JP2017073461A - マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【目的】マルチビームに常時ＯＮビーム（故障ビーム）が生じた場合でも高精度な照射時間制御が可能なマルチビーム描画方法を提供する。【構成】本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、多重描画の１回のパスあたりのマルチビームの最大照射時間に相当する１つのビームのドーズ量に、１つの画素を露光する常時ＯＮになる故障ビームの最大数を乗じた画素全てに照射されるオフセットドーズ量を演算する工程と、画素毎に、オフセットドーズ量の他に照射するための入射照射量を演算する工程と、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、パス毎にビームを切り替えると共に、マルチビームを一括してブランキング制御する共通ブランキング機構によりオフセットドーズ量に相当する照射時間を制御しながら、複数の画素に、対応する入射照射量とオフセットドーズ量との合計照射量のビームが照射されるように多重描画する工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図８

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、マルチビーム描画におけるビーム照射方法に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。

例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。

マルチビーム描画では、個々のビームの照射量を照射時間により個別に制御する。そのために、各ビームを個別にＯＮ／ＯＦＦ制御可能な個別ブランキング機構をアレイ配置している。ここで、ビームの本数が増えてくると制御が困難な故障ビームが発生してしまう。例えば、ビームが照射困難な常時ＯＦＦビームと、ビームＯＦＦ制御が困難な常時ＯＮビームとが発生してしまう。常時ＯＦＦビームであれば、他のビームで代用して試料面に照射することが可能となる。しかし、常時ＯＮビームの対策は困難である。

かかる問題に対して、多重露光で対処する方法が提案されている。例えば、Ｍ回の露光のうち１回は常時ＯＮビーム（故障ビーム）で行い、残りのＭ−１回の露光を健全なビームで行う。しかし、常時ＯＮビームは、ビームを他の画素に切り替えるための本来待機中の期間にも常時ビームを照射してしまうので、照射時間の誤差は大きくなってしまう。電子ビーム露光では、０．１％程度の精度での照射量制御が求められている。しかし、多重露光は一般に８回或いは１６回程度なので、照射時間の誤差をかかる回数で平均化しても照射量誤差を許容範囲まで低減することは困難である。

その他、常時ＯＮビームの対策として、複数の個別ブランキング機構をアレイ配置したブランキング装置を２段配置して、一方の個別ブランキング機構の故障で生じた常時ＯＮビームを他方の個別ブランキング機構で遮蔽するといった手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ブランキング装置は、多数の個別ブランキング機構を搭載する必要がある。そして、各個別ブランキング機構は、それぞれの制御回路が必要となる。よって、かかるブランキング装置を２段搭載する装置構成は、複雑かつ大掛かりな構成になってしまう。

なお、かかるマルチビーム描画では、同一位置を照射する必要照射時間分のショットを複数回の照射ステップに分割して、各照射ステップを同じビームで連続して試料に照射するといった手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１９７４６９号公報 特開２０１５−００２１８９号公報

そこで、本発明は、マルチビームに常時ＯＮビーム（故障ビーム）が生じた場合でも高精度な照射時間制御が可能なマルチビーム描画方法およびその装置を提供する。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
多重描画の１回のパスあたりのマルチビームの最大照射時間に相当する１つのビームのドーズ量に、試料の描画領域がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数の小領域の１つを露光する常時ＯＮになる故障ビームの最大数を乗じた複数の小領域全てに照射されるオフセットドーズ量を演算する工程と、
小領域毎に、オフセットドーズ量の他に照射するための入射照射量を演算する工程と、
常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、多重描画のパス毎に各小領域を照射するビームを切り替えると共に、マルチビームを一括してブランキング制御する共通ブランキング機構によりオフセットドーズ量に相当する照射時間を制御しながら、複数の小領域に、演算された小領域毎の対応する入射照射量とオフセットドーズ量との合計照射量のビームが照射されるように多重描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、前方散乱のドーズ量の項と後方散乱のドーズ量の項とオフセットドーズ量の項とを用いたしきい値モデルの照射量計算式を解くことによって得られた値を用いて前記入射照射量が取得されると好適である。

また、多重描画の各パスのマルチビームのショットは、それぞれ連続して照射される複数の分割ショットに分割され、
パス毎に、マルチビームの一括偏向により各小領域を照射するビームを複数の分割ショットのうちの一部の分割ショットを行った後に他のビームに切り替えて、複数の分割ショットのうちの他の分割ショットを行うと好適である。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
多重描画のパス毎に、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、試料の描画領域がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数の小領域の各小領域を照射するビームを切り替える場合に、各小領域を照射する１回のパスあたりの切り替えに用いる予め設定された複数のビームの各露光時間のうちの最大値に相当するドーズ量に、１つの小領域を露光する故障ビームの最大数を乗じた前記複数の小領域全てに照射されるオフセットドーズ量を演算するオフセットドーズ量演算部と、
小領域毎に、オフセットドーズ量の他に照射するための入射照射量を演算する照射量演算部と、
マルチビームを一括してブランキング制御する共通ブランキング機構を有し、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、多重描画のパス毎に各小領域を照射するビームを切り替えると共に、共通ブランキング機構によりオフセットドーズ量に相当する照射時間を制御しながら、複数の小領域に、演算された小領域毎の対応する入射照射量とオフセットドーズ量との合計照射量のビームが照射されるように多重描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

また、多重描画の各パスのマルチビームのショットは、連続して照射される複数の分割ショットに分割され、
描画部は、パス毎に、複数の分割ショットのうちの一部の分割ショットと他の分割ショットとの間で各小領域を照射するビームを他のビームに切り替える、マルチビームを一括偏向する偏向器を有すると好適である。

本発明の一態様によれば、マルチビームに常時ＯＮビーム（故障ビーム）が生じた場合でも高精度な照射時間制御ができる。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。 実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ部の一部を示す上面概念図である。 実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。 実施の形態１におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。 実施の形態１における個別ブランキング制御回路と共通ブランキング制御回路の内部構成を示す概念図である。 実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１の比較例における多重露光した露光時間の一例を示す図である。 実施の形態１における多重露光した露光時間の一例を示す図である。 実施の形態１における多重露光の各パスの露光時間の決定の仕方の一例を示す図である。 実施の形態１における多重露光した露光時間の他の一例を示す図である。 実施の形態１における分割ショットのＯＮ／ＯＦＦ決定方法の工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における照射時間配列データの一部の一例を示す図である。 実施の形態１における１ショット中の複数の分割ショットの一部についてのビームＯＮ／ＯＦＦ切り替え動作を示すタイミングチャート図である。 実施の形態１におけるブランキング動作を説明するための概念図である。 実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態２における複数の分割ショットの途中でのビーム切り替えを説明するための一例を示す図である。 実施の形態２における複数の分割ショットとビームの割振りの一例を示す図である。 実施の形態２における複数の分割ショットの途中でのビーム切り替えを説明するための他の一例を示す図である。 実施の形態２における複数の分割ショットとビームの割振りの他の一例を示す図である。

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ部材２０３、ブランキングアパーチャアレイ部２０４、縮小レンズ２０５、偏向器２１２、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８，２０９が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象基板となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０と、電流測定用のファラディーカップ１０６とが配置される。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ロジック回路１３１、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット１３２，１３４、アンプ１３７、ステージ制御部１３８、ステージ位置測定部１３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ステージ制御部１３８、アンプ１３７、ステージ位置測定部１３９及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが描画装置１００の外部から入力され、格納されている。偏向制御回路１３０には、ロジック回路１３１、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４及びブランキングアパーチャアレイ部２０４が図示しないバスを介して接続されている。また、ロジック回路１３１は、偏向器２１２に接続される。ステージ位置測定部１３９は、レーザ光をＸＹステージ１０５上のミラー２１０に照射し、ミラー２１０からの反射光を受光する。そして、かかる反射光の情報を利用してＸＹステージ１０５の位置を測定する。ファラディーカップ１０６は、アンプ１３７に接続され、ファラディーカップ１０６で検出されるアナログの電流量信号は、アンプ１３７でデジタル信号に変換された上で増幅されて制御計算機１１０に出力される。

制御計算機１１０内には、パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、照射量Ｄ演算部６６、照射時間ｔ演算部６８、配列加工部７０、検出部７１、露光順設定部７３、オフセットドーズ算出部７５、照射時間ｔｉ決定部７７、階調値Ｎ算出部８６、決定部８８、データ生成部９０、判定部９６、加算部９８、転送処理部８２、及び描画制御部８４が配置されている。パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、及び照射量Ｄ演算部６６によって入射照射量演算部６１が構成される。パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、照射量Ｄ演算部６６、照射時間ｔ演算部６８、配列加工部７０、検出部７１、露光順設定部７３、オフセットドーズ算出部７５、照射時間ｔｉ決定部７７、階調値Ｎ算出部８６、決定部８８、データ生成部９０、判定部９６、加算部９８、転送処理部８２、及び描画制御部８４といった一連の「〜部」は、少なくとも１つの電気回路、少なくとも１つのコンピュータ、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの回路基板、或いは、少なくとも１つの半導体装置等といった、少なくとも１つの回路で構成され、実行される。一連の「〜部」の各「〜部」は、上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成されても良いし、異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。或いは、一連の「〜部」の一部の「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成され、残りの「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、照射量Ｄ演算部６６、照射時間ｔ演算部６８、配列加工部７０、検出部７１、露光順設定部７３、オフセットドーズ算出部７５、照射時間ｔｉ決定部７７、階調値Ｎ算出部８６、決定部８８、データ生成部９０、判定部９６、加算部９８、転送処理部８２、及び描画制御部８４に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２では、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

図３は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ部の一部を示す上面概念図である。なお、図３において、電極２４，２６と制御回路４１の位置関係は一致させて記載していない。ブランキングアパーチャアレイ部２０４は、図３に示すように、図２に示した成形アパーチャアレイ部材２０３の各穴２２に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（開口部）が開口される。そして、各通過孔２５の近傍位置に、該当する通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の電極２４，２６の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、各通過孔２５の近傍には、各通過孔２５用の例えば電極２４に偏向電圧を印加する制御回路４１（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の２つの電極２４，２６の他方（例えば、電極２６）は、グランド接続される。また、各制御回路４１は、制御信号用の例えば１ビットの配線が接続される。各制御回路４１は、例えば１ビットの配線の他、クロック信号線および電源用の配線等が接続される。マルチビームを構成するそれぞれのビーム毎に、電極２４，２６と制御回路４１とによる個別ブランキング機構４７が構成される。偏向制御回路１３０から各制御回路４１用の制御信号が出力される。各制御回路４１内には、後述するシフトレジストが配置され、例えば、ｎ×ｍ本のマルチビームの１列分の制御回路内のシフトレジスタが直列に接続される。そして、例えば、ｎ×ｍ本のマルチビームの１列分の制御信号がシリーズで送信され、例えば、ｎ回のクロック信号によって各ビームの制御信号が対応する制御回路４１に格納される。

各通過孔を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立に対となる２つの電極２４，２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。マルチビームのうちの対応ビームをそれぞれブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、成形アパーチャアレイ部材２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。

