JP2022032765A - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パターンデータのディスク占有量を減らすことが可能な荷電粒子ビーム描画装置等を提供すること。【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、図形の種類を指定するための命令と図形の規則的な配置を指定するための命令とが記述されたプログラムであって、パターンデータを生成するためのパターン生成プログラムを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたパターン生成プログラムを実行させる実行部と、実行されたパターン生成プログラムにより生成されたパターンデータに基づいて描画制御を行う制御部とを含む。【選択図】図１
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画装置の制御方法に関する。
従来から、記憶部に記憶されたパターンデータに基づいて、荷電粒子ビームを材料の所定位置に照射して、所望のパターンを材料上に描画する荷電粒子ビーム描画装置が知られている（例えば、特許文献１）。
従来の荷電粒子ビーム描画装置では、ＣＡＤ等のソフトウェアにより作成された図形データをパターンデータに変換して記憶部に記憶していたため、図形データによってはパターンデータのデータ量が膨大になりパターンデータのディスク占有量が増大するといった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、パターンデータのディスク占有量を減らすことが可能な荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画装置の制御方法を提供することができる。
（１）本発明に係る荷電粒子ビーム描画装置は、図形の種類を指定するための命令と前記図形の規則的な配置を指定するための命令とが記述されたプログラムであって、パターンデータを生成するためのパターン生成プログラムを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記パターン生成プログラムを実行させる実行部と、実行された前記パターン生成プログラムにより生成されたパターンデータに基づいて描画制御を行う制御部とを含む。
また、本発明に係る荷電粒子ビーム描画装置の制御方法は、図形の種類を指定するための命令と前記図形の規則的な配置を指定するための命令とが記述されたプログラムであって、パターンデータを生成するためのパターン生成プログラムを記憶部に記憶させる記憶ステップと、前記記憶部に記憶された前記パターン生成プログラムを実行させる実行ステップと、実行された前記パターン生成プログラムにより生成されたパターンデータに基づいて描画制御を行う制御ステップとを含む。
本発明によれば、図形の種類を指定するための命令と図形の規則的な配置を指定するための命令とが記述されたパターン生成プログラムを実行してパターンデータを動的に生成することで、パターンデータのディスク占有量を減らすことができる。
（２）本発明に係る荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画装置の制御方法では、前記記憶部は（前記記憶ステップでは）、図形データを変換して生成されたパターンデータを記憶し、前記制御部は（前記制御ステップでは）、前記記憶部に記憶されたパターンデータと前記パターン生成プログラムにより生成されたパターンデータとに基づいて描画制御を行ってもよい。
（３）本発明に係る荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画装置の制御方法では、前記図形の種類を規定する基本要素の複数の選択肢と、前記図形の規則的な配置を規定する構造要素の複数の選択肢とを表示部に表示させる表示制御部（表示制御ステップ）と、前記基本要素と前記構造要素とを選択して組み合わせるユーザの操作を受け付ける操作受付部（操作受付ステップ）と、前記操作に係る前記基本要素と前記構造要素の組み合わせに基づき前記パターン生成プログラムを生成するプログラム生成部（プログラム生成ステップ）とを更に含んでもよい。
本発明によれば、基本要素と構造要素とを選択して組み合わせるという直感的で分かり易い操作でパターン生成プログラムを生成することができ、ユーザの利便性を向上することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説
明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係る電子ビーム描画装置（荷電粒子ビーム描画装置の一例）の構成を示す図である。なお本実施形態の電子ビーム描画装置は図１の構成要素（各部）の一部を省略した構成としてもよい。
