JP2011108968A - 荷電粒子ビーム描画装置およびその帯電効果補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な帯電効果補正処理を実行しつつ、処理の所要時間を短縮する。
【解決手段】レジストが上面に塗布された試料Mに荷電粒子ビーム10a1bを照射することによりパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置10において、パターン面積密度分布算出部10b1b1と、ドーズ量分布算出部10b1b2と、照射量分布算出部10b1b3と、照射量分布とかぶり荷電粒子分布とのコンボリューション計算を実行するかぶり荷電粒子量分布算出部10b1b4と、荷電粒子ビーム10a2bの照射時刻を算出する照射時刻算出部10b1b5と、経過時間を算出する経過時間算出部10b1b6と、帯電量分布算出部10b1b7と、帯電量分布と位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を実行する位置ずれ量マップ算出部10b1b8と、中央演算処理部10b1b9と、算出部10b1b4,10b1b8における演算に用いられ、中央演算処理部10b1b9より高速の高速演算処理部10b1b10とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、レジストが上面に塗布された試料に荷電粒子ビームを照射することにより、描画データに含まれている複数の図形に対応する複数のパターンを試料のレジストに描画する荷電粒子ビーム描画装置およびその帯電効果補正方法に関する。

従来から、帯電効果補正処理を実行する荷電粒子ビーム描画装置が知られている。この種の荷電粒子ビーム描画装置の例として、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された荷電粒子ビーム描画装置では、レジストが上面に塗布された試料に荷電粒子ビームを照射することにより、描画データに含まれている複数の図形に対応する複数のパターンを試料のレジストに描画する描画部が設けられている。また、特許文献１に記載された荷電粒子ビーム描画装置では、帯電効果補正処理を実行するために、荷電粒子ビームにより描画されるパターンの面積密度分布を算出するパターン面積密度分布算出部と、パターン面積密度分布とレジスト内における荷電粒子の後方散乱率とに基づいてドーズ量分布を算出するドーズ量分布算出部とが設けられている。

更に、特許文献１に記載された荷電粒子ビーム描画装置では、帯電効果補正処理を実行するために、パターン面積密度分布とドーズ量分布との積である照射量分布を算出する照射量分布算出部と、照射量分布とかぶり荷電粒子分布とのコンボリューション計算を実行するかぶり荷電粒子量分布算出部とが設けられている。また、特許文献１に記載された荷電粒子ビーム描画装置では、帯電効果補正処理を実行するために、荷電粒子ビームの照射により帯電せしめられる試料のレジストの帯電量分布を算出する帯電量分布算出部と、帯電量分布と位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を実行する位置ずれ量マップ算出部とが設けられている。

詳細には、特許文献１に記載された荷電粒子ビーム描画装置では、試料のレジストへの荷電粒子ビームの照射位置がレジストの帯電効果に伴ってずれる量が、位置ずれ量マップ算出部によって算出される。更に、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビームの照射位置のずれを補正（相殺）するために、荷電粒子ビームが偏向器によって偏向される。

特開２００９−２６０２５０号公報

特許文献１には、パターン面積密度分布算出部における演算、ドーズ量分布算出部における演算、照射量分布算出部における演算、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算、帯電量分布算出部における演算、および、位置ずれ量マップ算出部における演算が何を用いて実行されるかについて記載されていないが、通常、例えば特許文献１に記載された荷電粒子ビーム描画装置のような従来の荷電粒子ビーム描画装置では、パターン面積密度分布算出部における演算、ドーズ量分布算出部における演算、照射量分布算出部における演算、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算、帯電量分布算出部における演算、および、位置ずれ量マップ算出部における演算が、中央演算処理部（ＣＰＵ）を用いて実行されている。

ところで、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算の処理負荷は、帯電効果補正処理を実行するための他の演算の処理負荷に比べて突出して大きくなる。そこで、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算の処理時間を短縮するために、多数の中央演算処理部（ＣＰＵ）を用いてかぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算を並列処理することが考えられる。

ところが、かぶり荷電粒子量分布および帯電量分布は試料のレジストに対する荷電粒子ビームのショット毎（照射毎）に変化する性質を有する。従って、かぶり荷電粒子量分布、帯電量分布などに基づいて算出される荷電粒子ビームの照射位置のずれ量（位置ずれ量マップ）を正確な値にするためには、荷電粒子ビームのショット（照射）の順序に従って、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算を処理する必要がある。

つまり、多数の中央演算処理部（ＣＰＵ）を用い、荷電粒子ビームのショット（照射）の順序とは無関係に、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算を並列処理によって実行すると、かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算の処理に要する時間を短縮することができるものの、高精度な帯電効果補正処理を実行することができない。

上述した問題点に鑑み、本発明は、高精度な帯電効果補正処理を実行しつつ、帯電効果補正処理に要する時間を短縮することができる荷電粒子ビーム描画装置およびその帯電効果補正方法を提供することを目的とする。
詳細には、本発明は、高速演算処理部が設けられておらず、帯電効果補正処理に必要な演算が中央演算処理部のみによって実行される場合や、帯電効果補正処理に必要な演算が、中央演算処理部と同等の演算処理速度を有する演算処理部と、中央演算処理部との並列処理によって実行される場合よりも、帯電効果補正処理に要する時間を短縮することができる荷電粒子ビーム描画装置およびその帯電効果補正方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、レジストが上面に塗布された試料に荷電粒子ビームを照射することにより、描画データに含まれている複数の図形に対応する複数のパターンを試料のレジストに描画する描画部と、
荷電粒子ビームにより描画されるパターンの面積密度分布を算出するパターン面積密度分布算出部と、
パターン面積密度分布とレジスト内における荷電粒子の後方散乱率とに基づいてドーズ量分布を算出するドーズ量分布算出部と、
パターン面積密度分布とドーズ量分布との積である照射量分布を算出する照射量分布算出部と、
照射量分布とかぶり荷電粒子分布とのコンボリューション計算を実行するかぶり荷電粒子量分布算出部と、
パターンを描画するために照射される荷電粒子ビームの照射時刻を算出する照射時刻算出部と、
経過時間を算出する経過時間算出部と、
荷電粒子ビームの照射により帯電せしめられる試料のレジストの帯電量分布を算出する帯電量分布算出部と、
帯電量分布と位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を実行する位置ずれ量マップ算出部と、
パターン面積密度分布算出部における演算、ドーズ量分布算出部における演算、照射量分布算出部における演算、照射時刻算出部における演算、経過時間算出部における演算、および、帯電量分布算出部における演算に用いられる中央演算処理部と、
かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算に用いられ、中央演算処理部よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部とを具備することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置が提供される。

本発明の別の一態様によれば、レジストが上面に塗布された試料に荷電粒子ビームを照射することにより、描画データに含まれている複数の図形に対応する複数のパターンを試料のレジストに描画する荷電粒子ビーム描画装置の帯電効果補正方法において、
荷電粒子ビームにより描画されるパターンの面積密度分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
パターン面積密度分布とレジスト内における荷電粒子の後方散乱率とに基づいてドーズ量分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
パターン面積密度分布とドーズ量分布との積である照射量分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
照射量分布とかぶり荷電粒子分布とのコンボリューション計算を、中央演算処理部よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部を用いて実行し、
パターンを描画するために照射される荷電粒子ビームの照射時刻を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
経過時間を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
荷電粒子ビームの照射により帯電せしめられる試料のレジストの帯電量分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
帯電量分布と位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を、高速演算処理部を用いて実行することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の帯電効果補正方法が提供される。

