JPWO2017199658A1 - 基板支持装置、露光装置、および、パターニング装置 - Google Patents

基板支持装置、露光装置、および、パターニング装置 Download PDF

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Abstract

可撓性を有する長尺のシート基板（Ｐ）の一部分を、円筒状の外周面の周方向に沿って巻き付けて支持する回転ドラム（ＤＲ）であって、中心軸（ＡＸｏ）から一定の半径の円筒状の外周面を有する円筒体（５０）と、円筒体（５０）の外周面に向けて投射されて、円筒体（５０）の外周面の一部に形成された開口部（５０１）に入射したビーム（ＬＢｎ）の強度に対応した信号を出力する光電センサ（ＰＤ１〜３）と、光電センサ（ＰＤ１〜３）からの信号を入力して、ビーム（ＬＢｎ）の強度変化或いはビーム位置を計測するための信号処理を行うセンサ回路基板（６０）と、を備える。

Description

本発明は、ロール・ツー・ロール方式或いは枚葉方式でフレキシブルな基板を支持する基板支持装置およびこの基板支持装置で支持された基板に対して露光処理を施す露光装置およびパターニング装置に関する。
特開２００６−０９８７１９号公報には、ロール・ツー・ロール方式の露光装置（基板処理装置）が開示されている。具体的には、供給リールから送られてくるフレキシブルプリント配線基板材（以下、単にフレキシブル基板とする）をドラムの外周面に密着するように沿わせた状態でドラムを回転させる。そして、画像データに基づいて制御されるデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）とマイクロレンズアレイとを備えた露光ヘッドユニットからの光ビームを、ドラムで支持されたフレキシブル基板の表面に投射して配線画像（パターン）を露光する。そして露光されたフレキシブル基板を巻取りリールで巻き取る。さらに、特開２００６−０９８７１９号公報には、露光ヘッドユニットの上流側に配置され、フレキシブル基板の端部またはマークをカメラとストロボ光源とを用いて検出するアライメントユニットも開示されている。
このように、回転可能なドラムの外周面にフレキシブル基板を巻き付けてロール・ツー・ロール方式で露光処理する場合、供給リールに巻かれたフレキシブル基板の全長に渡る露光処理が終わるまで、ドラムはフレキシブル基板を支持して搬送し続ける。すなわち、長時間に渡って露光装置が連続使用されることになる。そのため、光源、カメラ、各種駆動回路等の熱源の温度変化、または環境の温度や気圧の変化等によって、アライメントユニットや露光ヘッドユニットが位置的に変動したり、露光用光ビームのフレキシブル基板上での投影位置やフォーカス状態が変動したりするドリフト現象が発生する。ドリフト現象は、そのドリフト量によっては露光されたパターンの位置決め精度や重ね合せ精度等を著しく低下させてしまうことがある。
そのようなドリフト現象は、比較的に短時間（例えば、１時間程度）で生じる場合があり、露光装置としては、位置決め精度や重ね合せ精度の変化を時々計測して、各種のオフセット値を調整するキャリブレーション作業が必要となる。ロール・ツー・ロール方式では、実デバイス用のパターン（電極、配線等）が露光される長尺のフレキシブル基板を連続的に搬送し続ける。例えば、ロール長が５００ｍ程度のフレキシブル基板を毎分２ｍ程度の速度で搬送して露光処理する場合、そのロールを装填して露光が開始された後は、２５０分後（約４時間後）でなければ、テスト露光等を含むキャリブレーション作業に取り掛かれないことになる。そのため、テスト露光（および現像）によって、各種の精度（位置決め精度、重ね合せ精度、フォーカス精度、継ぎ精度等）の変化をタイムリーに計測することが難しい。
本発明の第１の態様は、可撓性を有する長尺のシート基板の一部分を、円筒状の外周面の周方向に沿って巻き付けて支持する基板支持装置であって、中心軸から一定の半径の円筒状の外周面を有する円筒体と、前記円筒体の外周面に向けて投射されるビームの強度に対応した信号を出力するように、前記円筒体の外周面の一部に形成された開口部または窪み部に配置される光電検出器と、前記ビームを透過する材料で構成され、少なくとも前記開口部または前記窪み部を覆うカバー部材と、前記光電検出器からの信号を計測するための信号処理を行う電気回路部と、を備える。
本発明の第２の態様は、中心軸から一定の半径の円筒状の外周面を有し、該外周面の周方向に沿って可撓性を有する長尺のシート基板を巻き付ける円筒体を備え、前記シート基板にパターンを露光するためのビームを投射する露光装置であって、前記円筒体の外周面の一部に形成された開口部または窪み部に設けられ、前記円筒体の外周面に向けて投射されるビームの強度に対応した信号を出力する光電検出器と、前記ビームを透過する材料で構成され、少なくとも前記開口部または前記窪み部を覆うカバー部材と、前記光電検出器からの信号を計測するための信号処理を行う電気回路部と、を備える。
本発明の第３の態様は、可撓性を有する長尺の第１の基板を、中心軸の回りに回転する回転ドラムの外周面で支持して周方向に搬送させつつ、前記回転ドラムで支持されている前記第１の基板の表面に電子デバイス用のパターンを形成する為のパターン形成ヘッドを備えたパターニング装置であって、前記回転ドラムの外周面の一部に形成された開口部または窪み部に設けられ、前記回転ドラムの外周面に向けて前記パターン形成ヘッド側から投射されるビームの強度に対応した信号を出力する光電検出器と、前記ビームを透過する材料で構成され、少なくとも前記開口部または前記窪み部を覆うカバー部材と、前記光電検出器からの信号に基づいて、前記パターン形成ヘッドによるパターンの描画時に発生するパターニング誤差を計測する計測部と、を備えた。
実施の形態のロール・ツー・ロール方式の基板処理装置（パターン露光装置）の全体的な構成を示す図である。 図１に示した露光部本体の詳細構成を示す図である。 図２に示す回転ドラムにシート基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。 図２に示すレーザ光源の構成を示す図である。 図２に示す描画ユニットの構成を示す図である。 シート基板に形成されたアライメント用のマーク、シート基板上におけるアライメント顕微鏡のマーク検出領域、および、シート基板上に形成された描画ラインを示す図である。 図２に示す回転ドラムの外観図を示す図である。 円筒体と側壁部とが溶接によって接合される前の図７に示す回転ドラムの状態を示す図である。 図７に示すセンサ回路基板の回転ドラムへの設置方法を説明するための図である。 図７に示す回転ドラムの内部構造の変形例を示す断面図である。 図７に示す回転ドラムの開口部に設置されるセンサ部の構成を示す図である。 図１１に示すセンサ部の開口部への取付け方法を説明するための図である。 図７に示すマーク形成領域および図１１に示すセンサユニットと描画ラインとの位置関係の一例を示す図である。 図１３に示すマーク形成領域に形成された基準マークおよび基準パターンの一例を示す図である。 図９に示したセンサ回路基板の全体の回路構成と、図１１に示した３つのセンサ部の回路構成とをまとめて示す回路ブロック図である。 無線通信時の信号遅延を考慮したサンプリングの様子を模式的に説明するタイムチャート図である。 ハの字形（シェブロン形）の斜め４５°の基準パターンをスポット光で走査して計測された副走査方向の送り量と、主走査方向の走査位置との関係を示す図である。 変形例１における光電センサの配置例を示す図である。 変形例２における薄膜ガラスを示す図である。 変形例３における光電センサの配置例を示す図である。 変形例４における円筒体内にビームプロファイラを設けた回転ドラムの構成を示す図である。 変形例５における電力供給および信号伝達の構成を示す図である。 変形例６における電力供給および信号伝達の構成を示す図である。 変形例７における基板上での未処理領域の寸法例を説明する図である。 変形例８における透過型の円筒マスクを使った露光装置の場合の構成を示す図である。 第２の実施の形態によるパターン描画装置（露光装置）の構成を示す図である。 図２６に示す回収装置をＸＹ面内で見た図である。 第３の実施の形態によるインクジェット方式のパターン描画装置（パターニング装置）における回転ドラムとノズルヘッドとの配置関係をＸＹ面内で見た図である。
本発明の態様に係る基板支持装置、露光装置、および、パターニング装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
図１は、ロール・ツー・ロール方式の基板処理装置（パターン露光装置）の全体的な構成を示す図である。図１の基板処理装置による処理は、チャンバーＣＢで囲まれた露光部本体（露光装置、描画装置）ＥＸ内で、電子デバイスのパターンをシート基板Ｐ（以下単に基板Ｐと呼ぶこともある）の表面のレジスト層や感光性シランカップリング層、或いは紫外線硬化樹脂の膜等の感光層（感光性機能層）に露光することである。図１において、基板処理装置の全体が設置される工場の床面と平行な面を直交座標系ＸＹＺのＸＹ面とし、ＸＹ面と垂直なＺ方向を重力方向とする。感光層が塗布されてプリベイクされた長尺のフレキシブルなシート基板Ｐは、供給ロールＦＲに巻かれた状態で、供給ロール装着部ＥＰＣ１から−Ｙ方向に突出した回転軸に装着される。供給ロール装着部ＥＰＣ１は、巻出し／巻取り部１０の−Ｘ側の側面に設けられ、全体として±Ｙ方向に微動できるように構成される。供給ロールＦＲから引き出されたシート基板Ｐは、巻出し／巻取り部１０のＸＺ平面と平行な側面に取付けられたエッジセンサーＥｐｓ１、Ｙ軸と平行な回転軸を有する複数のローラ、および、テンション付与とテンション計測を行うテンションローラＲＴ１を介して、＋Ｘ方向に隣り合ったクリーナー部１１に取付けられたクリーニングローラＣＵＲ１に送られる。クリーニングローラＣＵＲ１は、外周面が粘着性を持つように加工されて、シート基板Ｐの表面と裏面との各々と接触して回転することで、シート基板Ｐの表裏面に付着した微粒子や異物を除去する２本のローラで構成される。
クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ１を通ったシート基板Ｐは、張力調整部１２のＸＺ面から−Ｙ方向に突出して設けられるニップローラＮＲ１と、テンションローラＲＴ２とを介して、露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢの側壁にＹ方向にスロット状に延びて形成された開口部ＣＰ１を通って、露光部本体ＥＸ内に搬入される。シート基板Ｐの感光層が形成された面は、開口部ＣＰ１を通る際に上向き（＋Ｚ方向）になっている。露光部本体ＥＸ内で露光処理されたシート基板Ｐは、開口部ＣＰ１の−Ｚ側であって、チャンバーＣＢの側壁にＹ方向にスロット状に延びて形成された開口部ＣＰ２を通って搬出される。その際、シート基板Ｐの感光層が形成された面は、下向きになっている。開口部ＣＰ２を通って搬出されるシート基板Ｐは、張力調整部１２のＸＺ面から−Ｙ方向に突出して設けられるテンションローラＲＴ３とニップローラＮＲ２とを介して、−Ｘ方向に隣り合ったクリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ２に送られる。クリーニングローラＣＵＲ２は、クリーニングローラＣＵＲ１と同様に構成される。
クリーナー部１１のクリーニングローラＣＵＲ２を通ったシート基板Ｐは、巻出し／巻取り部１０のＸＺ面と平行な側面の下段部に取付けられたテンションローラＲＴ４、エッジセンサーＥｐｓ２、および、Ｙ軸と平行な回転軸を有する複数のローラを介して、回収ロールＲＲで巻き取られる。回収ロールＲＲは、巻出し／巻取り部１０の−Ｘ側の側面の下部に設けられ、全体として±Ｙ方向に微動できるように構成される回収ロール装着部ＥＰＣ２の回転軸に装着される。回収ロールＲＲは、シート基板Ｐの感光層が外周面側に向くようにシート基板Ｐを巻き上げる。このように、図１の基板処理装置では、供給ロールＦＲから引き出されて回収ロールＲＲで巻き取られるまで、シート基板Ｐの表面（被処理面）の幅方向（長尺方向と直交した短尺方向）が常にＹ方向になるような状態でシート基板Ｐを長尺方向に搬送している。さらに、図１の基板処理装置の構成においては、供給ロールＦＲと回収ロールＲＲとを巻出し／巻取り部１０にＺ方向に並べて配置したので、ロール交換の作業が簡便になる。
本実施の形態では、基板処理装置の単体がロール・ツー・ロール方式でシート基板Ｐに露光処理を施す構成とするが、シート基板Ｐの表面に感光層を塗布する塗布部と乾燥部とを、供給ロールＦＲと露光部本体ＥＸとの間に設けたり、露光処理後のシート基板Ｐに現像処理やメッキ処理等の湿式処理を施す湿式処理部と乾燥部とを、露光部本体ＥＸと回収ロールＲＲの間に設けたりしてもよい。なお、供給ロール装着部ＥＰＣ１と回収ロール装着部ＥＰＣ２の各々には、シート基板Ｐの被処理面を保護するための保護シートが巻かれたロールを装着するための回転軸が、供給ロールＦＲや回収ロールＲＲの回転軸と平行に設置されている。
供給ロール装着部ＥＰＣ１は、供給ロールＦＲに所定の回転トルクを与えるサーボモータやギアボックス（減速器）を備えており、そのサーボモータは、テンションローラＲＴ１で計測されるテンション量に基づいて搬送機構の制御ユニットによってサーボ制御される。同様に回収ロール装着部ＥＰＣ２は、回収ロールＲＲに所定の回転トルクを与えるサーボモータやギアボックス（減速器）を備えており、そのサーボモータはテンションローラＲＴ４で計測されるテンション量に基づいて搬送機構の制御ユニットによってサーボ制御される。さらに、シート基板Ｐの一方の端部（エッジ部）のＹ方向の変位を計測するエッジセンサーＥｐｓ１からの計測情報は、供給ロール装着部ＥＰＣ１（および供給ロールＦＲ）を±Ｙ方向に移動させるサーボモータの駆動制御部に送られ、エッジセンサーＥｐｓ１を通って露光部本体ＥＸに向かうシート基板ＰのＹ方向の位置ずれを常に所定の許容範囲内に抑える。同様に、シート基板Ｐの一方の端部（エッジ部）のＹ方向の変位を計測するエッジセンサーＥｐｓ２からの計測情報は、回収ロール装着部ＥＰＣ２（および回収ロールＲＲ）を±Ｙ方向に移動させるサーボモータの駆動制御部に送られ、エッジセンサーＥｐｓ２を通るシート基板ＰのＹ方向の位置ずれに応じて回収ロールＲＲをＹ方向に移動させることで、シート基板Ｐの巻きムラを抑えている。
図１に示した搬送機構を構成する巻出し／巻取り部１０、クリーナー部１１、張力調整部１２の各々の−Ｙ方向側には、Ｘ方向に延びて工場床面に設置される段部１３が設けられる。この段部１３は、その上に操作者が上がって調整作業や保守作業を行えるように、Ｙ方向に数十ｃｍの幅を持たせてある。また、段部１３の内部には、各種の電気配線、空調気体用の配管、冷却液体用の配管等の付帯設備が収納されている。段部１３の−Ｙ方向側には、電源ユニット１４と、露光用ビームを発生するレーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）を制御するレーザ制御ユニット１５と、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）、偏向器（図５に示すポリゴンミラーＰＭ）、および、光学変調器等の発熱部を冷却するための冷却液（クーラント）を循環させるチラーユニット１６と、露光部本体ＥＸのチャンバーＣＢ内に温調された気体を供給する空調ユニット１７等とが配置される。
以上の構成において、張力調整部１２に取付けられたニップローラＮＲ１とテンションローラＲＴ２によって、露光部本体ＥＸの上流側のシート基板Ｐには、長尺方向（搬送方向）に略一定のテンションが付与される。テンションローラＲＴ２は、テンション計測部（センサー）を備え、計測したテンション量が指令された値になるように、サーボモータによって図１中で±Ｚ方向に移動可能となっている。ニップローラＮＲ１は、２本の平行なローラを一定の押圧力で対峙させ、その間でシート基板Ｐを挟持しつつ、一方のローラをサーボモータで回転駆動させることで、ニップローラＮＲ１の上流側と下流側とでシート基板Ｐに付与されるテンションを分断することができる。ニップローラＮＲ１の一方のローラのサーボモータによる回転駆動により、シート基板Ｐの搬送速度をアクティブに制御することができ、例えば、ニップローラＮＲ１のサーボモータの回転を停止状態（速度ゼロ）にサーボロックすると、シート基板ＰをニップローラＮＲ１の位置に係止（係留）することができる。
同様に、張力調整部１２に取付けられたニップローラＮＲ２とテンションローラＲＴ３によって、露光部本体ＥＸの下流側のシート基板Ｐには、長尺方向（搬送方向）に略一定のテンションが付与される。テンションローラＲＴ３は、テンション計測部（センサー）を備え、計測したテンション量が指令された値になるように、サーボモータによって図１中で±Ｚ方向に移動可能となっている。ニップローラＮＲ２は、ニップローラＮＲ１と同様にサーボモータによってアクティブに回転制御されるため、ニップローラＮＲ２の上流側と下流側とでシート基板Ｐに付与されるテンションを分断することができる。ニップローラＮＲ２のサーボモータの回転を停止状態（速度ゼロ）にサーボロックすることで、シート基板ＰはニップローラＮＲ２の位置に係止（係留）されることになる。
さらに本実施の形態では、供給ロールＦＲを回転駆動するサーボモータと、ニップローラＮＲ１を回転駆動するサーボモータとを、テンションローラＲＴ１で計測されるテンション量に応じて同期制御することで、供給ロールＦＲからニップローラＮＲ１までの搬送経路において、シート基板Ｐに所定のテンションが与えられる。同様に、回収ロールＲＲを回転駆動するサーボモータと、ニップローラＮＲ２を回転駆動するサーボモータとを、テンションローラＲＴ４で計測されるテンション量に応じて同期制御することで、ニップローラＮＲ２から回収ロールＲＲからまでの搬送経路において、シート基板Ｐに所定のテンションが与えられる。
図２は、図１に示した露光部本体ＥＸの詳細構成を示す図である。この露光部本体ＥＸは、ポリゴンミラーＰＭとｆθレンズＦＴとによってシート基板Ｐ上でビームＬＢのスポット光を一次元走査する直描型の描画ヘッド（露光ヘッド、パターン形成ヘッド）として、６つの描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）と、２つのレーザ光源ＬＳＡ、ＬＳＢの各々からの露光用のビーム（紫外波長域のパルスビーム）ＬＢを６つのビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）に時分割で分配して、６つの描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々に供給するビーム分配ユニットＢＤＵと、シート基板Ｐ上に形成されたアライメント用のマークＭＫｍ（図６参照）を検出する複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）と、を備える直描型のパターン描画装置である。このようなパターン描画装置は、例えば、国際公開第ＷＯ２０１５／１６６９１０号パンフレットに開示されているので、レーザ光源ＬＳＡ、ＬＳＢから各描画ユニットＵ１〜Ｕ６までの構成についての詳細説明は省略する。なお、ビーム分配ユニットＢＤＵは、レーザ光源ＬＳＡのからのビームＬＢｎが入射する描画ユニットＵｎを、例えば、Ｕ１→Ｕ３→Ｕ５、の順番で切り換えることで、レーザ光源ＬＳＡのからのビームＬＢｎを描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５に時分割で振り分ける。同様に、ビーム分配ユニットＢＤＵは、レーザ光源ＬＳＢのからのビームＬＢ（ＬＢｎ）が入射する描画ユニットＵｎを、例えば、Ｕ２→Ｕ４→Ｕ６、の順番で切り換えることで、レーザ光源ＬＳＢのからのビームＬＢｎを描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６に時分割で振り分ける。
本実施の形態では、張力調整部１２のニップローラＮＲ１を介して開口部ＣＰ１から搬入されるシート基板Ｐが、ガイドローラＲ１、Ｒ２、回転ドラムＤＲ、ガイドローラＲ３、Ｒ４、Ｒ５の順に掛け渡され、露光部本体ＥＸの開口部ＣＰ２から退出してニップローラＮＲ２に向かう。回転ドラムＤＲは、Ｙ軸と平行な回転中心軸（回転中心線）ＡＸｏから一定半径の円筒状の外周面を有し、その外周面の＋Ｚ方向の約半周分でシート基板Ｐを密着支持する。回転ドラムＤＲは、シート基板Ｐにパターンを露光する際に、シート基板Ｐの表面を安定した面（円筒面）になるように支持する支持部材として機能するとともに、モータ等を含む回転駆動機構ＤＶ１による回転駆動により、シート基板Ｐの表面を長尺方向に制御された速度で送る可動ステージ部材としても機能する。この回転駆動機構ＤＶ１は、主制御ユニット（制御装置）ＭＣＵによって制御される。
回転ドラムＤＲの外周面の周方向の移動量は、回転ドラムＤＲの−Ｙ方向の端部側に回転中心軸（中心軸）ＡＸｏと同軸に取付けられたスケール円盤ＳＤａの外周面のスケール部（格子状の目盛線）ＳＧｐ（図３参照）を、複数のエンコーダヘッドＥＣ（ＥＣ０、ＥＣ１、ＥＣ２、ＥＣ３）の各々によって検出するエンコーダシステムによって、サブミクロンの分解能で求められる。計測時のアッベ誤差を低減するため、スケール円盤ＳＤａの外周面（スケール面）の半径と回転ドラムＤＲの外周面の半径とを略一致させるのがよいが、半径の差が±数ｍｍ程度までなら許容される。また、スケール円盤ＳＤａのスケール部ＳＧｐの周長方向の１ヶ所には、エンコーダヘッドＥＣ０、ＥＣ１、ＥＣ２、ＥＣ３の各々によって検出可能な原点マークＺｐｍが形成されている。
エンコーダヘッドＥＣ０〜ＥＣ３の配置関係は、前述の国際公開第ＷＯ２０１５／１６６９１０号パンフレットに説明されているが、さらには国際公開第ＷＯ２０１３／１４６１８４号パンフレットにも説明されている。本実施の形態では、図３に示すように、奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々で走査されたビームＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ５によってシート基板Ｐ上に形成されるスポット光ＳＰの走査軌跡である描画ライン（走査線）ＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５は、回転中心軸ＡＸｏと平行になるとともにＹ方向に一定の間隔を空けて一列に配置される。同様に、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々で走査されたビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６によってシート基板Ｐ上に形成されるスポット光ＳＰの走査軌跡である描画ライン（走査線）ＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６も、回転中心軸ＡＸｏと平行になるとともにＹ方向に一定の間隔を空けて一列に配置される。なお、図３に示すように、回転ドラムＤＲの＋Ｙ方向の端部側には、スケール円盤ＳＤａと同じ構成のスケール円盤ＳＤｂがシャフトＳｆｔと同軸に取付けられている。
図３に示すように、回転中心軸ＡＸｏから見て、回転ドラムＤＲの周方向における奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５の方位と、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの周方向におけるエンコーダヘッドＥＣ１（ＥＣ１ａ、ＥＣ１ｂ）の設置方位とは、計測時のアッベ誤差を小さくするために、極力一致するように設定される。同様に、回転中心軸ＡＸｏから見て、回転ドラムＤＲの周方向における偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６の方位と、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂの周方向におけるエンコーダヘッドＥＣ２（ＥＣ２ａ、ＥＣ２ｂ）の設置方位とは、計測時のアッベ誤差を小さくするために極力一致するように設定される。奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６とは、回転ドラムＤＲの周方向に所定の角度分だけ離れており、６つの描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６の各々によって描画されるパターンは、シート基板Ｐ上のＹ方向（幅方向）で継ぎ合わされる。６つの描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれる領域がビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）の被投射領域となる。なお、エンコーダヘッドＥＣ１ａ、ＥＣ２ａは、スケール円盤ＳＤａと対向するように配置され、エンコーダヘッドＥＣ１ｂ、ＥＣ２ｂは、スケール円盤ＳＤｂと対向するように配置されている。
図３では省略したが、図２に示したスケール円盤ＳＤａと対向するエンコーダヘッドＥＣ０ａ、および、スケール円盤ＳＤｂと対向するエンコーダヘッドＥＣ０ｂからなるエンコーダヘッドＥＣ０の周方向における設置方位は、回転中心軸ＡＸｏから見て回転ドラムＤＲの周方向におけるアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（Ｙ方向に並ぶ４つの顕微鏡対物レンズを含む４つのアライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４）の各々のマーク検出領域（観察視野領域）Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）（図６参照）の方位と極力一致するように設定される。同様に、図３では省略したが、図２に示したスケール円盤ＳＤａと対向するエンコーダヘッドＥＣ３ａ、および、スケール円盤ＳＤｂと対向するエンコーダヘッドＥＣ３ｂからなるエンコーダヘッドＥＣ３は、シート基板Ｐの搬送方向に関して被投射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）の下流側に位置するアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（Ｙ方向に並ぶ４つの顕微鏡対物レンズを含む４つのアライメント顕微鏡ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の各々のマーク検出領域（観察視野領域）Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）（図６参照）の周方向の方位と同じ方位に設置される。
スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂのスケール部ＳＧｐ（目盛線）の周方向の位置変化に応じて、エンコーダヘッドＥＣ０ａ、ＥＣ０ｂ、ＥＣ１ａ、ＥＣ１ｂ、ＥＣ２ａ、ＥＣ２ｂ、ＥＣ３ａ、ＥＣ３ｂの各々から出力される計測信号（位相差９０度の２相信号等）、および原点マークＺｐｍを検出した瞬間に出力される原点信号（パルス）は、カウンタ部ＥＣＮＴに送られる。カウンタ部ＥＣＮＴは、エンコーダヘッドＥＣ０〜ＥＣ３の各々からの計測信号に基づいて、スケール部ＳＧｐ（目盛線）の周方向の位置変化をサブミクロンの分解能で計数する複数のデジタルカウンタ回路（図示略）を含み、各デジタルカウンタ回路の計数値は、対応するエンコーダヘッドＥＣからの原点信号に応答してゼロ（または既定値）にリセットされる。各デジタルカウンタ回路で計数される計数値は、回転ドラムＤＲの外周面の原点マークＺｐｍからの周方向の距離または移動量に対応したものであり、それらの計数値は、回転ドラムＤＲの回転駆動機構ＤＶ１による回転速度の制御、パターン描画の際のシート基板Ｐの副走査方向（回転ドラムＤＲの外周面の周方向）の位置モニター、回転ドラムＤＲを特定の角度位置に停止させる場合の位置決め制御等に使われる。このカウンタ部ＥＣＮＴの複数のデジタルカウンタ回路の各々が計数した計数値は、主制御ユニットＭＣＵに送られる。
図４はレーザ光源ＬＳＡ、ＬＳＢの構成を示す図である。２つのレーザ光源ＬＳＡ、ＬＳＢは同じ構成であるので、代表してレーザ光源ＬＳＡの構成について説明する。ファイバーレーザ装置としてのレーザ光源ＬＳＡは、光源部２００Ｓ、２０２Ｓ、偏光ビームスプリッタ２０４、描画用光変調器としての電気光学素子２０６、この電気光学素子２０６の駆動回路２０６ａ、偏光ビームスプリッタ２０８、吸収体２１０、ファイバー光増幅部２１６、波長変換光学素子２１８、２２０、クロック発生器２２２ａを含む制御回路２２２、レンズＧＬ１〜ＧＬ３、ＧＬａ〜ＧＬｅ、および、反射ミラーＭＣ１、ＭＣ２を少なくとも備える。
光源部２００Ｓは、所定周波数（発振周波数、発光周波数）Ｆｓでパルス状の赤外波長域の種光（レーザ光）を発生する半導体レーザ素子２００と、半導体レーザ素子２００からの種光（パルス光）の発光時間をピコ秒オーダに短縮してピーク強度が高く俊鋭若しくは尖鋭なパルス状の種光Ｓ１にする光学的な機能部材（図示は省略するがＱスイッチ等）とを有する。その光学的な機能部材は半導体レーザ素子２００の駆動方式によっては不要になる。光源部２０２Ｓは、所定周波数Ｆｓでピーク強度が低く緩慢（時間的にブロード）なパルス状の赤外波長域の種光（レーザ光）Ｓ２を発生する半導体レーザ素子２０２を有する。光源部２００Ｓが射出する種光Ｓ１と、光源部２０２Ｓが射出する種光Ｓ２とは、１パルス当りのエネルギーは略同一ではあるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光Ｓ１の方が高い。本実施の形態では、種光Ｓ１、Ｓ２ともに直線偏光の光とし、種光Ｓ１の偏向方向をＳ偏光とし、種光Ｓ２の偏光方向をＰ偏光と直交するＳ偏光とする。この半導体レーザ素子２００、２０２は、制御回路２２２の電気的な制御によって、クロック発生器２２２ａで生成されるクロック信号ＬＴＣ（所定周波数Ｆｓ）に応答して発光するように制御される。この制御回路２２２は、主制御ユニットＭＣＵによって制御される。なお、この所定周波数Ｆｓは、主制御ユニットＭＣＵから送られてきた倍率補正情報ＣＭｇに応じて決定される。
光源部２００Ｓから発散しながら射出した種光Ｓ１は、レンズＧＬ１によって平行光束にされた後、偏光ビームスプリッタ２０４に入射する。レンズＧＬ１の前側焦点は、光源部２００Ｓの射出端に設定されている。光源部２０２Ｓから発散しながら射出した種光Ｓ２は、レンズＧＬ２によって平行光束にされた後、偏光ビームスプリッタ２０４に入射する。レンズＧＬ２の前側焦点も、光源部２００Ｓの射出端に設定されている。偏光ビームスプリッタ２０４は、Ｓ偏光の種光Ｓ１を透過することで電気光学素子２０６に導き、Ｐ偏光の種光Ｓ２を反射することで電気光学素子２０６に導く。
電気光学素子２０６は、種光Ｓ１、Ｓ２に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器（ＥＯＭ：Electro-Optic Modulator）が用いられる。電気光学素子２０６は、ビームＬＢ（ＬＢｎ）が入射する描画ユニットＵｎに応じたパターンデータのＯｎ／Ｏｆｆ状態（ハイ／ロー）に応答して、偏光ビームスプリッタ２０４を通ってきた種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を駆動回路２０６ａによって切り換えるものである。ＤＦＢ半導体レーザ素子２００、ＤＦＢ半導体レーザ素子２０２の各々からの種光Ｓ１、Ｓ２は波長域が８００ｎｍ以上と長いため、電気光学素子２０６として、偏光状態の切り換え応答性がＧＨｚ程度のものを使うことができる。この電気光学素子２０６を透過した種光Ｓ１、Ｓ２は、偏光ビームスプリッタ２０８に入射する。
ここで、パターンデータについて簡単に説明する。パターンデータ（描画データ）は、描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）毎に設けられ、主制御ユニットＭＣＵに記憶されている。各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）に応じたパターンデータは、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって描画されるパターンを、シート基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰのサイズに応じて設定される寸法の画素によって分割し、複数の画素の各々を前記パターンに応じた論理情報（画素データ）で表したものである。つまり、このパターンデータは、スポット光ＳＰの主走査方向（Ｙ方向）に沿った方向を行方向とし、シート基板Ｐの副走査方向（搬送方向、Ｘ方向）に沿った方向を列方向とするように２次元に分解された複数の画素の論理情報で構成されているビットマップデータである。この画素の論理情報は、「０」または「１」の１ビットのデータである。「０」の論理情報は、シート基板Ｐに投射するスポット光ＳＰの強度を低レベル（非描画）にすることを意味し、「１」の論理情報は、シート基板Ｐに投射するスポット光ＳＰの強度を高レベル（描画）にすることを意味する。
パターンデータの１列分の画素の論理情報は、１本分の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に対応するものである。したがって、１列分の画素の数は、シート基板Ｐの被照射面上での画素の寸法と描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の長さとに応じて決まる。１列分の画素の論理情報に応じて１本の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿ってシート基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰの強度が変調される。この１列分の画素の論理情報をシリアルデータＤＬｎと呼ぶ。つまり、パターンデータは、シリアルデータＤＬｎが列方向に並んだビットマップデータである。描画ユニットＵ１に対応したシリアルデータＤＬｎをＤＬ１とし、同様に、描画ユニットＵ２〜Ｕ６に対応したシリアルデータＤＬｎをＤＬ２〜ＤＬ６とする。
例えば、レーザ光源ＬＳＡのからのビームＬＢ（ＬＢｎ）が入射する描画ユニットＵｎが、例えば、Ｕ１→Ｕ３→Ｕ５、の順番で切り換わる場合は、それに同期して主制御ユニットＭＣＵは、レーザ光源ＬＳＡの駆動回路２０６ａに出力するシリアルデータＤＬｎを、ＤＬ１→ＤＬ３→ＤＬ５、順番で出力する。同様に、例えば、レーザ光源ＬＳＢのからのビームＬＢ（ＬＢｎ）が入射する描画ユニットＵｎが、例えば、Ｕ２→Ｕ４→Ｕ６、の順番で切り換わる場合は、それに同期して主制御ユニットＭＣＵは、レーザ光源ＬＳＢの駆動回路２０６ａに出力するシリアルデータＤＬｎを、ＤＬ２→ＤＬ４→ＤＬ６、順番で出力する。
駆動回路２０６ａに入力された画素の論理情報が「０」のときは、電気光学素子２０６は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ２０８に導く。一方、駆動回路２０６ａに入力された画素の論理情報が「１」のときは、電気光学素子２０６は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２の偏光状態を変えて（偏向方向を９０度変えて）偏光ビームスプリッタ２０８に導く。したがって、画素の論理情報が「１」の場合は、Ｓ偏光の種光Ｓ１はＰ偏光に変換され、Ｐ偏光の種光Ｓ２はＳ偏光に変換される。
偏光ビームスプリッタ２０８は、Ｐ偏光の光を透過してレンズＧＬ３を介してファイバー光増幅部２１６の入射側端部２１６ａに導き、Ｓ偏光の光を反射して吸収体２１０に導く。したがって、偏光ビームスプリッタ２０８は、入射した種光Ｓ１、Ｓ２のうち、いずれか一方のみを入射側端部２１６ａに導く。偏光ビームスプリッタ２０８を透過した種光を以下、Ｌｓｅとする。この吸収体２１０は、種光Ｓ１（Ｓ２）の外部への漏れを抑制するために種光Ｓ１（Ｓ２）を吸収する光トラップである。このレンズＧＬ３によって、種光Ｌｓｅは、所定のＮＡ（開口数）で収斂して入射側端部２１６ａに入射する。この所定のＮＡは、シート基板Ｐ上に投射されるスポット光ＳＰの径にもよるが、本実施の形態では、０．０４〜０．０８程度とする。
ファイバー光増幅部２１６は、ファイバー光増幅器２１３Ａ、２１３Ｂが直列に接続された２段構成となっている。そのため、ファイバー光増幅器２１３Ａ、２１３Ｂの各々に対応して、ポンプ光源（励起光源）２１２Ａ、２１２Ｂおよびコンバイナー２１４Ａ、２１４Ｂがそれぞれ設けられている。ファイバー光増幅部２１６の入射側端部２１６ａに入射した種光Ｌｓｅは、最初にコンバイナー２１４Ａに導かれる。コンバイナー２１４Ａは、入射側端部２１６ａに入射した種光Ｌｓｅとポンプ光源２１２Ａが発生した励起光を合成して、１段目のファイバー光増幅器（プリアンプ部）２１３Ａに出力する。ファイバー光増幅器２１３Ａには、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成された種光Ｌｓｅおよび励起光を伝送するファイバー光増幅器２１３Ａ内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより種光Ｌｓｅが増幅される。ファイバー光増幅器２１３Ａ内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素が用いられる。
この１段目のファイバー光増幅器２１３Ａで増幅された種光Ｌｓｅは、コンバイナー２１４Ｂに導かれる。コンバイナー２１４Ｂは、ファイバー光増幅器２１３Ａで増幅された種光Ｌｓｅとポンプ光源２１２Ｂが発生した励起光を合成して、２段目のファイバー光増幅器（メインアンプ部）２１３Ｂに出力する。ファイバー光増幅器２１３Ｂには、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成された種光Ｌｓｅおよび励起光が伝送するファイバー光増幅器２１３Ｂ内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより種光Ｌｓｅがさらに増幅される。ファイバー光増幅器２１３Ｂに増幅された種光Ｌｓｅは、ファイバー光増幅部２１６の射出側端部２１６ｂから射出され、反射ミラーＭＣ１、ＭＣ２によってその光路が折り返されて１段目の波長変換光学素子２１８に入射する。以下、射出側端部２１６ｂから射出した種光Ｌｓｅを、ビームＬＢｓと呼ぶ。
射出側端部２１６ｂとミラーＭＣ１との間にレンズＧＬａが設けられており、レンズＧＬａは、射出側端部２１６ｂから所定の開口数（ＮＡ）で発散しながら射出したビームＬＢｓを平行光束にする。ミラーＭＣ１とミラーＭＣ２との間に設けられたレンズＧＬｂは、平行光束のビームＬＢｓを１段目の波長変換光学素子２１８の中心部で収斂する。波長変換光学素子２１８は、入射したビームＬＢｓの波長を変換するものであり、入射したビームＬＢｓに対して３倍の波数を有する高調波のビームＬＢｓに変換する。波長変換光学素子２１８によって波長変換されたビームＬＢｓは、レンズＧＬｃ、ＧＬｄを通って２段目の波長変換光学素子２２０に入射する。レンズＧＬｃは、発散しながら入射したビームＬＢｓを平行光束し、レンズＧＬｄは、平行光束にされたビームＬＢｓを２段目の波長変換光学素子２２０の中心部で収斂する。波長変換光学素子２２０は、入射したビームＬＢｓの波長を変換するものであり、入射したビームＬＢｓに対して２倍の波数を有する高調波のビームＬＢｓに変換する。波長変換光学素子２２０によって波長変換されたビームＬＢｓは、発散しながらレンズＧＬｅに入射するが、このレンズＧＬｅによって平行光束にされる。この平行光束にされたビームＬＢｓが、紫外波長域のビーム（例えば、波長が３５５ｎｍのビーム）ＬＢとなってレーザ光源ＬＳＡから射出される。
図４の構成で、ファイバー光増幅部２１６の射出側端部２１６ｂと波長変換光学素子２１８の中心部とは、レンズＧＬａ、ＧＬｂによって光学的に共役関係に設定され、波長変換光学素子２１８の中心部と波長変換光学素子２２０の中心部とは、レンズＧＬｃ、ＧＬｄによって光学的に共役関係に設定される。さらに、波長変換光学素子２１８、２２０の各中心部において、入射したビームＬＢｓはビームウェストとなって集光し、そのビームウェストの位置は、各描画ユニットＵ１〜Ｕ６から投射されるビームＬＢ１〜ＬＢ６がスポット光ＳＰとして集光するシート基板Ｐの面とも共役関係に設定される。また、レンズＧＬｅの後側焦点位置は、レーザ光源ＬＳＡのビームＬＢの射出窓の位置に設定される。レンズＧＬｅの後側焦点位置（レーザ光源ＬＳＡの射出窓）は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰが位置するｆθレンズＦＴの入射瞳位置とも共役関係になるように、ビーム分配ユニットＢＤＵ内の光学部材（レンズやミラー等）と各描画ユニットＵ１〜Ｕ６内の光学部材（レンズやミラー等）とが配置されている。
以上の構成を有するレーザ光源ＬＳＡにおいて、駆動回路２０６ａに印加される画素の論理情報が「０」の場合は、偏光ビームスプリッタ２０８から出力される種光Ｌｓｅは、種光Ｓ２となり、種光Ｓ２がファイバー光増幅部２１６に入射する。この種光Ｓ２は、パルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性を有し、ファイバー光増幅部２１６は、そのようにピーク強度が低い種光Ｓ２に対する増幅効率が低い。そのため、レーザ光源ＬＳＡから出力されるビームＬＢは露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、この場合は、露光という観点から見れば、実質的にレーザ光源ＬＳＡはビームＬＢを射出していないのと同じ結果となる。つまり、シート基板Ｐに投射されるスポット光ＳＰの強度は極めて低レベルとなる。但し、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿ってパターン描画が行われない期間（非投射期間、非露光期間）では、種光Ｓ２由来の紫外域のビームＬＢが僅かな強度であっても放射され続けるので、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）が、長時間、シート基板Ｐ上の同じ位置にある状態が続く状況、例えば、搬送系のトラブルによるシート基板Ｐの緊急停止等）に至るときは、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）の射出窓から各描画ユニットＵ１〜Ｕ６までのビームＬＢの光路中にビーム遮蔽用の可動シャッターを設けて、種光Ｓ２由来の紫外域のビームＬＢ（低強度）がシート基板Ｐに達することを防止するとよい。
一方で、駆動回路２０６ａに印加される画素の論理情報が「１」の場合は、偏光ビームスプリッタ２０８から出力される種光Ｌｓｅは、種光Ｓ１となり、種光Ｓ１がファイバー光増幅部２１６に入射する。この種光Ｓ１は、俊鋭若しくは尖鋭のパルス光であって、ピーク強度が高いので、ファイバー光増幅部２１６によって効率的に増幅される。シート基板Ｐの露光に必要なエネルギーを持つビームＬＢがレーザ光源ＬＳＡから出力される。これにより、シート基板Ｐに投射されるスポットの強度は高レベルとなる。
ここで、描画ユニットＵｎの描画ラインＳＬｎは、描画ユニットＵｎがビームＬＢｎのスポット光ＳＰを走査することができる最大描画長の範囲内で設定されている。しかしながら、画素の論理情報が駆動回路２０６ａに印加されていない間も、低レベルのビームがレーザ光源ＬＳＡから射出されてしまうので、描画ラインＳＬｎより長い最大描画長の全範囲に亘ってビームＬＢｎのスポット光ＳＰが投射されてしまう。なお、描画ラインＳＬｎ以外の位置に投射されるビームＬＢ１の強度が低レベルである。したがって、本実施の形態でいうところの描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）とは、シリアルデータＤＬｎ（ＤＬ１〜ＤＬ６）によってスポットの強度が変調される、つまり、描画される走査線のことをいう。したがって、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの走査期間と、シリアルデータＤＬｎの各画素の論理情報が駆動回路２０６ａに出力される期間とは略同一である。
次に、図５を用いて描画ユニット（走査ユニット、ビーム走査装置）Ｕｎの構成について説明する。なお、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、同一の構成を有することから、描画ユニットＵ１についてのみ説明し、他の描画ユニットＵｎについてはその説明を省略する。
なお、描画ユニットＵｎは、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏに向かってビームＬＢｎが進むように、ビームＬＢｎをシート基板Ｐに向けて照射する。つまり、描画ユニットＵｎからシート基板Ｐに向けて進むビームＬＢｎは、ＸＺ平面に関して、シート基板Ｐの法線と平行している。また、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に照射するビームＬＢｎが、ＹＺ平面と平行な面内ではシート基板Ｐの被照射面に対して垂直となるように、ビームＬＢｎをシート基板Ｐに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光ＳＰの主走査方向に関して、シート基板Ｐに投射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）はテレセントリックな状態で走査される。各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって規定される所定の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の各中点を通ってシート基板Ｐの被照射面と垂直な線（または光軸とも呼ぶ）を、照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）と呼ぶ。奇数番の描画ユニットＵ１、Ｕ３、Ｕ５の各々の照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５は、ＸＺ平面において同じ方向となっており、偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６の各々の照射中心軸Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ６は、ＸＺ平面において同じ方向となっている（図２参照）。
また、図５においては、照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１）と平行する方向をＺｔ方向とし、Ｚｔ方向と直交する平面上にあって、回転ドラムＤＲによってシート基板Ｐが搬送される方向をＸｔ方向とし、Ｚｔ方向と直交する平面上であって、Ｘｔ方向と直交する方向をＹｔ方向とする。つまり、図５のＸｔ、Ｙｔ、Ｚｔの３次元座標は、図２のＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標を、Ｙ軸を中心にＺ軸方向が照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１）と平行となるように傾けた３次元の直交座標系である。
図５に示すように、描画ユニットＵ１内には、ビームＬＢ１の入射位置からシート基板Ｐの被照射面までのビームＬＢ１の進行方向に沿って、反射ミラーＭ１０、ビームエキスパンダーＢＥ、反射ミラーＭ１１、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、反射ミラーＭ１２、シフト光学部材（平行平板）ＳＲ、偏向調整光学部材（プリズム）ＤＰ、フィールドアパーチャＦＡ、反射ミラーＭ１３、λ／４波長板ＱＷ、シリンドリカルレンズＣＹａ、反射ミラーＭ１４、ポリゴンミラーＰＭ、ｆθレンズＦＴ、反射ミラーＭ１５、シリンドリカルレンズＣＹｂが設けられる。さらに、描画ユニットＵ１内には、描画ユニットＵ１の描画開始可能タイミングを検出する原点センサ（原点検出器）ＯＰ１と、被照射面（シート基板Ｐ）からの反射光を、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を介して検出するための光学レンズ系Ｇ１０および光検出器ＤＴとが設けられる。
描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、−Ｚｔ方向に向けて進み、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いた反射ミラーＭ１０に入射する。この描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１の軸線は、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になるように反射ミラーＭ１０に入射する。反射ミラーＭ１０は、ビームＬＢ１を描画ユニットＵ１に入射させる入射光学部材として機能し、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行に設定される光軸ＡＸａに沿って、反射ミラーＭ１０から−Ｘｔ方向に離れた反射ミラーＭ１１に向けて−Ｘｔ方向に反射する。したがって、光軸ＡＸａはＸｔＺｔ平面と平行な面内で照射中心軸Ｌｅ１と直交する。反射ミラーＭ１０で反射したビームＬＢ１は、光軸ＡＸａに沿って配置されるビームエキスパンダーＢＥを透過して反射ミラーＭ１１に入射する。ビームエキスパンダーＢＥは、透過するビームＬＢ１の径を拡大させる。ビームエキスパンダーＢＥは、集光レンズＢｅ１と、集光レンズＢｅ１によって収斂された後に発散するビームＬＢ１を平行光にするコリメートレンズＢｅ２とを有する。
反射ミラーＭ１１は、ＹｔＺｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１（光軸ＡＸａ）を偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に向けて−Ｙｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１１に対して−Ｙｔ方向に離れて設置されている偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の偏光分離面は、ＹｔＺｔ平面に対して４５°傾いて配置され、Ｐ偏光のビームを反射し、Ｐ偏光と直交する方向に偏光した直線偏光（Ｓ偏光）のビームを透過するものである。描画ユニットＵ１に入射するビームＬＢ１は、Ｐ偏光のビームなので、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１は、反射ミラーＭ１１からのビームＬＢ１を−Ｘｔ方向に反射して反射ミラーＭ１２側に導く。
反射ミラーＭ１２は、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を、反射ミラーＭ１２から−Ｚｔ方向に離れた反射ミラーＭ１３に向けて−Ｚｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１２で反射されたビームＬＢ１は、Ｚｔ軸と平行な光軸ＡＸｃに沿ってシフト光学部材ＳＲ、偏向調整光学部材ＤＰ、およびフィールドアパーチャ（視野絞り）ＦＡを通過して、反射ミラーＭ１３に入射する。シフト光学部材ＳＲは、ビームＬＢ１の進行方向（光軸ＡＸｃ）と直交する平面（ＸｔＹｔ平面）内において、ビームＬＢ１の断面内の中心位置を２次元的に調整する。シフト光学部材ＳＲは、光軸ＡＸｃに沿って配置される２枚の石英の平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２で構成され、平行平板Ｓｒ１は、Ｘｔ軸回りに傾斜可能であり、平行平板Ｓｒ２は、Ｙｔ軸回りに傾斜可能である。この平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２がそれぞれ、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸回りに傾斜することで、ビームＬＢ１の進行方向と直交するＸｔＹｔ平面において、ビームＬＢ１の中心の位置を２次元に微小量シフトする。この平行平板Ｓｒ１、Ｓｒ２は、主制御ユニットＭＣＵの制御の下、図示しないアクチュエータ（駆動部）によって駆動する。