電子ビーム描画装置は、電子ビーム描画装置本体１、記憶部３０、制御装置４０（実行部、制御部）、データ処理装置５０を含む。電子ビーム描画装置本体１は、電子ビームＢを発生する電子銃１０、電子ビームＢのブランキングを行うブランカー１１、照射レンズ系１２、対物レンズ１３、副偏向器１４、主偏向器１５、描画材料Ｍ（チップ等）が載置されるステージ１６を含む。電子銃１０から発生した電子ビームＢは、照射レンズ系１２、対物レンズ１３を経て描画材料Ｍ上に照射される。描画材料Ｍへの照射位置は、ステージ１６の移動、及び副偏向器１４や主偏向器１５の制御により変えることができる。
記憶部３０は、パターンデータ３１と、パターン生成プログラム３２と、描画ジョブ３３を記憶する。パターンデータ３１は、ＣＡＤソフト２０で作成されたＣＡＤデータ２１（図形データ）をデータ変換ソフト２２で変換して得られるデータである。パターン生成プログラム３２は、図形の種類を指定するための命令と図形の規則的な配置（所与のアルゴリズムに従った配置）を指定するための命令とが記述されたプログラムであり、後述するＯＴＡ形式のパターンデータ６０を出力する。ユーザは、後述するエディタを使用してパターン生成プログラム３２を作成することができる。パターン生成プログラム３２の作成に使用するプログラミング言語は、制御装置４０（コンピュータ）で動作するものであれば種類は問わない。Ｐｙｔｈｏｎ言語等のメジャーなプログラミング言語を使用する場合、記憶部３０は、プログラミングを容易にするための補助ライブラリ３４を記憶する。描画ジョブ３３は、描画材料Ｍへの描画用パターンの配置（レイアウト）や装置校正などの条件が指定されるデータであり、ユーザによって作成される。描画ジョブ３３では、パターンデータ３１やパターン生成プログラム３２の起動コマンドを描画用パターンとして指定する。
制御装置４０は、電子ビーム描画装置本体１を制御する処理を行う。制御装置４０の機能は、各種プロセッサなどのハードウェアやプログラムにより実現できる。制御装置４０は、描画ジョブ制御部４１、描画制御部４２、データ転送部４３を含む。描画ジョブ制御部４１は、描画ジョブ３３を参照して、描画制御部４２及びデータ転送部４３と連携して描画制御（描画対象フィールド位置へステージ１６を移動する制御、描画対象フィールドのパターンデータを描画する制御、装置校正などの処理）を行う。描画ジョブ制御部４１は、描画ジョブ３３で指定されたパターンデータ３１をデータ転送部４３に送信し、また、描画ジョブ３３で指定された起動コマンドに基づきパターン生成プログラム３２を実行してパターン生成プロセス４４を生成（起動）する。パターン生成プロセス４４は描画順にパターンデータ６０を出力する。パターン生成プロセス４４の出力はＯＳ（オペレーティングシステム）のＦＩＦＯ機能を通じてデータ転送部４３に送信される。データ転送部４３は、パターンデータ３１をデータ処理装置５０に送信するとともに、パターンデータ６０を装置固有のパターンデータ６１に変換してデータ処理装置５０に送信し、描画ジョブ制御部４１からの制御信号に基づいて、データ処理装置５０を介して副偏向器１４及び主偏向器１５等を制御する。描画制御部４２は、描画ジョブ制御部４１からの制御信号に基づいて、ステージ１６を移動させる制御や、副偏向器１４及び主偏向器１５に関するパラメータを設定する処理等を行う。
また、制御装置４０は、パターン生成プログラム３２を作成するためのエディタの画面を表示部（ディスプレイ）に表示させる表示制御部と、当該エディタにおけるユーザの操
作を受け付ける操作受付部と、当該エディタにおいて受け付けたユーザの操作に基づきパターン生成プログラム３２を生成するプログラム生成部とを更に含んでもよい。
作を受け付ける操作受付部と、当該エディタにおいて受け付けたユーザの操作に基づきパターン生成プログラム３２を生成するプログラム生成部とを更に含んでもよい。
図２は、ＣＡＤデータ（２１）とパターンデータ（３１）による図形の表現を示す図である。ＣＡＤデータもパターンデータも図形を表現するが、ＣＡＤデータでは多角形・円などの多様な表現を用いることができる。また、ＣＡＤデータでは図形の重なりには頓着せず、最終的な形状をもって描画対象の図形とする。一方で、パターンデータにおける図形は、ｘｙ直交座標系でｘ軸、ｙ軸に並行な辺を持つ矩形と台形のみで表現され、それら図形は電子ビームの照射範囲に直結するため図形の重なりは除去されている。図２に示すＣＡＤデータでは、２つの矩形が斜めに交差する図形として表現されるが、パターンデータでは、１１個の台形に細分されて表現される。
電子ビームＢを描画材料Ｍに照射するために、主偏向器１５と副偏向器１４を用いるが、それぞれの偏向器でビームを振ることのできる範囲には限界がある。主偏向器１５によるビーム照射範囲をフィールドと呼び、副偏向器１４によるビーム照射範囲をサブフィールドと呼ぶ。パターンデータは、フィールド位置とフィールドの左上を原点とするフィールド内図形データの組み合わせで構成される。