本発明によれば、高精度な帯電効果補正処理を実行しつつ、帯電効果補正処理に要する時間を短縮することができる。

第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の概略的な構成図である。 図１に示す制御部１０ｂの制御計算機１０ｂ１の詳細図である。 図２に示す帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂの詳細図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０において荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの１回のショットで試料Ｍのレジストに描画することができるパターンＰＡの一例を説明するための図である。 図１および図２に示す描画データの一部の一例を概略的に示した図である。 描画データに含まれている図形ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，…に対応するパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…が荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによって描画される描画順序を説明するための図である。 図６に示すパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の描画に伴って生じるレジストの帯電、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれ、および、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれを相殺する帯電効果補正の考え方について概略的に説明するための図である。 試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）を表わすパターン面積密度分布マップ等を示した図である。 試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１全体の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とかぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）ｇ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（畳み込み積分）が実行された時点におけるかぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）を表わすかぶり荷電粒子量分布マップ等を示した図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間などを示した図である。 第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂの詳細図である。 ＋１ｎＣの表面点電荷に対する荷電粒子ビームの位置ずれ量の計算結果を示したグラフである。 試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが終了した時点における第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電量分布マップ等を示した図である。 第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間を示した図である。 位置ずれ量ｐのｘ方向の成分ｐｘを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｘ（ｘ，ｙ）の一例を示した図である。 位置ずれ量ｐのｙ方向の成分ｐｙを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｙ（ｘ，ｙ）の一例を示した図である。 荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置からの距離（半径）とかぶり荷電粒子量（かぶり電子量）との関係を示した図である。 試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが終了した時点における第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の第１照射量分布マップおよび第２照射量分布マップを示した図である。 第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間を示した図である。

以下、本発明の荷電粒子ビーム描画装置の第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の概略的な構成図である。図２は図１に示す制御部１０ｂの制御計算機１０ｂ１の詳細図である。図３は図２に示す帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂの詳細図である。

第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１に示すように、例えば、マスク（ブランク）、ウエハなどのようなレジストが上面に塗布された試料Ｍに荷電粒子ビーム１０ａ１ｂを照射することによって、試料Ｍのレジストに目的のパターンを描画するための描画部１０ａが設けられている。第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂとして例えば電子ビームが用いられるが、第２の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、代わりに、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂとして例えばイオンビーム等の電子ビーム以外の荷電粒子ビームを用いることも可能である。

第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１に示すように、例えば、荷電粒子銃１０ａ１ａと、荷電粒子銃１０ａ１ａから照射された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂを偏向する偏向器１０ａ１ｃ，１０ａ１ｄ，１０ａ１ｅ，１０ａ１ｆと、偏向器１０ａ１ｃ，１０ａ１ｄ，１０ａ１ｅ，１０ａ１ｆによって偏向された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによる描画が行われる試料Ｍを載置する可動ステージ１０ａ２ａとが、描画部１０ａに設けられている。詳細には、例えば、描画部１０ａの一部を構成する描画室１０ａ２に、試料Ｍが載置された可動ステージ１０ａ２ａとレーザー干渉計１０ａ２ｂとが配置されている。この可動ステージ１０ａ２ａは、例えば、図１の左右方向および図１の手前側−奥側方向に移動可能に構成されている。更に、例えば、描画部１０ａの一部を構成する光学鏡筒１０ａ１に、荷電粒子銃１０ａ１ａと、偏向器１０ａ１ｃ，１０ａ１ｄ，１０ａ１ｅ，１０ａ１ｆと、レンズ１０ａ１ｇ，１０ａ１ｈ，１０ａ１ｉ，１０ａ１ｊ，１０ａ１ｋと、第１成形アパーチャ１０ａ１ｌと、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍとが配置されている。

具体的には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、試料Ｍの描画領域ＤＡ（図６参照）に対応する描画データが、制御計算機１０ｂ１に入力されると、入力部１０ｂ１ａによって読み込まれ、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇに転送される。次いで、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇに転送された描画データが、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇによってデータ処理され、試料Ｍのレジストにパターンを描画する荷電粒子ビーム１０ａ１ｂを照射するためのショットデータが生成される。次いで、例えば、ショットデータがショットデータ生成部１０ｂ１ｇから偏向制御部１０ｂ１ｈに送られる。

また、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、入力部１０ｂ１ａによって読み込まれた描画データが、帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂにも転送される。次いで、帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂでは、転送された描画データに基づいて、後で詳細に説明する処理が実行され、位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）が作成される。次いで、位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）が位置ずれ量マップ記憶部１０ｂ１ｃに記憶される。

次いで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇから偏向制御部１０ｂ１ｈに送られたショットデータに基づき、偏向制御部１０ｂ１ｈによって偏向器１０ａ１ｃ，１０ａ１ｄ，１０ａ１ｅ，１０ａ１ｆが制御され、荷電粒子銃１０ａ１ａからの荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが試料Ｍのレジストの所望の位置に向かって照射される。詳細には、試料Ｍのレジストの所望の位置に向かって照射された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、レジストの帯電効果によって所望の位置からずれてしまうと考えられる場合に、位置ずれ量マップ記憶部１０ｂ１ｃに記憶されている位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）等に基づき、グリッドマッチング制御部１０ｂ１ｄによって、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれ等を補正する制御が実行される。具体的には、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれ等を相殺するように、主偏向器１０ａ１ｆによって荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが偏向される。その結果、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが試料Ｍのレジストの所望の位置に正確に照射される。

詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇにより生成されたショットデータに基づき、偏向制御部１０ｂ１ｈによって偏向制御回路１０ｂ２を介してブランキング偏向器１０ａ１ｃを制御することにより、荷電粒子銃１０ａ１ａから照射された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、例えば第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの開口１０ａ１ｌ’（図４参照）を透過せしめられて試料Ｍに照射されるか、あるいは、例えば第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの開口１０ａ１ｌ’以外の部分によって遮られて試料Ｍに照射されないかが、切り換えられる。つまり、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、ブランキング偏向器１０ａ１ｃを制御することにより、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射時間を制御することができる。

また、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇにより生成されたショットデータに基づき、偏向制御部１０ｂ１ｈによって偏向制御回路１０ｂ３を介してビーム寸法可変偏向器１０ａ１ｄを制御することにより、第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの開口１０ａ１ｌ’（図４参照）を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、ビーム寸法可変偏向器１０ａ１ｄによって偏向される。次いで、ビーム寸法可変偏向器１０ａ１ｄによって偏向された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの一部が、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍの開口１０ａ１ｍ’（図４参照）を透過せしめられる。つまり、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、ビーム寸法可変偏向器１０ａ１ｄによって荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが偏向される量、向きなどを調整することにより、試料Ｍに照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの大きさ、形状などを調整することができる。

図４は第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０において荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの１回のショットで試料Ｍのレジストに描画することができるパターンＰＡの一例を説明するための図である。第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図４に示すように、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによって試料ＭのレジストにパターンＰＡ（図４参照）が描画される時に、荷電粒子銃１０ａ１ａ（図１参照）から照射された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの一部が、第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの例えば正方形の開口１０ａ１ｌ’（図４参照）を透過せしめられる。その結果、第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの開口１０ａ１ｌ’を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの水平断面形状が、例えば概略正方形になる。次いで、第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの開口１０ａ１ｌ’を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの一部が、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍの開口１０ａ１ｍ’（図４参照）を透過せしめられる。詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、第１成形アパーチャ１０ａ１ｌの開口１０ａ１ｌ’を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂをビーム寸法可変偏向器１０ａ１ｄ（図１参照）によって偏向することにより、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍの開口１０ａ１ｍ’を透過せしめられる荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの水平断面形状を、例えば矩形（正方形または長方形）にしたり、例えば三角形にしたりすることができる。次いで、例えば、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍの開口１０ａ１ｍ’を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂを、試料Ｍのレジストの所定の位置に所定の照射時間だけ照射し続けることにより、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍの開口１０ａ１ｍ’を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの水平断面形状と概略同一形状のパターンＰＡを試料Ｍのレジストに描画することができる。

更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇにより生成されたショットデータに基づき、偏向制御部１０ｂ１ｈによって偏向制御回路１０ｂ４を介して副偏向器１０ａ１ｅを制御することにより、第２成形アパーチャ１０ａ１ｍの開口１０ａ１ｍ’（図４参照）を透過せしめられた荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、副偏向器１０ａ１ｅによって偏向される。また、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇにより生成されたショットデータ、位置ずれマップ記憶部１０ｂ１ｃに記憶されている位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）等に基づき、グリッドマッチング制御部１０ｂ１ｄおよび偏向制御部１０ｂ１ｈによって偏向制御回路１０ｂ５を介して主偏向器１０ａ１ｆを制御することにより、副偏向器１０ａ１ｅによって偏向された荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、主偏向器１０ａ１ｆによって更に偏向される。つまり、例えば、副偏向器１０ａ１ｅおよび主偏向器１０ａ１ｆによって荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが偏向される量、向きなどを調整することにより、試料Ｍに照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置を調整することができる。

