction point CPP because the amount of change DELTA Dh of the delay time is smaller than 10%, the size of the pattern is larger than the size of the spotlight SP, The drawing error due to slight positional deviation of the spot light SP in the main scanning direction in the scanning direction CPP can be ignored.
이상과 같은 지연 시간의 변화량 ΔDh, 보정점(CPP)의 개수, 분주 카운터 회로에 의한 소정치(Nv)의 설정 등은, 도 18의 제어 회로(500)로부터 출력되는 배율 보정 정보(CMg)(ppm)에 기초하여, 도 17에 도시한 제어 회로(222) 내에서 연산되고, 클록 발생기(222a) 내의 분주 카운터 회로나 가변 지연 회로 등에 설정된다. The setting of the delay amount change amount DELTA Dh, the number of correction points CPP, the predetermined value Nv by the frequency divider circuit, and the like are the same as the magnification correction information CMg ( ppm) and is set in the
이상의 실시 형태에 의하면, 광원 장치(14A)로부터의 빔(LB)은, 예를 들면 3개의 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에 시분할로 순서대로 공급할 수 있고, 각 주사 유닛(U1, U3, U5)의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)을 따른 묘화 동작을 시리얼로 개별로 행할 수 있기 때문에, 도 18에 도시한 것처럼, 주사 유닛(U1, U3, U5)마다 묘화 배율의 보정량에 관한 정보(mg1,mg3,mg5)를 설정할 수 있다. 그것에 따라서, 기판(FS)의 Y방향의 신축이 똑같지 않고, Y방향으로 분할한 몇 개의 영역마다 신축율이 달라져 있어도, 그것에 대응하도록 각 주사 유닛(Un)에 최적인 묘화 배율의 보정량을 설정할 수 있고, 기판(FS)의 비선형인 변형에도 대응할 수 있다고 하는 이점이 얻어진다. The beam LB from the
이상, 피조사체(기판(FS)) 상에 집광되는 스폿광(SP)을 주사하여 패턴을 묘화하는 장치에 접속되어, 스폿광(SP)이 되는 빔(레이저광)(LB)을 사출하는 광원 장치(14A)에는, 도 17, 도 18에 도시하는 것처럼, 소정 주기(Td0)의 클록 펄스(클록 신호(LTC))에 응답하여, 발광 시간이 소정 주기에 대해서 짧고 피크 강도가 높은 샤프한 제1 펄스광(종광(S1))을 발생하는 제1 반도체 레이저 광원(200)과, 클록 펄스에 응답하여, 발광 시간이 소정 주기보다도 짧고, 또한 제1 펄스광(종광(S1))의 발광 시간보다도 길고 피크 강도가 낮은 브로드한 제2 펄스광(종광(S2))을 발생하는 제2 반도체 레이저 광원(202)과, 제1 펄스광(종광(S1)) 혹은 제2 펄스광(종광(S2))이 입사되는 파이버 광증폭기(216)와, 묘화해야 하는 패턴의 정보(묘화 비트열 데이터(Sdw))에 기초하여, 피조사체 상에 스폿광(SP)을 투사하는 묘화시에는, 제1 펄스광(종광(S1))을 파이버 광증폭기에 입사시키고, 피조사체 상에 스폿광(SP)을 투사하지 않는 비묘화시에는, 제2 펄스광(종광(S2))을 파이버 광증폭기(216)에 입사시키도록 전환하는 전환 장치가 마련된다. 그 전환 장치는, 제1 펄스광(종광(S1))과 제2 펄스광(종광(S2)) 중 어느 한쪽을 묘화해야 하는 패턴 정보에 기초하여 선택하는 전기 광학 소자(206), 혹은 제1 펄스광(종광(S1))과 제2 펄스광(종광(S2)) 중 어느 한쪽이 발생하도록, 묘화해야 하는 패턴 정보에 기초하여 제1 반도체 레이저 광원(200)과 제2 반도체 레이저 광원(202)의 구동을 제어하는 회로로 구성된다. A laser beam LB emitted from a beam (laser beam) LB that is connected to an apparatus for scanning a spot light SP focused on a workpiece (substrate FS) As shown in Figs. 17 and 18, the
본 제3 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태 또는 그 변형예나, 상기 제2 실시 형태에도 적용 가능하다. 즉, 제3 실시 형태에서 설명한, 광원 장치(14A)의 제어 회로(222) 내의 클록 발생기(222a)가, 도 18에 도시하는 묘화 제어용의 제어 유닛(제어 회로(500))로부터의 배율 보정 정보(CMg)에 따라서, 클록 신호(LTC)의 시간 간격을 부분적(이산적)으로 신축하는 기능을, 상기 제1 실시 형태 또는 그 변형예의 광원 장치(14)나, 상기 제2 실시 형태의 광원 장치(14)에 적용 가능하다. 이 경우는, 광원 장치(14)는 DFB 반도체 레이저 소자(202), 편광빔 스플리터(204), 전기 광학 소자(206), 편광빔 스플리터(208) 및 흡수체(210)를 가지지 않아도 되고, 즉, 광원 장치(14)는 DFB 반도체 레이저 소자(200)가 발광한 펄스 모양의 종광(S1)을 파이버 광증폭기(216)로 증폭시켜, 빔(LB)으로서 사출하는 것이 좋다. 이 경우는, 광원 장치(14)는 전기 광학 소자(206)를 가지지 않기 때문에, 생성 회로(301, 303, 305)가 생성한 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL5)는, 주사 유닛(Un)의 묘화용 광학 소자(106) 또는 묘화용 광학 소자(150)에 보내진다. The third embodiment is also applicable to the first embodiment, the modification thereof, and the second embodiment. That is, the
[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]
도 23은 제4 실시 형태의 기판(피조사체)(FS)에 노광 처리를 실시하는 노광 장치(EX)를 포함하는 디바이스 제조 시스템(10)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 특별히 예고가 없는 한, 상기 제1~ 제3 실시 형태(변형예도 포함함)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하거나, 도시를 생략하거나 하고, 그 다른 부분만을 설명한다. 23 is a diagram showing a schematic configuration of a
본 제4 실시 형태에 있어서는, 상기 제1~ 제3 실시 형태(변형예도 포함함)와 마찬가지로, 빔 주사 장치로서의 노광 장치(EX)는, 마스크를 이용하지 않는 직묘 방식의 노광 장치, 이른바 래스터 스캔 방식의 노광 장치이다. 노광 장치(EX)는 상기 제1~제3 실시 형태(변형예도 포함함)에서 설명한 묘화 헤드(16) 대신에, 빔 전환 부재(20) 및 노광 헤드(22)를 구비한다. 또, 노광 장치(EX)는 복수의 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))도 구비하고 있다. 제1~ 제3 실시 형태(변형예도 포함함)에서는 특별히 설명하지 않았지만, 상기 제1~ 제3 실시 형태의 노광 장치(EX)도 복수의 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))를 구비하고 있다. 또한, 제4 실시 형태의 노광 장치(EX)에 있어서도, 기판 반송 기구(12), 광원 장치(14') 및 제어 장치(18)를 구비하고 있는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 본 제4 실시 형태의 광원 장치(14')는 상기 제2 실시 형태의 변형예에서 설명한 광원 장치(14)(광원 장치(14a, 14b))와 동일한 구성(도 17 참조)인 것을 전제로 한다. 이 광원 장치(14')가 사출한 빔(LB)은, 빔 전환 부재(20)를 매개로 하여 노광 헤드(22)에 입사된다. In the fourth embodiment, similar to the first to third embodiments (including the modified examples), the exposure apparatus EX as the beam scanning apparatus is an exposure apparatus of a coping mode without using a mask, that is, Type exposure apparatus. The exposure apparatus EX includes a
빔 전환 부재(20)는 노광 헤드(22)를 구성하는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6)) 중, 스폿광(SP)의 1차원 주사를 행하는 1개의 주사 유닛(Un)에, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)이 입사되도록, 빔(LB)의 광로를 전환하는 것이다. 이 빔 전환 부재(20)에 대해서는 후에 상세하게 설명한다. The
노광 헤드(22)는 빔(LB)이 각각 입사하는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))을 구비하고 있다. 노광 헤드(22)는 회전 드럼(DR)의 원주면에 의해 지지되어 있는 기판(FS)의 일부분에, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의해서 패턴을 묘화한다. 노광 헤드(22)는 동일 구성의 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))을 배열한, 이른바 멀티 빔형의 노광 헤드로 되어 있다. 도 23에 도시하는 것처럼, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)은, 중심면(Poc)에 대해서 기판(FS)의 반송 방향의 상류측(-X방향측)에 배치되고, 또한 Y방향을 따라서 배치되어 있다. 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)은 중심면(Poc)에 대해서 기판(FS)의 반송 방향의 하류측(+X방향측)에 배치되고, 또한 Y방향을 따라서 배치되어 있다. 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)과, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)은, 중심면(Poc)에 대해서 대칭으로 마련되어 있다. 즉, 제4 실시 형태에 있어서는, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)과 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 배치가, 상기 제1~ 제3 실시 형태(변형예도 포함함)에서 설명한 것과 반대로 되어 있다. The exposure head 22 has a plurality of scanning units Un (U1 to U6) through which the beams LB are incident. The exposure head 22 draws a pattern on a part of the substrate FS supported by the circumferential surface of the rotary drum DR by a plurality of scanning units Un (U1 to U6). The exposure head 22 is a so-called multi-beam type exposure head in which a plurality of scanning units Un (U1 to U6) having the same configuration are arranged. As shown in Fig. 23, the odd-number scan units U1, U3, and U5 are arranged on the upstream side (-X direction side) in the transport direction of the substrate FS with respect to the center plane Poc, Respectively. The even-numbered scanning units U2, U4 and U6 are disposed on the downstream side (+ X direction side) of the substrate FS with respect to the center plane Poc in the carrying direction of the substrate FS, and are arranged along the Y direction. The odd scanning units U1, U3 and U5 and the even scanning units U2, U4 and U6 are provided symmetrically with respect to the center plane Poc. That is, in the fourth embodiment, the arrangements of the odd-number scan units U1, U3, U5 and the even-number scan units U2, U4, U6 are the same as those of the first to third embodiments As shown in Fig.
주사 유닛(Un)은 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 스폿광(SP)으로 수렴시키도록 투사하면서, 그 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 소정의 직선적인 묘화 라인(주사선)(SLn)을 따라서, 회전하는 폴리곤 미러(PM)(도 28 참조)에 의해서 1차원으로 주사한다. The scanning unit Un irradiates the spot F onto the substrate FS while projecting the beam LB from the light source device 14 'to converge the beam LB onto the surface to be irradiated of the substrate FS into the spot light SP, Dimensional scanning by a rotating polygon mirror PM (see Fig. 28) along a predetermined linear drawing line (scanning line) SLn on the surface to be scanned of the polygon mirror PM.
복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))은 소정의 배치 관계로 배치되어 있다. 본 제4 실시 형태에 있어서는, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))은 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))이, 도 24, 도 25에 도시하는 것처럼, Y방향(기판(FS)의 폭 방향, 주주사 방향)에 관해서, 서로 분리되는 일 없이, 서로 이어지도록 배치되어 있다. 또한, 제1~ 제3 실시 형태(변형예)에서 기술한 것처럼, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 입사되는 빔(LB)을, 각각 LB1~LB6으로 나타내는 경우가 있다. 이 주사 유닛(Un)에 입사되는 빔(LB)은, 소정의 방향으로 편광된 직선 편광(P편광 또는 S편광)의 빔이며, 본 제4 실시 형태에서는, P편광의 빔으로 한다. 또, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 입사하는 빔(LB1~LB6)을 빔(LBn)으로 나타내는 경우도 있다. The plurality of scanning units Un (U1 to U6) are arranged in a predetermined arrangement relationship. In the fourth embodiment, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) are arranged so that the drawing lines SLn (SL1 to SL6) of the plurality of scanning units Un (U1 to U6) (The width direction of the substrate FS, the main scanning direction), as shown in FIG. 25, without being separated from each other. In addition, as described in the first to third embodiments (modified examples), the beams LB incident on the respective scanning units Un (U1 to U6) may be represented by LB1 to LB6, respectively. The beam LB incident on the scanning unit Un is a beam of linearly polarized light (P polarized light or S polarized light) polarized in a predetermined direction. In the fourth embodiment, the beam LB is a beam of P polarized light. In addition, the beams LB1 to LB6 incident on each of the six scanning units U1 to U6 may be referred to as a beam LBn.
도 25에 도시하는 것처럼, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6)) 전부(全部)로 노광 영역(W)의 폭 방향의 모두를 커버하도록, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은, 주사 영역을 분담하고 있다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은, 기판(FS)의 폭 방향으로 분할된 복수의 영역마다 패턴을 묘화할 수 있다. 예를 들면, 1개의 주사 유닛(Un)에 의한 Y방향의 주사 길이(묘화 라인(SLn)의 길이)를 30~60mm 정도라고 하면, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)의 3개와, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 3개의 합계 6개의 주사 유닛(Un)을 Y방향으로 배치함으로써, 묘화 가능한 Y방향의 폭이 180~360mm 정도로 넓어진다. 각 묘화 라인(SL1~SL6)의 길이(주사 길이, 주주사 방향의 묘화폭)는, 원칙적으로 동일하게 한다. Each of the scanning units Un (U1 to U6) is formed so as to cover all of the widthwise direction of the exposure area W with all of the plurality of scanning units Un (U1 to U6) , And scan areas. Thus, each of the scanning units Un (U1 to U6) can draw a pattern for each of a plurality of regions divided in the width direction of the substrate FS. For example, when the scanning length in the Y direction (the length of the drawing line SLn) by one scanning unit Un is about 30 to 60 mm, three of the odd-numbered scanning units U1, U3, and U5, By arranging the three total six scanning units Un of the even-numbered scanning units U2, U4, and U6 in the Y direction, the width in the Y-direction that can be drawn is widened to about 180 to 360 mm. The length (scanning length, drawing width in the main scanning direction) of each of the drawing lines SL1 to SL6 is, in principle, the same.
또한, 상술한 것처럼, 실제의 각 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))은, 스폿광(SP)이 피조사면을 실제로 주사 가능한 최대의 길이보다도 약간 짧게 설정된다. 이와 같이 설정함으로써, 스폿광(SP)의 최대 주사 길이(예를 들면, 31mm)의 범위 내에서, 묘화 라인(SLn)(예를 들면, 주사 길이는 30mm)의 위치를 주주사 방향으로 미세 조정하거나, 묘화 배율을 미세 조정하거나 하는 것이 가능해진다. 스폿광(SP)의 최대 주사 길이는, 주로 주사 유닛(Un) 내의 폴리곤 미러(회전 폴리곤 미러)(PM)의 뒤에 마련되는 fθ 렌즈(FT)(도 28 참조)의 구경에 의해서 정해진다. In addition, as described above, the actual drawing lines SLn (SL1 to SL6) are set to be slightly shorter than the maximum length at which the spot light SP can actually be scanned on the surface to be irradiated. By setting in this way, the position of the drawing line SLn (for example, the scanning length is 30 mm) is finely adjusted in the main scanning direction within the range of the maximum scanning length (for example, 31 mm) of the spotlight SP , It is possible to finely adjust the imaging magnification. The maximum scanning length of the spot light SP is determined mainly by the aperture of the f? Lens FT (see Fig. 28) provided behind the polygon mirror (rotating polygon mirror) PM in the scanning unit Un.
복수의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))은, 중심면(Poc)을 사이에 두고, 회전 드럼(DR)의 원주 방향으로 2열로 배치된다. 홀수번째의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)은 중심면(Poc)에 대해서 기판(FS)의 반송 방향의 상류측(-X방향측)의 기판(FS)의 피조사면에 위치한다. 짝수번째의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)은, 중심면(Poc)에 대해서 기판(FS)의 반송 방향의 하류측(+X방향측)의 기판(FS)에 피조사면 상에 위치한다. 묘화 라인(SL1~SL6)은 기판(FS)의 폭 방향, 즉, 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)과 거의 병행(竝行)으로 되어 있다. The plurality of drawing lines SLn (SL1 to SL6) are arranged in two rows in the circumferential direction of the rotary drum DR with the center plane Poc therebetween. The odd-numbered drawing lines SL1, SL3 and SL5 are located on the surface to be irradiated of the substrate FS on the upstream side (-X direction side) in the carrying direction of the substrate FS with respect to the center plane Poc. The even-numbered drawing lines SL2, SL4 and SL6 are located on the substrate FS on the downstream side (+ X direction side) of the substrate FS with respect to the center plane Poc in the carrying direction of the substrate FS. The drawing lines SL1 to SL6 are substantially parallel to the width direction of the substrate FS, that is, the central axis AXo of the rotary drum DR.
묘화 라인(SL1, SL3, SL5)은 기판(FS)의 폭 방향(주사 방향)을 따라서 소정의 간격을 두고 직선 상에 배치되어 있다. 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)도 마찬가지로, 기판(FS)의 폭 방향(주사 방향)을 따라서 소정의 간격을 두고 직선 상에 배치되어 있다. 홀수번째의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 각각을 따라서 주사되는 빔(LBn)의 스폿광(SP)의 주사 방향은, 1차원의 방향으로 되어 있고, -Y방향으로 되어 있다. 짝수번째의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 각각을 따라서 주사되는 빔(LBn)의 스폿광(SP)의 주사 방향은, 1차원의 방향으로 되어 있고, +Y방향으로 되어 있다. The drawing lines SL1, SL3, and SL5 are arranged on a straight line at a predetermined interval along the width direction (scanning direction) of the substrate FS. The drawing lines SL2, SL4 and SL6 are likewise arranged on a straight line at a predetermined interval along the width direction (scanning direction) of the substrate FS. The scanning direction of the spot light SP of the beam LBn scanned along each of the odd-numbered imaging lines SL1, SL3, and SL5 is in the one-dimensional direction and in the -Y direction. The scanning direction of the spot light SP of the beam LBn scanned along each of the even-numbered imaging lines SL2, SL4, and SL6 is in the one-dimensional direction and is in the + Y direction.
제4 실시 형태에 있어서는, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))은 빔(LBn)의 스폿광(SP)의 주사를, 미리 정해진 순서(소정의 순서)에 따라서 반복하여 행한다. 예를 들면, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서가, U1→U2→U3→U4→U5→U6로 되어 있는 경우는, 먼저, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)의 주사를 1회 행한다. 그리고 주사 유닛(U1)의 스폿광(SP)의 주사가 종료되면, 주사 유닛(U2)이 스폿광(SP)의 주사를 1회 행하고, 그 주사가 종료되면, 주사 유닛(U3)이 스폿광(SP)의 주사를 1회 행하는 방식으로, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))이 소정의 순서대로 스폿광(SP)의 주사를 1회씩 행한다. 그리고 주사 유닛(U6)의 스폿광(SP)의 주사가 종료되면, 주사 유닛(U1)의 스폿광(SP)의 주사로 돌아간다. 이와 같이, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))은, 스폿광(SP)의 주사를 소정의 순서대로 반복한다. In the fourth embodiment, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) repeat scanning of the spot lights SP of the beam LBn in a predetermined order (predetermined order). For example, when the order of the scanning unit Un for scanning the spot light SP is U1 → U2 → U3 → U4 → U5 → U6, first, the scanning unit U1 irradiates the spot light SP) is performed once. When the scanning of the spot light SP of the scanning unit U1 is completed, the scanning unit U2 performs the scanning of the spot light SP once, and when the scanning is completed, the scanning unit U3 moves the spot light SP A plurality of scanning units Un (U1 to U6) scan the spot light SP one time in a predetermined order in such a manner that the scanning of the spot SP is performed once. When the scanning of the spot light SP of the scanning unit U6 is completed, the scanning of the spot light SP of the scanning unit U1 is returned. In this manner, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) repeat the scanning of the spot light SP in a predetermined order.
각 주사 유닛(Un(U1~U6))은, 적어도 XZ 평면에 있어서, 각 빔(LBn)이 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)을 향해 진행하도록, 각 빔(LBn)을 기판(FS)을 향해서 조사한다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))으로부터 기판(FS)을 향해 진행하는 빔(LBn)의 광로(빔 중심축)는, XZ 평면에 있어서, 기판(FS)의 피조사면의 법선(法線)과 같은 축(평행)이 된다. 또, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은, 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))에 조사하는 빔(LBn)이, YZ 평면과 평행한 면 내에서는 기판(FS)의 피조사면에 대해서 수직이 되도록, 빔(LBn)을 기판(FS)을 향해서 조사한다. 즉, 피조사면에서의 스폿광(SP)의 주주사 방향에 관해서, 기판(FS)에 투사되는 빔(LBn(LB1~LB6))은 텔레센트릭한 상태로 주사된다. 여기서, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의해서 규정되는 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 각 중점을 통과하여 기판(FS)의 피조사면과 수직인 선(또는 광축이라고도 부름)을, 조사 중심축(Len(Le1~Le6))라고 부른다(도 24 참조). Each of the scanning units Un (U1 to U6) is configured to move each of the beams LBn to the substrate FS (not shown) so that each beam LBn advances toward the central axis AXo of the rotary drum DR, ). Thus, the optical path (beam central axis) of the beam LBn proceeding from each of the scanning units Un (U1 to U6) toward the substrate FS is parallel to the surface of the substrate FS on the XZ plane It becomes the same axis (parallel) as the normal (normal) line. In addition, each of the scanning units Un (U1 to U6) is arranged such that the beam LBn irradiating the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is directed to the irradiated surface of the substrate FS in a plane parallel to the YZ plane The beam LBn is irradiated toward the substrate FS so as to be perpendicular to the substrate FS. That is, with respect to the main scanning direction of the spot light SP on the surface to be irradiated, the beams LBn (LB1 to LB6) projected on the substrate FS are scanned in a telecentric state. Herein, a line (also referred to as an optical axis) perpendicular to the surface to be irradiated of the substrate FS passing through each middle point of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) defined by the respective scanning units Un (U1 to U6) Is referred to as an irradiation center axis (Len (Le1 to Le6)) (see Fig. 24).
이 각 조사 중심축(Len(Le1~Le6))은, XZ 평면에 있어서, 묘화 라인(SL1~SL6)과 중심축(AXo)을 잇는 선으로 되어 있다. 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각의 조사 중심축(Le1, Le3, Le5)은, XZ 평면에 있어서 동일한 방향으로 되어 있고, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 각각의 조사 중심축(Le2, Le4, Le6)은, XZ 평면에 있어서 동일한 방향으로 되어 있다. 또, 조사 중심축(Le1, Le3, Le5)과 조사 중심축(Le2, Le4, Le6)은, XZ 평면에 있어서, 중심면(Poc)에 대해서 각도가 ±θ로 되도록 설정되어 있다(도 23 참조). Each of the irradiation central axes Len (Le1 to Le6) is a line connecting the drawing lines SL1 to SL6 and the central axis AXo in the XZ plane. The irradiation central axes Le1, Le3 and Le5 of the odd-number scan units U1, U3 and U5 are in the same direction in the XZ plane and the irradiation center axes Le1, Le3 and Le5 of the odd- The irradiation central axes Le2, Le4 and Le6 are in the same direction in the XZ plane. The irradiation central axes Le1, Le3 and Le5 and the irradiation central axes Le2, Le4 and Le6 are set so that the angle is ±? With respect to the central plane Poc in the XZ plane ).
도 23에 도시한 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))은, 도 25에 도시하는 것처럼, 기판(FS)에 형성된 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))를 검출하기 위한 것이며, Y방향을 따라서 복수 개(본 제4 실시 형태에서는, 4개) 마련되어 있다. 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))는, 기판(FS)의 피조사면의 노광 영역(W)에 묘화되는 소정의 패턴과, 기판(FS)을 상대적으로 위치 맞춤하기(얼라이먼트하기) 위한 기준 마크이다. 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))은 회전 드럼(DR)의 원주면에 의해 지지되어 있는 기판(FS) 상에서, 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))를 검출한다. 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))은, 노광 헤드(22)로부터의 빔(LBn(LB1~LB6))의 스폿광(SP)에 의한 기판(FS) 상의 피조사 영역(묘화 라인(SL1~SL6)으로 둘러싸인 영역)보다도 기판(FS)의 반송 방향의 상류측(-X방향측)에 마련되어 있다. The alignment microscope AMm (AM1 to AM4) shown in Fig. 23 is for detecting the alignment marks MKm (MK1 to MK4) formed on the substrate FS as shown in Fig. 25, (Four in the fourth embodiment) are provided. The alignment marks MKm (MK1 to MK4) are formed on the basis of a predetermined pattern drawn on the exposure area W of the surface to be irradiated of the substrate FS and a reference mark (alignment mark) for relatively positioning (aligning) to be. The alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) detect the alignment marks MKm (MK1 to MK4) on the substrate FS supported by the circumferential surface of the rotary drum DR. The alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are arranged on the irradiation area (drawing lines SL1 to SL4) on the substrate FS by the spot lights SP of the beams LBn (LB1 to LB6) from the exposure head 22, SL) on the upstream side in the transport direction of the substrate FS (-X direction side).
얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))은 얼라이먼트용의 조명광을 기판(FS)에 투사하는 광원과, 기판(FS)의 표면의 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))를 포함하는 국소 영역(관찰 영역)의 확대 이미지를 얻는 관찰 광학계(대물 렌즈를 포함함)와, 그 확대 이미지를 기판(FS)이 반송 방향으로 이동하고 있는 동안에 고속 셔터로 촬상하는 CCD, CMOS 등의 촬상 소자를 가진다. 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))이 촬상한 촬상 신호(화상 데이터)(ig(ig1~ig4))는 제어 장치(18)에 보내진다. 제어 장치(18)는 촬상 신호(ig(ig1~ig4))의 화상 해석과, 촬상한 순간의 회전 드럼(DR)의 회전 위치의 정보(도 24에 도시한 스케일부(SD)를 판독하는 인코더(EN1a, EN1b)에 의한 계측치)에 기초하여, 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))의 위치를 검출하여, 기판(FS)의 위치를 고정밀도로 계측한다. 또한, 얼라이먼트용의 조명광은 기판(FS) 상의 감광성 기능층에 대해서 거의 감도를 가지지 않는 파장 대역의 광, 예를 들면, 파장 500~800nm 정도의 광이다. The alignment microscope AMm (AM1 to AM4) includes a light source for projecting illumination light for alignment onto the substrate FS and a local region including alignment marks MKm (MK1 to MK4) on the surface of the substrate FS (Including an objective lens) for obtaining an enlarged image of the object (e.g., an image of the object), and an imaging device such as a CCD or CMOS for imaging the enlarged image with a high-speed shutter while the substrate FS is moving in the carrying direction. The imaging signals (image data) ig (ig1 to ig4) captured by the alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are sent to the
얼라이먼트 마크(MK1~MK4)는 각 노광 영역(W)의 주위에 마련되어 있다. 얼라이먼트 마크(MK1~MK4)는 노광 영역(W)의 기판(FS)의 폭 방향의 양측에, 기판(FS)의 장척 방향을 따라서 일정한 간격 DI으로 복수 개 형성되어 있다. 얼라이먼트 마크(MK1)는 기판(FS)의 폭 방향의 -Y방향측에, 얼라이먼트 마크(MK4)는 기판(FS)의 폭 방향의 +Y방향측에 각각 형성되어 있다. 이러한 얼라이먼트 마크(MK1~MK4)는 기판(FS)이 큰 텐션을 받거나, 열프로세스를 받거나 하여 변형되어 있지 않은 상태에서는, 기판(FS)의 장척 방향(X방향)에 관해서 동일 위치가 되도록 배치된다. 추가로, 얼라이먼트 마크(MK2,MK3)는, 얼라이먼트 마크(MK1)와 얼라이먼트 마크(MK4)의 사이로서, 노광 영역(W)의 +X방향측과 -X방향측과의 여백부(余白部)에 기판(FS)의 폭 방향(단척 방향)을 따라서 형성되어 있다. 얼라이먼트 마크(MK2,MK3)는 노광 영역(W)과 노광 영역(W)의 사이에 형성되어 있다. 얼라이먼트 마크(MK2)는 기판(FS)의 폭 방향의 -Y방향측에, 얼라이먼트 마크(MK3)는 기판(FS)의 +Y방향측에 형성되어 있다. Alignment marks (MK1 to MK4) are provided around the respective exposure regions (W). A plurality of alignment marks MK1 to MK4 are formed on the both sides of the exposure area W in the width direction of the substrate FS with a predetermined interval DI along the longitudinal direction of the substrate FS. The alignment mark MK1 is formed on the -Y direction side in the width direction of the substrate FS and the alignment mark MK4 is formed on the + Y direction side in the width direction of the substrate FS. The alignment marks MK1 to MK4 are arranged so as to be at the same position with respect to the longitudinal direction (X direction) of the substrate FS in a state in which the substrate FS is subjected to a large tension or is not deformed due to heat treatment . Further, the alignment marks MK2 and MK3 are provided between the alignment mark MK1 and the alignment mark MK4 in a margin portion between the + X direction side and the -X direction side of the exposure region W And is formed along the width direction (short side direction) of the substrate FS. Alignment marks MK2 and MK3 are formed between the exposure region W and the exposure region W. [ The alignment mark MK2 is formed on the -Y direction side in the width direction of the substrate FS and the alignment mark MK3 is formed on the + Y direction side of the substrate FS.
또한, 기판(FS)의 -Y방향의 측단부(側端部)에 배열되는 얼라이먼트 마크(MK1)와 여백부의 얼라이먼트 마크(MK2)의 Y방향의 간격, 여백부의 얼라이먼트 마크(MK2)와 얼라이먼트 마크(MK3)의 Y방향의 간격, 및 기판(FS)의 +Y방향의 측단부에 배열되는 얼라이먼트 마크(MK4)와 여백부의 얼라이먼트 마크(MK3)의 Y방향의 간격은, 모두 동일한 거리로 설정되어 있다. 이들 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))는 제1층인 패턴층의 형성시에 함께 형성되어도 된다. 예를 들면, 제1층의 패턴을 노광할 때, 패턴이 노광되는 노광 영역(W)의 주위에 얼라이먼트 마크용 패턴도 함께 노광해도 된다. 또한, 얼라이먼트 마크(MKm)는 노광 영역(W) 내에 형성되어도 된다. 예를 들면, 노광 영역(W) 내로서, 노광 영역(W)의 윤곽을 따라서 형성되어도 된다. 또, 노광 영역(W) 내에 얼라이먼트 마크(MKm)를 형성하는 경우는, 노광 영역(W) 내에 형성되는 전자 디바이스의 패턴 중의 특정 위치의 패턴 부분, 혹은 특정 형상의 부분을 얼라이먼트 마크(MKm)로서 이용해도 된다. The distance in the Y direction between the alignment mark MK1 arranged on the side end portion of the substrate FS in the -Y direction and the alignment mark MK2 on the blank portion and the alignment mark MK2 on the blank portion, The spacing in the Y direction of the substrate MK3 and the spacing in the Y direction between the alignment mark MK4 arranged at the side end in the + Y direction of the substrate FS and the alignment mark MK3 at the blank portion are all set to the same distance . These alignment marks MKm (MK1 to MK4) may be formed together at the time of forming the pattern layer as the first layer. For example, when the pattern of the first layer is exposed, a pattern for an alignment mark may also be exposed around the exposure region W where the pattern is exposed. The alignment mark MKm may be formed in the exposure region W. [ For example, it may be formed along the outline of the exposure area W in the exposure area W. [ When the alignment mark MKm is formed in the exposure area W, the pattern part at a specific position in the pattern of the electronic device formed in the exposure area W, or a part of the specific shape, is used as the alignment mark MKm May be used.
얼라이먼트 현미경(AM1)은 대물 렌즈에 의한 관찰 영역(검출 영역)(Vw1) 내에 존재하는 얼라이먼트 마크(MK1)를 촬상하도록 배치된다. 마찬가지로, 얼라이먼트 현미경(AM2~AM4)은, 대물 렌즈에 의한 관찰 영역(Vw2~Vw4) 내에 존재하는 얼라이먼트 마크(MK2~MK4)를 촬상하도록 배치된다. 따라서 복수의 얼라이먼트 현미경(AM1~AM4)은 복수의 얼라이먼트 마크(MK1~MK4)의 위치에 대응하여, 기판(FS)의 -Y방향측에서부터 얼라이먼트 현미경(AM1~AM4)의 순으로 마련되어 있다. 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))은, X방향에 관해서, 노광 위치(묘화 라인(SL1~SL6))과 얼라이먼트 현미경(AMm)의 관찰 영역(Vw(Vw1~Vw4))의 거리가, 노광 영역(W)의 X방향의 길이보다도 짧아지도록 마련되어 있다. Y방향으로 마련되는 얼라이먼트 현미경(AMm)의 수는, 기판(FS)의 폭 방향으로 형성되는 얼라이먼트 마크(MKm)의 수에 따라 변경 가능하다. 또, 관찰 영역(Vw1~Vw4)의 기판(FS)의 피조사면 상의 크기는, 얼라이먼트 마크(MK1~MK4)의 크기나 얼라이먼트 정밀도(위치 계측 정밀도)에 따라 설정되지만, 100~500㎛ 각 정도의 크기이다. 또한, 제1~ 제3 실시 형태(변형예도 포함함)에서는 특별히 설명하지 않았지만, 상기 제1~ 제3 실시 형태에서 이용하는 기판(FS)에도 복수의 얼라이먼트 마크(MKm)가 형성되어 있다. The alignment microscope AM1 is arranged to image the alignment mark MK1 existing in the observation region (detection region) Vw1 by the objective lens. Similarly, the alignment microscopes AM2 to AM4 are arranged to image the alignment marks MK2 to MK4 existing in the observation regions Vw2 to Vw4 by the objective lens. Therefore, the plurality of alignment microscopes AM1 to AM4 correspond to the positions of the plurality of alignment marks MK1 to MK4 and are arranged in the order of the alignment microscopes AM1 to AM4 from the -Y direction side of the substrate FS. The alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) are arranged so that the distance between the exposure positions (imaging lines SL1 to SL6) and observation regions Vw (Vw1 to Vw4) of the alignment microscope AMm in the X- Is shorter than the length of the area W in the X direction. The number of the alignment microscopes AMm provided in the Y direction can be changed in accordance with the number of alignment marks MKm formed in the width direction of the substrate FS. The size of the observation area Vw1 to Vw4 on the surface to be irradiated of the substrate FS is set according to the size of the alignment marks MK1 to MK4 and alignment accuracy (position measurement precision). However, Size. Although not specifically described in the first to third embodiments (including the modified examples), a plurality of alignment marks MKm are also formed on the substrate FS used in the first to third embodiments.
도 24에 도시하는 것처럼, 회전 드럼(DR)의 양단부에는, 회전 드럼(DR)의 외주면의 원주 방향의 전체에 걸쳐서 환상으로 형성된 눈금을 가지는 스케일부(SD(SDa, SDb))가 마련되어 있다. 이 스케일부(SD(SDa, SDb))는 회전 드럼(DR)의 외주면의 원주 방향으로 일정한 피치(예를 들면, 20㎛)로 오목한 모양 또는 볼록한 모양의 격자선(格子線)을 새겨서 마련한 회절 격자이며, 인크리멘털(incremental)형 스케일로서 구성된다. 이 스케일부(SD(SDa, SDb))는 중심축(AXo) 둘레로 회전 드럼(DR)과 일체로 회전한다. 또, 이 스케일부(SD(SDa, SDb))와 대향하도록, 복수의 인코더(스케일 판독 헤드)(ENn)가 마련되어 있다. 이 인코더(ENn)는 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것이다. 회전 드럼(DR)의 -Y방향측의 단부에 마련된 스케일부(SDa)에 대향하여, 3개의 인코더(ENn(EN1a, EN2a, EN3a))가 마련되어 있다. 마찬가지로, 회전 드럼(DR)의 +Y방향측의 단부에 마련된 스케일부(SDb)에 대향하여, 3개의 인코더(ENn(EN1b, EN2b, EN3b))가 마련되어 있다. 또한, 제1~ 제3 실시 형태(변형예도 포함함)에서는 특별히 설명하지 않았지만, 상기 제1~ 제3 실시 형태의 회전 드럼(DR)의 양단부에는 스케일부(SD(SDa, SDb))가 마련되고, 그것과 대향하도록 복수의 인코더(ENn(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b))가 마련되어 있다. As shown in Fig. 24, scale portions SD (SDa and SDb) having graduations formed annularly in the circumferential direction of the outer circumferential surface of the rotary drum DR are provided at both ends of the rotary drum DR. This scale part SD (SDa, SDb) is formed by engraving a grating line having a concave shape or a convex shape at a constant pitch (for example, 20 占 퐉) in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotary drum DR Lattice, and is constructed as an incremental scale. The schedules SD (SDa, SDb) rotate integrally with the rotary drum DR around the center axis AXo. A plurality of encoders (scale read heads) ENn are provided so as to face the schedules SD (SDa, SDb). The encoder ENn optically detects the rotational position of the rotary drum DR. Three encoders ENn (EN1a, EN2a, EN3a) are provided opposite to the scaffold SDa provided at the end on the -Y direction side of the rotary drum DR. Similarly, three encoders ENn (EN1b, EN2b, EN3b) are provided opposite to the scraper portion SDb provided at the end on the + Y direction side of the rotary drum DR. Although not specifically described in the first to third embodiments (including the modified examples), the schedules SD (SDa, SDb) are provided at both ends of the rotary drum DR of the first to third embodiments And a plurality of encoders ENn (EN1a to EN3a, EN1b to EN3b) are provided so as to be opposed to each other.
인코더(ENn(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b))는 스케일부(SD(SDa, SDb))를 향해서 계측용 광빔을 투사하고, 그 반사광속(회절광)을 광전 검출함으로써, 펄스 신호인 검출 신호를 제어 장치(18)에 출력한다. 제어 장치(18)는 그 검출 신호(펄스 신호)를 카운터 회로(356a)(도 33 참조)로 카운트함으로써, 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치 및 각도 변화를 서브 미크론의 분해능(分解能)으로 계측할 수 있다. 카운터 회로(356a)는 각 인코더(ENn(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b))의 검출 신호를 각각 개별로 카운트한다. 제어 장치(18)는 회전 드럼(DR)의 각도 변화로부터, 기판(FS)의 반송 속도도 계측할 수도 있다. 각 인코더(ENn(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b))의 각각의 검출 신호를 개별로 카운트하는 카운터 회로(356a)는, 각 인코더(ENn(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b))가 스케일부(SDa, SDb)의 원주 방향의 일부에 형성된 원점 마크(원점 패턴)(ZZ)를 검출하면, 그 인코더(ENn)에 대응하는 카운트값을 0으로 리셋한다. The encoder ENn (EN1a to EN3a and EN1b to EN3b) projects the measurement light beam toward the schedules SD (SDa and SDb) and photoelectrically detects the reflected light flux (diffracted light) To the control device (18). The
인코더(EN1a, EN1b)는 설치 방위선(Lx1) 상에 배치되어 있다. 설치 방위선(Lx1)은, XZ 평면에 있어서, 인코더(EN1a, EN1b)의 계측용 광빔의 스케일부(SD(SDa, SDb)) 상으로의 투사 위치(판독 위치)와, 중심축(AXo)을 잇는 선으로 되어 있다. 또, 설치 방위선(Lx1)은, XZ 평면에 있어서, 각 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))의 관찰 영역(Vw(Vw1~Vw4))과 중심축(AXo)을 잇는 선으로 되어 있다. The encoders EN1a and EN1b are disposed on the mounting diagonal line Lx1. The installation diagonal line Lx1 is a projection position (read position) on the scale part SD (SDa, SDb) of the measurement light beam of the encoders EN1a and EN1b and a central axis AXo It is a connecting line. The mounting diagonal line Lx1 is a line connecting the observation region Vw (Vw1 to Vw4) of the respective alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) and the central axis AXo in the XZ plane.
인코더(EN2a, EN2b)는 중심면(Poc)에 대해서 기판(FS)의 반송 방향의 상류측(-X방향측)에 마련되어 있고, 또한 인코더(EN1a, EN1b)보다 기판(FS)의 반송 방향의 하류측(+X방향측)에 마련되어 있다. 인코더(EN2a, EN2b)는 설치 방위선(Lx2) 상에 배치되어 있다. 설치 방위선(Lx2)은, XZ 평면에 있어서, 인코더(EN2a, EN2b)의 계측용 광빔의 스케일부(SD(SDa, SDb)) 상으로의 투사 위치와, 중심축(AXo)을 잇는 선으로 되어 있다. 이 설치 방위선(Lx2)은, XZ 평면에 있어서, 조사 중심축(Le1, Le3, Le5)과 동일한 각도 위치로 되어 겹쳐 있다. The encoders EN2a and EN2b are provided on the upstream side (-X direction side) in the transport direction of the substrate FS with respect to the center plane Poc and also in the transport direction of the substrate FS with respect to the encoders EN1a and EN1b. And is provided on the downstream side (+ X direction side). The encoders EN2a and EN2b are disposed on the mounting diagonal line Lx2. The mounting diagonal line Lx2 is a line connecting the projection position onto the scaling part SD (SDa, SDb) of the measurement light beam of the encoders EN2a and EN2b and the central axis AXo in the XZ plane have. The mounting disposition line Lx2 overlaps with the irradiation central axis Le1, Le3, and Le5 at the same angular position in the XZ plane.
인코더(EN3a, EN3b)는, 중심면(Poc)에 대해서 기판(FS)의 반송 방향의 하류측(+X방향측)에 마련되어 있다. 인코더(EN3a, EN3b)는 설치 방위선(Lx3) 상에 배치되어 있다. 설치 방위선(Lx3)은, XZ 평면에 있어서, 인코더(EN3a, EN3b)의 계측용 광빔의 스케일부(SD(SDa, SDb)) 상으로의 투사 위치와, 중심축(AXo)을 잇는 선으로 되어 있다. 이 설치 방위선(Lx3)은, XZ 평면에 있어서, 조사 중심축(Le2, Le4, Le6)과 동일한 각도 위치로 되어 겹쳐 있다. The encoders EN3a and EN3b are provided on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction of the substrate FS with respect to the center plane Poc. The encoders EN3a and EN3b are arranged on the mounting diagonal line Lx3. The installation diagonal line Lx3 is a line connecting the projection position onto the scaling part SD (SDa, SDb) of the measurement light beam of the encoders EN3a and EN3b and the central axis AXo in the XZ plane have. This mounting diagonal line Lx3 overlaps with the same angular position as the irradiation central axis Le2, Le4, and Le6 in the XZ plane.