図３は、２つの矩形Ｒ１、Ｒ２を含むパターンデータの例を示す図である。パターンデータは、水平方向右側を正とするｘ軸と、垂直方向下型を正とするｙ軸によるｘｙ座標系で表現する。矩形Ｒ１は、（２００，２００）を原点とするフィールド内に位置し、矩形Ｒ２は、（１０００，２００）を原点とするフィールド内に位置する。
フィールド内の図形は更にサブフィールドに細分され、サブフィールド単位で図形の描画が行われる。図４は、フィールド内の図形とサブフィールドの配置の一例を示す図である。図４において、サブフィールドの境界は破線のグリッドで示されている。基本的にサブフィールド位置はフィールド原点から等間隔のグリッドとして設定され、図形データが複数のサブフィールドに跨る場合は、描画システムによりサブフィールド境界で分割して、サブフィールド毎にまとめて描画される。図４における矩形Ｒはサブフィールド内に収まっているが、台形Ｔは６つのサブフィールドに跨っている。従って、台形Ｔは、サブフィールド境界で６つの図形に分割され描画される。
パターンデータには、「ポジションセットエリア」と呼ばれる仮想的な座標系が存在し、「ポジションセットコマンド」と呼ばれるコマンドでその原点をフィールド原点からのオフセットとして指定することができる。図形データの位置は直近のポジションセットエリアの原点からのオフセットとなる。図形データのフィールド上での位置は、ポジションセットエリアの原点位置と図形データの位置との和で定義され、この座標がサブフィールドへの配置に用いられる。このようにポジションセットコマンドはサブフィールドの位置とは基本的に無関係であるが、ポジションセットコマンドで指定した位置をサブフィールドの原点とみなす機能がオプションとして追加されている。
パターンデータはハードディスク等のストレージ（記憶部３０）においてバイナリ形式のフォーマットで存在するが、ここでは便宜上、テキスト形式でパターンデータの一部を表現する。
フィールド位置は、以下のように、描画材料Ｍの左上からのオフセット（ｆｘ，ｆｙ）で指定される。
FLD fx fy
ポジションセット位置（ポジションセットエリアの原点）は、以下のように、フィール
ド座標系での座標（ｐｘ，ｐｙ）で指定される（図５参照）。
ポジションセット位置（ポジションセットエリアの原点）は、以下のように、フィール
ド座標系での座標（ｐｘ，ｐｙ）で指定される（図５参照）。
PSET px py
矩形の図形は、以下のように、ポジションセットエリア座標系での矩形の対角の２点の座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）で指定される（図６参照）。
矩形の図形は、以下のように、ポジションセットエリア座標系での矩形の対角の２点の座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）で指定される（図６参照）。
RECT x1 y1 x2 y2
ｘ台形（上底、下底がｘ軸に並行な台形）は、以下のように、ポジションセットエリア座標系で図７に示すような４点（ｘ１，ｙ１）～（ｘ４，ｙ４）を定めて指定される。
ｘ台形（上底、下底がｘ軸に並行な台形）は、以下のように、ポジションセットエリア座標系で図７に示すような４点（ｘ１，ｙ１）～（ｘ４，ｙ４）を定めて指定される。
TRAPX x1 y1 x2 x3 x4 y4
ｙ台形（上底、下底がｙ軸に並行な台形）は、以下のように、ポジションセットエリア座標系で図８に示すような４点（ｘ１，ｙ１）～（ｘ４，ｙ４）を定めて指定される。
ｙ台形（上底、下底がｙ軸に並行な台形）は、以下のように、ポジションセットエリア座標系で図８に示すような４点（ｘ１，ｙ１）～（ｘ４，ｙ４）を定めて指定される。
TRAPY x1 y1 y2 y3 x4 y4
パターンデータで指定される図形は、概ね次のように描画される。（１）ステージ１６を移動して、フィールド中心位置（フィールドの位置とサイズから求められる）をビーム直下の位置に移動させる。（２）フィールド内の全ての図形データをサブフィールドに配置する。図形が複数のサブフィールドに跨る場合には、図形の左上の点が属するサブフィールドに配置する。（３）図形の存在するサブフィールドを装置パラメータの指示に従って走査し、それぞれのサブフィールドで下記（４）、（５）を行う。なお、走査方法は、左上から水平方向にジグザグに走査する方法、垂直方向にラスター走査する方法、ソートなし（図形の出現順を維持）で走査する方法など数種類定められている。（４）図形の存在するサブフィールドの中心位置にビームが振られるように主偏向器１５を制御する。（５）サブフィールド内の全ての図形を装置パラメータの指示に従って順次取り出し、各々の図形に対して図形内を走査する。図形内の走査は副偏向器１４を制御して行われる。なお、図形が複数のサブフィールドに跨る場合は、サブフィールドの移動が一時的に行われる。