また、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１および図２に示すように、例えば、ショットデータ生成部１０ｂ１ｇにより生成されたショットデータ、レーザー干渉計１０ａ２ｂの出力等に基づき、ステージ制御部１０ｂ１ｉによってステージ制御回路１０ｂ６を介して可動ステージ１０ａ２ａの移動が制御される。

図１および図２に示す例では、例えば、半導体集積回路の設計者などによって作成されたＣＡＤデータ（レイアウトデータ、設計データ）を荷電粒子ビーム描画装置１０用のフォーマットに変換することにより得られた描画データが、荷電粒子ビーム描画装置１０の制御部１０ｂの制御計算機１０ｂ１に入力される。一般的に、ＣＡＤデータ（レイアウトデータ、設計データ）には、多数の微小なパターンが含まれており、ＣＡＤデータ（レイアウトデータ、設計データ）のデータ量はかなりの大容量になっている。更に、一般的に、ＣＡＤデータ（レイアウトデータ、設計データ）等を他のフォーマットに変換しようとすると、変換後のデータのデータ量は更に増大してしまう。この点に鑑み、ＣＡＤデータ（レイアウトデータ、設計データ）、および、荷電粒子ビーム描画装置１０の制御部１０ｂの制御計算機１０ｂ１に入力される描画データでは、データの階層化が採用され、データ量の圧縮化が図られている。

図５は図１および図２に示す描画データの一部の一例を概略的に示した図である。図５に示す例では、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０に適用される描画データが、例えば、チップ階層ＣＰ、チップ階層ＣＰよりも下位のフレーム階層ＦＲ、フレーム階層ＦＲよりも下位のブロック階層ＢＬ、ブロック階層ＢＬよりも下位のセル階層ＣＬ、および、セル階層ＣＬよりも下位の図形階層ＦＧに階層化されている。詳細には、例えば、チップ階層ＣＰの要素の一部であるチップＣＰ１が、フレーム階層ＦＲの要素の一部である３個のフレームＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３に対応している。また、例えば、フレーム階層ＦＲの要素の一部であるフレームＦＲ１が、ブロック階層ＢＬの要素の一部である１８個のブロックＢＬ００，…，ＢＬ５２に対応している。更に、例えば、ブロック階層ＢＬの要素の一部であるブロックＢＬ００が、セル階層ＣＬの要素の一部である複数のセルＣＬＡ，ＣＬＢ，ＣＬＣ，ＣＬＤ，…に対応している。また、例えば、セル階層ＣＬの要素の一部であるセルＣＬＡが、図形階層ＦＧの要素の一部である多数の図形ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，…に対応している。第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１、図２および図５に示すように、描画データに含まれている図形階層ＦＧ（図５参照）の多数の図形ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，…（図５参照）に対応するパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…（図６参照）が、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図１参照）によって試料Ｍ（図１および図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）に描画される。

図６は描画データに含まれている図形ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，…に対応するパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…が荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによって描画される描画順序を説明するための図である。図６に示す例では、例えば、試料Ｍの描画領域ＤＡが例えばｎ個の短冊状のストライプＳＴＲ１，ＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，…，ＳＴＲｎに仮想分割されている。また、図６に示す例では、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、ストライプＳＴＲ１内を図６の左側から図６の右側に向かって走査され、描画データに含まれている多数の図形ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，…（図５参照）に対応するパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…が荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによって試料ＭのストライプＳＴＲ１内に描画される。次いで、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが、ストライプＳＴＲ２内を図６の右側から図６の左側に向かって走査され、描画データに含まれている多数の図形に対応するパターン（図示せず）が荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによって試料ＭのストライプＳＴＲ２内に描画される。次いで、同様に、描画データに含まれている多数の図形に対応するパターン（図示せず）が荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによって試料ＭのストライプＳＴＲ３，ＳＴＲ４，…，ＳＴＲｎ内に描画される。

詳細には、図６に示す例では、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによってストライプＳＴＲ１内にパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…が描画される時、可動ステージ１０ａ２ａ（図１参照）が図６の右側から図６の左側に移動するように、ステージ制御部１０ｂ１ｉ（図２参照）によってステージ制御回路１０ｂ６（図１参照）を介して可動ステージ１０ａ２ａが制御される。次いで、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによってストライプＳＴＲ２内にパターン（図示せず）が描画される前に、可動ステージ１０ａ２ａが図６の上側から図６の下側に移動するように可動ステージ１０ａ２ａが制御される。次いで、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂによってストライプＳＴＲ２内にパターン（図示せず）が描画される時、可動ステージ１０ａ２ａが図６の左側から図６の右側に移動するように可動ステージ１０ａ２ａが制御される。

図７は図６に示すパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の描画に伴って生じるレジストの帯電、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれ、および、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれを相殺する帯電効果補正の考え方について概略的に説明するための図である。

図７に示す例では、図７（Ａ）に示すように、パターンＰＡ１が、試料Ｍのレジストに描画される最初のパターンであるため、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射時（ショット時）に、まだ試料Ｍのレジストが帯電していない。従って、パターンＰＡ１を描画するために照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂには、レジストの帯電効果に伴う位置ずれが生じない。そのため、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射時（ショット時）に、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれを補正する処理が特に実行されることなく、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが試料Ｍのレジストの目標位置に正確に照射され、パターンＰＡ１が試料Ｍのレジストの目標位置に正確に描画される。

次いで、図７に示す例では、パターンＰＡ１（図７（Ａ）参照）を描画するために照射された荷電粒子ビーム（図７に示す例では、電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ａ）参照）によって、図７（Ｂ）に示すように、試料Ｍのレジストが帯電する。詳細には、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、試料Ｍのレジストのうち、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域が正に帯電し、そのまわりの非照射領域が、かぶり荷電粒子（かぶり電子）によって負に帯電する。

次いで、図７に示す例では、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）に示すように、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射される。詳細には、パターンＰＡ２を描画するために照射される荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂは、正に帯電している照射領域のプラス電荷から引力を受け、負に帯電している非照射領域のマイナス電荷から斥力を受ける。その結果、図７に示す例では、例えば、図７（Ｃ）に示すように、パターンＰＡ２を描画するために照射される荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂに対して、レジストの帯電効果に伴う位置ずれｐ２が生じる。そこで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、図７（Ｄ）に示すように、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの位置ずれｐ２（図７（Ｃ）参照）を補正するように、主偏向器１０ａ１ｆ（図１参照）によって荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂが矢印ｐ２’の向き（位置ずれｐ２（図７（Ｃ）参照）の逆向き）に偏向される。その結果、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが試料Ｍのレジストの目標位置に正確に照射され、パターンＰＡ２を試料Ｍのレジストの目標位置に正確に描画することができる。

詳細には、パターンＰＡ１（図７（Ａ）参照）を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ａ）参照）により生じた荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域の帯電は、時間の経過と共に減衰する性質を有する。そのため、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、照射時刻算出部１０ｂ１ｂ５（図３参照）によって、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射時刻Ｔ１が算出される。また、例えば、経過時間算出部１０ｂ１ｂ６（図３参照）によって、経過時間ｔ２（パターンＰＡ２（図７（Ｄ）参照）を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図７（Ｄ）参照）の照射時刻Ｔ２）が算出される。更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの位置ずれｐ２（図７（Ｃ）参照）を図７（Ｄ）に示すように補正する時に、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されてからパターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されるまでの時間（Ｔ２−Ｔ１）に基づいて、パターンＰＡ１を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂにより生じた荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域の帯電の減衰が考慮される。