이 인코더(EN1a, EN1b)로부터의 검출 신호의 카운트값(회전 각도 위치)과, 인코더(EN2a, EN2b)로부터의 검출 신호의 카운트값(회전 각도 위치)과, 인코더(EN3a, EN3b)로부터의 검출 신호의 카운트값(회전 각도 위치)은, 각 인코더(ENn)가 회전 드럼(DR)의 주회(周回) 방향의 1개 지점에 부설된 원점 마크(ZZ)를 검출한 순간에 제로로 리셋된다. 그 때문에, 인코더(EN1a, EN1b)에 기초하는 카운트값이 제1 값(예를 들면, 100)일 때의, 회전 드럼(DR)에 감겨져 있는 기판(FS)의 설치 방위선(Lx1) 상에 있어서의 위치(얼라이먼트 현미경(AM1~AM4)의 각 관찰 영역(Vw1~Vw4)의 위치)를 제1 위치라고 했을 경우에, 기판(FS) 상의 제1 위치가 설치 방위선(Lx2) 상의 위치(묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 위치)까지 반송되면, 인코더(EN2a, EN2b)에 기초하는 카운트값은 제1 값(예를 들면, 100)이 된다. 마찬가지로, 기판(FS) 상의 제1 위치가 설치 방위선(Lx3) 상의 위치(묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 위치)까지 반송되면, 인코더(EN3a, EN3b)에 기초하는 검출 신호의 카운트값은 제1 값(예를 들면, 100)이 된다. (Rotation angle position) of the detection signal from the encoders EN1a and EN1b and the count value (rotation angle position) of the detection signal from the encoders EN2a and EN2b and the detection from the encoders EN3a and EN3b The count value (rotational angle position) of the signal is reset to zero at the moment when each encoder ENn detects the origin mark ZZ attached to one point in the circumferential direction of the rotary drum DR. Therefore, on the mounting disposition line Lx1 of the substrate FS wound around the rotary drum DR when the count value based on the encoders EN1a and EN1b is the first value (for example, 100) (The positions of the observation regions Vw1 to Vw4 of the alignment microscopes AM1 to AM4) is the first position, the first position on the substrate FS is the position on the mounting diagonal line Lx2 (For example, the positions of the sliders SL1, SL3 and SL5), the count value based on the encoders EN2a and EN2b becomes the first value (for example, 100). Similarly, when the first position on the substrate FS is conveyed to the position on the mounting orientation line Lx3 (positions of the drawing lines SL2, SL4, and SL6), the count value of the detection signal based on the encoders EN3a and EN3b is And becomes a first value (for example, 100).
그런데, 기판(FS)은 회전 드럼(DR)의 양단의 스케일부(SDa, SDb)보다 내측에감겨져 있다. 도 23에서는, 스케일부(SD(SDa, SDb))의 외주면의 중심축(AXo)으로부터의 반경을, 회전 드럼(DR)의 외주면의 중심축(AXo)으로부터의 반경보다 작게 설정했다. 그렇지만, 도 24에 도시하는 것처럼, 스케일부(SD(SDa, SDb))의 외주면을, 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(FS)의 외주면과 동일 면이 되도록 설정해도 된다. 즉, 스케일부(SD(SDa, SDb))의 외주면의 중심축(AXo)으로부터의 반경(거리)과, 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(FS)의 외주면(피조사면)의 중심축(AXo)으로부터의 반경(거리)이 동일하게 되도록 설정해도 된다. 이것에 의해, 인코더(ENn(EN1a, EN1b, EN2a, EN2b, EN3a, EN3b))는 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(FS)의 피조사면과 같은 지름 방향의 위치에서 스케일부(SD(SDa, SDb))를 검출할 수 있어, 인코더(ENn)에 의한 계측 위치와 처리 위치(묘화 라인(SL1~SL6))가 회전 드럼(DR)의 지름 방향에서 다름으로써 생기는 아베(Abbe) 오차를 작게 할 수 있다. By the way, the substrate FS is wound inside the scaffolds SDa and SDb at both ends of the rotary drum DR. 23, the radius from the central axis AXo of the outer peripheral surface of the schedules SD (SDa, SDb) is set smaller than the radius from the central axis AXo of the outer peripheral surface of the rotary drum DR. However, as shown in Fig. 24, the outer peripheral surface of the schedules SD (SDa, SDb) may be set to be flush with the outer peripheral surface of the substrate FS wound around the rotary drum DR. That is, the radius (distance) from the central axis AXo of the outer peripheral surface of the scale part SD (SDa, SDb) and the center axis of the outer peripheral surface (irradiated surface) of the substrate FS wound around the rotary drum DR AXo may be set to be equal to each other. The encoder ENn (EN1a, EN1b, EN2a, EN2b, EN3a, EN3b) is moved in the same radial direction as the surface to be irradiated on the substrate FS wound on the rotary drum DR, And Abbe error caused by the measurement position and the processing position (drawing lines SL1 to SL6) of the encoder ENn differing in the radial direction of the rotary drum DR can be reduced can do.
이상으로부터, 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))에 의해서 검출된 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))의 위치(인코더(EN1a, EN1b)에 의한 카운트값)에 기초하여, 제어 장치(18)에 의해서 기판(FS)의 장척 방향(X방향)에 있어서의 노광 영역(W)의 묘화 노광의 개시 위치가 결정되고, 그때에 인코더(EN1a, EN1b)에 기초하는 카운트값을 제1 값(예를 들면, 100)으로 한다. 이 경우는, 인코더(EN2a, EN2b)에 기초하는 카운트값이 제1 값(예를 들면, 100)이 되면, 기판(FS)의 장척 방향에 있어서의 노광 영역(W)의 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL1, SL3, SL5) 상에 위치한다. 따라서, 주사 유닛(U1, U3, U5)은 인코더(EN2a, EN2b)의 카운트값에 기초하여, 스폿광(SP)의 주사를 개시할 수 있다. 또, 인코더(EN3a, EN3b)에 기초하는 카운트값이 제1 값(예를 들면, 100)이 되면, 기판(FS)의 장척 방향에 있어서의 노광 영역(W)의 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL2, SL4, SL6) 상에 위치한다. 따라서 주사 유닛(U2, U4, U6)은 인코더(EN3a, EN3b)의 카운트값에 기초하여, 스폿광(SP)의 주사를 개시할 수 있다. 또한, 제1~제3 실시 형태(변형예도 포함함)에서는 특별히 설명하지 않았지만, 상기 제1~제3 실시 형태의 노광 장치(EX)도 인코더(ENn(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b)) 및 스케일부(SD(SDa, SDb))를 구비하고 있다. Based on the above, on the basis of the positions (count values by the encoders EN1a and EN1b) of the alignment marks MKm (MK1 to MK4) detected by the alignment microscopes AMm (AM1 to AM4) The start position of the exposure area W of the exposure area W in the longitudinal direction (X direction) of the substrate FS is determined by the exposure control section 40 and the count value based on the encoders EN1a and EN1b at this time is set to a first value For example, 100). In this case, when the count value based on the encoders EN2a and EN2b becomes the first value (for example, 100), the start position of the imaging exposure of the exposure area W in the longitudinal direction of the substrate FS Are positioned on the rendering lines SL1, SL3, and SL5. Therefore, the scanning units U1, U3, and U5 can start scanning of the spotlight SP based on the count values of the encoders EN2a and EN2b. When the count value based on the encoders EN3a and EN3b becomes the first value (for example, 100), the start position of the imaging exposure of the exposure area W in the longitudinal direction of the substrate FS SL2, SL4, and SL6. Therefore, the scanning units U2, U4, and U6 can start scanning of the spotlight SP based on the count values of the encoders EN3a and EN3b. Although not specifically described in the first to third embodiments (including the modified examples), the exposure apparatus EX according to the first to third embodiments are also applicable to the encoders ENn (EN1a to EN3a, EN1b to EN3b) and (SD (SDa, SDb)).
도 26은 빔 전환 부재(20)의 구성도이다. 빔 전환 부재(20)는 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))와, 복수의 집광 렌즈(CD1~CD6)와, 복수의 반사 미러(M1~M12)와, 복수의 유닛측 입사 미러(IM1~IM6)와, 복수의 콜리메이트 렌즈(CL1~CL6)와, 흡수체(TR)를 가진다. 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))는, 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것이며, 초음파 신호로 구동되는 음향 광학 변조 소자(AOM:Acousto-Optic Modulator)이다. 이들 광학적인 부재(선택용 광학 소자(AOM1~AOM6), 집광 렌즈(CD1~CD6), 반사 미러(M1~M12), 유닛측 입사 미러(IM1~IM6), 콜리메이트 렌즈(CL1~CL6) 및 흡수체(TR))는, 판 모양의 지지 부재(IUB)에 의해서 지지되어 있다. 이 지지 부재(IUB)는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 상방에서, 이들 광학적인 부재를 하방(-Z방향측)으로부터 지지한다. 따라서 지지 부재(IUB)는 발열원(發熱源)이 되는 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))와 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 사이를 단열(斷熱)하는 기능도 구비하고 있다. Fig. 26 is a configuration diagram of the
광원 장치(14')로부터 빔(LB)은, 반사 미러(M1~M12)에 의해서 그 광로가 구절(九折) 모양으로 구부러져, 흡수체(TR)까지 안내된다. 이하, 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))가 모두 오프 상태(초음파 신호가 인가되고 있지 않은 상태)인 경우에 대해서, 상술한다. 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)(평행 광속)은, Y축과 평행하게 +Y방향으로 진행하여 집광 렌즈(CD1)를 통과하여 반사 미러(M1)에 입사된다. 반사 미러(M1)에서 -X방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD1)의 초점 위치(빔 웨스트 위치)에 배치된 제1 선택용 광학 소자(AOM1)를 스트레이트하게 투과하여, 콜리메이트 렌즈(CL1)에 의해서 다시 평행 광속으로 되어, 반사 미러(M2)에 이른다. 반사 미러(M2)에서 +Y방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD2)를 통과한 후에 반사 미러(M3)에서 +X방향측으로 반사된다. The beam LB from the light source device 14 'is bent by the reflecting mirrors M1 to M12 into a curved shape and guided to the absorber TR. Hereinafter, the case in which all of the optical elements for selection (AOMn (AOM1 to AOM6)) are in an off state (state in which no ultrasonic signal is applied) will be described in detail. The beam LB (parallel light flux) from the light source device 14 'travels in the + Y direction parallel to the Y-axis and passes through the condenser lens CD1 and is incident on the reflection mirror M1. The beam LB reflected from the reflecting mirror M1 in the -X direction side is transmitted through the first selecting optical element AOM1 arranged at the focus position (beam waist position) of the condensing lens CD1 in a straight line, The light flux becomes a parallel beam again by the mate lens CL1, and reaches the reflection mirror M2. The beam LB reflected from the reflecting mirror M2 toward the + Y direction is reflected from the reflecting mirror M3 toward the + X direction after passing through the condenser lens CD2.
반사 미러(M3)에서 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD2)의 초점 위치(빔 웨스트 위치)에 배치된 제2 선택용 광학 소자(AOM2)를 스트레이트하게 투과하고, 콜리메이트 렌즈(CL2)에 의해서 다시 평행 광속으로 되어, 반사 미러(M4)에 이른다. 반사 미러(M4)에서 +Y방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD3)를 통과한 후에 반사 미러(M5)에서 -X방향측으로 반사된다. 반사 미러(M5)에서 -X방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD3)의 초점 위치(빔 웨스트 위치)에 배치된 제3 선택용 광학 소자(AOM3)을 스트레이트하게 투과하고, 콜리메이트 렌즈(CL3)에 의해서 다시 평행 광속으로 되어, 반사 미러(M6)에 이른다. 반사 미러(M6)에서 +Y방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD4)를 통과한 후에 반사 미러(M7)에서 +X방향측으로 반사된다. The beam LB reflected by the reflecting mirror M3 is transmitted through the second selecting optical element AOM2 arranged at the focal position (beam waist position) of the condensing lens CD2 in a straight manner and is transmitted through the collimator lens CL2 And becomes a parallel beam again, and reaches the reflecting mirror M4. The beam LB reflected from the reflecting mirror M4 toward the + Y direction is reflected by the reflecting mirror M5 toward the -X direction after passing through the condenser lens CD3. The beam LB reflected from the reflecting mirror M5 toward the -X direction is transmitted through the third selecting optical element AOM3 disposed at the focus position (beam waist position) of the condensing lens CD3 in a straight line, It is again collimated by the mate lens CL3, and reaches the reflection mirror M6. The beam LB reflected from the reflecting mirror M6 toward the + Y direction is reflected toward the + X direction from the reflecting mirror M7 after passing through the condenser lens CD4.
반사 미러(M7)에서 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD4)의 초점 위치(빔 웨스트 위치)에 배치된 제4 선택용 광학 소자(AOM4)를 스트레이트하게 투과하고, 콜리메이트 렌즈(CL4)에 의해서 다시 평행 광속으로 되어, 반사 미러(M8)에 이른다. 반사 미러(M8)에서 +Y방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD5)를 통과한 후에 반사 미러(M9)에서 -X방향측으로 반사된다. 반사 미러(M9)에서 -X방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD5)의 초점 위치(빔 웨스트 위치)에 배치된 제5 선택용 광학 소자(AOM5)를 스트레이트하게 투과하고, 콜리메이트 렌즈(CL5)에 의해서 다시 평행 광속으로 되어, 반사 미러(M10)에 이른다. 반사 미러(M10)에서 +Y방향측으로 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD6)를 통과한 후에 반사 미러(M11)에서 +X방향측으로 반사된다. 반사 미러(M11)에서 반사된 빔(LB)은, 집광 렌즈(CD6)의 초점 위치(빔 웨스트 위치)에 배치된 제6 선택용 광학 소자(AOM6)를 스트레이트하게 투과하고, 콜리메이트 렌즈(CL6)에 의해서 다시 평행 광속으로 되어, 반사 미러(M12)에서 -Y방향측으로 반사된 후, 흡수체(TR)에 이른다. 이 흡수체(TR)는 빔(LB)의 외부로의 누설을 억제하기 위해서 빔(LB)을 흡수하는 광 트랩이다. The beam LB reflected by the reflecting mirror M7 is transmitted through the fourth selecting optical element AOM4 arranged at the focal position (beam waist position) of the condensing lens CD4 in a straight line, and passes through the collimator lens CL4 And then reaches the reflecting mirror M8. The beam LB reflected from the reflecting mirror M8 toward the + Y direction is reflected toward the -X direction by the reflecting mirror M9 after passing through the condenser lens CD5. The beam LB reflected from the reflecting mirror M9 in the -X direction is transmitted through the fifth selecting optical element AOM5 disposed at the focus position (beam waist position) of the condenser lens CD5 in a straight line, The light flux becomes a parallel beam again by the mate lens CL5, and reaches the reflection mirror M10. The beam LB reflected from the reflecting mirror M10 toward the + Y direction is reflected from the reflecting mirror M11 toward the + X direction after passing through the condenser lens CD6. The beam LB reflected by the reflecting mirror M11 passes straight through the sixth selecting optical element AOM6 disposed at the focal position (beam waist position) of the condensing lens CD6 and passes through the collimator lens CL6 And is reflected to the -Y direction side in the reflection mirror M12, and then reaches the absorber TR. The absorber TR is a light trap that absorbs the beam LB to suppress leakage of the beam LB to the outside.
이상과 같이, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)는 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 순차 투과하도록 배치됨과 아울러, 집광 렌즈(CD1~CD6)와 콜리메이트 렌즈(CL1~CL6)에 의해서, 각 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 내부에 빔(LB)의 빔 웨스트가 형성되도록 배치된다. 이것에 의해, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)(음향 광학 변조 소자)에 입사되는 빔(LB)의 지름을 작게 하여, 회절 효율을 높게 함과 아울러 응답성을 높이고 있다. As described above, the optical elements for selection AOM1 to AOM6 are arranged so as to sequentially transmit the beam LB from the light source device 14 ', and the condenser lenses CD1 to CD6 and the collimator lenses CL1 to CL6, Are arranged such that a beam waist of the beam LB is formed inside each of the optical elements for selection AOM1 to AOM6. As a result, the diameter of the beam LB incident on the selection optical elements AOM1 to AOM6 (acousto-optic modulation elements) is reduced, thereby increasing the diffraction efficiency and increasing the response.
각 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))는 초음파 신호(고주파 신호)가 인가되면, 입사된 빔(LB)(0차광)을, 고주파의 주파수에 따른 회절각으로 회절시킨 1차 회절광을 사출빔(빔(LBn))으로서 발생시키는 것이다. 본 제4 실시 형태에서는, 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))의 각각으로부터 1차 회절광으로서 사출되는 빔(LBn)을 빔(LB1~LB6)이라고 하고, 각 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))는 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 광로를 편향시키는 기능을 달성하는 것으로서 취급한다. 단, 상술한 것처럼, 실제의 음향 광학 변조 소자는 1차 회절광의 발생 효율이 0차광의 80% 정도이기 때문에, 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))의 각각에서 편향된 빔(LB1~LB6)은, 원 빔(LB)의 강도보다는 저하되어 있다. 또, 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6)) 중 어느 1개가 온 상태일 때, 회절되지 않고 직진하는 0차광이 20% 정도 잔존하지만, 그것은 최종적으로 흡수체(TR)에 의해서 흡수된다. Each of the optical elements for selection AOMn (AOM1 to AOM6) is a diffraction grating for diffracting an incident beam LB (zero-order light) by a diffraction angle corresponding to the frequency of a high frequency, when an ultrasonic signal (high- As an irradiation beam (beam LBn). In the fourth embodiment, a beam LBn emitted as first-order diffracted light from each of a plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) is referred to as beams LB1 to LB6, (AOMn (AOM1 to AOM6)) treats it as achieving the function of deflecting the optical path of the beam LB from the light source device 14 '. However, as described above, in the actual acoustooptical modulation element, since the generation efficiency of the first-order diffracted light is about 80% of the zero-order light, the deflected beams LB1 to LB6 in the respective optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) Is lower than the intensity of the original beam LB. When any one of the optical elements for selection (AOMn (AOM1 to AOM6)) is in an ON state, about 0% of the zero-order light remaining without diffraction remains, and this is finally absorbed by the absorber TR.
또, 선택용 광학 소자(AOMn)는 초음파에 의해서 투과 부재 중의 소정 방향으로 굴절률의 주기적인 조밀(粗密) 변화를 일으키게 하는 회절 격자이기 때문에, 입사빔(LB)이 직선 편광(P편광이나 S편광)인 경우, 그 편광 방향과 회절 격자의 주기 방향은, 1차 회절광의 발생 효율(회절 효율)이 가장 높아지도록 설정된다. 도 26과 같이, 선택용 광학 소자(AOMn)가 입사된 빔(LB)을 Z방향으로 회절 편향시키도록 설치되는 경우, 선택용 광학 소자(AOMn) 내에 생성되는 회절 격자의 주기 방향도 Z방향이므로, 그것과 정합하도록 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 편광 방향이 설정(조정)된다. Since the selection optical element AOMn is a diffraction grating that causes a periodic coarse change of the refractive index in a predetermined direction in the transmission member by the ultrasonic waves, the incident beam LB is a linearly polarized light (P polarized light or S polarized light ), The polarization direction thereof and the periodic direction of the diffraction grating are set such that the efficiency of generation of first order diffracted light (diffraction efficiency) is the highest. 26, when the selection optical element AOMn is provided to diffract the incident beam LB in the Z direction, the periodic direction of the diffraction grating generated in the selection optical element AOMn is also the Z direction , And the polarization direction of the beam LB from the light source device 14 'is set (adjusted) so as to match with it.
또한, 도 26에 도시하는 것처럼, 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))의 각각은, 편향된 빔(LB1~LB6)(1차 회절광)을, 입사하는 빔(LB)에 대해서 -Z방향으로 편향시키도록 설치된다. 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))의 각각으로부터 편향되어 사출되는 빔(LB1~LB6)은, 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))의 각각으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 마련된 유닛측 입사 미러(IM1~IM6)에 투사되고, 이에 -Z방향으로 조사 중심축(Le1~Le6)과 평행하게(동일 축이) 되도록 반사된다. 유닛측 입사 미러(IM1~IM6)(이하, 간단하게 미러(IM1~IM6)라고도 부름)에서 반사된 빔(LB1~LB6)은, 지지 부재(IUB)에 형성된 개구부(TH1~TH6)의 각각을 통과하여, 조사 중심축(Le1~Le6)을 따르도록 주사 유닛(Un(U1~U6))의 각각에 입사된다. 26, each of the plurality of selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) includes deflected beams LB1 to LB6 (first-order diffracted light) with respect to the incident beam LB -Z direction. The beams LB1 to LB6 deflected and emitted from each of the optical elements for selection AOMn (AOM1 to AOM6) are transmitted to the respective optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) Incident mirrors IM1 to IM6, and are reflected so as to be parallel to the irradiation central axes Le1 to Le6 (same axis) in the -Z direction. The beams LB1 to LB6 reflected by the unit side incident mirrors IM1 to IM6 (hereinafter, simply referred to as mirrors IM1 to IM6) are arranged such that the respective openings TH1 to TH6 formed in the support member IUB And is incident on each of the scanning units Un (U1 to U6) so as to follow the irradiation central axes Le1 to Le6.
각 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))의 구성, 기능, 작용 등은 서로 동일한 것을 이용해도 된다. 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))는, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)의 온/오프에 따라서, 입사된 빔(LB)을 회절시킨 회절광의 발생을 온/오프한다. 예를 들면, 선택용 광학 소자(AOM1)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 인가되지 않고 오프 상태일 때는, 입사된 빔(LB)을 회절시키지 않고 투과시킨다. 따라서 선택용 광학 소자(AOM1)를 투과한 빔(LB)은, 콜리메이트 렌즈(CL1)를 투과하여 반사 미러(M2)에 입사된다. 한편, 선택용 광학 소자(AOM1)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호가 인가되어 온 상태일 때는, 입사된 빔(LB)을 회절시켜 미러(IM1)를 향하게 한다. 즉, 이 구동 신호에 의해서 선택용 광학 소자(AOM1)를 스위칭한다. 미러(IM1)는 선택용 광학 소자(AOM1)에 의해서 회절된 빔(LB1)을 주사 유닛(U1)측으로 반사한다. 미러(IM1)에서 반사된 빔(LB1)은, 지지 부재(IUB)의 개구부(TH1)를 통과하여 조사 중심축(Le1)을 따라서 주사 유닛(U1)에 입사된다. 따라서 미러(IM1)는, 반사된 빔(LB1)의 광축이 조사 중심축(Le1)과 동일 축이 되도록, 입사된 빔(LB1)을 반사한다. 또, 선택용 광학 소자(AOM1)가 온 상태일 때, 선택용 광학 소자(AOM1)를 스트레이트하게 투과하는 빔(LB)의 0차광(입사빔의 20% 정도의 강도)은, 그 뒤의 콜리메이트 렌즈(CL1~CL6), 집광 렌즈(CD2~CD6), 반사 미러(M2~M12) 및 선택용 광학 소자(AOM2~AOM6)를 투과하여 흡수체(TR)에 이른다. The same configuration, function, action, and the like of the optical elements for selection (AOMn (AOM1 to AOM6)) may be used. The plurality of optical elements for selection AOMn (AOM1 to AOM6) are configured to turn on the generation of the diffracted light obtained by diffracting the incident beam LB according to the on / off of the drive signal (high frequency signal) / Off. For example, the optical element for selection AOM1 transmits the incident beam LB without diffraction when the driving signal (high-frequency signal) from the
도 27A는 선택용 광학 소자(AOM1)에 의한 빔(LB)의 광로의 전환을 +Z방향측에서 본 도면이고, 도 27B는 선택용 광학 소자(AOM1)에 의한 빔(LB)의 광로의 전환을 -Y방향측에서 본 도면이다. 구동 신호가 오프 상태일 때는, 선택용 광학 소자(AOM1)는 입사된 빔(LB)을 회절시키지 않고 그대로 반사 미러(M2)측을 향하여 투과한다. 한편으로, 구동 신호가 온 상태일 때는, 선택용 광학 소자(AOM1)는 입사된 빔(LB)을 -Z방향측으로 회절시킨 빔(LB1)을 발생시키고, 그것을 미러(IM1)를 향하게 한다. 따라서 XY 평면 내에 있어서는, 선택용 광학 소자(AOM1)로부터 사출되는 빔(LB)(0차광) 및 편향된 빔(LB1)(1차 회절광)의 진행 방향을 바꾸지 않고, Z방향에 관해서, 빔(LB1)(1차 회절광)의 진행 방향을 바꾸고 있다. 이와 같이, 제어 장치(18)는 선택용 광학 소자(AOM1)에 인가해야 할 구동 신호(고주파 신호)를 온/오프(하이/로우)로 함으로써, 선택용 광학 소자(AOM1)를 스위칭하여, 빔(LB)이 후속의 선택용 광학 소자(AOM2)를 향할지, 편향된 빔(LB1)이 주사 유닛(U1)을 향할지를 전환한다. 27A is a view showing the switching of the optical path of the beam LB by the optical element for selection AOM1 from the + Z direction side and Fig. 27B is a view showing the switching of the optical path of the beam LB by the optical element for selection AOM1 -Y direction. Fig. When the drive signal is in the OFF state, the selection optical element AOM1 transmits the incident beam LB toward the reflecting mirror M2 side without diffracting it. On the other hand, when the drive signal is on, the selection optical element AOM1 generates a beam LB1 that diffracts the incident beam LB toward the -Z direction, and directs it to the mirror IM1. Therefore, in the XY plane, the beam LB (zero-order light) and the deflected beam LB1 (first-order diffracted light) emitted from the optical element for selection AOM1 are not changed, LB1) (1st-order diffracted light). Thus, the
마찬가지로, 선택용 광학 소자(AOM2)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프 상태일 때는, 입사된 빔(LB)(선택용 광학 소자(AOM1)에서 회절되지 않고 투과해 온 빔(LB))을 회절시키지 않고 콜리메이트 렌즈(CL2)측(반사 미러(M4)측)으로 투과하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호가 온 상태일 때는, 입사된 빔(LB)의 회절광인 빔(LB2)을 미러(IM2)를 향하게 한다. 이 미러(IM2)는 선택용 광학 소자(AOM2)에 의해서 회절된 빔(LB2)을 주사 유닛(U2)측으로 반사한다. 미러(IM2)에서 반사된 빔(LB2)은, 지지 부재(IUB)의 개구부(TH2)를 통과하여 조사 중심축(Le2)과 동일 축으로 되어 주사 유닛(U2)에 입사된다. 추가로, 선택용 광학 소자(AOM3~AOM6)는 제어 장치(18)로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 오프 상태일 때는, 입사된 빔(LB)을 회절시키지 않고 콜리메이트 렌즈(CL3~CL6)측(반사 미러(M6,M8,M10,M12)측)으로 투과하고, 제어 장치(18)로부터의 구동 신호가 온 상태일 때는, 입사된 빔(LB)의 1차 회절광인 빔(LB3~LB6)을 미러(IM3~IM6)를 향하게 한다. 이 미러(IM3~IM6)는 선택용 광학 소자(AOM3~AOM6)에 의해서 회절된 빔(LB3~LB6)을 주사 유닛(U3~U6)측으로 반사한다. 미러(IM3~IM6)에서 반사된 빔(LB3~LB6)은, 조사 중심축(Le3~Le6)과 동일 축이 되어, 지지 부재(IUB)의 개구 부(TH3~TH6)의 각각을 통과하여 주사 유닛(U3~U6)에 입사된다. 이와 같이, 제어 장치(18)는 선택용 광학 소자(AOM2~AOM6)의 각각에 인가해야 할 구동 신호(고주파 신호)를 온/오프(하이/로우)로 함으로써, 선택용 광학 소자(AOM2~AOM6) 중 어느 1개를 스위칭하여, 빔(LB)이 후속의 선택용 광학 소자(AOM3~AOM6) 또는 흡수체(TR)를 향할지, 편향된 빔(LB2~LB6) 중 하나가, 대응하는 주사 유닛(U2~U6)을 향할지를 전환한다. Likewise, when the drive signal (high-frequency signal) from the
이상과 같이, 빔 전환 부재(20)는, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치된 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))를 구비함으로써, 빔(LB)의 광로를 전환하여 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)을 1개 선택할 수 있다. 예를 들면, 주사 유닛(U1)에 빔(LB1)을 입사시키고 싶은 경우는, 선택용 광학 소자(AOM1)를 온 상태로 하고, 주사 유닛(U3)에 빔(LB3)을 입사시키고 싶은 경우는, 선택용 광학 소자(AOM3)을 온 상태로 하면 된다. 이 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))에 대응하여 마련되어, 대응하는 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 입사시킬지 여부를 전환하고 있다. As described above, the
복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))은 소정의 순서대로 스폿광(SP)의 주사를 행한다고 하는 동작을 반복하므로, 빔 전환 부재(20)도 이것에 대응하여, 빔(LB1~LB6) 중 어느 1개가 입사되는 주사 유닛(U1~U6)을 전환한다. 예를 들면, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서가, U1→U2→ … →U6으로 되어 있는 경우는, 빔 전환 부재(20)도, 이것에 대응하여, 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)을 U1→U2→ … →U6의 순서대로 전환한다. Since the plurality of scanning units Un (U1 to U6) repeat the operation of scanning the spot light SP in a predetermined order, the
이상으로부터, 빔 전환 부재(20)의 각 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))는 주사 유닛(Un(U1~U6))의 각각의 폴리곤 미러(PM)에 의한 스폿광(SP)의 1회 주사 기간 동안만, 온 상태로 되어 있으면 된다. 상세하게는 후술하지만, 폴리곤 미러(PM)의 반사면수를 Np, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도를 Vp(rpm)라고 하면, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면분의 회전 각도에 대응한 시간 Tss는, Tss=60/(Np·Vp)〔초〕가 된다. 예를 들면, 반사면수 Np가 8, 회전 속도 Vp가 3만인 경우, 폴리곤 미러(PM)의 1회전은 2밀리초이고, 시간 Tss는 0.25밀리초가 된다. 이것은 주파수로 환산하면 4kHz이며, 자외 대역의 파장의 빔(LB)을 묘화 데이터에 응답하여 수십MHz 정도로 고속으로 변조하기 위한 음향 광학 변조 소자에 비하면, 상당히 낮은 응답 주파수의 음향 광학 변조 소자로 괜찮은 것을 의미한다. 그 때문에, 입사하는 빔(LB)(0차광)에 대해서 편향되는 빔(LB1~LB6)(1차 회절광)의 회절각이 큰 것을 사용할 수 있어, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)를 스트레이트하게 통과하는 빔(LB)의 진로에 대해서, 편향된 빔(LB1~LB6)을 분리하는 미러(IM1~IM6)(도 26, 도 27A, 도 27B)의 배치가 용이하게 된다. As described above, the optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) for selection of the
또한, 복수의 주사 유닛(U1~U6)은 소정의 순서대로 스폿광(SP)의 주사를 1회씩 행하는 동작을 반복하기 때문에, 그것에 대응하여, 각 주사 유닛(Un)의 패턴 데이터의 시리얼 데이터(DLn)가, 소정의 순서대로 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력된다. 이 구동 회로(206a)에 순차 출력되는 시리얼 데이터(DLn)를 묘화 비트열 데이터(Sdw)라고 부른다. 예를 들면, 소정의 순서가 U1→U2→ … →U6로 되어 있는 경우는, 먼저, 1열분의 시리얼 데이터(DL1)가 구동 회로(206a)에 출력되고, 이어서 1열분의 시리얼 데이터(DL2)가 구동 회로(206a)에 출력되는 등의 방식으로, 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 구성하는 1열분의 시리얼 데이터(DL1~DL6)가 순차 구동 회로(206a)에 출력된다. 그 후, 다음의 열의 시리얼 데이터(DL1~DL6)가 묘화 비트열 데이터(Sdw)로서 순차 구동 회로(206a)에 출력된다. 이 구동 회로(206a)에 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 출력하는 구체적인 구성에 대해서는 후에 상세하게 설명한다. Since the plurality of scanning units U1 to U6 repeat the operation of scanning the spot light SP one by one in a predetermined order, the serial data of the pattern data of each scanning unit Un DLn are outputted to the
주사 유닛(Un(U1~U6))의 구성은, 상기 제1~ 제3 실시 형태에서 이용한 것이어도 좋지만, 본 제4 실시 형태에서는, 도 28에 도시하는 것 같은 구성의 주사 유닛(Un)을 이용한다. 또, 이하에 설명하는 주사 유닛(Un)을 상기 제1~ 제3 실시 형태의 주사 유닛으로서 이용해도 좋다. The configuration of the scanning units Un (U1 to U6) may be the one used in the first to third embodiments. In the fourth embodiment, the scanning unit Un having the configuration shown in Fig. 28 . The scanning unit Un described below may be used as the scanning units of the first to third embodiments.
이하, 도 28을 참조하여 제4 실시 형태에서 이용하는 주사 유닛(Un(U1~U6))의 광학적인 구성에 대해 설명한다. 또한, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은 동일한 구성을 가지는 것이기 때문에, 주사 유닛(U1)에 대해서만 설명하고, 다른 주사 유닛(Un)에 대해서는 그 설명을 생략한다. 또, 도 28에 있어서는, 조사 중심축(Len)(Le1)과 평행한 방향을 Zt 방향으로 하고, Zt 방향과 직교하는 평면상으로서, 기판(FS)이 프로세스 장치(PR1)로부터 노광 장치(EX)를 거쳐 프로세스 장치(PR2)를 향하는 방향을 Xt 방향으로 하고, Zt 방향과 직교하는 평면 상으로서, Xt 방향과 직교하는 방향을 Yt 방향으로 한다. 즉, 도 28의 Xt, Yt, Zt의 3차원 좌표는, 도 23의 X, Y, Z의 3차원 좌표를, Y축을 중심으로 Z축 방향이 조사 중심축(Len)(Le1)과 평행하게 되도록 회전시킨 3차원 좌표이다. The optical configuration of the scanning unit Un (U1 to U6) used in the fourth embodiment will be described below with reference to Fig. In addition, since each of the scanning units Un (U1 to U6) has the same configuration, only the scanning unit U1 will be described, and the other scanning units Un will not be described. 28, the substrate FS is transferred from the processing apparatus PR1 to the exposure apparatus EX (EX) in a plane perpendicular to the Zt direction with the direction parallel to the irradiation central axis Len Le1 being the Zt direction. And the direction orthogonal to the Xt direction is defined as the Yt direction. The direction orthogonal to the Xt direction is a plane orthogonal to the Zt direction. That is, the three-dimensional coordinates of Xt, Yt, and Zt in FIG. 28 are obtained by changing the three-dimensional coordinates of X, Y, and Z in FIG. 23 such that the Z axis direction about the Y axis is parallel to the irradiation central axis Len So that the three-dimensional coordinate is rotated.
도 28에 도시하는 것처럼, 주사 유닛(U1) 내에는, 빔(LB1)의 입사 위치로부터 기판(FS)의 피조사면까지의 빔(LB1)의 진행 방향을 따라서, 반사 미러(M20), 빔 익스팬더(BE), 반사 미러(M21), 편광빔 스플리터(BS), 반사 미러(M22), 이미지 시프트 광학부재(SR), 필드 어퍼쳐(FA, field aperture), 반사 미러(M23), λ/4 파장판(QW), 실린드리칼 렌즈(CYa), 반사 미러(M24), 폴리곤 미러(PM), fθ 렌즈(FT), 반사 미러(M25), 실린드리칼 렌즈(CYb)가 마련된다. 추가로, 주사 유닛(U1) 내에는, 기판(FS)의 피조사면으로부터의 반사광을 편광빔 스플리터(BS)를 매개로 하여 검출하기 위한 광학 렌즈계(G10) 및 광검출기(DTS)가 마련된다. As shown in Fig. 28, in the scanning unit U1, a reflecting mirror M20, a beam expander M21, a beam expander M21, and a beam expander M21 are disposed along the traveling direction of the beam LB1 from the incident position of the beam LB1 to the surface to be irradiated with the substrate FS. (BE), a reflection mirror M21, a polarization beam splitter BS, a reflection mirror M22, an image shift optical member SR, a field aperture (FA), a reflection mirror M23, A wavelength plate QW, a cylindrical lens CYa, a reflection mirror M24, a polygon mirror PM, an f? Lens FT, a reflection mirror M25, and a cylindrical lens CYb are provided. An optical lens system G10 and a photodetector DTS are provided in the scanning unit U1 for detecting the reflected light from the surface to be irradiated on the substrate FS via the polarizing beam splitter BS.
주사 유닛(U1)에 입사되는 빔(LB1)은 -Zt 방향을 향해서 진행하여, XtYt 평면에 대해서 45° 기울어진 반사 미러(M20)에 입사된다. 이 주사 유닛(U1)에 입사되는 빔(LB1)의 축선은, 조사 중심축(Le1)과 동일 축이 되도록 반사 미러(M20)에 입사된다. 반사 미러(M20)는 빔(LB1)을 주사 유닛(U1)에 입사시키는 입사 광학부재로서 기능하여, 입사된 빔(LB1)을 Xt축과 평행하게 설정되는 광축을 따라 반사 미러(M21)를 향해서 -Xt 방향으로 반사한다. 따라서 Xt축과 평행하게 진행하는 빔(LB1)의 광축은, XtZt 평면과 평행한 면 내에서 조사 중심축(Le1)과 직교한다. 반사 미러(M20)에서 반사된 빔(LB1)은, Xt축과 평행하게 진행하는 빔(LB1)의 광축을 따라서 배치되는 빔 익스팬더(BE)를 투과하여 반사 미러(M21)에 입사된다. 빔 익스팬더(BE)는 투과하는 빔(LB1)의 지름을 확대시킨다. 빔 익스팬더(BE)는 집광 렌즈(Be1)와, 집광 렌즈(Be1)에 의해서 수렴된 후에 발산하는 빔(LB1)을 평행광으로 하는 콜리메이트 렌즈(Be2)를 가진다. The beam LB1 incident on the scanning unit U1 travels in the -Zt direction and is incident on the reflection mirror M20 which is inclined by 45 占 with respect to the XtYt plane. The axis of the beam LB1 incident on the scanning unit U1 is incident on the reflection mirror M20 so as to be coaxial with the irradiation central axis Le1. The reflecting mirror M20 functions as an incident optical member for causing the beam LB1 to enter the scanning unit U1 and guides the incident beam LB1 toward the reflecting mirror M21 along the optical axis set parallel to the Xt axis Reflect in the -Xt direction. Therefore, the optical axis of the beam LB1 traveling in parallel with the Xt axis is orthogonal to the irradiation central axis Le1 in a plane parallel to the XtZt plane. The beam LB1 reflected by the reflecting mirror M20 is transmitted through the beam expander BE arranged along the optical axis of the beam LB1 traveling parallel to the Xt axis and is incident on the reflecting mirror M21. The beam expander BE enlarges the diameter of the transmitted beam LB1. The beam expander BE has a condenser lens Be1 and a collimator lens Be2 which collimates the beam LB1 converged by the condenser lens Be1 and diverged thereafter.
반사 미러(M21)는 YtZt 평면에 대해서 45° 기울어져 배치되어, 입사된 빔(LB1)을 편광빔 스플리터(BS)를 향해서 -Yt 방향으로 반사한다. 편광빔 스플리터(BS)의 편광 분리면은, YtZt 평면에 대해서 45° 기울어져 배치되어, P편광의 빔을 반사하고, P편광과 직교하는 방향으로 편광된 직선 편광(S편광)의 빔을 투과하는 것이다. 주사 유닛(U1)에 입사되는 빔(LB1)은, P편광의 빔이므로, 편광빔 스플리터(BS)는 반사 미러(M21)로부터의 빔(LB1)을 -Xt 방향으로 반사하여 반사 미러(M22)측으로 안내한다. The reflection mirror M21 is arranged at an angle of 45 DEG with respect to the YtZt plane, and reflects the incident beam LB1 toward the polarization beam splitter BS in the -Yt direction. The polarized light splitting surface of the polarized beam splitter BS is disposed at an angle of 45 占 with respect to the YtZt plane to reflect a beam of P polarized light and transmit a beam of linearly polarized light (S polarized light) polarized in a direction orthogonal to the P polarized light . Since the beam LB1 incident on the scanning unit U1 is a beam of P polarized light, the polarizing beam splitter BS reflects the beam LB1 from the reflecting mirror M21 in the -Xt direction, .
반사 미러(M22)는 XtYt 평면에 대해서 45° 기울어져 배치되어, 입사된 빔(LB1)을 반사 미러(M22)에서부터 -Zt 방향으로 떨어진 반사 미러(M23)를 향해서 -Zt 방향으로 반사한다. 반사 미러(M22)에서 반사된 빔(LB1)은, Zt축과 평행한 광축을 따라 이미지 시프트 광학부재(SR) 및 필드 어퍼쳐(시야 조리개)(FA)를 통과하여, 반사 미러(M23)에 입사된다. 이미지 시프트 광학부재(SR)는 빔(LB1)의 진행 방향과 직교하는 평면(XtYt 평면) 내에 있어서, 빔(LB1)의 단면 내의 중심 위치를 2차원적으로 조정한다. 이미지 시프트 광학부재(SR)는 Zt축과 평행하게 진행하는 빔(LB1)의 광축을 따라서 배치되는 2매의 석영으로 된 평행 평판(Sr1, Sr2)으로 구성되고, 평행 평판(Sr1)은 Xt축 둘레로 경사 가능하고, 평행 평판(Sr2)은 Yt축 둘레로 경사 가능하다. 이 평행 평판(Sr1, Sr2)이 각각, Xt축, Yt축 둘레에 경사짐으로써, 빔(LB1)의 진행 방향과 직교하는 XtYt 평면에 있어서, 빔(LB1)의 중심 위치를 2차원으로 미소량 시프트시킨다. 이 평행 평판(Sr1, Sr2)은 제어 장치(18)의 제어 하에, 도시하지 않은 액츄에이터(구동부)에 의해서 구동된다. The reflecting mirror M22 is disposed at an angle of 45 占 with respect to the XtYt plane and reflects the incident beam LB1 toward the reflecting mirror M23 away from the reflecting mirror M22 in the -Zt direction in the -Zt direction. The beam LB1 reflected by the reflection mirror M22 passes through the image shifting optical member SR and the field aperture (field stop) FA along the optical axis parallel to the Zt axis and is reflected by the reflection mirror M23 . The image shift optical member SR two-dimensionally adjusts the center position in the cross section of the beam LB1 within a plane (XtYt plane) orthogonal to the traveling direction of the beam LB1. The image shifting optical member SR is composed of two quartz parallel plates Sr1 and Sr2 arranged along the optical axis of the beam LB1 running parallel to the Zt axis and the parallel plate Sr1 is composed of Xt axes And the parallel flat plate Sr2 can be inclined around the Yt axis. The center position of the beam LB1 is smoothed in two dimensions in the XtYt plane orthogonal to the traveling direction of the beam LB1 by inclining the parallel flat plates Sr1 and Sr2 about the Xt axis and Yt axis, Shift. The parallel flat plates Sr1 and Sr2 are driven by an actuator (driving unit) (not shown) under the control of the
이미지 시프트 광학부재(SR)를 통과한 빔(LB1)은, 필드 어퍼쳐(FA)의 원형 개구를 투과하여 반사 미러(M23)에 이른다. 필드 어퍼쳐(FA)의 원형 개구는, 빔 익스팬더(BE)에서 확대된 빔(LB1)의 단면 내의 강도 분포의 완만한 부분을 컷하는 조리개이다. 필드 어퍼쳐(FA)의 원형 개구의 구경이 조정 가능한 가변 홍채 조리개로 하면, 스폿광(SP)의 강도(휘도)를 조정할 수 있다. The beam LB1 passed through the image shift optical member SR passes through the circular aperture of the field aperture FA and reaches the reflection mirror M23. The circular aperture of the field aperture FA is a diaphragm that cuts off a gentle portion of the intensity distribution in the cross section of the beam LB1 magnified in the beam expander BE. The intensity (brightness) of the spot light SP can be adjusted by using a variable iris diaphragm whose aperture of the circular aperture of the field aperture FA is adjustable.