偏向調整光学部材ＤＰは、反射ミラーＭ１２で反射されてシフト光学部材ＳＲを通ってきたビームＬＢ１の光軸ＡＸｃに対する傾きを微調整するものである。偏向調整光学部材ＤＰは、光軸ＡＸｃに沿って配置される２つの楔状のプリズムＤｐ１、Ｄｐ２で構成され、プリズムＤｐ１、Ｄｐ２の各々は独立して光軸ＡＸｃを中心に３６０°回転可能に設けられている。２つのプリズムＤｐ１、Ｄｐ２の回転角度位置を調整することによって、反射ミラーＭ１３に達するビームＬＢ１の軸線と光軸ＡＸｃとの平行出し、または、シート基板Ｐの被照射面に達するビームＬＢ１の軸線と照射中心軸Ｌｅ１との平行出しが行われる。なお、２つのプリズムＤｐ１、Ｄｐ２によって偏向調整された後のビームＬＢ１は、ビームＬＢ１の断面と平行な面内で横シフトしている場合があり、その横シフトは先のシフト光学部材ＳＲによって元に戻すことができる。このプリズムＤｐ１、Ｄｐ２は、主制御ユニットＭＣＵの制御の下、図示しないアクチュエータ（駆動部）によって駆動する。
このように、シフト光学部材ＳＲと偏向調整光学部材ＤＰとを通ったビームＬＢ１は、フィールドアパーチャＦＡの円形開口を透過して反射ミラーＭ１３に達する。フィールドアパーチャＦＡの円形開口は、ビームエキスパンダーＢＥで拡大されたビームＬＢ１の断面内の強度分布の裾野部分で、ピーク強度の１／ｅ2の強度以下の部分をカットする絞りである。フィールドアパーチャＦＡの円形開口を口径が調整可能な可変虹彩絞りにすると、スポット光ＳＰの強度（輝度）を調整することができる。
反射ミラーＭ１３は、ＸｔＹｔ平面に対して４５°傾いて配置され、入射したビームＬＢ１を反射ミラーＭ１４に向けて＋Ｘｔ方向に反射する。反射ミラーＭ１３で反射したビームＬＢ１は、λ／４波長板ＱＷおよびシリンドリカルレンズＣＹａを介して反射ミラーＭ１４に入射する。反射ミラーＭ１４は、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラー（回転多面鏡、走査用偏向部材）ＰＭに向けて反射する。ポリゴンミラーＰＭは、入射したビームＬＢ１を、Ｘｔ軸と平行な光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴに向けて＋Ｘｔ方向側に反射する。ポリゴンミラーＰＭは、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰをシート基板Ｐの被照射面上で走査するために、入射したビームＬＢ１をＸｔＹｔ平面と平行な面内で１次元に偏向（反射）する。具体的には、ポリゴンミラーＰＭは、Ｚｔ軸方向に延びる回転軸ＡＸｐと、回転軸ＡＸｐの周りに形成された複数の反射面ＲＰ（本実施の形態では反射面ＲＰの数Ｎｐを８とする）とを有する。回転軸ＡＸｐを中心にこのポリゴンミラーＰＭを所定の回転方向に回転させることで反射面ＲＰに照射されるパルス状のビームＬＢ１の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、１つの反射面ＲＰによってビームＬＢ１の反射方向が偏向され、シート基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１のスポット光ＳＰを主走査方向（シート基板Ｐの幅方向、Ｙｔ方向）に沿って走査することができる。
つまり、１つの反射面ＲＰによって、ビームＬＢ１のスポット光ＳＰを主走査方向に沿って走査することができる。このため、ポリゴンミラーＰＭの１回転で、シート基板Ｐの被照射面上にスポット光ＳＰが描画ラインＳＬ１に沿って走査される回数は、最大で反射面ＲＰの数と同じ８回となる。ポリゴンミラーＰＭは、主制御ユニットＭＣＵの制御の下、回転駆動源（例えば、回転速度を微調整可能なデジタル・モータ等）ＲＭによって一定の速度で回転する。描画ラインＳＬ１の実効的な描画長（例えば、３０〜５０ｍｍ）は、このポリゴンミラーＰＭによってスポット光ＳＰを走査することができる最大走査長（例えば、実効的な描画長に対して１ｍｍ程度長い３１〜５１ｍｍ）以下の長さに設定されており、初期設定（設計上）では、最大走査長の中央に描画ラインＳＬ１の中心点（照射中心軸Ｌｅ１が通る点）が設定されている。なお、通常の描画は、実効的な描画長の範囲内で行われるが、最大走査長の範囲内であれば、必要に応じてスポット光ＳＰによる描画が可能となっている。
シリンドリカルレンズＣＹａは、ポリゴンミラーＰＭによる主走査方向（回転方向）と直交する非走査方向（Ｚｔ方向）に関して、入射したビームＬＢ１をポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰ上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズＣＹａは、ビームＬＢ１を反射面ＲＰ上でＸｔＹｔ平面と平行な方向に延びたスリット状（長楕円状）に収斂する。母線がＹｔ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹａと、後述のシリンドリカルレンズＣＹｂとによって、反射面ＲＰがＺｔ方向に対して傾いている場合（ＸｔＹｔ平面の法線に対する反射面ＲＰの傾き）があっても、その影響を抑制することができる。例えば、シート基板Ｐの被照射面上に照射されるビームＬＢ１（描画ラインＳＬ１）の照射位置が、ポリゴンミラーＰＭの各反射面ＲＰ毎の僅かな傾き誤差によってＸｔ方向にずれることを抑制することができる。
Ｘｔ軸方向に延びる光軸ＡＸｆを有するｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって反射されたビームＬＢ１を、ＸｔＹｔ平面において、光軸ＡＸｆと平行となるように反射ミラーＭ１５に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ビームＬＢ１のｆθレンズＦＴへの入射角θは、ポリゴンミラーＰＭの回転角（θ／２）に応じて変わる。ｆθレンズＦＴは、反射ミラーＭ１５およびシリンドリカルレンズＣＹｂを介して、その入射角θに比例したシート基板Ｐの被照射面上の像高位置にビームＬＢ１を投射する。焦点距離をｆｏとし、像高位置をｙとすると、ｆθレンズＦＴは、ｙ＝ｆｏ×θ、の関係（歪曲収差）を満たすように設計されている。したがって、このｆθレンズＦＴによって、ビームＬＢ１をＹｔ方向（Ｙ方向）に正確に等速で走査することが可能になる。ｆθレンズＦＴへの入射角θが０度のときに、ｆθレンズＦＴに入射したビームＬＢ１は、光軸ＡＸｆ上に沿って進む。
反射ミラーＭ１５は、ｆθレンズＦＴからのビームＬＢ１を、シリンドリカルレンズＣＹｂを介してシート基板Ｐに向けて−Ｚｔ方向に反射する。ｆθレンズＦＴおよび母線がＹｔ方向と平行となっているシリンドリカルレンズＣＹｂによって、シート基板Ｐに投射されるビームＬＢ１がシート基板Ｐの被照射面上で直径数μｍ程度（例えば、３μｍ）の微小なスポット光ＳＰに収斂される。また、シート基板Ｐの被照射面上に投射されるスポット光ＳＰは、ポリゴンミラーＰＭによって、Ｙｔ方向に延びる描画ラインＳＬ１によって１次元走査される。なお、ｆθレンズＦＴの光軸ＡＸｆと照射中心軸Ｌｅ１とは、同一の平面上にあり、その平面はＸｔＺｔ平面と平行である。したがって、光軸ＡＸｆ上に進んだビームＬＢ１は、反射ミラーＭ１５によって−Ｚｔ方向に反射し、照射中心軸Ｌｅ１と同軸になってシート基板Ｐに投射される。本第１の実施の形態において、少なくともｆθレンズＦＴは、ポリゴンミラーＰＭによって偏向されたビームＬＢ１をシート基板Ｐの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、少なくとも反射部材（反射ミラーＭ１１〜Ｍ１５）および偏光ビームスプリッタＰＢＳ１は、反射ミラーＭ１０からシート基板ＰまでのビームＬＢ１の光路を折り曲げる光路偏向部材として機能する。この光路偏向部材によって、反射ミラーＭ１０に入射するビームＬＢ１の入射軸と照射中心軸Ｌｅ１とを略同軸にすることができる。ＸｔＺｔ平面に関して、描画ユニットＵ１内を通るビームＬＢ１は、略Ｕ字状またはコ字状の光路を通った後、−Ｚｔ方向に進んでシート基板Ｐに投射される。
このように、シート基板ＰがＸ方向（回転ドラムＤＲの外周面の周方向）に搬送されている状態で、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）によって、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰを主走査方向（Ｙ方向）に一次元に走査することで、スポット光ＳＰをシート基板Ｐの被照射面に相対的に２次元走査することができる。
なお、一例として、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の実効的な長さを３０ｍｍとし、実効的なサイズφが３μｍのスポット光ＳＰの１／２ずつ、つまり、１．５μｍずつ、オーバーラップさせながらスポット光ＳＰを描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿ってシート基板Ｐの被照射面上に照射する場合は、スポット光ＳＰは、１．５μｍの間隔でパルス発光される。したがって、１回の走査で照射されるスポット光ＳＰの数（発光パルス数）は、２００００（＝３０〔ｍｍ〕／１．５〔μｍ〕）となる。また、シート基板Ｐの副走査方向の送り速度（搬送速度）Ｖｔを２．４１９ｍｍ／ｓｅｃとし、副走査方向についてもスポット光ＳＰの走査が１．５μｍの間隔で行われるものとすると、描画ラインＳＬｎに沿った１回の走査開始（描画開始）時点と次の走査開始時点との時間差Ｔｐｘは、約６２０μｓｅｃ（＝１．５〔μｍ〕／２．４１９〔ｍｍ／ｓｅｃ〕）となる。この時間差Ｔｐｘは、８反射面ＲＰのポリゴンミラーＰＭが１面分（４５度＝３６０度／８）だけ回転する時間である。この場合、ポリゴンミラーＰＭの１回転の時間が、約４．９６ｍｓｅｃ（＝８×６２０〔μｓｅｃ〕）となるように設定される必要があるので、ポリゴンミラーＰＭの回転速度Ｖｐは、毎秒約２０１．６１３回転（＝１／４．９６〔ｍｓｅｃ〕）、すなわち、約１２０９６．８ｒｐｍに設定される。
一方、ポリゴンミラーＰＭの１反射面ＲＰで反射したビームＬＢ１が有効にｆθレンズＦＴに入射する最大入射角度（スポット光ＳＰの最大描画長に対応）は、ｆθレンズＦＴの焦点距離と最大描画長によっておおよそ決まってしまう。一例として、８つの反射面ＲＰを有するポリゴンミラーＰＭの場合は、１反射面ＲＰ分の回転角度４５度のうちで実走査に寄与する回転角度αの比率（走査効率）は、α／４５度で表される。本第１の実施の形態では、実走査に寄与する回転角度αを１５度とするので、走査効率は１／３（＝１５度／４５度）となり、ｆθレンズＦＴの最大入射角は３０度（光軸ＡＸｆを中心として±１５度）となる。そのため、描画ラインＳＬｎの最大描画長（例えば、３１ｍｍ）分だけスポット光ＳＰを走査するのに必要な時間Ｔｓは、Ｔｓ＝Ｔｐｘ×走査効率、となり、先の数値例の場合は、時間Ｔｓ、約２０６．６６６・・・μｓｅｃ（＝６２０〔μｓｅｃ〕／３）、となる。本第１の実施の形態における描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の実効的な描画長を３０ｍｍとするので、この描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの１走査の走査時間Ｔｓｐは、約２００μｓｅｃ（＝２０６．６６６・・・〔μｓｅｃ〕×３０〔ｍｍ〕／３１〔ｍｍ〕）、となる。したがって、この時間Ｔｓｐの間に、２００００のスポット光ＳＰ（パルス光）を照射する必要があるので、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのビームＬＢの発光周波数（発振周波数）Ｆｓは、Ｆｓ≒２００００回／２００μｓｅｃ＝１００ＭＨｚとなる。そこで、一例として１００ＭＨｚを、発振周波数Ｆｓの基準周波数とする。
図５に示す原点センサＯＰ１は、ポリゴンミラーＰＭの反射面ＲＰの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始可能な所定位置にくるとパルス状の原点信号ＳＺ１を発生する。言い換えるならば、原点センサＯＰ１は、これからスポット光ＳＰの走査を行う反射面ＲＰの角度が所定の角度位置になったときに原点信号ＳＺ１を発生する。ポリゴンミラーＰＭは、８つの反射面ＲＰを有するので、原点センサＯＰ１は、ポリゴンミラーＰＭが１回転する期間で、８回原点信号ＳＺ１を出力することになる。この原点センサＯＰ１が発生した原点信号ＳＺ１は、主制御ユニットＭＣＵに送られる。原点センサＯＰ１が原点信号ＳＺ１を発生してから、遅延時間Ｔｄｙ１経過後にスポット光ＳＰの描画ラインＳＬ１に沿った走査が開始される。つまり、この原点信号ＳＺ１は、描画ユニットＵ１によるスポット光ＳＰの描画開始タイミング（走査開始タイミング）を示す情報となっている。
原点センサＯＰ１は、シート基板Ｐの感光性機能層に対して非感光性の波長域のレーザビームＢｇａ（連続発光）を反射面ＲＰに対して射出するビーム送光系ｏｐａと、反射面ＲＰで反射したレーザビームＢｇａの反射ビームＢｇｂを受光して原点信号ＳＺ１を発生するビーム受光系ｏｐｂとを有する。ビーム送光系ｏｐａは、図示しないが、レーザビームＢｇａを射出する光源と、光源が発光したレーザビームＢｇａを反射面ＲＰに投射する光学部材（反射ミラーやレンズ等）とを有する。ビーム受光系ｏｐｂは、図示しないが、受光した反射ビームＢｇｂを受光して電気信号に変換する光電変換素子を含む受光部と、反射面ＲＰで反射した反射ビームＢｇｂを前記受光部に導く光学部材（反射ミラーやレンズ等）を有する。ビーム送光系ｏｐａとビーム受光系ｏｐｂとは、ポリゴンミラーＰＭの回転位置が、反射面ＲＰによるスポット光ＳＰの走査が開始される直前の所定位置にきたときに、ビーム送光系ｏｐａが射出したレーザビームＢｇａの反射ビームＢｇｂをビーム受光系ｏｐｂが受光することができる位置に設けられている。なお、描画ユニットＵ２〜Ｕ６に設けられている原点センサＯＰｎをＯＰ２〜ＯＰ６で表し、原点センサＯＰ２〜ＯＰ６で発生するパルス状の原点信号ＳＺｎをＳＺ２〜ＳＺ６で表す。主制御ユニットＭＣＵは、この原点信号ＳＺｎ（ＳＺ１〜ＳＺ６）に基づいて、どの描画ユニットＵｎがこれからスポット光ＳＰの走査を行うことができるかを管理している。また、原点信号ＳＺ２〜ＳＺ６が発生してから、描画ユニットＵ２〜Ｕ６による描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６に沿ったスポット光ＳＰの走査を開始するまでの遅延時間ＴｄｙｎをＴｄｙ２〜Ｔｄｙ６で表す場合がある。
図５に示す光検出器ＤＴは、入射した光を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムＤＲの表面には、予め決められた基準マークおよび基準パターン（図１３参照）が形成されている。この回転ドラムＤＲのうち、基準マークおよび基準パターンが形成された領域と、基準マークおよび基準パターンが形成されていない領域とでは、ビームＬＢ１の波長に対する反射率が異なるように設定されている。例えば、基準マークおよび基準パターンが形成されている領域は、ビームＬＢ１の波長域に対して低めの反射率（１０〜５０％）の素材で構成され、基準マークおよび基準パターンが形成されていない領域は、反射率が１０％以下の材料または光を吸収する材料で構成される。そのため、シート基板Ｐが巻き付けられていない状態、またはシート基板Ｐの透明部（例えば、図６に示す余白部ＢＬＳ）を通した状態で、回転ドラムＤＲの基準マーク、基準パターンが形成された領域に描画ユニットＵ１からビームＬＢ１のスポット光ＳＰを照射すると、その反射光が、シリンドリカルレンズＣＹｂ、反射ミラーＭ１５、ｆθレンズＦＴ、ポリゴンミラーＰＭ、反射ミラーＭ１４、シリンドリカルレンズＣＹａ、λ／４波長板ＱＷ、反射ミラーＭ１３、フィールドアパーチャＦＡ、偏向調整光学部材ＤＰ、シフト光学部材ＳＲ、および、反射ミラーＭ１２を通過して偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１とシート基板Ｐとの間、具体的には、反射ミラーＭ１３とシリンドリカルレンズＣＹａとの間には、λ／４波長板ＱＷが設けられている。これにより、シート基板Ｐに照射されるビームＬＢ１は、このλ／４波長板ＱＷによってＰ偏光から円偏光のビームＬＢ１に変換され、回転ドラムＤＲの基準マーク、基準パターン（或いはシート基板Ｐ）から偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に戻ってくる反射光（正規反射光）は、このλ／４波長板ＱＷによって、円偏光からＳ偏光に変換される。したがって、回転ドラムＤＲの基準マーク、基準パターン（或いはシート基板Ｐ）からの正規反射光は偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過し、光学レンズ系Ｇ１０を介して光検出器ＤＴに入射する。
このとき、回転ドラムＤＲを回転して描画ユニットＵ１がスポット光ＳＰを走査することで、回転ドラムＤＲの外周面には、スポット光ＳＰ（その強度は高レベル）が２次元的に照射される。したがって、光検出器ＤＴからの光電信号の強度変化をデジタルサンプリングすることで、回転ドラムＤＲに形成された基準マークおよび基準パターンの画像情報を取得することができる。
具体的には、光検出器ＤＴから出力される光電信号の強度変化を、ビームＬＢ１（スポット光ＳＰ）のパルス発光のためのクロック信号ＬＴＣ（レーザ光源ＬＳＡ、ＬＳＢで作られる）に応答して、デジタルサンプリングすることでＹｔ方向の１次元の画像データとして取得する。さらに、描画ラインＳＬ１上における回転ドラムＤＲの回転角度位置を計測するエンコーダヘッドＥＣ０ａ、ＥＣ０ｂの計測値に応答して、副走査方向の一定距離（例えば、スポット光ＳＰのサイズφの１／２）ごとにＹｔ方向の１次元の画像データをＸｔ方向に並べることにより、回転ドラムＤＲの表面の２次元の画像情報を所得する。主制御ユニットＭＣＵは、この取得した回転ドラムＤＲの基準マークおよび基準パターンの２次元の画像情報に基づいて、描画ユニットＵ１の描画ラインＳＬ１の傾きを計測する。この描画ラインＳＬ１の傾きとは、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）間における相対的な傾きであってもよく、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏに対する傾き（絶対的な傾き）であってもよい。なお、同様にして、各描画ラインＳＬ２〜ＳＬ６の傾きも計測することができることはいうまでもない。
なお、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々が照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回動（回転）することができるように、図示しない本体フレームに保持されている。この各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）が、照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回動すると、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）も、シート基板Ｐの被照射面上で照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回動する。したがって、各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）は、Ｙ方向に対して傾くことになる。各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）が照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回動した場合であっても、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）内を通過するビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）と各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）内の光学的な部材との相対的な位置関係は変わらない。したがって、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）は、シート基板Ｐの被照射面上で回動した描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿ってスポット光ＳＰを走査することができる。この各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りの回動は、主制御ユニットＭＣＵの制御の下、図示しないアクチュエータによって行われる。
そのため、主制御ユニットＭＣＵは、計測した各描画ラインＳＬｎの傾きに応じて、描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）の各々を照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回動させることで、複数の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の平行状態を保つことができる。また、アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍを用いて検出したマークＭＫｍの位置に基づいて、シート基板Ｐや露光領域Ｗが歪んでいる（変形している）と計測された場合は、それに応じて描画するパターンも歪ませる必要性がある。そのため、主制御ユニットＭＣＵは、シート基板Ｐや露光領域Ｗが歪んでいる（変形している）と判断した場合は、描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）を照射中心軸Ｌｅｎ（Ｌｅ１〜Ｌｅ６）回りに回動させることで、シート基板Ｐや露光領域Ｗの歪み（変形）に応じて各描画ラインＳＬｎをＹ方向に対して微少に傾斜させる。その際、本実施の形態においては、各描画ラインＳＬｎに沿って描画されるパターンを、指定された倍率（例えば、ｐｐｍオーダー）に応じて伸縮させるような制御、或いは、各描画ラインＳＬｎを個別に主走査方向（図５中のＹｔ方向）に微少にシフトさせる制御が可能となっている。その場合、Ｙ方向に関して互いに隣接する描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の各々で描画されるパターン同士が良好な精度で継ぎ合わされる条件も考慮した制御が行われる。
この描画ラインＳＬｎの倍率は、発振周波数Ｆｓを基準周波数（例えば、１００ＭＨｚ）からずらすことで、描画ラインＳＬｎの倍率を変える、つまり、描画ラインＳＬｎを伸縮することができる。例えば、発振周波数Ｆｓを基準周波数より高くすることで描画ラインＳＬｎを縮小することができ、発振周波数Ｆｓを基準周波数より低くすることで描画ラインＳＬｎを伸長することができる。この発振周波数Ｆｓは、倍率補正情報ＣＭｇに応じて決定されるので、主制御ユニットＭＣＵがレーザ光源ＬＳＡ、ＬＳＢの制御回路２２２に倍率補正情報ＣＭｇを出力することで、描画ラインＳＬｎの倍率を変えることができる。また、主制御ユニットＭＣＵは、遅延時間Ｔｄｙｎ（Ｔｄｙ１〜Ｔｄｙ６）を変えることで描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）を主走査方向に沿ってシフトすることができる。例えば、描画ラインＳＬｎの中点が最大描画長の中点となるように設定された遅延時間Ｔｄｙｎを基準遅延時間とし、遅延時間Ｔｄｙｎを基準遅延時間より短くすることで、描画ラインＳＬｎを主走査方向と反対側の方向側にシフトすることができる。また、遅延時間Ｔｄｙｎを基準遅延時間より長くすることで、描画ラインＳＬｎを主走査方向側にシフトすることができる。主制御ユニットＭＣＵは、原点センサＯＰｎが原点信号ＳＺｎを発生してから遅延時間Ｔｄｙｎ経過すると、シリアルデータＤＬｎをレーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）の駆動回路２０６ａにシリアルデータＤＬｎを出力する。これにより、ビームＬＢｎのスポット光ＳＰの走査が開始される。
なお、描画ユニットＵｎの照射中心軸Ｌｅｎと、描画ユニットＵｎが実際に回動する軸（回動中心軸）とが完全に一致していなくても、所定の許容範囲内で両者が同軸であればよい。この所定の許容範囲は、描画ユニットＵｎを角度θｓｍだけ回動させたときの実際の描画ラインＳＬｎの描画開始点（または描画終了点）と、照射中心軸Ｌｅｎと回動中心軸とが完全に一致すると仮定したときに描画ユニットＵｎを所定の角度θｓｍだけ回動させたときの設計上の描画ラインＳＬｎの描画開始点（または描画終了点）との差分量が、スポット光ＳＰの主走査方向に関して、所定の距離（例えば、スポット光ＳＰのサイズφ）以内となるように設定されている。また、描画ユニットＵｎに実際に入射するビームＬＢｎの光軸が、描画ユニットＵｎの回動中心軸と完全に一致してなくても、前記した所定の許容範囲内で同軸であればよい。