次いで、図７に示す例では、パターンＰＡ１（図７（Ａ）参照）を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ａ）参照）と、パターンＰＡ２（図７（Ｄ）参照）を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ｄ）参照）とによって、図７（Ｅ）に示すように、試料Ｍのレジストが帯電する。詳細には、図７（Ｄ）に示すように、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂが照射されると、レジストが一瞬だけ導電性を有するＥＢＩＣ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）という物理効果が生じる。具体的には、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域では、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射時（ショット時）に蓄積されたかぶり荷電粒子（かぶり電子）が、レジストから試料Ｍの下地に逃げて、リセットされる。その結果、図７（Ｅ）に示すように、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域が正に帯電する。一方、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域のまわりの非照射領域では、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射時（ショット時）に蓄積されたかぶり荷電粒子（かぶり電子）、および、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射時（ショット時）に蓄積されたかぶり荷電粒子（かぶり電子）によって負に帯電する。

次いで、図７に示す例では、図７（Ｆ）および図７（Ｇ）に示すように、パターンＰＡ３を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射される。詳細には、パターンＰＡ３を描画するために照射される荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂは、正に帯電している照射領域のプラス電荷から引力を受け、負に帯電している非照射領域のマイナス電荷から斥力を受ける。その結果、図７に示す例では、例えば、図７（Ｆ）に示すように、パターンＰＡ３を描画するために照射される荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂに対して、レジストの帯電効果に伴う位置ずれｐ３が生じる。そこで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、図７（Ｇ）に示すように、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの位置ずれｐ３（図７（Ｆ）参照）を補正するように、主偏向器１０ａ１ｆ（図１参照）によって荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂが矢印ｐ３’の向き（位置ずれｐ３（図７（Ｆ）参照）の逆向き）に偏向される。その結果、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、パターンＰＡ３を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが試料Ｍのレジストの目標位置に正確に照射され、パターンＰＡ３を試料Ｍのレジストの目標位置に正確に描画することができる。

詳細には、パターンＰＡ１（図７（Ａ）参照）を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ａ）参照）により生じた荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域の帯電、および、パターンＰＡ２（図７（Ｄ）参照）を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ｄ）参照）により生じた荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの照射領域の帯電は、時間の経過と共に減衰する性質を有する。そのため、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、照射時刻算出部１０ｂ１ｂ５（図３参照）によって、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射時刻Ｔ１、および、パターンＰＡ２（図７（Ｄ）参照）を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図７（Ｄ）参照）の照射時刻Ｔ２が算出される。また、例えば、経過時間算出部１０ｂ１ｂ６（図３参照）によって、経過時間ｔ３（パターンＰＡ３（図７（Ｇ）参照）を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図７（Ｇ）参照）の照射時刻Ｔ３）が算出される。更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの位置ずれｐ３（図７（Ｆ）参照）を図７（Ｇ）に示すように補正する時に、パターンＰＡ１を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されてからパターンＰＡ３を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されるまでの時間（Ｔ３−Ｔ１）に基づいて、パターンＰＡ１を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂにより生じた荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ａ）参照）の照射領域の帯電の減衰が考慮され、更に、パターンＰＡ２を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されてからパターンＰＡ３を描画するための荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されるまでの時間（Ｔ３−Ｔ２）に基づいて、パターンＰＡ２を描画するために照射された荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂにより生じた荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂ（図７（Ｄ）参照）の照射領域の帯電の減衰が考慮される。

第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、図７を参照して説明した帯電効果補正処理を、試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）内のレジストに照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）のショットの順序に従って、試料Ｍの描画領域ＤＡ内のレジストに照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの最後のショットまで実行することにより、試料Ｍの描画領域ＤＡ内のすべてのパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…（図６参照）を目標位置に正確に描画することができる。

更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図７を参照して説明した帯電効果補正処理を、オンライン処理によって実行することが目的とされている。具体的には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、レイアウトジョブ登録が実行され、描画データが制御部１０ｂ（図１参照）の制御計算機１０ｂ１（図１および図２参照）に入力され、最初の荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）の照射の準備が完了するまでに、レジストの帯電効果に伴う荷電粒子ビーム（電子ビーム）１０ａ１ｂの位置ずれ量（位置ずれｐ２，Ｐ３，…（図７参照）の向きおよび量）の算出を完了させることが目的とされている。この目的を達成するために、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂ（図２および図３参照）における処理時間（演算時間）を短縮するために、以下のような工夫が施されている。

具体的には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、入力部１０ｂ１ａ（図２参照）によって読み込まれた描画データが、帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂ（図２および図３参照）に転送されると、まず最初に、初期条件として、パターン面積密度分布算出部１０ｂ１ｂ１（図３参照）によってパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）がゼロに設定され、ドーズ量分布算出部１０ｂ１ｂ２（図３参照）によってドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）がゼロに設定され、照射量分布算出部１０ｂ１ｂ３（図３参照）によって照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）がゼロに設定され、かぶり荷電粒子量算出部１０ｂ１ｂ４（図３参照）によってかぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）がゼロに設定され、照射時刻算出部１０ｂ１ｂ５（図３参照）によって照射時刻Ｔがゼロに設定され、経過時間算出部１０ｂ１ｂ６（図３参照）によって経過時間ｔがゼロに設定される。

次いで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１（図６参照）内に荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）により描画されるパターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…（図６参照）の面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）が、描画データに基づき、パターン面積密度分布算出部１０ｂ１ｂ１（図３参照）によって中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）を用いて算出される。更に、ストライプＳＴＲ１内のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）が、初期設定時のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）（＝０）に加算される。

図８は試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）を表わすパターン面積密度分布マップ等を示した図である。詳細には、図８（Ａ）は試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１（図６参照）内のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）を表わすパターン面積密度分布マップを示している。図８（Ａ）に示す例では、ストライプＳＴＲ１がａ個×ｂ個のメッシュに分割されている。

次いで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１（図６参照）内のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）とレジスト内における荷電粒子（電子）の後方散乱率ηとに基づき、ドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）が、ドーズ量分布算出部１０ｂ１ｂ２（図３参照）によって中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）を用いて算出される。具体的には、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９によって下記の式の演算が実行される。更に、ストライプＳＴＲ１内のドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）が、初期設定時のドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）（＝０）に加算される。

Ｄ（ｘ，ｙ）＝Ｄ_０×（１＋２×η）／（１＋２×η×ρ（ｘ，ｙ））
ここで、Ｄ_０は基準ドーズ量、ηは後方散乱率である。

図８（Ｂ）は試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１（図６参照）内のドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）を表わすドーズ量分布マップを示している。図８（Ｂ）に示す例では、ストライプＳＴＲ１がａ個×ｂ個のメッシュに分割されている。

次いで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１（図６参照）内のパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）とドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）との積である照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）が、照射量分布算出部１０ｂ１ｂ３（図３参照）によって中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）を用いて算出される。更に、ストライプＳＴＲ１内の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）が、初期設定時の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）（＝０）に加算される。

図８（Ｃ）は試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１（図６参照）内の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）を表わす照射量分布マップを示している。図８（Ｃ）に示す例では、ストライプＳＴＲ１がａ個×ｂ個のメッシュに分割されている。

次いで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とかぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）ｇ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（畳み込み積分）が、かぶり荷電粒子量分布算出部１０ｂ１ｂ４（図３参照）によって、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）よりも速い演算処理速度を有する例えばＧＰＵ（グラフィックスプロセッシングユニット）等のような高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）を用いて実行され、かぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）が算出される。詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０による演算処理が、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）による演算処理と並列に実行される。更に、算出されたかぶり荷電粒子量分布Ｆ（ｘ，ｙ）が、初期設定時のかぶり荷電粒子量分布Ｆ（ｘ，ｙ）（＝０）に加算される。

詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、かぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）ｇ（ｘ，ｙ）としてガウシアン分布（正規分布）が用いられ、かぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）ｇ（ｘ，ｙ）が下記の式のように設定されている。