図４は、実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。図４に示すように、試料１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は例えば等速で連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、再度、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整して、設定された多重度Ｍ（パス数Ｍ）だけ描画（露光）を繰り返す。これにより第１番目のストライプ領域３２に対して多重露光を行う。第１番目のストライプ領域３２の多重露光が終了したら、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向に向かって同様に描画を行う。そして、同様に、設定された多重度Ｍ（パス数Ｍ）だけ描画（露光）を繰り返す。これにより第２番目のストライプ領域３２に対して多重露光を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画（多重露光）し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画（多重露光）するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショット（後述する分割ショットの合計）では、成形アパーチャアレイ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。

図５は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。図５において、ストライプ領域３２は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、描画対象画素３６（単位照射領域、或いは描画位置）となる。描画対象画素３６のサイズは、ビームサイズに限定されるものではなく、ビームサイズとは関係なく任意の大きさで構成されるものでも構わない。例えば、ビームサイズの１／ｎ（ｎは１以上の整数）のサイズで構成されても構わない。言い換えれば、試料１０１の描画領域３０がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数のメッシュ領域を複数の画素３６（小領域）とする。図５の例では、試料１０１の描画領域が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。なお、ストライプ領域３２の幅は、これに限るものではない。照射領域３４のｎ倍（ｎは１以上の整数）のサイズであると好適である。図５の例では、５１２×５１２列のマルチビームの場合を示している。そして、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な複数の画素２８（ビームの描画位置）が示されている。言い換えれば、隣り合う画素２８間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図５の例では、隣り合う４つの画素２８で囲まれると共に、４つの画素２８のうちの１つの画素２８を含む正方形の領域で１つのグリッド２９を構成する。図５の例では、各グリッド２９は、４×４画素で構成される場合を示している。

図６は、実施の形態１におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。図６では、図５で示したストライプ領域３２を描画するマルチビームのうち、ｙ方向３段目の座標（１，３），（２，３），（３，３），・・・，（５１２，３）の各ビームで描画するグリッドの一部を示している。図６の例では、例えば、ＸＹステージ１０５が８ビームピッチ分の距離を移動する間に４つの画素を描画（露光）する場合を示している。かかる４つの画素を描画（露光）する間、照射領域３４がＸＹステージ１０５の移動によって試料１０１との相対位置がずれないように、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括偏向することによって、照射領域３４をＸＹステージ１０５の移動に追従させる。言い換えれば、トラッキング制御が行われる。図６の例では、８ビームピッチ分の距離を移動する間に４つの画素を描画（露光）することで１回のトラッキングサイクルを実施する場合を示している。

具体的には、ステージ位置検出器１３９が、ミラー２１０にレーザを照射して、ミラー２１０から反射光を受光することでＸＹステージ１０５の位置を測長する。測長されたＸＹステージ１０５の位置は、制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０内では、描画制御部８４がかかるＸＹステージ１０５の位置情報を偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０内では、ＸＹステージ１０５の移動に合わせて、ＸＹステージ１０５の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データ（トラッキング偏向データ）を演算する。デジタル信号であるトラッキング偏向データは、ＤＡＣアンプ１３４に出力され、ＤＡＣアンプ１３４は、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、トラッキング偏向電圧として偏向器２０８に印加する。

そして、描画部１５０は、当該ショット（後述する分割ショット合計）におけるマルチビームの各ビームのそれぞれの照射時間のうちの最大描画時間Ｔｔｒ内のそれぞれの画素３６に対応する描画時間、各画素３６にマルチビーム２０のうちＯＮビームのそれぞれ対応するビームを照射する。実施の形態１では、１回分のショット（１パス分のショット）を後述する複数の分割ショットに分けて、１回分のショットの動作中に、かかる複数の分割ショットを行う。まずは、複数の分割ショットを１回分のショットと見立てて、各ショットの動作を次に説明する。

図６の例では、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝０からｔ＝最大描画時間Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば最下段右から１番目の画素に１ショット目の複数の分割ショットのビームの照射が行われる。例えば、複数の分割ショットはビーム（１）によりビーム照射が行われる。時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。

当該パスのショットのビーム照射開始から当該パスのショットの最大描画時間Ｔｔｒが経過後、偏向器２０８によってトラッキング制御のためのビーム偏向を継続しながら、トラッキング制御のためのビーム偏向とは別に、偏向器２０９によってマルチビーム２０を一括して偏向することによって各ビームの描画位置（前回の描画位置）を次の各ビームの描画位置（今回の描画位置）にシフトする。図６の例では、時刻ｔ＝Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９の最下段右から１番目の画素から下から２段目かつ右から１番目の画素へと描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は定速移動しているのでトラッキング動作は継続している。

そして、トラッキング制御を継続しながら、シフトされた各ビームの描画位置に当該ショットの最大描画時間Ｔｔｒ内のそれぞれ対応する描画時間、マルチビーム２０のうちＯＮビームのそれぞれ対応するビームを照射する。図６の例では、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝Ｔｔｒからｔ＝２Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば下から２段目かつ右から１番目の画素に２ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝Ｔｔｒからｔ＝２Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。

図６の例では、時刻ｔ＝２Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９の下から２段目かつ右から１番目の画素から下から３段目かつ右から１番目の画素へと偏向器２０９によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝２Ｔｔｒからｔ＝３Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば下から３段目かつ右から１番目の画素に３ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝２Ｔｔｒからｔ＝３Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。時刻ｔ＝３Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９の下から３段目かつ右から１番目の画素から下から４段目かつ右から１番目の画素へと偏向器２０９によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝３Ｔｔｒからｔ＝４Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば下から４段目かつ右から１番目の画素に４ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝３Ｔｔｒからｔ＝４Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。以上により、注目グリッド２９の右から１番目の画素列の描画が終了する。

図６の例では初回位置から３回シフトされた後の各ビームの描画位置にビームを切り替えながらそれぞれ対応するビームを照射した後、ＤＡＣアンプユニット１３４は、トラッキング制御用のビーム偏向をリセットすることによって、トラッキング位置をトラッキング制御が開始されたトラッキング開始位置に戻す。言い換えれば、トラッキング位置をステージ移動方向と逆方向に戻す。図６の例では、時刻ｔ＝４Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９のトランキングを解除して、ｘ方向に８ビームピッチ分ずれた注目グリッドにビームを振り戻す。なお、図６の例では、座標（１，３）のビーム（１）について説明したが、その他の座標のビームについてもそれぞれの対応するグリッドに対して同様に描画が行われる。すなわち、座標（ｎ，ｍ）のビームは、ｔ＝４Ｔｔｒの時点で対応するグリッドに対して右から１番目の画素列の描画が終了する。例えば、座標（２，３）のビーム（２）は、図６のビーム（１）用の注目グリッド２９の−ｘ方向に隣り合うグリッドに対して右から１番目の画素列の描画が終了する。

なお、各グリッドの右から１番目の画素列の描画は終了しているので、トラッキングリセットした後に、次回のトラッキングサイクルにおいてまず偏向器２０９は、各グリッドの下から１段目かつ右から２番目の画素にそれぞれ対応するビームの描画位置を合わせる（シフトする）ように偏向する。

以上のように同じトラッキングサイクル中は偏向器２０８によって照射領域３４を試料１０１に対して相対位置が同じ位置になるように制御された状態で、偏向器２０９によって１画素ずつシフトさせながら当該パスの各ショット（複数の分割ショット）を行う。そして、トラッキングサイクルが１サイクル終了後、照射領域３４のトラッキング位置を戻してから、図４の下段に示すように、例えば１画素ずれた位置に１回目のショット位置を合わせ、次のトラッキング制御を行いながら偏向器２０９によって１画素ずつシフトさせながら各ショットを行う。ストライプ領域３２の描画中、かかる動作を繰り返すことで、照射領域３４ａ〜３４ｏといった具合に順次照射領域３４の位置が移動していき、当該ストライプ領域の描画を行っていく。

図７は、実施の形態１における個別ブランキング制御回路と共通ブランキング制御回路の内部構成を示す概念図である。図７において、描画装置１００本体内のブランキングアパーチャアレイ部２０４に配置された個別ブランキング制御用の各ロジック回路４１には、シフトレジスタ４０、レジスタ４２、ＡＮＤ演算器４４、及びアンプ４６が配置される。なお、ＡＮＤ演算器４４については、省略しても構わない。実施の形態１では、従来、例えば、１０ビットの制御信号によって制御されていた各ビーム用の個別ブランキング制御を、例えば１ビットの制御信号によって制御する。すなわち、シフトレジスタ４０、レジスタ４２、及びＡＮＤ演算器４４には、１ビットの制御信号が入出力される。制御信号の情報量が少ないことにより、制御回路の設置面積を小さくできる。言い換えれば、設置スペースが狭いブランキングアパーチャアレイ部２０４上にロジック回路を配置する場合でも、より小さいビームピッチでより多くのビームを配置できる。これはブランキングアパーチャアレイ部２０４を透過する電流量を増加させ、すなわち描画スループットを向上することができる。

また、共通ブランキング用の偏向器２１２には、アンプが配置され、ロジック回路１３１には、レジスタ５０、及びカウンタ５２が配置される。こちらは、同時に複数の異なる制御を行うわけではなく、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う１回路で済むため、高速に応答させるための回路を配置する場合でも設置スペース、回路の使用電流の制限の問題が生じない。よってこのアンプはブランキングアパーチャ上に実現できるアンプよりも格段に高速で動作する。このアンプは例えば、１０ビットの制御信号によって制御する。すなわち、レジスタ５０、及びカウンタ５２には、例えば１０ビットの制御信号が入出力される。偏向器２１２とロジック回路１３１とによって共通ブランキング機構２１３を構成する。

実施の形態１では、上述した個別ブランキング制御用の各ロジック回路４１によるビームＯＮ／ＯＦＦ制御と、マルチビーム全体を一括してブランキング制御する共通ブランキング制御用のロジック回路１３１によるビームＯＮ／ＯＦＦ制御との両方を用いて、各ビームのブランキング制御を行う。

図８は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図８において、実施の形態１における描画方法は、常時ＯＮビーム検出工程（Ｓ８０）と、露光順設定工程（Ｓ８２）と、オフセットドーズ算出工程（Ｓ８４）と、画素毎の補正照射量算出工程（Ｓ８６）と、ラスタライズ工程（Ｓ８８）と、画素毎の照射量算出工程（照射時間算出工程）（Ｓ９０）と、多重露光のパス毎の照射時間決定工程（Ｓ１１０）と、階調値Ｎ算出工程（Ｓ１１２）と、分割ショットＯＮ／ＯＦＦ決定工程（Ｓ１１４）と、照射時間配列データ生成工程（Ｓ１１６）と、照射時間配列データ加工工程（Ｓ１１８）と、ｋ番目データ転送工程（Ｓ１２２）と、ｋ番目分割ショット工程（Ｓ１２８）と、判定工程（Ｓ１３０）と、加算工程（Ｓ１３２）と、いう一連の工程を実施する。