반사 미러(M23)는 XtYt 평면에 대해서 45° 기울어져 배치되어, 입사된 빔(LB1)을 반사 미러(M23)에서부터 +Xt 방향으로 떨어진 반사 미러(M24)를 향해서 +Xt 방향으로 반사한다. 반사 미러(M23)에서 반사된 빔(LB1)은, λ/4 파장판(QW) 및 실린드리칼 렌즈(CYa)를 투과하여 반사 미러(M24)에 입사된다. 반사 미러(M24)는 입사된 빔(LB1)을 폴리곤 미러(회전 다면경, 주사용 편향 부재)(PM)를 향해서 반사한다. 폴리곤 미러(PM)는 입사된 빔(LB1)을, Xt축과 평행한 광축(AXf)를 가지는 fθ 렌즈(FT)를 향해서 +Xt 방향으로 반사한다. 폴리곤 미러(PM)는 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면 상에서 주사하기 위해서, 입사된 빔(LB1)을 XtYt 평면과 평행한 면 내에서 편향(반사)시킨다. 구체적으로는, 폴리곤 미러(PM)는 Zt축 방향으로 연장되는 회전축(AXp)과, 회전축(AXp)의 둘레에 형성된 복수의 반사면(RP)(본 제4 실시 형태에서는 8개의 반사면(RP))을 가진다. 회전축(AXp)을 중심으로 이 폴리곤 미러(PM)를 소정의 회전 방향으로 회전시킴으로써 반사면(RP)에 조사되는 펄스 모양의 빔(LB1)의 반사각을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 1개의 반사면(RP)에 의해서 빔(LB1)의 반사 방향이 편향되어, 기판(FS)의 피조사면 상에 조사되는 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 주사 방향(기판(FS)의 폭 방향, Yt 방향)을 따라서 주사할 수 있다. The reflecting mirror M23 is arranged at an angle of 45 占 with respect to the XtYt plane and reflects the incident beam LB1 in the + Xt direction toward the reflecting mirror M24 away from the reflecting mirror M23 in the + Xt direction. The beam LB1 reflected by the reflection mirror M23 is transmitted through the? / 4 wave plate QW and the cylindrical lens CYa and is incident on the reflection mirror M24. The reflecting mirror M24 reflects the incident beam LB1 toward the polygon mirror (rotating polygon mirror, main scanning deflecting member) PM. The polygon mirror PM reflects the incident beam LB1 in the + Xt direction toward the f? Lens FT having the optical axis AXf parallel to the Xt axis. The polygon mirror PM deflects (reflects) the incident beam LB1 in a plane parallel to the XtYt plane so as to scan the spotlight SP of the beam LB1 on the surface to be irradiated on the substrate FS. More specifically, the polygon mirror PM has a rotation axis AXp extending in the Zt axis direction and a plurality of reflection surfaces RP (eight reflection surfaces RP in the fourth embodiment) formed around the rotation axis AXp )). The reflection angle of the pulse beam LB1 irradiated on the reflection surface RP can be continuously changed by rotating the polygon mirror PM around the rotation axis AXp in the predetermined rotation direction. Thereby, the reflection direction of the beam LB1 is deflected by one reflection surface RP, and the spot light SP of the beam LB1 irradiated onto the surface to be irradiated on the substrate FS is projected in the scanning direction (The width direction of the recording medium FS, the Yt direction).
1개의 반사면(RP)에 의해서, 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL1)을 따라서 주사할 수 있다. 이 때문에, 폴리곤 미러(PM)의 1회전으로, 기판(FS)의 피조사면 상에 스폿광(SP)이 주사되는 묘화 라인(SL1)의 수는, 최대로 반사면(RP)의 수와 동일한 8개가 된다. 폴리곤 미러(PM)는 모터 등을 포함하는 폴리곤 구동부(RM)에 의해서 일정한 속도로 회전한다. 폴리곤 구동부(RM)에 의한 폴리곤 미러(PM)의 회전은, 제어 장치(18)에 의해서 제어된다. 상술한 것처럼, 묘화 라인(SL1)의 실효적인 길이(예를 들면 30mm)는 이 폴리곤 미러(PM)에 의해서 스폿광(SP)을 주사할 수 있는 최대 주사 길이(예를 들면 31mm) 이하의 길이로 설정되어 있고, 초기 설정(설계상)에서는, 최대 주사 길이의 중앙에 묘화 라인(SL1)의 중심점(조사 중심축(Le1)가 통과함)이 설정되어 있다. The spot light SP of the beam LB1 can be scanned along the drawing line SL1 by one reflecting surface RP. The number of imaging lines SL1 in which the spot light SP is scanned on the surface to be irradiated with the substrate FS by one rotation of the polygon mirror PM is the same as the number of the reflective surfaces RP 8. The polygon mirror PM is rotated at a constant speed by a polygon driving unit RM including a motor or the like. The rotation of the polygon mirror PM by the polygon driving unit RM is controlled by the
또한, 일례로서, 묘화 라인(SL1)의 실효적인 길이를 30mm로 하고, 실효적인 사이즈 φ가 3㎛인 스폿광(SP)을 1.5㎛씩 오버랩시키면서 스폿광(SP)을 묘화 라인(SL1)을 따라서 기판(FS)의 피조사면 상에 조사하는 경우는, 1회 주사로 조사되는 스폿광(SP)의 수(광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 펄스수)는, 20000(30mm/1.5㎛)이 된다. 또, 묘화 라인(SL1)에 따른 스폿광(SP)의 주사 시간을 200μsec로 하면, 그 동안에, 펄스 모양의 스폿광(SP)을 20000회 조사해야 하므로, 광원 장치(14')의 발광 주파수 Fs는, Fs≥20000회/200μsec=100MHz가 된다. As an example, the effective length of the drawing line SL1 is 30 mm, the spot light SP is overlapped with the drawing line SL1 while overlapping the spot lights SP having an effective size of 3 m by 1.5 占 퐉 Therefore, in the case of irradiating onto the surface to be irradiated on the substrate FS, the number of spot lights SP irradiated in a single scanning (the number of pulses of the beam LB from the light source device 14 ') is 20,000 / 1.5 占 퐉). If the scanning time of the spot light SP along the drawing line SL1 is 200 占 퐏 ec then the pulse spot light SP must be irradiated 20,000 times in the meantime so that the light emission frequency Fs Fs > 20000 times / 200 mu sec = 100 MHz.
실린드리칼 렌즈(CYa)는 폴리곤 미러(PM)에 의한 주사 방향(회전 방향)과 직교하는 비주사 방향(Zt 방향)에 관해서, 입사된 빔(LB1)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP) 상에 슬릿 모양으로 수렴한다. 이 모선이 Yt 방향과 평행하게 되어 있는 실린드리칼 렌즈(CYa)에 의해서, 반사면(RP)이 Zt 방향에 대해서 기울어져 있는 경우(XtYt 평면의 법선에 대한 반사면(RP)의 기울어짐)가 있어도, 그 영향을 억제할 수 있어, 기판(FS)의 피조사면 상에 조사되는 빔(LB1)의 조사 위치가 Xt 방향으로 어긋하는 것을 억제한다. The cylindrical lens CYa irradiates the incident beam LB1 with respect to the non-scanning direction (Zt direction) perpendicular to the scanning direction (rotating direction) by the polygon mirror PM to the reflecting surface 0.0 > RP). ≪ / RTI > When the reflective surface RP is inclined with respect to the Zt direction (inclination of the reflective surface RP with respect to the normal to the XtYt plane) by the cylindrical lens CYa whose busbars are parallel to the Yt direction, The influence thereof can be suppressed and the irradiation position of the beam LB1 irradiated on the surface to be irradiated on the substrate FS is prevented from shifting in the Xt direction.
Xt축 방향으로 연장되는 광축(AXf)를 가지는 fθ 렌즈(FT)는, 폴리곤 미러(PM)에 의해서 반사된 빔(LB1)을, XtYt 평면에 있어서, 광축(AXf)과 평행하게 되도록 반사 미러(M25)에 투사하는 텔레센트릭계의 스캔 렌즈이다. 빔(LB1)의 fθ 렌즈(FT)로의 입사각 θ은, 폴리곤 미러(PM)의 회전각(θ/2)에 따라 바뀐다. fθ 렌즈(FT)는 반사 미러(M25) 및 실린드리칼 렌즈(CYb)를 매개로 하여, 그 입사각 θ에 비례한 기판(FS)의 피조사면 상의 상고 위치에 빔(LB1)을 투사한다. 초점 거리를 fo라고 하고, 상고 위치를 y라고 하면, fθ 렌즈(FT)는 y=fo·θ의 관계를 만족하도록 설계되어 있다. 따라서 이 fθ 렌즈(FT)에 의해서, 빔(LB1)(스폿광(SP))을 Yt 방향(Y방향)으로 정확하게 등속으로 주사하는 것이 가능하게 된다. fθ 렌즈(FT)로의 입사각 θ이 0도일 때, fθ 렌즈(FT)에 입사된 빔(LB1)은 광축(AXf) 상을 따라 진행한다. The f? Lens FT having the optical axis AXf extending in the Xt axis direction is arranged so that the beam LB1 reflected by the polygon mirror PM is reflected by the reflection mirror (not shown) so as to be parallel to the optical axis AXf in the XtYt plane M25), which is a telecentric scan lens. The incident angle? Of the beam LB1 to the f? Lens FT changes in accordance with the rotation angle? / 2 of the polygon mirror PM. The f? lens FT projects the beam LB1 to an image-height position on the surface to be irradiated of the substrate FS proportional to the incident angle? via the reflecting mirror M25 and the cylindrical lens CYb. When the focal length is f0 and the image height is y, the f? Lens FT is designed to satisfy the relationship of y = f0. Therefore, it is possible to accurately scan the beam LB1 (spot light SP) in the Yt direction (Y direction) at the constant velocity by the f? Lens FT. When the incident angle? to the f? lens FT is 0 degree, the beam LB1 incident on the f? lens FT travels along the optical axis AXf.
반사 미러(M25)는 입사된 빔(LB1)을, 실린드리칼 렌즈(CYb)를 매개로 하여 기판(FS)을 향해서 -Zt 방향으로 반사한다. fθ 렌즈(FT) 및 모선이 Yt 방향과 평행하게 되어 있는 실린드리칼 렌즈(CYb)에 의해서, 기판(FS)에 투사되는 빔(LB1)이 기판(FS)의 피조사면 상에서 직경 수㎛ 정도(예를 들면, 3㎛)의 미소한 스폿광(SP)으로 수렴된다. 또, 기판(FS)의 피조사면에 투사되는 스폿광(SP)은, 폴리곤 미러(PM)에 의해서, Yt 방향으로 연장되는 묘화 라인(SL1)에 의해서 1차원 주사된다. 또한, fθ 렌즈(FT)의 광축(AXf)과 조사 중심축(Le1)은, 동일한 평면 상에 있고, 그 평면은 XtZt 평면과 평행하다. 따라서 광축(AXf) 상으로 진행한 빔(LB1)은, 반사 미러(M25)에 의해서 -Zt 방향으로 반사되어, 조사 중심축(Le1)과 동일 축으로 되어 기판(FS)에 투사된다. 본 제4 실시 형태에 있어서, 적어도 fθ 렌즈(FT)는 폴리곤 미러(PM)에 의해서 편향된 빔(LB1)을 기판(FS)의 피조사면에 투사하는 투사 광학계로서 기능한다. 또, 적어도 반사 부재(반사 미러(M21~M25)) 및 편광빔 스플리터(BS)는, 반사 미러(M20)로부터 기판(FS)까지의 빔(LB1)의 광로를 꺽어 구부리는 광로 편향 부재로서 기능한다. 이 광로 편향 부재에 의해서, 반사 미러(M20)에 입사되는 빔(LB1)의 입사축과 조사 중심축(Le1)을 거의 동일한 축으로 할 수 있다. XtZt 평면에 관해서, 주사 유닛(U1) 내를 통과하는 빔(LB1)은, 거의 U자 모양 또는 コ자형의 광로를 통과한 후,-Zt 방향으로 진행하여 기판(FS)에 투사된다. The reflecting mirror M25 reflects the incident beam LB1 toward the substrate FS in the -Zt direction through the cylindrical lens CYb. the beam LB1 projected onto the substrate FS is projected onto the substrate FS in the order of several micrometers in diameter on the irradiated surface of the substrate FS by the f.theta. lens FT and the cylindrical lens CYb in which the bus line is parallel to the Yt direction (For example, 3 mu m). The spot light SP projected onto the surface to be processed of the substrate FS is one-dimensionally scanned by the imaging line SL1 extending in the Yt direction by the polygon mirror PM. Further, the optical axis AXf and the irradiation central axis Le1 of the f? Lens FT are on the same plane, and the plane thereof is parallel to the XtZt plane. The beam LB1 that has traveled on the optical axis AXf is reflected in the -Zt direction by the reflecting mirror M25 and is projected on the substrate FS in the same axis as the irradiation central axis Le1. In the fourth embodiment, at least the f? Lens FT functions as a projection optical system for projecting the beam LB1 deflected by the polygon mirror PM onto the surface to be irradiated on the substrate FS. At least the reflecting members (the reflecting mirrors M21 to M25) and the polarizing beam splitter BS function as an optical path deflecting member that bends the optical path of the beam LB1 from the reflecting mirror M20 to the substrate FS do. With this optical path deflecting member, the incidence axis of the beam LB1 incident on the reflection mirror M20 and the irradiation center axis Le1 can be made substantially the same axis. With respect to the XtZt plane, the beam LB1 passing through the scanning unit U1 passes through the substantially U-shaped or U-shaped optical path, and then travels in the -Zt direction and is projected onto the substrate FS.
이와 같이, 기판(FS)이 X방향으로 반송되고 있는 상태에서, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의해서, 빔(LBn)의 스폿광(SP)을 주사 방향(Y방향)으로 일차원으로 주사함으로써, 스폿광(SP)을 기판(FS)의 피조사면에 상대적으로 2차원 주사할 수 있다. 따라서 기판(FS)의 노광 영역(W)에 소정의 패턴을 묘화 노광할 수 있다. As described above, in the state in which the substrate FS is being transported in the X direction, the spot light SP of the beam LBn is projected in one direction (Y direction) in the scanning direction (Y direction) by each of the scanning units Un (U1 to U6) The spot light SP can be scanned two-dimensionally relative to the surface to be irradiated on the substrate FS. Thus, a predetermined pattern can be drawn and exposed in the exposure area W of the substrate FS.
광검출기(DTS)는 입사된 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자를 가진다. 회전 드럼(DR)의 표면에는, 미리 정해진 기준 패턴이 형성되어 있다. 이 기준 패턴이 형성된 회전 드럼(DR) 상의 부분은, 빔(LB1)의 파장 대역에 대해서 낮은 반사율(10~50%)의 소재로 구성되고, 기준 패턴이 형성되어 있지 않은 회전 드럼(DR) 상의 다른 부분은, 반사율이 10% 이하인 재료 또는 광을 흡수하는 재료로 구성된다. 그 때문에, 기판(FS)이 감겨져 있지 않은 상태(또는 기판(FS)의 투명부를 통과한 상태)에서, 회전 드럼(DR)의 기준 패턴이 형성된 영역에 주사 유닛(U1)으로부터 빔(LB1)의 스폿광(SP)을 조사하면, 그 반사광이 실린드리칼 렌즈(CYb), 반사 미러(M25), fθ 렌즈(FT), 폴리곤 미러(PM), 반사 미러(M24), 실린드리칼 렌즈(CYa), λ/4 파장판(QW), 반사 미러(M23), 필드 어퍼쳐(FA), 이미지 시프트 광학부재(SR) 및 반사 미러(M22)를 통과하여 편광빔 스플리터(BS)에 입사된다. 여기서, 편광빔 스플리터(BS)와 기판(FS)의 사이, 구체적으로는, 반사 미러(M23)와 실린드리칼 렌즈(CYa)의 사이에는, λ/4 파장판(QW)이 마련되어 있다. 이것에 의해, 기판(FS)에 조사되는 빔(LB1)은, 이 λ/4 파장판(QW)에 의해서 P편광에서 원(圓)편광으로 변환되고, 기판(FS)으로부터 편광빔 스플리터(BS)에 입사하는 반사광은, 이 λ/4 파장판(QW)에 의해서, 원편광에서 S편광으로 변환된다. 따라서 기판(FS)으로부터의 반사광은 편광빔 스플리터(BS)를 투과하고, 광학 렌즈계(G10)를 통해서 광검출기(DTS)에 입사된다. The photodetector (DTS) has a photoelectric conversion element for photoelectrically converting the incident light. A predetermined reference pattern is formed on the surface of the rotary drum DR. The portion on the rotary drum DR on which the reference pattern is formed is made of a material having a low reflectance (10 to 50%) with respect to the wavelength band of the beam LB1, The other portion is made of a material having a reflectance of 10% or less or a material capable of absorbing light. Therefore, in the region where the reference pattern of the rotary drum DR is formed, in the state in which the substrate FS is not wound (or in a state where the substrate FS passes through the transparent portion of the substrate FS) When the spot light SP is irradiated, the reflected light is reflected by the cylindrical lens CYb, the reflection mirror M25, the f? Lens FT, the polygon mirror PM, the reflection mirror M24, the cylindrical lens CYa and enters the polarization beam splitter BS through the quarter-wave plate QW, the reflection mirror M23, the field aperture FA, the image shift optical member SR, and the reflection mirror M22. Here, a quarter wave plate QW is provided between the polarizing beam splitter BS and the substrate FS, specifically between the reflecting mirror M23 and the cylindrical lens CYa. Thus, the beam LB1 irradiated to the substrate FS is converted into circularly polarized light by the? / 4 wave plate QW from the P polarized light, and the polarized beam splitter BS Is converted into circularly polarized light by circularly polarized light by the? / 4 wave plate QW. Therefore, the reflected light from the substrate FS is transmitted through the polarized beam splitter BS and is incident on the photodetector DTS through the optical lens system G10.
이때, 펄스 모양의 빔(LB1)(바람직하게는, 종광(S1)에 유래하는 빔(LB1))이 연속하여 주사 유닛(U1)에 입사되는 상태에서, 회전 드럼(DR)을 회전시켜 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)을 주사함으로써, 회전 드럼(DR)의 외주면에는, 스폿광(SP)이 2차원적으로 조사된다. 따라서 회전 드럼(DR)에 형성된 기준 패턴의 화상을 광검출기(DTS)에 의해서 취득할 수 있다. 구체적으로는, 광검출기(DTS)로부터 출력되는 광전신호의 강도 변화를, 스폿광(SP)의 펄스 발광을 위한 클록 펄스 신호(광원 장치(14') 내에서 만들어짐)에 응답하여, 각 주사 시간마다 디지털 샘플링함으로써 Yt 방향의 1차원의 화상 데이터로서 취득하고, 추가로 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치를 계측하는 인코더(ENn)의 계측치에 응답하여, 부주사 방향의 일정 거리(예를 들면 스폿광(SP)의 사이즈 φ의 1/2)마다 Yt 방향의 1차원의 화상 데이터를 Xt 방향으로 늘어놓음으로써, 회전 드럼(DR)의 표면의 2차원의 화상 정보를 소득한다. 제어 장치(18)는 이 취득한 회전 드럼(DR)의 기준 패턴의 2차원의 화상 정보에 기초하여, 주사 유닛(U1)의 묘화 라인(SL1)의 기울기를 계측한다. 이 묘화 라인(SL1)의 기울기란, 각 주사 유닛(Un(U1~U6)) 간에 있어서의 상대적인 기울기여도 되고, 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)에 대한 기울기(절대적인 기울기)여도 된다. 또한, 마찬가지로 하여, 각 묘화 라인(SL2~SL6)의 기울기도 계측할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. At this time, in a state in which the pulse-like beam LB1 (preferably, the beam LB1 derived from the sheath S1) is successively incident on the scanning unit U1, the rotary drum DR is rotated, The spot light SP is two-dimensionally irradiated onto the outer peripheral surface of the rotary drum DR by scanning the spot light SP. Therefore, the image of the reference pattern formed on the rotary drum DR can be acquired by the photodetector DTS. Specifically, in response to a change in the intensity of the photoelectric signal output from the photodetector DTS in response to a clock pulse signal (generated in the light source device 14 ') for pulse light emission of the spotlight SP, Dimensional image data in the Yt direction by digital sampling every time and further in response to the measurement value of the encoder ENn for measuring the rotational angle position of the rotary drum DR, Two-dimensional image information of the surface of the rotary drum DR is obtained by lining the one-dimensional image data in the Yt direction in the Xt direction every 1/2 of the size φ of the spotlight SP. The
주사 유닛(U1)의 폴리곤 미러(PM)의 주변에는, 도 29에 도시하는 것처럼 원점 센서(원점 검출기)(OP1)가 마련되어 있다. 원점 센서(OP1)는 각 반사면(RP)에 의한 스폿광(SP)의 주사 개시를 나타내는 펄스 모양의 원점 신호(SZ)를 출력한다. 원점 센서(OP1)는 폴리곤 미러(PM)의 회전 위치가, 반사면(RP)에 의한 스폿광(SP)의 주사가 개시되기 직전의 소정 위치에 오면, 원점 신호(SZ)를 출력한다. 폴리곤 미러(PM)는 주사 각도 범위 θs에서, 기판(FS)에 투사되는 빔(LB1)을 편향시킬 수 있으므로, 폴리곤 미러(PM)에서 반사된 빔(LB1)의 반사 방향(편향 방향)이 주사 각도 범위 θs 내가 되면, 반사한 빔(LB1)이 fθ 렌즈(FT)에 입사된다. 따라서 원점 센서(OP1)는, 반사면(RP)에서 반사되는 빔(LB1)의 반사 방향이 주사 각도 범위 θs 내에 들어가기 직전의 소정 위치에 폴리곤 미러(PM)의 회전 위치가 오면 원점 신호(SZ)를 출력한다. 또한, 주사 각도 범위 θs와, 도 7에 도시하는 최대 주사 회전 각도 범위 α는, θs=2×α의 관계를 가진다. An origin sensor (origin detector) OP1 is provided around the polygon mirror PM of the scanning unit U1 as shown in Fig. The origin sensor OP1 outputs a pulse-like origin signal SZ indicating the start of scanning of the spot light SP by each reflecting surface RP. The origin sensor OP1 outputs the origin signal SZ when the rotation position of the polygon mirror PM comes to a predetermined position just before the start of scanning of the spot light SP by the reflection surface RP. Since the polygon mirror PM can deflect the beam LB1 projected onto the substrate FS at the scanning angle range? S, the reflection direction (deflection direction) of the beam LB1 reflected by the polygon mirror PM becomes the scanning When the angle range? S is reached, the reflected beam LB1 is incident on the f? Lens FT. The origin sensor OP1 can detect the origin signal SZ when the rotation position of the polygon mirror PM comes to a predetermined position just before the reflecting direction of the beam LB1 reflected by the reflecting surface RP enters the scanning angle range? . In addition, the scanning angle range? S and the maximum scanning rotation angle range? Shown in Fig. 7 have a relationship of? S = 2 占.
폴리곤 미러(PM)는 반사면(RP)을 8개 가지므로, 원점 센서(OP1)는 폴리곤 미러(PM)가 1회전하는 기간에 8회 원점 신호(SZ)를 출력하게 된다. 이 원점 센서(OP1)가 검출한 원점 신호(SZ)는 제어 장치(18)에 보내진다. 원점 센서(OP1)가 원점 신호(SZ)를 출력하고 나서, 스폿광(SP)의 묘화 라인(SL1)을 따른 주사가 개시된다. Since the polygon mirror PM has eight reflecting surfaces RP, the origin sensor OP1 outputs the origin signal SZ eight times in a period in which the polygon mirror PM makes one rotation. The home position signal SZ detected by the home position sensor OP1 is sent to the
원점 센서(OP1)는 이제부터 스폿광(SP)의 주사(빔(LB1)의 편향)를 행하는 반사면(RP)의 이웃의 반사면(RP)(본 제4 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향의 1개 앞의 반사면(RP))을 이용하여, 원점 신호(SZ)를 출력한다. 각 반사면(RP)을 구별하기 위해, 편의상, 도 29에 있어서, 현재 빔(LB1)의 편향을 행하고 있는 반사면(RP)을 RPa로 나타내고, 그 외의 반사면(RP)을 반시계 방향 회전(폴리곤 미러(PM)의 회전 방향과는 반대의 방향 회전)으로, RPb~RPh로 나타낸다. The origin sensor OP1 is a reflection surface RP adjacent to the reflecting surface RP for scanning the spot light SP (deflection of the beam LB1) (hereinafter referred to as a polygon mirror PM (The reflection surface RP in front of the rotation direction of the rotation angle? 1). 29, the reflecting surface RP for deflecting the current beam LB1 is denoted by RPa and the other reflecting surface RP is rotated counterclockwise (Rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the polygon mirror PM), and is represented by RPb to RPh.
원점 센서(OP1)는 반도체 레이저 등의 비감광성의 파장 대역의 레이저빔(Bga)을 사출하는 광원부(312)와, 광원부(312)로부터의 레이저빔(Bga)을 반사시켜 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPb)에 투사하는 미러(314, 316)를 구비하는 빔 송광계(Opa)를 가진다. 또, 원점 센서(OP1)는 수광부(318)와, 반사면(RPb)에서 반사된 레이저빔(Bga)의 반사광(반사빔(Bgb))을 수광부(318)로 안내하는 미러(320, 322)와, 미러(322)에서 반사된 반사빔(Bgb)을 미소한 스폿광으로 집광하는 렌즈계(324)를 구비하는 빔 수광계(Opb)를 가진다. 수광부(318)는, 렌즈계(324)에 의해서 집광된 반사빔(Bgb)의 스폿광을 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자를 가진다. 여기서, 레이저빔(Bga)이 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RP)에 투사되는 위치는, 렌즈계(324)의 동면(瞳面)(초점의 위치)이 되도록 설정되어 있다. The origin sensor OP1 includes a
빔 송광계(Opa)와 빔 수광계(Opb)는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 위치가, 반사면(RP)에 의한 스폿광(SP)의 주사가 개시되기 직전의 소정 위치가 되었을 때, 빔 송광계(Opa)가 사출한 레이저빔(Bga)의 반사빔(Bgb)을 빔 수광계(Opb)가 수광할 수 있는 위치에 마련되어 있다. 즉, 빔 송광계(Opa)와 빔 수광계(Opb)는, 반사면(RP)의 각도가 소정의 각도 위치가 되었을 때, 빔 송광계(Opa)가 사출한 레이저빔(Bga)의 반사빔(Bgb)을 수광할 수 있는 위치에 마련되어 있다. 또한, 도 29의 부호 Msf는, 회전축(AXp)과 동일 축에 배치된 폴리곤 구동부(RM)(도 28 참조)의 회전 모터의 샤프트이다When the rotation position of the polygon mirror PM becomes a predetermined position immediately before the start of the scanning of the spot light SP by the reflection surface RP, the beam transmission system Opa and the beam reception system Opb, And is provided at a position where the beam receiving system Opb can receive the reflected beam Bgb of the laser beam Bga emitted from the beam transmitting system Opa. That is, when the angle of the reflecting surface RP reaches a predetermined angle position, the beam transmitting system Opa and the beam receiving system Opb are arranged so that the reflected beam of the laser beam Bga emitted from the beam transmitting system Opa (Bgb) can be received. Reference numeral Msf in Fig. 29 is a shaft of the rotating motor of the polygon driving unit RM (see Fig. 28) arranged on the same axis as the rotating shaft AXp
수광부(318) 내의 상기 광전 변환 소자의 수광면의 앞에는, 미소폭의 슬릿 개구를 구비한 차광체가 마련되어 있다(도시 생략). 반사면(RPb)의 각도 위치가, 소정의 각도 범위 내의 사이는, 반사빔(Bgb)이 렌즈계(324)에 입사되고, 반사빔(Bgb)의 스폿광이 수광부(318) 내의 상기 차광체 상을 일정 방향으로 주사한다. 그 주사 중에, 차광체의 슬릿 개구를 투과한 반사빔(Bgb)의 스폿광이 수광부(318)의 상기 광전 변환 소자로 수광되고, 그 수광 신호가 증폭기에서 증폭되어 펄스 모양의 원점 신호(SZ)로서 출력된다. In front of the light receiving surface of the photoelectric conversion element in the
원점 센서(OP1)는, 상술한 것처럼, 빔(LB1)을 편향하는(스폿광(SP)을 주사하는) 반사면(RPa)으로부터, 회전 방향의 1개 앞의 반사면(RPb)를 이용하여 원점 신호(SZ)를 검출한다. 그 때문에, 서로 이웃하는 반사면(RP)(예를 들면, 반사면(RPa)과 반사면(RPb))끼리가 각각 이루는 각(角) ηj이 설계치(반사면(RP)이 8개인 경우는 135도)에 대해서 오차를 가지고 있으면, 그 오차의 편차에 의해서, 도 30에 도시하는 것처럼, 원점 신호(SZ)의 발생 타이밍이 반사면(RP)마다 달라 버리는 경우가 있다. The origin sensor OP1 is configured by using the reflection surface RPb which is one spot ahead of the rotation direction from the reflection surface RPa that deflects the beam LB1 (which scans the spot light SP) And the origin signal SZ is detected. Therefore, when the angle? J formed by the adjacent reflection surfaces RP (for example, the reflection surface RPa and the reflection surface RPb) is equal to the designed value (when the reflection surface RP is eight 135 degrees), there is a case where the timing of generation of the origin signal SZ varies for each reflection plane RP, as shown in Fig. 30, due to the deviation of the error.
도 30에 있어서는, 반사면(RPb)를 이용하여 발생한 원점 신호(SZ)를 SZb라고 한다. 마찬가지로, 반사면(RPc, RPd, RPe, …)을 이용하여 발생한 원점 신호(SZ)를 SZc, SZd, SZe, …라고 한다. 폴리곤 미러(PM)의 서로 이웃하는 반사면(RP)끼리가 이루는 각 ηj이 설계치인 경우는, 각 원점 신호(SZ)(SZb, SZc, SZd, …)의 발생 타이밍의 간격은, 시간 Tpx이 된다. 이 소정의 시간 Tpx는 폴리곤 미러(PM)가 반사면(RP)의 1면분 회전하는데 필요로 하는 시간이다. 그렇지만, 도 30에 있어서는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)이 이루는 각 ηj의 오차에 의해서, 반사면(RPc, RPd)을 이용하여 발생한 원점 신호(SZc, SZd)의 타이밍이, 정규의 발생 타이밍에 대해서 어긋나 있다. 또, 원점 신호(SZb, SZc, SZd, SZe, …)가 발생하는 시간 간격 Tp1, Tp2, Tp3, …은, 폴리곤 미러(PM)의 제조 오차에 의해, μ초 오더에서는 일정하지 않다. 도 30에 도시하는 타임 차트에 있어서는, Tp1<Tpx, Tp2>Tpx, Tp3<Tpx로 되어 있다. 또한, 반사면(RP)의 수를 Np, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도를 Vp라고 하면, Tpx는 Tpx=60/(Np×Vp)[초]로 나타내진다. 예를 들면, Vp가 3만rpm이고, Np가 8이라고 하면, Tpx는 250μ초가 된다. In Fig. 30, the origin signal SZ generated by using the reflection surface RPb is referred to as SZb. Likewise, the origin signal SZ generated by using the reflection surfaces RPc, RPd, RPe, ... is denoted by SZc, SZd, SZe, ... . When the angle? J formed by the adjacent reflection surfaces RP of the polygon mirror PM is a designed value, the interval of the generation timing of each origin signal SZ (SZb, SZc, SZd, ...) do. This predetermined time Tpx is a time required for the polygon mirror PM to rotate by one face of the reflection plane RP. 30, the timing of the origin signals SZc and SZd generated by using the reflection surfaces RPc and RPd is determined by the error of the angle? J formed by the reflection surface RP of the polygon mirror PM, Is inconsistent with the timing of generation of the signal. Time intervals Tp1, Tp2, Tp3, ... during which the origin signals (SZb, SZc, SZd, SZe, ...) Is not constant in the order of microseconds due to a manufacturing error of the polygon mirror PM. In the time chart shown in Fig. 30, Tp1 < Tpx, Tp2 > Tpx, and Tp3 < Tpx. When the number of reflection surfaces RP is Np and the rotation speed of the polygon mirror PM is Vp, Tpx is represented by Tpx = 60 / (Np x Vp) [sec]. For example, if Vp is 30,000 rpm and Np is 8, then Tpx is 250 microseconds.
따라서 폴리곤 미러(PM)의 서로 이웃하는 반사면(RP)끼리가 각각 이루는 각 ηj의 오차에 의해서, 각 반사면(RP(RPa~RPh))에 의해서 묘화되는 스폿광(SP)의 기판(FS)의 피조사면 상의 묘화 라인(SL1)의 묘화 개시점(주사 개시점)의 위치가 주주사 방향으로 흐트러진다. 이것에 의해, 묘화 라인(SL1)의 묘화 종료점의 위치도 주주사 방향으로 흐트러진다. 즉, 각 반사면(RP)에 의해서 묘화되는 스폿광(SP)의 묘화 라인(SL1)의 위치가, 주사 방향(Y방향)을 따라서 시프트되므로, 각 묘화 라인(SLn)의 묘화 개시점 및 묘화 종료점의 위치가 X방향을 따라서 직선적으로 되지 않는다. 이 스폿광(SP)의 묘화 라인(SL1)의 묘화 개시점 및 묘화 종료점의 위치가 주주사 방향으로 흐트러지는 요인은, Tp1, Tp2, Tp3, … =Tpx가 되지 않기 때문이다. Therefore, the error of the angle? J between the adjacent reflection surfaces RP of the polygon mirror PM makes it possible to detect the position of the substrate FS of the spot light SP to be imaged by each of the reflection surfaces RP (RPa to RPh) (Scanning start point) of the imaging line SL1 on the surface to be imaged of the projection lens SL1 is disturbed in the main scanning direction. As a result, the position of the drawing end point of the drawing line SL1 is also disturbed in the main scanning direction. That is, since the position of the drawing line SL1 of the spot light SP drawn by each reflecting surface RP is shifted along the scanning direction (Y direction), the drawing start point of the drawing line SLn, The position of the end point does not become linear along the X direction. Tp1, Tp2, Tp3, ..., Tp3, Tp3, ..., Tp3, ..., Tp3, ..., Tp3, ..., Tp3, ..., Tp3, ..., = Tpx.
이에, 본 제4 실시 형태에서는, 도 30에 도시하는 타임 차트와 같이, 1개의 펄스 모양의 원점 신호(SZ)가 발생하고 나서 시간 Tpx 후를 묘화 개시점으로 하여, 스폿광(SP)의 묘화를 개시한다. 즉, 제어 장치(18)는 원점 신호(SZ)가 발생하고 나서 시간 Tpx 후에, 빔(LB1)이 주사 유닛(U1)에 입사되도록 빔 전환 부재(20)를 제어함과 아울러, 도 26에 도시한 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에, 이제부터 주사를 행하는 주사 유닛(U1)의 묘화 비트열 데이터(Sdw), 즉, 시리얼 데이터(DL1)를 출력한다. 이것에 의해, 원점 신호(SZ)의 검출에 이용한 반사면(RPb)과 실제로 스폿광(SP)을 주사하는 반사면(RP)을 동일한 반사면으로 할 수 있다. Therefore, in the fourth embodiment, as in the time chart shown in Fig. 30, after the time point Tpx after the generation of one pulse origin signal SZ is set as the imaging start point, the spot light SP is written . That is, the
구체적으로 설명하면, 제어 장치(18)는 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)가 원점 신호(SZb)를 출력하고 나서 시간 Tpx 후에, 빔 전환 부재(20)의 선택용 광학 소자(AOM1)에, 일정시간(온 시간 Ton) 온의 구동 신호를 출력한다. 이 선택용 광학 소자(AOM1)가 온이 되는 일정시간(온 시간 Ton)은, 미리 정해진 시간이며, 폴리곤 미러(PM)의 하나의 반사면(RP)에 의해서 스폿광(SP)이 묘화 라인(SL1)을 따라서 1회 주사되는 기간(주사 기간)을 커버하도록 설정되어 있다. 그리고 제어 장치(18)는, 어느 특정의 열, 예를 들면, 1열째의 시리얼 데이터(DL1)를 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력한다. 이것에 의해, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 시간 중에는 빔(LB1)이 주사 유닛(U1)에 입사하므로, 주사 유닛(U1)은 어느 특정의 열(예를 들면, 1열째)의 시리얼 데이터(DL1)에 따른 패턴을 묘화할 수 있다. 이와 같이, 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)가 원점 신호(SZb)를 출력하고 나서 시간 Tpx 후에 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)의 주사를 행하므로, 원점 신호(SZb)의 검출에 이용한 반사면(RPb)에서, 그 원점 신호(SZb)에 기인한 스폿광(SP)의 주사를 행할 수 있다. More specifically, the
다음에, 제어 장치(18)는 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)가 원점 신호(SZd)를 출력하고 나서 시간 Tpx 후에, 빔 전환 부재(20)의 선택용 광학 소자(AOM1)에, 일정시간(온 시간 Ton) 온의 구동 신호를 출력한다. 그리고 제어 장치(18)는 다음의 열, 예를 들면, 2열째의 시리얼 데이터(DL1)를 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력한다. 이것에 의해, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)의 주사를 행하는데 필요한 시간을 포함하는 시간 중에는 빔(LB1)이 주사 유닛(U1)에 입사하므로, 주사 유닛(U1)은 다음의 열(예를 들면, 2열째)의 시리얼 데이터(DL1)에 따른 패턴을 묘화할 수 있다. 이와 같이, 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)가 원점 신호(SZd)를 출력하고 나서, 시간 Tpx 후에 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)의 주사를 행하므로, 원점 신호(SZd)의 검출에 이용한 반사면(RPb)에서, 그 원점 신호(SZd)에 기인한 스폿광(SP)의 주사를 행할 수 있다. 또한, 스폿광(SP)의 주사를, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 행하는 것이 아니라 1면 건너뛰기로 행하는 경우는, 원점 신호(SZ)를 1개 건너뛰기(1개 거르기)로 사용하여 묘화 처리를 행한다. 그러한 1개 건너뛰기에 의한 묘화 처리의 이유에 대해서는 다음에 자세하게 설명한다. Next, the
이와 같이 하여, 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)가 원점 신호(SZ)를 출력하고 나서 시간 Tpx 후에, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)을 주사하도록, 제어 장치(18)는 빔 전환 부재(20)를 제어함과 아울러, 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 시리얼 데이터(DL1)를 출력한다. 또, 제어 장치(18)는 주사 유닛(U1)에 의한 주사가 개시될 때마다, 출력하는 시리얼 데이터(DL1)의 열을, 1열째, 2열째, 3열째, 4열째, …와 같이 열방향으로 비켜 간다. 또한, 주사 유닛(U1)에 의한 스폿광(SP)의 1회 주사에서부터 다음 주사까지의 동안에, 다른 주사 유닛(Un)(주사 유닛(U2~U6))에 의한 스폿광(SP)의 주사가 순서대로 행해지고 있다. 다른 주사 유닛(Un(U2~U6))에 의한 스폿광(SP)의 주사는, 주사 유닛(U1)의 주사와 마찬가지이다. 또, 원점 센서(OPn(OP1~OP6))는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))마다 마련되어 있다. In this way, the
이상과 같이, 주사 유닛(U1)의 원점 신호(SZb)의 검출에 이용한 반사면(RP)을 이용하여 스폿광(SP)의 주사를 행함으로써, 폴리곤 미러(PM)의 서로 이웃하는 반사면(RP)끼리가 각각 이루는 각 ηj에 오차가 있었을 경우라도, 각 반사면(RP(RPa~RPh))에 의해서 묘화되는 스폿광(SP)의 기판(FS)의 피조사면의 묘화 개시점 및 묘화 종료점의 위치가 주주사 방향으로 흐트러지는 것을 억제할 수 있다. As described above, the spot light SP is scanned by using the reflection surface RP used for detecting the origin signal SZb of the scanning unit U1, The imaging start point and the imaging end point of the irradiated surface of the substrate FS of the spot light SP to be imaged by each of the reflective surfaces RP (RPa to RPh) Can be prevented from being disturbed in the main scanning direction.
그러기 위해서는, 폴리곤 미러(PM)가 45도 회전하는 시간 Tpx이,μ초 오더로정확한 것, 즉, 폴리곤 미러(PM)의 속도가 균일하고 정밀하게 등속도로 회전시킬 필요가 있다. 이처럼 정밀하게 등속도로 폴리곤 미러(PM)를 회전시켰을 경우는, 원점 신호(SZ)의 발생에 이용된 반사면(RP)은, 항상, 시간 Tpx 후에는 정확하게 45도만큼 회전하여 빔(LB1)을 fθ 렌즈(FT)를 향해서 반사하는 각도로 되어 있다. 따라서 폴리곤 미러(PM)의 회전 등속성을 높이고, 1회전 중의 속도 불균일도 최대한 저감시키므로, 원점 신호(SZ)의 발생에 이용되는 반사면(RP)의 위치와 빔(LB1)을 편향시켜 스폿광(SP)을 주사하기 위해서 이용되는 반사면(RP)의 위치를 달라지게 할 수 있다. 즉, 원점 신호(SZ)의 발생 타이밍을 시간 Tpx만큼 늦추므로, 결과적으로 스폿광(SP)의 주사를 행하는 반사면(RP)을 이용하여 원점 신호(SZ)를 검출하고 있는 것과 동등의 작용을 가진다. 이것에 의해, 원점 센서(OP1(OPn))의 배치의 자유도가 향상되어, 강성(剛性)이 높고 안정한 구성의 원점 센서를 마련할 수 있다. 또, 원점 센서(OP1(OPn))가 검출 대상으로 하는 반사면(RP)은, 빔(LB1(LBn))을 편향시키는 반사면(RP)의 회전 방향의 1개 앞으로 했지만, 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향의 앞이면 되며, 1개 앞으로 한정되지 않는다. 이 경우, 원점 센서(OP)가 검출 대상으로 하는 반사면(RP)을, 빔(LB1(LBn))을 편향시키는 반사면(RP)의 회전 방향의 n(1이상의 정수)만큼 앞으로 하는 경우는, 원점 신호(SZ)가 발생하고 나서 n×시간 Tpx 후로 묘화 개시점을 설정하면 된다. In order to do so, it is necessary to rotate the polygon mirror PM at a constant speed, that is, the speed of the polygon mirror PM uniformly and precisely at a constant speed in the order of μsec. When the polygon mirror PM is rotated precisely at such a constant speed, the reflecting surface RP used for generating the origin signal SZ always rotates by exactly 45 degrees after the time Tpx, and the beam LB1 and is reflected toward the f? lens FT. Therefore, the rotation uniformity of the polygon mirror PM is increased, and the velocity non-uniformity during one rotation is minimized. Therefore, the position of the reflection surface RP used for generation of the origin signal SZ and the beam LB1 are deflected, The position of the reflecting surface RP used for scanning the scanning surface SP can be changed. In other words, since the generation timing of the origin signal SZ is delayed by the time Tpx, the operation equivalent to the detection of the origin signal SZ using the reflection surface RP for scanning the spot light SP I have. As a result, the degree of freedom of arrangement of the origin sensor OP1 (OPn) is improved, and a home sensor having a high rigidity and a stable configuration can be provided. The reflection surface RP to be detected by the origin sensor OP1 (OPn) is one in the rotational direction of the reflecting surface RP for deflecting the beam LB1 (LBn), but the polygon mirror PM ), And is not limited to one. In this case, when the reflection surface RP to be detected by the origin sensor OP is moved forward by n (an integer of 1 or more) in the rotation direction of the reflecting surface RP for deflecting the beam LB1 (LBn) , And the drawing start point may be set after n x time Tpx after origin of the origin signal SZ.