ｇ（ｘ，ｙ）＝（１／πσ^２）×ｅｘｐ（−（ｘ^２＋ｙ^２）／σ^２）
ここで、σはかぶり散乱半径（正規分布の標準偏差）である。

図９は試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１全体の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とかぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）ｇ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（畳み込み積分）が実行された時点におけるかぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）を表わすかぶり荷電粒子量分布マップ等を示した図である。詳細には、図９（Ａ）は試料Ｍの描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１全体の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とかぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）ｇ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（畳み込み積分）が実行された時点（つまり、ストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが実行された時点）におけるかぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）を表わすかぶり荷電粒子量分布マップを示している。図９（Ａ）に示す例では、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）の照射位置から半径４０ｍｍの範囲内で帯電効果の影響を考慮する必要があるという考えに基づき、ストライプＳＴＲ１の上側（図９（Ａ）の上側）の端部よりも４０ｍｍ上側の位置と、試料Ｍの下側（図９（Ａ）の下側）の端部と、試料Ｍの右側（図９（Ａ）の右側）の端部と、試料Ｍの左側（図９（Ａ）の左側）の端部とによって画定される矩形形状のかぶり荷電粒子量分布マップが作成される。

更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）による演算処理に並列して、パターンＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…（図６参照）を描画するために照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）の照射時刻Ｔが、照射時刻算出部１０ｂ１ｂ５（図３参照）によって、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）を用いて算出される。

また、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）による演算処理に並列して、図７を参照して説明した「帯電の減衰」を考慮するために必要な経過時間ｔが、経過時間算出部１０ｂ１ｂ６（図３参照）によって、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）を用いて算出される。

更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）による演算処理に並列して、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）の照射により帯電せしめられる試料Ｍ（図６参照）のレジストの帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）が、帯電量分布算出部１０ｂ１ｂ７（図３参照）によって、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）を用いて算出される。詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの非照射領域における帯電量分布Ｃｆ（ｘ，ｙ）が下記の式に基づいて算出される。

Ｃｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ_１×Ｆ＋ｆ_２×Ｆ^２＋ｆ_３×Ｆ^３
ここで、ｆ_１は定数、ｆ_２は定数、ｆ_３は定数、Ｆはかぶり荷電粒子量分布算出部１０ｂ１ｂ４（図３参照）によって算出されたかぶり荷電粒子量分布Ｆ（ｘ，ｙ）である。

更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射領域における帯電量分布Ｃｅ（ｘ，ｙ）が下記の式（１）、式（２）および式（３）に基づいて算出される。

Ｃｅ（ｘ，ｙ）＝ｄ_０＋ｄ_１×ρ＋ｄ_２×Ｄ＋ｄ_３×Ｅ＋ｅ_１×Ｆ＋ｅ_２×Ｆ^２＋ｅ_３×Ｆ^３＋κ（ρ）×ｅｘｐ（−（ｔ−Ｔ）／λ（ρ））・・・（１）
κ（ρ）＝κ_０＋κ_１×ρ＋κ_２×ρ^２・・・（２）
λ（ρ）＝λ_０＋λ_１×ρ＋λ_２×ρ^２・・・（３）
ここで、ｄ_０は定数、ｄ_１は定数、ρはパターン面積密度分布算出部１０ｂ１ｂ１（図３参照）によって算出されたパターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）、ｄ_２は定数、Ｄはドーズ量分布算出部１０ｂ１ｂ２（図３参照）によって算出されたドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）、ｄ_３は定数、Ｅは照射量分布算出部１０ｂ１ｂ３（図３参照）によって算出された照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）、ｅ_１は定数、ｅ_２は定数、ｅ_３は定数、κ（ρ）は帯電減衰量、κ_０は定数、κ_１は定数、κ_２は定数、λ（ρ）は帯電減衰時定数、λ_０は定数、λ_１は定数、λ_２は定数である。

詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、パターン面積密度ρが大きいほど帯電減衰量κ（ρ）が大きくなり、パターン面積密度ρが大きいほど帯電が速く減衰する点が考慮されている。更に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）の非照射領域における帯電量分布Ｃｆ（ｘ，ｙ）および荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射領域における帯電量分布Ｃｅ（ｘ，ｙ）の和集合により、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）（＝Ｃｅ（ｘ，ｙ） ∪ Ｃｆ（ｘ，ｙ））が算出される。

図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示す試料Ｍの描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１全体のかぶり荷電粒子量分布マップが作成された時点（つまり、ストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが実行された時点）における帯電量分布マップを示している。図９（Ｂ）に示す例では、図９（Ａ）に示す例と同様に、例えば、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）の照射位置から半径４０ｍｍの範囲内で帯電効果の影響を考慮する必要があるという考えに基づき、ストライプＳＴＲ１の上側（図９（Ｂ）の上側）の端部よりも４０ｍｍ上側の位置と、試料Ｍの下側（図９（Ｂ）の下側）の端部と、試料Ｍの右側（図９（Ｂ）の右側）の端部と、試料Ｍの左側（図９（Ｂ）の左側）の端部とによって画定される矩形形状の帯電量分布マップが作成される。

次いで、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（畳み込み積分）が、位置ずれ量マップ算出部１０ｂ１ｂ８（図３参照）によって、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）を用いて実行され、位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）が算出される。詳細には、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０による演算処理が、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）による演算処理と並列に実行される。図９（Ｃ）は試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１全体の位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）を示している。

図９（Ａ）には、試料Ｍの描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）のショットが終了した時点におけるかぶり荷電粒子量分布マップが示され、図９（Ｂ）には、試料Ｍの描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）のショットが終了した時点における帯電量分布マップが示されているが、図７を参照して説明したように、かぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）および帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）は荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）のショットが実行される毎に変化する。従って、レジストの帯電効果に伴う位置ずれ量を正確に把握し、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂを試料Ｍのレジストの目標位置に正確に照射するためには、好ましくは、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが実行される毎に、かぶり荷電粒子量分布算出部１０ｂ１ｂ４（図３参照）によってかぶり荷電粒子量分布（かぶり電子量分布）Ｆ（ｘ，ｙ）が算出され、帯電量分布算出部１０ｂ１ｂ７（図３参照）によって帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）が算出され、位置ずれ量マップ算出部１０ｂ１ｂ８（図３参照）によって荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれｐ２，ｐ３，…（図７参照）が算出される。

図８および図９を参照することにより、図９（Ｃ）に示す試料Ｍ（図６参照）の描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１全体の位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）が作成される工程を説明したが、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、例えば、上述した工程とほぼ同様の工程をストライプＳＴＲ２，ＳＴＲ３，ＳＴＲ４，…，ＳＴＲｎ（図６参照）に対して実行することにより、試料Ｍの描画領域ＤＡ全体の位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）が作成される。

図１０は第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間などを示した図である。詳細には、図１０（Ａ）は中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図３参照）と、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）とによって並列演算処理が実行される第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理の処理時間（経過時間）を示しており、図１０（Ｂ）は同等の演算処理速度を有する２個の中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９によって並列演算処理が実行される荷電粒子ビーム描画装置（比較例）の帯電効果補正処理の処理時間（経過時間）を示している。

第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１０（Ａ）に示すように、パターン面積密度分布算出部１０ｂ１ｂ１（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ１、ドーズ量分布算出部１０ｂ１ｂ２（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ２、照射量分布算出部１０ｂ１ｂ３（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ３、照射時刻算出部１０ｂ１ｂ５（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ５、経過時間算出部１０ｂ１ｂ６に（図３参照）おける演算Ｐ１０ｂ１ｂ６、および、帯電量分布算出部１０ｂ１ｂ７（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ７に、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９（図３および図１０（Ａ）参照）が用いられる。更に、かぶり荷電粒子量分布算出部１０ｂ１ｂ４（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ４および位置ずれ量マップ算出部１０ｂ１ｂ８（図３参照）における演算Ｐ１０ｂ１ｂ８に、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３および図１０（Ａ）参照）が用いられる。