常時ＯＮビーム検出工程（Ｓ８０）として、検出部７１は、マルチビームの中から常時ＯＮビーム（故障ビーム）を検出する。具体的には、マルチビームを１本ずつ個別ブランキング機構４７でビームＯＮになるように制御すると共に、残りはすべてビームＯＦＦになるように制御する。かかる状態から検出対称ビームをビームＯＦＦになるように制御を切り替える。その際、ビームＯＮからビームＯＦＦに切り替えたのにもかかわらず、ファラディーカップ１０６で電流が検出されたビームは、常時ＯＮビーム（故障ビーム）として検出される。マルチビームのすべてのビームに同じ方法で順に確認すれば、常時ＯＮビーム（故障ビーム）の有無、及び常時ＯＮビーム（故障ビーム）がどの位置のビームなのか検出できる。

露光順設定工程（Ｓ８２）として、露光順設定部７３は、どの画素３６をマルチビームのうちのどのビームがどの順序で担当するかといった露光順を設定する。マルチビーム描画では、図４〜図６において説明したように、画素をずらしながらトラッキングサイクルを繰り返すことによりストライプ領域３０の描画を進めていく。どの画素３６をマルチビームのうちのどのビームが担当するかは描画シーケンスによって定まる。露光順設定部７３は、かかる描画シーケンスに沿って、露光順を設定する。露光順情報は記憶装置１４２に格納される。露光順は、１画素３６を露光する常時ＯＮビーム（故障ビーム）の数ｍ（ｍは自然数）ができるだけ少なくなるように設定すると良い。

オフセットドーズ算出工程（Ｓ８４）として、オフセットドーズ算出部７５は、多重描画の１回のパスあたりのマルチビームの最大照射時間Ｔｔｒに相当する１つのビームのドーズ量に、試料１０１の描画領域３０がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数の画素の１つを露光する常時ＯＮになる故障ビームの最大数ｍを乗じた複数の画素全てに照射されるオフセットドーズ量Ｄｏｆｆを演算する。常時ＯＮビーム（故障ビーム）は、個別ブランキング機構４７の２つの電極２４，２６がショート（導通）或いは制御回路４１の故障によりアンプ４６からの偏向電圧がグランド電位と同電位になることによって生じる。電極２４，２６間に電位差が生じないためビームが偏向できず、ビームＯＦＦにできなくなる。実施の形態１では、マルチビームの１パス分のショット（１回分のショット）の最大照射時間Ｔｔｒを同じ位置に連続して照射される例えば照射時間が異なるｎ回の分割ショットに分割する。ｎ回の分割ショットの照射時間（露光時間）は、後述するように、共通ブランキング機構２１３によって高精度に制御される。よって、常時ＯＮビーム（故障ビーム）は、当該ビーム用の個別ブランキング機構４７が故障していたとしても、共通ブランキング機構２１３によってｎ回の分割ショットの照射時間の合計である１パス分のショット（１回分のショット）の最大照射時間ＴｔｒだけビームがＯＮになるように高精度に制御できる。そこで、実施の形態１では、オフセットドーズ量として、多重描画の１回のパスあたりのマルチビームの最大照射時間Ｔｔｒに相当する１つのビームのドーズ量に１つ画素３６を露光する常時ＯＮになる故障ビームの最大数ｍを乗じたドーズ量を設定する。そして、後述するように、かかるオフセットドーズ量をすべての画素に一様に照射する。そのために、オフセットドーズ算出部７５は、オフセットドーズ量Ｄｏｆｆを演算する。かかるオフセットドーズ量Ｄｏｆｆは、１つの画素３６にビームを照射可能な最大照射時間ｔｍａｘを多重度Ｍで割った時間ｔ’に電流密度Ｊを乗じた値に１画素３６を露光する常時ＯＮビーム（故障ビーム）の最大数ｍを乗じることで算出できる。オフセットドーズ量Ｄｏｆｆは、以下の式（１）で定義できる。常時ＯＮビーム（故障ビーム）の最大数ｍがゼロであれば、オフセットドーズ量Ｄｏｆｆは、ゼロになる。また、通常、１画素３６を露光する常時ＯＮビーム（故障ビーム）の最大数ｍは１になる場合が多いので、かかるケースではｍを省略できる。ｍが２以上の場合には、多重描画の全パス数Ｍのうち、２パス以上について常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用される画素３６が存在することになる。

画素毎の補正照射量算出工程（Ｓ８６）として、まず、ρ演算部６０は、描画領域（ここでは、例えばストライプ領域３２）を所定のサイズでメッシュ状に複数の近接メッシュ領域（近接効果補正計算用メッシュ領域）に仮想分割する。近接メッシュ領域のサイズは、近接効果の影響範囲の１／１０程度、例えば、１μｍ程度に設定すると好適である。ρ演算部６０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、近接メッシュ領域毎に、当該近接メッシュ領域内に配置されるパターンのパターン面積密度ρを演算する。

次に、Ｄｐ演算部６２は、近接メッシュ領域毎に、近接効果を補正するための近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）（補正照射量）を演算する。近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、後方散乱係数η、しきい値モデルの照射量閾値Ｄｔｈ、分布関数ｇｐ（ｘ）、オフセットドーズ量Ｄｏｆｆを用いたしきい値モデルによって、以下の式（２）で定義できる。オフセットドーズ量の項は、後方散乱係数η、しきい値モデルの照射量閾値Ｄｔｈを用いて、式（２）に定義するように規格化されて定義される。なお、位置ｘはベクトルを示す。或いは位置ｘを（ｘ，ｙ）と書き換えてもよい。かかる場合、式（２）の積分項はｘ方向だけでなく、ｙ方向にも積分することは言うまでもない。

実施の形態１におけるしきい値モデルの照射量計算式は、式（２）に示すように、左辺第１項の前方散乱のドーズ量の項と、左辺第２項の後方散乱のドーズ量の項と、左辺第３項のオフセットドーズ量の項と、を用いて定義される。かかるしきい値モデルの照射量計算式を解くことによって、未知の近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を求めることができる。

ラスタライズ工程（Ｓ８８）として、ρ’演算部６４は、画素３６毎に、当該画素３６内のパターン面積密度ρ’を演算する。ρ’のメッシュサイズは例えば画素２８の大きさと同じにする。

画素毎の照射量算出工程（照射時間算出工程）（Ｓ９０）として、Ｄ演算部６６は、画素３６毎に、オフセットドーズ量Ｄｏｆｆの他に、当該画素３６に照射するための入射照射量Ｄ（ｘ）を演算する。入射照射量Ｄ（ｘ）は、例えば、予め設定された基準照射量Ｄｂａｓｅに近接効果補正照射係数Ｄｐとパターン面積密度ρ’とを乗じた値として演算すればよい。具体的には、以下の式（３）で定義できる。基準照射量Ｄｂａｓｅは、Ｄｔｈ／（１／２＋η）で定義できる。

このように、入射照射量Ｄ（ｘ）は、前方散乱のドーズ量の項と後方散乱のドーズ量の項とオフセットドーズ量の項とを用いたしきい値モデルの照射量計算式（２）を解くことによって得られた値を用いて取得される。また、入射照射量Ｄ（ｘ）は、画素３６毎に算出されたパターンの面積密度に比例して求めると好適である。

次に、ｔ演算部６８は、画素３６毎に、当該画素３６に演算された入射照射量Ｄ（ｘ）を入射させるための電子ビームの照射時間ｔｒ（ｘ）を演算する。照射時間ｔｒ（ｘ）は、入射照射量Ｄ（ｘ）を電流密度Ｊで割ることで演算できる。よって、各画素の全パス分の照射時間ｔ（ｘ）は、オフセットドーズに相当する照射時間ｔ’と残りの入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）の和となり、以下の式（４）で定義できる。

多重露光のパス毎の照射時間決定工程（Ｓ１１０）として、照射時間ｔｉ決定部７７は、露光順情報を入力して、常時ＯＮビーム（故障ビーム）で露光されるパス及び画素３６の情報を取得する。そして、照射時間ｔｉ決定部７７は、かかる情報に基づいて、画素３６毎に、各パスの照射時間ｔｉ（ｘ）を決定する。

図９は、実施の形態１の比較例における多重露光した露光時間の一例を示す図である。この例では共通ブランキング機構２１３を使わずにブランキングアパーチャアレイ部２０４のブランキングで露光時間制御を行う。図９（ａ）に示す実施の形態１の比較例では、上述したように、例えば、Ｍ＝７回の露光のうち１回は常時ＯＮビーム（故障ビーム）で行い、残りのＭ−１回の露光を健全なビームで行う場合を示している。しかし、常時ＯＮビームは、ビームを他の画素に切り替えるための本来待機中の期間にも常時ビームを照射してしまうので、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使わずに露光された画素と比べて照射時間の誤差は大きくなってしまう。その結果、図９（ｂ）に示す常時ＯＮビーム（故障ビーム、或いは不良ビームともいう。）が露光した画素では、かかる誤差分のドーズ量が余計に露光されてしまう。ここで図９（ｂ）では図６に示す描画順を用いた場合の例を示している。

図１０は、実施の形態１における多重露光した露光時間の一例を示す図である。この例では共通ブランキング機構２１３のブランキングで露光時間制御を行ない、ブランキングアパーチャアレイ部２０４はビーム毎のON／OFF状態の切り替えを行う。図１０（ａ）の例では、例えば、Ｍ回の露光のうち１回は常時ＯＮビーム（故障ビーム）で行い、残りのＭ−１回の露光を健全なビームで行う場合を示している。しかし、実施の形態１では、常時ＯＮビーム（故障ビーム）での照射時間を共通ブランキング機構２１３によってオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’に制御できる。よって、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される画素３６については、かかる残りのＭ−１回の露光を入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）とすれば、当該画素の全パス分の照射時間ｔ（ｘ）を高精度に制御できる。一方、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使わずに露光される画素３６については、近接効果補正照射係数Ｄｐとパターン面積密度ρ’とに関わらず、Ｍ回の露光のうち１回の照射時間をオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’として、残りのＭ−１回の露光を入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）とすれば、当該画素の全パス分の照射時間ｔ（ｘ）を高精度に制御できる。その結果、図１０（ｂ）に示す常時ＯＮビーム（故障ビーム、或いは不良ビームともいう。）が露光した画素についても、高精度なドーズ量で露光できる。よって、図１０（ａ）の例では、照射時間ｔｉ決定部７７は、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される画素３６については、Ｍ回の露光のうち常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される１回の露光の照射時間ｔｉ（ｘ）をオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’とし、残りのＭ−１回の露光の照射時間の各照射時間ｔｉ（ｘ）に入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）を分配するように決定する。そして、照射時間ｔｉ決定部７７は、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使わずに露光される画素３６については、Ｍ回の露光の各照射時間ｔｉ（ｘ）に照射時間ｔ（ｘ）を分配するように決定する。例えば、Ｍ回の露光のうち１回の露光の照射時間ｔｉ（ｘ）をオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’とし、残りのＭ−１回の露光の照射時間の各照射時間ｔｉ（ｘ）に入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）を分配するように決定する。