図６は、シート基板Ｐに形成されたアライメント用のマークＭＫｍ、シート基板Ｐ上におけるアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍのマーク検出領域Ｖｗ１ｍ、Ｖｗ２ｍ、および、シート基板Ｐ上に形成された描画ラインＳＬｎを示す図である。複数のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、シート基板Ｐの被照射面上の露光領域Ｗに描画される所定のパターンとシート基板Ｐとを相対的に位置合わせする（アライメントする）ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、回転ドラムＤＲの外周面（円周面）で支持されているシート基板Ｐ上で、複数のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）を検出する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）は、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から照射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰのシート基板Ｐ上における被投射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりもシート基板Ｐの搬送方向の上流側（−Ｘ方向側）に設けられている。また、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、複数の描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）から照射されるビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）のスポット光ＳＰのシート基板Ｐ上における被照射領域（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６で囲まれた領域）よりもシート基板Ｐの搬送方向の下流側（＋Ｘ方向側）に設けられている。
アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）は、アライメント用の照明光をシート基板Ｐに投射する光源と、シート基板Ｐの表面のマークＭＫｍを含む局所領域（観察視野領域）Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）、Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）の拡大像を得る観察光学系（対物レンズを含む）と、その拡大像をシート基板Ｐが搬送方向に移動している間に、シート基板Ｐの搬送速度Ｖｔに応じた高速シャッタで撮像するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）の各々が撮像した撮像信号（画像データ）は主制御ユニットＭＣＵに送られる。主制御ユニットＭＣＵは、この送られてきた複数の撮像信号の画像解析を行うことで、シート基板Ｐ上のマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）の位置（マーク位置情報）を検出する。なお、アライメント用の照明光は、シート基板Ｐ上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域（非感光波長域）の光、例えば、波長５００〜８００ｎｍ程度の光である。アライメント用の照明光は、非感光波長域の間の１つの波長にピークを有する単色光や複数の波長にピークを有する多色光、或いは非感光波長域の間でブロードな強度分布を有するブロードバンド光のいずれであってもよい。
複数のマークＭＫ１〜ＭＫ４は、各露光領域Ｗの周りに設けられている。マークＭＫ１、ＭＫ４は、露光領域Ｗのシート基板Ｐの幅方向の両側に、シート基板Ｐの長尺方向に沿って一定の間隔Ｄｈで複数形成されている。マークＭＫ１は、シート基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、マークＭＫ４は、シート基板Ｐの幅方向の＋Ｙ方向側にそれぞれ形成されている。このようなマークＭＫ１、ＭＫ４は、シート基板Ｐが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、シート基板Ｐの長尺方向（Ｘ方向）に関して同一位置になるように配置される。さらに、マークＭＫ２、ＭＫ３は、マークＭＫ１とマークＭＫ４の間であって、露光領域Ｗの＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側との余白部ＢＬＳにシート基板Ｐの幅方向（短尺方向）に沿って形成されている。マークＭＫ２は、シート基板Ｐの幅方向の−Ｙ方向側に、マークＭＫ３は、シート基板Ｐの＋Ｙ方向側に形成されている。
さらに、シート基板Ｐの−Ｙ方向側の端部に配列されるマークＭＫ１と余白部ＢＬＳのマークＭＫ２とのＹ方向の間隔、余白部ＢＬＳのマークＭＫ２とマークＭＫ３のＹ方向の間隔、および、シート基板Ｐの＋Ｙ方向側の端部に配列されるマークＭＫ４と余白部ＢＬＳのマークＭＫ３とのＹ方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのマークＭＫｍ（ＭＫ１〜ＭＫ４）は、第１層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第１層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Ｗの周りにマーク用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、マークＭＫｍは、露光領域Ｗ内に形成されてもよい。例えば、露光領域Ｗ内であって、露光領域Ｗの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域Ｗ内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をマークＭＫｍとして利用してもよい。
アライメント顕微鏡ＡＭ１１、ＡＭ２１は、図６に示すように、対物レンズによる観察視野領域（検出領域）Ｖｗ１１、Ｖｗ２１内に存在するマークＭＫ１を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡ＡＭ１２〜ＡＭ１４、ＡＭ２２〜ＡＭ２４は、対物レンズによる観察視野領域Ｖｗ１２〜Ｖｗ１４、Ｖｗ２２〜Ｖｗ２４内に存在するマークＭＫ２〜ＭＫ４を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４は、複数のマークＭＫ１〜ＭＫ４の位置に対応して、シート基板Ｐの−Ｙ方向側からＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４、の順でシート基板Ｐの幅方向に沿って設けられている。
複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１１〜ＡＭ１４）は、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察視野領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）との距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。複数のアライメント顕微鏡ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）も同様に、Ｘ方向に関して、露光位置（描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６）と観察視野領域Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）との距離が、露光領域ＷのＸ方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Ｙ方向に設けられるアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍの数は、シート基板Ｐの幅方向に形成されるマークＭＫｍの数に応じて変更可能である。また、各観察視野領域Ｖｗ１ｍ（Ｖｗ１１〜Ｖｗ１４）、Ｖｗ２ｍ（Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４）のシート基板Ｐの被照射面上の大きさは、マークＭＫ１〜ＭＫ４の大きさやアライメント精度（位置計測精度）に応じて設定されるが、１００〜５００μｍ角程度の大きさである。
この複数のアライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ（ＡＭ１〜ＡＭ４）、ＡＭ２ｍ（ＡＭ２１〜ＡＭ２４）、スケール円盤ＳＤａ、ＳＤｂ、および、複数のエンコーダヘッドＥＣ０〜ＥＮ３から構成されるアライメント系を用いることで、シート基板Ｐの搬送状態（歪んでいるか否か）、露光領域Ｗの位置、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ６のシート基板Ｐ上における位置等を高精度に把握することができる。
次に、本実施の形態の回転ドラム（基板支持装置）ＤＲについて詳しく説明する。回転ドラムＤＲの内部には、複数の描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の各々の位置に対応して、図１１に示すようなセンサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ６）が設けられている。このセンサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ６）の各々は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に沿って走査されたビームＬＢｎを検出するための３つの光電センサＰＤｉ（ｉ＝１、２、３）を有する。描画ラインＳＬｎがシート基板Ｐの余白部ＢＬＳ上に位置している状態で、描画ユニットＵｎによってビームＬＢｎのスポット光ＳＰが描画ラインＳＬｎによって走査されると、余白部ＢＬＳを透過したビームＬＢｎがセンサ部ＳＥｎの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）に入射する。なお、シート基板Ｐの余白部ＢＬＳは透明領域であるとする。つまり、シート基板Ｐは、透明な材料で形成されており、その透明な材料のシート基板Ｐの露光領域Ｗに電子デバイスの回路および配線等にパターン層が形成される。
図７は、回転ドラムＤＲの外観図を示す図である。回転ドラムＤＲは、回転中心軸ＡＸｏから一定の半径を有する円筒体（円筒管）５０と、円筒体５０の外周面の全体に巻き付けられて接着された厚さ１ｍｍ以下の湾曲可能な薄板状のシートガラスＣＧと、円筒体５０の側面に設けられ、シャフトＳｆｔを有する側壁部５２とを有する。円筒体５０と側壁部５２は、溶接によって接合されている。シートガラス（カバー部材、カバーガラス）ＣＧは円筒体５０の外周面の直径よりも小さい直径まで湾曲可能であり、例えば、厚さが２００μｍ以下のガラスである。このとき、シートガラスＣＧは、円筒体５０の外周面の半径と同じ半径、若しくは、円筒体５０の外周面の半径よりも若干大きい半径の円筒面状となるように、円筒体５０の外周面に巻き付けられている。円筒体５０の外周面のうち、シートガラスＣＧが巻き付けられる領域に、シートガラスＣＧの厚さ程度の凹部を形成することで、円筒体５０に巻き付けられたシートガラスＣＧの回転中心軸ＡＸｏからの半径を、円筒体５０の外周面の回転中心軸ＡＸｏからの半径と一致若しくは所定の許容範囲内で一致させてもよい。円筒体５０に巻き付けられるシートガラスＣＧの周方向の長さが円筒体５０の外周の長さより若干短くなるようにシートガラスＣＧを形成する。そのため、円筒体５０にシートガラスＣＧを巻き付けた際に、シートガラスＣＧの両端部が隣接せず、所定の隙間Ｇｐが空くが、樹脂や接着剤等でこの隙間Ｇｐが埋められる。なお、円筒体５０に巻き付けられるシートガラスＣＧの周方向の長さを円筒体５０の外周の長さと同じとなるようにシートガラスＣＧを形成すれば、隙間Ｇｐが生じることはないが、そのようにシートガラスＣＧを高精度に製造すると、コスト増になることもある。
円筒体５０には、複数の描画ラインＳＬｎの各々に対応したＹ方向の位置に、複数の開口部５０n（５０1〜５０6）が設けられている。つまり、複数の開口部５０n（５０1〜５０6）は、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）に対応して、回転ドラムＤＲの周方向に沿って２列に千鳥配列で形成されている。この開口部５０nの開口領域のＹ方向の寸法は、描画ラインＳＬｎを含むように設定され、Ｘ方向（周方向）の寸法は光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）を収容可能な大きさに設定される。この複数の開口部５０n（５０1〜５０6）の各々は、円筒体５０の周方向に１８０度離れた２ヶ所にそれぞれ形成されている。この複数の開口部５０n（５０1〜５０6）の各々に、上述した３つの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）を有するセンサ部ＳＥｎが設けられる。つまり、開口部５０1にセンサ部ＳＥ１が設けられ、同様に、開口部５０2〜５０6にセンサ部ＳＥ２〜ＳＥ６が設けられる。このように、円筒体５０には複数の開口部５０n（５０1〜５０6）が形成されているために、シートガラスＣＧによって、円筒体５０の外周面を全体的に覆っている。これによって、シート基板Ｐは、複数の開口部５０n（５０1〜５０6）の上でも、円筒面状に湾曲したシートガラスＣＧの表面に安定に密着支持されるので、シート基板Ｐが開口部５０n（５０1〜５０6）に対応した領域で著しく変形することが防止される。
なお、この複数の開口部５０n（５０1〜５０6）を、円筒体５０の周方向の１８０度離れた２ヶ所に設置する場合は、露光領域Ｗと露光領域Ｗとの余白部ＢＬＳを少なくとも回転ドラムＤＲの半周分の距離以上にする必要がある。また、複数の開口部５０n（５０1〜５０6）を、円筒体５０の周方向の９０度離れた４ヶ所に設置する場合は、露光領域Ｗと露光領域Ｗとの余白部ＢＬＳを少なくとも回転ドラムＤＲの全周の１／４分の距離以上にする必要がある。但し、露光領域Ｗと露光領域Ｗとの間の余白部ＢＬＳの全てについて、周方向（長尺方向）の長さを回転ドラムＤＲの外周面の全周長の１／２以上、または１／４以上に設定する必要はない。全周長の１／２以上、または１／４以上の長さに設定する余白部ＢＬＳは、例えば露光領域Ｗの数個〜数十個ごとにし、その数個〜数十個の露光領域Ｗの間の余白部ＢＬＳは全周長の１／４以下の長さとしてもよい。
シートガラスＣＧの表面には、後述するように、クロム等による遮光性の基準マークおよび基準パターンが形成されている。この基準マークおよび基準パターンは、複数の開口部５０n（５０1〜５０6）の各々に配置されたセンサ部ＳＥｎの３つの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）に対応して設けられた３つのマーク形成領域ＲＭｉ（ｉ＝１、２、３）内に形成されている。描画ラインＳＬｎに沿って走査されたビームＬＢｎのスポット光ＳＰがマーク形成領域ＲＭｉを横切ると、光電センサ（光電検出器）ＰＤｉは、遮光性の基準マークおよび基準パターンによって遮られずにシートガラスＣＧを透過したビームＬＢｎを受光する。光電センサＰＤ１は、シートガラスＣＧ上のマーク形成領域ＲＭ１を透過したビームＬＢｎを検出する。同様に、光電センサＰＤ２、ＰＤ３は、シートガラスＣＧ上のマーク形成領域ＲＭ２、ＲＭ３を透過したビームＬＢｎを検出する。基準マークおよび基準パターンは、シートガラスＣＧの表面に遮光性のクロム層を蒸着した後、レジストを塗布してシートガラスＣＧを平坦に保持した状態でフォトリソグラフィ露光機によってパターンを露光してエッチングすることで形成される。そして、基準マークおよび基準パターンが形成されたシートガラスＣＧを、円筒体５０の表面に巻き付ける際には、予め回転ドラムＤＲの外周面に刻印された合せマーク（図示略）と、シートガラスＣＧの周辺部等に形成された合せマーク（図示略）とを用いて、ＸＹ方向の位置ずれ誤差と傾き誤差とが極力小さくなるように位置合せして、シートガラスＣＧを円筒体５０の表面に巻き付ける（貼り合わせる）。
図８は、円筒体５０と側壁部５２とが溶接によって接合される前の図７に示す回転ドラムＤＲの状態を示す図であり、図８も用いてさらに詳しく説明する。側壁部５２には、センサ回路基板６０（図７、図９参照）を設置するための窓部５２Ａ、５２Ｂと、台座部５４Ａ、５４Ｂとが設けられている。この窓部５２Ａの回転中心軸ＡＸｏ側の内壁面と台座部５４Ａのセンサ回路基板（電気回路部）６０の設置面とは同一平面となっており、窓部５２Ｂの回転中心軸ＡＸｏ側の内壁面と台座部５４Ｂのセンサ回路基板６０の設置面とは同一平面となっている。センサ部ＳＥｎは、このセンサ回路基板６０に接続される。
窓部５２Ａおよび台座部５４Ａと、窓部５２Ｂおよび台座部５４Ｂとは、回転中心軸ＡＸｏを中心に対称的に設けられている。このとき、回転中心軸ＡＸｏからみた窓部５２Ａおよび台座部５４Ａの周方向の中心位置の方位と、回転中心軸ＡＸｏからみた奇数番の開口部５０1、５０3、５０5（または描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５）と、偶数番の開口部５０2、５０4、５０6（または描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６）と、の周方向の中心位置の方位とが、同じ方位となるように円筒体５０と側壁部５２とは溶接される。なお、円筒体５０の内周面５０Ｊの回転中心軸ＡＸｏからの半径と、側壁部５２の外周面５２Ｃの回転中心軸ＡＸｏからの半径とは略一致する。
円筒体５０の＋Ｙ方向側の側面にも、−Ｙ方向の側面に設けられた側壁部５２と同一構成の側壁部５２が設けられている。−Ｙ方向側の側壁部５２に設けられた台座部５４Ａ、５４Ｂには、描画ラインＳＬ１〜ＳＬ３に対応した３つの開口部５０1〜５０3の各々に設けられる３つのセンサ部ＳＥ１〜ＳＥ３と接続されるセンサ回路基板６０が設置される。同様に、＋Ｙ方向側の側壁部５２の台座部５４Ａ、５４Ｂには、描画ラインＳＬ４〜ＳＬ６に対応した３つの開口部５０4〜５０6の各々に設けられるセンサ部ＳＥ４〜ＳＥ６と接続されるセンサ回路基板６０が設置される。円筒体５０の＋Ｙ方向側の側面と−Ｙ方向の側面の各々に側壁部５２を取り付けて溶接する際、Ｙ方向の両側に突出するシャフトＳｆｔが回転中心軸ＡＸｏに関して偏心しないように位置合せされる。溶接された円筒体５０と側壁部５２とは、図９のような状態となるが、シャフトＳｆｔ（回転中心軸ＡＸｏ）と円筒体５０の外周面との偏心誤差、および円筒体５０の外周面の真円からの誤差を許容範囲内に抑えるため、旋盤によって円筒体５０の外周面を研削した後、その表面を所定の粗さ（Ｒａ値）になるように研磨する。研磨後の円筒体５０の外周面（および開口部５０nの断面部）には、描画用のビームＬＢｎの波長域で所定の反射率（例えば１０％以下）となるような反射防止膜が蒸着される。
ところで、回転ドラムＤＲのＹ方向の両端に突出するシャフトＳｆｔは、ベアリングを介して露光部本体ＥＸの支持フレームに固定されるため、シャフトＳｆｔ自体の同軸性（直線性）や真円度も数μｍ以下の精度であることが望ましい。そこで、図８の構成を図１０のような構造に変更して、円筒体５０、側壁部５２、および、シャフトＳｆｔを溶接にて組み立ててもよい。図１０は、ＹＺ面と平行で回転中心軸ＡＸｏを含む平面で、回転ドラムＤＲを破断した状態を示し、シャフトＳｆｔは回転ドラムＤＲのＹ方向の両側に所定の長さ分だけ飛び出すような長さの単一の丸棒材で構成される。シャフトＳｆｔは、予め精密な旋盤によって軸ぶれ（直線性）誤差や真円度誤差が数μｍ以下となるように加工されている。円筒体５０のＹ方向の両側の各々に嵌め込まれる側壁部５２の中心には、シャフトＳｆｔを貫通可能な丸孔が形成され、図１０のように円筒体５０、側壁部５２、シャフトＳｆｔを組み合わせた後、円筒体５０の内周面５０ＪのＹ方向の端部と側壁部５２の外周面５２Ｃとが密接する部分ｍｐと、側壁部５２の中心の丸孔部とシャフトＳｆｔとが密接する部分ｍｐとを溶接する。溶接後の円筒体５０の外周面は、シャフトＳｆｔ（単一の丸棒材）を基準として研削加工、研磨加工される。
図９は、センサ回路基板（電気回路部）６０の回転ドラムＤＲへの設置方法を説明するための図である。円筒体５０と側壁部５２とを溶接によって接合し、円筒体５０の外周面を研削、研磨して反射防止膜を蒸着した後（シートガラスＣＧが巻き付けられていない状態）、窓部５２Ａ、５２Ｂの各々からセンサ回路基板６０を挿入して、台座部５４Ａ、５４Ｂ上にセンサ回路基板６０を設置する。このセンサ回路基板６０は、接着剤等によって台座部５４Ａ、５４Ｂに固定される。１つのセンサ回路基板６０には、３つのセンサ部ＳＥｎと電気的に接続するための３つのコネクタ部ＣＮＴｎ（ｎ＝１、２、３）が設けられている。−Ｙ方向側の側壁部５２の窓部５２Ａ、５２Ｂの各々から挿入されるセンサ回路基板６０には、開口部５０1〜５０3に設けられるセンサ部ＳＥ１〜ＳＥ３と接続するための３つのコネクタ部ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３が設けられている。同様に、＋Ｙ方向側の側壁部５２の窓部５２Ａ、５２Ｂの各々から挿入されるセンサ回路基板６０には、開口部５０4〜５０6に設けられるセンサ部ＳＥ４〜ＳＥ６と接続するための３つのコネクタ部ＣＮＴ４〜ＣＮＴ６が設けられている（図示略）。センサ回路基板６０上には、図１５を用いて後述するが、無線電力供給部１０８、二次電池（充電可能な電池）１１０、無線通信ユニット１０６、および、マイコンユニット１０４等が搭載されている。
図１１は、センサ部ＳＥｎ（ｎ＝１〜６）の構成を示す図である。なお、各センサ部ＳＥ１〜ＳＥ６は、互いに同一の構成を有するものとする。センサ部ＳＥｎは、３つのセンサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）と、３つのセンサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）を支持するＸＹ平面と平行な平面状のボードＢＤａと、ボードＢＤａに接続されたＹＺ平面と平行な平面状のボード（回路基板）ＢＤｂとを有する。なお、このセンサ部ＳＥｎは、回転ドラムＤＲ（円筒体５０）内に取付けられて回転するため、直交座標系ＸＹＺにおいて図１１に示すような状態で位置するのは、回転ドラムＤＲが特定の回転角度位置になったときだけであるが、そのときの配置状態で説明する。センサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）は、光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）と集光レンズＬＧとを有する。センサユニットＳＵ１が有する光電センサＰＤｉをＰＤ１とし、同様に、センサユニットＳＵ２、ＳＵ３が有する光電センサＰＤｉをＰＤ２、ＰＤ３とする。センサユニットＳＵｉの集光レンズＬＧは、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸｇを有し、入射したビームＬＢｎを光電センサＰＤｉの受光面上に集光する凸レンズで構成される。この集光レンズＬＧによって、ビームＬＢｎの走査軌跡である描画ラインＳＬｎ中の一定範囲（集光レンズＬＧの口径寸法）に渡って、ビームＬＢｎを光電センサＰＤｉに導くことができる。３つのセンサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）は、集光レンズＬＧの各光軸ＡＸｇが一定の距離ＤＨｓだけＹ方向に離れるように、等間隔にボードＢＤａの設置面上でＹ方向に沿って直線上に配置されている。具体的には、センサユニットＳＵ１とセンサユニットＳＵ３との間に、センサユニットＳＵ２が位置し、センサユニットＳＵ１の中心位置とセンサユニットＳＵ２の中心位置との距離と、センサユニットＳＵ２の中心位置とセンサユニットＳＵ３の中心位置との距離はともに距離ＤＨｓである。なお、光電センサＰＤｉは、センサユニットＳＵｎの中心位置（集光レンズＬＧの光軸ＡＸｇ）と光電センサＰＤｉの中心位置とが一致するように、センサユニットＳＵｎ内に設けられている。
平面状のボードＢＤｂは、ボードＢＤａの設置面と直交するようにボードＢＤａの−Ｚ方向側に取り付けられている。ボードＢＤｂの＋Ｘ方向側の面には、光電センサＰＤｉで検出されたアナログの電気信号を増幅するアンプＡｍｐｎ（Ａｍｐ１〜Ａｍｐ３）が取り付けられている。アンプＡｍｐ１は、光電センサＰＤ１が検出したアナログの電気信号を増幅する。同様に、アンプＡｍｐ２、Ａｍｐ３は、光電センサＰＤ２、ＰＤ３が検出したアナログの電気信号を増幅する。ボードＢＤｂの＋Ｘ方向側の面には、複数の光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）が検出した電気信号を出力するために、リボンワイヤＬＷが接続され、リボンワイヤＬＷの先端には、センサ回路基板６０のコネクタ部ＣＮＴｎ（図９）と接続するためのソケットＰＬＧｎが設けられている。センサ部ＳＥ１のソケットＰＬＧ１は、コネクタ部ＣＮＴ１と接続され、同様に、センサ部ＳＥ２〜ＳＥ６のソケットＰＬＧ２〜ＰＬＧ６は、コネクタ部ＣＮＴ２〜ＣＮＴ６と接続される。以上のように、センサ部ＳＥ１〜ＳＥ３と接続されるセンサ回路基板６０は、回転ドラムＤＲ（円筒体５０）内の−Ｙ方向側の台座部５４Ａに取付けられ、センサ部ＳＥ４〜ＳＥ６と接続されるセンサ回路基板６０は、回転ドラムＤＲ（円筒体５０）内の＋Ｙ方向側の台座部５４Ａに取付けられる。さらに、回転ドラムＤＲの外周面を１８０°回転させた反対側にも６つの開口部５０n（５０1〜５０6）が設けられている場合は、同様に、６つのセンサ部ＳＥｎの各々と接続される２つのセンサ回路基板６０が、回転ドラムＤＲ（円筒体５０）内の＋Ｙ方向側と−Ｙ方向側の台座部５４Ｂに取付けられる。
次に、図１２を用いて、センサ部ＳＥｎの開口部５０nへの取付け方法について説明する。図１２では、センサ部ＳＥ１の開口部５０1への取付けを例に挙げて図示しているが、他のセンサ部ＳＥ２〜ＳＥ６の開口部５０2〜５０6への取付けも同様である。円筒体５０の内周側の開口部５０1付近には、センサ部ＳＥ１のボードＢＤａを所定の高さ位置（径方向の位置）で支持するための支持部材５０Ｍが設けられている。この支持部材５０Ｍは、側壁部５２を円筒体５０に溶接する前に、円筒体５０の内周面５０Ｊに取り付けられている。センサ回路基板６０を台座部５４Ａ（５４Ｂ）に固定した後、センサ部ＳＥ１のソケットＰＬＧ１およびリボンワイヤＬＷを開口部５０1に通し、ソケットＰＬＧ１を専用のペンチ等の工具で保持した状態でコネクタ部ＣＮＴ１に差し込んで接続する。そのため、リボンワイヤＬＷは十分なたるみが生じるような長さに設定されている。その後、センサ部ＳＥ１のボードＢＤａを支持部材５０Ｍに固定する。これにより、センサ部ＳＥ１は、開口部５０1内に設けられていることになる。このとき、各センサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）の集光レンズＬＧの光軸ＡＸｇの延長線が、回転中心軸ＡＸｏを通るように設定される。