パターンデータで指定される図形は、概ね次のように描画される。（１）ステージ１６を移動して、フィールド中心位置（フィールドの位置とサイズから求められる）をビーム直下の位置に移動させる。（２）フィールド内の全ての図形データをサブフィールドに配置する。図形が複数のサブフィールドに跨る場合には、図形の左上の点が属するサブフィールドに配置する。（３）図形の存在するサブフィールドを装置パラメータの指示に従って走査し、それぞれのサブフィールドで下記（４）、（５）を行う。なお、走査方法は、左上から水平方向にジグザグに走査する方法、垂直方向にラスター走査する方法、ソートなし（図形の出現順を維持）で走査する方法など数種類定められている。（４）図形の存在するサブフィールドの中心位置にビームが振られるように主偏向器１５を制御する。（５）サブフィールド内の全ての図形を装置パラメータの指示に従って順次取り出し、各々の図形に対して図形内を走査する。図形内の走査は副偏向器１４を制御して行われる。なお、図形が複数のサブフィールドに跨る場合は、サブフィールドの移動が一時的に行われる。
パターンデータには、規則正しく並んだ図形に関して図形コマンドを縮約する機能がある。例えば、図９に示すように、矩形３つと台形１つからなる図形のグループが、ｘ，ｙ方向に５行５列で等間隔で配置されている場合、１００（４×５×５）個の図形コマンドを必要とせず、以下のように縮約用のコマンド（ＣＯＭＰコマンド）を用いて４つの図形コマンドで表現することができる。
COMP 4 5 5 1000 1000
RECT 0 0 200 200
RECT 0 300 200 500
RECT 300 0 500 200
TRAPX 300 300 400 500 300 400
ここで、ＣＯＭＰコマンドのパラメータは、配列展開する図形数（４）、ｘ方向の展開数（５）、ｙ方向の展開数（５）、ｘ方向のピッチ（１０００）、ｙ方向のピッチ（１０００）である。
RECT 0 0 200 200
RECT 0 300 200 500
RECT 300 0 500 200
TRAPX 300 300 400 500 300 400
ここで、ＣＯＭＰコマンドのパラメータは、配列展開する図形数（４）、ｘ方向の展開数（５）、ｙ方向の展開数（５）、ｘ方向のピッチ（１０００）、ｙ方向のピッチ（１０００）である。
ナノ加工の分野において実験・試作パターンを生成する場合、このような単純な格子状の配置を行うだけでなく、例えば、展開する配列位置に応じてショット時間（ショットランク）を変更することがある。
図１０は、図９の各図形グループの配列位置毎にショット時間（ショットランク）を変えた例を示す図である。この例では、図形グループ毎のショットランクをｘ方向に１５刻
み、ｙ方向に９０刻みで変化させている。図１０では、ショット時間の違いを輝度の違いで表している。ショット時間はショットランクコマンド（ＳＲＡコマンド）を用いて指定することができるが、このようなパターンでは、パターンデータの縮約機能を用いることができず、以下のように計１２５個のコマンドが並ぶことになる。
み、ｙ方向に９０刻みで変化させている。図１０では、ショット時間の違いを輝度の違いで表している。ショット時間はショットランクコマンド（ＳＲＡコマンド）を用いて指定することができるが、このようなパターンでは、パターンデータの縮約機能を用いることができず、以下のように計１２５個のコマンドが並ぶことになる。
SRA 0
RECT 0 0 200 200
RECT 0 300 200 500
RECT 300 0 500 200
TRAPX 300 300 400 500 300 400
SRA 90
RECT 0 1000 200 1200
RECT 0 1300 200 1500
RECT 300 1000 500 1200
TRAPX 300 1300 400 500 300 1400
SRA 180
… (以下省略)
図１１に示す例は、矩形の中心位置を、半径を１０００から４０００まで１０００刻み、角度を０度から９０度まで１８度刻みの位置に配置し、矩形のサイズを１５０から６００まで１５０刻み、ショットランクを半径方向に６０から１５０まで３０刻みに変化させたパターンである。このようにアルゴリズム的には規則正しいパターンデータであっても縮約することができない。このパターンデータは以下のようにコマンドが並んでいる。
RECT 0 0 200 200
RECT 0 300 200 500
RECT 300 0 500 200
TRAPX 300 300 400 500 300 400
SRA 90
RECT 0 1000 200 1200
RECT 0 1300 200 1500