図１１は、実施の形態１における多重露光の各パスの露光時間の決定の仕方の一例を示す図である。露光時間分配例（１）では、より多くのパスの照射時間ｔｉ（ｘ）を１つの画素３６にビームを照射可能な最大照射時間ｔｍａｘを多重度Ｍで割った時間ｔ’になるように決定し、余りの時間を１つのパスに分配する。よって、露光時間分配例（１）では、パスによってはビームＯＦＦのパスも存在し得る。露光時間分配例（１）では、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される画素３６については、常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用されるパスの照射時間ｔｉ（ｘ）を時間ｔ’にすることは言うまでもない。露光時間分配例（２）では、Ｍ回の露光のうち１回の露光の照射時間ｔｉ（ｘ）をオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’とし、残りのＭ−１回の露光の照射時間の各照射時間ｔｉ（ｘ）を入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）を（Ｍ−１）で割った値に決定する。よって、露光時間分配例（２）では、ビームＯＦＦのパスは存在しない。露光時間分配例（２）では、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される画素３６については、常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用されるパスの照射時間ｔｉ（ｘ）を時間ｔ’にすることは言うまでもない。露光時間分配例（３）では、Ｍ回の露光の照射時間ｔｉ（ｘ）を全パス分の照射時間ｔ（ｘ）を多重度Ｍで割った値に決定する。露光時間分配例（３）では、常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される画素３６については、使用できない。

図１２は、実施の形態１における多重露光した露光時間の他の一例を示す図である。図１２（ａ）の例では、例えば、Ｍ回の露光のうちｍ回は常時ＯＮビーム（故障ビーム）で行い、残りのＭ−ｍ回の露光を健全なビームで行う場合を示している。ブランキングアパーチャアレイ部２０４の出来によっては、１画素３６を露光する常時ＯＮビーム（故障ビーム）の数ｍが２以上の場合もあり得る。かかる場合には、Ｍ回の露光のうちｍ回の露光の照射時間ｔｉ（ｘ）をオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’とし、残りのＭ−ｍ回の露光の照射時間の各照射時間ｔｉ（ｘ）を入射照射量Ｄ（ｘ）に相当する照射時間ｔｒ（ｘ）を分配した値に決定する。常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使って露光される画素３６については、常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用されるｍ回のパスの照射時間ｔｉ（ｘ）を時間ｔ’にすることは言うまでもない。常時ＯＮビーム（故障ビーム）を使わずに露光される画素３６については、いずれかｍ回のパスの照射時間ｔｉ（ｘ）を時間ｔ’にする。また、画素によっては、常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用されるパスがｍ回よりも少ないａ回の場合もあり得る。かかる場合には、常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用されるａ回のパスといずれか（ｍ−ａ）回のパスの照射時間ｔｉ（ｘ）を時間ｔ’にする。

ここで、実施の形態１では、１回分のパスのショットの最大照射時間Ｔｔｒを同じ位置に連続して照射される照射時間が異なるｎ回の分割ショットに分割する。まず、最大照射時間Ｔｔｒを量子化単位Δ（階調値分解能）で割った階調値Ｎｔｒを定める。例えば、ｎ＝１０とした場合、１０回の分割ショットに分割する。階調値Ｎｔｒを桁数ｎの２進数の値で定義する場合、階調値Ｎｔｒ＝１０２３になるように量子化単位Δを予め設定すればよい。ここでは、上述したように１回のパスあたりの最大描画時間Ｔｔｒ（最大照射時間）をオフセットドーズに相当する照射時間ｔ’とし、時間ｔ’の階調値Ｎｔｒが１０２３になるように量子化単位Δを設定する。これにより、１パスあたりの最大照射時間Ｔｔｒ（オフセットドーズに相当する照射時間ｔ’）＝１０２３Δとなる。そして、ｎ回の分割ショットは、５１２Δ（＝２^９Δ），２５６Δ（＝２^８Δ），１２８Δ（＝２^７Δ），６４Δ（＝２^６Δ），３２Δ（＝２^５Δ），１６Δ（＝２^４Δ），８Δ（＝２^３Δ），４Δ（＝２^２Δ），２Δ（＝２^１Δ），Δ（＝２^０Δ）のいずれかの照射時間を持つ。すなわち、１回分のマルチビームのショットは、５１２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、２５６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、１２８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、６４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、３２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、１６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、に分割される。

よって、各画素３６に照射するパス毎のビームの任意の照射時間ｔｉ（ｘ）（＝ＮΔ）は、かかる５１２Δ（＝２^９Δ），２５６Δ（＝２^８Δ），１２８Δ（＝２^７Δ），６４Δ（＝２^６Δ），３２Δ（＝２^５Δ），１６Δ（＝２^４Δ），８Δ（＝２^３Δ），４Δ（＝２^２Δ），２Δ（＝２^１Δ），Δ（＝２^０Δ）及びゼロ（０）の少なくとも１つの組み合わせによって定義できる。例えば、Ｎ＝５０のショットであれば、５０＝２^５+２^４+２^１なので、２^５Δの照射時間をもつ分割ショットと、２^４Δの照射時間をもつ分割ショットと、２^１Δの照射時間をもつ分割ショットと、の組み合わせになる。なお、各画素３６に照射する任意の照射時間ｔの階調値Ｎを２進数変換する場合には、できるだけ大きい桁の値を使用するように定義すると好適である。そのために、以下の工程が実施される。

階調値Ｎ算出工程（Ｓ１１２）として、階調値Ｎ算出部８６は、画素３６毎に得られた当該パスの照射時間ｔｉ（ｘ）を量子化単位Δ（階調値分解能）で割ることで整数の階調値Ｎデータを算出する。階調値Ｎデータは、例えば、０〜１０２３の階調値で定義される。

分割ショットＯＮ／ＯＦＦ決定工程（Ｓ１１４）として、決定部８８は、画素３６毎に、当該パスにおけるビームＯＮにする分割ショットの合計照射時間が、決定された当該パスのビームの照射時間ｔｉ（ｘ）に相当する組合せになるように複数の分割ショットの各分割ショットをビームＯＮにするか、ビームＯＦＦにするかを決定する。画素３６毎に得られた照射時間ｔｉ（ｘ）は、値０と１のいずれかを示す整数ｗｋ（ｘ）と、ｎ個の分割ショットのｋ番目の分割ショットの照射時間Ｔｋとを用いて、以下の式（５）で定義される。整数ｗｋ（ｘ）が１になる分割ショットはＯＮ、整数ｗｋ（ｘ）が０になる分割ショットはＯＦＦに決定できる。なお、照射時間ｔｉ（ｘ）が時間ｔ’となるパスのショットについては、複数の分割ショットのすべての分割ショットをビームＯＮにすることになる。

図１３は、実施の形態１における分割ショットのＯＮ／ＯＦＦ決定方法の工程を示すフローチャート図である。決定部８８は、図１３に示すフローチャート図の各工程を実施する。

まず、初期設定工程（Ｓ２０２）として、変数Ｔ＝ＮΔを設定する。各画素３６に照射する任意の照射時間ｔｉ（ｘ）の階調値Ｎを２進数変換する場合には、できるだけ大きい桁の値を使用するように定義すると好適である。よって、ｎ個の整数時間の数列Ｔｋを大きい順に設定する。ここでは、ｎ＝１０、数列Ｔｋ＝｛５１２Δ（＝Ｔ１），２５６Δ（＝Ｔ２），１２８Δ（＝Ｔ３），６４Δ（＝Ｔ４），３２Δ（＝Ｔ５），１６Δ（＝Ｔ６），８Δ（＝Ｔ７），４Δ（＝Ｔ８），２Δ（＝Ｔ９），Δ（＝Ｔ１０）｝を設定する。ｎ個の整数ｗｋ（ｘ）を「０」に設定する。変数ｋを「１」に設定する。

判定工程（Ｓ２０４）として、変数Ｔ−Ｔｋ＞０かどうかを判定する。Ｔ−Ｔｋ＞０の場合、設定工程（Ｓ２０６）に進む。Ｔ−Ｔｋ＞０ではない場合、判定工程（Ｓ２０８）に進む。

設定工程（Ｓ２０６）において、ｗｋ（ｘ）＝１を設定する。また、Ｔ＝Ｔ−Ｔｋを演算する。演算後、判定工程（Ｓ２０８）に進む。

判定工程（Ｓ２０８）において、変数ｋ＜ｎかどうかを判定する。ｋ＜ｎの場合、加算工程（Ｓ２１０）に進む。ｋ＜ｎではない場合、終了する。

加算工程（Ｓ２１０）において、変数ｋに１を加算する（ｋ＝ｋ＋１）。そして、判定工程（Ｓ２０４）に戻る。そして、判定工程（Ｓ２０８）において、ｋ＜ｎではなくなるまで、判定工程（Ｓ２０４）から加算工程（Ｓ２１０）を繰り返す。

例えば、Ｎ＝７００であれば、Ｔ１＝５１２Δなので、７００Δ−５１２Δ＝１８８Δとなる。よって、Ｔ−Ｔ１＞０となる。よって、設定工程（Ｓ２０６）において、ｗ１（ｘ）＝１が設定される。また、Ｔ＝７００Δ−５１２Δ＝１８８Δとなる。ｋ＝１であれば、１＜１０となるので、ｋ＝ｋ＋１を演算後、判定工程（Ｓ２０４）に戻る。同様に繰り返すことで、ｗ１（ｘ）＝１、ｗ２（ｘ）＝０、ｗ３（ｘ）＝１、ｗ４（ｘ）＝０、ｗ５（ｘ）＝１、ｗ６（ｘ）＝１、ｗ７（ｘ）＝１、ｗ８（ｘ）＝１、ｗ９（ｘ）＝０、ｗ１０（ｘ）＝０、となる。よって、Ｔ１の分割ショットがＯＮ、Ｔ２の分割ショットがＯＦＦ、Ｔ３の分割ショットがＯＮ、Ｔ４の分割ショットがＯＦＦ、Ｔ５の分割ショットがＯＮ、Ｔ６の分割ショットがＯＮ、Ｔ７の分割ショットがＯＮ、Ｔ８の分割ショットがＯＮ、Ｔ９の分割ショットがＯＦＦ、Ｔ１０の分割ショットがＯＦＦ、と決定することができる。

照射時間配列データ生成工程（Ｓ１１６）として、データ生成部９０は、１回分のパスのショットを同じ位置に連続して照射される照射時間が異なる複数回の分割ショットに分割するための分割ショットの照射時間配列データを生成する。データ生成部９０は、画素３６毎に、当該画素に実施される分割ショットの照射時間配列データを生成する。例えば、Ｎ＝５０であれば、５０＝２^５+２^４+２^１なので、“００００１１００１０”となる。例えば、Ｎ＝５００であれば、同様に、“０１１１１１０１００”となる。例えば、Ｎ＝７００であれば、同様に、“１０１０１１１１００”となる。例えば、Ｎ＝１０２３であれば、同様に、“１１１１１１１１１１”となる。