추가로, 원점 센서(OP1(OPn))에서부터 1개 걸러 발생하는 원점 신호(SZb, SZd, …)의 각각에 대해서, 묘화 개시점을 n×시간 Tpx 후로 설정함으로써, 묘화 라인(SL1)마다 대응한 화소 데이터열의 판독 동작, 데이터 전송(통신) 동작, 혹은 보정 계산 등의 처리 시간에 여유가 생긴다. 그 때문에, 화소 데이터열의 전송 미스, 화소 데이터열의 오류나 부분적인 소실을 확실히 회피할 수 있다. Further, for each of the origin signals SZb, SZd,... Occurring every other one from the origin sensor OP1 (OPn), the rendering start time is set to be after n times the time Tpx, There is a margin in the processing time for a read operation, a data transfer (communication) operation, or a correction calculation for one pixel data string. As a result, it is possible to reliably avoid a transmission error of the pixel data string and a partial loss of the pixel data string.
또한, 이상의 도 29와 같이, 이제부터 스폿광(SP)의 주사(빔(LB1)의 편향)를 행하는 반사면(RP)의 이웃의 반사면(RP)(본 제4 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향의 1개 앞의 반사면(RP))을 검출하는 원점 센서(OPn)를 마련하지 않고, 이제부터 스폿광(SP)의 주사(빔(LB1)의 편향)를 행하는 반사면(RP)과 동일한 반사면(RP)을 검출하는 원점 센서를 마련해도 좋다. 그 경우는, 도 30에서 설명한 것처럼, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RPa~RPh)마다 발생하는 원점 신호(펄스 모양)(SZ)의 시간 간격이 흐트러지므로, 각 반사면(RPa~RPh)마다, 그 편차분에 따른 시간적인 오프셋을 가미할 필요가 있다. 29, the reflection surface RP adjacent to the reflection surface RP for scanning the spot light SP (deflection of the beam LB1) (in the present embodiment, (The deflection of the beam LB1) of the spot light SP without providing the origin sensor OPn for detecting the origin sensor OPn for detecting the reflection surface RP of the spot PM It is also possible to provide an origin sensor for detecting the same reflection surface RP as the slope RP. 30, the time interval of the origin signal (pulse shape) SZ generated for each of the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM is disturbed, so that the reflection surfaces RPa to RPh ), It is necessary to add a time offset according to the deviation.
여기서, 도 7에서도 설명한 것처럼, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 수 Np가 8개이고, 최대 주사 회전 각도 범위 α를 15도로 했을 경우는, 주사 효율(α/β)은 1/3이 된다. 예를 들면, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)을 주사하고 나서 다음 주사를 행할 때까지의 동안에, 주사 유닛(U1) 이외의 2개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 배분하여, 스폿광(SP)의 주사를 행할 수 있다. 즉, 주사 유닛(U1)의 폴리곤 미러(PM)가 1면분 회전하는 동안에, 주사 유닛(U1)을 포함하는 3개의 주사 유닛(Un)의 각각에, 대응하는 빔(LBn)을 배분하여, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 것이 가능하다. 7, when the number Np of reflecting surfaces RP of the polygon mirror PM is 8 and the maximum scanning rotation angle range? Is 15 degrees, the scanning efficiency? /? Is 1/3 . For example, the beam LBn is distributed to the two scanning units Un other than the scanning unit U1, until the scanning unit U1 scans the spotlight SP and then performs the next scanning , And the spot light SP can be scanned. That is, while the polygon mirror PM of the scanning unit U1 rotates by one face, the corresponding beam LBn is distributed to each of the three scanning units Un including the scanning unit U1, It is possible to perform scanning of the light SP.
그렇지만, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율은 1/3이므로, 각 주사 유닛(Un)이 최대 주사 회전 각도 범위 α(15도)로 스폿광(SP)을 주사하는 경우에 있어서는, 주사 유닛(U1)의 폴리곤 미러(PM)가 반사면(RP)의 1면분(β=45도) 회전하는 동안에, 빔(LBn)을 주사 유닛(U1) 이외의 3개 이상의 주사 유닛(Un(U2~U6))에 배분할 수 없다. 즉, 주사 유닛(U1)의 스폿광(SP)의 주사의 개시에서부터 다음의 스폿광(SP)의 주사의 개시까지의 기간에, 빔(LBn)을 주사 유닛(U1) 이외의 3개 이상의 주사 유닛(Un(U2~U6))에 배분할 수 없다. 이에, 주사 유닛(U1)의 스폿광(SP)에 의한 주사의 개시에서부터 다음 주사의 개시까지의 기간에, 다른 5개의 주사 유닛(Un(U2~U6))의 각각에 빔(LBn)을 배분하고, 스폿광(SP)에 의한 주사를 행하게 하려면, 이하의 방법을 생각할 수 있다. However, since the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3, when each of the scanning units Un scans the spot light SP with the maximum scanning rotation angle range? (15 degrees), the scanning unit U1 (U2 to U6) other than the scanning unit U1 while the polygon mirror PM of the scanning unit U1 rotates one part (? = 45 degrees) of the reflecting surface RP. ). That is to say, in the period from the start of the scanning of the spot light SP of the scanning unit U1 to the start of the scanning of the next spot light SP, the beam LBn is scanned by three or more scanning Can not be distributed to the units Un (U2 to U6). Thus, in the period from the start of scanning by the spot light SP of the scanning unit U1 to the start of the next scanning, the beam LBn is distributed to each of the other five scanning units Un (U2 to U6) In order to perform scanning with the spot light SP, the following method can be considered.
최대 주사 회전 각도 범위 α가 15도인 경우라도, 실제로 스폿광(SP)의 주사가 가능한 폴리곤 미러(PM)의 주사 회전 각도 범위 α'를, 최대 주사 회전 각도 범위 α(α=15도)보다 작게 설정한다. 구체적으로는, 주사 유닛(Un(U1~U6))의 각각의 폴리곤 미러(PM)가 반사면(RP)의 1면분(β=45도) 회전하는 동안에, 빔(LBn)을 배분하고 싶은 주사 유닛(Un)의 수는 6개이므로, 주사 회전 각도 범위 α'를, α'=45/6=7.5도로 한다. 즉, 도 28 중의 fθ 렌즈(FT)에 입사되는 빔(LBn)의 광축(AXf)을 중심으로 한 편차각을 ±7.5도로 제한한다. 이것에 의해, 각 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)가 45도 회전하는 동안(반사면(RP)의 1면분 회전하는 동안)에, 빔(LBn)을 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6)) 중 어느 1개에 순서대로 배분하여 입사시킬 수 있어, 주사 유닛(Un(U1~U6))은 스폿광(SP)에 의한 주사를 순서대로 행할 수 있다. 그러나 이 경우라면 실제로 스폿광(SP)의 주사가 가능한 주사 회전 각도 범위 α'가 너무 작아져 버려서, 스폿광(SP)이 주사되는 최대 주사 범위 길이, 즉, 묘화 라인(SLn)의 최대 주사 길이가 너무 짧아진다고 하는 문제가 있다. 그러한 문제를 회피하려면, 스폿광(SP)이 주사되는 최대 주사 길이를 바꾸지 않도록, 초점 거리가 긴 fθ 렌즈(FT)를 준비하고, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)에서부터 fθ 렌즈(FT)까지의 거리(작동 거리)를 길게 설정하게 된다. 그 경우, fθ 렌즈(FT)의 대형화, 주사 유닛(Un(U1~U6))의 Xt 방향의 치수의 대형화를 초래함과 아울러, 작동 거리가 긴 것에 의해 빔 주사의 안정성이 저하되는 염려도 있다. The scanning rotation angle range? 'Of the polygon mirror PM actually capable of scanning the spot light SP can be made smaller than the maximum scanning rotation angle range? (? = 15 degrees) even when the maximum scanning rotation angle range? Setting. Specifically, while each of the polygon mirrors PM of the scanning units Un (U1 to U6) is rotated for one plane (? = 45 degrees) of the reflection plane RP, the beam LBn Since the number of units Un is six, the scanning rotation angle range? 'Is?' = 45/6 = 7.5 degrees. That is, the deviation angle with respect to the optical axis AXf of the beam LBn incident on the f? Lens FT in Fig. 28 is limited to 占 7.5. Thereby, the beam LBn is guided to the six scanning units Un (U1 (U1)) while the polygon mirror PM of each scanning unit (Un) rotates by 45 degrees To U6), and the scanning units Un (U1 to U6) can sequentially perform scanning with the spot light SP. However, in this case, the scan rotation angle range? 'At which the spot light SP is actually scanned becomes too small, and the maximum scan range length in which the spot light SP is scanned, that is, the maximum scan length of the drawing line SLn Is too short. To avoid such a problem, an f.theta. Lens FT having a long focal length is prepared so as not to change the maximum scanning length at which the spot light SP is scanned, and the f.theta. Lens FT (Operation distance) of the first and second drive wheels is set longer. In this case, there is a concern that the f.theta. Lens FT is increased in size and the size of the scanning units Un (U1 to U6) is increased in the Xt direction, and the stability of beam scanning is lowered due to the longer working distance .
한편으로, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 수를 줄이고, 폴리곤 미러(PM)가 반사면(RP)의 1면분 회전하는 회전 각도 β를 크게 하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우는 묘화 라인(SLn)이 짧아지거나, 주사 유닛(Un(U1~U6))을 대형화하거나 하는 것을 억제하면서, 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)가 반사면(RP)의 1면분(회전 각도 β) 회전하는 동안에, 빔(LBn)을 배분하여 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))이 순서대로 스폿광(SP)을 주사할 수 있다. 예를 들면, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 수를 4개로 했을 경우, 즉, 폴리곤 미러(PM)의 형상을 정사각형으로 했을 경우는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)이 1면분 회전하는 회전 각도 β는 90도가 된다. 따라서 주사 유닛(U1)의 폴리곤 미러(PM)가 반사면(RP)의 1면분 회전하는 동안에, 빔(LBn)을 배분하여 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))으로 스폿광(SP)의 주사를 행하는 경우는, 실제로 스폿광(SP)의 주사가 가능한 폴리곤 미러(PM)의 주사 회전 각도 범위 α'가, α'=90/6=15도가 되어, 상기한 최대 주사 회전 각도 범위 α와 같아진다. On the other hand, it is conceivable to reduce the number of reflection surfaces RP of the polygon mirror PM and to increase the rotation angle? At which the polygon mirror PM rotates by one side of the reflection surface RP. In this case, the polygon mirror PM of the scanning units Un (U1 to U6) is prevented from being reflected on the reflection surface (U1 to U6) while suppressing the drawing lines SLn to be shortened or the scanning units RP), the six scanning units Un (U1 to U6) can sequentially scan the spot light SP while the beam LBn is being distributed. For example, when the number of reflecting surfaces RP of the polygon mirror PM is set to four, that is, when the shape of the polygon mirror PM is a square, the reflecting surface RP of the polygon mirror PM, The rotation angle? For rotating this one face becomes 90 degrees. Therefore, while the polygon mirror PM of the scanning unit U1 rotates one face of the reflecting surface RP, the beam LBn is distributed to the six scanning units Un (U1 to U6) The scanning rotation angle range? 'Of the polygon mirror PM capable of actually scanning the spot light SP becomes?' = 90/6 = 15 degrees and the maximum scanning rotation angle range? Lt; / RTI >
그렇지만, 삼각형, 정사각형과 같은 반사면수 Np가 적은 다각형의 폴리곤 미러(PM)를 고속 회전시키면 공기 저항(풍손(風損))이 너무 커져서, 회전 속도, 회전수가 저하(률칙(律則))한다. 예를 들면, 폴리곤 미러(PM)를 수만rpm(rotation per minute)으로 고속 회전시키고 싶은 경우라도, 공기 저항에 의해서 회전 속도가 2~3할 정도 감소하여, 원하는 고속 회전 속도, 고회전수를 얻을 수 없다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 외형의 크기를 크게 하는 방법도 생각할 수 있지만, 폴리곤 미러(PM)의 중량이 너무 커져서, 원하는 고속 회전 속도, 고회전수를 얻을 수 없다. 또한, 폴리곤 미러(PM)의 반사면수 Np를 줄여도 회전시의 풍손을 저감시키는 수법으로서, 폴리곤 미러(PM)의 전체를 진공 환경 내에 설치하거나, 공기보다도 분자량이 작은 기체(헬륨 등)의 환경 내에 설치하는 것도 생각할 수 있다. 그 경우, 폴리곤 미러(PM)의 주위에, 그러한 환경을 만들기 위한 기밀(氣密) 구조체를 마련하는 것으로 되어, 그만큼 주사 유닛(Un(U1~U6))을 대형화하는 것으로 이어진다. However, when the polygon mirror PM having a small polygon mirror PM having a small number of reflection surfaces Np such as a triangle or a square is rotated at a high speed, the air resistance (wind loss) becomes too large and the rotational speed and the number of revolutions decrease . For example, even if it is desired to rotate the polygon mirror PM at a high rotation speed of several tens of thousands of rpm (rotation per minute), the rotation speed is reduced by about 2 to 3% due to the air resistance, none. A method of increasing the size of the outer shape of the polygon mirror PM is also conceivable. However, the weight of the polygon mirror PM becomes too large, and a desired high rotation speed and high rotation speed can not be obtained. As a method for reducing the windage during rotation even when the number of reflection surfaces Np of the polygon mirror PM is reduced, the entire polygon mirror PM may be provided in a vacuum environment or in an environment of a gas (helium or the like) You can also think of installing. In this case, airtight structures for forming such an environment are provided around the polygon mirror PM, leading to enlargement of the scanning units Un (U1 to U6).
이에, 본 제4 실시 형태에 있어서는, 반사면수 Np가 비교적 많은 다각형, 즉, 원형에 보다 가까운 8각형의 폴리곤 미러(PM)를 이용하면서, 실제로 스폿광(SP)의 주사가 가능한 폴리곤 미러(PM)의 주사 회전 각도 범위 α'를 최대 주사 회전 각도 범위 α(α=15도)로 하고, 스폿광(SP)의 주사(빔(LBn)의 편향)를 행하는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)을 1개 걸러 설정한다. 즉, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의한 스폿광(SP)의 주사가, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거르기(1면 건너뛰기)마다 반복된다. 따라서 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)을 주사하고 나서 다음 주사를 행할 때까지의 동안에, 주사 유닛(U1) 이외의 5개의 주사 유닛(U2~U6)의 각각에 순서대로 빔(LB2~LB6)을 배분하여, 스폿광(SP)의 주사를 행할 수 있다. 즉, 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6)) 중 주목하는 1개의 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)가 2면분 회전하는 동안에, 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 각각에 빔(LB1~LB6)을 배분함으로써, 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 모두가 스폿광(SP)의 주사를 행하는 것이 가능해진다. 이 경우, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))이 스폿광(SP)의 주사를 개시하고 나서 다음의 스폿광(SP)의 주사를 개시하기까지, 폴리곤 미러(PM)는 2면분(90도) 회전하게 된다. 이러한 묘화 동작을 행하기 위해서, 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 각각의 폴리곤 미러(PM)는 회전 속도가 동일하게 되도록 동기 제어됨과 아울러, 각 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 각도 위치가 서로 소정의 위상 관계가 되도록 동기 제어된다. Therefore, in the fourth embodiment, a polygon mirror (PM) capable of actually scanning the spot light SP while using a polygon mirror PM having a relatively large number of reflection surfaces Np, that is, Of the polygon mirror PM for scanning the spot light SP (deflection of the beam LBn) while setting the scanning rotation angle range? 'Of the spot light SP to a maximum scanning rotation angle range? (? = 15 degrees) 0.0 > RP) < / RTI > That is, the scanning of the spot light SP by each of the scanning units Un (U1 to U6) is repeated every one side of the reflecting surface RP of the polygon mirror PM (one side skipping). Therefore, during the period from the scanning of the spot light SP to the next scanning, the scanning units U2 to U6 other than the scanning unit U1 sequentially transmit the beams LB2- LB6 can be distributed and the spot light SP can be scanned. That is, while the polygon mirror PM of one scanning unit Un, which is one of the six scanning units Un (U1 to U6), rotates in two circles, the scanning units Un (U1 to U6) All of the six scanning units Un (U1 to U6) can perform scanning of the spot light SP by distributing the beams LB1 to LB6 to the respective scanning units Un (U1 to U6). In this case, until the respective scanning units Un (U1 to U6) start scanning of the spot light SP and then start scanning of the next spot light SP, the polygon mirror PM is divided into two portions 90 . In order to perform such a drawing operation, the polygon mirrors PM of the six scanning units Un (U1 to U6) are synchronously controlled so as to have the same rotational speed, and the reflection surfaces of the polygon mirrors PM RP are synchronously controlled so as to have a predetermined phase relationship with each other.
또한, 스폿광(SP)의 주사(빔(LBn)의 편향)를 행하는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)을 1면 걸러서 하기 때문에, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)가 1회전하는 동안에, 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 각각에 따른 스폿광(SP)의 주사 횟수는 4회가 된다. 그 때문에, 스폿광(SP)의 주사(빔(LBn)의 편향)가, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 반복되는 경우, 즉, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RP)에서 행해지는 경우에 비해, 묘화 라인(SLn)의 수가 절반이 되므로, 기판(FS)의 반송 속도도 절반으로 감속하는 것이 바람직하다. 기판(FS)의 반송 속도를 절반으로 하고 싶지 않은 경우는, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 및 발진 주파수 Fs를 2배로 높이게 된다. 예를 들면, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 스폿광(SP)의 주사(빔(LBn)의 편향)를 반복할 때의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도가 2만rpm이고, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 발진 주파수 Fs가 200MHz였을 경우, 폴리곤 미러(PM)의 1면 거른 반사면(RP)마다 스폿광(SP)의 주사(빔(LBn)의 편향)를 반복하는 경우는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도는 4만rpm으로, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 발진 주파수 Fs는 400MHz로 설정된다. Further, since one reflection plane RP of the polygon mirror PM for scanning the spot light SP (deflection of the beam LBn) is formed by one plane, the polygon of each of the scanning units Un (U1 to U6) While the mirror PM makes one rotation, the number of scanning of the spot light SP corresponding to each of the rendering lines SLn (SL1 to SL6) is four. Therefore, in the case where the scanning of the spot light SP (deflection of the beam LBn) is repeated every polygon mirror PM on the continuous reflecting surface RP, that is, when each polygon mirror PM RP), the number of the drawing lines SLn is halved, so that the conveying speed of the substrate FS is also preferably reduced to half. The rotation speed of the polygon mirror PM of each of the scanning units Un (U1 to U6) and the oscillation frequency Fs are doubled when the conveyance speed of the substrate FS is not desired to be halved. For example, when the rotation speed of the polygon mirror PM when the polygon mirror PM repeats the scanning of the spot light SP (deflection of the beam LBn) for each successive reflecting surface RP is 20,000 rpm (The beam LBn) of the spot light SP is detected for each one-side reflections RP of the polygon mirror PM when the oscillation frequency Fs of the beam LB from the light source device 14 'is 200 MHz. The rotation speed of the polygon mirror PM is set to 40,000 rpm and the oscillation frequency Fs of the beam LB from the light source device 14 'is set to 400 MHz.
여기서, 제어 장치(18)는 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6)) 중, 어느 주사 유닛(Un)이 스폿광(SP)의 주사를 행할지를 원점 신호(SZ)에 기초하여 관리하고 있다. 그렇지만, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 원점 센서(OPn)는 각 반사면(RP)이 소정의 각도 위치가 되면 원점 신호(SZ)를 발생하므로, 이 원점 신호(SZ)를 그대로 이용해 버리면, 제어 장치(18)는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))이 연속된 반사면(RP)마다 스폿광(SP)을 주사한다고 판단해 버린다. 따라서 1개의 주사 유닛(Un)이 스폿광(SP)의 주사를 행하고 나서 다음 주사를 행하기까지, 빔(LBn)을 그 이외의 5개의 주사 유닛(Un)에 배분할 수 없다. 그 때문에, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)을 1개 걸러 설정하기 위해서는, 원점 신호(SZ)를 솎아낸 부원점 신호(부원점 펄스 신호)(ZP)를 생성할 필요가 있다. 또, 상술한 것처럼, 스폿광(SP)의 주사(편향)를 행하는 반사면(RP)의 회전 방향의 1개 앞의 반사면(RP)을 이용하여, 원점 신호(SZ)의 검출을 행하기 때문에, 원점 신호(SZ)의 발생 타이밍을 시간 Tpx만큼 지연시킨 부원점 신호(ZP)를 생성할 필요가 있다. 이하, 이 부원점 신호(ZP)를 생성하는 부원점 생성 회로(CA)의 구성에 대해 설명한다. Here, the
도 31은 원점 신호(SZ)를 솎아내어 그 발생 타이밍을 시간 Tpx만큼 지연시킨 부원점 신호(ZP)를 생성하기 위한 부원점 생성 회로(CA)의 구성도, 도 32는 도 31의 부원점 생성 회로(CA)에 의해서 생성되는 부원점 신호(ZP)의 타임 차트를 나타내는 도면이다. 이 부원점 생성 회로(CA)는 분주기(330)와 지연 회로(332)를 가진다. 분주기(330)는 원점 신호(SZ)의 발생 타이밍의 주파수를 1/2로 분주하여 원점 신호(SZ')로서 지연 회로(332)에 출력한다. 지연 회로(332)는 보내져 온 원점 신호(SZ')를 시간 Tpx만큼 지연시켜, 부원점 신호(ZP)로서 출력한다. 이 부원점 생성 회로(CA)는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 원점 센서(OPn)에 대응하여 복수 개로 마련되어 있다. 31 is a configuration diagram of a minor point generation circuit CA for generating a minor point signal ZP in which the origin signal SZ is subtracted and the generation timing thereof is delayed by time Tpx. And is a diagram showing a time chart of the minor point signal ZP generated by the circuit CA. This minor point generation circuit (CA) has a frequency divider (330) and a delay circuit (332). The
또한, 주사 유닛(Un)의 원점 센서(OPn)에 대응하는 부원점 생성 회로(CA)를 CAn로 나타내는 경우가 있다. 즉, 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)에 대응하는 부원점 생성 회로(CA)를 CA1로 나타내고, 주사 유닛(U2~U6)의 원점 센서(OP2~OP6)에 대응하는 부원점 생성 회로(CA)를 CA2~CA6로 나타내는 경우가 있다. 또, 주사 유닛(Un)의 원점 센서(OPn)로부터 출력되는 원점 신호(SZ)를 SZn으로 나타내는 경우가 있다. 즉, 주사 유닛(U1)의 원점 센서(OP1)로부터 출력되는 원점 신호(SZ)를 SZ1로 나타내고, 주사 유닛(U2~U6)의 원점 센서(OP2~OP6)로부터 출력되는 원점 신호(SZ)를 SZ2~SZ6로 나타내는 경우가 있다. 그리고 원점 신호(SZn)에 기초하여 생성된 원점 신호(SZ'), 부원점 신호(ZP)를 SZn', ZPn으로 나타내는 경우가 있다. 즉, 원점 신호(SZ1)에 기초하여 생성된 원점 신호(SZ'), 부원점 신호(ZP)를 SZ1', ZP1로 나타내고, 마찬가지로 원점 신호(SZ2~SZ6)에 기초하여 생성된 원점 신호(SZ'), 부원점 신호(ZP)를 SZ2'~SZ6', ZP2~ZP6로 나타내는 경우가 있다. In addition, the minority point generation circuit CA corresponding to the origin sensor OPn of the scanning unit Un may be denoted by CAn. That is, the minority point generation circuit CA corresponding to the origin sensor OP1 of the scanning unit U1 is denoted by CA1 and the minority point generation circuit CA corresponding to the origin sensors OP2 to OP6 of the scanning units U2 to U6 (CA) may be denoted by CA2 to CA6. The origin signal SZ output from the origin sensor OPn of the scanning unit Un may be represented by SZn. The origin signal SZ output from the origin sensor OP1 of the scanning unit U1 is denoted by SZ1 and the origin signal SZ output from the origin sensors OP2 to OP6 of the scanning units U2 to U6 is denoted by SZ1 SZ2 to SZ6. The origin signal SZ 'and the minor point signal ZP generated based on the origin signal SZn may be represented by SZn' and ZPn. That is, the origin signal SZ 'and the minor point signal ZP generated based on the origin signal SZ1 are denoted by SZ1' and ZP1, and the origin signal SZ (Z) generated based on the origin signals SZ2 to SZ6 ), And the minor point signal ZP may be represented by SZ2 'to SZ6' and ZP2 to ZP6.
도 33은 노광 장치(EX)의 전기적인 구성을 나타내는 블록도, 도 34는 원점 신호(SZ1~SZ6), 부원점 신호(ZP1~ZP6) 및 시리얼 데이터(DL1~DL6)가 출력되는 타이밍을 나타내는 타임 차트이다. 노광 장치(EX)의 제어 장치(18)는, 회전 제어부(350), 빔 전환 제어부(352), 묘화 데이터 출력 제어부(354) 및 노광 제어부(356)를 구비한다. 또, 노광 장치(EX)는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 모터 등을 포함하는 폴리곤 구동부(RM)를 구동시키는 모터 구동 회로(Drm1~Drm6)를 구비한다. Fig. 33 is a block diagram showing the electrical configuration of the exposure apparatus EX. Fig. 34 shows timing of outputting the origin signals SZ1 to SZ6, the minor point signals ZP1 to ZP6 and the serial data DL1 to DL6 It is a time chart. The
회전 제어부(350)는 모터 구동 회로(Drm1~Drm6)를 제어함으로써, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다. 회전 제어부(350)는 모터 구동 회로(Drm1~Drm6)를 제어함으로써, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 위치가 서로 소정의 위상 관계가 되도록, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)를 동기하여 회전시킨다. 상세하게는, 회전 제어부(350)는 복수의 주사 유닛(U1~U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도(회전수)가 서로 동일하고, 또한 일정한 각도분씩 회전 각도 위치의 위상이 어긋나도록, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다. 또한, 도 33 중의 참조 부호 PD1~PD6는, 회전 제어부(350)로부터 모터 구동 회로(Drm1~Drm6)에 출력되는 제어 신호를 나타내고 있다. The
본 제4 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 Vp를 3.9만rpm(650rps)으로 한다. 또, 반사면수 Np를 8, 주사 효율(α/β)을 1/3, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 반사면(RP)을 1면 걸러서 설정하고 있으므로, 6개의 폴리곤 미러(PM)간의 회전 각도 위치의 위상차를, 최대 주사 회전 각도 범위 α, 즉, 15도로 한다. 스폿광(SP)의 주사는, U1→U2→ … →U6의 순서대로 행해지는 것으로 한다. 따라서 이 순서대로 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 위치의 위상이 15도씩 어긋난 상태로 등속 회전하도록 회전 제어부(350)에 의해서 동기 제어된다. 이것에 의해, 주사 유닛(U1)과 주사 유닛(U4)의 회전 각도 위치의 위상의 어긋남은, 정확히 1면분의 회전 각도에 대응한 45도가 된다. 그 때문에, 주사 유닛(U1)과 주사 유닛(U4)의 회전 각도 위치의 위상, 즉 원점 신호(SZ1, SZ4)의 발생 타이밍은 일치하고 있어도 좋다. 마찬가지로, 주사 유닛(U2)과 주사 유닛(U5)의 회전 각도 위치 및 주사 유닛(U3)과 주사 유닛(U6)의 회전 각도 위치의 위상의 어긋남은 모두 45도가 되므로, 주사 유닛(U2)과 주사 유닛(U5)의 각각으로부터의 원점 신호(SZ2, SZ5)의 발생 타이밍 및 주사 유닛(U3)과 주사 유닛(U6)의 각각으로부터의 원점 신호(SZ3, SZ6)의 발생 타이밍은 시간축 상에서 일치하고 있어도 된다. In the fourth embodiment, the rotational speed Vp of the polygon mirror PM is set at 3.9 million rpm (650 rps). Since the number of reflection surfaces Np is set to 8, the scanning efficiency (alpha / beta) is set to 1/3, and the reflection surface RP for scanning the spot light SP is set to one side, The phase difference of the rotational angle position is set to the maximum scanning rotational angle range?, That is, 15 degrees. The scanning of the spot light SP is performed by U1? U2? → U6 in this order. Therefore, the
구체적으로는, 회전 제어부(350)는 주사 유닛(U1)과 주사 유닛(U4)의 폴리곤 미러(PM)의 회전, 주사 유닛(U2)과 주사 유닛(U5)의 폴리곤 미러(PM)의 회전, 및 주사 유닛(U3)과 주사 유닛(U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전의 각각이 제1 제어 상태가 되도록, 각 주사 유닛(U1~U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 각 모터 구동 회로(Drm1~Drm6)를 매개로 하여 제어한다. 이 제1 제어 상태란, 폴리곤 미러(PM)가 1회전할 때마다 출력되는 주회 펄스 신호의 위상차가 0(영)으로 되어 있는 상태이다. 즉, 주사 유닛(U1)과 주사 유닛(U4)의 폴리곤 미러(PM)가 1회전할 때마다 출력되는 주회 펄스 신호의 위상차가 0(영)이 되도록, 주사 유닛(U1)과 주사 유닛(U4)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다. 마찬가지로, 주사 유닛(U2)과 주사 유닛(U5) 및 주사 유닛(U3)과 주사 유닛(U6)의 폴리곤 미러(PM)가 1회전할 때마다 출력되는 주회 펄스 신호의 위상차가 0(영)이 되도록, 주사 유닛(U2)과 주사 유닛(U5), 및 주사 유닛(U3)과 주사 유닛(U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다. More specifically, the
이 주회 펄스 신호는, 도시하지 않은 분주기에 의해서 주사 유닛(Un)의 원점 신호(SZn)가 8회 출력될 때마다 1회 출력되는 신호여도 된다. 또, 주회 펄스 신호는, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 구동부(RM)에 마련된 인코더(도시 생략)로부터 출력되는 신호여도 된다. 주회 펄스 신호를 검출하는 센서를 폴리곤 미러(PM)의 근방에 마련해도 된다. 도 34에 도시하는 예에서는, 주사 유닛(Un)의 원점 신호(SZn)가 8회 출력될 때마다 1회, 주회 펄스 신호가 발생되는 것으로 하고, 그 주회 펄스 신호의 발생에 대응한 원점 신호(SZn)의 일부를 점선으로 나타내고 있다. 또한, 각 원점 신호(SZ1)와 각 원점 신호(SZ4)는, 서로 이웃하는 반사면(RP)(예를 들면, 반사면(RPa)과 반사면(RPb))끼리가 각각 이루는 각 ηj의 오차(도 29 참조)를 고려하지 않으면, 시간축 상에서는 모두 위상이 일치하고 있다. 마찬가지로, 각 원점 신호(SZ2)와 각 원점 신호(SZ5), 및 각 원점 신호(SZ3)와 각 원점 신호(SZ6)는, 서로 이웃하는 반사면(RP)끼리가 각각 이루는 각 ηj의 오차(도 29 참조)를 고려하지 않으면, 시간축 상에서는 모두 위상이 일치하고 있다. 또한, 도 34에 있어서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 서로 이웃하는 반사면(RP)끼리가 각각 이루는 각 ηj의 오차는 없는 것으로 하여 설명한다. The main pulse signal may be a signal that is output once every time the origin signal SZn of the scanning unit Un is output eight times by a not-shown frequency divider. The main pulse signal may be a signal output from an encoder (not shown) provided in the polygon drive unit RM of each of the scan units Un (U1 to U6). A sensor for detecting the main pulse signal may be provided in the vicinity of the polygon mirror PM. In the example shown in Fig. 34, the main pulse signal is generated once every time the origin signal SZn of the scanning unit Un is output eight times, and the origin signal ( SZn are shown by dotted lines. The origin signal SZ1 and the origin signal SZ4 are set such that an error of an angle? J formed between the adjacent reflection surfaces RP (for example, the reflection surface RPa and the reflection surface RPb) (See FIG. 29) are not considered, the phases coincide on the time axis. Likewise, the respective origin signal SZ2, the origin signal SZ5, the origin signal SZ3 and the origin signal SZ6 are set such that the error of the angle? J between the adjacent reflection surfaces RP 29), the phase coincides with each other on the time axis. In Fig. 34, for ease of explanation, it is assumed that there is no error between angles? J formed between adjacent reflection surfaces RP.
그리고 회전 제어부(350)는, 제1 제어 상태를 유지한 채로, 주사 유닛(U1, U4)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 위치에 대해서, 주사 유닛(U2, U5)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 위치의 위상이 15도 어긋나도록, 주사 유닛(U2, U5)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다. 마찬가지로, 회전 제어부(350)는 제1 제어 상태를 유지한 채로, 주사 유닛(U1, U4)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 위치에 대해서 주사 유닛(U3, U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전 각도 위치의 위상이 30도 어긋나도록, 주사 유닛(U3, U6)의 회전을 제어한다. 이 폴리곤 미러(PM)가 15도 회전하는 시간(빔(LBn)의 최대 주사 시간)을 Ts로 한다. The
구체적으로는, 회전 제어부(350)는 주사 유닛(U1, U4)에 의해 얻어진 주회 펄스 신호에 대해서, 주사 유닛(U2, U5)에 의해 얻어지는 주회 펄스 신호가 시간 Ts만큼 늦게 발생하도록, 주사 유닛(U2, U5)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다(도 34 참조). 마찬가지로, 회전 제어부(350)는 주사 유닛(U1, U4)에 의해 얻어진 주회 펄스 신호에 대해서, 주사 유닛(U3, U6)에 의해 얻어지는 주회 펄스 신호가 시간 2×Ts만큼 늦게 발생하도록, 주사 유닛(U3, U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다(도 34 참조). 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 Vp를 3.9만rpm(650rps)이라고 하면, 시간 Ts는 Ts=〔1/(Vp×Np)〕×(α/β)=1/(650×8×3)초〔약 64.1μ초〕이다. 이와 같이 하여, 각 주사 유닛(U1~U6)의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어함으로써, U1→U2→ … →U6의 순서대로, 각 주사 유닛(U1~U6)이 스폿광(SP)의 주사를 시분할하여 행하는 것이 가능하게 된다. Specifically, the
빔 전환 제어부(352)는 빔 전환 부재(20)의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))를 제어하여, 1개의 주사 유닛(Un)이 주사를 개시하고 나서 다음 주사를 개시하기까지, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))에 배분한다. 그 때문에, 빔 전환 제어부(352)는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 빔(LBn)의 주사(편향)가, 폴리곤 미러(PM)의 1개 거른 반사면(RP)마다 반복되도록, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)에 의해서 빔(LB)으로부터 생성되는 빔(LB1~LB6) 중 어느 1개를 시분할로 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 입사시킨다. The beam
구체적으로 설명하면, 빔 전환 제어부(352)는 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))에 기초하여 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))를 생성하는 도 31에 도시한 것 같은 부원점 생성 회로(CAn(CA1~CA6))를 구비한다. 이 부원점 생성 회로(CAn(CA1~CA6))에 의해서 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))가 발생하면, 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))의 발생에 유래하는 주사 유닛(Un(U1~U6))에 대응하는 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))를, 일정시간(온 시간 Ton) 온으로 한다. 예를 들면, 부원점 신호(ZP1)가 발생하면, 부원점 신호(ZP1)의 발생에 유래하는 주사 유닛(U1)에 대응하는 선택용 광학 소자(AOM1)를 일정시간(온 시간 Ton) 온으로 한다. 이 부원점 신호(ZPn)는 원점 센서(OPn)로부터 출력되는 원점 신호(SZn)에 기초하여 생성된 것이고, 원점 신호(SZn)의 주파수를 1/2로 분주한, 즉, 원점 신호(SZn)를 절반으로 솎아내고, 또한 시간 Tpx만큼 지연시킨 것이다. 이 일정시간(온 시간 Ton)은 부원점 신호(ZPn)가 발생한 시점에서부터 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(Un)으로부터의 부원점 신호(ZPn)가 발생하는 시점까지의 기간, 즉, 폴리곤 미러(PM)가 15도만큼 회전하는데 필요로 하는 시간 Ts에 대응하고 있다. 선택용 광학 소자(AOMn)의 온 시간 Ton이 시간 Ts보다 길게 설정되면, 선택용 광학 소자(AOMn) 중 2개가 동시에 온 상태가 되는 기간이 생겨, 스폿광(SP)에 의한 묘화 동작을 시켜야 할 주사 유닛(Un)에, 빔(LB1~LB6)을 올바르게 도입할 수 없게 된다. 따라서 온 시간 Ton은 Ton≤Ts로 설정된다. More specifically, the beam switching
이때, 각 원점 신호(SZ1)와 각 원점 신호(SZ4)는, 서로 이웃하는 반사면(RP)(예를 들면, 반사면(RPa)과 반사면(RPb))끼리가 각각 이루는 각 ηj의 오차를 고려하지 않으면, 시간축 상에서는 모두 동기하고 있고, 부원점 신호(ZP1)와 부원점 신호(ZP4)의 위상이 약 반주기 어긋나도록 설정된다(도 34 참조). 이 부원점 신호(ZP1)와 부원점 신호(ZP4)의 위상의 약 반주기의 어긋남은, 부원점 생성 회로(CAn(CA1~CA6))의 분주기(330)에 의해서 행해진다. 즉, 분주기(330)는 원점 신호(SZ1)를 솎아내는 타이밍과 원점 신호(SZ4)를 솎아내는 타이밍을 거의 반주기 늦춘다. At this time, the origin signal SZ1 and the origin signal SZ4 are set so that the error of the angle? J formed between the adjacent reflection surfaces RP (for example, the reflection surface RPa and the reflection surface RPb) The phases of the minor point signal ZP1 and the minor point signal ZP4 are set to be shifted by about half a period (see FIG. 34). The deviation of the phases of the minor point signal ZP1 and the minor point signal ZP4 about half a period is performed by the
부원점 신호(ZP2)와 부원점 신호(ZP5)의 관계도 마찬가지로, 분주기(330)에 의해서, 부원점 신호(ZP2)와 부원점 신호(ZP5)의 위상이 약 반주기 어긋나도록 설정된다(도 34 참조). 또, 부원점 신호(ZP3)와 부원점 신호(ZP6)의 관계도 마찬가지로, 분주기(330)에 의해서, 부원점 신호(ZP3)와 부원점 신호(ZP6)의 위상이 약 반주기 어긋나도록 설정된다(도 34 참조). Likewise, the relationship between the minor point signal ZP2 and the minor point signal ZP5 is set such that the phases of the minor point signal ZP2 and the minor point signal ZP5 are shifted by about half a period 34). The relationship between the minor point signal ZP3 and the minor point signal ZP6 is also set so that the phases of the minor point signal ZP3 and the minor point signal ZP6 are shifted by about half a period (See FIG. 34).
따라서 도 34에 도시하는 것처럼, 주사 유닛(U1~U6)마다 생성되는 부원점 신호(ZP1~ZP6)의 발생 타이밍은, 시간 Ts씩 어긋난 것이 된다. 본 제4 실시 형태에 있어서는, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서는, U1→U2→ … →U6로 되어 있으므로, 부원점 신호(ZPn)도, 부원점 신호(ZP1)가 발생하고 나서 시간 Ts 후에 부원점 신호(ZP2)가 발생한다고 하는 상태에서, ZP1→ZP2→ … →ZP6의 순서대로 시간 Ts간격으로 발생한다. 따라서 빔 전환 제어부(352)는 발생한 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))에 따라서, 빔 전환 부재(20)의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))를 제어함으로써, U1→U2→ … →U6의 순서대로 주사 유닛(Un)의 각각에, 대응하는 빔(LB1~LB6)을 입사시킬 수 있다. 즉, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)에 의한 빔(LBn)의 주사(편향)가, 폴리곤 미러(PM)의 1면 거른 반사면(RP)마다 반복되도록 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 입사되는 빔(LBn)을 시분할로 전환할 수 있다. Therefore, as shown in Fig. 34, the generation timings of the minor point signals ZP1 to ZP6 generated for each of the scanning units U1 to U6 are shifted by time Ts. In the fourth embodiment, the order of the scanning unit (Un) for scanning the spot light (SP) is U1 → U2 → → U6 so that the minor point signal ZPn also changes from ZP1 to ZP2 to ZP2 in a state in which the minor point signal ZP2 is generated after the time Ts after the minor point signal ZP1 is generated. → ZP6 in the order of time Ts. The beam
묘화 데이터 출력 제어부(354)는 주사 유닛(Un)에 의해서 스폿광(SP)이 주사되는 1묘화 라인(SLn)의 패턴에 대응하는 1열분의 시리얼 데이터(DLn)를 묘화 비트열 데이터(Sdw)로서 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력한다. 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서는, U1→U2→ … →U6로 되어 있으므로, 묘화 데이터 출력 제어부(354)는, 1열분의 시리얼 데이터(DLn)가 DL1→DL2→ … →DL6의 순서대로 반복되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 출력한다. The rendering data
도 35를 이용하여, 묘화 데이터 출력 제어부(354)의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 묘화 데이터 출력 제어부(354)는 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 대응한 6개의 생성 회로(360, 362, 364, 366, 368, 370)와, OR 회로(GT8)를 가진다. 생성 회로(360~370)는 마찬가지의 구성을 가지고 있고, 구체적으로는, 생성 회로(360)는 메모리부(BM1), 카운터부(CN1) 및 게이트부(GT1)를 구비하고, 생성 회로(362)는 메모리부(BM2), 카운터부(CN2) 및 게이트부(GT2)를 구비한다. 생성 회로(364)는 메모리부(BM3), 카운터부(CN3) 및 게이트부(GT3)를 구비하고, 생성 회로(366)는 메모리부(BM4), 카운터부(CN4) 및 게이트부(GT4)를 구비한다. 생성 회로(368)는 메모리부(BM5), 카운터부(CN5) 및 게이트부(GT5)를 구비하고, 생성 회로(370)는 메모리부(BM6), 카운터부(CN6) 및 게이트부(GT6)를 구비한다. 이 생성 회로(360~370)의 구성은, 도 16에 도시한 생성 회로(301, 303, 305)와 동일한 구성이어도 된다. The configuration of the rendering data
메모리부(BM1~BM6)는 각 주사 유닛(Un(U1~U6))이 묘화 노광해야 할 패턴에 따른 패턴 데이터(비트 맵)를 기억하는 메모리이다. 카운터부(CN1~CN6)는 각 메모리부(BM1~BM6)에 기억된 패턴 데이터 중, 다음에 묘화해야 할 1묘화 라인(SLn)분의 시리얼 데이터(DL1~DL6)를, 1화소씩 클록 신호(CLK)에 동기하여 출력하기 위한 카운터이다. 이 카운터부(CN1~CN6)는, 도 34에 도시하는 것처럼, 빔 전환 제어부(352)의 부원점 생성 회로(CA1~CA6)로부터 부원점 신호(ZP1~ZP6)가 출력되고 나서, 1개의 시리얼 데이터(DL1~DL6)를 출력시킨다. The memory units BM1 to BM6 are memories for storing pattern data (bitmaps) in accordance with a pattern to be drawn and exposed by each of the scanning units Un (U1 to U6). The counter units CN1 to CN6 store the serial data DL1 to DL6 for one drawing line SLn to be drawn next among the pattern data stored in the memory units BM1 to BM6, (CLK). 34, after the minor point signals ZP1 to ZP6 are outputted from the minority point generation circuits CA1 to CA6 of the beam switching
각 메모리부(BM1~BM6)에 기억된 패턴 데이터는, 도시하지 않은 어드레스 카운터 등에 의해서, 출력되는 시리얼 데이터(DL1~DL6)가 열방향으로 시프트된다. 즉, 도시하지 않은 어드레스 카운터에 의해서 판독하는 열이, 1열째, 2열째, 3열째, …와 같이 시프트된다. 그 시프트는, 예를 들면, 주사 유닛(U1)에 대응하는 메모리부(BM1)이면 시리얼 데이터(DL1)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U2)에 대응한 부원점 신호(ZP2)가 발생한 타이밍에 행해진다. 마찬가지로, 메모리부(BM2)에 기억된 패턴 데이터의 시리얼 데이터(DL2)의 시프트는, 시리얼 데이터(DL2)가 모두 출력된 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U3)에 대응한 부원점 신호(ZP3)가 발생한 타이밍에 행해진다. 마찬가지로, 메모리부(BM3~BM6)에 기억된 패턴 데이터의 시리얼 데이터(DL3~DL6)의 시프트는, 시리얼 데이터(DL3~DL6)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U4~U6, U1)에 대응한 부원점 신호(ZP4~ZP6, ZP1)가 발생한 타이밍에 행해진다. 또한, 스폿광(SP)의 주사는, U1→U2→U3→ … →U6과 같은 순서대로 행해진다. The pattern data stored in the memory units BM1 to BM6 are shifted in the column direction by serial data DL1 to DL6 outputted by an address counter or the like (not shown). That is, the column to be read by the address counter (not shown) is the first column, the second column, the third column, As shown in FIG. The shift is performed by outputting all of the serial data DL1 if the memory unit BM1 corresponding to the scanning unit U1, for example, and then outputting a minor point signal (corresponding to the scanning unit U2 to be scanned next) ZP2) is generated. Similarly, the shift of the serial data DL2 of the pattern data stored in the memory unit BM2 is performed after the serial data DL2 are all output, ZP3) is generated. Similarly, the shift of the serial data DL3 to DL6 of the pattern data stored in the memory units BM3 to BM6 is performed after the serial data DL3 to DL6 are all output and then the scanning units U4 to U6 Are generated at the timing at which the minor point signals ZP4 to ZP6, ZP1 corresponding to the sub-point signals U1 to U1 are generated. In addition, the scanning of the spot light SP is performed in the order of U1? U2? U3? → U6.