つまり、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１０（Ａ）に示すように、帯電効果補正処理に必要な演算Ｐ１０ｂ１ｂ１，Ｐ１０ｂ１ｂ２，Ｐ１０ｂ１ｂ３，Ｐ１０ｂ１ｂ４，Ｐ１０ｂ１ｂ５，Ｐ１０ｂ１ｂ６，Ｐ１０ｂ１ｂ７，Ｐ１０ｂ１ｂ８が、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９と、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０との並列処理によって実行される。そのため、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０が設けられておらず、帯電効果補正処理に必要な演算が１個の中央演算処理部１０ｂ１ｂ９のみによって実行される場合（図示せず）や、帯電効果補正処理に必要な演算が、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９と同等の演算処理速度を有する演算処理部と、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９との並列処理によって実行される場合（図１０（Ｂ）に示す比較例）よりも、帯電効果補正処理に要する時間を短縮しつつ、高精度な帯電効果補正処理を実行することができる。

特に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１０（Ａ）に示すように、演算処理負荷が他の演算に比べて突出して大きい演算Ｐ１０ｂ１ｂ４，Ｐ１０ｂ１ｂ８に、中央演算処理部１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０が用いられる。そのため、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、演算Ｐ１０ｂ１ｂ４，Ｐ１０ｂ１ｂ８に要する処理時間を大幅に短縮することができ、上述した帯電効果補正処理のオンライン処理化を実現可能にすることができる。

詳細には、本願の出願時の技術水準では、荷電粒子ビーム描画装置１０の制御基板に実装可能なＣＰＵ（中央演算処理部）に、十分に速い演算処理速度を有するものが存在しない。この点に鑑み、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、好ましくは、荷電粒子ビーム描画装置１０の制御基板に実装可能なＣＰＵ（中央演算処理部）１０ｂ１ｂ９（図３参照）よりも速い演算処理速度を有し、外付けタイプ（制御基板に対して実装されないタイプ）のＧＰＵ（グラフィックスプロセッシングユニット）が、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）として用いられる。つまり、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０が外部高速演算処理部によって構成されている。仮に、将来的に、荷電粒子ビーム描画装置１０の制御基板に実装されるＣＰＵ（中央演算処理部）１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有するオンチップタイプ（制御基板に対して実装可能なタイプ）のプロセッサが開発される場合には、演算処理速度が速いオンチップタイプのプロセッサによって高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０を構成することも可能である。

以下、本発明の荷電粒子ビーム描画装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０は、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０とほぼ同様に構成されている。従って、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０とほぼ同様の効果を奏することができる。

図１１は第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂの詳細図である。第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図３参照）とは異なり、図１１に示すように、例えば外付けタイプ（制御基板に対して実装されないタイプ）のＧＰＵ（グラフィックスプロセッシングユニット）等のような２個の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂが高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０に設けられている。

図１２は＋１ｎＣの表面点電荷に対する荷電粒子ビームの位置ずれ量の計算結果を示したグラフである。図１２に示すように、本発明者等の鋭意研究により、点電荷が存在している位置の近く（点電荷からの距離が１ｍｍ未満の位置）に照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図１参照）の位置ずれ量に比べ、電荷が存在している位置から離れた位置（点電荷からの距離が１ｍｍ以上の位置）に照射される荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの位置ずれ量がかなり小さくなり、電荷が存在している位置から離れた位置の帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）のメッシュサイズを大きくしても、高精度な帯電効果補正処理を実行可能であることが見い出された。この点に鑑み、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、帯電量分布算出部１０ｂ１ｂ７（図１１参照）により算出される帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）に、第１帯電領域ＣＡ１（図１３（Ａ）参照）と、第１帯電領域ＣＡ１のメッシュサイズよりも大きいメッシュサイズを有する第２帯電領域ＣＡ２（図１３（Ａ）参照）とが設定される。

図１３は試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが終了した時点における第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電量分布マップ等を示した図である。詳細には、図１３（Ａ）は試料Ｍの描画領域ＤＡ（図６参照）のストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図６参照）のショットが終了した時点における第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電量分布マップを示している。図１３（Ｂ）は試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが終了した時点における第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）（＝ｒ１（ｘ，ｙ）＋ｒ２（ｘ，ｙ））を示している。

図１４は第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間を示した図である。詳細には、図１４は中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図１１参照）と、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図１１参照）の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）とによって並列演算処理が実行される第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理の処理時間（経過時間）を示している。

第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１３（Ａ）に示すように、第１帯電領域ＣＡ１が、第１帯電領域ＣＡ１のメッシュサイズより大きいメッシュサイズを有する第２帯電領域ＣＡ２よりも、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されて電荷が存在している位置から近い位置（つまり、ストライプＳＴＲ１内の位置およびストライプＳＴＲ１から近い位置）に設定される。すなわち、第２帯電領域ＣＡ２が、第２帯電領域ＣＡ２のメッシュサイズより小さいメッシュサイズを有する第１帯電領域ＣＡ１よりも、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されて電荷が存在している位置から離れた位置（つまり、ストライプＳＴＲ１から１ｍｍ以上離れた位置）に設定される。

更に、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）の第１帯電領域ＣＡ１（図１３（Ａ）参照）のメッシュサイズで記述された帯電量分布Ｃ１（ｘ，ｙ）と帯電量分布マップの第１帯電領域ＣＡ１に対応する位置ずれ応答関数ｒ１（ｘ，ｙ）（図１３（Ｂ）参照）とのコンボリューション計算（∫ｒ１（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ１（ｘ’，ｙ’））を実行するために用いられる演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１参照）と、帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）の第２帯電領域ＣＡ２（図１３（Ａ）参照）のメッシュサイズで記述された帯電量分布Ｃ２（ｘ，ｙ）と帯電量分布マップの第２帯電領域ＣＡ２に対応する位置ずれ応答関数ｒ２（ｘ，ｙ）（図１３（Ｂ）参照）とのコンボリューション計算（∫ｒ２（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ２（ｘ’，ｙ’））を実行するために用いられる演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）とが、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図１１参照）に設けられている。また、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａによるコンボリューション計算結果と演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂによるコンボリューション計算結果との和（∫ｒ１（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ１（ｘ’，ｙ’）＋∫ｒ２（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ２（ｘ’，ｙ’））に基づいて、位置ずれ量マップｐ（ｘ，ｙ）が算出される。

つまり、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、図１４に示すように、帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）の第１帯電領域ＣＡ１（図１３（Ａ）参照）のメッシュサイズで記述された帯電量分布Ｃ１（ｘ，ｙ）と帯電量分布マップの第１帯電領域ＣＡ１に対応する位置ずれ応答関数ｒ１（ｘ，ｙ）（図１３（Ｂ）参照）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８）が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１参照）を用いて実行されると共に、帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）の第２帯電領域ＣＡ２（図１３（Ａ）参照）のメッシュサイズで記述された帯電量分布Ｃ２（ｘ，ｙ）と帯電量分布マップの第２帯電領域ＣＡ２に対応する位置ずれ応答関数ｒ２（ｘ，ｙ）（図１３（Ｂ）参照）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８）が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）を用いて並列して実行される。

すなわち、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｒ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’））が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１および図１４参照）と演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１および図１４参照）とを用いた並列処理によって実行される。そのため、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８（図１０（Ａ）参照））が複数の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂの並列処理によって実行されない場合（図１０（Ａ）に示す場合）よりも、帯電量分布（Ｃ（ｘ，ｙ））と位置ずれ応答関数（ｒ（ｘ，ｙ））とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８（図１４参照））に要する時間を短縮することができる。更に、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、帯電量分布算出部１０ｂ１ｂ７（図３参照）により算出される帯電量分布マップ（図９（Ｂ）参照）に大きいメッシュサイズを有する帯電領域が設定されず、帯電量分布マップ全体が小さいメッシュサイズを有する帯電領域のみによって構成される場合（図９（Ｂ）および図１０（Ａ）に示す場合）よりも、帯電量分布（Ｃ（ｘ，ｙ））と位置ずれ応答関数（ｒ（ｘ，ｙ））とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８）に要する時間を短縮することができる。