RECT 300 1000 500 1200
TRAPX 300 1300 400 500 300 1400
SRA 180
… (以下省略)
図１１に示す例は、矩形の中心位置を、半径を１０００から４０００まで１０００刻み、角度を０度から９０度まで１８度刻みの位置に配置し、矩形のサイズを１５０から６００まで１５０刻み、ショットランクを半径方向に６０から１５０まで３０刻みに変化させたパターンである。このようにアルゴリズム的には規則正しいパターンデータであっても縮約することができない。このパターンデータは以下のようにコマンドが並んでいる。
SRA 60
RECT 1425 425 1575 575
RECT 1376 734 1526 884
RECT 1234 1013 1384 1163
RECT 1013 1234 1163 1384
RECT 734 1376 884 1526
RECT 425 1425 575 1575
SRA 90
RECT 2350 350 2650 650
RECT 2252 968 2552 1268
RECT 1968 1526 2268 1826
RECT 1526 1968 1826 2268
RECT 968 2252 1268 2552
RECT 350 2350 650 2650
SRA 120
RECT 3275 275 3725 725
RECT 3128 1202 3578 1652
RECT 2702 2038 3152 2488
RECT 2038 2702 2488 3152
RECT 1202 3128 1652 3578
RECT 275 3275 725 3725
SRA 150
RECT 4200 200 4800 800
RECT 4004 1436 4604 2036
RECT 3436 2551 4036 3151
RECT 2551 3436 3151 4036
RECT 1436 4004 2036 4604
RECT 200 4200 800 4800
上記のパターンデータでは、図形コマンドは半径の小さい方から順に右上から左下に向かって並んでおり（図１２参照）、図形の描画順をユーザ（試作デバイスの設計者など）の意図通りにした理想的（仮想的）なものである。しかし、通常、ＣＡＤデータをデータ変換ソフト２２でパターンデータに変換すると、図１３に示すように、ｘ軸やｙ軸に並行なラスター或いはジグザグな順序でソートされてしまい、ユーザの意図通りの描画順で図形を描画することができなくなってしまう。
RECT 1425 425 1575 575
RECT 1376 734 1526 884
RECT 1234 1013 1384 1163
RECT 1013 1234 1163 1384
RECT 734 1376 884 1526
RECT 425 1425 575 1575
SRA 90
RECT 2350 350 2650 650
RECT 2252 968 2552 1268
RECT 1968 1526 2268 1826
RECT 1526 1968 1826 2268
RECT 968 2252 1268 2552
RECT 350 2350 650 2650
SRA 120
RECT 3275 275 3725 725
RECT 3128 1202 3578 1652
RECT 2702 2038 3152 2488
RECT 2038 2702 2488 3152
RECT 1202 3128 1652 3578
RECT 275 3275 725 3725
SRA 150
RECT 4200 200 4800 800
RECT 4004 1436 4604 2036
RECT 3436 2551 4036 3151
RECT 2551 3436 3151 4036
RECT 1436 4004 2036 4604
RECT 200 4200 800 4800
上記のパターンデータでは、図形コマンドは半径の小さい方から順に右上から左下に向かって並んでおり（図１２参照）、図形の描画順をユーザ（試作デバイスの設計者など）の意図通りにした理想的（仮想的）なものである。しかし、通常、ＣＡＤデータをデータ変換ソフト２２でパターンデータに変換すると、図１３に示すように、ｘ軸やｙ軸に並行なラスター或いはジグザグな順序でソートされてしまい、ユーザの意図通りの描画順で図形を描画することができなくなってしまう。