이와 같이 하여, 순차 출력되는 시리얼 데이터(DL1~DL6)는, 부원점 신호(ZP1~ZP6)가 인가되고 나서 일정시간(온 시간 Ton) 중에 열리는 게이트부(GT1~GT6)를 매개로 하여 6 입력의 OR 회로(GT8)에 인가된다. OR 회로(GT8)는 시리얼 데이터 DL1→DL2→DL3→DL4→DL5→DL6→DL1 …의 순으로 반복하여 합성된 시리얼 데이터(DLn)를 묘화 비트열 데이터(Sdw)로서 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력한다. 이와 같이 하여, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))은, 스폿광(SP)의 주사를 행함과 동시에, 패턴 데이터에 따른 패턴을 묘화 노광할 수 있다. In this manner, serial data DL1 to DL6 to be sequentially output are sequentially input to the six input terminals GT1 to GT6 via the gate portions GT1 to GT6 opened during a predetermined time (on time Ton) after the minor point signals ZP1 to ZP6 are applied. To the OR circuit GT8. The OR circuit GT8 outputs the serial data DL1? DL2? DL3? DL4? DL5? DL6? DL1 ... To the
본 제4 실시 형태에서는, 주사 유닛(Un(U1~U6))마다 패턴 데이터를 준비하고, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 패턴 데이터 중에서, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서에 따라서 시리얼 데이터(DL1~DL6)를 출력하도록 했다. 그렇지만, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서는 미리 정해져 있으므로, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 패턴 데이터의 각 시리얼 데이터(DL1~DL6)를 조합한 1개의 패턴 데이터를 준비해도 된다. 즉, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 패턴 데이터의 각 열의 시리얼 데이터(DLn(DL1~DL6))를, 스폿광(SP)의 주사를 행하는 주사 유닛(Un)의 순서에 따라서 배열시킨 1개의 패턴 데이터를 구축하도록 해도 된다. 이 경우는, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 원점 센서(OPn)에 기초하는 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))에 따라서, 1개의 패턴 데이터의 시리얼 데이터(DLn)를 1열째에서부터 순서대로 출력하면 된다. In the fourth embodiment, pattern data is prepared for each of the scanning units Un (U1 to U6), and pattern data for each of the scanning units Un (U1 to U6) The serial data DL1 to DL6 are outputted in accordance with the order of the unit Un. However, since the order of the scanning unit Un for scanning the spot light SP is determined in advance, the serial data DL1 to DL6 of the pattern data of the scanning units Un (U1 to U6) Pattern data may be prepared. That is to say, the serial data DLn (DL1 to DL6) of each column of the pattern data of the respective scanning units Un (U1 to U6) are arrayed in the order of the scanning unit Un for scanning the spot light SP Pattern data may be constructed. In this case, the serial data DLn of one pattern data is set to 1 (zero) in accordance with the minor point signals ZPn (ZP1 to ZP6) based on the origin sensor OPn of each of the scanning units Un (U1 to U6) You can print them in order from the tenth.
그런데, 도 33에 도시한 노광 제어부(356)는 회전 제어부(350), 빔 전환 제어부(352) 및 묘화 데이터 출력 제어부(354) 등을 제어하는 것이다. 노광 제어부(356)는 얼라이먼트 현미경(AMm(AM1~AM4))이 촬상한 촬상 신호(ig(ig1~ig4))를 해석하여, 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))의 기판(FS) 상의 위치를 검출한다. 그리고 노광 제어부(356)는 검출한 얼라이먼트 마크(MKm(MK1~MK4))의 위치에 기초하여, 기판(FS) 상에 있어서의 노광 영역(W)의 묘화 노광의 개시 위치를 검출(결정)한다. 노광 제어부(356)는 카운터 회로(356a)를 구비하고, 카운터 회로(356a)는, 도 24에 도시한 인코더(EN1a~EN3a, EN1b~EN3b)에 의해서 검출된 검출 신호를 카운트한다. 노광 제어부(356)는 묘화 노광의 개시 위치가 검출되었을 때의 인코더(EN1a, EN1b)에 기초하는 카운트값(마크 검출 위치)과, 인코더(EN2a, EN2b)에 기초하는 카운트값(홀수번째의 묘화 라인(SLn)의 위치)에 기초하여, 기판(FS)의 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL1, SL3, SL5) 상에 위치하는지 여부를 판단한다. 노광 제어부(356)는 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL1, SL3, SL5) 상에 위치한다고 판단하면, 묘화 데이터 출력 제어부(354)를 제어하여, 주사 유닛(U1, U3, U5)에 스폿광(SP)의 주사를 개시시킨다. 또한, 회전 제어부(350) 및 빔 전환 제어부(352)는, 노광 제어부(356)의 제어 하에, 주회 펄스 신호 및 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))에 기초하여, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전 및 빔 전환 부재(20)에 의한 빔(LBn)의 배분을 제어하고 있는 것으로 한다. The
노광 제어부(356)는 묘화 노광의 개시 위치가 검출되었을 때의 인코더(EN1a, EN1b)에 기초하는 카운트값(마크 검출 위치)과, 인코더(EN3a, EN3b)에 기초하는 카운트값(짝수번째의 묘화 라인의 위치)에 기초하여, 기판(FS)의 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL2, SL4, SL6) 상에 위치하는지 여부를 판단한다. 노광 제어부(356)는, 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL2, SL4, SL6) 상에 위치한다고 판단하면, 묘화 데이터 출력 제어부(354)를 제어하여, 주사 유닛(U2, U4, U6)에 스폿광(SP)의 주사를 개시시킨다. The
상술한 도 25에 도시하는 것처럼, 기판(FS)의 반송 방향(+X방향)을 따라서, 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 각각에 있어서의 묘화 노광이 선행되고, 기판(FS)이 소정 거리만큼 반송되고 나서, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 각각에 있어서의 묘화 노광이 행해진다. 한편으로, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각 폴리곤 미러(PM)는 서로 일정한 각도 위상을 유지하여 회전 제어되고 있기 때문에, 부원점 신호(ZP1~ZP6)는 도 34와 같이 순차 시간 Ts만큼 위상차를 가지고 계속하여 발생한다. 그 때문에, 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)에 있어서의 묘화 노광의 개시 시점에서부터 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)에 있어서의 묘화 노광의 개시 직전까지의 동안도, 부원점 신호(ZP2, ZP4, ZP6)에 의해서 도 35 중의 게이트부(GT2, GT4, GT6)가 열려, 선택용 광학 소자(AOM2, AOM4, AOM6)가 일정시간 Ton만큼 온 상태로 되는 것을 반복하게 된다. 여기서, 도 33의 구성에 있어서, 빔 전환 제어부(352) 내에는, 노광 제어부(356)에 있어서 판단되는 인코더(EN1a, EN1b)의 카운트값, 혹은 인코더(EN2a, EN2b)의 카운트값에 기초하여, 생성되는 부원점 신호(ZP1~ZP6)의 각각을 묘화 데이터 출력 제어부(354)에 보낼지 금지할지를 선택하는 선택 게이트 회로를 마련하는 것이 좋다. 아울러, 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 대응한 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각 드라이버 회로(DRVn(DRV1~DRV6))(도 38 참조)에도, 그 선택 게이트 회로를 매개로 하여 부원점 신호(ZP1~ZP6)를 주는 것이 좋다. As shown in Fig. 25 described above, the imaging exposure in each of the imaging lines SL1, SL3, SL5 precedes the imaging exposure in the transport direction (+ X direction) of the substrate FS, , And then the imaging exposure is performed in each of the imaging lines SL2, SL4, and SL6. On the other hand, since the respective polygon mirrors PM of the six scanning units U1 to U6 are rotated and controlled to maintain a constant angular phase with respect to each other, the minor point signals ZP1 to ZP6 are generated by the sequential time Ts It continues to occur with a phase difference. Therefore, even from the start of the drawing exposure in the drawing lines SL1, SL3, and SL5 until just before the start of the drawing exposure in the drawing lines SL2, SL4, and SL6, the minor point signals ZP2 and ZP4 The gate portions GT2, GT4 and GT6 in Fig. 35 are opened by the light valves ZP1 and ZP6 and the selection optical elements AOM2, AOM4 and AOM6 are repeatedly turned on for a predetermined time Ton. 33, in the beam switching
여기서, 상술한 것처럼, 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)은 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)보다 기판(FS)의 반송 방향의 상류측에 위치하기 때문에, 기판(FS)의 노광 영역(W)의 묘화 노광의 개시 위치는 먼저 묘화 라인(SL1, SL3, SL5) 상까지 도달하고, 그 후 일정한 시간을 두고, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6) 상에 도달한다. 그 때문에, 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)에 도달할 때까지는, 주사 유닛(U1, U3, U5)만으로 패턴의 묘화 노광을 행하게 된다. 따라서 앞서 설명한 것 같은 부원점 신호(ZP1~ZP6)의 선택 게이트 회로를 빔 전환 제어부(352) 내에 마련하지 않은 경우, 노광 제어부(356)는 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력하는 묘화 비트열 데이터(Sdw) 중, 시리얼 데이터(DL2, DL4, DL6)에 대응하는 부분의 화소 데이터를 모두 「(0)」으로 함으로써, 실질적으로 주사 유닛(U2, U4, U6)에 의한 묘화 노광을 캔슬한다. 캔슬 기간 중에는 메모리부(BM2, BM4, BM6)로부터 출력되는 시리얼 데이터(DL2, DL4, DL6)의 열은, 시프트되지 않고 1열째인 채이다. 그리고 노광 영역(W)의 묘화 노광의 개시 위치가 묘화 라인(SL2, SL4, SL6) 상에 도달하고 나서, 시리얼 데이터(DL2, DL4, DL6)의 출력을 개시하고, 시리얼 데이터(DL2, DL4, DL6)의 열방향으로의 시프트가 행해진다. As described above, since the drawing lines SL1, SL3, and SL5 are located on the upstream side of the drawing direction of the substrate FS with respect to the drawing lines SL2, SL4, and SL6, SL3, and SL5, and then reaches the drawing lines SL2, SL4, and SL6 for a predetermined time thereafter. Therefore, until the start position of the drawing exposure reaches the drawing lines SL2, SL4, and SL6, the pattern drawing exposure is performed only with the scanning units U1, U3, and U5. Therefore, in the case where the selection gate circuit of the minor point signals ZP1 to ZP6 as described above is not provided in the beam switching
또, 마찬가지로 노광 영역(W)의 묘화 노광의 종료 위치는, 먼저 묘화 라인(SL1, SL3, SL5) 상에 도달하고, 그 후 일정한 시간을 두고, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6) 상에 이른다. 그 때문에, 묘화 노광의 종료 위치가 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)에 도달한 후, 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)에 도달할 때까지는, 주사 유닛(U2, U4, U6)만으로 패턴의 묘화 노광을 행하게 된다. 이에, 앞서 설명한 것 같은 부원점 신호(ZP1~ZP6)의 선택 게이트 회로를 빔 전환 제어부(352) 내에 마련하지 않은 경우, 노광 제어부(356)는 광원 장치(14')의 구동 회로(206a)에 출력하는 묘화 비트열 데이터(Sdw) 중, 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL5)에 대응하는 부분의 화소 데이터를 모두 「(0)」으로 함으로써, 실질적으로 주사 유닛(U1, U3, U5)에 의한 묘화 노광을 캔슬한다. 또한, 선택 게이트 회로를 마련하지 않은 경우, 묘화 노광이 캔슬 중이더라도, 묘화 노광이 캔슬되고 있는 주사 유닛(U1, U3, U5)에는, 빔(LB1, LB3, LB5)이 도입되도록, 선택용 광학 소자(AOM1, AOM3, AOM5)는 부원점 신호(ZP1, ZP3, ZP5)에 응답하여 선택적으로 일정시간 Ton만큼 온 상태가 되는 것을 반복한다. Likewise, the end position of the imaging exposure of the exposure area W reaches the drawing lines SL1, SL3, and SL5 first, and then reaches the drawing lines SL2, SL4, and SL6 for a predetermined time thereafter . Therefore, until the end position of the drawing exposure reaches the drawing lines SL1, SL3, and SL5 and then reaches the drawing lines SL2, SL4, and SL6, only the scanning units U2, U4, So that the imaging exposure is performed. Thus, in the case where the selection gate circuit of the minor point signals ZP1 to ZP6 as described above is not provided in the beam switching
이상과 같이 본 제4 실시 형태에서는, 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 1개 거른 반사면(RP)마다, 폴리곤 미러(PM)의 편향(주사)이 반복되도록 빔 전환 제어부(352)가 빔 전환 부재(20)를 제어하여, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 각각에 스폿광(SP)의 1차원 주사를 순서대로 행하게 했다. 이것에 의해, 스폿광(SP)이 주사되는 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 길이를 짧게 하지 않고, 1개의 빔(LB)을 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))에 배분할 수 있어, 유효하게 빔(LB)을 활용할 수 있다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 형상(다각형의 형상)을 원형에 근접시킬 수 있으므로, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도가 저하하는 것을 방지할 수 있어, 폴리곤 미러(PM)를 고속으로 회전시킬 수 있다. As described above, according to the fourth embodiment, the deflection (scanning) of the polygon mirror PM is repeated for each of the one reflecting surface RP of the polygon mirror PM of the scanning unit Un (U1 to U6) The beam
빔 전환 부재(20)는 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)의 진행 방향을 따라서 직렬로 n개 배치되고, 빔(LB)을 회절시켜 편향된 n개의 빔(LBn) 중 어느 1개를 선택하여, 대응하는 주사 유닛(Un)에 도입시키는 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))를 가진다. 따라서 빔(LBn)이 입사해야 할 주사 유닛(Un(U1~U6)) 중 어느 1개를 간단하게 선택할 수 있어, 묘화 노광해야 할 1개의 주사 유닛(Un)에 대해서 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 효율적으로 집중시킬 수 있어, 높은 노광량이 얻어진다. 예를 들면, 광원 장치(14')로부터의 사출하는 빔(LB)을 복수의 빔 스플리터를 사용하여 6개로 진폭 분할하고, 분할한 6개의 빔(LBn(LB1~LB6))의 각각을, 묘화 데이터의 시리얼 데이터(DL1~DL6)에 의해서 변조시키는 묘화용의 음향 광학 변조 소자를 매개로 하여 6개의 주사 유닛(U1~U6)으로 안내한 경우, 묘화용의 음향 광학 변조 소자에서의 빔 강도의 감쇠를 20%, 주사 유닛(Un) 내에서의 빔 강도의 감쇠를 30%라고 하면, 1개의 주사 유닛(Un)에 있어서의 스폿광(SP)의 강도는, 원 빔(LB)의 강도를 100%라고 했을 때, 약 9.3%가 된다. 한편, 본 제4 실시 형태와 같이, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 선택용 광학 소자(AOMn)에 의해서 편향시켜, 6개의 주사 유닛(Un) 중 어느 1개에 입사되도록 했을 경우, 선택용 광학 소자(AOMn)에서의 빔 강도의 감쇠를 20%라고 했을 때, 1개의 주사 유닛(Un)에 있어서의 스폿광(SP)의 강도는, 원 빔(LB)의 강도의 약 56%가 된다. The
회전 제어부(350)는 회전 속도가 서로 동일하고, 또한 일정한 각도분씩 회전 각도 위치의 위상이 어긋나도록, 복수의 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전을 제어한다. 이것에 의해, 1개의 주사 유닛(Un)에 의한 스폿광(SP)의 1차원 주사에서부터 다음의 1차원 주사가 행해질 때까지의 동안에, 다른 복수의 주사 유닛(Un)에 의한 스폿광(SP)의 1차원 주사를 순서대로 행하게 하는 것이 가능해진다. The
또한, 상기 제4 실시 형태에서는, 1개의 빔(LB)을 6개의 주사 유닛(Un)에 배분하는 양태로 설명했지만, 광원 장치(14')로부터의 하나의 빔(LB)을 9개의 주사 유닛(Un)(U1~U9)에 배분하는 것이어도 된다. 이 경우는, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율(α/β)을 1/3로 하면, 폴리곤 미러(PM)가 3개의 반사면(RP)분 회전하는 동안에, 9개의 주사 유닛(U1~U9)에 빔(LBn)을 배분할 수 있으므로, 스폿광(SP)의 주사는 2개 거른 반사면(RP)마다 행해지게 된다. 이것에 의해, 1개의 주사 유닛(Un)에 의한 스폿광(SP)의 주사가 되고 나서 다음의 스폿광(SP)의 주사를 행하기까지, 그 외의 8개의 주사 유닛(Un)에 스폿광(SP)의 주사를 순서대로 행하게 할 수 있다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율을 1/3로 하면, 폴리곤 미러(PM)가 3개의 반사면(RP)분 회전하고, 1개의 빔(LB)을 9개의 주사 유닛(Un)에 배분할 수 있으므로, 부원점 생성 회로(CAn)의 분주기(330)는, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 주파수를 1/3로 분주한다. 이 경우, 주사 유닛(U1, U4, U7)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다(시간축 상에서 동일 위상으로 되어 있다). 마찬가지로, 주사 유닛(U2, U5, U8)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있고, 주사 유닛(U3, U6, U9)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다. 그리고 주사 유닛(U2, U5, U8)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U4, U7)의 주회 펄스 신호에 대해서 시간 Ts만큼 늦게 발생하고, 주사 유닛(U3, U6, U9)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U4, U7)의 주회 펄스 신호에 대해서 2×시간 Ts만큼 늦게 발생한다. 또, 주사 유닛(U1, U4, U7)의 부원점 신호(ZP1, ZP4, ZP7)의 발생 타이밍은, 1주기의 1/3씩 위상이 어긋나 있고, 마찬가지로 주사 유닛(U2, U5, U8)의 부원점 신호(ZP2, ZP5, ZP8)의 발생 타이밍 및 주사 유닛(U3, U6, U9)의 부원점 신호(ZP3, ZP6, ZP9)의 발생 타이밍도, 1주기의 1/3씩 위상이 어긋나 있다. 또한, 시간 Ts는 스폿광(SP)의 주사가 가능한 폴리곤 미러(PM)의 주사 회전 각도 범위 α'만큼 폴리곤 미러(PM)가 회전하는 시간이고, 폴리곤 미러(PM)가 1개의 반사면(RP)분 회전하는 각도 β에 주사 효율을 곱한 값이 주사 회전 각도 범위 α'가 된다. In the fourth embodiment, one beam LB is distributed to the six scanning units Un. However, one beam LB from the light source device 14 'may be divided into nine scanning units Un, (Un) (U1 to U9). In this case, if the scanning efficiency (? /?) Of the polygon mirror PM is 1/3, while the polygon mirror PM rotates by three reflection surfaces RP, nine scanning units U1 to U9 , The scanning of the spot light SP is performed for each of the two filtered reflecting surfaces RP. Thereby, until the spot light SP is scanned by one scanning unit Un and then the next spot light SP is scanned, the other eight scanning units Un are irradiated with the spot light SP) can be performed in order. When the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3, the polygon mirror PM rotates by three reflection surfaces RP, and one beam LB is distributed to the nine scanning units Un The
폴리곤 미러(PM)의 주사 효율을 1/3로, 1개의 빔(LB)을 12개의 주사 유닛(Un(U1~U12))에 배분하는 경우는, 폴리곤 미러(PM)가 4개의 반사면(RP)분 회전하는 동안에, 12개의 주사 유닛(U1~U12)에 빔(LBn)을 배분할 수 있으므로, 스폿광(SP)의 주사는 3개 거른 반사면(RP)마다 행해지게 된다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율을 1/3로 하면, 폴리곤 미러(PM)가 4개의 반사면(RP)분 회전하고, 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 직렬로 배치된 12개의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM12))에 택일적으로 편향되는 빔(LBn(LB1~LB12))을, 대응하는 1개의 주사 유닛(Un(U1~U12))에 입사시킬 수 있으므로, 부원점 생성 회로(CAn)의 분주기(330)는 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 주파수를 1/4로 분주한다. 이 경우, 주사 유닛(U1, U4, U7, U10)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다(시간축 상에서 동일 위상으로 되어 있다). 마찬가지로, 주사 유닛(U2, U5, U8, U11)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있고, 주사 유닛(U3, U6, U9, U12)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다. 그리고 주사 유닛(U2, U5, U8, U11)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U4, U7, U10)의 주회 펄스 신호에 대해서 시간 Ts만큼 늦게 발생하고, 주사 유닛(U3, U6, U9, U12)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U4, U7, U10)의 주회 펄스 신호에 대해서 2×시간 Ts만큼 늦게 발생한다. 또, 주사 유닛(U1, U4, U7, U10)의 부원점 신호(ZP1, ZP4, ZP7, ZP10)의 발생 타이밍은, 1주기의 1/4씩 위상이 어긋나 있고, 마찬가지로 주사 유닛(U2, U5, U8, U11)의 부원점 신호(ZP2, ZP5, ZP7, ZP11)의 발생 타이밍 및 주사 유닛(U3, U6, U9, U12)의 부원점 신호(ZP3, ZP6, ZP9, ZP12)의 발생 타이밍도, 1주기의 1/4씩 위상이 어긋나 있다. When the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3 and one beam LB is distributed to the twelve scanning units Un (U1 to U12), the polygon mirror PM is divided into four reflection surfaces RP), the beam LBn can be distributed to the twelve scanning units U1 to U12, so that the scanning of the spotlight SP is performed for each of the three filtered reflecting surfaces RP. When the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3, the polygon mirror PM rotates by four reflection surfaces RP and the beam LB from the light source device 14 'is arranged in series The beams LBn (LB1 to LB12) that are alternately deflected to the twelve selection optical elements AOMn (AOM1 to AOM12) can be made incident on the corresponding one scanning unit Un (U1 to U12) Therefore, the
또, 상기 제4 실시 형태에서는, 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율을 1/3로서 설명했지만, 주사 효율은 1/2이어도 좋고, 1/4이어도 좋다. 주사 효율이 1/2인 경우는, 폴리곤 미러(PM)가 1개의 반사면(RP)분 회전하는 동안에, 2개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 배분할 수 있으므로, 1개의 빔(LBn)을 6개의 주사 유닛(Un)에 배분하고 싶은 경우는, 스폿광(SP)의 주사가 폴리곤 미러(PM)의 2개 거른 반사면(RP)마다 행해지게 된다. 즉, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/2인 경우는, 폴리곤 미러(PM)가 3개의 반사면(RP)분 회전하는 동안에 6개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 배분할 수 있다. 이것에 의해, 1개의 주사 유닛(Un)에 의한 스폿광(SP)의 주사가 되고 나서 다음의 스폿광(SP)의 주사를 행하기까지, 그 외의 5개의 주사 유닛(Un)에 스폿광(SP)의 주사를 순서대로 행하게 할 수 있다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율을 1/2로 하면, 폴리곤 미러(PM)가 3개의 반사면(RP)분 회전하고, 1개의 빔(LB)을 6개의 주사 유닛(Un)에 배분할 수 있으므로, 부원점 생성 회로(CAn)의 분주기(330)는, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 주파수를 1/3로 분주한다. 이 경우, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다. 마찬가지로, 주사 유닛(U2, U4, U6)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다. 그리고 주사 유닛(U2, U4, U6)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 주회 펄스 신호에 대해서 시간 Ts만큼 늦게 발생한다. 또, 주사 유닛(U1, U3, U5)의 부원점 신호(ZP1, ZP3, ZP5)의 발생 타이밍은, 1주기의 1/3씩 위상이 어긋나 있고, 주사 유닛(U2, U4, U6)의 부원점 신호(ZP2, ZP4, ZP6)의 발생 타이밍도, 1주기의 1/3씩 위상이 어긋나 있다. Although the scanning efficiency of the polygon mirror PM of the scanning unit Un is 1/3 in the fourth embodiment, the scanning efficiency may be 1/2 or 1/4. In the case where the scanning efficiency is 1/2, since the beam LBn can be distributed to the two scanning units Un while the polygon mirror PM rotates by one reflection plane RP, one beam LBn Is to be distributed to the six scanning units Un, the scanning of the spot light SP is performed for each of the two filtered reflecting surfaces RP of the polygon mirror PM. That is, when the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/2, the beam LBn can be distributed to the six scanning units Un while the polygon mirror PM rotates by three reflection surfaces RP have. Thereby, until the spot light SP is scanned by one scanning unit Un and then the next spot light SP is scanned, the other five scanning units Un are irradiated with the spot light SP) can be performed in order. When the scanning efficiency of the polygon mirror PM is halved, the polygon mirror PM rotates by three reflection surfaces RP and one beam LB is distributed to the six scanning units Un The
폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/4인 경우는, 폴리곤 미러(PM)가 1개의 반사면(RP)분 회전하는 동안에, 4개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 배분할 수 있으므로, 1개의 빔(LB)을 8개의 주사 유닛(Un)에 배분하고 싶은 경우는, 스폿광(SP)의 주사가 폴리곤 미러(PM)의 1개 거른 반사면(RP)마다 행해지게 된다. 즉, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/4인 경우는, 폴리곤 미러(PM)가 2개의 반사면(RP)분 회전하는 동안에 8개의 주사 유닛(Un)에 빔(LBn)을 배분할 수 있다. 이것에 의해, 1개의 주사 유닛(Un)에 의한 스폿광(SP)의 주사가 되고 나서 다음의 스폿광(SP)의 주사를 행하기까지, 그 외의 7개의 주사 유닛(Un)에 스폿광(SP)의 주사를 순서대로 행하게 할 수 있다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율을 1/4로 하면, 폴리곤 미러(PM)가 2개의 반사면(RP)분 회전하여, 1개의 빔(LB)을 8개의 주사 유닛(Un)에 배분할 수 있으므로, 부원점 생성 회로(CAn)의 분주기(330)는, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 주파수를 1/2로 분주한다. 이 경우, 주사 유닛(U1, U5)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있고, 주사 유닛(U2, U6)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다. 마찬가지로, 주사 유닛(U3, U7)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있고, 주사 유닛(U4, U8)의 주회 펄스 신호는 동기하고 있다. 그리고 주사 유닛(U2, U6)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U5)의 주회 펄스 신호에 대해서 시간 Ts만큼 늦게 발생한다. 주사 유닛(U3, U7)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U5)의 주회 펄스 신호에 대해서 2×시간 Ts만큼 늦게 발생하고, 주사 유닛(U4, U8)의 주회 펄스 신호는, 주사 유닛(U1, U5)의 주회 펄스 신호에 대해서 3×시간 Ts만큼 늦게 발생한다. 또, 주사 유닛(U1, U5)의 부원점 신호(ZP1, ZP5)의 발생 타이밍은, 1주기의 1/2씩 위상이 어긋나 있고, 주사 유닛(U2, U6)의 부원점 신호(ZP2, ZP6)의 발생 타이밍도, 1주기의 1/2씩 위상이 어긋나 있다. 마찬가지로, 주사 유닛(U3, U7)의 부원점 신호(ZP3, ZP7)의 발생 타이밍 및 주사 유닛(U4, U8)의 부원점 신호(ZP4, ZP8)도, 각각 1주기의 1/2씩 위상이 어긋나 있다. When the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/4, the beam LBn can be distributed to the four scanning units Un while the polygon mirror PM rotates by one reflection plane RP , And one beam LB is to be distributed to the eight scanning units Un, the scanning of the spot light SP is performed for each of the one reflecting surface RP of the polygon mirror PM. That is, when the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/4, the beam LBn can be distributed to the eight scanning units Un while the polygon mirror PM rotates by two reflection surfaces RP have. Thereby, until the spot light SP is scanned by one scanning unit Un and then the next spot light SP is scanned, the other seven scanning units Un are irradiated with the spot light SP) can be performed in order. If the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/4, the polygon mirror PM rotates by two reflection surfaces RP and one beam LB is distributed to the eight scanning units Un The
또, 상기 제4 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 형상을, 8각형(반사면(RP)이 8개)으로 했지만, 6각형, 7형각이어도 되고, 9각형 이상이어도 된다. 이것에 의해, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율도 바뀐다. 일반적으로, 다각형의 형상의 폴리곤 미러(PM)의 반사면수 Np가 많아질수록, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP)에 있어서의 주사 효율은 커지고, 반사면수 Np가 적어질수록, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율은 작아진다. In the fourth embodiment, the shape of the polygon mirror PM is octagonal (eight reflective surfaces RP), but may be hexagonal, hexagonal, or octagonal. This also changes the scanning efficiency of the polygon mirror PM. In general, as the number of reflective surfaces Np of the polygon mirror PM in the polygonal shape increases, the scanning efficiency on one reflective surface RP of the polygon mirror PM becomes larger. As the number of reflective surfaces Np becomes smaller, The scanning efficiency of the mirror PM becomes small.
기판(FS) 상에 스폿광(SP)이 투사되어 주사 가능한 폴리곤 미러(PM)의 최대 주사 회전 각도 범위 α는 fθ 렌즈(FT)의 입사화각(入射畵角)(도 29 중의 주사 각도 범위 θs에 상당)으로 정해지므로, 그 입사화각에 대응하여, 최적인 반사면수 Np의 폴리곤 미러(PM)를 선택할 수 있다. 앞의 예와 같이, 입사화각(θs)이 30도 미만인 fθ 렌즈(FT)의 경우, 그 절반인 15도분의 회전으로 반사면(RP)이 바뀌는 24면의 폴리곤 미러(PM) 혹은 30도분의 회전으로 반사면(RP)이 바뀌는 12면의 폴리곤 미러(PM)로 해도 좋다. 이 경우, 24면의 폴리곤 미러(PM)에서는 주사 효율(α/β)이 1/2보다는 크고, 1.0보다도 작은 상태가 되므로, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각의 24면의 폴리곤 미러(PM)는 5면 건너뛰기로 스폿광(SP)의 주사를 행하도록 제어된다. 또, 12면의 폴리곤 미러(PM)에서는 주사 효율이 1/3보다도 크고, 1/2 미만의 상태로 되므로, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각의 12면의 폴리곤 미러(PM)는 2면 건너뛰기로 스폿광(SP)의 주사를 행하도록 제어된다. The maximum scanning rotation angle range a of the scanable polygon mirror PM projected on the substrate FS by the spot light SP is the angle of incidence of the f? Lens FT (the scanning angle range? S , The polygon mirror PM having the optimum number of reflection surfaces Np can be selected in accordance with the incidence angle of incidence. In the case of the f? Lens FT having an incident angle of view? S of less than 30 degrees, as shown in the above example, a polygon mirror PM of 24 faces where the reflection plane RP changes by a rotation of 15 degrees, It may be a twelve polygon mirror PM in which the reflecting surface RP is changed by rotation. In this case, since the scanning efficiency (? /?) Is larger than 1/2 and smaller than 1.0 in the 24-plane polygon mirror (PM), the polygon mirror (24) of each of the six scanning units (U1 to U6) (PM) is controlled so as to perform scanning of the spot light (SP) by skipping five sides. In the twelve-plane polygon mirror PM, the scanning efficiency is greater than 1/3 and less than 1/2, so that the twelve-plane polygon mirror PM of each of the six scanning units U1 to U6 is And is controlled so as to scan the spot light SP by skipping two sides.
[제5 실시 형태][Fifth Embodiment]
상기 제4 실시 형태에 있어서는, 항상 스폿광(SP)의 주사(편향)가 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거른 면마다 반복되는 것으로 했다. 그러나 제5 실시 형태에 있어서는, 스폿광(SP)의 주사(편향)가, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 반복되는 제1 상태로 할지, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거른 면마다 반복되는 제2 상태로 할지를 임의로 전환할 수 있도록 했다. 즉, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)의 주사를 개시하고 나서 다음 주사를 개시하기까지, 빔(LB)을 3개의 주사 유닛(Un)에 시분할로 배분할지, 6개의 주사 유닛(Un)에 시분할로 배분할지를 전환할 수 있다. In the fourth embodiment, it is assumed that the scanning (deflection) of the spot light SP is repeated every surface of the reflective surface RP of the polygon mirror PM. However, in the fifth embodiment, it is determined whether the scanning (deflection) of the spot light SP is the first state in which the polygon mirror PM is repeated for each successive reflecting surface RP, (RP) to be in a second state repeated for each of the filter surfaces on one surface. That is, until the scanning unit U1 starts scanning the spot light SP and then starts the next scanning, it divides the beam LB into three scanning units Un in a time division manner, ) To be distributed in a time division manner.
폴리곤 미러(PM)의 주사 효율은 1/3이므로, 스폿광(SP)의 주사를 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 반복하는 경우는, 예를 들면, 주사 유닛(U1)이 스폿광(SP)을 주사하고 나서 다음 주사를 행할 때까지의 동안에, 주사 유닛(U1) 이외의 2개의 주사 유닛(Un)밖에 빔(LB)을 배분할 수 없다. 따라서 2개의 빔(LB)을 준비하고, 1개째의 빔(LB)을 3개의 주사 유닛(Un)에 시분할로 배분하고, 2개째의 빔(LB)을 나머지의 3개의 주사 유닛(Un)에 시분할로 배분한다. 따라서 스폿광(SP)의 주사가 병행하여 2개의 주사 유닛(Un)에 의해서 행해진다. 광원 장치(14')를 2개 마련함으로써 2개의 빔(LB)을 생성해도 되고, 1개의 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)을 빔 스플리터 등에 의해서 분할함으로써 2개의 빔(LB)을 생성해도 된다. 도 36~도 40에 도시하는 본 제5 실시 형태의 노광 장치(EX)에서는, 2개의 광원 장치(14'(14A', 14B'))를 구비하는 것으로 한다(도 38 참조). 또한, 제5 실시 형태에 있어서는, 상기 제4 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 참조 부호를 부여하고, 다른 부분만을 설명한다. The scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3. Therefore, when the scanning of the spot light SP is repeated every reflection plane RP of the polygon mirror PM, the scanning unit U1, for example, It is not possible to distribute the beam LB to only the two scanning units Un other than the scanning unit U1 from the time when the spot light SP is scanned until the next scanning is performed. Accordingly, the two beams LB are prepared, the first beam LB is distributed to the three scanning units Un in a time division manner, and the second beam LB is distributed to the remaining three scanning units Un Time-sharing is distributed. Therefore, the scanning of the spot light SP is performed in parallel by the two scanning units Un. Two beams LB may be generated by providing two light source devices 14 'and two beams LB may be generated by dividing the beam LB from one light source device 14' by a beam splitter or the like. . In the exposure apparatus EX according to the fifth embodiment shown in Figs. 36 to 40, two light source devices 14 '(14A', 14B ') are provided (see Fig. 38). In the fifth embodiment, the same components as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and only different portions will be described.
도 36은 본 제5 실시 형태의 빔 전환 부재(빔 배송 유닛)(20A)의 구성도이다. 빔 전환 부재(20A)는, 도 26의 빔 전환 부재(20)와 마찬가지로 복수의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6)), 복수의 집광 렌즈(CD1~CD6), 복수의 반사 미러(M1~M12), 복수의 미러(IM1~IM6) 및 복수의 콜리메이트 렌즈(CL1~CL6)를 가지고, 그 외에, 반사 미러(M13,M14)와 흡수체(TR1, TR2)를 가진다. 또한, 흡수체(TR1)는 상기 제4 실시 형태에서 도시한 도 26의 흡수체(TR)에 상당하는 것이며, 반사 미러(M12)에서 반사된 빔(LB)을 흡수한다. Fig. 36 is a configuration diagram of the beam switching member (beam delivery unit) 20A of the fifth embodiment. The
선택용 광학 소자(AOM1~AOM3)는 광학 소자 모듈(제1 광학 소자 모듈)(OM1)을 구성하고, 선택용 광학 소자(AOM4~AOM6)는 광학 소자 모듈(제2 광학 소자 모듈)(OM2)을 구성한다. 이 제1 광학 소자 모듈(OM1)의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM3)는, 상기 제4 실시 형태에서 설명한 것처럼, 빔(LB)의 진행 방향을 따라서 직렬로 배열된 상태에 있다. 마찬가지로, 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 선택용 광학 소자(AOM4~AOM6)도, 빔(LB)의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치된 상태에 있다. 또한, 제1 광학 소자 모듈(OM1)의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM3)에 대응하는 주사 유닛(U1~U3)을 제1 주사 모듈이라고 한다. 또, 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 선택용 광학 소자(AOM4~AOM6)에 대응하는 주사 유닛(U4~U6)을 제2 주사 모듈이라고 한다. 이 제1 주사 모듈의 주사 유닛(U1~U3) 및 제2 주사 모듈의 주사 유닛(U4~U6)은, 상기 제4 실시 형태에서 설명한 것처럼 소정의 배치 관계로 배치되어 있다. The selection optical elements AOM1 to AOM3 constitute an optical element module (first optical element module) OM1. The selection optical elements AOM4 to AOM6 constitute an optical element module (second optical element module) . The optical elements AOM1 to AOM3 for selection of the first optical element module OM1 are arranged in series along the traveling direction of the beam LB as described in the fourth embodiment. Similarly, the optical elements AOM4 to AOM6 for selection of the second optical element module OM2 are also arranged in series along the traveling direction of the beam LB. The scanning units U1 to U3 corresponding to the optical elements AOM1 to AOM3 for selection of the first optical element module OM1 are referred to as a first scanning module. The scanning units U4 to U6 corresponding to the optical elements AOM4 to AOM6 for selection of the second optical element module OM2 are referred to as a second scanning module. The scanning units U1 to U3 of the first scanning module and the scanning units U4 to U6 of the second scanning module are arranged in a predetermined arrangement relationship as described in the fourth embodiment.
제5 실시 형태에서는, 반사 미러(M6,M13,M14)는 빔(LB)의 진행 방향에 관해서, 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)을 병렬로 배치하는 제1 배치 상태와, 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)을 직렬로 배치하는 제2 배치 상태로 전환하는 배치 전환 부재(가동 부재)(SWE)를 구성한다. 이 배치 전환 부재(SWE)는 반사 미러(M6,M13,M14)를 지지하는 슬라이드 부재(SE)를 가지고, 슬라이드 부재(SE)는 지지 부재(IUB)에 대해서 X방향으로 이동 가능하다. 이 슬라이드 부재(SE)(배치 전환 부재(SWE))의 X방향으로의 이동은, 액츄에이터(AC)(도 38 참조)에 의해서 행해진다. 이 액츄에이터(AC)는 빔 전환 제어부(352)의 구동 제어부(352a)(도 38 참조)의 제어에 의해서 구동한다. In the fifth embodiment, the reflection mirrors M6, M13, and M14 are arranged so that the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 are arranged in parallel with respect to the traveling direction of the beam LB (Movable member) SWE for switching the arrangement state and the second arrangement state in which the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 are arranged in series. The placement switching member SWE has a slide member SE for supporting the reflection mirrors M6, M13 and M14 and the slide member SE is movable in the X direction with respect to the support member IUB. The movement of the slide member SE (the arrangement switching member SWE) in the X direction is performed by the actuator AC (see Fig. 38). The actuator AC is driven under the control of the
제1 배치 상태일 때는, 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 각각에 2개의 광원 장치(14'(14A', 14B'))로부터의 빔(LB)이 병행하여 입사되는 상태가 되고, 제2 배치 상태일 때는, 1개의 광원 장치(14'(14A'))로부터의 빔(LB)이 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)에 입사하는 상태가 된다. 즉, 제2 배치 상태일 때는, 제1 광학 소자 모듈(OM1)을 투과한 빔(LB)이 제2 광학 소자 모듈(OM2)에 입사된다. 도 36은 배치 전환 부재(SWE)에 의해서 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)이 직렬로 배치된 제2 배치 상태로 되어 있을 때의 상태를 나타내고 있다. 즉, 이 제2 배치 상태일 때는, 제1 광학 소자 모듈(OM1) 및 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 모든 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)가 빔(LB)의 진행 방향을 따라서 직렬로 배치된 상태가 되어, 상기 제4 실시 형태에서 도시한 도 26과 동일하다. 따라서 상기 제4 실시 형태와 마찬가지로, 직렬로 배치된 제1 광학 소자 모듈(OM1) 및 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 각 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))에 의해서, 제1 주사 모듈 및 제2 주사 모듈(U1~U6) 중에서, 어느 1개의 편향된 빔(LBn)이 입사되는 주사 유닛(Un)을 1개 선택할 수 있다. 또한, 도 36일 때의 배치 전환 부재(SWE)의 위치를 제2 위치라고 부른다. 또, 제1 배치 상태일 때, 제1 광학 소자 모듈(OM1(AOM1~AOM3))에 입사되는 빔(LB)을 제1 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)이라고 부르고, 제1 배치 상태일 때, 제2 광학 소자 모듈(OM2(AOM4~AOM6))에 입사되는 빔을 제2 광원 장치(14B')로부터의 빔(LBb)이라고 부른다. The beam LB from the two light source devices 14 '(14A', 14B ') is simultaneously applied to the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 in the first arrangement state The beam LB from one light source device 14 '(14A') is incident on the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 in the second arrangement state, As shown in Fig. That is, in the second arrangement state, the beam LB transmitted through the first optical element module OM1 is incident on the second optical element module OM2. 36 shows a state in which the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 are arranged in a second arrangement state in series by the arrangement switching member SWE. That is, in this second arrangement state, all the selection optical elements AOM1 to AOM6 of the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 are arranged in series along the advancing direction of the beam LB And is the same as FIG. 26 shown in the fourth embodiment. Therefore, similarly to the fourth embodiment, by the optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) for selection of the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 arranged in series, It is possible to select one scanning unit Un from which one deflected beam LBn is incident, out of the module and the second scanning modules U1 to U6. The position of the arrangement switching member SWE in Fig. 36 is referred to as a second position. In the first arrangement state, the beam LB incident on the first optical element module OM1 (AOM1 to AOM3) is referred to as a beam LBa from the first
배치 전환 부재(SWE)가 -X방향측으로 이동하여 제1 위치에 오면, 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)이, 병렬로 배치된 제1 배치 상태가 된다. 도 37은 배치 전환 부재(SWE)의 위치가 제1 위치로 되었을 때의 빔(LBa, LBb)의 광로를 나타내는 도면이다. 제1 배치 상태일 때는, 제1 광학 소자 모듈(OM1)에 빔(LBa)이 입사되고, 제2 광학 소자 모듈(OM2)에 각각 빔(LBb)이 입사된다. 제1 광학 소자 모듈(OM1) 및 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 각각에 입사되는 빔(LB)을 구별하기 위해, 제1 광학 소자 모듈(OM1)에 입사되는 빔(LB)을 LBa로 나타내고, 제2 광학 소자 모듈(OM2)에 직접 입사하는 빔(LB)을 LBb로 나타낸다. When the arrangement switching member SWE moves toward the -X direction and comes to the first position, the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2 enter a first arrangement state in which they are arranged in parallel. 37 is a view showing the optical paths of the beams LBa and LBb when the position of the arrangement switching member SWE is at the first position. In the first arrangement state, the beam LBa is incident on the first optical element module OM1, and the beam LBb is incident on the second optical element module OM2. In order to distinguish the beam LB incident on each of the first optical element module OM1 and the second optical element module OM2, a beam LB incident on the first optical element module OM1 is represented by LBa And the beam LB directly incident on the second optical element module OM2 is denoted by LBb.