ちなみに、帯電効果補正処理の処理時間（図１４の縦軸）を短縮するために、演算処理負荷が大きい演算Ｐ１０ｂ１ｂ４，Ｐ１０ｂ１ｂ８（図１４参照）のみが演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１４参照）を用いて実行される第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正方法とは異なり、演算処理負荷が小さい他の演算Ｐ１０ｂ１ｂ１，Ｐ１０ｂ１ｂ２，Ｐ１０ｂ１ｂ３，Ｐ１０ｂ１ｂ５，Ｐ１０ｂ１ｂ６，Ｐ１０ｂ１ｂ７（図１４参照）も、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂを用いて実行される方法が考えられる。ところが、２個の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂとして例えば外付けタイプ（制御基板に対して実装されないタイプ）のＧＰＵ（グラフィックスプロセッシングユニット）が用いられる場合、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂの演算処理速度が、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図１４参照）の演算処理速度より速いものの、パターン面積密度分布算出部１０ｂ１ｂ１（図１１参照）などから演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂへのアクセス速度が、パターン面積密度分布算出部１０ｂ１ｂ１などから中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９へのアクセス速度より遅い傾向がある。従って、演算処理負荷が小さい演算Ｐ１０ｂ１ｂ１，Ｐ１０ｂ１ｂ２，Ｐ１０ｂ１ｂ３，Ｐ１０ｂ１ｂ５，Ｐ１０ｂ１ｂ６，Ｐ１０ｂ１ｂ７（図１４参照）が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂを用いて実行される方法を採用しても、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正方法に比べて、帯電効果補正処理の処理時間が短縮されることは殆どなく、かえって、帯電効果補正処理の処理時間が長くなってしまうおそれがあると考えられる。

好ましくは、第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、帯電量分布マップ（図１３（Ａ）参照）の第１帯電領域ＣＡ１（図１３（Ａ）参照）に含まれるメッシュ数と、帯電量分布マップの第２帯電領域ＣＡ２（図１３（Ａ）参照）に含まれるメッシュ数とが等しくされる。そのようにすることにより、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１４参照）を用いた帯電量分布マップの第１帯電領域ＣＡ１のメッシュサイズで記述された帯電量分布Ｃ１（ｘ，ｙ）と帯電量分布マップの第１帯電領域ＣＡ１に対応する位置ずれ応答関数ｒ１（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８（図１４参照））に要する時間と、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１４参照）を用いた帯電量分布マップの第２帯電領域ＣＡ２（図１３（Ａ）参照）のメッシュサイズで記述された帯電量分布Ｃ２（ｘ，ｙ）と帯電量分布マップの第２帯電領域ＣＡ２に対応する位置ずれ応答関数ｒ２（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８（図１４参照））に要する時間とをほぼ等しくすることができる。

以下、本発明の荷電粒子ビーム描画装置の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０は、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０とほぼ同様に構成されている。従って、第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０とほぼ同様の効果を奏することができる。

第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂでは、図１１に示す第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂと同様に、例えば２個の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂが高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０に設けられている。

帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｒ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’））を実行することにより得られる荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図１参照）の位置ずれ量ｐは、ｘ方向の成分ｐｘとｙ方向の成分ｐｙとに分割することができる。この点に鑑み、第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、位置ずれ量ｐのｘ方向の成分ｐｘを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｘ（ｘ，ｙ）と、位置ずれ量ｐのｙ方向の成分ｐｙを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｙ（ｘ，ｙ）とが別個に設定される。

図１５は位置ずれ量ｐのｘ方向の成分ｐｘを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｘ（ｘ，ｙ）の一例を示した図である。図１６は位置ずれ量ｐのｙ方向の成分ｐｙを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｙ（ｘ，ｙ）の一例を示した図である。

第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図１１参照）の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１参照）を用いることによって、位置ずれ量ｐのｘ方向の成分ｐｘを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｘ（ｘ，ｙ）と帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｒ_ｘ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’））が実行されると共に、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）を用いることによって、位置ずれ量ｐのｙ方向の成分ｐｙを算出するための位置ずれ応答関数ｒ_ｙ（ｘ，ｙ）と帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｒ_ｙ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’））が並列して実行される。

つまり、第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｒ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’）＝∫ｒ_ｘ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’）＋∫ｒ_ｙ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｃ（ｘ’，ｙ’））が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１参照）と演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）との並列処理によって実行される。その結果、第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間は、図１４に示す第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間とほぼ同様になる。

そのため、第４の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８）（図１０（Ａ）参照）が複数の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）の並列処理によって実行されない場合（図３および図１０（Ａ）に示す場合）よりも、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）と位置ずれ応答関数ｒ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ８）（図１４参照）に要する時間を短縮することができる。

以下、本発明の荷電粒子ビーム描画装置の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０は、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０とほぼ同様に構成されている。従って、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、後述する点を除き、上述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０とほぼ同様の効果を奏することができる。

第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂでは、図１１に示す第３の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理部１０ｂ１ｂと同様に、例えば２個の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂが高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０に設けられている。

図１７は荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置からの距離（半径）とかぶり荷電粒子量（かぶり電子量）との関係を示した図である。図１７において、横軸は荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置からの距離（半径）を示している。つまり、図１７は横軸の座標が０ｍｍの位置に荷電粒子ビーム１０ａ１ｂが照射されたことを示している。また、図１７において、縦軸はかぶり荷電粒子量（かぶり電子量）を示している。

本発明者等の鋭意研究により、図１７に示すように、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂ（図１参照）の照射位置の近く（荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置からの距離が約２〜３ｍｍ未満の位置）におけるかぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）と、荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置から離れた位置（荷電粒子ビーム１０ａ１ｂの照射位置からの距離が約２〜３ｍｍ以上の位置）におけるかぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）とが、異なる別個のガウシアン分布（正規分布）ｇ１（ｘ，ｙ），ｇ２（ｘ，ｙ）によって記述され得ることが見い出された。つまり、本発明者等の鋭意研究により、かぶり荷電粒子分布（かぶり電子分布）を単一のガウシアン分布ｇ（ｘ，ｙ）によって記述すると、高精度な帯電効果補正を実行することができないことが見い出された。

この点に鑑み、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、第１ガウシアン分布ｇ１（ｘ，ｙ）（＝（１／πσ_１ ^２）×ｅｘｐ（−（ｘ^２＋ｙ^２）／σ_１ ^２））と、第１ガウシアン分布ｇ１（ｘ，ｙ）のかぶり散乱半径σ_１よりも大きいかぶり散乱半径σ_２を有する第２ガウシアン分布ｇ２（ｘ，ｙ）（＝（１／πσ_２ ^２）×ｅｘｐ（−（ｘ^２＋ｙ^２）／σ_２ ^２））とが別個に設定される。詳細には、かぶり荷電粒子量分布算出部１０ｂ１ｂ４（図１１参照）により、第１ガウシアン分布ｇ１（ｘ，ｙ）と第２ガウシアン分布ｇ２（ｘ，ｙ）との和として、かぶり荷電粒子分布ｇ（ｘ，ｙ）（＝（１／πσ_１ ^２）×ｅｘｐ（−（ｘ^２＋ｙ^２）／σ_１ ^２）＋（１／πσ_２ ^２）×ｅｘｐ（−（ｘ^２＋ｙ^２）／σ_２ ^２））が設定される。

更に、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、第１照射量分布マップ（図１８参照）と、第１照射量分布マップのメッシュサイズよりも大きいメッシュサイズを有する第２照射量分布マップ（図１８参照）とが、照射量分布算出部１０ｂ１ｂ３（図１１参照）によって算出される。図１８は試料Ｍの描画領域ＤＡのストライプＳＴＲ１内のすべての荷電粒子ビーム１０ａ１ｂのショットが終了した時点における第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の第１照射量分布マップおよび第２照射量分布マップを示した図である。

図１９は第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０による帯電効果補正処理の処理時間を示した図である。詳細には、図１９は中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９（図１１参照）と、中央演算処理部（ＣＰＵ）１０ｂ１ｂ９よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図１１参照）の演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ，１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）とによって並列演算処理が実行される第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０の帯電効果補正処理の処理時間（経過時間）を示している。