このようにして、各開口部５０n（５０1〜５０6）に、センサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ６）を取り付けた後、複数のセンサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ６）の各々の各センサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）の集光レンズＬＧの光軸ＡＸｇの位置に対応する位置に、基準マークおよび基準パターンが形成されたマーク形成領域ＲＭｉ（ＲＭ１〜ＲＭ３）がくるように、シートガラスＣＧを円筒体５０の外周面に密着させて貼り付ける。シートガラスＣＧの表面には、例えば、国際公開第２０１４／０３４１６１号パンフレットに開示されているような条件で反射率／透過率を調整する多層膜を蒸着しておいてもよい。この場合は、シートガラスＣＧの集光レンズＬＧの直上部分（マーク形成領域ＲＭｉ）の透過率が露光用のビームＬＢｎの波長域で高くなるように設定されるとよい。
図１３は、マーク形成領域ＲＭｉおよびセンサユニットＳＵｉと描画ラインＳＬｎとの位置関係の一例を示す図である。マーク形成領域ＲＭ１およびセンサユニットＳＵ１と、マーク形成領域ＲＭ３およびセンサユニットＳＵ３とは、Ｙ方向に関して、スポット光ＳＰの最大描画長（例えば３１ｍｍ）の描画ラインＳＬｎの両端部側に位置し、マーク形成領域ＲＭ２およびセンサユニットＳＵ２は、描画ラインＳＬｎの中央に位置する。ＸＹ平面に関して、マーク形成領域ＲＭｉ（ＲＭ１〜ＲＭ３）の中心位置とセンサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）の中心位置とは一致する。したがって、３つのマーク形成領域ＲＭｉ（ＲＭ１〜ＲＭ３）は、一定の距離ＤＨｓを離して等間隔にＹ方向に沿って直線上に配置されている。描画ラインＳＬｎに沿って走査されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰが複数のマーク形成領域ＲＭｉ（ＲＭ１〜ＲＭ３）上を走査したときに、センサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ３）の各々から出力される電気信号（検出信号）の時間間隔および信号波形の形状を比較することで、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの等速性、描画ラインＳＬｎの歪み、描画ラインＳＬｎの両端部側と中央とにおけるスポット光ＳＰの直径の変化（球面収差）等を計測することができる。これらの計測は、主制御ユニットＭＣＵによって行われる。つまり、センサ回路基板６０は、主制御ユニットＭＣＵと通信可能であり、センサ回路基板６０は、各センサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ６）から出力された信号を主制御ユニットＭＣＵに出力する。なお、センサ回路基板６０が各センサユニットＳＵｉ（ＳＵ１〜ＳＵ６）から出力された信号を自律的に演算処理して計測値を求める構成としてもよい。
図１４は、マーク形成領域ＲＭｉに形成された基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙおよび基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の一例を示す図である。Ｙ方向に離散的に並んでシートガラスＣＧ上に形成された３つの基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３の各々は、Ｘ方向（回転ドラムＤＲの周方向）に延びたラインパターン（遮光性）をＹ方向に一定のピッチで配列したラインアンドスペースパターンである。複数の基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３の各々は、互いに、ラインアンドスペースの線幅とピッチとが異なるようにシートガラスＣＧ上に形成されていてもよい。基準マークＭＰｘは、Ｙ方向に延びるライン状のパターン（遮光性）であり、基準マークＭＰｙは、Ｘ方向に延びるライン状のパターン（遮光性）である。この２つの基準マークＭＰｘ、ＭＰｙは、十字状にクロスしている。このとき、基準マークＭＰｘの中心位置と、基準マークＭＰｙの中心位置とがクロスするように、基準マークＭＰｘ、ＭＰｙとがシートガラスＣＧ上に形成されている。基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２は、スポット光ＳＰの主走査方向（Ｙ方向）に対して±４５度傾いた方向に延びたラインパターン（遮光性）をＹ方向に一定のピッチで配列したラインアンドスペースである。
３つの基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３の中心位置と２つの基準マークＭＰｘ、ＭＰｙの中心位置とがＸ方向に関して距離ＤＸａだけ離れ、且つ、２つの基準マークＭＰｘ、ＭＰｙの中心位置と２つの基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の中心位置とがＸ方向に関して距離ＤＸｂだけ離れるように、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙおよび基準パターンＭＣＰ１、ＭＰＣ２がシートガラスＣＧ上に形成されている。３つの基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３は、マーク形成領域ＲＭｉ（ＲＭ１〜ＲＭ３）の＋Ｘ方向側に形成され、２つの基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２は、マーク形成領域ＲＭｉ（ＲＭ１〜ＲＭ３）の−Ｘ方向側に形成されている。そして、基準マークＭＰｘ、ＭＰｙは、Ｘ方向に関して、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３と２つの基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２との間に形成されている。
回転ドラムＤＲは、＋Ｘ方向に一定速度で回転しているので、ビームＬＢｎのスポット光ＳＰが走査される描画ラインＳＬｎの回転ドラムＤＲ上（シートガラスＣＧ上、或いはシート基板Ｐ上）の位置は、所定の間隔で−Ｘ方向にずれていく。基準マークＭＰｇ１〜ＭＰＧ３および基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２は、Ｙ方向に沿ってシートガラスＣＧ上に形成されているので、Ｙ方向に延びる描画ラインＳＬｎが基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３上に位置する場合は、ビームＬＢｎのスポット光ＳＰは、複数の基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３の各々をＹ方向に横切るように走査される。この描画ラインＳＬｎのＸ方向の位置は、カウンタ部ＥＣＮＴの計数値に基づいて確認することができる。また、これらの基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙおよび基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２は、アライメント顕微鏡ＡＭ１ｍ、ＡＭ２ｍによっても検出可能である。この場合は、これらの基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙおよび基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の少なくとも１つを検出できるＹ方向の位置に、１以上のアライメント顕微鏡を配置する必要がある。
図１５は、図９に示したセンサ回路基板（電気回路部）６０の回路構成と、図１１に示した光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）を備える３つのセンサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ３）の概略的な回路構成とをまとめて示す回路ブロック図である。３つのセンサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ３）の各々は、図１１、図１５で示すように、光電センサ（ＰＩＮフォトダイオード等）ＰＤ１〜ＰＤ３の各々の受光光量に応じた起電流を電圧値に変換する増幅アンプＡｍｐ１〜Ａｍｐ３と、増幅アンプＡｍｐ１〜Ａｍｐ３の各々からの出力電圧を加算する加算回路ＳＵＭとを備える。センサ部ＳＥｎ（ＳＥ１〜ＳＥ３）の各々の加算回路ＳＵＭからの出力信号をＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３とすると、センサ部ＳＥ１からの出力信号ＳＡ１は、ソケットＰＬＧ１とコネクタ部ＣＮＴ１とを介してセンサ回路基板（電気回路部）６０内の信号選択回路１００に送られる。同様に、センサ部ＳＥ２からの出力信号ＳＡ２は、ソケットＰＬＧ２とコネクタ部ＣＮＴ２とを介してセンサ回路基板（電気回路部）６０内の信号選択回路１００に送られ、センサ部ＳＥ３からの出力信号ＳＡ３は、ソケットＰＬＧ３とコネクタ部ＣＮＴ３とを介してセンサ回路基板（電気回路部）６０内の信号選択回路１００に送られる。
１つのセンサ部ＳＥｎ内の３つの光電センサＰＤ１〜ＰＤ３は、１つの描画ラインＳＬｎ（例えば、ＳＬ１）上の異なる位置に配置されているので、スポット光ＳＰがマーク形成領域ＲＭｉを走査したときに増幅アンプＡｍｐ１〜Ａｍｐ３の各々から発生する信号波形は、時間的にずれたものとなる。したがって、各加算回路ＳＵＭから出力される信号ＳＡ１〜ＳＡ３の各々は、スポット光ＳＰの１回の走査中に、３ヶ所のマーク形成領域ＲＭｉの各々の基準マークや基準パターンに対応した特徴的な波形を３ヶ所で生成する。信号選択回路１００は、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）等のＣＰＵを含む小型のマイコンユニット１０４から送出される制御信号１０４Ｂに応答して、信号ＳＡ１〜ＳＡ３のいずれか１つを信号ＳＡｍとして出力する。信号ＳＡｍは、マイコンユニット１０４から送出されるサンプリングパルス信号ＤＴＣに応答して信号ＳＡｍの電圧値をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）１０２に印加される。変換されたデジタル信号１０２Ａは、マイコンユニット１０４のメモリ部に逐次記憶される。
マイコンユニット（制御部）１０４は、サンプリングパルス信号ＤＴＣを生成するサンプリング信号生成部１０４Ａを含み、信号選択回路１００の信号選択を制御する制御信号１０４Ｂ、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）１０２の動作を制御する制御信号１０４Ｃ、および、センサ部ＳＥｎの増幅アンプＡｍｐ１〜Ａｍｐ３や加算回路ＳＵＭ等のゲインを制御するための制御信号１０４Ｄ等を出力する。光電センサＰＤ１〜ＰＤ３の各々の感度にバラツキがある場合、マイコンユニット１０４からの制御信号１０４Ｄは、ソケットＰＬＧｎとコネクタ部ＣＮＴｎを介して、増幅アンプＡｍｐ１〜Ａｍｐ３の各々の増幅率（ゲイン）を微調整したり、或いは加算回路ＳＵＭの各入力信号の電圧値を微調整する指令値としてセンサ部ＳＥｎに印加される。
無線通信ユニット１０６は、主制御ユニットＭＣＵと無線通信して、センサ回路基板６０による計測開始や終了のコマンド、図４に示したレーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのビーム発生用のクロック信号ＬＴＣ等を主制御ユニットＭＣＵから受信するとともに、マイコンユニット１０４のメモリ部に一時的に記憶された信号ＳＡｍの波形のデジタル信号（デジタルデータ）１０２Ａを主制御ユニットＭＣＵに送信する。
無線電力供給部１０８は、回転ドラムＤＲの窓部５２Ａ、５２Ｂの近くに配置された受電コイルを含み、外部の交流磁界発生部からの磁束を受けて磁気誘導によって発生する電流を整流して、各部に供給する直流の電源電圧Ｖｃｃを、二次電池（リチウムイオン電池、ニッケル／水素電池等）１１０に充電する。二次電池１１０は、無線電力供給部１０８から供給される電力を入力して二次電池セルを充電する充電回路を含み、二次電池１１０と無線電力供給部１０８は、マイコンユニット１０４との間でステータスやコマンド等の情報をやり取りする。二次電池１１０からの電源電圧Ｖｃｃは、図１２に示したソケットＰＬＧｎとコネクタ部ＣＮＴｎを介してセンサ部ＳＥ１〜ＳＥ３の各々に給電されるとともに、センサ回路基板６０内の各回路部にも給電される。
光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）は、図４に示したレーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのビームＬＢから作られる強度変調されたビーム（描画ビーム）ＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）がマーク形成領域ＲＭ１〜３を透過したときに受光される光量を検出している。したがって、光電センサＰＤｉがＰＩＮフォトダイオード等のような高速応答タイプの場合、光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）からの信号、すなわち、信号選択回路１００からの信号ＳＡｍ（信号ＳＡ１〜ＳＡ３のいずれか１つ）も、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのビームＬＢのパルス発振（発振周波数Ｆｓ）のクロック信号ＬＴＣと同じ周波数でパルス状に変化する波形となる。本実施の形態では、無線通信によって、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのクロック信号ＬＴＣを受信して、ＡＤＣ１０２のサンプリングタイミングを決定しているが、無線通信の場合は多かれ少なかれ、信号遅延が発生し得る。クロック信号ＬＴＣの発振周波数Ｆｓは、数１００ＭＨｚ程度に設定することが可能であり、その場合、クロック信号の１クロックの周期は、１０ｎ秒以下となり、無線通信時の信号遅延が僅かに数十ｎ秒生じただけで、ビームＬＢｎのパルス光の数パルス分のずれ（サンプリングタイミングのずれ）が生じる。例えば、クロック信号ＬＴＣの発振周波数Ｆｓを４００ＭＨｚ（周期２．５ｎ秒）、スポット光ＳＰの直径を３μｍとし、ビームＬＢｎがシート基板上で主走査方向に１．５μｍだけ走査される度にビームＬＢｎがパルス発光するものとした場合、無線通信の信号遅延が２０ｎ秒のときは、主走査方向に１２μｍ（＝１．５×２０／２．５）の位置誤差を持って、信号ＳＡｍの波形がサンプリングされることになる。
図１６は、そのような無線通信時の信号遅延を考慮したサンプリングの様子を模式的に説明するタイムチャート図である。図１６では、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのビームＬＢを受けて、描画ユニットＵ１から投射されるビームＬＢ１の発光タイミングと、信号ＳＡｍの発生タイミング、ＡＤＣ１０２によるサンプリングタイミングの関係を示す。図１５に示したように、無線通信ユニット１０６からマイコンユニット１０４に入力するクロック信号ＬＴＣは、一定時間の遅延を受けたクロック信号ＬＴＣ’になるものとする。図１６のように、クロック信号ＬＴＣの各クロックパルスに応答して、ビームＬＢ１もパルス発光し、対応する光電センサＰＤｉで検出され、信号選択回路１００から出力される光量に応じた信号ＳＡｍも、ビームＬＢ１のパルス発光に応答したパルス状の波形となる。図１６において、クロック信号ＬＴＣのクロックパルス７〜１３の間では、種光Ｓ１に変わって種光Ｓ２がファイバー光増幅部２１６に入射したものとする。遅延したクロック信号ＬＴＣ’は一定の時間ΔＴｃｋだけ遅れるため、クロック信号ＬＴＣ’に応答してＡＤＣ１０２のサンプリング動作を行うと、スポット光ＳＰの１パルスの走査位置と、それに対応した信号ＳＡｍのパルス状波形の位置とがずれたものとなる。さらに、時間ΔＴｃｋによっては、ＡＤＣ１０２のサンプリングのタイミングが信号ＳＡｍのパルス状の波形のピーク位置付近から大きくずれて、ボトム付近になる場合もある。
そこで、図１５中のサンプリング信号生成部１０４Ａによって、クロック信号ＬＴＣ’に適当な遅延を与えたサンプリングパルス信号ＤＴＣ（元のクロック信号ＬＴＣからは時間ΔＴｄだけ遅延）を生成し、ＡＤＣ１０２での信号ＳＡｍのサンプリングタイミングが信号波形のピーク付近となるように設定する。すなわち、サンプリング信号生成部１０４Ａは、クロック信号ＬＴＣ’を、時間（ΔＴｄ−ΔＴｃｋ）だけ遅延させたサンプリングパルス信号ＤＴＣを生成する。なお、ＡＤＣ１０２のサンプリングは、サンプリングパルス信号ＤＴＣの立下りタイミングで行われるものとする。さらに、マイコンユニット１０４（或いは主制御ユニットＭＣＵ）は、時間ΔＴｄに対応したクロック信号ＬＴＣのクロックパルス数を記憶しており、その記憶したクロックパルス数に基づいて、ＡＤＣ１０２によってサンプリングされた信号ＳＡｍの１つのパルス状波形の位置と、スポット光ＳＰの１パルスの投射位置との対応関係を正しい関係に再現することができる。その再現のためには、記憶したクロックパルス数に応じた主走査方向の位置誤差量ΔＯｆｙ（μｍ）をオフセット値として管理するだけでよい。したがって、センサユニットＳＵｎからの信号に基づいて、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙや基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の主走査方向（Ｙ方向）の位置を計測する際は、オフセット値ΔＯｆｙだけずれた位置が真の位置であるように補正すればよい。
なお、図１６では、クロック信号ＬＴＣのクロックパルス７〜１３の間では、露光用のビームＬＢｎの回転ドラムＤＲへの照射が行われないものとしたが、少なくともビームＬＢｎがマーク形成領域ＲＭ１〜３を走査する期間は、レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）が種光Ｓ１をファイバー光増幅部２１６に入射し続けるように制御される。また、マーク形成領域ＲＭ１〜３内の基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙ、基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の遮光部分上をスポット光ＳＰが走査している間は、図１６のようにビームＬＢ１（ＬＢｎ）はパルス状に投射されるものの、信号選択回路１００から出力される光量に応じた信号ＳＡｍのパルス状の波形のピークは略零になる。
図１７は、ハの字形（シェブロン形）の斜め４５°の基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２をスポット光ＳＰで走査して計測された副走査方向の送り量ΔＸＤ（エンコーダヘッドＥＣ１ａ、ＥＣ２ａ等によってサブミクロンオーダーで計測される）と、主走査方向の走査位置（ΔＹＤａ、ΔＹＤｂ）との関係を示す図である。信号ＳＡｍ１は、スポット光ＳＰが基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の上方部（＋Ｘ方向側）を走査したときに得られる波形であり、信号ＳＡｍ２は、スポット光ＳＰが基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の下方部（−Ｘ方向側）を走査したときに得られる波形である。なお、図１７中の信号ＳＡｍ１、ＳＡｍ２は、パルス状ではなく連続した波形として示すが、これは、先の図１６で示した信号ＳＡｍのパルス状の各波形のピーク値をエンベロープとするような波形に変換するピークホールド回路等で成形したものである。描画ラインＳＬｎのＸ方向の位置が基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２上で相対的にΔＸＤだけ移動した場合、信号ＳＡｍ１と信号ＳＡｍ２とで得られる波形の位置的（或いは時間的）な差ΔＹＤａ、ΔＹＤｂは、何ら誤差が無い場合は、ΔＹＤａ＝ΔＹＤｂ＝ΔＸＤとなる。ΔＹＤａ≒ΔＹＤｂであって、ΔＸＤがΔＹＤａ、ΔＹＤｂと大きく異なっていた場合は、回転ドラムＤＲの回転速度の誤差や速度ムラ等が発生している可能性がある。ΔＹＤａとΔＹＤｂとに有意差、例えば描画データ上の１画素サイズ（３×３μｍ）以上の差がある場合は、描画ラインＳＬｎがＹ軸と平行な状態から傾いている可能性がある。
以上の実施の形態では、図１２のように、光電センサＰＤｉからの光電信号を処理する回路の全体（図１５の回路ブロック全体）を回転ドラムＤＲ内に設置するようにしたが、光電センサＰＤｉの微弱な光電流を増幅する増幅アンプＡｍｐｎ（Ａｍｐ１〜Ａｍｐ３）のみを回転ドラムＤＲ内に配置し、増幅アンプＡｍｐｎで増幅された信号は、後の変形例（図２２）で説明する有線方式で回転ドラムＤＲ外に配置された処理回路に伝送するようにしてもよい。
〔変形例〕
上記実施の形態は、以下のような変形も可能である。
（変形例１）図１８は、変形例１における光電センサＰＤｉの配置例を示す図である。図１８は、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏと３つの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）とを通る平面での回転ドラムＤＲの一部断面図である。このとき、３つの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）は、描画ラインＳＬ１上に位置するものとする。なお、上記実施の形態で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付す。上記実施の形態では、１つの描画ラインＳＬｎに対応して１つの開口部５０nを設けたが、本変形例１では、１つの描画ラインＳＬｎに対して、３つの窪み部（凹部）５０Ｒを設け、この３つの窪み部５０Ｒの各々に１つの光電センサＰＤｉを配置している。この３つの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）の配置位置は、上記実施の形態と同様に、Ｙ方向に関して、１つの描画ラインＳＬｎの両端部側の位置と、描画ラインＳＬｎの中央の位置とである。また、本実施の形態では、光電センサＰＤｉに入射するビームＬＢｎを、光電センサＰＤｉの受光面上で集光する集光レンズＬＧは設けられていない。そのため、より広範囲にビームＬＢｎを受光することができるように、本変形例１の光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）は、上記実施の形態の光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）に比べ、受光面積を広くしている。なお、窪み部５０Ｒを例に挙げて説明したが、窪み部５０Ｒに代えて開口部を採用してもよい。また、窪み部５０Ｒに上記実施の形態で説明した集光レンズＬＧを配置してもよい。
（変形例２）図１９は、変形例２におけるシートガラスＣＧ´を示す図である。光電センサＰＤｉの配置例は、図１８に示したものと同一であるが、シートガラスＣＧ´のみが、図１８に示したものと異なる。図１９に示すように、シートガラスＣＧ´は、円筒体５０の外周面の全体に巻き付けられるものではなく、窪み部５０Ｒに設けられている。このシートガラスＣＧ´のマーク形成領域ＲＭ１（ＲＭｉ）には、上記実施の形態で説明した基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙおよび基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２が形成されている。シートガラスＣＧ´の表面と、円筒体５０の外周面との段差が所定値以下（略フラッシュサーフェス状態）となるように、シートガラスＣＧ´は円筒体５０に設けられている。そのため、窪み部５０Ｒには、シートガラスＣＧ´を配置するための第１凹部５０Ｒａと、第１凹部５０Ｒａより内側（回転中心軸ＡＸｏ側）に設けられ、第１凹部５０Ｒａより開口領域が狭い第２凹部５０Ｒｂとを有する。この第２凹部５０Ｒｂに光電センサＰＤ１（ＰＤｉ）が配置される。なお、本変形例２は、変形例１の変形例として説明したが、上記実施の形態で説明した開口部５０nにこのシートガラスＣＧ´を配置してもよい。なお、窪み部５０Ｒを例に挙げて説明したが、窪み部５０Ｒに代えて開口部を採用してもよい。また、窪み部５０Ｒに上記実施の形態で説明した集光レンズＬＧを配置してもよい。