照射時間配列データ加工工程（Ｓ１１８）として、配列加工部７０は、各ビームのショット順に、照射時間配列データを加工する。図６で説明したように、ステージの移動方向に隣の画素３６が次にショットされるわけではない。よって、ここでは、描画シーケンスに沿って、マルチビーム２０が順にショットすることになる画素３６順に各画素３６の照射時間配列データが並ぶように順序を加工する。

図１４は、実施の形態１における照射時間配列データの一部の一例を示す図である。図１４では、マルチビームを構成するビームの内、例えばビーム１〜５についての所定のショットの照射時間配列データの一部を示している。図１４の例では、ビーム１〜５について、ｋ番目の分割ショットからｋ−３番目の分割ショットまでの照射時間配列データを示している。例えば、ビーム１について、ｋ番目からｋ−３番目までの分割ショットについてデータ”１１０１”を示す。ビーム２について、ｋ番目からｋ−３番目までの分割ショットについてデータ”１１００”を示す。ビーム３について、ｋ番目からｋ−３番目までの分割ショットについてデータ”０１１０”を示す。ビーム４について、ｋ番目からｋ−３番目までの分割ショットについてデータ”０１１１”を示す。ビーム５について、ｋ番目からｋ−３までの分割ショットについてデータ”１０１１”を示す。加工された照射時間配列データは、記憶装置１４２に格納される。

ｋ番目データ転送工程（Ｓ１２２）として、転送処理部８２は、各ビームのショット（当該ショット用の複数の分割ショット）毎に、照射時間配列データを偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０は、分割ショット毎に、各ビーム用のロジック回路４１に照射時間配列データを出力する。また、これと同期して、偏向制御回路１３０は、共通ブランキング用のロジック回路１３１に各分割ショットのタイミングデータを出力する。

図７において説明したように、ロジック回路４１にシフトレジスタ４０を用いているので、データ転送の際、偏向制御回路１３０は、同じ順番の分割ショットのデータをビームの配列順（或いは識別番号順）にブランキングアパーチャアレイ部２０４の各ロジック回路４１にデータ転送する。例えば、ブランキングアパーチャアレイ部２０４に行列状に配置されたブランカーを行或いは列単位でグループにまとめ、グループ単位でデータ転送する。また、同期用のクロック信号（ＣＬＫ１）、データ読み出し用のリード信号（ｒｅａｄ）、及びＡＮＤ演算器信号（ＢＬＫ信号）を出力する。図１４の例では、例えば、ビーム１〜５のｋ番目のデータとして、後のビーム側から”１００１１”の各１ビットデータを転送する。各ビームのシフトレジスタ４０は、クロック信号（ＣＬＫ１）に従って、上位側から順にデータを次のシフトレジスタ４０に転送する。例えば、ビーム１〜５のｋ番目のデータは、５回のクロック信号によって、ビーム１のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム２のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム３のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”０”が格納される。ビーム４のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”０”が格納される。ビーム５のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。

次に、各ビームのレジスタ４２が、リード信号（ｒｅａｄ）を入力すると、各ビームのレジスタ４２が、シフトレジスタ４０からそれぞれのビームのｋ番目のデータを読み込む。図１４の例では、ｋ番目のデータとして、ビーム１のレジスタ４２には１ビットデータである”１”が格納される。ｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、ビーム２のレジスタ４２には１ビットデータである”１”が格納される。ｋ番目のデータとして、ビーム３のレジスタ４２には１ビットデータである”０”が格納される。ｋ番目のデータとして、ビーム４のレジスタ４２には１ビットデータである”０”が格納される。ｋ番目のデータとして、ビーム５のレジスタ４２には１ビットデータである”１”が格納される。各ビームの個別レジスタ４２は、ｋ番目のデータを入力すると、そのデータに従って、ＯＮ／ＯＦＦ信号をＡＮＤ演算器４４に出力する。ｋ番目のデータが”１”であればＯＮ信号を、”０”であればＯＦＦ信号を出力すればよい。そして、ＡＮＤ演算器４４では、ＢＬＫ信号がＯＮ信号であって、レジスタ４２の信号がＯＮであれば、アンプ４６にＯＮ信号を出力し、アンプ４６は、ＯＮ電圧を個別ブランキング偏向器の電極２４に印加する。それ以外では、ＡＮＤ演算器４４は、アンプ４６にＯＦＦ信号を出力し、アンプ４６は、ＯＦＦ電圧を個別ブランキング偏向器の電極２４に印加する。

そして、かかるｋ番目のデータが処理されている間に、偏向制御回路１３０は、次のｋ−１番目のデータをビームの配列順（或いは識別番号順）にブランキングアパーチャアレイ部２０４の各ロジック回路４１にデータ転送する。図１２の例では、例えば、ビーム１〜５のｋ−１番目のデータとして、後のビーム側から”０１１１１”の各１ビットデータを転送する。各ビームのシフトレジスタ４０は、クロック信号（ＣＬＫ１）に従って、上位側から順にデータを次のシフトレジスタ４０に転送する。例えば、ビーム１〜５のｋ−１番目のデータは、５回のクロック信号によって、ビーム１のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム２のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム３のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム４のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム５のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”０”が格納される。そして、偏向制御回路１３０は、ｋ番目の照射時間が終了したら、次のｋ−１番目のリード信号を出力する。ｋ−１番目のリード信号によって、各ビームのレジスタ４２が、シフトレジスタ４０からそれぞれのビームのｋ−１番目のデータを読み込めばよい。以下、同様に、１番目のデータ処理まで進めればよい。

ここで、図７に示したＡＮＤ演算器４４については、省略しても構わない。但し、ロジック回路４１内の各素子のいずれかが故障して、ビームＯＦＦにできない状態に陥った場合などに、ＡＮＤ演算器４４を配置することでビームをＯＦＦに制御できる点で効果的である。また、図７では、シフトレジスタを直列にした１ビットのデータ転送経路を用いているが、複数の並列の転送経路を設けることで、２ビット以上のデータで制御することもでき、転送の高速化を図ることができる。

ｋ番目分割ショット工程（Ｓ１２８）として、描画制御部８４の制御のもと、描画部１５０は、ＸＹステージ１０５の移動に同期しながら、電子ビームによるマルチビーム２０を用いて、ｋ番目の分割ショットを試料１０１に実施する。ここでは、ｋ番目の分割ショットに対応するビームで分割ショットを行う。

判定工程（Ｓ１３０）として、判定部９６は、１回分のショットに対応する複数の分割ショットがすべて終了したかどうかを判定する。１回分のショットに対応する全分割ショットが終了していれば次のショットに進む。まだ、終了していなければ加算工程（Ｓ１３２）に進む。

加算工程（Ｓ１３２）として、加算部９８は、ｋに１を加算して新たなｋとする。そして、ｋ番目データ転送工程（Ｓ１２２）に戻る。判定工程（Ｓ１３０）において１回のパス分のショットに対応する複数の分割ショットがすべて終了するまで、ｋ番目データ転送工程（Ｓ１２２）から加算工程（Ｓ１３２）までを繰り返す。

このように、描画部１５０は、当該画素に、同じ画素に連続して行われる複数の分割ショットのうちビームＯＮになる複数の対応分割ショットを行う。そして、図６において説明したように照射する画素３６をシフトして、同様に当該パス分のショットに対応する複数の分割ショットを行う。そして、当該ストライプ領域３２の画素３６の当該パス分の描画がすべて終了した後、Ｍ回目のパスまで同様に描画動作を行い、多重度Ｍの多重露光を完成させる。その際、画素毎に各パスで異なるビームで露光する。

図１５は、実施の形態１における１ショット中の複数の分割ショットの一部についてのビームＯＮ／ＯＦＦ切り替え動作を示すタイミングチャート図である。図１５では、例えば、マルチビームを構成する複数のビームのうち、１つのビーム（ビーム１）について示している。ここでは、例えば、ビーム１のｋ番目から（ｋ−３）番目までの分割ショットについて示している。照射時間配列データは、例えば、ｋ番目が”１”、ｋ−１番目が”１”、ｋ−２番目が”０”、ｋ−３番目が”１”の場合を示している。

まず、ｋ番目のリード信号の入力によって、個別レジスタ４２は、格納されているｋ番目のデータ（１ビット）に従ってＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。

ｋ番目のデータがＯＮデータであるので、個別アンプ４６（個別アンプ１）はＯＮ電圧を出力し、ビーム１用のブランキング電極２４にＯＮ電圧を印加する。一方、共通ブランキング用のロジック回路１３１内では、当該ショットで使用する分割ショットの各分割ショットのタイミングデータに従って、ＯＮ／ＯＦＦを切り替える。共通ブランキング機構では、各分割ショットの照射時間だけＯＮ信号を出力する。当該ショットの複数の分割ショットが、例えば５１２Δ、２５６Δ、６４Δ、３２Δの各照射時間になる４回の分割ショットで構成される場合、例えば、Δ＝１ｎｓとすれば、１回目の分割ショットの照射時間が５１２Δ＝５１２ｎｓとなる。２回目の分割ショットの照射時間が２５６Δ＝２５６ｎｓとなる。３回目の分割ショットの照射時間が６４Δ＝６４ｎｓとなる。４回目の分割ショットの照射時間が３２Δ＝３２ｎｓとなる。ロジック回路１３１内では、レジスタ５０に各分割ショットのタイミングデータが入力されると、レジスタ５０がｋ番目のＯＮデータを出力し、カウンタ５２がｋ番目の分割ショットの照射時間をカウントし、かかる照射時間の経過時にＯＦＦとなるように制御される。

また、共通ブランキング機構では、個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦ切り替えに対して、アンプ４６の電圧安定時間（セトリング時間）Ｓ１／Ｓ２を経過した後にＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う。図１５の例では、個別アンプ１がＯＮになった後、ＯＦＦからＯＮに切り替え時の個別アンプ１のセトリング時間Ｓ１を経過後に、共通アンプがＯＮになる。これにより、個別アンプ１の立ち上がり時の不安定な電圧でのビーム照射を排除できる。そして、共通アンプは対象となるｋ番目の分割ショットの照射時間の経過時にＯＦＦとなる。その結果、実際のビームは、個別アンプと共通アンプが共にＯＮであった場合に、ビームＯＮとなり、試料１０１に照射される。よって、共通アンプのＯＮ時間が実際のビームの照射時間になるように制御される。一方、個別アンプ１がＯＦＦになるときには、共通アンプがＯＦＦになった後、セトリング時間Ｓ２を経過後に個別アンプ１がＯＦＦになる。これにより、個別アンプ１の立ち下がり時の不安定な電圧でのビーム照射を排除できる。

以上のように、個別ブランキング機構４７により各ビームのＯＮ／ＯＦＦ切り替えが行われる制御とは別に、共通ブランキング機構２１３を用いてマルチビーム全体に対して一括してビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ｋ番目の各分割ショットに対応する照射時間だけビームＯＮの状態になるようにブランキング制御を行う。これにより、マルチビームの各ショットは、同じ位置に連続して照射される照射時間が異なる複数回の分割ショットに分割される。