도 37에 도시하는 것처럼, 배치 전환 부재(SWE)가 제1 위치로 이동하면, 반사 미러(M6)의 위치가 -X방향으로 시프트되기 때문에, 반사 미러(M6)에서 반사된 빔(LBa)은, 반사 미러(M7)가 아니라 흡수체(TR2)에 입사된다. 따라서 제1 광학 소자 모듈(OM1)에 입사되는 제1 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)은, 제1 광학 소자 모듈(OM1)(선택용 광학 소자(AOM1~AOM3))에만 입사되고, 제2 광학 소자 모듈(OM2)에 입사되지 않는다. 즉, 빔(LBa)은 선택용 광학 소자(AOM1~AOM3)만을 투과할 수 있다. 또, 배치 전환 부재(SWE)의 위치가 제1 위치가 되면, 제2 광원 장치(14B')로부터 사출되어 반사 미러(M13)를 향해 +Y방향으로 진행하는 빔(LBb)이 반사 미러(M13,M14)에 의해서 반사 미러(M7)로 안내된다. 따라서 빔(LBb)은 제2 광학 소자 모듈(OM2)(선택용 광학 소자(AOM4~AOM6))만을 투과할 수 있다. 37, when the arrangement switching member SWE is moved to the first position, the position of the reflecting mirror M6 shifts in the -X direction, so that the beam LBa reflected by the reflecting mirror M6 Not the reflection mirror M7, but the absorber TR2. The beam LBa from the first
따라서 제1 광학 소자 모듈(OM1)은, 직렬로 배치된 3개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM3)에 의해서, 제1 주사 모듈을 구성하는 3개의 주사 유닛(U1~U3) 중 하나에, 빔(LBa)으로부터 편향된 빔(LB1~LB3) 중 어느 1개를 입사시킬 수 있다. 또, 제2 광학 소자 모듈(OM2)은 직렬로 배치된 3개의 선택용 광학 소자(AOM4~AOM6)에 의해서, 제2 주사 모듈을 구성하는 3개의 주사 유닛(U4~U6) 중 하나에, 빔(LBb)으로부터 편향된 빔(LB4~LB6) 중 어느 1개를 입사시킬 수 있다. 따라서 병렬로 배치된 제1 광학 소자 모듈(OM1(AOM1~AOM3))과 제2 광학 소자 모듈(OM2(AOM4~AOM6))에 의해서, 제1 주사 모듈(U1~U3)과 제2 주사 모듈(U4~U6) 중에서, 빔(LB)이 입사되는 주사 유닛(Un)을 각각 1개 선택할 수 있다. 이 경우는, 제1 주사 모듈 중 어느 1개의 주사 유닛(Un)과, 제2 주사 모듈 중 어느 1개의 주사 유닛(Un)에 의해서 스폿광(SP)의 묘화 라인(SLn)을 따른 주사에 의한 노광 동작이 병행하여 행해진다. Accordingly, the first optical element module OM1 is configured by three selection optical elements AOM1 to AOM3 arranged in series to one of the three scanning units U1 to U3 constituting the first scanning module, Any one of the beams LB1 to LB3 deflected from the beam LBa can be incident. The second optical element module OM2 is connected to one of the three scanning units U4 to U6 constituting the second scanning module by the three optical elements for selection AOM4 to AOM6 arranged in series, Any one of the beams LB4 to LB6 deflected from the beam LBb can be incident. The first scanning modules U1 to U3 and the second scanning modules U1 to U3 are arranged in parallel by the first optical element module OM1 (AOM1 to AOM3) and the second optical element module OM2 (AOM4 to AOM6) U4 to U6, one scanning unit Un to which the beam LB is incident can be selected, respectively. In this case, it is possible to perform scanning by scanning along the drawing line SLn of the spotlight SP by any one of the scanning units Un of the first scanning module and the scanning unit Un of the second scanning module And the exposure operation is performed in parallel.
빔 전환 제어부(352)는 스폿광(SP)의 주사(편향)가, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 반복되는 제1 상태(제1 묘화 모드)인 경우에는, 액츄에이터(AC)를 제어하여, 배치 전환 부재(SWE)를 제1 위치에 배치시킨다. 또, 빔 전환 제어부(352)는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거른 면마다 반복되는 제2 상태(제2 묘화 모드)인 경우에는, 액츄에이터(AC)를 제어하여, 배치 전환 부재(SWE)를 제2 위치에 배치시킨다. When the scanning (deflection) of the spot light SP is a first state (first imaging mode) in which the polygon mirror PM is repeated for each successive reflection surface RP, the beam switching
도 38은 제5 실시 형태에 있어서의 빔 전환 제어부(352)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 38에 있어서는, 빔 전환 제어부(352)의 제어 대상이 되는 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6) 및 광원 장치(14'(14A', 14B'))도 도시하고 있다. 제1 광학 소자 모듈(OM1)로부터 빔(LBa)이 입사되는 광원 장치(14')를 14A'로 나타내고, 제2 광학 소자 모듈(OM2)에만 직접 빔(LBb)이 입사되는 광원 장치(14')를 14b′로 나타내고 있다. 38 is a diagram showing a configuration of the beam switching
배치 전환 부재(SWE)가 제2 위치에 있는 경우는, 도 38에 도시하는 것처럼, 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa(LB))이, AOM1→AOM2→AOM3→ … →AOM6의 순으로 선택용 광학 소자(AOMn)를 통과(투과) 가능하고, 선택용 광학 소자(AOM6)를 통과한 빔(LBa)은 흡수체(TR1)에 입사된다. 또, 배치 전환 부재(SWE)가 제1 위치로 이동하면, 광원 장치(14A')로부터 빔(LBa)이, AOM1→AOM2→AOM3의 순으로 선택용 광학 소자(AOMn)를 통과 가능하고, 선택용 광학 소자(AOM3)을 통과한 빔(LBa)은 흡수체(TR2)에 입사된다. 또한, 배치 전환 부재(SWE)가 제1 위치로 이동한 상태에서는, 광원 장치(14B')로부터의 빔(LBb)이, AOM4→AOM5→AOM6의 순으로 선택용 광학 소자(AOMn)를 통과 가능하고, 선택용 광학 소자(AOM6)를 통과한 빔(LB)은 흡수체(TR1)에 입사된다. 또한, 도 38의 배치 전환 부재(SWE)는 개념도이며, 도 36, 도 37에 도시하는 배치 전환 부재(SWE)의 실제의 구성과는 다르다. 도 38에 도시하는 예에서는, 배치 전환 부재(SWE)가 제2 위치에 있고, 다시 말해서, 제1 광학 소자 모듈(OM1)과 제2 광학 소자 모듈(OM2)이 직렬로 배치된 제2 배치 상태에 있고, 선택용 광학 소자(AOM5)가 온 상태인 경우를 나타내고 있다. 이것에 의해, 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)으로부터 회절에 의해서 편향된 빔(LB5)이 주사 유닛(U5)에 입사하게 된다. 38, the beam LBa (LB) from the
빔 전환 제어부(352)는 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각을 초음파(고주파) 신호로 구동하는 드라이버 회로(DRVn(DRV1~DRV6))와, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 원점 센서(OPn)로부터의 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))에 따라 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))를 생성하는 부원점 생성 회로(CAan(CAa1~CAa6))를 가진다. 드라이버 회로(DRVn(DRV1~DRV6))에는, 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))를 받고 나서 일정시간만큼 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)를 온 상태로 하는 온 시간 Ton의 정보가 노광 제어부(356)로부터 보내진다. 드라이버 회로(DRV1)는 부원점 생성 회로(CAa1)로부터 부원점 신호(ZP1)가 보내져 오면, 선택용 광학 소자(AOM1)를 온 시간 Ton만큼 온 상태로 한다. 마찬가지로, 드라이버 회로(DRV2~DRV6)는, 부원점 생성 회로(CAa2~CAa6)로부터 부원점 신호(ZP2~ZP6)가 보내져 오면, 선택용 광학 소자(AOM2~AOM6)를 온 시간 Ton만큼 온 상태로 한다. 노광 제어부(356)는 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도를 바꾸는 경우는, 그것에 따라 온 시간 Ton의 길이를 변경한다. 또한, 드라이버 회로(DRVn(DRV1~DRV6))는, 앞의 제4 실시 형태에 있어서의 도 33의 빔 전환 제어부(352) 중에도 마찬가지로 마련되어 있다. The beam
부원점 생성 회로(CAan(CAa1~CAa6))는 논리 회로(LCC)와 지연 회로(332)를 가진다. 부원점 생성 회로(CAan(CAa1~CAa6))의 논리 회로(LCC)에는, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 원점 센서(OPn)로부터의 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))가 입력된다. 즉, 부원점 생성 회로(CAa1)의 논리 회로(LCC)에는 원점 신호(SZ1)가 입력되고, 마찬가지로 부원점 생성 회로(CAa2~CAa6)의 논리 회로(LCC)에는 원점 신호(SZ2~SZ6)가 입력된다. 또, 각 부원점 생성 회로(CAan(CAa1~CAa6))의 논리 회로(LCC)에는, 스테이터스 신호(STS)가 입력된다. 이 스테이터스 신호(논리치)(STS)는 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 반복되는 제1 상태의 경우는 「1」로 설정되고, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거른 면마다 반복되는 제2 상태의 경우는 「0」으로 설정되어 있다. 이 스테이터스 신호(STS)는 노광 제어부(356)로부터 보내진다. The minority point generation circuits CAan (CAa1 to CAa6) have a logic circuit (LCC) and a delay circuit (332). The origin signal SZn (SZ1 to SZ6) from the origin sensor OPn of each of the scanning units Un (U1 to U6) is supplied to the logic circuit LCC of the minority point generating circuits CAan (CAa1 to CAa6) . That is, the origin signal SZ1 is input to the logic circuit LCC of the minority point generation circuit CAa1 and the origin signals SZ2 to SZ6 are similarly input to the logic circuit LCC of the minority point generation circuits CAa2 to CAa6 . The status signal STS is input to the logic circuit LCC of each of the minority point generating circuits CAan (CAa1 to CAa6). This status signal (logical value) STS is set to "1" in the case of the first state in which the polygon mirror PM is repeated for each successive reflecting surface RP, ) Is set to " 0 " in the case of the second state which is repeated for each of the one-face filtered faces. The status signal STS is sent from the
각 논리 회로(LCC)는, 입력된 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))에 기초하여, 원점 신호(SZn'(SZ1'~SZ6'))를 생성하여, 각 지연 회로(332)에 출력한다. 각 지연 회로(332)는 입력된 원점 신호(SZn'(SZ1'~SZ6'))를 시간 Tpx만큼 지연시켜, 부원점 신호(ZPn(ZP1~ZP6))를 출력한다. Each logic circuit LCC generates the origin signal SZn '(SZ1' to SZ6 ') based on the inputted origin signal SZn (SZ1 to SZ6) and outputs it to each
도 39는 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))와 스테이터스 신호(STS)를 입력하는 논리 회로(LCC)의 구성을 나타내는 도면이다. 논리 회로(LCC)는 2 입력의 OR 게이트(LC1), 2 입력의 AND 게이트(LC2) 및 원샷(one-shot) 펄스 발생기(LC3)로 구성된다. 스테이터스 신호(STS)는 OR 게이트(LC1)의 한쪽의 입력 신호로서 인가된다. OR 게이트(LC1)의 출력 신호(논리치)는, AND 게이트(LC2)의 한쪽의 입력 신호로서 인가되고, 원점 신호(SZn)은 AND 게이트(LC2)의 다른 쪽의 입력 신호로서 인가된다. AND 게이트(LC2)의 출력 신호(논리치)는, 원점 신호(SZn')로서 지연 회로(332)에 입력된다. 원샷 펄스 발생기(LC3)는 통상은 논리치 「1」인 신호(SDo)를 출력하지만, 원점 신호(SZn'(SZ1'~SZ6'))가 발생하면, 일정시간 Tdp만큼 논리치 「0」인 신호(SDo)를 출력한다. 즉, 원샷 펄스 발생기(LC3)는 원점 신호(SZn'(SZ1'~SZ6'))가 발생하면, 일정시간 Tdp만큼 신호(SDo)의 논리치를 반전시킨다. 시간 Tdp는 2×Tpx>Tdp>Tpx의 관계로 설정되고, 바람직하게는, Tdp≒1.5×Tpx로 설정된다. 39 is a diagram showing a configuration of a logic circuit (LCC) for inputting the origin signals SZn (SZ1 to SZ6) and the status signal (STS). The logic circuit LCC is composed of a 2-input OR gate LC1, a 2-input AND gate LC2 and a one-shot pulse generator LC3. The status signal STS is applied as one input signal of the OR gate LC1. The output signal (logical value) of the OR gate LC1 is applied as one input signal of the AND gate LC2, and the origin signal SZn is applied as the other input signal of the AND gate LC2. The output signal (logical value) of the AND gate LC2 is input to the
도 40은 도 39의 논리 회로(LCC)의 동작을 설명하는 타이밍 차트를 나타내는 도면이다. 도 40의 왼쪽 절반은, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의한 스폿광(SP)의 주사가 면 건너뛰기를 하지 않고 연속된 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태의 경우를 나타내고, 오른쪽 절반은, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))에 의한 스폿광(SP)의 주사가 반사면(RP)을 1면 건너뛰기로 행해지는 제2 상태의 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 40에 있어서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 폴리곤 미러(PM)의 서로 이웃하는 반사면(RP)(예를 들면, 반사면(RPa)과 반사면(RPb))끼리가 각각 이루는 각 ηj에 오차가 없고, 원점 신호(SZn)가 시간 Tpx 간격으로 정확하게 발생하고 있는 것으로 한다. 40 is a timing chart for explaining the operation of the logic circuit (LCC) of Fig. The left half of FIG. 40 shows the case of the first state in which the scanning of the spot light SP by each of the scanning units Un (U1 to U6) is performed for each successive reflective surface RP without skipping the surface And the right half shows a case of scanning the spot light SP by each of the scanning units Un (U1 to U6) in the second state in which the reflection plane RP is skipped by one plane. 40, for the sake of simplicity, it is assumed that the angle formed by the adjacent reflection surfaces RP of the polygon mirror PM (for example, the reflection surface RPa and the reflection surface RPb) it is assumed that there is no error in eta j and that the origin signal SZn is accurately generated at intervals of time Tpx.
스폿광(SP)의 주사가 면 건너뛰기를 하지 않고 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태일 때는, 스테이터스 신호(STS)는 「1」이므로, OR 게이트(LC1)의 출력 신호는 신호(SDo)의 상태에 관계없이, 항상 「1」이 되어 있다. 따라서 AND 게이트(LC2)로부터 출력되는 출력 신호(원점 신호(SZn'))는, 원점 신호(SZn)와 동일한 타이밍에 출력된다. 즉, 제1 상태일 때는, 원점 신호(SZn)와 원점 신호(SZn')는 동일하다고 간주할 수 있다. 제1 상태일 때는, 원샷 펄스 발생기(LC3)에 인가되는 원점 신호(SZn')의 시간 간격 Tpx는 시간 Tpd보다 작다. 그 때문에, 원샷 펄스 발생기(LC3)로부터의 신호(SDo)는 「0」인 채가 된다. 또한, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)끼리가 각각 이루는 각 ηj에 오차가 있는 경우라도, 원점 신호(SZn')의 시간 간격은 시간 Tpd보다 작은 것에 변화는 없다. The status signal STS is " 1 ", so that the output signal of the OR gate LC1 becomes the signal (" 1 ") when the scanning of the spot light SP is performed for each reflection surface RP without skipping the
스폿광(SP)의 주사가 반사면(RP)의 1면 건너뛰기로 행해지는 제2 상태가 되면, 스테이터스 신호(STS)가 「0」으로 전환된다. 그 때문에, OR 게이트(LC1)의 출력 신호는, 신호(SDo)가 「1」일 때만, 「1」이 된다. 신호(SDo)가 「1」인 상태(이 경우는, OR 게이트(LC1)의 출력 신호도 「1」인 상태)에서, 원점 신호(SZn)(편의상, 이 원점 신호(SZn)를 1번째의 원점 신호(SZn)라고 부름)가 인가되면, 그것에 응답하여 AND 게이트(LC2)도 원점 신호(SZn')를 출력한다. 그렇지만, 원점 신호(SZn')가 발생하면, 원샷 펄스 발생기(LC3)로부터의 신호(SDo)는, 시간 Tpd만큼 「0」으로 변화한다. 그 때문에, 시간 Tpd 동안은, OR 게이트(LC1)의 2 입력은 모두 「0」인 신호가 되기 때문에, OR 게이트(LC1)의 출력 신호는 「0」인 채가 된다. 이것에 의해, 시간 Tpd 동안은, AND 게이트(LC2)의 출력 신호도 「0」인 채가 된다. 따라서 시간 Tpd가 경과하기 전에 AND 게이트(LC2)에 2번째의 원점 신호(SZn)가 인가되어도, AND 게이트(LC2)는 원점 신호(SZn')를 출력하지 않는다. The status signal STS is switched to " 0 " when the scanning of the spot light SP becomes the second state in which the scanning is performed by skipping one side of the reflection surface RP. Therefore, the output signal of the OR gate LC1 becomes "1" only when the signal SDo is "1". The origin signal SZn (the origin signal SZn is referred to as the first signal SZn for convenience) in the state where the signal SDo is "1" (in this case, the output signal of the OR gate LC1 is also "1" The origin signal SZn ') is applied, the AND gate LC2 also outputs the origin signal SZn' in response thereto. However, when the origin signal SZn 'is generated, the signal SDo from the one-shot pulse generator LC3 changes to " 0 " Therefore, during the time Tpd, since the two inputs of the OR gate LC1 are all signals of "0", the output signal of the OR gate LC1 becomes "0". As a result, during the time Tpd, the output signal of the AND gate LC2 also becomes "0". Therefore, even if the second origin signal SZn is applied to the AND gate LC2 before the time Tpd elapses, the AND gate LC2 does not output the origin signal SZn '.
그리고 시간 Tpd가 경과하면, 원샷 펄스 발생기(LC3)로부터의 신호(SDo)가 「1」로 반전하므로, 앞의 1번째의 원점 신호(SZn)의 경우와 마찬가지로, 시간 Tpd 경과 후에 인가되는 3번째의 원점 신호(SZn)에 따른 원점 신호(SZn')가 AND 게이트(LC2)로부터 출력된다. 이러한 동작의 반복에 의해, 논리 회로(LCC)는 시간 Tpx마다 반복하여 발생하는 원점 신호(SZn)를, 2×시간 Tpx마다 반복하여 발생하는 원점 신호(SZn')로 변환하고 있다. 다른 시각에서 보면, 논리 회로(LCC)는 시간 Tpx마다 반복하여 발생하는 원점 신호(SZn)의 펄스를 1개 걸러서 솎아낸 원점 신호(SZn')를 생성하고 있다, 즉, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 주파수를 1/2로 분주하고 있다. 또한, 부원점 생성 회로(CAan)의 논리 회로(LCC)를, 상기 제4 실시 형태에서 설명한 부원점 생성 회로(CAn)의 분주기(330)(도 31)로 치환해도 된다. 분주기(330)로 치환하는 경우는, 분주기(330)는 제2 상태일 때는 원점 신호(SZn)를 1/2로 분주하고, 또 제1 상태일 때는 원점 신호(SZn)를 분주하지 않도록 하면 좋다. 또, 상기 제4 실시 형태의 부원점 생성 회로(CAn)를, 본 제5 실시 형태의 부원점 생성 회로(CAan)로 치환해도 된다. 또한, 제2 상태의 경우는, 부원점 생성 회로(CAa1)의 논리 회로(LCC)로부터 출력되는 원점 신호(SZ1')와, 부원점 생성 회로(CAa4)의 논리 회로(LCC)로부터 출력되는 원점 신호(SZ4')는 반주기 위상이 어긋나 있다. 마찬가지로, 부원점 생성 회로(CAa2, CAa3)의 논리 회로(LCC)로부터 출력되는 원점 신호(SZ2', SZ3')와, 부원점 생성 회로(CAa5, CAa6)의 논리 회로(LCC)로부터 출력되는 원점 신호(SZ5', SZ6')는 반주기 위상이 어긋나 있다. Since the signal SDo from the one-shot pulse generator LC3 is inverted to " 1 " when the time Tpd has elapsed, as in the case of the first origin signal SZn, The origin signal SZn 'in accordance with the origin signal SZn of the gate signal SZn is outputted from the AND gate LC2. By repeating this operation, the logic circuit LCC converts the origin signal SZn repeatedly generated every time Tpx into the origin signal SZn 'generated repeatedly every 2 占 time Tpx. From a different point of view, the logic circuit LCC generates the origin signal SZn 'which is generated by repeating one pulse of the origin signal SZn repeatedly generated every time Tpx, that is, the origin signal SZn' The frequency of the occurrence timing is divided by 1/2. The logic circuit LCC of the minority point generation circuit CAan may be replaced with the frequency divider 330 (FIG. 31) of the minority point generation circuit CAn described in the fourth embodiment. In the case of replacing with the
이와 같이, 빔 전환 제어부(352)의 각 부원점 생성 회로(CAa1~CAa6)의 논리 회로(LCC)에 입력하는 스테이터스 신호(STS)의 값을 반전시키는 것만으로, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 스폿광(SP)의 주사에 의한 묘화 노광을 반복하는 제1 상태로 할지, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거른 면마다 스폿광(SP)의 주사에 의한 묘화 노광을 반복하는 제2 상태로 할지를 임의로 전환할 수 있다. By simply inverting the value of the status signal STS input to the logic circuit LCC of each of the minority point generating circuits CAa1 to CAa6 of the beam switching
또한, 본 제5 실시 형태에 있어서도, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전 제어는, 상기 제4 실시 형태와 마찬가지이다. 즉, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 원점 센서(OPn)로부터 출력되는 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))가, 도 34에 도시하는 것 같은 관계를 가지도록, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 폴리곤 미러(PM)의 회전이 제어되고 있다. 따라서 스폿광(SP)의 주사가 면 건너뛰기를 하지 않고 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태일 때는, 주사 유닛(U1~U3)은 U1→U2→U3의 순서대로 스폿광(SP)의 주사를 반복하여 행할 수 있고, 주사 유닛(U4~U6)은 U4→U5→U6의 순서대로 스폿광(SP)의 주사를 반복하여 행할 수 있다. Also in the fifth embodiment, rotation control of the polygon mirror PM of each of the scanning units Un (U1 to U6) is the same as that of the fourth embodiment. That is to say, the origin signals SZn (SZ1 to SZ6) output from the origin sensor OPn of the respective scanning units Un (U1 to U6) have the relationship as shown in Fig. 34, Un (U1 to U6)) of the polygon mirror PM is controlled. Therefore, in the first state in which the scanning of the spot light SP is performed for each reflection surface RP without skipping the surface, the scanning units U1 to U3 scan the spot light SP in the order of U1? U2? U3, And the scanning units U4 to U6 can repeatedly perform the scanning of the spot light SP in the order of U4? U5? U6.
이 원샷 펄스 발생기(LC3)에 설정되는 시간 Tpd은, 노광 제어부(356)로부터의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도의 정보에 따라 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 또, 1면 건너뛰기에 한정하지 않고, 2면 건너뛰기로 하여 그 스폿광(SP)을 주사하는 경우에도, 도 39와 같은 구성이면, 시간 Tpd를 (n+1)×Tpx>Tdp>n×Tpx의 관계로 설정하는 것만으로 대응할 수 있다. 또한, n은 건너뛰는 반사면(RP)의 수를 나타내고 있다. 예를 들면, n이 2인 경우는, 스폿광(SP)의 주사가 반사면(RP)의 2면 건너뛰기로 행해지는 것을 의미하고, n이 3인 경우는, 스폿광(SP)의 주사가 반사면(RP)의 3면 건너뛰기로 행해지는 것을 의미한다. It is preferable that the time Tpd set in the one-shot pulse generator LC3 can be changed in accordance with the information of the rotational speed of the polygon mirror PM from the
다음에, 스폿광(SP)의 주사가 면 건너뛰기를 하지 않고 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태일 때, 묘화 데이터 출력 제어부(354)에 의한, 광원 장치(14A', 14B')의 구동 회로(206a)로의 묘화 비트열 데이터(Sdw)의 출력 제어에 대해 간단하게 설명한다. 제1 상태일 때는, 제1 주사 모듈(주사 유닛(U1~U3))과, 제2 주사 모듈(주사 유닛(U4~U6))에 의해 스폿광(SP)의 주사가 병행하여 행해진다. 그 때문에, 묘화 데이터 출력 제어부(354)는 제1 주사 모듈에 입사되는 빔(LBa)을 사출하는 광원 장치(14A')의 구동 회로(206a)에는, 주사 유닛(U1~U3)의 각각에 대응한 시리얼 데이터(DL1~DL3)를 시계열적으로 합성한 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 출력하고, 제2 주사 모듈에 입사하는 빔(LBb)을 사출하는 광원 장치(14B')의 구동 회로(206a)에는, 주사 유닛(U4~U6)의 각각에 대응한 시리얼 데이터(DL4~DL6)를 시계열적으로 합성한 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 출력한다. Next, when the
또, 도 35에 도시한 묘화 데이터 출력 제어부(354)는, 스테이터스 신호(STS)가 「1」, 「0」의 어느 경우도, 대체로 그대로 사용할 수 있다. 스폿광(SP)의 주사가 면 건너뛰기를 하지 않고 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태일 때는, 부원점 신호(ZP1)의 발생 후, 시간 Ts 후에 부원점 신호(ZP2)가 발생하고, 추가로 시간 Ts 후에 부원점 신호(ZP3)가 발생한다. 따라서 카운터부(CN1~CN3)에 의해서, DL1→DL2→DL3의 순으로 시리얼 데이터(DL1~DL3)가 반복하여 출력된다. 부원점 신호(ZP1~ZP3)가 인가되고 나서 일정시간(온 시간 Ton) 중에 열리는 게이트부(GT1~GT3)를 통해서, 이 순차 출력되는 시리얼 데이터(DL1~DL3)는 묘화 비트열 데이터(Sdw)로서 제1 광원 장치(14A')의 구동 회로(206a)에 입력된다. 마찬가지로, 스폿광(SP)의 주사가 면 건너뛰기를 하지 않고 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태일 때는, 부원점 신호(ZP4)의 발생 후, 시간 Ts 후에 부원점 신호(ZP5)가 발생하고, 추가로 시간 Ts 후에 부원점 신호(ZP6)가 발생한다. 따라서 카운터부(CN4~CN6)에 의해서, DL4→DL5→DL6의 순으로 시리얼 데이터(DL4~DL6)가 반복하여 출력된다. 부원점 신호(ZP4~ZP6)가 인가되고 나서 일정시간(온 시간 Ton) 중에 열리는 게이트부(GT4~GT6)를 통해서, 이 순차 출력되는 시리얼 데이터(DL4~DL6)는, 묘화 비트열 데이터(Sdw)로서 제2 광원 장치(14B')의 구동 회로(206a)에 입력된다. The rendering data
다음에, 제1 상태일 때의 시리얼 데이터(DL1~DL6)의 시프트에 대해 간단하게 설명한다. 시리얼 데이터(DL1)의 열방향의 시프트는, 시리얼 데이터(DL1)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U2)에 대응한 부원점 신호(ZP2)가 발생한 타이밍에 행해진다. 시리얼 데이터(DL2)의 열방향의 시프트는, 시리얼 데이터(DL2)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U3)에 대응한 부원점 신호(ZP3)가 발생한 타이밍에 행해진다. 시리얼 데이터(DL3)의 열방향의 시프트는, 시리얼 데이터(DL3)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U1)에 대응한 부원점 신호(ZP1)가 발생한 타이밍에 행해진다. 또, 시리얼 데이터(DL4)의 열방향의 시프트는, 시리얼 데이터(DL4)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U5)에 대응한 부원점 신호(ZP5)가 발생한 타이밍에 행해진다. 시리얼 데이터(DL5)의 열방향의 시프트는, 시리얼 데이터(DL5)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U6)에 대응한 부원점 신호(ZP6)가 발생한 타이밍에 행해진다. 시리얼 데이터(DL6)의 열방향의 시프트는, 시리얼 데이터(DL6)를 모두 출력한 후에, 다음에 주사를 행하는 주사 유닛(U4)에 대응한 부원점 신호(ZP4)가 발생한 타이밍에 행해진다. 또한, 제2 상태일 때의, 묘화 비트열 데이터(Sdw)의 출력 제어는, 제4 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 또, 제1 상태일 때의 묘화 비트열 데이터(Sdw)의 출력 제어는, 상기 제1~ 제3 실시 형태의 제어 원리와 마찬가지이고, 출력하는 시리얼 데이터(DLn)의 순서만 다르다. 즉, DL1→DL3→DL5, DL2→DL4→DL6의 순서대로 시리얼 데이터(DLn)를 각각 출력하는지, DL1→DL2→DL3, DL4→DL5→DL6의 순서대로 시리얼 데이터(DLn)를 각각 출력하는지의 차이이다. Next, the shift of the serial data DL1 to DL6 in the first state will be briefly described. The shift of the serial data DL1 in the column direction is performed at the timing at which the subsidiary point signal ZP2 corresponding to the scanning unit U2 to be scanned next occurs after outputting all the serial data DL1. The shift of the serial data DL2 in the column direction is performed at the timing at which the subsidiary point signal ZP3 corresponding to the scanning unit U3 to be next scanned is generated after all the serial data DL2 are outputted. The shift of the serial data DL3 in the column direction is performed at the timing at which the subsidiary point signal ZP1 corresponding to the scanning unit U1 to be scanned next occurs after outputting all the serial data DL3. The shift of the serial data DL4 in the column direction is performed at the timing at which the subsidiary point signal ZP5 corresponding to the scanning unit U5 to be next scanned is generated after all the serial data DL4 are outputted . The shift of the serial data DL5 in the column direction is performed at the timing at which the supplemental point signal ZP6 corresponding to the scanning unit U6 to be scanned next occurs after outputting all of the serial data DL5. The shift of the serial data DL6 in the column direction is performed at the timing at which the subsidiary point signal ZP4 corresponding to the scanning unit U4 to be scanned next occurs after outputting all the serial data DL6. The control of outputting the rendering bit stream data Sdw in the second state is the same as that in the fourth embodiment, and a description thereof will be omitted. The output control of the rendering bit stream data Sdw in the first state is the same as the control principle of the first to third embodiments, except for the order of the serial data DLn to be output. That is, the serial data DLn are outputted in the order of DL1? DL3? DL5, DL2? DL4? DL6, or the serial data DLn in the order of DL1? DL2? DL3, DL4? DL5? Difference.
또, 스폿광(SP)의 주사가 반사면(RP)의 1면 건너뛰기로 행해지는 제2 상태의 경우는, 면 건너뛰기를 하지 않고 반사면(RP)마다 행해지는 제1 상태에 비해, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 스폿광(SP)의 주사 개시 간격이 길다. 예를 들면, 반사면(RP)의 1면 건너뛰기로 스폿광(SP)의 주사를 행하는 경우는, 면 건너뛰기를 행하지 않는 경우에 비해, 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 스폿광(SP)의 주사 개시 간격이 2배가 된다. 또, 반사면(RP)을 2면 건너뛰기로 행하는 경우는, 면 건너뛰기를 행하지 않는 경우에 비해, 스폿광(SP)의 주사 개시 간격이 3배가 된다. 따라서 제1 상태와 제2 상태에서, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 및 기판(FS)의 반송 속도를 동일하게 해 버리면, 제1 상태와 제2 상태에서는, 노광 결과가 다른 것으로 되어 버린다. In the case of the second state in which the scanning of the spot light SP is performed by skipping one side of the reflection plane RP, compared with the first state in which the spot light SP is skipped and not on the reflection plane RP, The scanning start interval of the spot light SP of each of the scanning units Un (U1 to U6) is long. For example, in the case where the spot light SP is scanned by skipping one side of the reflection surface RP, as compared with the case where the skip skipping is not performed, the spot of each of the scanning units Un (U1 to U6) The scanning start interval of the light SP is doubled. When the reflection plane RP is skipped by two planes, the scanning start interval of the spot light SP becomes three times as compared with the case where the skip skipping is not performed. Therefore, in the first state and the second state, if the rotation speed of the polygon mirror PM and the transfer speed of the substrate FS are made the same, the exposure results become different in the first state and the second state.
이에, 제1 상태와 제2 상태에서 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 및 기판(FS)의 반송 속도 중 적어도 한쪽을 변경(보정)하고, 제1 상태와 제2 상태에 있어서의 노광 결과를 같은 상태로 하는 제어 모드를, 노광 제어부(356)에 갖게 해도 된다. 예를 들면, 제1 상태일 때의 스폿광(SP)의 주사 개시 간격과 제2 상태일 때의 스폿광(SP)의 주사 개시 간격이 1:2인 경우는, 노광 제어부(356)는 제1 상태일 때의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도와 제2 상태일 때의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도의 비가 1:2가 되도록, 회전 제어부(350)를 제어한다. 구체적으로는, 제1 상태일 때의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도를 2만rpm으로 하고, 제2 상태일 때의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도를 4만rpm으로 한다. 아울러, 광원 장치(14'(14A', 14B'))의 빔(LB(LBa, LBb))의 발광 주파수 Fs를, 예를 들면 제1 상태일 때에 200MHz이면, 제2 상태일 때는 400MHz로 설정한다. 이것에 의해, 제1 상태일 때의 부원점 신호(ZPn)의 발생 타이밍의 간격과, 제2 상태일 때의 부원점 신호(ZPn)의 발생 타이밍의 간격을 거의 동일하게 할 수 있다. Thus, at least one of the rotation speed of the polygon mirror PM and the transfer speed of the substrate FS is changed (corrected) in the first state and the second state, and the exposure results in the first state and the second state are changed May be provided in the
또, 예를 들면, 제1 상태일 때의 스폿광(SP)의 주사 개시 간격과 제2 상태일 때의 스폿광(SP)의 주사 개시 간격이 1:2인 경우는, 제1 상태일 때의 기판(FS)의 반송 속도와 제2 상태일 때의 기판(FS)의 반송 속도의 비가, 2:1이 되도록 구동 롤러(R1~R3), 회전 드럼(DR)의 회전 속도를 제어하는 제어 모드를 노광 제어부(356)에 갖게 해도 된다. 이상과 같은, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도나 발광 주파수 Fs(클록 신호(LTC)의 주파수)를 보정하는 제어 모드(주사 보정 모드), 또는 기판(FS)의 반송 속도를 보정하는 제어 모드(반송 보정 모드) 중 어느 한쪽에 의해서, 제1 상태일 때의 기판(FS) 상에 있어서의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 X방향의 간격과, 제2 상태일 때의 기판(FS) 상에 있어서의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 X방향의 간격을, 동일한 간격(예를 들면, 1.5㎛)으로 할 수 있다. 추가로, 제1 상태와 제2 상태에서, 묘화 데이터 출력 제어부(354) 내의 메모리부(BM1~BM6)의 각각에 기억되는 패턴 데이터(비트 맵)는, 아무런 보정할 필요도 없어, 그대로 사용할 수 있다. For example, when the scanning start interval of the spot light SP in the first state and the scanning start interval of the spot light SP in the second state are 1: 2, in the first state The driving rollers R1 to R3 and the control for controlling the rotational speed of the rotary drum DR such that the ratio of the conveying speed of the substrate FS of the first state to the conveying speed of the substrate FS in the second state is 2: Mode may be provided in the
또, 상기의 주사 보정 모드와 반송 보정 모드의 양쪽 모두를 사용하여, 제1 상태에서 기판(FS) 상에 묘화되는 패턴과, 제2 상태에서 기판(FS) 상에 묘화되는 패턴을 동등하게 하도록 보정해도 된다. 예를 들면, 제1 상태(폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RP)마다의 빔 주사의 경우)에 있어서, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도가 2만rpm, 광원 장치(14'(14A', 14B'))의 빔(LB)의 발광 주파수 Fs가 200MHz, 기판(FS)의 반송 속도가 5mm/초였을 경우, 제2 상태(폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 건너뛰기에 의한 빔 주사의 경우)에서는, 기판(FS)의 반송 속도를 절반은 아니라 -25% 감속시킨 3.75mm/초로 설정하고, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도는 1.5배인 3만rpm, 빔(LB)의 발광 주파수 Fs도 1.5배인 300MHz로 설정하도록 해도 된다. 이와 같이, 주사 보정 모드와 반송 보정 모드의 양쪽 모두를 조합하면, 제2 상태의 경우에, 기판(FS)의 반송 속도를 절반까지 저하시킬 필요가 없으므로, 생산성의 극단적인 저하가 억제된다. In order to equalize the pattern drawn on the substrate FS in the first state and the pattern drawn on the substrate FS in the second state using both the above-described scan correction mode and transfer correction mode, Correction may be performed. For example, in the first state (in the case of beam scanning for each reflection surface RP of the polygon mirror PM), the rotation speed of the polygon mirror PM is 20,000 rpm and the light source device 14 ' (The reflection surface RP of the polygon mirror PM) is 200 MHz when the light emission frequency Fs of the beam LB of the polygon mirror PM is 1 mm and the transport speed of the substrate FS is 5 mm / , The rotation speed of the polygon mirror PM is set at 30,000 rpm, which is 1.5 times the speed of the beam LB (in the case of the beam scanning by the beam splitter), the transfer speed of the substrate FS is set to 3.75 mm / ) May be set to 300 MHz, which is 1.5 times the emission frequency Fs. By combining both the scan correction mode and the transport correction mode as described above, in the case of the second state, it is not necessary to lower the transport speed of the substrate FS by half, so extreme reduction in productivity is suppressed.
또한, 제5 실시 형태에 있어서도, 상기 제4 실시 형태에서 설명한 것처럼, 빔(LBa, LBb)을 배분하는 주사 유닛(Un)의 수는, 임의로 변경해도 된다. 또, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율도 임의로 변경해도 된다. 또, 제5 실시 형태에 있어서는, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/3, 주사 유닛(Un)의 수가 6개로 했으므로, 6개의 선택용 광학 소자(AOMn(AOM1~AOM6))를 2개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2)로 나누고, 그것에 대응하여 6개의 주사 유닛(Un(U1~U6))을 2개의 주사 모듈로 나누었다. 그렇지만, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/M, 주사 유닛(Un) 및 선택용 광학 소자(AOMn)의 수가 Q인 경우는, Q개의 선택용 광학 소자(AOMn)를 Q/M개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2, …)로 나누고, Q개의 주사 유닛(Un)을 Q/M개의 주사 모듈로 나누면 된다. 이 경우, 각 광학 소자 모듈(OM1, OM2, …)의 각각에 포함되는 선택용 광학 소자(AOMn)의 수는 같고, 또 Q/M개의 주사 모듈의 각각에 포함되는 주사 유닛(Un)의 수도 같게 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 Q/M은 정수인 것이 바람직하다. 즉, Q는 M의 배수인 것이 바람직하다. Also in the fifth embodiment, as described in the fourth embodiment, the number of the scanning units Un for distributing the beams LBa and LBb may be arbitrarily changed. Also, the scanning efficiency of the polygon mirror PM may be arbitrarily changed. In the fifth embodiment, since the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3 and the number of the scanning units Un is six, six optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) Optical element modules OM1 and OM2, and correspondingly, six scanning units Un (U1 to U6) are divided into two scanning modules. However, when the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1 / M, the number of the scanning units Un and the number of the optical elements AOMn are Q, the Q selection optical elements AOMn are Q / It is sufficient to divide it into element modules OM1, OM2, ..., and divide Q scanning units Un into Q / M scanning modules. In this case, the number of the selection optical elements AOMn included in each of the optical element modules OM1, OM2, ... is the same, and the number of the scanning units Un included in each of the Q / M scanning modules . It is preferable that Q / M is an integer. That is, Q is preferably a multiple of M.
예를 들면, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/2, 주사 유닛(Un) 및 선택용 광학 소자(AOMn)의 수가 6개인 경우는, 6개의 선택용 광학 소자(AOMn)를 3개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2, OM3)로 같게 나누고, 6개의 주사 유닛(Un)을 3개의 주사 모듈로 같게 나누면 된다. 그리고 제1 상태의 경우는, 3개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2, OM3)을 병렬로 배치하여, 3개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2, OM3)의 각각에 3개의 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)(이 경우, LBa, LBb, LBc)가 병행하여 입사되도록 하고, 제2 상태의 경우는, 3개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2, OM3)을 직렬로 배치하여, 1개의 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)이 3개의 광학 소자 모듈(OM1, OM2, OM3)을 시리얼하게 통과하도록 입사시키면 된다. For example, when the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/2, and the number of the scanning units Un and the number of the selection optical elements AOMn is 6, the six selection optical elements AOMn are three optical elements The device modules OM1, OM2, and OM3, and divide the six scanning units Un by three scanning modules. In the case of the first state, three optical element modules OM1, OM2 and OM3 are arranged in parallel, and three optical element modules OM1, OM2 and OM3 are respectively connected to three light source devices 14 ' LBa, LBb and LBc of the first optical element OM1 are incident in parallel in the first state and the three optical element modules OM1, OM2 and OM3 are arranged in series in the case of the second state, The beam LB from the device 14 'may be incident so as to serially pass through the three optical element modules OM1, OM2 and OM3.