なお、本変形例のような構成の回転ドラムＤＲを、例えば、国際公開第２０１３／０９４２８６号パンフレットに開示されているように、円筒マスクに形成されたマスクパターンを等倍の投影光学系（露光ヘッド、或いはパターン形成ヘッドに相当する）を介してシート基板Ｐ上に投影露光する装置に組み込み、シート基板Ｐを回転ドラムＤＲで支持する場合、一般に投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Focus）は基板Ｐの厚さ（３０〜１００μｍ）と同程度、若しくは基板Ｐの厚さ以下となることがある。その為、シートガラスＣＧ´の表面と円筒体５０の外周面との段差量は、投影光学系のＤＯＦよりも十分に小さくしておく必要がある。そこで、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙや基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２が形成されていないシートガラスＣＧ´を窪み部５０Ｒに嵌め込んで固定した後、シートガラスＣＧ´の表面と円筒体５０の外周面とを共に光学研磨（ラッピング）して、数μｍ以下の段差量に仕上げた後、シートガラスＣＧ´の表面に、高解像の精密なレーザ加工機によって基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙや基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２を微細な凹部として刻設しても良い。
（変形例３）図２０は、変形例３における光電センサＰＤ´の配置例を示す図である。図２０は、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏと３つの開口部５０Ｈとを通る平面での回転ドラムＤＲの一部断面図である。このとき、３つの開口部５０Ｈは、描画ラインＳＬ１上に位置するものとする。なお、上記実施の形態で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付す。上記実施の形態では、１つの描画ラインＳＬｎに対応して１つの開口部５０nを設けたが、本変形例３では、１つの描画ラインＳＬｎに対して、３つの開口部５０Ｈを設ける。そして、この３つの開口部５０Ｈの各々に３つの光ファイバー束（バンドル）ＦＢ１〜ＦＢ３の入射端Ｐｂ１を配置し、光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の射出端Ｐｂ２から射出されたビームＬＢｎを１つの光電センサＰＤ´で受光する。この３つの光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の各入射端Ｐｂ１は複数本の光ファイバーを密に束ねて所定の断面積（例えばマーク形成領域ＲＭｉの大きさをカバーする面積）を持つように設定され、各入射端Ｐｂ１の配置位置は、Ｙ方向に関して、１つの描画ラインＳＬｎの両端部側の位置と、描画ラインＳＬｎの中央の位置とに設定される。つまり、上記実施の形態で説明した３つの光電センサＰＤｉ（ＰＤ１〜ＰＤ３）が配置されたＹ方向の位置に、３つの光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の入射端Ｐｂ１を配置している。ビームＬＢｎのスポット光ＳＰは、描画ラインＳＬｎに沿って主走査方向（Ｙ方向）に走査されているので、複数の光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の各々にビームＬＢｎが入射する入射タイミングはずれる。したがって、３つの光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の各々によって伝送されたビームＬＢｎを１つの光電センサＰＤ´で受光することができる。なお、開口部５０Ｈに上記実施の形態で説明した集光レンズＬＧを配置してもよい。また、シートガラスＣＧに代えて、開口部５０Ｈに、上記変形例２で説明したシートガラスＣＧ´を設けてもよい。また、この３つの光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の入射端Ｐｂ１が設けられる３つの開口部５０Ｈを、上記実施の形態で説明した１つの開口部５０nにしてもよい。つまり、３つの光ファイバー束ＦＢ１〜ＦＢ３の入射端Ｐｂ１を開口部５０nに設けてもよい。
（変形例４）変形例４は、光電センサＰＤｉに代えて、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂを円筒体５０内に設けるというものである。図２１は、変形例４における円筒体５０内にビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂを設けた回転ドラムＤＲの構成を示す図である。なお、図２１では、側壁部５２およびシャフトＳｆｔの図示を省略している。ビームプロファイラとは、レーザビームのスポット光の形状や直径、スポット光の強度分布等のビーム品質を計測するもので、例えば、米国のＤａｔａＲａｙ社のカメラタイプのビームプロファイラまたはスリットスキャン方式のビームプロファイラを採用することができる。ビームプロファイラを用いると、スポット光ＳＰに収斂するビームＬＢｎの球面収差を計測することもできる。
円筒体５０には、ビームＬＢｎ（ＬＢ１〜ＬＢ６）を円筒体５０内に入射させるための複数の開口部５０Ｐn（５０Ｐ1〜５０Ｐ6）が形成されている。この開口部５０Ｐn（５０Ｐ1〜５０Ｐ6）は、Ｙ方向に関して、描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）の−Ｙ方向側の端部側に形成されている。本変形例４では、この開口部５０Ｐn（５０Ｐ1〜５０Ｐ6）の開口径φを数ｍｍ程度、望ましくは２ｍｍ程度としているので、シートガラスＣＧを円筒体５０に巻き付けずに、円筒体５０の外周面で直接基板Ｐを支持しても開口部５０Ｐnの部分で基板Ｐを変形させる可能性は少ない。しかしながら、基板Ｐの厚みが５０μｍ以下に薄くなってくると、基板Ｐが変形する怖れもあるので、シートガラスＣＧを巻き付けてもよい。
開口部５０Ｐ1を透過したビームＬＢ１は、ＸＺ平面と平行な平面内で、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５（図１参照）と平行する光軸上に設けられたレンズ８０Ａをストレートに透過した後、反射ミラーＭ８１Ａに入射する。反射ミラーＭ８１Ａで＋Ｙ方向側に反射されたビームＬＢ１は、ビームスプリッタ８２Ａ、８２Ｂをストレートに透過した後、反射ミラーＭ８１Ｂに入射する。反射ミラーＭ８１Ｂは、入射したビームＬＢ１をビームプロファイラ９０Ａに向けて−Ｚ方向側に反射する。開口部５０Ｐ3を透過したビームＬＢ３は、ＸＺ平面と平行な平面内で、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と平行する光軸上に設けられたレンズ８０Ｂをストレートに透過した後、ビームスプリッタ８２Ａに入射する。ビームスプリッタ８２Ａで＋Ｙ方向に反射されたビームＬＢ３は、ビームスプリッタ８２Ｂをストレートに透過して反射ミラーＭ８１Ｂに入射する。反射ミラーＭ８１Ｂは、入射したビームＬＢ３をビームプロファイラ９０Ａに向けて−Ｚ方向側に反射する。開口部５０Ｐ5を透過したビームＬＢ５は、ＸＺ平面と平行な平面内で、照射中心軸Ｌｅ１、Ｌｅ３、Ｌｅ５と平行する光軸上に設けられたレンズ８０Ｃをストレートに透過した後、ビームスプリッタ８２Ｂに入射する。ビームスプリッタ８２Ｂで＋Ｙ方向に反射されたビームＬＢ５は、反射ミラーＭ８１Ｂによって−Ｚ方向側に反射されてビームプロファイラ９０Ａに導かれる。なお、ビームＬＢ１、ＬＢ３は、２つのビームスプリッタ８２Ａ、８２Ｂを介してビームプロファイラ９０Ａに入射するので、その光量は１／４（＝１／２×１／２）に減衰される。また、ビームＬＢ５は、１つのビームスプリッタ８２Ｂを介してビームプロファイラ９０Ａに入射するので、その光量は１／２に減衰される。
偶数番の描画ユニットＵ２、Ｕ４、Ｕ６から射出して開口部５０Ｐ2、５０Ｐ4、５０Ｐ 6に入射したビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６も同様にしてビームプロファイラ９０Ｂに導かれる。簡単に説明すると、開口部５０Ｐ6に入射したビームＬＢ６は、ビームＬＢ１と同様な経路を通ってビームプロファイラ９０Ｂに入射し、開口部５０Ｐ4に入射したビームＬＢ４は、ビームＬＢ３と同様な経路を通ってビームプロファイラ９０Ｂに入射する。そして、開口部５０Ｐ2に入射したビームＬＢ２は、ビームＬＢ５と同様な経路を通ってビームプロファイラ９０Ｂに入射する。したがって、ビームプロファイラ９０Ｂに入射するビームＬＢ６、ＬＢ４は、２つのビームスプリッタによってその光量が１／４に減衰され、ビームプロファイラ９０Ｂに入射するビームＬＢ２は、１つのビームスプリッタによってその光量が１／２に減衰される。なお、ビームプロファイラ９０Ａが回転ドラムＤＲの＋Ｙ方向側に設けられているのに対して、ビームプロファイラ９０Ｂは、回転ドラムＤＲの−Ｙ方向側に設けられている。そのため、ビームＬＢ２、ＬＢ４、ＬＢ６は、−Ｙ方向側に進んでビームプロファイラ９０Ｂに導かれる。
このビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂとして、例えば、米国のＤａｔａＲａｙ社のカメラタイプのビームプロファイラを採用した場合は、計測可能なビームスポットの径の最小値が数十μｍと大きいため、レンズ８０Ａ〜８０Ｃとして、ビーム径を拡大するレンズ系を採用することができる。このビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂは、ビームＬＢｎのスポット光ＳＰの形状、強度（強度変化も含む）、または、スポット光ＳＰの強度分布（３次元）を計測する。
また、本変形例４においては、回転ドラムＤＲを回転中心軸ＡＸｏに沿ってＹ方向にシフトすることができ、そのためのリニアモータ等の駆動部（図示略）が露光部本体ＥＸに設けられている。主制御ユニットＭＣＵは、基板Ｐが回転ドラムＤＲに巻き付けられていない状態で、その駆動部を制御することで、回転ドラムＤＲをＹ方向にシフトする。したがって、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂは各描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）上の任意の位置で、ビームＬＢｎのスポット光ＳＰを計測することができる。
ビームプロファイラ９０Ａ、９０ＢによってビームＬＢｎを計測する場合は、主制御ユニットＭＣＵは、開口部５０Ｐn（５０Ｐ1〜５０Ｐ6）が描画ラインＳＬｎ（ＳＬ１〜ＳＬ６）上の位置するような回転ドラムＤＲの回転角度位置で、回転ドラムＤＲを停止させる。このとき、主制御ユニットＭＣＵは、カウンタ部ＥＣＮＴの計数値に基づいて回転ドラムＤＲを停止させる回転角度位置を決定し、その位置が維持されるようにサーボ制御する。また、主制御ユニットＭＣＵは、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）からのビームＬＢ１が開口部５０Ｐn（５０Ｐ1〜５０Ｐ6）に向かうように、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭの回転角度を所定の角度位置で静止させる。このとき、主制御ユニットＭＣＵは、各描画ユニットＵｎ（Ｕ１〜Ｕ６）のポリゴンミラーＰＭを駆動させる回転駆動源に設けられたエンコーダから出力信号に基づいて、ポリゴンミラーＰＭを停止させる。
（変形例５）図２２は、変形例５における電力供給および信号伝達（通信）の構成を示す図である。図２２は、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏを通り、ＹＺ平面と平行は平面における、回転ドラムＤＲの断面図である。回転ドラムＤＲの−Ｙ方向側のシャフトＳｆｔが挿入された環状の絶縁円管ＩＣＰには、その外周面に複数の環状の電極Ｅが形成されている。この複数の環状の電極Ｅは、回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏ方向に沿って所定の間隔を空けて形成されている。この複数の環状の電極Ｅの各々に個別に接触する複数の導電性のブラシＢＳは、ブラシ支持部材ＢＳＳによって支持されており、このブラシ支持部材ＢＳＳは、露光部本体ＥＸの図示しない支持装置によって固定されている。この複数のブラシＢＳの各々は、信号線ＳＷを介して主制御ユニットＭＣＵに接続されている。また、複数の環状の電極Ｅに接続された複数のワイヤＰＳＷは、スケール円盤ＳＤａをシャフトＳｆｔに固定するための支持リング体５３に設けられた開口５３Ａと側壁部５２に設けられた開口５２Ｄを通って−Ｙ方向側に設けられたセンサ回路基板６０と接続されている。複数の電極Ｅと複数の電極Ｅに接触する複数の導電性のブラシＢＳとによって、主制御ユニットＭＣＵからセンサ回路基板６０への電力供給が可能になるとともに、主制御ユニットＭＣＵとセンサ回路基板６０との通信が可能となる。なお、図示はしていないが、回転ドラムＤＲの＋Ｙ方向のシャフトＳｆｔにも、同様に、外周面に環状の電極Ｅが複数形成された絶縁円管ＩＣＰおよび複数のブラシＢＳが設けられており、主制御ユニットＭＣＵと＋Ｙ方向側に設けられたセンサ回路基板６０とが複数の信号線ＳＷおよび複数のワイヤＰＳＷを介して接続されている。なお、シャフトＳｆｔが、シャフトＳｆｔの中心部に回転中心軸ＡＸｏに沿って空洞ＣＡが形成された中空部材となっている場合は、複数のワイヤＰＳＷは、そのシャフトＳｆｔの空洞ＣＡを通って複数の電極Ｅに接続されてもよい。
図２２のように、センサ回路基板６０が、露光部本体ＥＸ側の主制御ユニットＭＣＵと複数の信号線ＳＷを介して有線接続される場合は、図１５に示したセンサ回路基板６０に搭載される無線通信ユニット１０６、無線電力供給部１０８等は省略してもよい。また、信号線ＳＷを介した有線接続の場合でも、先の図１６で説明したような遅延時間ΔＴｃｋが生じる可能性もあるため、図１５に示したサンプリング信号生成部１０４Ａによって、信号線ＳＷを介して有線で送られてくるクロック信号ＬＴＣ（ＬＴＣ’）に適当な遅延を与えたサンプリングパルス信号ＤＴＣを生成するとよい。
（変形例６）図２３は、変形例６における電力供給および信号伝達（通信）の構成を示す図である。回転ドラムＤＲのシャフトＳｆｔは、回転中心軸ＡＸｏ方向に沿って空洞ＣＡ１が形成された中空部材となっており、その空洞ＣＡ１内に、第１のファイバーバンドルＦＩＢ１を通している。この第１のファイバーバンドルＦＩＢ１は、入射端および射出端が１ｍｍ程度の直径となるように、複数本の光ファイバーが束ねられたものである。第１のファイバーバンドルＦＩＢ１の入射端には、光カップリング部ＬＣＰを構成する第１部材Ｌｃｐ１が設けられ、この第１部材Ｌｃｐ１は、シャフトＳｆｔの先端側に設けられた支持部材８０によって固定されている。また、主制御ユニットＭＣＵの制御によって光を発光する図示しない発光部からの光を伝送する第２のファイバーバンドルＦＩＢ２の射出端には、光カップリング部ＬＣＰを構成する第２部材Ｌｃｐ２が設けられている。この第２のファイバーバンドルＦＩＢ２も、第１のファイバーバンドルＦＩＢ１と同様に、複数本の光ファイバーが束ねられたものである。この第２部材Ｌｃｐ２は、露光部本体ＥＸの図示しない支持装置によって支持されたカップリング支持部材ＣＳＭによって固定されている。カップリング支持部材ＣＳＭは、Ｘ方向およびＺ方向に微小に移動できるように、バネ板等の弾性部材を介して露光部本体ＥＸの前記支持装置に支持されている。カップリング支持部材ＣＳＭは、ベアリングＢＲを介して支持部材８０と同軸上になるように支持される。これにより、カップリング支持部材ＣＳＭは、支持部材８０および第１部材Ｌｃｐ１と相対回転可能に支持される。また、光カップリング部ＬＣＰを構成する第１部材Ｌｃｐ１および第２部材Ｌｃｐ２は、ともに回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏ上に設けられており、互いにＹ方向に一定の間隔（例えば、数ｍｍ以下）を維持するようにベアリングＢＲによって拘束されている。第１のファイバーバンドルＦＩＢ１は、側壁部５２を貫通して回転ドラムＤＲの内側まで延びており、第１のファイバーバンドルＦＩＢ１の射出端は、回転ドラムＤＲ内に設けられた送受光部ＬＲＤまで延びている。
主制御ユニットＭＣＵの制御によって露光部本体ＥＸ側に設けられた発光部は、異なる波長の光を少なくとも２つ発光する。この発光部は、互いに波長が異なる電力供給用の光と、信号伝達用の光（パルス光）とを発光する。電力供給用の光は、送受光部ＬＲＤ内に設けた太陽電池が良好に発電することができる波長域に設定される。信号伝達用の光（光通信のための変調光）と電力供給用の光は、第２のファイバーバンドルＦＩＢ２、光カップリング部ＬＣＰ、および、第１のファイバーバンドルＦＩＢ１を通って、送受光部ＬＲＤに入射する。送受光部ＬＲＤは、図示しないが、第１のファイバーバンドルＦＩＢ１の射出端から射出した光を、電力供給用の波長域の光と光通信用の波長域の光とに分離するダイクロイックミラーと、電力供給用の波長域の光を受光する太陽電池と、光通信用の波長域の光を光電変換するフォトセンサーと、フォトセンサーによって光電変換された信号をデジタルデータに変換するデジタル変換器とを少なくとも有する。この太陽電池で発電された電力が、図１５に示したセンサ回路基板６０の二次電池１１０に供給されるとともに、デジタル変換器で変換されたデジタルデータは、センサ回路基板６０のマイコンユニット１０４に送られる。また、送受光部ＬＲＤは、センサ回路基板６０のマイコンユニット１０４の制御にしたがって、マイコンユニット１０４で生成される各種のデータを光通信用の波長域の変調光に変換するための発光部を備える。このような構成を有することによって、主制御ユニットＭＣＵからのセンサ回路基板６０への電力供給が可能になるとともに、主制御ユニットＭＣＵとセンサ回路基板６０との間で双方向の光通信が行われる。
（変形例７）図２４は、先の図６を用いて説明した基板Ｐ上の露光領域Ｗと余白部ＢＬＳの配置関係の変形例を説明する図であり、ここでは、基板ＰをＸＹ面と平行に平面に広げた状態で示す。回転ドラムＤＲの外周面（シートガラスＣＧの外周面、または円筒体５０の外周面）の回転中心軸ＡＸｏからの半径をＲｓとすると、先の図８で説明したように、円筒体５０の外周面に、周方向に１８０°の間隔で複数の開口部５０nを形成する場合、基板Ｐ上に形成される余白部ＢＬＳの長尺方向（Ｘ方向）の距離ＬＳｇは、１８０°離れた開口部５０nが形成される領域ＭＥと領域ＭＥ’の周方向（長尺方向）の距離Ｌｄｒ（＝π・Ｒｓ）と、各領域ＭＥ、ＭＥ’の周方向（長尺方向）の距離Ａｄｔとの和以上に設定される。
このように、距離ＬＳｇをＬＳｇ≧（Ｌｄｒ＋Ａｄｔ）の関係にした余白部ＢＬＳを、シート基板Ｐの長尺方向の任意の部分に形成すると、基板Ｐを回転ドラムＤＲに巻き付けて連続搬送している間、余白部ＢＬＳは回転ドラムＤＲ上の開口部５０nが形成される領域ＭＥと領域ＭＥ’のうちの少なくとも一方の上に必ず位置することができる。したがって、シート基板Ｐ上の搬送方向に関して、余白部ＢＬＳが始まる長尺方向の位置をＸｓｐ、余白部ＢＬＳが終わる長尺方向の位置をＸｅｐとすると、少なくとも位置Ｘｓｐ〜位置Ｘｅｐの間では、シート基板Ｐが透明な状態を保つように、各種の処理工程を制御するのがよい。例えば、基板Ｐの母材を透明な樹脂フィルム（ポリエチレン系、ポリエステル系、ポリイミド系等）や極薄ガラスシートとし、最初の処理工程として、シート基板Ｐの母材の表面全体に銅やアルミ等の不透明な金属層を成膜する場合、シート基板Ｐの適当な処理長（例えば２０ｍ程度）ごとに、距離ＬＳｇの間だけ金属層の成膜を中断するようにすればよい。
半径Ｒｓが１５ｃｍ程度の場合、６つの開口部５０n（５０1〜５０6）を含む領域ＭＥ、または領域ＭＥ’の距離Ａｄｔは、奇数番の描画ラインＳＬ１、ＳＬ３、ＳＬ５と偶数番の描画ラインＳＬ２、ＳＬ４、ＳＬ６との周方向の間隔（または図２中に示した奇数番の照射中心軸Ｌｅｎと偶数番の照射中心軸Ｌｅｎとが成す開き角度η）に応じて大よそ定まる。開き角度ηがＹＺ面と平行な回転中心軸ＡＸｏを含む平面に対して±１０°（η＝２０°）程度の場合、開口部５０nの１つの周方向の長さＬｘｃを２ｃｍとすると、距離Ａｄｔは、２・π・Ｒｓ×η／３６０°＋Ｌｘｃより、約７．２ｃｍとなる。したがって、余白部ＢＬＳの距離ＬＳｇは、Ｌｄｒ＝π・ＲＳ≒４７．１ｃｍより、少なくとも５５ｃｍ（正確には５４．３ｃｍ以上）取ればよいことになる。
（変形例８）図２５は、変形例８による透過型の円筒マスクＤＭを使った露光装置の一部分の構成を示す図である。円筒体５０には、シートガラスＣＧの表面に形成されたマーク形成領域ＲＭｎを含むような口径で開口部５０Ｓが形成され、開口部５０Ｓには、対物レンズ（結像用レンズ）ＯＢＬが組み込まれる。対物レンズＯＢＬは、シートガラスＣＧのマーク形成領域ＲＭｎの基準マークや基準パターンの拡大像を撮像素子ＩＳＵの撮像面に結像するように設定されている。円筒マスクＤＭの回転中心軸と回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏとは互いに平行に設置されるとともに、円筒マスクＤＭの外周面に形成されるパターン面と回転ドラムＤＲに支持されたシート基板Ｐの表面とが一定のギャップ（例えば、数十μｍ）を維持するように構成される。円筒マスクＤＭの内部には、Ｙ方向にスリット状に延びた照明光ＩＬ（露光用ビーム）を円筒マスクＤＭの外側の回転ドラムＤＲに向けて投射する照明系ＩＭＵが設けられており、照明光ＩＬを照射しつつ、円筒マスクＤＭと回転ドラムＤＲとを所定の速度で回転させることによって、円筒マスクＤＭの外周面のパターンが、シート基板Ｐの表面の感光層に連続して露光される。
シート基板Ｐの余白部ＢＬＳが開口部５０Ｓ（マーク形成領域ＲＭｉ）と重なるような状態のときに、シートガラスＣＧのマーク形成領域ＲＭｎが照明光ＩＬによって照射領域内に位置決めされるように、回転ドラムＤＲの回転を一時停止する。円筒マスクＤＭの外周面の一部には、Ｙ方向の位置がマーク形成領域ＲＭｎと同じ位置になるように配置されたマスクマークＭＭｎが形成されている。そこで、静止しているシートガラスＣＧのマーク形成領域ＲＭｎとマスクマークＭＭｎとが撮像素子ＩＳＵによって同時に検出されるまで円筒マスクＤＭを回転させて停止する。そして、図２に示したような主制御ユニットＭＣＵによって、撮像素子ＩＳＵからの画像信号を解析してマーク形成領域ＲＭｎ中の基準マークとマスクマークＭＭｎとの相対的な位置ずれ量を計測するとともに、その時の回転ドラムＤＲの回転角度位置をカウンタ部ＥＣＮＴから読み取って記憶する。円筒マスクＤＭについても、同様のエンコーダ計測システムが設けられており、停止している円筒マスクＤＭの回転角度位置をカウンタ部から読み取って記憶する。
以上のようにして計測された相対的な位置ずれ量、および、記憶された回転ドラムＤＲと円筒マスクＤＭの各々の回転角度位置に基づいて、円筒マスクＤＭの回転位置と回転ドラムＤＲの回転位置との周方向の相対的な位置ずれ誤差を確認し、その位置ずれ誤差が許容範囲以上である場合は、その位置ずれ誤差が許容範囲になるように円筒マスクＤＭの回転角度位置を微調整（キャリブレーション）した後、回転ドラムＤＲの回転と円筒マスクＤＭの回転とを同期制御すればよい。以上のように、回転する円筒マスクＤＭと回転ドラムＤＲとを一定のギャップで対向させて走査露光を行うプロキシミティ方式のパターン露光装置であっても、回転ドラムＤＲに露光用の照明光ＩＬを受光可能な光電センサとしての撮像素子ＩＳＵを設けたので、円筒マスクＤＭと回転ドラムＤＲの回転方向の相対的な位置ずれ誤差が累積して大きくなる前に、簡単にキャリブレーションを行うことができる。
（変形例９）露光部本体ＥＸは、ラスタースキャン方式で露光したが、国際公開第２００６／０８０２８５号パンフレットに開示されているようにデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）を用いた露光方式であってもよい。また、国際公開第２０１３／１０８５６０号パンフレットに開示されているように、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）デバイスを用いて所定のパターンを露光する露光方式であってもよい。さらに、露光部本体ＥＸは、マスクを用いた露光方式であってもよい。マスクを用いる露光方式としては、例えば、国際公開第２０１３／１４６１８４号パンフレットに開示されているように、円筒状の透過型または反射型の円筒マスク（回転マスク）の外周面に形成されたマスクパターンを、投影光学系を介して基板Ｐに投影する投影式の露光方式であってもよい。また、図２５に示した変形例のように、透過型の円筒マスクの外周面とシート基板Ｐとを一定のギャップで近接させた近接（プロキシミティ）露光方式であってもよい。さらに、反射型の円筒面状の回転マスクや部分球面状の回転マスクを用いる場合は、例えば、国際公開第２０１４／０１０２７４号パンフレットや国際公開第２０１３／１３３３２１号パンフレットに開示された投影式の露光方式であってもよい。なお、マスクは以上のような回転マスクに限られず、石英の平行平板状の基板上に遮光層や反射層でパターンを形成した平面マスクであってもよい。また、回転ドラムＤＲによって湾曲に支持されたシート基板Ｐに対して露光を行ったが、国際公開第２０１３／１７９９７７号パンフレットまたは特開２０１６−４１００号公報に開示されているようにシート基板Ｐを平面状に支持し、平面状に支持されたシート基板Ｐに対して露光を行ってもよい。このような投影露光装置、又は近接露光装置では、回転ドラムＤＲに設けられた光電センサＰＤｉによって、マスクパターンの一部として設けられるマスクマークの影像を受光することにより、回転ドラムＤＲの回転角度位置（基板Ｐの位置）とマスクパターンとの相対的な位置ズレ（同期誤差）等が計測できる。
（変形例１０）上記した変形例１〜変形例９は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、図２１（変形例４）のように、回転ドラムＤＲ内にビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂを組み込む場合、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂへの給電は図２２（変形例５）のように電極Ｅと導電性のブラシＢＳとによる有線方式とし、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂで計測される計測信号（画像信号）の伝送は図１５のような無線方式、または図２３（変形例６）のような光通信方式としてもよい。このような場合、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂからの計測信号（画像信号）を無線送信、または光通信するための回路基板には、電極Ｅと導電性のブラシＢＳとによる有線方式で給電することができる。このことは、図１５に示したセンサ回路基板６０においても同様であり、図１５中の無線電力供給部１０８、二次電池１１０等を省略して、センサ回路基板６０への給電を図２２のように有線方式とすることができる。