よって、常時ＯＮビーム（故障ビーム）が存在しても、共通ブランキング機構２１３により健全ビームと共にマルチビーム全体を一括してビームＯＦＦにできる。実施の形態１では、共通ブランキング機構２１３により各分割ショットの照射時間を制御しているので、すべての分割ショットがＯＮになる常時ＯＮビーム（故障ビーム）であっても、１パス分のすべての分割ショットの合計照射時間（合計露光時間）は正確に制御できる。そして、かかる１パス分のすべての分割ショットの合計照射時間をオフセットドーズ量に相当する時間ｔ’にして、すべての画素３６にかかる時間ｔ’だけいずれかのパスの露光で照射する。常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用される画素については常時ＯＮビーム（故障ビーム）が照射されるパスの露光で時間ｔ’だけ照射する。常時ＯＮビーム（故障ビーム）が使用されない画素についてはいずれかのパスの露光で時間ｔ’だけ照射する。これにより、常時ＯＮビーム（故障ビーム）でのドーズ量と同じドーズ量をすべても画素３６に均等に入射できる。実施の形態１では、式（２）で示したように、オフセットドーズ量の項を用いたしきい値モデルの照射量計算式を設定することで、その他の個別の入射照射量Ｄ（ｘ）を演算できる。よって、すべての画素３６に均等に入射されるオフセットドーズ量にさらに加算される、健全ビームを使った個別の入射照射量Ｄ（ｘ）で各画素３６のトータルドーズ量を制御できる。

以上のように、描画部１５０は、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、多重描画のパス毎に各画素３６を照射するビームを切り替えると共に、マルチビームを一括してブランキング制御する共通ブランキング機構２１３によりオフセットドーズ量に相当する照射時間ｔ’を制御しながら、複数の画素３６に、演算された画素３６毎の対応する入射照射量Ｄ（ｘ）とオフセットドーズ量Ｄｏｆｆとの合計照射量のビームが照射されるように多重描画する。

図１６は、実施の形態１におけるブランキング動作を説明するための概念図である。電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ部材２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ部材２０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ部材２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングアパーチャアレイ部２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器：個別ブランキング機構）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、すくなくとも個別に通過する電子ビーム２０を分割ショットの設定された描画時間（照射時間）＋αの間は個別レジスタ４２に従いビームＯＮ、それ以外はビームＯＦＦの状態を保つ。上述したように、各分割ショットの照射時間は偏向器２１２（共通ブランキング機構２１３）によって制御される。

ブランキングアパーチャアレイ部２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ部２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ部２０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０は、偏向器２１２（共通ブランキング機構２１３）によって、偏向されなければ、図１に示すように制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。かかる個別ブランキング機構４７のＯＮ／ＯＦＦと共通ブランキング機構２１３のＯＮ／ＯＦＦとの組み合わせによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ部材２０６は、個別ブランキング機構４７或いは共通ブランキング機構２１３によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより、１回分のパスのショットをさらに分割した複数の分割ショットの各ビームが形成される。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８及び偏向器２０９によって、制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ部材２０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。

以上のように、実施の形態１によれば、マルチビームに常時ＯＮビーム（故障ビーム）が生じた場合でも、画素ごとの露光時間の合計を、常時ＯＮビームによる露光を含むか含まないかにかかわらず所望の値にするような、高精度な照射時間制御ができる。よってパターンの寸法と位置の精度を高めることができる。

実施の形態１では、常時ＯＮビームがなければ露光を行わない、パターンが存在しない画素についてもオフセットドーズ分の露光を行う。このため、常時ＯＮビームがある場合に実施の形態１の方法を用いるとパターンのない場所とある場所の露光量の差（コントラスト）が低下して、特に微小パターンの解像性が低下する可能性がある。コントラスト低下の割合は、およそｍ／Ｍである。パス数Ｍを増やせば、オフセットドーズを下げて露光量のコントラストの低下を抑制することができるが、ブランキングアパーチャアレイへのデータ転送量と転送時間が増加する。転送時間が露光時間を上回ると描画時間が伸びてしまう。そこで実施の形態２では、パス数Mを増やすこと以外の方法でオフセットドーズを下げてコントラスト低下をさらに抑制する方法を述べる。

実施の形態２．
実施の形態１では、各画素３６を多重露光のパス単位でビームを切り替える、言い換えれば、同じパス内では同じビームを使って露光する場合について説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、画素３６毎に、同じパス内でビームを切り替える構成について説明する。

図１７は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図１７において、制御計算機１１０内に、さらに、特定部７２、特定部７４、割振部７６、ソート処理部７８、判定部９２、及びビームシフト処理部９４が配置された点以外は、図１と同様である。

パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、及び照射量Ｄ演算部６６によって入射照射量演算部６１が構成される。パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、照射量Ｄ演算部６６、照射時間ｔ演算部６８、配列加工部７０、検出部７１、露光順設定部７３、オフセットドーズ算出部７５、照射時間ｔｉ決定部７７、階調値Ｎ算出部８６、決定部８８、データ生成部９０、判定部９６、加算部９８、転送処理部８２、描画制御部８４、特定部７２、特定部７４、割振部７６、ソート処理部７８、判定部９２、及びビームシフト処理部９４といった一連の「〜部」は、少なくとも１つの電気回路、少なくとも１つのコンピュータ、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの回路基板、或いは、少なくとも１つの半導体装置等といった、少なくとも１つの回路で構成され、実行される。一連の「〜部」の各「〜部」は、上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成されても良いし、異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。或いは、一連の「〜部」の一部の「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の同じ回路若しくは同じ回路群で構成され、残りの「〜部」が上述した少なくとも１つの回路内の異なる回路若しくは異なる回路群で構成されてもよい。パターン面積密度ρ演算部６０、近接効果補正照射係数Ｄｐ演算部６２、画素内パターン面積密度ρ’演算部６４、照射量Ｄ演算部６６、照射時間ｔ演算部６８、配列加工部７０、検出部７１、露光順設定部７３、オフセットドーズ算出部７５、照射時間ｔｉ決定部７７、階調値Ｎ算出部８６、決定部８８、データ生成部９０、判定部９６、加算部９８、転送処理部８２、、描画制御部８４、特定部７２、特定部７４、割振部７６、ソート処理部７８、判定部９２、及びビームシフト処理部９４に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

図１８は、実施の形態２における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１８において、実施の形態１における描画方法は、露光順設定工程（Ｓ８２）と多重露光のパス毎の照射時間決定工程（Ｓ１１０）との間に、画素毎の基準ビーム特定工程（Ｓ１０２）と、切り替えビーム特定工程（Ｓ１０４）と、分割ショット割振り工程（Ｓ１０６）と、ソート処理工程（Ｓ１０８）とが追加された点、及び、ｋ番目データ転送工程（Ｓ１２２）とｋ番目分割ショット工程（Ｓ１２８）との間に、判定工程（Ｓ１２４）と、ビーム切り替え工程（Ｓ１２６）とが追加された点、以外は図８と同様である。画素毎の基準ビーム特定工程（Ｓ１０２）と、切り替えビーム特定工程（Ｓ１０４）と、分割ショット割振り工程（Ｓ１０６）と、ソート処理工程（Ｓ１０８）との一連の工程は、オフセットドーズ算出工程（Ｓ８４）と、画素毎の補正照射量算出工程（Ｓ８６）と、ラスタライズ工程（Ｓ８８）と、画素毎の照射量算出工程（照射時間算出工程）（Ｓ９０）との一連の工程と並列或いは直列に実施される。ただし、後で述べるように、分割ショット割振り工程（Ｓ１０６）で用いる割振り規則を用いてオフセットドーズ計算するオフセットドーズ算出工程（Ｓ８４）を実施する必要がある。

以下、特に説明しない点は、実施の形態１の内容と同様である。

常時ＯＮビーム検出工程（Ｓ８０）と、露光順設定工程（Ｓ８２）との内容は実施の形態１と同様である。

画素毎の基準ビーム特定工程（Ｓ１０２）として、特定部７２は、画素３６毎に、当該画素にビームを照射する基準ビームを特定する。マルチビーム描画では、図４〜図６において説明したように、画素をずらしながらトラッキングサイクルを繰り返すことによりストライプ領域３２の描画を進めていく。どの画素３６をマルチビームのうちのどのビームが担当するかは描画シーケンスによって定まる。特定部７０は、露光順情報を読み出し、パス毎かつ画素３６毎に、描画シーケンスによって定まったパス毎の当該画素３６のビームを基準ビームとして特定する。図６の例では、例えば、座標（１，３）のビーム（１）が、当該パスのショット（複数の分割ショット）における注目グリッド２９の最下段右から１番目の画素の基準ビームとして特定されることになる。

切り替えビーム特定工程（Ｓ１０４）として、特定部７４は、画素３６毎に、マルチビームの一括偏向により切り替え可能なビームを当該画素にビームを照射する切り替えビームとして特定する。

図１９は、実施の形態２における複数の分割ショットの途中でのビーム切り替えを説明するための図である。図１９（ａ）の例では、５×５のマルチビーム２０を用いて、試料にマルチビーム２０をショットする場合の一例を示している。例えば、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６をマルチビーム２０のうちのビームａが基準ビームとして担当する場合を示している。ビームａは、一度に照射可能な照射領域３４を照射する５×５のマルチビーム２０の上から２段目左から２列目のビームを示す。複数の分割ショットのうち、例えば、１番目の分割ショット〜８番目の分割ショットをビームａが担当して行った後、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ図１９（ａ）が示す上方へ一括偏向によりビーム照射位置をシフトする。これにより、図１９（ｂ）に示すように、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６は、ビームａからビームｂに切り替わる。そして、複数の分割ショットのうち、残りの分割ショットをビームｂが担当する。これにより、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６は、ビームａとビームｂの２つのビームによって多重露光されることになる。ビームａを成形する成形アパーチャアレイ部材２０３の穴２２（アパーチャ）の径が設計値に対して加工誤差が生じていた場合でも、ビームｂを重ねて照射することで、ビーム電流量の誤差を平均化することができる。その結果、当該画素へのドーズ量誤差を低減できる。例えば、ビームａとビームｂの２つのビームで照射することで、ビームａだけで照射する場合に比べてかかる画素３６に照射されるビーム電流のばらつきの統計誤差を低減できる。例えば、２つのビーム間で照射時間が同じにできれば、ビーム電流のばらつきの統計誤差を１／２^{（１／２）}倍に低減できる。図１９では、基準ビーム（ビームａ）が先に分割ショットを行う場合を説明したが、後述するように切り替えビーム（ビームｂ）が先に分割ショットを行っても構わない。

なお、図１９の例では、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ上方（ｙ方向）へ一括偏向する場合を示したがこれに限るものではない。例えば、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ左側（ｘ方向）へ一括偏向しても良い。或いは、例えば、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ右側（−ｘ方向）へ一括偏向しても良い。或いは、例えば、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ下方（−ｙ方向）へ一括偏向しても良い。また、ビームのシフト量も１ビームピッチ分に限るものではない。２ビームピッチ以上であってもよい。ビームのシフト量が偏向器２０９で偏向可能なビームピッチの整数倍であれば、いずれかのビームに切り替えることができる。