図１４は、図１１の図形群を斜め方向に離間して配置した例であるが、各図形群はサブフィールドに収まるが両方の図形群が同時にサブフィールドには収まらないケースを想定している。図中破線ＢＬ１はサブフィールド境界を示している。この例では、図形群Ｇ１がサブフィールドに収まっており、図形群Ｇ２がサブフィールドに収まっていない。このような場合、ＣＡＤデータをデータ変換ソフト２２でパターンデータに変換すると、図形群のまとまりを示す情報が喪失するため、図形群Ｇ１と図形群Ｇ２の一部が共通のサブフィールドで描画されてしまい、図形群Ｇ２は３つのサブフィールドに分離されてしまう。ナノ加工デバイスの領域では、同型の図形群をなるべく同質の条件で描画することが求められるため、これは望ましくない。なお、ポジションセットコマンドをサブフィールドの原点にできるオプションを有効にすれば、図形群Ｇ２を独立したサブフィールド（図中破線ＢＬ２で囲まれる領域）で描画することは可能ではあるが、これら図形群を認識してそれぞれの図形群に適切なポジションセットコマンドを生成することは極めて難しい。
図１５は、ドーナツ型のパターンをｘ台形及びｙ台形で表現した１つの例であるが、この例では可能な限り対称性を持つように図形を組み合わせてある。しかし、一般に、ＣＡＤデータをデータ変換ソフト２２でパターンデータに変換すると、データ変換ソフト２２が使用する計算幾何アルゴリズムにより、ｘ方向又はｙ方向のスライスに分割されることが多く、変換後のパターンがこの例のような対称性を持つことは期待できない。
本実施形態の電子ビーム描画装置では、パターン生成プログラムを実行して生成されるパターンデータを用いてパターンを描画するようにすることで、ＣＡＤデータを変換したパターンデータを用いる場合の問題点（パターンデータを縮約できずディスク占有量が増大する問題、図形の描画順や図形群のサブフィールドへの配置、図形の構成をユーザの意図通りにできない問題）を解消する。
以下、Ｐｙｔｈｏｎ言語によるパターン生成プログラムの記述例を実施例として挙げる。以下の記述例１は、図１０のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。
（記述例１）
import fig
import math
DIV = 5
def draw_fig(dsg):
dsg.rect(0, 0, 200, 200) # 矩形の出力
dsg.rect(0, 300, 200, 200) # 矩形の出力
dsg.rect(300, 0, 200, 200) # 矩形の出力
dsg.trapx(300, 300, 400, 500, 300, 400) # 台形の出力
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
for x in range(5): # x軸方向に5つ繰り返す
for y in range(5): # y軸方向に5つ繰り返す (y軸側の方が先に変化する→縦
に描画していく)
with dsg(fig.CadCoordinate(1000*x, 1000*y)): # 仮想的な座標系を設定
dsg.shotrank(90*y + x*15) # x, y の配置に基づくショット時間の指定
draw_fig(dsg)
dsg.end()
ここで、先頭の「import fig」は、Ｐｙｔｈｏｎ言語用の補助ライブラリの利用を意味している。このプログラムを実行すると、以下のようなＯＴＡ形式のパターンデータ（６０）が出力される。ＯＴＡ形式は、パターン生成プログラムの出力に課される仕様で、フィールド位置、ポジションセットエリア位置、矩形、台形などが可読なテキストを用いた書式で規定される。これらは、便宜上テキスト形式で示した上述のパターンデータの表現に準ずる。
import fig
import math
DIV = 5
def draw_fig(dsg):
dsg.rect(0, 0, 200, 200) # 矩形の出力
dsg.rect(0, 300, 200, 200) # 矩形の出力
dsg.rect(300, 0, 200, 200) # 矩形の出力
dsg.trapx(300, 300, 400, 500, 300, 400) # 台形の出力
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
for x in range(5): # x軸方向に5つ繰り返す
for y in range(5): # y軸方向に5つ繰り返す (y軸側の方が先に変化する→縦
に描画していく)
with dsg(fig.CadCoordinate(1000*x, 1000*y)): # 仮想的な座標系を設定
dsg.shotrank(90*y + x*15) # x, y の配置に基づくショット時間の指定
draw_fig(dsg)
dsg.end()
ここで、先頭の「import fig」は、Ｐｙｔｈｏｎ言語用の補助ライブラリの利用を意味している。このプログラムを実行すると、以下のようなＯＴＡ形式のパターンデータ（６０）が出力される。ＯＴＡ形式は、パターン生成プログラムの出力に課される仕様で、フィールド位置、ポジションセットエリア位置、矩形、台形などが可読なテキストを用いた書式で規定される。これらは、便宜上テキスト形式で示した上述のパターンデータの表現に準ずる。