このように、上記実施の形態または変形例１〜９で説明した回転ドラム（基板支持装置）ＤＲは、可撓性を有する長尺のシート基板Ｐの一部分を、円筒状の外周面の周方向に沿って巻き付けて支持するものである。そして、回転ドラムＤＲは、回転中心軸ＡＸｏから一定の半径の円筒状の外周面を有する円筒体５０と、円筒体５０の外周面に向けて投射されて、円筒体５０の外周面の一部に形成された開口部５０n（または５０Ｈ、５０Ｓ）または窪み部５０Ｒに入射したビームＬＢの強度に対応した信号を出力する光電センサ（ＰＤｉ、ＰＤ’、ＩＳＵ）と、回転ドラムＤＲは、ビームＬＢを透過する材料で構成され、開口部５０n（または５０Ｈ、５０Ｓ）または窪み部５０Ｒを少なくとも覆うカバー部材であるシートガラスＣＧ（またはＣＧ´）と、光電センサ（ＰＤｉ、ＰＤ’、ＩＳＵ）からの信号を入力して、ビームＬＢの強度変化、或いはビーム位置（マスクマークＭＭｎの露光位置）を計測するための信号処理を行うセンサ回路基板（電気回路部）６０と、を備える。これにより、ビームＬＢの強度変化或いはビーム位置をリアルタイムに計測することができる。
シートガラスＣＧ（ＣＧ´）には、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３、ＭＰｘ、ＭＰｙおよび基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の少なくとも一方が形成されたマーク形成領域ＲＭｉを有し、光電センサ（ＰＤｉ、ＰＤ’）は、マーク形成領域ＲＭｉを透過した前記ビーム（露光用の照明光）を受光する。これにより、描画ラインＳＬｎに沿ったスポット光ＳＰの強度ムラ、等速性、描画ラインＳＬｎの歪み、および、描画ラインＳＬｎの傾き等をリアルタイムに計測することができる。また、回転ドラムＤＲの回転速度の誤差や速度ムラをリアルタイムに計測することができる。また、シートガラスＣＧ（またはＣＧ´）を設けたことにより、開口部５０n（または５０Ｈ）または窪み部５０Ｒによって、シート基板Ｐが歪んだり、シート基板Ｐの被照射面が回転ドラムＤＲの径方向にずれたりすることを防止することができる。特に、シート基板Ｐの厚みが５０μｍ以下で、剛性が低下する樹脂製のフィルム等に対して有効である。
シートガラスＣＧ´は、その表面と円筒体５０の表面との差が所定値以下となるように、開口部５０n（または５０Ｈ）または窪み部５０Ｒに設けられている。したがって、開口部５０n（または５０Ｈ）または窪み部５０Ｒに設けられたシートガラスＣＧ´の表面と円筒体５０の表面とをフラッシュサーフェス状にすることができ、シートガラスＣＧ´の表面と円筒体５０の表面とによって生じる段差を抑えることができる。これにより、シート基板Ｐが歪んだり、シート基板Ｐの被照射面が回転ドラムＤＲの径方向にずれたりすることを防止することができる。
レーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）からのビームＬＢをシート基板Ｐ上で収斂しつつ、主走査方向に沿って走査する描画ユニット（ビーム走査装置）Ｕｎによって走査されるビームＬＢ（ＬＢｎ）の描画ラインＳＬｎに対応した円筒体５０上の位置に、開口部５０n（または５０Ｈ）または窪み部５０Ｒが複数形成されている。これにより、描画ユニットＵｎの各々から照射されたビームＬＢｎの相対的な強度変化或いはビーム位置を計測することができる。
光電センサＰＤｉは、主走査方向（Ｙ方向）に沿って複数設けられていてもよい。また、ビームＬＢを伝送する複数の光ファイバーＦＢの入射端Ｐｂ１が主走査方向に沿って設けられ、複数の光ファイバーＦＢの射出端Ｐｂ２から射出されたビームＬＢが１つの光電センサＰＤｉに入射してもよい。これにより、描画ラインＳＬｎの両端部側と中央とにおけるスポット光ＳＰの直径や形状の変化（球面収差）等をリアルタイムに計測することができる。
センサ回路基板６０は、光電センサＰＤｉで検出された信号ＳＡｍ（信号ＳＡ１〜ＳＡ３のいずれか１つ）をサンプリングパルスに応じてデジタル信号に変換するＡＤＣ（ＡＤ変換部）１０２と、ＡＤＣ１０２によって変換されたデジタル信号に基づいて、ビームＬＢの強度変化或いはビーム位置を計測するための信号処理を行うマイコンユニット（制御部）１０４とを備える。そして、マイコンユニット１０４は、パルス状のビームＬＢの発光タイミングを決定するクロック信号ＬＴＣをレーザ光源ＬＳＡ（ＬＳＢ）から取得し、クロック信号ＬＴＣ’を一定時間ΔＴｄだけ遅延させて、サンプリングパルス信号ＤＴＣを生成する。これにより、取得したクロック信号ＬＴＣ’がクロック信号ＬＴＣに対して遅延した場合であっても、信号ＳＡｍを正確にデジタル値にサンプリングすることができ、信号ＳＡｍによる高精度な位置計測が可能となる。
〔第２の実施の形態〕
次に、図２６、図２７を参照して、第２の実施の形態によるパターン描画装置（露光装置）の構成を説明する。本実施の形態では、図２６に示すように、長尺のシート基板Ｐは回転ドラムＤＲの外周面に円筒面状に湾曲させて支持され、回転ドラムＤＲの回転により長尺方向に所定の速度で搬送される。先の図２の構成と同様に、回転ドラムＤＲの上流側にはガイドローラＲ１、Ｒ２が設けられ、回転ドラムＤＲの下流側には、回転中心軸ＡＸｏを含みＹＺ面と平行な中心面Ｐｃｃに関して、ガイドローラＲ１、Ｒ２と対称的に配置されるガイドローラＲ１’、Ｒ２’が設けられる。ガイドローラＲ１、Ｒ１’のそれぞれは、基板Ｐの感光層が形成されている表面が＋Ｚ方向に向くように、基板Ｐの裏面に接触して基板Ｐを−Ｚ方向に折り返すように案内する。その他、図２６に示す描画ヘッドとしての描画ユニットＵ１〜Ｕ６、アライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４は、それぞれ図２と同様に設けられる。さらに、図２６の回転ドラムＤＲ内にも、先の第１の実施の形態、又はその変形例１〜９と同様に、光電センサＰＤｉ、ＰＤ’、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂ、撮像素子ＩＳＵのいずれかが設けられている。
本実施の形態では、デバイス製造用の基板Ｐがパターン描画装置（露光部本体ＥＸ）に装填されている状態で、回転ドラムＤＲの上流側のガイドローラＲ１の位置から回転ドラムの下流側のガイドローラＲ１’の位置までの搬送路に沿って、テスト露光用の長尺のシート基板Ｐｔ（第２の基板）を基板Ｐ（第１の基板）に重ね合せて搬送する機構（テスト用基板の搬送装置）が設けられる。シート基板Ｐｔは、回転ドラムＤＲの外周面で基板Ｐ上に重なった状態で支持され、回転ドラムＤＲの回転により基板Ｐと共に長尺方向に搬送される。テスト露光用のシート基板Ｐｔの表面には予め感光性機能層（フォトレジスト等）が形成されており、基板Ｐと共に搬送されるシート基板Ｐｔの感光性機能層には、描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々によって各種のテストパターン（解像力チャート、重ね誤差計測用のパターン、フォーカス確認用のパターン、継ぎ誤差確認用のパターン等）が描画される。テストパターンが露光されたシート基板Ｐｔは、ガイドローラＲ１’の位置で回収され、パターン描画装置（露光部本体ＥＸ）から取り出されて現像装置に装着され、現像処理、洗浄処理、乾燥処理が施され、必要であれば、さらにエッチング処理が施される。これにより、シート基板Ｐｔ上には感光性機能層（フォトレジスト）によるテストパターンの転写像、又はエッチングされた下地層（銅やアルミニウムの層）による転写像が形成されるので、別途に設置されている検査装置にシート基板Ｐｔを装着することにより、テストパターンの転写像の観察、寸法計測、誤差計測等が可能となり、パターン描画時のパターニング誤差の程度を計測することができる。
図２６において、テスト露光用のシート基板Ｐｔは、基板ＰのＹ方向の幅と同じ幅、若しくは基板Ｐの幅よりも数％程度小さい幅を有し、その表面には感光性機能層（液体レジストを塗布して乾燥させたレジスト層、又はラミネーターによって貼り合されたドライフィルムレジスト層等）が形成され、例えば数回分のテスト露光に必要な長さに渡ってロール３００に巻かれている。シート基板Ｐｔのロール３００は、円筒状のロールケース３０２内に回転可能に軸支され、シート基板Ｐｔの先端部は、ロールケース３０２の外周部にＹ方向にスリット状に延びて形成される開口部３０２Ａを介して外部に取り出される。開口部３０２Ａから取り出されるシート基板Ｐｔの先端部は、ロールケース３０２の一部として設けられ、シート基板Ｐの幅と同程度の長さでＹ方向に延在する板状（又は棒状）のパッド部材３０２Ｂに、弱い粘着力で仮留めされる。このロールケース３０２（及びロール３００）は、移動機構（ガイド機構等）３０３によって、図２６のようにガイドローラＲ１の直上の位置Ｈａと、ガイドローラＲ１から上方に一定距離だけ退避した位置Ｈｂとの間で移動するように構成される。また、ロールケース３０２（ロール３００）が、位置Ｈａに移動したとき、パッド部材３０２ＢはガイドローラＲ１で支持されている基板Ｐと対向するように位置決めされる。さらに、ロールケース３０２（ロール３００）が位置Ｈｂに移動したとき、パッド部材３０２Ｂは位置Ｈａでの姿勢に対して時計回りに約９０°回転した姿勢となるように、ロールケース３０２はロール３００の回転軸回りに約９０°回転して位置決めされる。従って、移動機構３０３には、ロールケース３０２を回転させる回動機構も設けられている。以上のロールケース３０２（ロール３００）、パッド部材３０２Ｂ、移動機構（回動機構）３０３によって、テスト露光用のシート基板Ｐｔの供給装置が構成される。なお、ロール３００の回転軸には、シート基板Ｐｔが引っ張り出されるときに、ロール３００の回転に調整された負荷を与える摩擦クラッチ（摺動部材）が内蔵され、引っ張り出されるシート基板Ｐｔに適度のテンションが付与される。
一方、下流側のガイドローラＲ１’の上方には、基板Ｐと重ね合わされて搬送されるテスト露光用のシート基板Ｐｔの回収装置として、サクション（吸引）ローラ３１０と、サクションローラ３１０を回転自在に軸支する軸受機構３１２と、サクションローラ３１０に真空圧（負圧）を供給する真空供給チューブ３１４と、軸受機構３１２（及びサクションローラ３１０）をＺ方向に移動させる移動機構３１６とが設けられる。サクションローラ３１０は、例えば特開２００６−０３６４５１号公報、特許公表２０１０−５３６６８３号公報に開示されているように、ローラの外周面に、中空内部空間と連通した複数の吸引孔（若しくは多孔質部材）が形成され、中空内部空間に真空圧（負圧）を供給することで、可撓性を有するシート、ウェブ等を吸引保持しつつ回転するように構成される。
ここで図２７を参照して、この回収装置をＸＹ面内で見た構成を説明する。サクションローラ３１０は、Ｙ軸と平行な回転中心線ＡＸｓから一定半径で円筒状に形成された外周筒３１０ａと、その内部の中空部３１０ｂと、−Ｙ方向の端部に形成されたエアシールド方式の軸部３１０ｃと、＋Ｙ方向の端部に形成されたピボット軸３１０ｄと、中心線ＡＸｓと同軸に外周筒３１０ａの外周面の半径よりも小さい半径で軸部３１０ｃの一部に形成された平歯車３１０ｅとを有する。軸受機構３１２は、ＸＹ面内では全体的にコの字状に形成され、Ｙ方向に延びた第１部材３１２ａと、第１部材３１２ａの−Ｙ方向側の端部に取付けられて、軸部３１０ｃを回転可能に軸支すると共に、真空供給チューブ３１４からの負圧を、軸部３１０ｃの中心に形成された貫通孔を介してサクションローラ３１０の中空部３１０ｂに供給するエアシールド方式の軸受部３１２ｂと、第１部材３１２ａの＋Ｙ方向側の端部に取付けられて、サクションローラ３１０のピボット軸３１０ｄを軸支するベアリング部３１２ｄが形成された第２部材３１２ｃとで構成される。第２部材３１２ｃは、Ｚ軸と平行な軸線の回りに回転可能なヒンジ部３１２ｅを介して第１部材３１２ａに結合されており、図２７に示すように、ＸＹ面内で回転可能に構成される。これにより、サクションローラ３１０の軸受機構３１２への装着、軸受機構３１２からの取外しが可能となる。
第２部材３１２ｃは第１部材３１２ａに対して９０°程度回転可能に設けられる。ベアリング部３１２ｄがサクションローラ３１０のピボット軸３１０ｄを正常に軸支した状態（第１部材３１２ａと第２部材３１２ｃが直交した状態）になると、第２部材３１２ｃのヒンジ部３１２ｅの回りの回転が係止されるようなロック機構が第１部材３１２ａに設けられている。従って、ロック機構を解除して、第２部材３１２ｃを約９０°回転させることにより、サクションローラ３１０を−Ｙ方向に移動できるので、サクションローラ３１０の軸部３１０ｃを軸受部３１２ｂから−Ｙ方向に引き出すことができる。また、図２６では図示を省略したが、サクションローラ３１０に回転駆動力を与える為のモータ３１９Ａとギアトレイン（減速器）３１９Ｂとが第１部材３１２ａの一部に取付けられる。モータ３１９Ａの回転トルクは、ギアトレイン（減速器）３１９Ｂを介してサクションローラ３１０の軸部３１０ｃに形成された平歯車３１０ｅに伝達され、サクションローラ３１０は、図２６中では反時計回りに回転する。モータ３１９Ａは、図２に示した回転ドラムＤＲの回転駆動機構ＤＶ１を制御する主制御ユニットＭＣＵによって同期制御され、基板Ｐと共に搬送されるシート基板Ｐｔの搬送速度に対応して、シート基板Ｐｔを弛みなく巻き取るような回転速度（回転トルク）でサクションローラ３１０を回転させる。
以上の装置構成により、シート基板Ｐｔ上にテスト露光を行うテスト運転の際、デバイス製造用の基板Ｐの表面には感光層が形成されているので、基板Ｐ上の感光層への不要な露光を防ぐ為に、シート基板Ｐｔの母材は、露光用の描画ビームＬＢｎの波長における透過率が１％以下、望ましくは０．２％以下となるような素材にするのが良い。そのような素材の１つとして、例えば厚さ１００μｍ以下に圧延した極薄のステンレスシートがある。しかしながら金属製の極薄のシート材は、複数のローラを用いた搬送中に細かい凹凸の座屈痕が発生することがあり、回転ドラムＤＲ上に適当なテンションを持って支持されたとしても、その座屈痕が解消されず、局所的なフラットネス特性を悪化させることがある。従って、金属製のシート材をシート基板Ｐｔの母材とする際は、座屈痕が生じない程度の厚みが必要となる。このように、母材自体の遮光性が高い素材でシート基板Ｐｔを作成すると、一般的には厚みが大きくなる為、例え図２６のようなパターン描画装置の搬送機構で搬送可能であっても、描画ユニットＵ１〜Ｕ６に対して設定されているベストフォーカス位置から、シート基板Ｐｔの表面が大きくデフォーカスしてしまい、正確なテスト露光が困難になることがある。そこで、シート基板Ｐｔの母材は、厚みが充分に小さく安価なＰＥＴやＰＥＮ等の樹脂シート材（例えば、５０μｍ以下の厚み）とし、その樹脂シート材の表面に紫外波長域の光の遮光性が高い塗料（例えばエナメル系樹脂）を均一な厚みで塗布して乾燥させた後、その塗料による膜（遮光膜）の表面に感光性機能層を積層することにより、テスト露光用のシート基板Ｐｔを作成することができる。或いは、ＰＥＴやＰＥＮ等の樹脂シート材の表面に、メッキ法や蒸着法によって銅やアルミニウムなどの柔らかい金属による層を積層し、その金属層の表面に感光性機能層を積層することにより、テスト露光用のシート基板Ｐｔを作成しても良い。
以上のようにして作成されたシート基板Ｐｔはロール３００として巻かれて、図２６中の位置Ｈｂでロールケース３０２内に装填される。位置Ｈｂにおいて、ロール３００から引き出されたシート基板Ｐｔの先端部は、パッド部材３０２Ｂに弱い粘着力（接着力）で仮り留めされる。デバイス製造用の基板Ｐを搬送して、基板Ｐに対してデバイス用のパターンを露光するデバイス露光モードのとき、ロールケース３０２（ロール３００）は位置Ｈｂで待機し、回収装置としてのサクションローラ３１０は、ガイドローラＲ１’の上方空間で待機している。なお、シート基板Ｐｔの遮光性の金属層に、図６で示したようなアライメント用のマークＭＫ１〜ＭＫ４をエッチング等で形成しておいても良い。そのようなマークＭＫ１〜ＭＫ４付のシート基板Ｐｔを用いてテスト露光を行う場合、図２６のアライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４の各々で検出されるマークＭＫ１〜ＭＫ４の配置状態を基準にしてテストパターンを位置決めして露光することができ、テスト露光後に、シート基板Ｐｔ上のマークＭＫ１〜ＭＫ４とテストパターンの像との相対的な位置関係（位置誤差）を検査装置で計測することにより、重ね合せ精度が確認できる。
シート基板Ｐｔに対してテストパターンを露光するテスト露光モードに切り替える場合、基板Ｐの搬送は、テンションを付与したまま回転ドラムＤＲの回転速度を減速させて一時的に停止される。その際、基板Ｐの停止位置は、例えば、先の図６又は図２４に示した基板Ｐ上の余白部ＢＬＳが、図２６のガイドローラＲ１上になるように設定される。その位置決めは、図６に示した余白部ＢＬＳに形成されるマークＭＫ２、ＭＫ３がアライメント顕微鏡ＡＭ１２、ＡＭ１３によって検出されたときの基板Ｐの長尺方向（Ｘ方向）の位置を基準位置（回転ドラムＤＲの回転角度位置）とすることで容易に実行できる。基準位置が判ると、その基準位置から次の余白部ＢＬＳ、さらにはその先の余白部ＢＬＳまでの基板Ｐの長さが判明する。従って、ガイドローラＲ１からアライメント顕微鏡ＡＭ１２、ＡＭ１３までの基板Ｐの搬送長が装置上の既定値であることから、ガイドローラＲ１上に次の余白部ＢＬＳ又はその先の余白部ＢＬＳを位置決めさせる為に必要な基準位置からの基板Ｐの搬送量（回転ドラムＤＲの回転角度量）が求められる。このようにして、基板Ｐが位置決めされて一時停止した状態で、オペレータは位置Ｈｂに設定されているロールケース３０２にアクセスし、パッド部材３０２Ｂに仮り留めされているシート基板Ｐｔの先端部の裏面側（パッド部材３０２Ｂに接触している面と反対側の面）に、剥がせる粘着剤の塗布、又は剥がせる粘着リボンの貼付けを行う。
その後、移動機構３０３を操作して、ロールケース３０２を位置Ｈａに移動させてパッド部材３０２ＢをガイドローラＲ１の直上に位置決めし、さらに移動機構３０３によって、パッド部材３０２Ｂに仮り留めされているシート基板Ｐｔの先端部の粘着剤又は粘着リボンが形成されている面を、ガイドローラＲ１上の基板Ｐに押し付けるように、ロールケース３０２を−Ｚ方向に付勢する。その後、パッド部材３０２Ｂが＋Ｚ方向に一定距離だけ離れるように、移動機構３０３によってロールケース３０２を上昇させる。これにより、基板Ｐの余白部ＢＬＳにシート基板Ｐｔの先端部が貼り付けられる。従って、余白部ＢＬＳの長尺方向（Ｘ方向）の幅は、シート基板Ｐｔの先端部の粘着剤又は粘着リボンの付設幅よりも十分に広くすること、例えば２倍以上にすることが望ましい。
次に、回転ドラムＤＲを低速回転させて基板Ｐの搬送を開始する。シート基板Ｐｔは、基板Ｐの搬送に伴って、ロールケース３０２から弱いテンションを付与された状態で引き出され、基板Ｐの上面に重なった状態でガイドローラＲ２、回転ドラムＤＲ、ガイドローラＲ２’の順に通される。シート基板Ｐｔの先端部がガイドローラＲ１’の上方位置に達すると、回転ドラムＤＲの回転が停止され、基板Ｐの搬送が一時停止される。その後、サクションローラ３１０の外周面が基板Ｐ上に重なったシート基板Ｐｔの先端部に当接するように、軸受機構３１２が移動機構３１６によって−Ｚ方向に移動され、チューブ３１４を介して負圧（真空圧）がサクションローラ３１０に供給される。これにより、シート基板Ｐｔの先端部は、サクションローラ３１０の外周面に吸着される。その吸着力は、シート基板Ｐｔの先端部に付設された粘着剤又は粘着リボンの粘着力よりも大きくなるように設定されている。サクションローラ３１０によるシート基板Ｐｔの吸着を維持した状態で、移動機構３１６によって軸受機構３１２（及びサクションローラ３１０）を＋Ｚ方向に一定距離だけ持ち上げることにより、シート基板Ｐｔの先端部は基板Ｐの余白部ＢＬＳから剥がされる。
以上の操作により、テスト露光用のシート基板Ｐｔがデバイス製造用の基板Ｐの上に重ね合わされて装填される。その後、回転ドラムＤＲを回転させて基板Ｐの搬送を開始すると共に、図２７に示したモータ３１９Ａの駆動によりサクションローラ３１０を回転させ、シート基板Ｐｔをサクションローラ３１０で巻き取る。重なった基板Ｐとシート基板Ｐｔとが、テスト露光の際に設定される所定の搬送速度に達したら、描画ユニットＵ１〜Ｕ６によって各種のテストパターンをシート基板Ｐの感光性機能層に順次露光する。この種の紫外波長のスポット光ＳＰによる直描型の露光装置では、スポット光ＳＰとなるビームＬＢｎの開口数（ＮＡ）が比較的に小さく、焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Focus）は±５０〜１００μｍ程度得られる。その為、シート基板Ｐｔの厚さが数十μｍ程度であれば、ほとんどフォーカス調整をすることなく、テスト露光ができる。しかしながら、テスト露光時にも、シート基板Ｐｔの表面をビームＬＢｎのベストフォーカス位置（ビームウェストの最も細くなる位置）に合わせる場合は、図５に示した描画ユニットＵｎ内のビームエキスパンダーＢＥを構成する集光レンズＢｅ１とコリメートレンズＢｅ２とのいずれか一方の位置を光軸ＡＸａの方向に微動させるフォーカス調整機構を設け、テスト露光用のシート基板Ｐｔの厚さに応じてフォーカス調整機構で補正を行えばよい。
この場合、６つの描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に設けられるフォーカス調整機構を作動させることになるが、例えば、図２、図４に示した光源装置ＬＳＡ、ＬＳＢの各々から射出するビームＬＢ（平行光束）の径を縮小して平行光束に変換する縮小リレー系を設け、その縮小リレー系を構成するレンズの一部を光軸方向に微動させる機構を、フォーカス調整機構として用いても良い。その場合、６つの描画ユニットＵ１〜Ｕ６の各々に入射する描画用のビームＬＢｎ（図５の反射ミラーＭ１０に入射するビーム）は、本来は平行光束の状態であったものが、僅かに収斂した状態、或いは僅かに発散した状態に補正される。その為、図５に示したｆθレンズＦＴとシリンドリカルレンズＣＹｂを介してシート基板Ｐｔ上に投射されるビームＬＢｎのスポット光ＳＰのフォーカス位置が調整（補正）される。
一連のテスト露光が完了したら、再び回転ドラムＤＲの回転を停止して、基板Ｐとシート基板Ｐｔの搬送を一時停止すると共に、サクションローラ３１０の回転によるシート基板Ｐｔの巻取動作を中止する。その後、移動機構３０３を操作してロールケース３０２（ロール３００）を図２６中の位置Ｈｂに移動させる。位置Ｈｂでは、ロールケース３０２が時計回りに約９０°回転する為、ロール３００から引き出されているシート基板Ｐｔは、パッド部材３０２ＢとガイドローラＲ１上の基板Ｐの上面との２ヶ所に接触した状態で停止している。オペレータは、位置Ｈｂのロールケース３０２にアクセスして、パッド部材３０２Ｂに接触して弱く接着されているシート基板Ｐｔを、パッド部材３０２Ｂの先端付近でカッター等によって切断する。その後、回転ドラムＤＲの回転とサクションローラ３１０の回転とを同期させて、重なった状態の基板Ｐとシート基板Ｐｔとをほぼ同じ速度で長尺方向に搬送する。シート基板Ｐｔの切断された終端部が、ガイドローラＲ２’を通ってサクションローラ３１０に巻き取られると、サクションローラ３１０がガイドローラＲ１’に対して更に退避するように、移動機構３１６によって軸受機構３１２が＋Ｚ方向に移動される。一方、デバイス製造用の基板Ｐは、回転ドラムＤＲや前後の搬送機構（ニップローラ等）を逆回転させることで、テスト露光用のシート基板Ｐｔを貼り付けた位置（基準位置）まで巻き戻すことができる。デバイス製造用の基板Ｐに下地層（ファーストパターン層等）が形成されておらず、テスト露光中に搬送した基板Ｐの搬送長分のコストを無視しても良い場合は、巻き戻しせずにデバイス露光モードに切り替えることができる。
テスト露光済みのシート基板Ｐｔを巻き付けたサクションローラ３１０は、負圧（真空圧）供給の停止後に、図２７に示したように、ピボット軸３１０ｄを軸支する第２部材３１２ｃを開いて、軸受機構３１２（軸受部３１２ｂ）から取り外され、現像装置に装填される。現像装置で現像されたシート基板Ｐｔには、露光された各種のテストパターンのレジスト層による像が出現する。さらに、必要であれば現像後のシート基板Ｐｔをエッチング装置に送り、レジスト層の下地である金属層（銅又はアルミニウム）をエッチングして、露光された各種のテストパターンの金属層による像を出現させる。現像後、又はエッチング後のシート基板Ｐｔは、乾燥工程の後、検査装置に装填され、各種のテストパターンの像が光学顕微鏡等により検査される。この検査によって、パターン描画装置（露光部本体ＥＸ）によるパターン描画時（露光時）の実際の特性や精度の最終確認ができる。
以上のようなテスト露光（テスト運転）は、パターン描画装置（露光部本体ＥＸ）の各機構系を微調整したり、様々な設定パラメータを変更したりするキャリブレーション動作の後に実行されるが、本実施の形態では、回転ドラムＤＲ内に光電センサＰＤｉ、ＰＤ’、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂ、撮像素子ＩＳＵのいずれかが設けられ、ビームＬＢｎの走査に伴う各種の特性（誤差傾向）が簡単に計測でき、その計測値に基づいて迅速なキャリブレーションが可能となる。さらに本実施の形態では、キャリブレーションされた直後のパターン描画装置による実際のパターン描画特性を確認するテスト露光を、デバイス製造用の基板Ｐが装着されている状態であっても直ちに実施できる。そのため、デバイス製造用の基板Ｐを装置から外して、テスト露光用のシート基板Ｐｔに掛け替える等の手間が不要となり、装置のダウンタイムを大幅に短縮することができる。