分割ショット割振り工程（Ｓ１０６）として、割振部７６は、マルチビーム２０の１つのビームあたりの試料１０１の画素３６（単位照射領域）毎に、１回のショットあたりの最大照射時間Ｔｔｒのショットが分割された、同じ画素３６に連続して行われる照射時間の異なる複数の分割ショットの各分割ショットをマルチビーム２０の一括偏向により切り替え可能な複数のビームの少なくとも１つに割り振る。実施の形態２では、例えば、複数の分割ショットの各分割ショットをマルチビーム２０の一括偏向により切り替え可能な複数のビームのいずれかに割り振る。

図２０は、実施の形態２における複数の分割ショットとビームの割振りの一例を示す図である。実施の形態２では、実施の形態１と同様、１回分のパスのショットの最大照射時間Ｔｔｒを同じ位置に連続して照射される照射時間が異なるｎ回の分割ショットに分割する。図２０（ａ）に示すように、ｎ回の分割ショットは、実施の形態１と同様、５１２Δ（＝２^９Δ），２５６Δ（＝２^８Δ），１２８Δ（＝２^７Δ），６４Δ（＝２^６Δ），３２Δ（＝２^５Δ），１６Δ（＝２^４Δ），８Δ（＝２^３Δ），４Δ（＝２^２Δ），２Δ（＝２^１Δ），Δ（＝２^０Δ）のいずれかの照射時間を持つ。すなわち、１回分のパスのマルチビームのショットは、５１２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、２５６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、１２８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、６４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、３２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、１６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、に分割される。

よって、各画素３６に照射する任意の照射時間ｔｉ（ｘ）（＝ＮΔ）は、実施の形態１において説明したように、かかる５１２Δ（＝２^９Δ），２５６Δ（＝２^８Δ），１２８Δ（＝２^７Δ），６４Δ（＝２^６Δ），３２Δ（＝２^５Δ），１６Δ（＝２^４Δ），８Δ（＝２^３Δ），４Δ（＝２^２Δ），２Δ（＝２^１Δ），Δ（＝２^０Δ）及びゼロ（０）の少なくとも１つの組み合わせによって定義できる。

図２０において、ある画素においては常時ＯＮビームによる露光時間の合計は６４０Δまたは３８３Δである。これらのうち大きいほうの時間をｔоとする。図２０の例ではｔо＝６４０Δである。これを用いて、オフセットドーズ算出工程（Ｓ８４）として、オフセットドーズ算出部７５は、オフセットドーズ量を次の式（６）で算出する。言い換えれば、オフセットドーズ算出部７５は、多重描画のパス毎に、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、試料の描画領域がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数の画素の各画素を照射するビームを切り替える場合に、各画素を照射する１回のパスあたりの切り替えに用いる予め設定された複数のビームの各露光時間のうちの最大値ｔоに相当するドーズ量（ｔо・Ｊ／Ｍ）に、１つの小領域を露光する故障ビームの最大数ｍを乗じた複数の画素全てに照射されるオフセットドーズ量Ｄｏｆｆを演算する。

割振部７６は、各画素３６について、例えば、５１２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットを切り替えビーム（ビームｂ）に割り振る。２５６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットを基準ビーム（ビームａ）に割り振る。１２８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットを切り替えビーム（ビームｂ）に割り振る。６４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、３２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、１６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、を基準ビーム（ビームａ）に割り振る。

どの分割ショットを基準ビームに割り振り、どの分割ショットを切り替えビームに割り振るかは予め設定しておけばよい。ここでは、画素にそれぞれ特定された実際の基準ビームと実際の切り替えビームに複数の分割ショットを割り振ればよい。ｎ回の分割ショットによる露光で、ビーム電流のばらつきが、画素３６を露光するドーズに寄与する割合は各回の分割ショットの照射時間（露光時間）に比例する。従って、ビーム毎のビーム電流のばらつきを低減させる意味では、長い照射時間（露光時間）をもつ分割ショットを複数のビームに割り振った方が効果的である。図２０（ａ）の例では、照射時間（露光時間）が長い、例えば上位３つの、５１２Δ，２５６Δ，１２８Δの分割ショットあたりで複数ビームを用いることは効果が大きいが、逆に、６４Δ以下の分割ショットあたりで複数ビームを用いることは効果が小さい。よって、実施の形態１では、照射時間（露光時間）が長い上位の分割ショットについてビームを切り替える。

ソート処理工程（Ｓ１０８）として、ソート処理部７８は、分割ショットの実施順をビーム単位でまとめるようにソート処理する。ビーム単位でまとめることで、ビームの切り替え動作を減らすことができ、描画時間を短縮できる。図２０（ｂ）の例では、切り替えビーム（ビームｂ）が担当する分割ショットを先にまとめ、その後に基準ビーム（ビームａ）が担当する分割ショットが続く。具体的には、５１２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（切り替えビーム（ビームｂ））、１２８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（切り替えビーム（ビームｂ））、２５６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、６４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、３２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、１６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））、及びΔの照射時間ｔｋをもつ分割ショット（基準ビーム（ビームａ））の順にソート処理する。

図２０（ｂ）の例では、同じビームが担当する複数の分割ショット内で、照射時間ｔｋが長い分割ショットが先に実施されるように示しているが、これに限るものではない。同じビームが担当する複数の分割ショット内で、照射時間ｔｋが短い分割ショットが先に実施されても良い。或いは、同じビームが担当する複数の分割ショット内で、照射時間ｔｋがランダムになる順序で分割ショットが実施されても良い。

多重露光のパス毎の照射時間決定工程（Ｓ１１０）からｋ番目データ転送工程（Ｓ１２２）までの各工程の内容は実施の形態１と同様である。但し、照射時間配列データ加工工程（Ｓ１１８）において、さらに、１つのショット内においても、ソート処理工程（Ｓ１０８）によって分割ショットの順序が入れ替わっているので、各画素３６の照射時間配列データについてかかる順序も入れ替える。

判定工程（Ｓ１２４）として、判定部９２は、データ転送されたｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータかどうかを判定する。図２０（ｂ）の例では、１，２番目の分割ショットを切り替えビーム（ビーム（ｂ））が実施し、３番目の分割ショット以降を基準ビーム（ビーム（ａ））が実施することになるので、ｋ’＝３が設定されることになる。ｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータであれば、ビーム切り替え工程（Ｓ１２６）に進む。ｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータでなければ、ｋ番目分割ショット工程（Ｓ１２８）に進む。

照射時間が短い分割ショットから順に行う場合には、１〜８番目の分割ショットを基準ビーム（ビーム（ａ））が実施し、９番目の分割ショット以降を切り替えビーム（ビーム（ｂ））が実施することになるので、ｋ’＝９が設定されることになる。

ビーム切り替え工程（Ｓ１２６）として、ビームシフト処理部９４は、データ転送されたｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータの場合、上述した基準ビームと切り替えビームの一方から他方へ各画素に照射するビームが切り替わるように、マルチビーム２０全体を一括偏向するためのビームシフト信号を偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０は、ＤＡＣアンプ１３２にマルチビーム２０全体を一括偏向するための偏向信号を出力する。そして、ＤＡＣアンプ１３２は、かかるデジタル信号の偏向信号をアナログの偏向電圧に変換した上で偏向器２０９に印加する。これにより、図１９（ｂ）に示すように、偏向器２０９がマルチビーム２０全体を一括偏向して、パス毎に、複数の分割ショットのうちの一部の分割ショットと他の分割ショットとの間で各画素３６を照射するビームを他のビームに切り替える。ここでは、各画素を照射するビームを基準ビームと切り替えビームの一方から他方に切り替える。図２０（ｂ）の例では、切り替えビーム（ビーム（ｂ））が担当する分割ショットが先に実施されるので、３番目の分割ショットのデータに沿って分割ショットを行う際に、切り替えビーム（ビーム（ｂ））から基準ビーム（ビーム（ａ））に切り替える。

ｋ番目分割ショット工程（Ｓ１２８）以降の工程は実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態２では、パス毎に、マルチビームの一括偏向により各画素３６を照射するビームを複数の分割ショットのうちの一部の分割ショットを行った後に他のビームに切り替えて、複数の分割ショットのうちの他の分割ショットを行う。これにより、常時ＯＮビーム（故障ビーム）によるコントラスト低下の割合をｍ／Ｍからおよそｍ／２Ｍに小さくできる。正確には、欠陥ビームでの露光時間の総和ｔо・ｍと露光時間の総和Ｍ・ｔｍａｘの比（ｔо／ｔｍａｘ）（ｍ／Ｍ）にできる。図２０の割振りではｔо＝６４０Δであるから、常時ＯＮビームによるコントラスト低下の割合は（６４０Δ／１０２３Δ）（ｍ／Ｍ）＝０．６（ｍ／Ｍ）になる。これは実施の形態１でのコントラストの低下割合（ｍ／Ｍ）に比べ４割小さい。

上述した例では、１パス内で２つのビームに切り替える場合を示したが、これに限るものではない。Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のビームに切り替えてもよい。これにより、常時ＯＮビーム（故障ビーム）の影響をｔｍａｘ・ｍ／Ｍからｔｍａｘ・ｍ／（Ｎ・Ｍ）に小さくできる。

図２１は、実施の形態２における複数の分割ショットの途中でのビーム切り替えを説明するための他の一例を示す図である。図２１（ａ）の例では、５×５のマルチビーム２０を用いて、試料にマルチビーム２０をショットする場合の一例を示している。例えば、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６をマルチビーム２０のうちのビームａが基準ビームとして担当する場合を示している。ビームａは、一度に照射可能な照射領域３４を照射する５×５のマルチビーム２０の上から２段目左から２列目のビームを示す。複数の分割ショットのうち、例えば、１〜７番目の分割ショットをビームａが担当して行った後、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ図２１（ａ）が示す上方へ一括偏向によりビーム照射位置をシフトする。これにより、図２１（ｂ）に示すように、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６は、ビームａからビームｂに切り替わる。そして、複数の分割ショットのうち、８，９番目の分割ショットをビームｂが担当して行った後、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ図２１（ｂ）が示す左側へ一括偏向によりビーム照射位置をシフトする。これにより、図２１（ｃ）に示すように、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６は、ビームｂからビームｃに切り替わる。そして、複数の分割ショットのうち、１０，１１番目の分割ショットをビームｃが担当して行った後、５×５のマルチビーム２０を偏向器２０９により１ビームピッチ分だけ図２１（ｃ）が示す下方へ一括偏向によりビーム照射位置をシフトする。これにより、図２１（ｄ）に示すように、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６は、ビームｃからビームｄに切り替わる。そして、残りの分割ショットをビームｄが担当する。これにより、注目グリッド２９の最上段左から１番目の画素３６は、ビームａ〜ｄの４つのビームによって多重露光されることになる。ビームａを成形する成形アパーチャアレイ部材２０３の穴２２（アパーチャ）の径が設計値に対して加工誤差が生じていた場合でも、ビームｂ，ｃ，ｄを重ねて照射することで、ビーム電流量の誤差の平均化をさらに進めることができる。その結果、当該画素へのドーズ量誤差を低減できる。例えば、ビームａ〜ｄの４つのビームで照射することで、ビームａだけで照射する場合に比べてかかる画素３６に照射される常時ＯＮビーム（故障ビーム）の影響を１／４に低減できる。