이상과 같이 본 제5 실시 형태에서는, 주사 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)에 의한 빔(LBn)(스폿광(SP))의 편향(주사)이, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 반복되는 제1 상태(제1 묘화 모드)와, 폴리곤 미러(PM) 중 적어도 1개 거른 반사면(RP)마다 반복되는 제2 상태(제2 묘화 모드) 중 어느 한쪽으로 전환하도록, 빔 전환 제어부(352)가 빔 전환 부재(20A)를 제어하여, 복수의 주사 유닛(Un)의 각각에 의한 스폿광(SP)의 1차원 주사를 순서대로 행하게 했다. 이것에 의해, 상기 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 면 건너뛰기로 스폿광(SP)의 주사를 행할지, 면 건너뛰기를 하지 않고 스폿광(SP)의 주사를 행할지를 전환할 수 있다. As described above, according to the fifth embodiment, the deflection (scanning) of the beam LBn (spot light SP) by the polygon mirror PM of the scanning unit Un is performed in such a manner that the polygon mirror PM is deflected (Second imaging mode) repeated for every at least one filtered reflective surface RP among the polygon mirror PM and the first state (first imaging mode) repeated for each slant surface RP The beam
제1 상태의 경우는, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율(α/β)이 1/2 미만으로 되는 경우에, 주사 효율의 역수에 따른 수의 주사 유닛(Un)을 1개의 주사 모듈로서 그룹화하고, 그 그룹화된 주사 모듈의 복수를 이용하여, 각 주사 모듈마다, 그 중 하나의 주사 유닛(Un)이 스폿광(SP)의 1차원 주사를 행한다. 이것에 의해, 복수의 묘화 라인(SLn) 중, 주사 모듈의 수와 동일한 수의 묘화 라인(SLn)을 동시에 스폿광(SP)으로 주사시킬 수 있다. 또, 제2 상태의 경우는, 폴리곤 미러(PM) 중 적어도 1개 거른 반사면(RP)마다 빔 주사를 행하도록 제어되므로, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율(α/β)의 역수에 따른 수보다도 많은 복수의 주사 유닛(Un)이더라도, 빔(LB)을 유효하게 활용하면서, 그 복수의 주사 유닛(Un)의 모두가, 묘화 라인(SLn)을 따라서 스폿광(SP)을 주사시킬 수 있다.In the case of the first state, when the scanning efficiency (alpha / beta) of the polygon mirror PM becomes less than 1/2, the number of scanning units Un corresponding to the reciprocal of the scanning efficiency is grouped as one scanning module , And one scanning unit (Un) performs one-dimensional scanning of the spot light (SP) for each scanning module using a plurality of the grouped scanning modules. As a result, among the plurality of imaging lines SLn, the same number of imaging lines SLn as the number of scanning modules can be simultaneously scanned with the spot light SP. In the case of the second state, since the beam scanning is controlled to be performed for each of at least one filtered reflective surface RP of the polygon mirror PM, it is possible to perform the scanning according to the reciprocal of the scanning efficiency? /? Of the polygon mirror PM. All of the plurality of scanning units Un are capable of scanning the spot light SP along the drawing line SLn while effectively utilizing the beam LB even with a plurality of the scanning units Un larger than the number have.
상기의 제1 상태의 경우, 그룹화된 2개의 주사 모듈에는, 광원 장치(14A', 14B')의 각각으로부터의 빔(LBa, LBb)가 병행하여 입사되므로, 빔 전환 부재(20A)내의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각은, 빔 전환 제어부(352)에 의해서, 그룹화된 주사 모듈 단위로, 빔(LB1~LB6)이 대응하는 주사 유닛(U1~U6)에 시분할로 입사되도록, 온/오프 상태를 스위칭된다. In the first state, the beams LBa and LBb from the
빔 전환 부재(20A)에 마련된 배치 전환 부재(SWE)는, 제1 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)을, 6개의 주사 유닛(U1~U6) 중 3개의 주사 유닛(U1~U3)의 각각에 빔(LB1~LB3)으로서 배분하고, 또한 제2 광원 장치(14B')로부터의 빔(LBb)을, 나머지의 3개의 주사 유닛(U4~U6)의 각각에 빔(LB4~LB6)으로서 배분하도록, 빔(LBa)의 광로를 따라서 3개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM3)가 직렬로 늘어서 있고, 또한 빔(LBb)의 광로를 따라서 선택용 광학 소자(AOM4~AOM6)가 직렬로 늘어서 있는 제1 배치 상태와, 1개의 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)을, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 빔(LB1~LB6)으로서 배분하도록, 빔(LBa)의 광로를 따라서 6개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)가 직렬로 늘어서 있는 제2 배치 상태를 전환하는 것이다. The arrangement switching member SWE provided in the
이것에 의해, 제1 상태의 경우는, 배치 전환 부재(SWE)에 의해서 제1 배치 상태로 설정함으로써, 각 주사 유닛(U1~U6)의 각각이, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 스폿광(SP)에 의한 주사를 반복할 수 있음과 아울러, 6개의 주사 유닛(U1~U6) 중 2개의 주사 유닛이 거의 동시에 스폿광(SP)에 의한 주사를 행할 수 있다. 또, 제2 상태의 경우는, 배치 전환 부재(SWE)에 의해서 제2 배치 상태로 설정함으로써, 폴리곤 미러(PM) 중 적어도 1개 거른 반사면(RP)마다의 빔 주사이지만, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 모두로 스폿광(SP)에 의한 주사를 반복할 수 있다. Thereby, in the case of the first state, by setting the first arrangement state by the arrangement switching member SWE, each of the scanning units U1 to U6 is arranged so that the polygon mirror PM is a continuous reflecting surface The scanning by the spot light SP can be repeated for each of the scanning units U1 to RP and the two scanning units of the six scanning units U1 to U6 can perform the scanning by the spot light SP almost simultaneously. In the case of the second state, beam scanning is performed for every at least one filtered reflecting surface RP of the polygon mirror PM by setting the second arrangement state by the arrangement switching member SWE, The scanning with the spot light SP can be repeated for all of the pixels U1 to U6.
따라서 본 제5 실시 형태에 의하면, 묘화 장치의 초기 설치시의 셋업에서는, 1개의 광원 장치(14A')를 사용하여, 제2 배치 상태가 되도록 배치 전환 부재(SWE)를 설정하고, 그 후에 기판(FS)의 반송 속도를 올리고 싶은 경우는, 제2 광원 장치(14B')를 증설하여, 제1 배치 상태가 되도록 배치 전환 부재(SWE)를 설정하면 좋고, 하드웨어 상에서는, 광원 장치의 증설, 배치 전환 부재(SWE)의 전환과 같은 간단한 조작으로 묘화 장치를 업 그레이드할 수 있다. Therefore, according to the fifth embodiment, in the initial setup of the drawing apparatus, one
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 빔(LBn)의 편향을 행하는 반사면(RP)에 대해서, 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향의 1개 앞의 반사면(RP)을 이용하여, 원점 신호(SZn)의 검출을 행했지만, 빔(LBn)의 편향을 행하는 반사면(RP) 자체를 이용하여 원점 신호(SZn)의 검출을 행하도록 해도 된다. 이 경우는, 원점 신호(SZn) 또는 원점 신호(SZn)로부터 구해지는 원점 신호(SZn')를 시간 Tpx만큼 지연시킬 필요는 없으므로, 원점 신호(SZn), 또는 원점 신호(SZn')를 부원점 신호(ZPn)로 하면 된다. In each of the embodiments described above, the reflecting surface RP for deflecting the beam LBn of the polygon mirror PM is used by using the reflecting surface RP immediately preceding the rotational direction of the polygon mirror PM The origin signal SZn may be detected by using the reflecting surface RP itself which deflects the beam LBn. In this case, since it is not necessary to delay the origin signal SZn 'obtained from the origin signal SZn or the origin signal SZn by the time Tpx, the origin signal SZn or the origin signal SZn' Signal ZPn.
또, 상기 제 4 및 제5 실시 형태에서는, 광원 장치(14'(14A', 14B'))의 묘화용 광변조기로서의 전기 광학 소자(206)를, 묘화 비트열 데이터(Sdw)를 이용하여 스위칭하도록 했지만, 제2 실시 형태와 같이, 묘화용 광변조기로서 묘화용 광학 소자(AOM)를 이용해도 된다. 이 묘화용 광학 소자(AOM)는 음향 광학 변조 소자(AOM:Acousto-Optic Modulator)이다. 즉, 상기 제4 실시 형태에 있어서는, 광원 장치(14')와 초단(初段)의 선택용 광학 소자(AOM1)의 사이에 묘화용 광학 소자(AOM)를 배치하여, 묘화용 광학 소자(AOM)를 투과한 광원 장치(14')로부터의 빔(LB)이 선택용 광학 소자(AOM1)에 입사되도록 해도 된다. 이 경우는, 묘화용 광학 소자(AOM)는 묘화 비트열 데이터(Sdw)에 따라 스위칭된다. 이 경우라도, 상기 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. In the fourth and fifth embodiments, the electro-
또, 상기 제5 실시 형태에 있어서는, 제1 광원 장치(14A')와 제1 광학 소자 모듈(OM1)의 초단의 선택용 광학 소자(AOM1)의 사이와, 제2 광원 장치(14B')와 제2 광학 소자 모듈(OM2)의 초단의 선택용 광학 소자(AOM4)의 사이에, 각각 묘화용 광학 소자(AOM(AOMa, AOMb))가 배치된다. 즉, 묘화용 광학 소자(AOMa)를 투과한 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)이 선택용 광학 소자(AOM1)에 입사되고, 묘화용 광학 소자(AOMb)를 투과한 광원 장치(14B')로부터의 빔(LBb)이 선택용 광학 소자(AOM4)에 입사된다. 이 경우는, 제1 상태의 경우는, 묘화용 광학 소자(AOMa)는 시리얼 데이터(DL1~DL3)로 구성되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)에 따라 스위칭되고, 묘화용 광학 소자(AOMb)는 시리얼 데이터(DL4~DL6)로 구성되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)에 따라 스위칭된다. 또, 제2 상태의 경우는, 묘화용 광학 소자(AOMa)만이, 시리얼 데이터(DL1~DL6)로 구성되는 묘화 비트열 데이터(Sdw)에 따라 스위칭된다. In the fifth embodiment, the first
또, 제1 실시 형태와 같이, 묘화용 광변조기로서의 묘화용 광학 소자(AOM)를 주사 유닛(Un)마다 마련해도 된다. 이 경우는, 묘화용 광학 소자(AOM)는 각 주사 유닛(Un)의 반사 미러(M20)(도 28 참조)의 앞에 마련해도 된다. 이 각 주사 유닛(Un(U1~U6))의 묘화용 광학 소자(AOM)는, 각 시리얼 데이터(DLn(DL1~DL6))에 따라 스위칭된다. 예를 들면, 주사 유닛(U3)의 묘화용 광학 소자(AOM)는 시리얼 데이터(DL3)에 따라 스위칭된다. As in the first embodiment, an optical element for drawing (AOM) as a light modulating optical modulator may be provided for each scanning unit Un. In this case, the optical element for painting AOM may be provided in front of the reflection mirror M20 (see Fig. 28) of each scanning unit Un. The imaging optical element AOM of each of the scanning units Un (U1 to U6) is switched in accordance with each serial data DLn (DL1 to DL6). For example, the optical element for drawing (AOM) of the scanning unit U3 is switched in accordance with the serial data DL3.
[제6 실시 형태][Sixth Embodiment]
도 41은 제6 실시 형태에 의한 빔 전환 부재(빔 배송 유닛)(20B)의 구성을 나타내고, 여기에서는, 1개의 광원 장치(14')로부터 사출되어 빔 전환 부재(20B)에 입사되는 빔(LBw(LB))이 원편광의 평행 광속으로 되어 있는 것으로 한다. 빔 전환 부재(20B)에는 6개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6), 2개의 흡수체(TR1, TR2), 6개의 렌즈계(CG1~CG6), 미러(M30,M31,M32), 집광 렌즈(CG0), 그리고 편광빔 스플리터(BS1)와 2개의 묘화용 광학 소자(음향 광학 변조 소자)(AOMa, AOMb)가 마련된다. 또한, 상기 제4 실시 형태 또는 상기 제5 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 참조 부호를 부여하고 있다. 41 shows a configuration of a beam switching member (beam delivery unit) 20B according to the sixth embodiment. Here, a beam (hereinafter referred to as " beam switching member " LBw (LB)) is a parallel light flux of circularly polarized light. The
빔 전환 부재(20B)에 입사하는 빔(LBw)은, 집광 렌즈(CG0)를 통해서 편광빔 스플리터(BS1)에 의해서, 직선 P편광의 빔(LBp)과 직선 S편광의 빔(LBs)으로 분리된다. 편광빔 스플리터(BS1)에서 반사된 S편광의 빔(LBs)은, 묘화용 광학 소자(AOMa)에 입사된다. 묘화용 광학 소자(AOMa)에 입사된 빔(LBs)은, 집광 렌즈(CG0)의 집광 작용에 의해서, 묘화용 광학 소자(AOMa) 내에서 빔 웨스트가 되도록 수렴된다. 묘화용 광학 소자(AOMa)에는, 드라이버 회로(DRVn)를 매개로 하여, 도 19에서 도시한 것 같은 묘화 비트열 데이터(Sdw(DLn))가 인가된다. 그 묘화 비트열 데이터(Sdw)는, 여기에서는 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각각에 대응한 시리얼 데이터(DL1, DL3, DL5)를 합성한 것으로 되어 있다. 따라서 묘화용 광학 소자(AOMa)는 묘화 비트열 데이터(Sdw(DLn))가 「1」일 때, 온 상태가 되어, 입사된 빔(LBs)의 1차 회절광을, 편향된 묘화 빔(강도 변조된 빔)으로서 미러(M31)를 향해서 사출한다. 미러(M31)에서 반사된 묘화 빔은, 렌즈계(CG1)를 통해서 선택용 광학 소자(AOM1)에 입사된다. 또, 묘화 비트열 데이터(Sdw(DLn))가 「0」일 때에 묘화용 광학 소자(AOMa)로부터 사출되는 0차광(LBs)은, 미러(M31)에서 반사되지만, 후속의 렌즈계(CG1)에 입사되지 않는 각도로 진행한다. 또한, 렌즈계(CG1)는 묘화용 광학 소자(AOMa)로부터 발산되어 사출되는 묘화 빔을 선택용 광학 소자(AOM1)의 회절 부분에서 집광하여 빔 웨스트로 한다. The beam LBw incident on the
선택용 광학 소자(AOM1)를 투과한 묘화 빔은, 렌즈계(CG1)와 동일한 렌즈계(CG3)를 매개로 하여 선택용 광학 소자(AOM3)에 입사되고, 선택용 광학 소자(AOM3)을 투과한 묘화 빔은, 렌즈계(CG1)와 동일한 렌즈계(CG5)를 매개로 하여 선택용 광학 소자(AOM5)에 입사된다. 도 41에서는, 3개의 선택용 광학 소자(AOM1, AOM3, AOM5)가 빔 광로를 따라서 직렬로 배치되고, 그 중의 선택용 광학 소자(AOM3)만이 온 상태가 되어, 묘화용 광학 소자(AOMa)에서 강도 변조된 묘화 빔이, 대응하는 주사 유닛(U3)에 빔(LB3)으로서 입사되는 상태를 나타내고 있다. 또한, 렌즈계(CG1, CG3, CG5)는, 도 26이나 도 36 중의 1매의 콜리메이트 렌즈(CL)와 1매의 집광 렌즈(CD)를 조합한 것에 상당한다. The imaging beam that has passed through the selection optical element AOM1 is incident on the selection optical element AOM3 via the same lens system CG3 as the lens system CG1 and passes through the imaging optical element AOM3, The beam is incident on the selection optical element AOM5 via the same lens system CG5 as the lens system CG1. In Fig. 41, three selection optical elements AOM1, AOM3, and AOM5 are arranged in series along the beam path, only the optical element AOM3 for selection among them is turned on, And the intensity-modulated imaging beam is incident on the corresponding scanning unit U3 as the beam LB3. The lens systems CG1, CG3 and CG5 correspond to a combination of one collimator lens CL and one condenser lens CD in Figs. 26 and 36. Fig.
한편, 편광빔 스플리터(BS1)를 투과한 P편광의 빔(LBp)은 미러(M30)에서 반사되어 묘화용 광학 소자(AOMb)에 입사된다. 묘화용 광학 소자(AOMb)에 입사된 빔(LBp)은, 집광 렌즈(CG0)의 집광 작용에 의해서, 묘화용 광학 소자(AOMb) 내에서 빔 웨스트가 되도록 수렴된다. 묘화용 광학 소자(AOMb)에는, 드라이버 회로(DRVn)를 매개로 하여, 도 19에서 도시한 것 같은 묘화 비트열 데이터(Sdw(DLn))가 인가된다. 묘화 비트열 데이터(Sdw)는 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 각각에 대응한 시리얼 데이터(DL2, DL4, DL6)를 합성한 것으로 되어 있다. 따라서 묘화용 광학 소자(AOMb)는, 묘화 비트열 데이터(Sdw(DLn))가 「1」일 때, 온 상태가 되어, 입사된 빔(LBp)의 1차 회절광을, 편향된 묘화 빔(강도 변조된 빔)으로서 미러(M32)를 향해서 사출한다. 미러(M32)에서 반사된 묘화 빔은, 렌즈계(CG1)와 동일한 렌즈계(CG2)를 통과하여 선택용 광학 소자(AOM2)에 입사된다. 또, 묘화 비트열 데이터(Sdw(DLn))가 「0」일 때에 묘화용 광학 소자(AOMb)로부터 사출되는 0차광(LBp)은, 미러(M32)에서 반사되지만, 후속의 렌즈계(CG2)에 입사되지 않는 각도로 진행한다. 또한, 렌즈계(CG2)는, 묘화용 광학 소자(AOMb)로부터 발산되어 사출되는 묘화 빔을 선택용 광학 소자(AOM2)의 회절 부분으로 집광하여 빔 웨스트로 한다. On the other hand, the P-polarized beam LBp transmitted through the polarized beam splitter BS1 is reflected by the mirror M30 and is incident on the imaging optical element AOMb. The beam LBp incident on the imaging optical element AOMb is converged to be the beam waist in the imaging optical element AOMb by the condensing action of the condenser lens CG0. The drawing bit stream data Sdw (DLn) as shown in Fig. 19 is applied to the drawing optical element AOMb via the driver circuit DRVn. The rendering bit stream data Sdw is obtained by synthesizing the serial data DL2, DL4, and DL6 corresponding to the even-number scan units U2, U4, and U6. Therefore, the imaging optical element AOMb is turned on when the rendering bit stream data Sdw (DLn) is " 1 ", and the first-order diffracted light of the incident beam LBp is converted into the deflected imaging beam Modulated beam) toward the mirror M32. The imaging beam reflected by the mirror M32 passes through the same lens system CG2 as the lens system CG1 and enters the selection optical element AOM2. The zero-order light LBp emitted from the imaging optical element AOMb when the rendering bit stream data Sdw (DLn) is "0" is reflected by the mirror M32 but is reflected by the subsequent lens system CG2 Proceed at an angle that is not incident. The lens system CG2 condenses the imaging beam emitted from the imaging optical element AOMb into the diffraction portion of the selection optical element AOM2 to form a beam waist.
선택용 광학 소자(AOM2)를 투과한 묘화 빔은, 렌즈계(CG1)와 동일한 렌즈계(CG4)를 매개로 하여 선택용 광학 소자(AOM4)에 입사되고, 선택용 광학 소자(AOM4)를 투과한 묘화 빔은, 렌즈계(CG1)와 동일한 렌즈계(CG6)를 매개로 하여 선택용 광학 소자(AOM6)에 입사된다. 도 41에서는, 3개의 선택용 광학 소자(AOM2, AOM4, AOM6)가 빔 광로를 따라서 직렬로 배치되고, 그 중의 선택용 광학 소자(AOM2)만이 온 상태가 되어, 묘화용 광학 소자(AOMb)에서 강도 변조된 묘화 빔이, 대응하는 주사 유닛(U2)에 빔(LB2)으로서 입사되는 상태를 나타내고 있다. 또한, 렌즈계(CG2, CG4, CG6)는, 도 26이나 도 36 중의 1매의 콜리메이트 렌즈(CL)와 1매의 집광 렌즈(CD)를 조합한 것에 상당한다. The imaging beam transmitted through the selection optical element AOM2 is incident on the selection optical element AOM4 via the same lens system CG4 as the lens system CG1, The beam is incident on the selection optical element AOM6 via the same lens system CG6 as the lens system CG1. 41, three selection optical elements AOM2, AOM4 and AOM6 are arranged in series along the beam path, only the optical element AOM2 for selection among them is turned on, and the optical element AOMb for drawing And the intensity-modulated imaging beam is incident on the corresponding scanning unit U2 as the beam LB2. The lens systems CG2, CG4 and CG6 correspond to a combination of one collimator lens CL and one condenser lens CD in Figs. 26 and 36. Fig.
이상의 도 41과 같은 빔 전환 부재(빔 배송 유닛)(20B)를 이용하면, 1개의 광원 장치(14')로부터의 빔(LBw)을 편광빔 스플리터(BS1)로 2개로 분할하여, 그 한쪽의 빔(LBs)으로부터 묘화용 광학 소자(AOMa)에 의해서 생성되는 묘화 빔(LB1, LB3, LB5)을, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5) 중 어느 1개에 순서대로 입사시키고, 편광빔 스플리터(BS1)에서 분할된 다른 쪽의 빔(LBp)으로부터 묘화용 광학 소자(AOMb)에 의해서 생성되는 묘화 빔(LB2, LB4, LB6)을, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6) 중 어느 1개에 순서대로 입사시킬 수 있다. Using the beam switching member (beam delivery unit) 20B as shown in FIG. 41 described above, the beam LBw from one light source device 14 'is divided into two beams by the polarization beam splitter BS1, The imaging beams LB1, LB3 and LB5 generated by the imaging optical element AOMa from the beams LBs are sequentially incident on any one of the odd-numbered scanning units U1, U3 and U5, The imaging beams LB2, LB4 and LB6 generated by the imaging optical element AOMb from the other beam LBp divided by the splitter BS1 are transmitted to either one of the even-numbered scanning units U2, U4 and U6 It is possible to make an incident in one order.
이 제6 실시 형태에서는, 광원 장치(14')로부터의 빔(LBw)을 편광빔 스플리터(BS1)로 2개로 분할한 후에, 묘화용 광학 소자(AOMa, AOMb)에서 패턴 데이터에 기초한 빔(LB)의 강도 변조가 행해지기 때문에, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 의한 스폿광(SP)의 강도는, 편광빔 스플리터(BS1)에서의 감쇠를 -50%, 묘화용 광학 소자(AOMa, AOMb)와 각 선택용 광학 소자(AOMn)에서의 감쇠를 -20%, 각 주사 유닛(U1~U6) 내에서의 감쇠를 -30%로 하면, 원 빔(LBw)의 강도(100%)의 약 22.4%가 된다. 그렇지만, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/3 이하이고, 1개의 광원 장치(14')로부터의 빔(LBw)을 사용하는 경우는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)을 1면 건너뛰기로 빔 주사하지 않고, 6개의 묘화 라인(SLn)의 각각에서 스폿광(SP)의 주사에 의한 패턴 묘화를 할 수 있다. In the sixth embodiment, the beam LBw from the light source device 14 'is divided into two beams by the polarization beam splitter BS1, and then the beams LB The intensity of the spot light SP by each of the six scanning units U1 to U6 is set so that the attenuation in the polarization beam splitter BS1 is -50% The intensity of the source beam LBw is 100% when the attenuation in the optical elements AOMa and AOMb and the selection optical element AOMn is -20% and the attenuation in the scanning units U1 to U6 is -30% ), Which is about 22.4%. However, when the scanning efficiency of each polygon mirror PM of the six scanning units U1 to U6 is 1/3 or less and the beam LBw from one light source device 14 'is used, It is possible to perform pattern drawing by scanning of the spot light SP in each of the six drawing lines SLn without beam-scanning the reflecting surface RP of the mirror PM by skipping one surface.
〔변형예 1〕[Modified Example 1]
제6 실시 형태와 같이, 홀수번째 선택용 광학 소자(AOM1, AOM3, AOM5)에 입사되는 빔(LBs)과, 짝수번째 선택용 광학 소자(AOM2, AOM4, AOM6)에 입사되는 빔(LBp)의 편광 방향이 직교하고 있는 경우, 홀수번째 선택용 광학 소자(AOMn)와 짝수번째 선택용 광학 소자(AOMn)는, 빔 입사축의 둘레에 상대적으로 90도 회전하여 배치할 필요가 있다. 도 42는, 예를 들면, 홀수번째 선택용 광학 소자(AOM1, AOM3, AOM5) 중 선택용 광학 소자(AOM3)을 짝수번째 선택용 광학 소자(AOMn)에 대해서 90도 회전시켜 배치하는 경우의 구성을 나타낸다. 선택용 광학 소자(AOM3)는 렌즈계(CG3)를 통과한 S편광의 묘화 빔이 입사되므로, 회절 효율이 높은 방향은 XY 평면과 평행한 Y방향이 된다. 즉, 선택용 광학 소자(AOM3) 내에 생성되는 회절 격자의 주기 방향이 Y방향이 되도록, 선택용 광학 소자(AOM3)을 90도 회전하여 배치한다. The beams LBs incident on the odd-numbered selection optical elements AOM1, AOM3 and AOM5 and the beams LBp incident on the even-numbered selection optical elements AOM2, AOM4 and AOM6 When the polarization directions are orthogonal, it is necessary to arrange the odd-numbered selection optical element AOMn and the even-numbered selection optical element AOMn by 90 degrees relative to the beam incident axis. Fig. 42 shows a configuration in the case where, for example, the selection optical element AOM3 among the odd-numbered selection optical elements AOM1, AOM3, AOM5 is rotated by 90 degrees with respect to the even-numbered selection optical element AOMn . Since the imaging optical element AOM3 receives the imaging beam of the S-polarized light having passed through the lens system CG3, the direction in which the diffraction efficiency is high becomes the Y direction parallel to the XY plane. That is, the selection optical element AOM3 is rotated by 90 degrees so that the periodic direction of the diffraction grating generated in the selection optical element AOM3 is the Y direction.
이러한 선택용 광학 소자(AOM3)의 배치에 의해, 선택용 광학 소자(AOM3)가 온 상태일 때에 편향되어 사출되는 빔(LB3)은, 0차광의 진행 방향에 대해서, Y방향으로 기울어져 진행한다. 그 때문에, 0차광의 광로로부터 빔(LB3)을 분리하고, 빔(LB3)이 지지 부재(IUB)의 개구부(TH3)를 Z방향으로 통과하도록, 선택용 광학 소자(AOM3)로부터의 빔(LB3)을 XY 평면 내에서 반사시키는 미러(IM3a)와, 미러(IM3a)에서 반사된 빔(LB3)을 개구부(TH3)로 통과하도록 -Z방향으로 반사하는 미러(IM3b)가 마련된다. 다른 홀수번째 선택용 광학 소자(AOM1, AOM5)의 각각에 대해서도, 마찬가지로 미러(IM1a와 IM1b)의 세트, 미러(IM5a와 IM5b)의 세트가 마련된다. 추가로, 도 41의 구성에서는, 묘화용 광학 소자(AOMa, AOMb)에 입사되는 빔(LBs, LBp)의 편광 방향이 직교하고 있기 때문에, 묘화용 광학 소자(AOMa, AOMb)는 빔 입사축의 둘레에 상대적으로 90도 회전시킨 관계로 배치하게 된다. Due to the arrangement of the selection optical element AOM3, the beam LB3 deflected and emitted when the selection optical element AOM3 is in the on state advances inclined in the Y direction with respect to the advancing direction of the zero-order light . Therefore, the beam LB3 from the optical element for selection AOM3 is split so that the beam LB3 is separated from the optical path of the zero-order light and the beam LB3 passes through the opening TH3 of the support member IUB in the Z- And a mirror IM3b that reflects the beam LB3 reflected by the mirror IM3a in the -Z direction so as to pass through the opening TH3. Similarly, for each of the other odd-numbered selection optical elements AOM1 and AOM5, a set of mirrors IM1a and IM1b and a set of mirrors IM5a and IM5b are provided. 41, the polarization directions of the beams LBs and LBp incident on the imaging optical elements AOMa and AOMb are orthogonal to each other. Therefore, the optical elements for drawing (AOMa and AOMb) Relative to each other.
단, 도 41 중의 편광빔 스플리터(BS1)를 진폭 분할의 빔 스플리터나 하프 미러로 하는 경우는, 빔(LBw)의 편광 방향을 한 방향만(예를 들면 P편광)으로 하면, 묘화용 광학 소자(AOMa, AOMb)의 한쪽, 홀수번째 선택용 광학 소자(AOMn)와 짝수번째 선택용 광학 소자(AOMn) 중 한쪽을, 도 42와 같이 상대적으로 90도 회전시켜 배치할 필요는 없다. However, when the polarization beam splitter BS1 in Fig. 41 is a beam splitter or a half mirror of amplitude division, if the polarization direction of the beam LBw is made only in one direction (for example, P polarization) One of the odd-numbered optical elements AOMa and AOMb and the odd-numbered selection optical element AOMn and the even-numbered selection optical element AOMn need not be rotated by 90 degrees relative to each other as shown in Fig.
〔변형예 2〕[Modified Example 2]
제6 실시 형태에서는, 6개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각에 대응한 주사 유닛(U1~U6)의 모두가, 폴리곤 미러(PM)의 모든 반사면(RP)마다 묘화 라인(SL1~SL6)의 각각을 따른 스폿광(SP)의 주사를 행할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이에, 홀수번째 선택용 광학 소자(AOM1, AOM3, AOM5)를 순서대로 통과해 온 빔(묘화용 광학 소자(AOMa)로 변조된 빔)을 입사하도록, 도 41의 선택용 광학 소자(AOM5)와 흡수체(TR2)의 사이에, 추가로 3개의 선택용 광학 소자(AOM7, AOM9, AOM11)를 직렬로 마련하고, 짝수번째 선택용 광학 소자(AOM2, AOM4, AOM6)를 순서대로 통과해 온 빔(묘화용 광학 소자(AOMb)로 변조된 빔)을 입사하도록, 선택용 광학 소자(AOM6)와 흡수체(TR1)의 사이에, 추가로 3개의 선택용 광학 소자(AOM8, AOM10, AOM12)를 직렬로 마련한다. 그리고 선택용 광학 소자(AOM7~AOM12)의 각각에서 편향(스위칭)된 빔(LB7~LB12)이 도입되는 6개의 주사 유닛(U7~U12)을 증설하여, 합계 12개의 주사 유닛(U1~U12)을 기판(FS)의 폭 방향(Y방향)으로 배치한다. 이것에 의해서, 12개의 묘화 라인(SL1~SL12)의 계속 묘화 노광이 가능해져, Y방향의 최대 노광폭을 2배로 확대할 수 있다. In the sixth embodiment, all of the scanning units U1 to U6 corresponding to each of the six optical elements for selection AOM1 to AOM6 are connected to the imaging line SL1 for every reflection surface RP of the polygon mirror PM. To SL6, respectively, in the scanning direction of the spot light SP. The optical elements for selection AOM5 and AOM5 shown in Fig. 41 are arranged so that the beam (the beam modulated by the imaging optical element AOMa), which has passed through the odd-numbered selection optical elements AOM1, AOM3 and AOM5, Three optical elements for selection AOM7, AOM9 and AOM11 are provided in series between the absorber TR2 and beams sequentially passed through the even-numbered selection optical elements AOM2, AOM4 and AOM6 Three additional selection optical elements AOM8, AOM10, and AOM12 are connected in series between the selection optical element AOM6 and the absorber TR1 so as to make the three optical elements AOM1, . The six scanning units U7 to U12 to which the deflected (switched) beams LB7 to LB12 are introduced respectively in the optical elements for selection AOM7 to AOM12 are added to a total of twelve scanning units U1 to U12, Are arranged in the width direction (Y direction) of the substrate FS. As a result, the continuous drawing exposure of the twelve drawing lines SL1 to SL12 becomes possible, and the maximum exposure width in the Y direction can be doubled.
이 경우, 주사 유닛(U1~U12)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/3 이하인 경우, 제1 묘화 모듈로서 그룹화되는 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5, U7, U9, U11), 및 제2 묘화 모듈로서 그룹화되는 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6, U8, U10, U12)은, 모두 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 1면 거른 면에 빔(LBn)을 주사한다. 이와 같이 하면, 기판(FS)의 Y방향의 폭이 커졌을 경우에도, 주사 유닛(U7~U12), 선택용 광학 소자(AOM7~AOM12) 등을 추가하는 것만으로, 큰 노광 영역(W)(도 5, 도 25)에 대한 패턴 묘화가 가능해진다. 이와 같이, 6개의 주사 유닛(U7~U12)과 선택용 광학 소자(AOM7~AOM12)를 증설하여, 12개의 주사 유닛(U1~U12)으로 하는 구성은, 앞의 제5 실시 형태(도 36~도 38)에서 설명한 2개의 광원 장치(14A', 14B')를 이용하는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다. In this case, when the scanning efficiency of each polygon mirror PM of the scanning units U1 to U12 is 1/3 or less, odd-numbered scanning units U1, U3, U5, U7, U9, U1, U11, U6, U8, U10, and U12 grouped as a second imaging module are all formed on the surface of one side of the reflective surface RP of the polygon mirror PM, LBn). In this way, even when the width of the substrate FS in the Y direction is increased, only the scanning units U7 to U12 and the selection optical elements AOM7 to AOM12 are added, 5, Fig. 25) can be rendered. The configuration in which the six scanning units U7 to U12 and the selection optical elements AOM7 to AOM12 are extended to form the twelve scanning units U1 to U12 is the same as the fifth embodiment The same can be applied to the case where the two
〔변형예 3〕[Modification 3]
도 43은 변형예 3에 의한 기판(FS)의 반송 형태와 주사 유닛(Un)(묘화 라인(SLn))의 배치 관계를 나타내고, 여기에서는, 변형예 2와 같이 12개의 주사 유닛(U1~U12)을 마련하고, 각 주사 유닛(Un)의 묘화 라인(SL1~SL12)을 Y방향으로 이음 묘화 노광할 수 있도록, 회전 드럼(DR) 상에 배치한다. 또, 도 23에 도시한 기판 반송 기구(12)에 있어서의 회전 드럼(DR)이나 각종의 롤러(R1~R3, RT1, RT2) 등의 회전축 방향(Y방향)의 길이를 Hd, 12개의 주사 유닛(Un)에 의한 이음 묘화에 의해서 노광 가능한 Y방향의 최대 묘화폭을 Sh(Sh<Hd), 노광 가능한 기판(FS0)의 최대 지지폭을 Tf라고 한다. 변형예 3에 있어서의 12개의 묘화 라인(SL1~SL12)의 각각에 대응하는 12개의 주사 유닛(U1~U12)의 각각은, 도 41(제6 실시 형태)과 같이, 1개의 광원 장치(14')로부터의 빔(LBw)을 빔 스플리터나 하프 미러로 2분할하는 방식의 빔 전환 부재(빔 배송 유닛)(20B), 혹은, 도 38(제5 실시 형태)과 같이, 2개의 광원 장치(14A', 14B')의 각각으로부터의 빔(LBa, LBb)을 이용하는 방식의 빔 전환 부재(빔 배송 유닛)(20A)로부터, 대응하는 12개의 빔(LB1~LB12)을 시분할로 입사하도록 구성된다. 따라서 예를 들면 각 묘화 라인(SL1~SL12)의 Y방향의 길이가 50mm인 경우, 최대 묘화폭 Sh는 600mm가 되고, 일례로서 최대 지지폭 Tf이 되는 기판(FS0)의 폭을 650mm, 회전 드럼(DR)의 길이 Hd를 700mm 정도로 할 수 있다. Fig. 43 shows the arrangement relationship of the transporting mode of the substrate FS and the scanning unit Un (drawing line SLn) according to the third modification. Here, twelve scanning units U1 to U12 Are arranged on the rotary drum DR so that the drawing lines SL1 to SL12 of the respective scanning units Un can be jointly exposed and exposed in the Y direction. The length in the direction of the rotary shaft (Y direction) of the rotary drum DR, various rollers R1 to R3, RT1 and RT2, etc. in the
도 43과 같은 묘화 장치에 의해서, 최대 지지폭 Tf과 같은 폭의 기판(FS0)의 노광을 행하는 경우, 상술한 도 24, 도 25에서 도시한 4개의 얼라이먼트 현미경(AM1~AM4)(관찰 영역(Vw1~Vw4)) 외에, 3개의 얼라이먼트 현미경(AM5~AM7)(관찰 영역(Vw5~Vw7))을 Y방향으로 증설한다. 그 경우, 기판(FS0)의 폭 방향의 양측에 위치하는 얼라이먼트 현미경(AM1)(관찰 영역(Vw1))과 얼라이먼트 현미경(AM7)(관찰 영역(Vw7))은, 기판(FS0)의 양측에, X방향으로 일정 피치로 형성되는 얼라이먼트 마크를 검출한다. 또, 얼라이먼트 현미경(AM4)(관찰 영역(Vw4))은, 최대 지지폭 Tf의 거의 중앙에 위치하도록 배치된다. When the substrate FS0 having the same width as the maximum support width Tf is exposed by the imaging apparatus shown in Fig. 43, the four alignment microscopes AM1 to AM4 (observation region Vw1 to Vw4) and three alignment microscopes AM5 to AM7 (observation regions Vw5 to Vw7) in the Y direction. In this case, the alignment microscope AM1 (observation region Vw1) and the alignment microscope AM7 (observation region Vw7) located on both sides in the width direction of the substrate FS0 are arranged on both sides of the substrate FS0, An alignment mark formed at a constant pitch in the X direction is detected. In addition, the alignment microscope AM4 (observation region Vw4) is arranged so as to be located substantially at the center of the maximum support width Tf.
또, 앞의 각 실시 형태에서 설명한 것 같은 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 의한 묘화 라인(SL1~SL6)에 의해서 노광 영역(W)에 패턴 묘화가 가능한 기판(FS1)의 경우, 그 폭 Tf1은 회전 드럼(DR)의 최대 지지폭 Tf의 절반 정도이므로, 기판(FS1)은, 예를 들면, 회전 드럼(DR)의 외주면의 -Y방향측에 붙어서 반송된다. 그때, 기판(FS1) 상의 얼라이먼트 마크(MK1~MK4)(도 25)의 각각은, 4개의 얼라이먼트 현미경(AM1~AM4)의 각 관찰 영역(Vw1~Vw4)에 의해서 검출 가능하다. 그리고 기판(FS1)의 노광의 경우는, 6개의 주사 유닛(U1~U6)만을 사용하면 되기 때문에, 주사 유닛(U1~U6)의 각각은, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다의 빔 주사, 또는 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 거른 빔 주사 중 어느 쪽의 모드에서도, 각 묘화 라인(SL1~SL6)을 따른 스폿 주사가 가능하다. In the case of the substrate FS1 capable of patterning in the exposure area W by the drawing lines SL1 to SL6 by each of the six scanning units U1 to U6 as described in the foregoing embodiments, Since the width Tf1 is about half of the maximum support width Tf of the rotary drum DR, the substrate FS1 is carried on the -Y direction side of the outer peripheral surface of the rotary drum DR, for example. At this time, each of the alignment marks MK1 to MK4 (Fig. 25) on the substrate FS1 can be detected by the observation regions Vw1 to Vw4 of the four alignment microscopes AM1 to AM4. In the case of exposure of the substrate FS1, since only the six scanning units U1 to U6 are used, each of the scanning units U1 to U6 is configured so that the polygon mirror PM is a continuous reflecting surface RP, It is possible to perform spot scanning along each of the rendering lines SL1 to SL6 in either of the beam scanning for each of the scanning lines SL1 to SL6 or the one reflection plane (RP) of the polygon mirror PM.
예를 들면, 제5 실시 형태와 같이, 2개의 광원 장치(14A', 14B')의 각각으로부터의 빔(LBa, LBb)을 함께 사용하도록 설정되어 있는 경우, 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)은, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5, U7, U9, U11)의 각각에 대응한 선택용 광학 소자(AOM1, AOM3, AOM5, AOM7, AOM9, AOM11)를 직렬로 투과하도록, 빔 전환 부재(20A) 내에서 그룹화되고, 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)은 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6, U8, U10, U12)의 각각에 대응한 선택용 광학 소자(AOM2, AOM4, AOM6, AOM8, AOM10, AOM12)를 직렬로 투과하도록, 빔 전환 부재(20A) 내에서 그룹화된다. 그리고 기판(FS1)의 노광 시에는, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 출력되는 3개의 원점 신호(SZ1, SZ3, SZ5)에만 기초하여, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)의 순서대로, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다의 빔 주사가 반복되도록 제어되고, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다 출력되는 3개의 원점 신호(SZ2, SZ4, SZ6)에만 기초하여, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 순서대로, 폴리곤 미러(PM)가 연속된 반사면(RP)마다의 빔 주사가 반복되도록 제어된다. For example, when the beams LBa and LBb from the two
또한, 최대 지지폭 Tf보다는 작고, 기판(FS1)의 폭 Tf1보다도 큰 폭 Tf2의 기판(FS2)에 대해서 노광을 행하는 경우는, 기판(FS2)을 회전 드럼(DR)의 최대 지지폭 Tf의 중앙 부분에 맞추도록 하여 반송한다. 그 때, 기판(FS2) 상의 노광 영역(W)은, Y방향으로 연접(連接)한 8개의 주사 유닛(U3~U10)의 각각에 의한 묘화 라인(SL3~SL10)에 의해서 묘화되는 것으로 한다. 이러한 경우, 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)(강도 변조된 빔)이 입사되는 홀수번째의 4개의 선택용 광학 소자(AOM3, AOM5, AOM7, AOM9)가, 시분할로 빔(LB3, LB5, LB7, LB9) 중 어느 1개를 순서대로 생성하고, 광원 장치(14B')로부터의 빔(LBb)(강도 변조된 빔)이 입사되는 짝수번째의 4개의 선택용 광학 소자(AOM4, AOM6, AOM8, AOM10)가, 시분할로 빔(LB4, LB6, LB8, LB10) 중 어느 1개를 순서대로 생성하도록 제어된다. 따라서 적어도 8개의 주사 유닛(U3~U10)의 각각은, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 거른 빔 주사의 모드로 설정된다. When the substrate FS2 having a width Tf2 smaller than the maximum support width Tf and larger than the width Tf1 of the substrate FS1 is exposed, the substrate FS2 is moved to the center of the maximum support width Tf of the rotary drum DR So as to fit the part. At this time, it is assumed that the exposure area W on the substrate FS2 is drawn by the drawing lines SL3 to SL10 by the eight scanning units U3 to U10 connected in the Y direction. In this case, the four optical selection elements AOM3, AOM5, AOM7, and AOM9 of the odd number, from which the beam LBa (intensity modulated beam) from the
그리고 기판(FS2)의 노광 시에는, 홀수번째 주사 유닛(U3, U5, U7, U9)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 걸러 출력되는 4개의 부원점 신호(ZP3, ZP5, ZP7, ZP9)에만 기초하여, 홀수번째 주사 유닛(U3, U5, U7, U9)의 순서대로, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 거른 면마다 빔 주사가 반복되도록 제어되고, 짝수번째 주사 유닛(U4, U6, U8, U10)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 걸러 출력되는 4개의 부원점 신호(ZP4, ZP6, ZP8, ZP10)에만 기초하여, 짝수번째 주사 유닛(U4, U6, U8, U10)의 순서대로, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 거른 빔 주사가 반복되도록 제어된다. 또한, 도 43에서는, 기판(FS2) 상의 폭 방향의 양측에 형성되는 얼라이먼트 마크(도 25 중의 얼라이먼트 마크(MK1, MK4)에 상당)가, 얼라이먼트 현미경(AM2, AM6)의 각 관찰 영역(Vw2, Vw6)에서 검출되는 관계로 배치되어 있지만, 노광 영역(W)의 Y방향의 사이즈에 따라서는, 반드시 그러한 관계로 배치할 수 없는 경우도 있다. 그 경우는, 7개의 얼라이먼트 현미경(AM1~AM7) 중 몇 개를 Y방향으로 이동 가능한 구성을 마련하여, 관찰 영역(Vw1~Vw7)의 Y방향의 위치 간격을 조정 가능하게 해 두면 좋다. During the exposure of the substrate FS2, the four minor point signals ZP3 and ZP5 outputted from one reflection surface RP of each polygon mirror PM of the odd-number scan units U3, U5, U7 and U9 , ZP7, and ZP9), the beam scanning is controlled so that the beam scanning is repeated on one reflection surface RP of the polygon mirror PM in the order of the odd-numbered scanning units U3, U5, U7, and U9, Based on only the four minor point signals (ZP4, ZP6, ZP8, ZP10) outputted through one reflection surface (RP) of each polygon mirror (PM) of each scanning unit (U4, U6, U8, U10) The scanned beam scanning of one reflection surface RP of the polygon mirror PM is controlled to be repeated in the order of the scanning units U4, U6, U8, and U10. In Fig. 43, alignment marks (corresponding to alignment marks MK1 and MK4 in Fig. 25) formed on both sides in the width direction on the substrate FS2 correspond to the observation regions Vw2 and AM3 of the alignment microscopes AM2 and AM6, Vw6. However, depending on the size of the exposure area W in the Y direction, it may not necessarily be arranged in such a relationship. In this case, it is preferable to provide a configuration in which some of the seven alignment microscopes AM1 to AM7 can be moved in the Y direction so that the positional interval of the observation regions Vw1 to Vw7 in the Y direction can be adjusted.