また、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、第１照射量分布マップ（図１８参照）の小さいメッシュサイズで記述された第１照射量分布Ｅ１（ｘ，ｙ）と第１ガウシアン分布ｇ１（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｇ１（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｅ１（ｘ’，ｙ’））を実行するために用いられる演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１参照）と、第２照射量分布マップ（図１８参照）の大きいメッシュサイズで記述された第２照射量分布Ｅ２（ｘ，ｙ）と第２ガウシアン分布ｇ２（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（∫ｇ２（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｅ２（ｘ’，ｙ’））を実行するために用いられる演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１参照）とが、高速演算処理部１０ｂ１ｂ１０（図１１参照）に設けられている。

つまり、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、第１照射量分布マップ（図１８参照）の小さいメッシュサイズで記述された第１照射量分布Ｅ１（ｘ，ｙ）と第１ガウシアン分布ｇ１（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ４（図１９参照））が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１９参照）を用いて実行されると共に、第２照射量分布マップ（図１８参照）の大きいメッシュサイズで記述された第２照射量分布Ｅ２（ｘ，ｙ）と第２ガウシアン分布ｇ２（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ４（図１９参照））が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１９参照）を用いて並列して実行される。

すなわち、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）（＝Ｅ１（ｘ，ｙ）＋Ｅ２（ｘ，ｙ））とかぶり荷電粒子分布ｇ（ｘ，ｙ）（＝ｇ１（ｘ，ｙ）＋ｇ２（ｘ，ｙ））とのコンボリューション計算（∫ｇ１（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｅ１（ｘ’，ｙ’）＋∫ｇ２（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）Ｅ２（ｘ’，ｙ’））が演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１１および図１９参照）と演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１１および図１９参照）との並列処理によって実行される。そのため、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０によれば、照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とかぶり荷電粒子分布ｇ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ４（図１０（Ａ）参照））が並列処理によって実行されない場合（図１０（Ａ）参照）よりも、照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とかぶり荷電粒子分布ｇ（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ４（図１９参照））に要する時間を短縮することができる。

好ましくは、第５の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置１０では、第１照射量分布マップ（図１８参照）に含まれるメッシュ数と、第２照射量分布マップ（図１８参照）に含まれるメッシュ数とが等しくされる。そのようにすることにより、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ａ（図１９参照）を用いた第１照射量分布マップ（図１８参照）の小さいメッシュサイズで記述された第１照射量分布Ｅ１（ｘ，ｙ）と第１ガウシアン分布ｇ１（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ４（図１９参照））に要する時間と、演算ユニット１０ｂ１ｂ１０ｂ（図１９参照）を用いた第２照射量分布マップ（図１８参照）の大きいメッシュサイズで記述された第２照射量分布Ｅ２（ｘ，ｙ）と第２ガウシアン分布ｇ２（ｘ，ｙ）とのコンボリューション計算（演算Ｐ１０ｂ１ｂ４（図１９参照））に要する時間とをほぼ等しくすることができる。

第６の実施形態では、上述した第１から第５の実施形態およびそれらの変形例を適宜組み合わせることも可能である。

１０ 荷電粒子ビーム描画装置
１０ａ１ｂ 荷電粒子ビーム
１０ａ 描画部
１０ｂ１ｂ 帯電効果補正処理部
１０ｂ１ｂ１ パターン面積密度分布算出部
１０ｂ１ｂ２ ドーズ量分布算出部
１０ｂ１ｂ３ 照射量分布算出部
１０ｂ１ｂ４ かぶり荷電粒子量分布算出部
１０ｂ１ｂ５ 照射時刻算出部
１０ｂ１ｂ６ 経過時間算出部
１０ｂ１ｂ７ 帯電量分布算出部
１０ｂ１ｂ８ 位置ずれ量マップ算出部
１０ｂ１ｂ９ 中央演算処理部
１０ｂ１ｂ１０ 高速演算処理部
Ｍ 試料

Claims (5)

1. レジストが上面に塗布された試料に荷電粒子ビームを照射することにより、描画データに含まれている複数の図形に対応する複数のパターンを試料のレジストに描画する描画部と、
   荷電粒子ビームにより描画されるパターンの面積密度分布を算出するパターン面積密度分布算出部と、
   パターン面積密度分布とレジスト内における荷電粒子の後方散乱率とに基づいてドーズ量分布を算出するドーズ量分布算出部と、
   パターン面積密度分布とドーズ量分布との積である照射量分布を算出する照射量分布算出部と、
   照射量分布とかぶり荷電粒子分布とのコンボリューション計算を実行するかぶり荷電粒子量分布算出部と、
   パターンを描画するために照射される荷電粒子ビームの照射時刻を算出する照射時刻算出部と、
   経過時間を算出する経過時間算出部と、
   荷電粒子ビームの照射により帯電せしめられる試料のレジストの帯電量分布を算出する帯電量分布算出部と、
   帯電量分布と位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を実行する位置ずれ量マップ算出部と、
   パターン面積密度分布算出部における演算、ドーズ量分布算出部における演算、照射量分布算出部における演算、照射時刻算出部における演算、経過時間算出部における演算、および、帯電量分布算出部における演算に用いられる中央演算処理部と、
   かぶり荷電粒子量分布算出部における演算および位置ずれ量マップ算出部における演算に用いられ、中央演算処理部よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部とを具備することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 帯電量分布算出部が、第１帯電領域と、第１帯電領域のメッシュサイズよりも大きいメッシュサイズを有する第２帯電領域とを含む帯電量分布マップを算出し、
   高速演算処理部が、帯電量分布マップの第１帯電領域のメッシュサイズで記述された帯電量分布と帯電量分布マップの第１帯電領域に対応する位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を実行するために用いられる第１演算ユニットと、帯電量分布マップの第２帯電領域のメッシュサイズで記述された帯電量分布と帯電量分布マップの第２帯電領域に対応する位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を実行するために用いられる第２演算ユニットとを有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 高速演算処理部が、位置ずれ量のｘ方向の成分を算出するための位置ずれ応答関数と帯電量分布とのコンボリューション計算を実行するために用いられる第１演算ユニットと、位置ずれ量のｙ方向の成分を算出するための位置ずれ応答関数と帯電量分布とのコンボリューション計算を実行するために用いられる第２演算ユニットとを有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 照射量分布算出部が、第１照射量分布マップと、第１照射量分布マップのメッシュサイズよりも大きいメッシュサイズを有する第２照射量分布マップとを算出し、
   かぶり荷電粒子量分布算出部が、第１ガウシアン分布と、第１ガウシアン分布のかぶり散乱半径よりも大きいかぶり散乱半径を有する第２ガウシアン分布との和としてかぶり荷電粒子分布を設定し、
   高速演算処理部が、第１照射量分布マップのメッシュサイズで記述された第１照射量分布と第１ガウシアン分布とのコンボリューション計算を実行するために用いられる第１演算ユニットと、第２照射量分布マップのメッシュサイズで記述された第２照射量分布と第２ガウシアン分布とのコンボリューション計算を実行するために用いられる第２演算ユニットとを有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. レジストが上面に塗布された試料に荷電粒子ビームを照射することにより、描画データに含まれている複数の図形に対応する複数のパターンを試料のレジストに描画する荷電粒子ビーム描画装置の帯電効果補正方法において、
   荷電粒子ビームにより描画されるパターンの面積密度分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
   パターン面積密度分布とレジスト内における荷電粒子の後方散乱率とに基づいてドーズ量分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
   パターン面積密度分布とドーズ量分布との積である照射量分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
   照射量分布とかぶり荷電粒子分布とのコンボリューション計算を、中央演算処理部よりも速い演算処理速度を有する高速演算処理部を用いて実行し、
   パターンを描画するために照射される荷電粒子ビームの照射時刻を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
   経過時間を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
   荷電粒子ビームの照射により帯電せしめられる試料のレジストの帯電量分布を算出する演算を、中央演算処理部を用いて実行し、
   帯電量分布と位置ずれ応答関数とのコンボリューション計算を、高速演算処理部を用いて実行することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の帯電効果補正方法。

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