図２１の例では、基準ビーム（ビームａ）、切り替えビーム（ビームｂ）、切り替えビーム（ビームｃ）、切り替えビーム（ビームｄ）の順で分割ショットを行う場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、後述するように切り替えビーム（ビームｄ）、切り替えビーム（ビームｃ）、切り替えビーム（ビームｂ）、基準ビーム（ビームａ）、の順で分割ショットを行っても構わない。

図２２は、実施の形態２における複数の分割ショットとビームの割振りの他の一例を示す図である。ここでは、複数の分割ショットの少なくとも１つの分割ショットが複数のサブ分割ショットに分割される。図２２（ａ）の例では、図２０（ａ）に示した複数の分割ショットのうち、最上位の５１２Δの照射時間をもつ分割ショットが４つのサブ分割ショットに分割され、上位２番目の２５６Δの照射時間をもつ分割ショットが２つのサブ分割ショットに分割される場合を示す。すなわち、図２２（ａ）の例では、上位１，２番目の照射時間をもつ分割ショットを上位３番目の１２８Δの照射時間をもつ分割ショットと同じ１２８Δの照射時間をもつ６つのサブ分割ショットに分割する。そして、４つのビームａ，ｂ，ｃ，ｄに振り分ける。その他は図２０（ａ）と同様である。

図２２（ａ）の例を用いる場合、切り替えビーム特定工程（Ｓ１０４）において、特定部７４は、画素３６毎に、基準ビーム（ビームａ）に対して、３つの切り替えビーム（ビームｂ、ビームｃ、ビームｄ）を特定する。

そして、分割ショット割振り工程（Ｓ１０６）において、割振部７６は、各画素について、例えば、５１２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットを分割した１２８Δの照射時間ｔｋをもつ４つのサブ分割ショットの１つ目を切り替えビーム（ビームｄ）に割り振る。１２８Δの照射時間ｔｋをもつ４つのサブ分割ショットの２つ目を切り替えビーム（ビームｃ）に割り振る。１２８Δの照射時間ｔｋをもつ４つのサブ分割ショットの３つ目を切り替えビーム（ビームｂ）に割り振る。１２８Δの照射時間ｔｋをもつ４つのサブ分割ショットの４つ目を切り替えビーム（ビームａ）に割り振る。２５６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットを分割した１２８Δの照射時間ｔｋをもつ２つのサブ分割ショットの一方を切り替えビーム（ビームｄ）に割り振る。１２８Δの照射時間ｔｋをもつ２つのサブ分割ショットの他方を基準ビーム（ビームｃ）に割り振る。１２８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットを切り替えビーム（ビームｂ）に割り振る。６４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、３２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、１６Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、８Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、４Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、２Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、Δの照射時間ｔｋをもつ分割ショットと、を基準ビーム（ビームａ）に割り振る。

どの分割ショットを基準ビームに割り振り、どの分割ショットを切り替えビームに割り振るかは予め設定しておけばよい。ここでは、画素にそれぞれ特定された実際の基準ビームと実際の切り替えビームに複数の分割ショット及び複数のサブ分割ショットを割り振ればよい。

図２０において、ある画素における常時ＯＮビームの露光時間の最大値ｔоは２５６Δである。これは１０２３Δのおよそ１／Ｎである。時間ｔоを用いて、オフセットドーズ算出工程（Ｓ８４）として、オフセットドーズ算出部７５はオフセットドーズを式（５）を用いて算出する。

ソート処理工程（Ｓ１０８）において、ソート処理部７８は、分割ショットの実施順をビーム単位でまとめるようにソート処理する。ビーム単位でまとめることで、ビームの切り替え動作を減らすことができ、描画時間を短縮できる。図２２（ｂ）の例では、切り替えビーム（ビームｄ）、切り替えビーム（ビームｃ）、切り替えビーム（ビームｂ）、基準ビーム（ビームａ）、の順で担当する分割ショットが続く。

サブ分割ショットを用いることで、図２２（ｂ）に示すように、基準ビーム（ビームａ）の合計照射時間は２５５Δになり、切り替えビーム（ビームｂ）の合計照射時間は２５６Δになり、切り替えビーム（ビームｃ）の合計照射時間は２５６Δになり、切り替えビーム（ビームｄ）の合計照射時間は２５６Δとなる。よって、割り振られたビーム間で当該画素３６に照射される照射時間の合計をより均一に近づけることができる。

なお、判定工程（Ｓ１２４）において、判定部９２は、データ転送されたｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータかどうかを判定する。図２２（ｂ）の例では、１，２番目の分割ショットを切り替えビーム（ビーム（ｄ））が実施し、３，４番目の分割ショットを切り替えビーム（ビーム（ｃ））が実施し、５，６番目の分割ショットを切り替えビーム（ビーム（ｂ））が実施し、７番目の分割ショット以降を基準ビーム（ビーム（ａ））が実施することになるので、ｋ’＝３，５，７が設定されることになる。ｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータであれば、ビーム切り替え工程（Ｓ１２６）に進む。ｋ番目の分割ショットのデータがｋ’番目のデータでなければ、ｋ番目分割ショット工程（Ｓ１２８）に進む。

照射時間が短い分割ショットから順に行う場合には、１〜８番目の分割ショットを基準ビーム（ビーム（ａ））が実施し、９，１０番目の分割ショット以降を切り替えビーム（ビーム（ｂ））が実施し、１１，１２番目の分割ショット以降を切り替えビーム（ビーム（ｃ））が実施し、１３，１４番目の分割ショット以降を切り替えビーム（ビーム（ｄ））が実施することになるので、ｋ’＝９，１１，１３が設定されることになる。

そして、ビーム切り替え工程（Ｓ１２６）において、ビームシフト処理部９４は、図２１（ａ）から図２１（ｄ）に示すように、マルチビーム２０全体を一括偏向して、各画素を照射するビームを基準ビームと３つの切り替えビームの間で順に切り替える。図２２（ｂ）の例では、切り替えビーム（ビームｄ）、切り替えビーム（ビームｃ）、切り替えビーム（ビームｂ）、基準ビーム（ビームａ）、の順に分割ショットが実施されるので、３番目の分割ショットのデータに沿って分割ショットを行う際に、切り替えビーム（ビーム（ｄ））から基準ビーム（ビーム（ｃ））に切り替える。同様に、５番目の分割ショットのデータに沿って分割ショットを行う際に、切り替えビーム（ビーム（ｃ））から基準ビーム（ビーム（ｂ））に切り替える。同様に、７番目の分割ショットのデータに沿って分割ショットを行う際に、切り替えビーム（ビーム（ｂ））から基準ビーム（ビーム（ａ））に切り替える。

以上のように、実施の形態２によれば、常時ＯＮビーム（故障ビーム）による照射量のコントラストの低下の割合を実施の形態１のｍ／Ｍからおよそｍ／（Ｎ・Ｍ）に小さくできる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２４，２６ 電極
２５ 通過孔
２８，３６ 画素
２９ グリッド
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
４０ シフトレジスタ
４１ ロジック回路
４２ レジスタ
４４ ＡＮＤ演算器
４６ アンプ
４７ 個別ブランキング機構
５０ レジスタ
５２ カウンタ
６０ ρ演算部
６２ Ｄｐ演算部
６４ ρ’演算部
６６ Ｄ演算部
６８ ｔ演算部
７０ 配列加工部
７１ 検出部
７２，７４ 特定部
７３ 露光順設定部
７５ オフセットドーズ算出部
７６ 割振部
７７ ｔｉ決定部
７８ ソート処理部
８２ 転送処理部
８４ 描画制御部
８６ Ｎ算出部
８８ 決定部
９０ データ生成部
９２ 判定部
９４ ビームシフト処理部
９６ 判定部
９８ 加算部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ ファラディーカップ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１３０ 偏向制御回路
１３１ ロジック回路
１３２，１３４ ＤＡＣアンプユニット
１３７ アンプ
１３８ ステージ制御部
１３９ ステージ位置測定部
１４０，１４２ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ部材
２０４ ブランキングアパーチャアレイ部
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８，２０９ 偏向器
２１０ ミラー
２１２ 偏向器
２１３ 共通ブランキング機構

Claims (5)

1. 多重描画の１回のパスあたりのマルチビームの最大照射時間に相当する１つのビームのドーズ量に、試料の描画領域がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数の小領域の１つを露光する常時ＯＮになる故障ビームの最大数を乗じた前記複数の小領域全てに照射されるオフセットドーズ量を演算する工程と、
   小領域毎に、前記オフセットドーズ量の他に照射するための入射照射量を演算する工程と、
   常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、多重描画のパス毎に各小領域を照射するビームを切り替えると共に、前記マルチビームを一括してブランキング制御する共通ブランキング機構により前記オフセットドーズ量に相当する照射時間を制御しながら、前記複数の小領域に、演算された小領域毎の対応する入射照射量と前記オフセットドーズ量との合計照射量のビームが照射されるように多重描画する工程と、
   を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
2. 前方散乱のドーズ量の項と後方散乱のドーズ量の項とオフセットドーズ量の項とを用いたしきい値モデルの照射量計算式を解くことによって得られた値を用いて前記入射照射量が取得されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
3. 前記多重描画の各パスのマルチビームのショットは、それぞれ連続して照射される複数の分割ショットに分割され、
   パス毎に、前記マルチビームの一括偏向により各小領域を照射するビームを前記複数の分割ショットのうちの一部の分割ショットを行った後に他のビームに切り替えて、前記複数の分割ショットのうちの他の分割ショットを行うことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
4. 多重描画のパス毎に、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、試料の描画領域がマルチビームの１つのビームあたりの単位照射領域サイズで分割された複数の小領域の各小領域を照射するビームを切り替える場合に、各小領域を照射する１回のパスあたりの切り替えに用いる予め設定された複数のビームの各露光時間のうちの最大値に相当するドーズ量に、１つの小領域を露光する故障ビームの最大数を乗じた前記複数の小領域全てに照射されるオフセットドーズ量を演算するオフセットドーズ量演算部と、
   小領域毎に、前記オフセットドーズ量の他に照射するための入射照射量を演算する照射量演算部と、
   前記マルチビームを一括してブランキング制御する共通ブランキング機構を有し、常時ＯＮになる故障ビームを含むマルチビームを用いて、多重描画のパス毎に各小領域を照射するビームを切り替えると共に、前記共通ブランキング機構により前記オフセットドーズ量に相当する照射時間を制御しながら、前記複数の小領域に、演算された小領域毎の対応する入射照射量と前記オフセットドーズ量との合計照射量のビームが照射されるように多重描画する描画部と、
   を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
5. 前記多重描画の各パスのマルチビームのショットは、連続して照射される複数の分割ショットに分割され、
   前記描画部は、パス毎に、前記複数の分割ショットのうちの一部の分割ショットと他の分割ショットとの間で各小領域を照射するビームを他のビームに切り替える、前記マルチビームを一括偏向する偏向器を有することを特徴とする請求項４記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

Images