図２６、図２７に示したテスト露光用のシート基板Ｐｔの供給装置（ロール３００、ロールケース３０２等）と回収装置（サクションローラ３１０、軸受機構３１２等）は、平面状又は円筒状の原版上に固定的に形成されたマスクパターン、或いは多数のマイクロミラーによって動的に変更される可変マスクパターンを、等倍、又は拡大倍率の投影光学系を介して、回転ドラムＤＲに支持される基板Ｐ（又はシート基板Ｐｔ）上に投影する投影露光装置にも同様に設けることができる。さらに、テスト露光用のシート基板Ｐｔの供給装置と回収装置は、先の図２５に示したように、円筒マスクＤＭのマスク面と回転ドラムＤＲで支持される基板Ｐ（又はシート基板Ｐｔ）の表面とを一定のプロキシミティ・ギャップで対向させて走査露光するプロキシミティ露光装置、又は、円筒マスクＤＭのマスク面と回転ドラムＤＲで支持される基板Ｐ（又はシート基板Ｐｔ）の表面とを接触させるコンタクト露光装置のいずれにおいても同様に設けることができる。これらの露光装置のうち、特に投影露光装置とプロキシミティ露光装置では、投影光学系のＤＯＦがシート基板Ｐｔの厚みよりも小さくなったり、プロキシミティ・ギャップがシート基板Ｐｔの厚みとほぼ同じになったりすることがある。その為、テスト露光時には、投影光学系に設けられているフォーカス調整用の光学部材（レンズ等）を微動させたり、プロキシミティ・ギャップを維持するように円筒マスクＤＭと回転ドラムＤＲとの間隔を機械的に微調整する微動機構を設けたりする必要がある。
また、以上の実施の形態では、テスト露光用のシート基板Ｐｔをデバイス製造用の基板Ｐ上に直接重ね合せて一体的に搬送するようにしたが、基板Ｐの表面に下地層が形成されている場合、シート基板Ｐｔの裏面と基板Ｐの表面との間に擦れが生じて、基板Ｐの下地層を傷付ける可能性もある。そこで、シート基板Ｐｔを基板Ｐ上に重ね合せる際、その間に薄い保護シートを挟み込むようにしても良い。本実施の形態では、供給装置のロールケース３０２に設けられたパッド部材３０２Ｂとシート基板Ｐｔとの接着力をＡｄ１、シート基板Ｐｔの先端部に付設される粘着剤又は粘着リボンによるシート基板Ｐｔと基板Ｐとの接着力をＡｄ２、負圧（真空圧）供給によるサクションローラ３１０とシート基板Ｐｔとの接着力（吸引力）をＡｄ３としたとき、Ａｄ１＜Ａｄ２＜Ａｄ３となるように設定される。このような関係に設定できるのであれば、真空圧を用いるサクションローラ３１０を静電吸着方式のローラに替えても良い。さらに、サクションローラ３１０を通常のローラに替えて、そのローラにシート基板Ｐｔの先端部を巻き付ける際は、速乾性の接着剤をローラの外周面の下方（−Ｚ方向）の一部にＹ方向にライン状に塗布して、シート基板Ｐｔの先端部をローラに強固に接着するような構成にしても良い。この場合、そのローラは再利用も可能であるが、安価なプラスチック製にすれば資源廃棄物として処分することもできる。
〔第３の実施の形態〕
フレキシブルな長尺の基板Ｐに電子デバイス用のパターン（配線層、電極層、薄膜トランジスタの半導体層、表示用の画素等）を形成するパターニング装置としては、以上で説明した露光装置の他に、金属ナノ粒子や半導体ナノ粒子を含有したインクを多数の微細なノズルから液滴として選択的に基板Ｐ上に噴射するインクジェット方式の印刷装置（プリンタ）も使われる。インクジェット方式のプリンタでは、基板Ｐを長尺方向（副走査方向）に一定速度で移動させつつ、多数のノズルが形成されたノズルヘッドを基板Ｐの幅方向（主走査方向）に一次元に往復移動させ、その往復移動の間に、描画すべきパターンの形状に応じてノズルヘッド中のノズルを選択して液滴を基板Ｐに噴射している。その為、インクジェット方式のプリンタは、定期的又は非定期にノズルヘッドをクリーニングするメンテナンスが必要とされる。そしてクリーニングの後には、ノズルヘッドが正常にパターン描画するか否かを確認するテスト印刷（テスト描画、テスト運転）を行うことがある。枚葉方式のプリンタであれば、テスト用の基板を手差し等で装填して直ちにテスト印刷可能である。しかしながら、図１に示したロールツーロール（Ｒ２Ｒ）方式で長尺の基板Ｐに連続してパターンを形成するパターニング装置として、インクジェット方式のプリンタを設ける場合も、供給ロールＦＲから回収ロールＲＲまでつながっている基板Ｐを、回転ドラムＤＲ（及びその前後のローラ）のところだけ部分的に取り外して、テスト印刷（テスト描画）用の別のシート基板を回転ドラムＤＲ等に装着することが困難であった。
図２６、図２７に示したテスト用のシート基板Ｐｔの供給装置（ロール３００、ロールケース３０２等）と回収装置（サクションローラ３１０、軸受機構３１２等）とを設けることにより、デバイス製造用の基板Ｐが装置内に装着された状態であっても、インクジェット方式のプリンタでのテスト印刷（テスト描画）が、別のシート基板Ｐｔを用いて簡単に実行でき、テスト印刷の結果をオフラインの検査装置で直ちに確認できる。なお、インクジェット方式のプリンタでは、図２６に示した描画ユニットＵ１〜Ｕ６の位置にノズルヘッドが設けられ、アライメント顕微鏡ＡＭ１１〜ＡＭ１４、ＡＭ２１〜ＡＭ２４は、ノズルヘッドに対して上流側と下流側の各々に同様に設けられる。インクジェット方式のプリンタの場合、パターン（テストパターン）の描画がインクで行われるため、下流側のアライメント顕微鏡ＡＭ２１〜ＡＭ２４を利用して、描画されたパターンを直ちに確認することもできる。但し、アライメント顕微鏡ＡＭ２１〜ＡＭ２４の各々は、図６に示したように、基板Ｐ上の予め決められた位置に形成されるマークＭＫ１〜ＭＫ４を検出するように、その検出領域（観察視野領域）Ｖｗ２１〜Ｖｗ２４が設定されている。
そこで、シート基板Ｐｔ上にテスト印刷されたテストパターンを、シート基板Ｐｔが回転ドラムＤＲで支持されている間に観察する為に、下流側のアライメント顕微鏡ＡＭ２１〜ＡＭ２４の更に下流側に、シート基板Ｐｔ（又は基板Ｐ）に形成されたパターンを、シート基板Ｐｔ（又は基板Ｐ）の幅方向（Ｙ方向）の任意の位置で観察できるように、Ｙ方向に一次元移動できる観察用顕微鏡を、１つ又は複数設けると良い。この観察用顕微鏡は、拡大倍率が切換えられる対物レンズと、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とを備え、Ｙ方向の任意の位置でシート基板Ｐｔ上に形成されたテストパターンの拡大像の観察、撮像素子からの画像情報に基づくテストパターンの寸法や位置ずれ等の計測の為に使われる。
このように、図２６に示した描画ユニットＵ１〜Ｕ６をインクジェット方式のノズルヘッドに置き換えたパターニング装置では、パターン描画が光で行われない為、先の図１２、図１８〜２１、図２５で示した光電センサＰＤｉ、ＰＤ’、ビームプロファイラ９０Ａ、９０Ｂ、撮像素子ＩＳＵ等の光電検出器を使うことはない。しかしながら、高解像の精密なパターンを、最小線幅の数分の一以下の精度で基板Ｐ上の下地層パターンに重ね合せて描画する場合、ノズルヘッドの位置をサブミクロンの精度で精密に制御する必要がある。その精度を維持する為に、図１２、図１８〜２０で示したような光電センサＰＤｉ、ＰＤ’と、図１４に例示した基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２が形成されたシートガラスＣＧ（カバー部材）とを回転ドラムＤＲに設け、ノズルヘッド側には位置較正、或いはパターニング誤差計測の際の基準となるスポット光を回転ドラムＤＲのシートガラスＣＧ上に投射するビーム投光器を設ける。
図２８は、第３の実施の形態によるインクジェット方式のパターン描画装置（パターニング装置）における回転ドラムＤＲとノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂとの配置関係をＸＹ面内で見た図であり、本実施の形態では、Ｙ方向に走査移動する２つのノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂが、基板Ｐ又はシート基板Ｐｔの幅方向の半分程度の領域に分担してパターンを描画する。図２８において、回転ドラムＤＲの＋Ｚ方向の上方空間には、Ｙ方向に延設された２本の直線ガイド部材４００Ａ、４００Ｂが、Ｘ方向に一定の間隔で平行に並べられる。直線ガイド部材４００Ａには、ノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂをＹ方向に一次元駆動させる為のリニアモータの固定子４０２が並置され、直線ガイド部材４００Ｂには、ノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂのＹ方向の移動位置をサブミクロンの分解能で精密に計測するエンコーダ計測系のリニアスケール部材４０４が並置される。第１のノズルヘッドＮＺＨａは、２本の直線ガイド部材４００Ａ、４００ＢでガイドされてＹ方向に移動する第１の可動ステージ部材４０６Ａの下側（−Ｚ方向側）に取付けられる。その際、ノズルヘッドＮＺＨａの液滴を吐出するノズル面が基板Ｐ（又はシート基板Ｐｔ）の表面と所定のギャップ（例えば１ｍｍ程度）になるように設置される。可動ステージ部材４０６Ａの＋Ｘ方向側には、リニアモータの固定子４０２と対峙してＹ方向の推力を発生する可動子が取り付けられ、可動ステージ部材４０６Ａの−Ｘ方向側には、エンコーダ計測系のリニアスケール部材４０４と対峙するように配置され、リニアスケール部材４０４に刻設された目盛（例えば２０μｍピッチの格子パターン）のＹ方向の位置変化を光電的に読み取るエンコーダヘッド４０８Ａが取り付けられている。
同様に、第２のノズルヘッドＮＺＨｂは、直線ガイド部材４００Ａ、４００ＢでガイドされてＹ方向に移動する第２の可動ステージ部材４０６Ｂの下側（−Ｚ方向側）に取付けられ、液滴を吐出するノズルヘッドＮＺＨｂのノズル面と基板Ｐ（又はシート基板Ｐｔ）の表面とは所定のギャップ（例えば１ｍｍ程度）に設置される。可動ステージ部材４０６Ｂの＋Ｘ方向側には、リニアモータの固定子４０２と対峙してＹ方向の推力を発生する可動子が取り付けられ、可動ステージ部材４０６Ｂの−Ｘ方向側には、エンコーダ計測系のリニアスケール部材４０４と対峙するように配置され、リニアスケール部材４０４に刻設された目盛のＹ方向の位置変化を光電的に読み取るエンコーダヘッド４０８Ｂが取り付けられている。
そして、可動ステージ部材４０６Ａには、ＸＹ面内でノズルヘッドＮＺＨａを囲むような３ヶ所の各々に、回転ドラムＤＲの外周面（シートガラスＣＧ）上に直径数μｍ程度のスポット光を投射するビーム投光器ＬＰＡ１、ＬＰＡ２、ＬＰＡ３が、ノズルヘッドＮＺＨａに対して規定の位置関係で固定されている。ビーム投光器ＬＰＡ１〜ＬＰＡ３の各々は、可視域又は赤外域の波長のビームを発生する高輝度ＬＥＤ光源と、そのビームをスポット光に集光する集光レンズ系とを備える。ビーム投光器ＬＰＡ１からのスポット光は、ＸＹ面内では回転ドラムＤＲの回転中心軸ＡＸｏ上であって、ノズルヘッドＮＺＨａの−Ｙ方向側に位置するように設定され、ビーム投光器ＬＰＡ２、ＬＰＡ３の各々からのスポット光は、ＸＹ面内では回転中心軸ＡＸｏを挟んでＸ方向に対称的に位置すると共に、ノズルヘッドＮＺＨａの＋Ｙ方向側に位置するように設定される。同様に、可動ステージ部材４０６Ｂには、ノズルヘッドＮＺＨｂを囲むような３ヶ所の各々にビーム投光器ＬＰＢ１、ＬＰＢ２、ＬＰＢ３が固定されている。ビーム投光器ＬＰＢ１からのスポット光は、ＸＹ面内では回転中心軸ＡＸｏ上であってノズルヘッドＮＺＨｂの＋Ｙ方向側に位置するように設定され、ビーム投光器ＬＰＢ２、ＬＰＢ３の各々からのスポット光は、ＸＹ面内では回転中心軸ＡＸｏを挟んでＸ方向に対称的に位置すると共に、ノズルヘッドＮＺＨｂの−Ｙ方向側に位置するように設定される。
本実施の形態では、テスト印刷（テスト描画、テスト運転）時に使用するシート基板Ｐｔを光透過性の母材にしても、その下に位置するデバイス製造用の基板Ｐ上にはテストパターン等が形成されることが無い。そこで、デバイス製造用の基板Ｐには、先の図２４に示したように、回転ドラムＤＲの外周面の半周分の周長距離Ｌｄｒ以上の距離ＬＳｇの余白部ＢＬＳ（光透過部）を形成し、その余白部ＢＬＳが回転ドラムＤＲに巻き付き始めるときに、テスト印刷用の透明なシート基板Ｐｔが回転ドラムＤＲ上で基板Ｐと重なって搬送されるように、図２６の供給装置（ロール３００、ロールケース３０２等）と回収装置（サクションローラ３１０、軸受機構３１２等）を作動させる。その後、回転ドラムＤＲを低速で回転させて、回転ドラムＤＲの外周面のシートガラスＣＧ上に形成された基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２を、可動ステージ部材４０６Ａ（又は４０６Ｂ）をＹ方向に移動させたときに生じるビーム投光器ＬＰＡｎ（又はＬＰＢｎ）からのビームによるスポット光の走査軌跡上に位置決めする。ビーム投光器ＬＰＡｎ（又はＬＰＢｎ）からのビームは、透明なシート基板Ｐｔと基板Ｐの透明な余白部ＢＬＳとを介して、シートガラスＣＧ上にスポット光として集光され、そのスポット光は可動ステージ部材４０６Ａ（又は４０６Ｂ）のＹ方向移動によって基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２を横切るように走査され、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の遮光部で遮光されなかったビームが光電センサＰＤｉ（又はＰＤ’）で光電検出される。
テスト印刷を行う場合、スポット光が基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２を横切るときの可動ステージ部材４０６Ａ（又は４０６Ｂ）のＹ方向位置は、スケール部４０４とエンコーダヘッド４０８Ａ（４０８Ｂ）によるエンコーダ計測系によって精密に計測されるので、その横切った位置を基準に、ノズルヘッドＮＺＨａ（ＮＺＨｂ）によるテストパターンの描画を行う。回転ドラムＤＲ上のシートガラスＣＧに形成される複数の基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２の配列状態（Ｙ方向又はＸ方向の間隔）が予め正確に計測されている既知の装置定数だとすると、シート基板Ｐｔ上に描画されたテストパターンのＹ方向の長寸法や間隔寸法等を、オフラインの検査装置で計測することにより、ノズルヘッドＮＺＨａ（ＮＺＨｂ）の応答特性、可動ステージ部材４０６Ａ（又は４０６Ｂ）の移動速度の変動（速度ムラ）、或いは、エンコーダ計測系のスケール部４０４の目盛のピッチ誤差等に起因したパターニング誤差（描画すべきパターンの設計上の位置からのシフト誤差、傾き誤差、或いは下地パターンに対する重ね合せ誤差等）を、先の図１５に示したセンサ回路基板６０の回路構成と同様の電気回路部と、図２に示した主制御ユニットＭＣＵ等を用いることで、容易に確認することができる。なお、ノズルヘッドＮＺＨａ（ＮＺＨｂ）の直下に、デバイス製造用の基板Ｐと重なってテスト印刷用のシート基板Ｐｔが搬入されるので、シート基板Ｐｔの表面とノズルヘッドＮＺＨａ（ＮＺＨｂ）のノズル面とのギャップを所定距離（例えば、１ｍｍ）に保つように、ノズルヘッドＮＺＨａ（ＮＺＨｂ）のＺ方向の位置（フォーカス方向の位置）を微調するピエゾモータ等の微動機構を設けると良い。
また、デバイス製造用の基板Ｐのみが回転ドラムＤＲに巻き付けられている状態でも、図２４に示したような基板Ｐの余白部ＢＬＳを介して、ビーム投光器ＬＰＡｎ（又はＬＰＢｎ）からのビーム（スポット光）を基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２上でＹ方向に走査して、基準マークＭＰｇ１〜ＭＰｇ３又は基準パターンＭＰＣ１、ＭＰＣ２を透過してきたビームを光電センサＰＤｉ、ＰＤ’で検出し、その検出信号の発生位置をエンコーダ計測系の計測値に基づいて特定することにより、可動ステージ部材４０６Ａ（又は４０６Ｂ）のヨーイング特性（ＸＹ面内での僅かな傾き誤差）や速度特性を求め、キャリブレーションを行うことが可能である。ヨーイング特性や速度特性の悪化は、結果的に基板Ｐ上にパターンを描画する際のパターニング誤差の発生につながるので、ヨーイング特性や速度特性の程度や傾向の計測は、結果的にパターニング誤差を計測したことになる。
以上、第３の実施の形態によれば、可撓性を有する長尺の基板Ｐ（第１の基板）を、回転中心軸ＡＸｏの回りに回転する回転ドラムＤＲの外周面で支持して周方向に搬送させつつ、回転ドラムＤＲで支持されている基板Ｐの表面に電子デバイス用のパターンを描画する為のノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂ（描画ヘッド）を備えたインクジェットプリンタ（パターニング装置）であって、回転ドラムＤＲの外周面の一部に形成された開口部（５０、５０Ｈ）または窪み部（５０Ｒ）に設けられ、回転ドラムＤＲの外周面に向けてノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂ（描画ヘッド）側からビーム投光器ＬＰＡｎ、ＬＰＢｎによって投射されるビームの強度に対応した信号を出力する光電センサＰＤｉ、ＰＤ’（光電検出器）と、ビーム投光器ＬＰＡｎ、ＬＰＢｎからのビームを透過する材料で構成され、少なくとも開口部（５０、５０Ｈ）または窪み部（５０Ｒ）を覆うシートガラスＣＧ（カバー部材）と、光電センサＰＤｉ、ＰＤ’（光電検出器）からの信号に基づいて、ノズルヘッドＮＺＨａ、ＮＺＨｂ（描画ヘッド）によるパターン描画時に発生するパターニング誤差を計測する計測部（センサ回路基板６０と主制御ユニットＭＣＵ）と、を備えたパターニング装置が得られる。
第３の実施の形態のように、回転ドラムＤＲの外周面の一部に形成された開口部（５０、５０Ｈ）または窪み部（５０Ｒ）に設けられた光電センサＰＤｉ、ＰＤ’（或いは撮像素子ＩＳＵ）からの信号を用いることにより、先の第１の実施の形態、並びにその変形例１〜９、さらには第２の実施の形態においても、センサ回路基板６０と主制御ユニットＭＣＵ等による計測部を利用して、パターン描画時に発生し得るパターニング誤差が同様に計測できることは言うまでもない。

Claims (21)

  1. 可撓性を有する長尺のシート基板の一部分を、円筒状の外周面の周方向に沿って巻き付けて支持する基板支持装置であって、
    中心軸から一定の半径の円筒状の外周面を有する円筒体と、
    前記円筒体の外周面に向けて投射されるビームの強度に対応した信号を出力するように、前記円筒体の外周面の一部に形成された開口部または窪み部に配置される光電検出器と、
    前記ビームを透過する材料で構成され、少なくとも前記開口部または前記窪み部を覆うカバー部材と、
    前記光電検出器からの信号を計測するための信号処理を行う電気回路部と、
    を備える、基板支持装置。
  2. 請求項１に記載の基板支持装置であって、
    前記カバー部材には、基準マークおよび基準パターンの少なくとも一方が形成されたマーク形成領域を有し、
    前記光電検出器は、マーク形成領域を透過した前記ビームを受光する、基板支持装置。
  3. 請求項１または２に記載の基板支持装置であって、
    前記カバー部材の表面は、前記円筒体の外周面の半径と同じ半径、若しくは前記円筒体の外周面の半径よりも大きい半径の円筒面状に形成されている、基板支持装置。
  4. 請求項１または２に記載の基板支持装置であって、
    前記カバー部材は、その表面と前記円筒体の表面との段差が所定値以下となるように、前記開口部または前記窪み部に設けられている、基板支持装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板支持装置であって、
    光源からの前記ビームを前記シート基板上で収斂しつつ、主走査方向に沿って走査するビーム走査装置によって走査される前記ビームの走査線に対応した前記円筒体上の位置に、前記開口部または前記窪み部が複数形成されている、基板支持装置。
  6. 請求項５に記載の基板支持装置であって、
    前記光電検出器は、前記主走査方向に沿って複数設けられている、基板支持装置。
  7. 請求項５に記載の基板支持装置であって、
    前記ビームを伝送する複数の光ファイバーの入射端が前記主走査方向に沿って設けられ、
    前記複数の光ファイバーの射出端から射出された前記ビームが１つの前記光電検出器に入射する、基板支持装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板支持装置であって、
    前記電気回路部は、前記光電検出器で検出された信号をサンプリングパルスに応じてデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部によって変換されたデジタル信号に基づいて、前記ビームの強度変化或いはビーム位置を計測するための信号処理を行う制御部と、を備え、
    前記制御部は、パルス状の前記ビームの発光タイミングを決定するクロック信号を光源から取得し、前記クロック信号を一定時間だけ遅延させて、前記サンプリングパルスを生成する、基板支持装置。
  9. 中心軸から一定の半径の円筒状の外周面を有し、該外周面の周方向に沿って可撓性を有する長尺のシート基板を巻き付ける円筒体を備え、前記シート基板にパターンを露光するためのビームを投射する露光装置であって、
    前記円筒体の外周面の一部に形成された開口部または窪み部に設けられ、前記円筒体の外周面に向けて投射されるビームの強度に対応した信号を出力する光電検出器と、
    前記ビームを透過する材料で構成され、少なくとも前記開口部または前記窪み部を覆うカバー部材と、
    前記光電検出器からの信号を計測するための信号処理を行う電気回路部と、
    を備える、露光装置。
  10. 請求項９に記載の露光装置であって、
    前記カバー部材の表面は、前記円筒体の外周面の半径と同じ半径、若しくは前記円筒体の外周面の半径よりも大きい半径の円筒面状に形成され、
    前記カバー部材の円筒面状の外周面によって前記シート基板を支持する、露光装置。
  11. 請求項９に記載の露光装置であって、
    前記カバー部材は、その表面と前記円筒体の表面との段差が所定値以下となるように、前記開口部または前記窪み部に設けられ、
    前記カバー部材の表面と前記円筒体の表面との両方で前記シート基板を支持する、露光装置。
  12. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載の露光装置であって、
    光源からの前記ビームを前記シート基板上で収斂しつつ、主走査方向に沿って走査するビーム走査装置によって走査される前記ビームの走査線に対応した前記円筒体上の位置に、前記開口部または前記窪み部が複数形成されている、露光装置。
  13. 請求項１２に記載の露光装置であって、
    前記光電検出器は、前記カバー部材を透過した前記ビームを入射する集光用レンズと、前記集光用レンズで集光される前記ビームの光量変化に応じた信号を出力する光電センサとを備える、露光装置。
  14. 請求項１３に記載の露光装置であって、
    前記カバー部材の表面には、前記ビームによって走査されるように配置された基準マークまたは基準パターンが形成され、前記光電センサは、前記ビームが前記基準マークまたは前記基準パターンを走査したときの透過光の強度変化を検出する、露光装置。
  15. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載の露光装置であって、
    前記シート基板にパターンを露光するためのマスクにビームを照射し、前記マスクに形成されたパターンからの透過光または反射光を前記シート基板に露光するための照明系を、さらに備える、露光装置。
  16. 請求項１５に記載の露光装置であって、
    前記光電検出器は、前記カバー部材を透過した前記マスクのパターンからの前記透過光または前記反射光を入射する結像用レンズと、前記マスクに形成されたマスクマークの前記結像用レンズによる像を撮像する撮像素子とを備える、露光装置。
  17. 請求項１６に記載の露光装置であって、
    前記カバー部材の表面には、前記結像用レンズを介して前記撮像素子によって撮像されるように配置された基準マークまたは基準パターンが形成されている、露光装置。
  18. 可撓性を有する長尺の第１の基板を、中心軸の回りに回転する回転ドラムの外周面で支持して周方向に搬送させつつ、前記回転ドラムで支持されている前記第１の基板の表面に電子デバイス用のパターンを形成する為のパターン形成ヘッドを備えたパターニング装置であって、
    前記回転ドラムの外周面の一部に形成された開口部または窪み部に設けられ、前記回転ドラムの外周面に向けて前記パターン形成ヘッド側から投射されるビームの強度に対応した信号を出力する光電検出器と、
    前記ビームを透過する材料で構成され、少なくとも前記開口部または前記窪み部を覆うカバー部材と、
    前記光電検出器からの信号に基づいて、前記パターン形成ヘッドによるパターンの描画時に発生するパターニング誤差を計測する計測部と、
    を備えた、パターニング装置。
  19. 請求項１８に記載のパターニング装置であって、
    前記パターン形成ヘッドは、前記電子デバイス用のパターンに対応した光パターンを前記第１の基板に予め形成された感光層に露光する露光ヘッドであり、
    前記回転ドラムの外周面に向けて投射される前記ビームは、前記光パターンを生成する光ビームの一部である、パターニング装置。
  20. 請求項１８に記載のパターニング装置であって、
    前記パターン形成ヘッドは、前記電子デバイス用のパターンの材料となる液滴を前記第１の基板に吐出するインクジェット方式のノズルヘッドであり、
    前記回転ドラムの外周面に向けて投射される前記ビームは、前記ノズルヘッドに対して固定されて、前記カバー部材の表面に集光したスポット光を形成するビーム投光器から投射される、パターニング装置。
  21. 請求項１９または２０に記載のパターニング装置であって、
    前記パターニング誤差を計測する為のテスト運転の際に、前記回転ドラムの上流側から前記第１の基板に重なるように第２の基板を供給する供給装置と、前記回転ドラムの下流側で、前記第１の基板と重なって搬送されてくる前記第２の基板を回収する回収装置とを更に備え、
    前記パターニング誤差を計測する為のテストパターンを、前記パターン形成ヘッドによって前記第２の基板上に形成する、パターニング装置。
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