이상의 변형예 3에 의하면, 노광해야 할 기판(FS)의 폭이나 노광 영역(W)의 Y방향의 치수에 따라서, 필요한 주사 유닛(Un)만을 사용한 효율적인 노광이 가능해진다. 또, 도 43과 같이 12개의 주사 유닛(U1~U12)의 각각의 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/3 이하인 경우는, 예를 들면, 각 폴리곤 미러(PM)의 3 반사면(RP) 걸러 빔 주사를 행하도록 하면, 1개의 광원 장치(14')로부터의 빔이더라도, 최대 묘화폭(Sh)에 걸쳐서 양호하게 패턴 묘화가 가능해진다. According to the third modified example described above, efficient exposure can be performed using only the necessary scanning unit Un in accordance with the width of the substrate FS to be exposed and the dimension of the exposure area W in the Y direction. When the scanning efficiency of each of the polygon mirrors PM of the twelve scanning units U1 to U12 is 1/3 or less as shown in FIG. 43, for example, three reflection surfaces RP of each polygon mirror PM ), It is possible to perform pattern drawing well over the maximum imaging width Sh, even if the beam from one light source device 14 'is used.
또, 9개의 주사 유닛(U1~U9)으로 묘화 장치를 구성하는 경우는, 홀수번째의 5개의 주사 유닛(U1, U3, U5, U7, U9)과, 짝수번째의 4개의 주사 유닛(U2, U4, U6, U8)이 사용된다. 그 때문에, 9개의 주사 유닛(U1~U9)의 모두에 의한 묘화 라인(SL1~SL9)에 의해서 노광 영역(W)에 패턴 묘화할 때는, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율이 1/3 이하인 경우, 예를 들면, 각 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 걸러 빔 주사를 행하도록 하면 된다. 단, 이 경우는, 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5, U7, U9)의 각각의 원점 신호(SZn)로부터 생성되는 부원점 신호(ZP1, ZP3, ZP5, ZP7, ZP9)만을, 그 순서대로 참조하는 것을 반복하여, 홀수번째의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5, SL7, SL9)의 각각에서의 스폿 주사를 행하고, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6, U8)의 각각의 원점 신호(SZn)로부터 생성되는 부원점 신호(ZP2, ZP4, ZP6, ZP8)만을, 그 순서대로 참조하는 것을 반복하여, 짝수번째의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6, SL8)의 각각에서의 스폿 주사를 행하면 된다. In the case of constructing the drawing apparatus with the nine scanning units U1 to U9, the odd-numbered five scanning units U1, U3, U5, U7 and U9 and the even- U4, U6, U8) are used. Therefore, when patterning in the exposure area W by the imaging lines SL1 to SL9 by all of the nine scanning units U1 to U9, when the scanning efficiency of the polygon mirror PM is 1/3 or less For example, one reflection surface (RP) of each polygon mirror PM may be scanned by beam scanning. In this case, only the minor point signals ZP1, ZP3, ZP5, ZP7, and ZP9 generated from the respective origin signals SZn of the odd-number scan units U1, U3, U5, U7, The spot scanning is performed in each of the odd-numbered imaging lines SL1, SL3, SL5, SL7 and SL9 and the origin signals of the even-numbered scanning units U2, U4, U6 and U8 are repeated, ZP4, ZP6, and ZP8 generated from the even-numbered drawing lines SL2, SL4, SL6, and SL8 are repeated in this order to repeat the spot scanning in each of the even-numbered drawing lines SL2, SL4, SL6, .
이상, 변형예 3에서는, 묘화 라인(SLn)을 따라서 광원 장치(14')로부터의 빔의 스폿광(SP)을 주사하는 복수의 주사 유닛(Un)을, 각 묘화 라인(SLn)에 의해서 묘화되는 패턴이 기판(FS) 상에서 묘화 라인(SLn)의 방향(주주사 방향)으로 이어지도록 배치하고, 복수의 주사 유닛과 기판(FS)을 주주사 방향과 교차하는 부주사 방향으로 상대 이동시키는 묘화 장치를 이용한 패턴 묘화 방법으로서, 복수의 주사 유닛(Un) 중에서, 기판(FS)의 주주사 방향의 폭, 또는 기판(FS) 상의 패턴 묘화되는 노광 영역의 주주사 방향의 폭, 혹은 그 노광 영역의 위치에 대응한 특정의 주사 유닛을 선정하는 것과, 광원 장치(14')로부터의 빔을 배송하는 빔 배송 유닛을 매개로 하여, 특정의 주사 유닛의 각각으로 묘화해야 하는 패턴 데이터에 기초하여 강도 변조된 빔을 특정의 주사 유닛의 각각에 택일적으로 순차 공급하는 것을 포함하는 패턴 묘화 방법이 제공된다. 이것에 의해, 변형예 3에서는, 기판(FS)의 폭이 바뀌거나, 기판(FS) 상의 노광 영역(W)의 폭이나 위치가 바뀌거나 해도, 기판(FS)의 Y방향의 반송 위치를 적절히 정함으로써, 높은 계속 정밀도를 유지한 정밀한 패턴 묘화가 가능해진다. 또한, 그때, 복수의 주사 유닛의 모든 폴리곤 미러(PM)의 사이에서, 회전 속도나 회전 각도 위상을 동기시키는 것이 아니라, 패턴 묘화에 기여하는 특정의 주사 유닛의 폴리곤 미러(PM)의 사이에만, 회전 속도나 회전 각도 위상을 동기시켜도 된다. As described above, in the modified example 3, a plurality of scanning units Un for scanning the spot light SP of the beam from the light source device 14 'along the drawing line SLn are drawn by each drawing line SLn And a plurality of scanning units and a substrate FS are relatively moved in a sub scanning direction intersecting the main scanning direction with respect to the substrate FS in such a manner that the pattern is arranged so as to extend in the direction of the drawing line SLn (main scanning direction) The width of the substrate FS in the main scanning direction or the width of the main scanning direction of the exposure area to be patterned on the substrate FS or the position of the exposure area is selected from the plurality of scanning units Un Modulated beam based on the pattern data to be drawn in each of the specific scanning units via the beam delivery unit for delivering the beam from the light source device 14 ' The specific scan unit The pattern writing method comprising sequentially supplied to each of the alternative is provided. As a result, in the third modified example, even if the width of the substrate FS changes or the width or position of the exposure area W on the substrate FS changes, the transport position of the substrate FS in the Y direction is appropriately Precision patterning that maintains a high continuous precision can be realized. At this time, not only the rotation speed and the rotation angle phase are synchronized among all the polygon mirrors PM of the plurality of scanning units, but only between the polygon mirrors PM of the specific scanning unit contributing to pattern drawing, The rotational speed or the rotational angle phase may be synchronized.
〔변형예 4〕[Modification 4]
또한, 9개의 주사 유닛(U1~U9)을 사용하는 묘화 장치의 다른 구성으로서,홀수번째와 짝수번째로 그룹지어 나누는 것이 아니라, 단순하게, 주사 유닛(Un)이 늘어선 순으로 2개의 그룹으로 나눌 수도 있다. 즉, 6개의 주사 유닛(U1~U6)에 의한 제1 주사 모듈과, 3개의 주사 유닛(U7~U9)에 의한 제2 주사 모듈로 나누고, 제1 주사 모듈에 대해서는, 제1 광원 장치(14A')로부터의 빔(LBa)을 공급하고, 제2 주사 모듈에 대해서는, 제2 광원 장치(14B')로부터의 빔(LBb)을 공급하도록 해도 된다. 그 경우, 폴리곤 미러(PM)의 주사 효율(α/β)이 1/4<(α/β)≤1/3이면, 제1 주사 모듈 내의 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각은, 앞의 제4 실시 형태(도 33)와 마찬가지로, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 거른 빔 주사에 의해서, 각 묘화 라인(SL1~SL6)을 따른 스폿광(SP)의 주사를 행하게 된다. As another configuration of the drawing apparatus using the nine scanning units U1 to U9, the drawing unit Un is not divided into the odd-numbered and the even-numbered groups, but is simply divided into two groups in the order in which the scanning units Un are arranged It is possible. The first scanning module is divided into a first scanning module by six scanning units U1 to U6 and a second scanning module by three scanning units U7 to U9. , And the beam LBb from the second
이것에 대해서, 제2 주사 모듈 내의 3개의 주사 유닛(U7~U9)의 각각은, 폴리곤 미러(PM)의 모든 반사면(RP)마다 빔 주사할 수 있다. 따라서 3개의 주사 유닛(U7~U9)의 각각이, 그대로 폴리곤 미러(PM)의 모든 반사면(RP)마다 빔 주사를 행해 버리면, 6개의 주사 유닛(U1~U6)의 각각에 의한 각 묘화 라인(SL1~SL6)에 있어서의 스폿광(SP)의 주사가 반복하는 시간 간격 ΔTc1과, 3개의 주사 유닛(U7~U9)의 각각에 의한 각 묘화 라인(SL7~SL9)에 있어서의 스폿광(SP)의 주사가 반복하는 시간 간격 ΔTc2이, ΔTc1=2ΔTc2의 관계가 되어, 묘화 라인(SL1~SL6)에 의해서 기판(FS) 상에 묘화되는 패턴과, 묘화 라인(SL7~SL9)에 의해서 기판(FS) 상에 묘화되는 패턴은 다른 것으로 되어 버려, 양호한 계속 노광을 할 수 없다. On the other hand, each of the three scanning units U7 to U9 in the second scanning module can beam-scan every reflection surface RP of the polygon mirror PM. Therefore, if each of the three scanning units U7 to U9 performs beam scanning for every reflection surface RP of the polygon mirror PM as it is, each of the scanning lines U1 to U6, The time interval ΔTc1 at which the scanning of the spot light SP in the scanning lines SL1 to SL6 is repeated and the time interval ΔTc1 of the spot light The time interval? Tc2 in which the scanning of the scanning lines SL1 to SL9 is repeated is the relation of? Tc1 = 2? Tc2 so that the pattern is drawn on the substrate FS by the drawing lines SL1 to SL6, The pattern drawn on the screen FS becomes different, and good continuous exposure can not be performed.
이에, 폴리곤 미러(PM)의 모든 반사면(RP)마다의 빔 주사가 가능한 3개의 주사 유닛(U7~U9)의 각각에 있어서도, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 거른 빔 주사를 행하게 하도록 제어한다. 이러한 제어는, 주사 유닛(U7~U9)의 각각으로부터 발생하는 원점 신호(SZ7~SZ9)를, 도 31의 회로, 또는 도 38 중의 부원점 생성 회로(CAan) 등에 입력하여 부원점 신호(ZP7~ZP9)를 생성하는 것, 그 부원점 신호(ZP7~ZP9)에 응답하여, 대응하는 선택용 광학 소자(AOM7~AOM9)의 각각을 일정시간 Ton만큼 순차 온 상태로 함과 아울러, 묘화 라인(SL7~SL9)의 각각에서 묘화해야 하는 패턴에 대응한 묘화용의 시리얼 데이터(DL7~DL9)의 각각을 제2 광원 장치(14B') 내의 전기 광학 소자(206)의 구동 회로(206a)에 순차 송출함으로써 실현할 수 있다. Thus, in each of the three scanning units U7 to U9 capable of beam scanning for every reflection surface RP of the polygon mirror PM, one reflection surface RP of the polygon mirror PM is subjected to filtered beam scanning . This control is performed by inputting the origin signals SZ7 to SZ9 generated from each of the scanning units U7 to U9 to the circuit of Fig. 31 or the minority point generating circuit CAan of Fig. 38, In response to the minor-point signals ZP7 to ZP9, the corresponding selection optical elements AOM7 to AOM9 are sequentially turned on for a predetermined time Ton, and at the same time, Each of the drawing serial data DL7 to DL9 corresponding to the pattern to be drawn in each of the first to fourth
〔변형예 5〕[Modified Example 5]
도 44는 변형예 5에 의한 선택용 광학 소자(AOMn)의 드라이버 회로(DRVn)의 구성을 나타낸다. 앞의 각 실시 형태나 변형예에서 설명한 것처럼, 복수의 주사 유닛(Un)의 각각이, 폴리곤 미러(PM)의 1 반사면(RP) 이상 걸러 빔 주사하는 경우, 광원 장치(14'(14A', 14B'))로부터 사출되는 빔(LB(LBa, LBb))이나, 묘화용 광학 소자(AOMa, AOMb)로부터 사출되는 빔(LBs, LBp)은, 그 광로를 따라서 배치된 복수의 선택용 광학 소자(AOMn)를 투과한다. 도 44에서는, 빔(LB)이, 선택용 광학 소자(AOM1, AOM2)을 투과한 후, 선택용 광학 소자(AOM3)에서 스위칭되어, 주사 유닛(U3)으로 향하는 빔(LB3)이 발생하고 있다. 일반적으로, 선택용 광학 소자(AOMn) 내의 광학 재료는, 자외 파장 대역의 빔(LB)(예를 들면 파장 355nm)에 대해서 비교적 높은 투과율을 가지고 있지만, 수 퍼센트 정도의 감쇠율을 가지고 있다. 44 shows the structure of a driver circuit DRVn of the optical element for selection AOMn according to the fifth modification. When each of the plurality of scanning units Un is scanned by more than one reflection surface RP of the polygon mirror PM as in each of the above embodiments or modified examples, the light source device 14 '(14A' And the beams LBs and LBp emitted from the imaging optical elements AOMa and AOMb are transmitted through the plurality of selection optics And transmits the element AOMn. 44, after the beam LB is transmitted through the selection optical elements AOM1 and AOM2, the beam LB3 is switched by the selection optical element AOM3 to generate the beam LB3 directed to the scanning unit U3 . In general, the optical material in the selection optical element AOMn has a relatively high transmittance with respect to the beam LB (for example, a wavelength of 355 nm) in the ultraviolet wavelength band, but has a decay rate on the order of several percent.
개개의 선택용 광학 소자(AOMn)의 투과율을 95%로 했을 경우, 도 44와 같이 선택용 광학 소자(AOM3)가 온 상태가 될 때, 선택용 광학 소자(AOM3)에 입사되는 빔(LB)의 강도는, 2개의 선택용 광학 소자(AOM1, AOM2)에 의한 감쇠를 받으므로, 선택용 광학 소자(AOM1)에 입사되는 원 빔 강도(100%)에 대해서, 약 90%(0.952)가 된다. 추가로, 6개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)가 늘어서 있는 경우, 마지막 선택용 광학 소자(AOM6)에 입사되는 빔(LB)의 강도는, 5개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM5)에 의한 감쇠를 받으므로, 원 빔 강도(100%)에 대해서, 약 77%(0.955)가 된다. When the transmittance of the individual optical element AOMn is 95%, when the optical element AOM3 is turned on as shown in Fig. 44, the beam LB incident on the optical element AOM3 for selection, of strength, so, it has the attenuation by the optical element for the two selected (AOM1, AOM2), with respect to the original beam intensity (100%) impinging on the selected optical elements (AOM1) for about 90% (0.95 2) do. Further, in the case where the six selection optical elements AOM1 to AOM6 are arranged, the intensity of the beam LB incident on the last selection optical element AOM6 is the same as that of the five selection optical elements AOM1 to AOM5 , It becomes about 77% (0.95 5 ) with respect to the original beam intensity (100%).
이것으로부터, 6개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각에 입사되는 빔(LB)의 강도는, 순서대로, 100%, 95%, 90%, 85%, 81%, 77%가 된다. 이것은, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각에서 편향되어 사출되는 빔(LB1~LB6)의 강도도, 그 비율로 바뀌어 가는 것을 의미한다. 이에, 본 변형예 5에서는, 도 38에서 도시한 복수의 선택용 광학 소자(AOMn)의 각각의 드라이버 회로(DRVn)에 있어서, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 구동 조건을 조정하여, 빔(LB1~LB6)의 강도의 변동을 줄이도록 제어한다. Thus, the intensity of the beam LB incident on each of the six optical elements AOM1 to AOM6 is 100%, 95%, 90%, 85%, 81%, and 77%, respectively. This means that the intensity of the beams LB1 to LB6 deflected and emitted from each of the optical elements for selection AOM1 to AOM6 also changes at the ratio. Thus, in the fifth modification, the driving conditions of the selection optical elements AOM1 to AOM6 are adjusted in each driver circuit DRVn of the plurality of selection optical elements AOMn shown in Fig. 38, (LB1 to LB6).
도 44에 있어서, 드라이버 회로(DRV1~DRV6)(DRV5, DRV6는 도시를 생략)는 모두 동일한 구성이므로, 상세한 설명은 드라이버 회로(DRV1)에만 대해 행한다. 상술한 도 38에 도시한 것처럼, 드라이버 회로((DRV1~DRV6)의 각각에는, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)(도 44에서는, AOM5, AOM6의 도시를 생략)의 각각의 온 상태의 온 시간 Ton을 설정하는 정보와 부원점 신호(ZP1~ZP6)가 입력된다. 또, 도 44의 구성에서는, 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각에 초음파를 인가하기 위한 고주파 발신원(400)이 공통으로 마련된다. 드라이버 회로(DRV1)는 고주파 발신원(400)으로부터의 고주파 신호를 받아, 그것을 고전압의 진폭으로 증폭하는 앰프(402)에 전달할지 여부를 고속으로 전환하는 스위칭 소자(401)와, 온 시간 Ton을 설정하는 정보와 부원점 신호(ZP1)에 기초하여 스위칭 소자(401)의 개폐를 제어하는 로직 회로(403)와, 앰프(402)의 증폭율(게인)을 조정하여 선택용 광학 소자(AOM1)에 인가하는 고압의 고주파 신호의 진폭을 조정하는 게인 조정기(404)를 구비한다. In Fig. 44, the driver circuits DRV1 to DRV6 (DRV5 and DRV6 are not shown) have the same configuration, and therefore, detailed description is made only for the driver circuit DRV1. 38, each of the driver circuits (DRV1 to DRV6) is provided with the on-state ON state of each of the selection optical elements AOM1 to AOM6 (in Fig. 44, the AOM5 and AOM6 are omitted) 44, the high
선택용 광학 소자(AOM1)에 인가하는 고압의 고주파 신호의 진폭을 허용 범위 내에서 바꾸면, 선택용 광학 소자(AOM1)의 회절 효율을 미세 조정할 수 있어, 편향되어 사출되는 빔(LB1)(1차 회절광)의 강도를 바꾸는 것이 가능하다. 이에, 본 변형예 5에서는, 광원 장치(14')에 가까운 측의 선택용 광학 소자(AOM1)의 드라이버 회로(DRV1)에서부터, 광원 장치(14')로부터 멀어진 측의 선택용 광학 소자(AOM6)의 드라이버 회로(DRV6)의 순으로, 각 선택용 광학 소자(AOMn)에 인가되는 고압의 고주파 신호의 진폭이 높아지도록, 게인 조정기(404)를 조정한다. 예를 들면, 빔(LB)의 광로의 종단(終端)의 선택용 광학 소자(AOM6)에 인가되는 고압의 고주파 신호의 진폭을 가장 회절 효율이 높아지는 값(Va6)으로 설정하고, 빔(LB)의 광로의 최초의 선택용 광학 소자(AOM1)에 인가되는 고압의 고주파 신호의 진폭을, 허용 범위 내에서 회절 효율이 저하된 상태가 되는 값(Va1)으로 설정한다. 그 사이의 선택용 광학 소자(AOM2~AOM5)에 인가되는 고압의 고주파 신호의 진폭(Va2~Va5)은, Va1<Va2<Va3<Va4<Va5<Va6가 되도록 설정된다. The diffraction efficiency of the selection optical element AOM1 can be finely adjusted by changing the amplitude of the high-frequency high-frequency signal applied to the selection optical element AOM1 within the allowable range, and the beam LB1 deflected and emitted Diffracted light) can be changed. Thus, in the fifth modification, the selection optical element AOM6 on the side away from the light source device 14 'is extended from the driver circuit DRV1 of the selection optical element AOM1 near the light source device 14' The
이상의 설정에 의해, 6개의 선택용 광학 소자(AOM1~AOM6)의 각각으로부터 사출되는 빔(LB1~LB6)의 강도 불균형을 완화, 혹은 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의해서, 각 묘화 라인(SL1~SL6)의 각각에 의해서 묘화되는 패턴의 노광량의 불균형을 억제할 수 있어, 고정밀한 패턴 묘화가 가능해진다. 또한, 각 드라이버 회로((DRV1~DRV6)에 의해서 설정되는 고압의 고주파 신호의 진폭(Va1~Va6)은, 그 순서대로 점차 크게 할 필요는 없고, 예를 들면, Va1=Va2<Va3=Va4<Va5=Va6의 관계 여도 좋다. 또, 각 주사 유닛(U1~U6)마다, 스폿광(SP)이 되는 묘화용 빔(LB1~LB6)의 강도를 조정하는 방식은, 변형예 5와 같은 방법 이외에, 각 주사 유닛(U1~U6) 내의 광로 중에, 소정의 투과율을 가지는 감광 필터(ND 필터)를 마련하는 방법이어도 된다. With the above setting, the intensity unbalance of the beams LB1 to LB6 emitted from each of the six optical elements for selection AOM1 to AOM6 can be mitigated or suppressed. This makes it possible to suppress the unevenness of the exposure amount of the pattern drawn by each of the drawing lines SL1 to SL6, thereby enabling high-precision pattern drawing. The amplitudes Va1 to Va6 of the high-frequency high-frequency signal set by the driver circuits DRV1 to DRV6 do not have to be gradually increased in that order. For example, Va1 = Va2 < Va3 = Va4 & The intensity of the imaging beams LB1 to LB6 serving as the spot light SP for each of the scanning units U1 to U6 may be adjusted in the same manner as in the fifth modification , Or a method of providing a neutral density filter (ND filter) having a predetermined transmittance in the optical paths in the respective scanning units U1 to U6.
또한, 도 44의 드라이버 회로(DRVn)에서는, 고주파 발신원(400)으로부터의 고주파 신호를 스위칭 소자(401)에 의해서 앰프(402)에 전달할지 여부를 전환하는 것으로 했다. 그렇지만, 선택용 광학 소자(AOMn)의 온/오프의 전환시의 응답성(시작 특성)을 높이기 위해서, 회절 효율을 실질적으로 제로로 간주할 수 있는 상태, 예를 들면, 1차 회절광의 강도가 온 시의 강도에 대해서 1/1000 이하가 되는 저레벨의 고주파 신호를, 선택용 광학 소자(AOMn)에 항상 계속 인가하고, 온 상태일 때만 적정한 고레벨의 고주파 신호를 선택용 광학 소자(AOMn)에 인가하도록 해도 된다. 도 45는 그러한 드라이버 회로(DRVn)의 구성을 나타내고, 여기에서는 대표하여 드라이버 회로(DRV1)의 구성을 나타내고, 도 44 중의 부재와 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다. In the driver circuit DRVn of FIG. 44, it is determined whether or not to transmit the high-frequency signal from the high-
도 45의 구성에서는, 직렬 접속된 2개의 저항(RE1, RE2)을 추가한다. 저항(RE1, RE2)의 직렬 회로는, 스위칭 소자(401)의 앞에서 고주파 발신원(400)에 병렬로 삽입되어, 저항비 RE2/(RE1+RE2)로 분압된 고주파 발신원(400)으로부터의 고주파 신호가, 상시 앰프(402)에 인가되고 있다. 저항(RE2)을 가변 저항기로 하고, 스위칭 소자(401)가 오프(비도통) 상태일 때, 선택용 광학 소자(AOM1)로부터 사출되는 1차 회절광, 즉, 빔(LB1)의 강도가 충분히 작은 값(예를 들면 본래의 강도의 1/1000 이하)이 되도록, 선택용 광학 소자(AOM1)에 인가되는 고주파 신호의 레벨을 조정한다. 이와 같이, 저항(RE1, RE2)에 의해서, 선택용 광학 소자(AOM1)에 고주파 신호의 바이어스(상승)를 인가함으로써, 응답성을 높일 수 있다. 또한, 이 경우, 스위칭 소자(401)가 오프(비도통) 상태인 동안에도, 매우 약한 강도이지만, 빔(LB1)이 대응하는 주사 유닛(U1)에 입사되므로, 어떠한 트러블에 의해서, 묘화 동작 중에 기판(FS)의 반송 속도가 저감하거나, 정지하거나 하는 경우는, 광원 장치(14'(14A', 14B'))의 출구에 마련한 셔터를 닫거나, 감광 필터를 삽입하거나 한다. In the configuration of Fig. 45, two resistors RE1 and RE2 connected in series are added. The series circuit of the resistors RE1 and RE2 is inserted in parallel into the
〔변형예 6〕[Modified Example 6]
이상의 각 실시 형태, 각 변형예에서는, 시트 모양의 기판(FS)을 회전 드럼(DR)의 외주면에 밀접(密接)시킨 상태에서, 원통면 모양으로 만곡(灣曲)된 기판(FS)의 표면에, 복수의 주사 유닛(Un)의 각각에 의한 묘화 라인(SLn)을 따라서 패턴 묘화를 행하도록 했다. 그렇지만, 예를 들면, 국제 공개 제 2013/150677호 팜플렛에 개시되어 있는 것처럼, 기판(FS)을 평면 모양으로 지지하면서 장척 방향으로 보내면서 노광 처리하는 구성이어도 된다. 이 경우, 기판(FS)의 표면이 XY 평면과 평행하게 설정되는 것으로 하면, 예를 들면, 도 23, 도 24에 도시한 홀수번째 주사 유닛(U1, U3, U5)의 각 조사 중심축(Le1, Le3, Le5)과, 짝수번째 주사 유닛(U2, U4, U6)의 각 조사 중심축(Le2, Le4, Le6)이, XZ 평면과 평행한 면 내에서 보았을 때 서로 Z축과 평행하고, 또한 X방향으로 일정한 간격으로 위치하도록 복수의 주사 유닛(U1~U6)을 배치하면 좋다. In each of the above-described embodiments and modified examples, the sheet-like substrate FS is brought into close contact with the outer circumferential surface of the rotary drum DR, and the surface of the substrate FS curved in a cylindrical surface- The pattern drawing is performed along the drawing line SLn by each of the plurality of scanning units Un. However, for example, as disclosed in International Publication No. 2013/150677 pamphlet, the substrate FS may be supported in a planar shape while being exposed in a long direction while performing exposure processing. In this case, assuming that the surface of the substrate FS is set to be parallel to the XY plane, for example, the irradiation central axes Le1 (U1, U3, U5) of the odd- Le3 and Le5 of the even scan units U2 and U4 and U6 are parallel to the Z axis when viewed in a plane parallel to the XZ plane A plurality of scanning units U1 to U6 may be arranged so as to be spaced apart from each other in the X direction.
Claims (56)
상기 빔을 편향시키는 회전 다면경과 광학 렌즈계에 의해서 상기 주사 스폿을 생성하는 묘화 유닛의 복수를, 상기 주사 스폿이 상기 피조사체 상의 다른 영역을 주사하도록 설치한 묘화 헤드와,
상기 복수의 묘화 유닛 각각에 의한 상기 주사 스폿의 주사 기간이 서로 다르도록, 상기 복수의 묘화 유닛 각각의 상기 회전 다면경을 동기 회전시키는 회전 제어계와,
상기 복수의 묘화 유닛 각각에 마련되며, 상기 주사 스폿의 주사 개시 타이밍을 나타내는 펄스 모양의 원점(原點) 신호를 상기 회전 다면경의 반사면마다에 출력하는 원점 센서와,
동일한 주파수에서 발생하는 샤프한 펄스 모양의 제1 종광(種光)과 완만한 펄스 모양의 제2 종광 중 어느 일방을, 상기 묘화 데이터에 기초하여 전환하여 출력하는 광변조기와, 상기 광변조기로부터 출력되는 상기 제1 종광 또는 상기 제2 종광을 입사하는 파이버 증폭기와, 상기 파이버 증폭기에서 증폭된 상기 제1 종광을 자외선의 파장역으로 변환하여 상기 빔으로서 출력하는 파장 변환 소자를 포함하는 광원 장치와,
상기 광원 장치로부터의 상기 빔을 직렬로 통과시키도록, 상기 복수의 묘화 유닛 각각에 대응하여 마련되며, 전기적인 제어에 의해서 상기 복수의 묘화 유닛 중 어느 하나를 향하여 선택적으로 상기 빔을 편향시키는 복수의 선택용 광학 소자와,
상기 복수의 묘화 유닛 중 어느 하나의 특정의 묘화 유닛으로부터 발생하는 상기 원점 신호에 응답하여, 상기 복수의 선택용 광학 소자 중 대응하는 한 개의 선택용 광학 소자가 상기 특정의 묘화 유닛을 향해서 상기 빔을 편향시키도록 제어함과 아울러, 상기 특정의 묘화 유닛이 묘화해야 할 패턴에 따른 상기 묘화 데이터를 상기 광변조기에 인가하도록 제어하는 묘화 제어 유닛을 구비하는 패턴 묘화 장치. A pattern writing apparatus for projecting a spot of a beam to be intensity-modulated in accordance with drawing data on an object to be patterned,
A plurality of imaging units for generating the scanning spots by a rotating polygon mirror for deflecting the beams and an optical lens system are provided so that the scanning spots scan other regions on the object,
A rotation control system for synchronously rotating the rotary polygonal mirror of each of the plurality of imaging units so that the scanning periods of the scanning spots by the plurality of imaging units are different from each other,
An origin sensor which is provided in each of the plurality of imaging units and outputs a pulse-like origin point signal indicative of a scanning start timing of the scanning spot on each reflection surface of the rotary polygon mirror;
An optical modulator for switching and outputting either one of a sharp first pulse of a pulse shape occurring at the same frequency and a second pulsed light of a gentle pulse shape on the basis of the rendering data, A light source device including a fiber amplifier that receives the first or second light and a wavelength conversion element that converts the first light amplified by the fiber amplifier into a wavelength band of ultraviolet light and outputs the converted beam as the beam;
A plurality of imaging units provided corresponding to each of the plurality of imaging units so as to allow the beams from the light source unit to pass in series and to selectively deflect the beams toward any one of the plurality of imaging units by electrical control An optical element for selection,
In response to the origin signal generated from any one of the plurality of imaging units, a corresponding one of the plurality of selection optical elements is moved toward the specific imaging unit And a drawing control unit for controlling to apply the drawing data according to a pattern to be drawn by the specific drawing unit to the optical modulator.
상기 복수의 묘화 유닛과 상기 복수의 선택용 광학 소자의 각 수는, 상기 회전 다면경 중 한개의 반사면에 대응한 회전 각도 β와, 상기 빔이 상기 광학 렌즈계에 입사 가능한 상기 회전 다면경의 회전 각도 α와의 관계에 의해서 결정되는 주사 효율에 따라서 설정되는 패턴 묘화 장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of imaging units and each of the plurality of selection optical elements has a rotation angle? Corresponding to one of the rotation polygonal mirrors and a rotation angle? Of the rotary polygonal mirror capable of being incident on the optical lens system is set according to the scanning efficiency determined by the relation with?.
상기 주사 효율은 1/3이 되도록 설정되며, 상기 복수의 묘화 유닛과 상기 복수의 선택용 광학 소자의 각 수는 3으로 설정되는 패턴 묘화 장치.The method of claim 2,
Wherein the scanning efficiency is set to 1/3, and the number of each of the plurality of drawing units and the plurality of selection optical elements is set to three.
상기 복수의 선택용 광학 소자 각각의 사이에 마련되며, 상기 복수의 선택용 광학 소자 각각을 서로 초점 위치의 관계로 하는 렌즈를 구비하는 패턴 묘화 장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
And a lens which is provided between each of the plurality of selection optical elements and makes each of the plurality of selection optical elements have a relationship of focus position with each other.
상기 복수의 선택용 광학 소자 중 가장 상기 광원 장치측에 위치하는 초단(初段)의 선택용 광학 소자와 상기 광원 장치와의 사이의 광로에 마련되며, 상기 광원 장치로부터의 상기 빔을 초점 위치에 수렴시키는 집광 렌즈와, 상기 집광 렌즈로부터의 상기 빔을 입사하여 소정의 빔 지름의 평행광으로 하는 콜리메이트 렌즈를 더 포함하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 4,
And a converging means for converging the beam from the light source device to a focus position, the converging optical system being provided in an optical path between the first optical element for selection and the light source device, And a collimator lens which collimates the beam from the condensing lens to form a collimated beam having a predetermined beam diameter.
상기 회전 제어계는,
상기 복수의 묘화 유닛 각각의 상기 회전 다면경의 동기 회전을 위해서, 상기 복수의 묘화 유닛 각각의 상기 원점 센서로부터 출력되는 복수의 상기 원점 신호의 상대적인 위상차의 오차에 따른 보정 정보를 계측하는 타이밍 계측부와,
상기 보정 정보에 기초하여, 복수의 상기 회전 다면경을 회전 구동하는 모터 각각을 제어하는 서보 제어부를 구비하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 4,
The rotation control system includes:
A timing measurement unit for measuring correction information corresponding to an error of a relative phase difference between a plurality of origin signals output from the origin sensor of each of the plurality of imaging units for synchronous rotation of the rotary polygonal mirror of each of the plurality of imaging units;
And a servo control section for controlling each of the motors for rotationally driving the plurality of rotary polygonal mirrors based on the correction information.
상기 타이밍 계측부는, 복수의 상기 원점 신호 각각이 상대적으로 소정의 시간차로 안정되게 발생하는 상태일 때, 상기 원점 신호에 기초하여, 상기 복수의 선택용 광학 소자 각각에 상기 빔의 편향 동작을 선택적으로 행하게 하기 위한 묘화 인에이블(enable) 신호를 생성하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 6,
Wherein the timing measurement unit selectively applies the deflection operation of the beam to each of the plurality of selection optical elements based on the origin signal when the plurality of origin signals are stably generated with a relatively predetermined time difference And generates a rendering enable signal for performing the rendering operation.
상기 복수의 선택용 광학 소자 각각은, 상기 빔에 대해서 투과성을 가지며, 상기 묘화 인에이블 신호에 응답하여 입사하는 상기 빔의 진행 방향을 회절에 의해서 변화시키는 음향 광학 변조 소자인 패턴 묘화 장치.The method of claim 7,
Wherein each of the plurality of selection optical elements is transmissive to the beam and changes the traveling direction of the beam incident in response to the imaging enable signal by diffraction.
상기 광원 장치는,
소정 주파수의 클록 펄스에 응답하여 상기 제1 종광을 펄스 모양으로 발생하는 제1 고체 레이저 소자와,
상기 클록 펄스에 응답하여 상기 제2 종광을 펄스 모양으로 발생하는 제2 고체 레이저 소자와,
상기 제1 종광과 상기 제2 종광을 투과 및 반사에 의해서 상기 광변조기로 입사시키는 제1 편광빔 스플리터를 구비하는 패턴 묘화 장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
The light source device includes:
A first solid state laser element for generating said first light in a pulse shape in response to a clock pulse of a predetermined frequency,
A second solid state laser element for generating the second light in a pulse shape in response to the clock pulse,
And a first polarization beam splitter for causing the first and second heights to be incident on the optical modulator through transmission and reflection.
상기 광변조기에 입사되는 펄스 모양의 상기 제1 종광의 에너지와, 펄스 모양의 상기 제2 종광의 에너지를 동일하게 하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 9,
Wherein the energy of the first pulsed light incident on the optical modulator is the same as the energy of the second pulsed light.
상기 묘화 데이터는, 묘화해야 할 패턴의 1도트(dot)에 대응하는 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 조사하는 온 상태와, 상기 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 비(非)조사로 하는 오프 상태를 2치(値) 데이터로 나타내는 비트 맵 테이터이며,
상기 광변조기는, 상기 제1 편광빔 스플리터를 통해서 입사하는 상기 제1 종광과 상기 제2 종광의 편광 방향을, 상기 비트 맵 데이터의 상기 화소의 2치 데이터의 값에 따라서 전환하는 전기 광학 소자를 포함하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 10,
Wherein the drawing data includes an ON state in which the scanning spots are irradiated to pixels corresponding to one dot of a pattern to be rendered and an OFF state in which the scanning spots are set to non- A bitmap data represented by value (value) data,
Wherein the optical modulator has an electro-optical element for switching the polarization direction of the first and second light beams incident through the first polarization beam splitter in accordance with the value of the binary data of the pixel of the bitmap data The patterning device comprising:
상기 광변조기는, 상기 전기 광학 소자의 뒤에 마련되는 제2 편광빔 스플리터를 포함하며,
상기 제2 편광빔 스플리터는, 상기 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 조사하는 온 상태일 때는, 상기 전기 광학 소자를 통과한 상기 제1 종광을 상기 파이버 증폭기로 안내하고, 상기 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 비조사로 하는 오프 상태일 때는, 상기 전기 광학 소자를 통과한 상기 제2 종광을 상기 파이버 증폭기로 안내하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 11,
Wherein the optical modulator includes a second polarization beam splitter provided behind the electro-optical element,
Optical element, the second polarizing beam splitter guides the first sheathed light having passed through the electro-optical element to the fiber amplifier when the scanning light is irradiated to the pixel, Optic element, and guides the second healds that have passed through the electro-optical element to the fiber amplifier when the second electro-optic element is off.
상기 클록 펄스의 주파수를 Fs, 상기 주사 스폿의 상기 피조사체 상에서의 치수를 Ds, 상기 회전 다면경에 의한 상기 주사 스폿의 상기 피조사체 상에서의 주사 속도를 Vs로 했을 때, Fs≥Vs/Ds의 관계가 되도록 설정하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 9,
The frequency of the clock pulse is Fs, the dimension of the scanning spot on the object to be measured is Ds, and the scanning speed of the scanning spot on the object to be irradiated by the rotating polygon mirror is Vs, Fs? Vs / Ds To be in a relationship.
상기 광원 장치는,
소정 주파수의 클록 펄스에 응답하여 상기 제1 종광을 펄스 모양으로 발생하는 제1 고체 레이저 소자와,
상기 클록 펄스에 응답하여 상기 제2 종광을 펄스 모양으로 발생하는 제2 고체 레이저 소자와,
상기 제1 종광과 상기 제2 종광을 투과 및 반사에 의해서 상기 광변조기에 입사시키는 제1 편광빔 스플리터를 구비하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 4,
The light source device includes:
A first solid state laser element for generating said first light in a pulse shape in response to a clock pulse of a predetermined frequency,
A second solid state laser element for generating the second light in a pulse shape in response to the clock pulse,
And a first polarization beam splitter for causing the first and second heights to be incident on the optical modulator by transmission and reflection.
상기 광변조기에 입사되는 펄스 모양의 상기 제1 종광의 에너지와, 펄스 모양의 상기 제2 종광의 에너지를 동일하게 하는 패턴 묘화 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the energy of the first pulsed light incident on the optical modulator is the same as the energy of the second pulsed light.
상기 묘화 데이터는, 묘화해야 할 패턴의 1도트에 대응하는 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 조사하는 온 상태와, 상기 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 비(非)조사로 하는 오프 상태를 2치(値) 데이터로 나타내는 비트 맵 테이터이며,
상기 광변조기는, 상기 제1 편광빔 스플리터를 통해서 입사하는 상기 제1 종광과 상기 제2 종광의 편광 방향을, 상기 비트 맵 데이터의 상기 화소의 2치 데이터의 값에 따라서 전환하는 전기 광학 소자를 포함하는 패턴 묘화 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the drawing data includes an ON state in which the scan spots are irradiated to pixels corresponding to one dot of a pattern to be rendered and an OFF state in which the scan spots are non-irradiated to the pixels, ) Bitmap data represented by data,
Wherein the optical modulator has an electro-optical element for switching the polarization direction of the first and second light beams incident through the first polarization beam splitter in accordance with the value of the binary data of the pixel of the bitmap data The patterning device comprising:
상기 광변조기는, 상기 전기 광학 소자의 뒤에 마련되는 제2 편광빔 스플리터를 포함하며,
상기 제2 편광빔 스플리터는, 상기 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 조사하는 온 상태일 때는, 상기 전기 광학 소자를 통과한 상기 제1 종광을 상기 파이버 증폭기로 안내하고, 상기 화소에 대해서 상기 주사 스폿을 비조사로 하는 오프 상태일 때는, 상기 전기 광학 소자를 통과한 상기 제2 종광을 상기 파이버 증폭기로 안내하는 패턴 묘화 장치.18. The method of claim 16,
Wherein the optical modulator includes a second polarization beam splitter provided behind the electro-optical element,
Optical element, the second polarizing beam splitter guides the first sheathed light having passed through the electro-optical element to the fiber amplifier when the scanning light is irradiated to the pixel, Optic element, and guides the second healds that have passed through the electro-optical element to the fiber amplifier when the second electro-optic element is off.
상기 클록 펄스의 주파수를 Fs, 상기 주사 스폿의 상기 피조사체 상에서의 치수를 Ds, 상기 회전 다면경에 의한 상기 주사 스폿의 상기 피조사체 상에서의 주사 속도를 Vs로 했을 때, Fs≥Vs/Ds의 관계가 되도록 설정하는 패턴 묘화 장치.15. The method of claim 14,
The frequency of the clock pulse is Fs, the dimension of the scanning spot on the object to be measured is Ds, and the scanning speed of the scanning spot on the object to be irradiated by the rotating polygon mirror is Vs, Fs? Vs / Ds To be in a relationship.
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