SRA 0
RECT 0 0 200 200
RECT 0 300 200 500
RECT 300 0 500 200
TRAPX 300 300 400 500 300 400
SRA 90
RECT 0 1000 200 1200
RECT 0 1300 200 1500
RECT 300 1000 500 1200
TRAPX 300 1300 400 500 300 1400
SRA 180
RECT 0 2000 200 2200
RECT 0 2300 200 2500
RECT 300 2000 500 2200
TRAPX 300 2300 400 500 300 2400
SRA 270
RECT 0 3000 200 3200
RECT 0 3300 200 3500
RECT 300 3000 500 3200
TRAPX 300 3300 400 500 300 3400
SRA 360
RECT 0 4000 200 4200
RECT 0 4300 200 4500
RECT 300 4000 500 4200
TRAPX 300 4300 400 500 300 4400
SRA 15
RECT 1000 0 1200 200
RECT 1000 300 1200 500
RECT 1300 0 1500 200
TRAPX 1300 300 1400 1500 1300 400
SRA 105
RECT 1000 1000 1200 1200
RECT 1000 1300 1200 1500
RECT 1300 1000 1500 1200
TRAPX 1300 1300 1400 1500 1300 1400
SRA 195
RECT 1000 2000 1200 2200
RECT 1000 2300 1200 2500
RECT 1300 2000 1500 2200
TRAPX 1300 2300 1400 1500 1300 2400
SRA 285
RECT 1000 3000 1200 3200
RECT 1000 3300 1200 3500
RECT 1300 3000 1500 3200
TRAPX 1300 3300 1400 1500 1300 3400
SRA 375
RECT 1000 4000 1200 4200
RECT 1000 4300 1200 4500
RECT 1300 4000 1500 4200
TRAPX 1300 4300 1400 1500 1300 4400
SRA 30
RECT 2000 0 2200 200
RECT 2000 300 2200 500
RECT 2300 0 2500 200
TRAPX 2300 300 2400 2500 2300 400
SRA 120
RECT 2000 1000 2200 1200
RECT 2000 1300 2200 1500
RECT 2300 1000 2500 1200
TRAPX 2300 1300 2400 2500 2300 1400
SRA 210
RECT 2000 2000 2200 2200
RECT 2000 2300 2200 2500
RECT 2300 2000 2500 2200
TRAPX 2300 2300 2400 2500 2300 2400
SRA 300
RECT 2000 3000 2200 3200
RECT 2000 3300 2200 3500
RECT 2300 3000 2500 3200
TRAPX 2300 3300 2400 2500 2300 3400
SRA 390
RECT 2000 4000 2200 4200
RECT 2000 4300 2200 4500
RECT 2300 4000 2500 4200
TRAPX 2300 4300 2400 2500 2300 4400
SRA 45
RECT 3000 0 3200 200
RECT 3000 300 3200 500
RECT 3300 0 3500 200
TRAPX 3300 300 3400 3500 3300 400
SRA 135
RECT 3000 1000 3200 1200
RECT 3000 1300 3200 1500
RECT 3300 1000 3500 1200
TRAPX 3300 1300 3400 3500 3300 1400
SRA 225
RECT 3000 2000 3200 2200
RECT 3000 2300 3200 2500
RECT 3300 2000 3500 2200
TRAPX 3300 2300 3400 3500 3300 2400
SRA 315
RECT 3000 3000 3200 3200
RECT 3000 3300 3200 3500
RECT 3300 3000 3500 3200
TRAPX 3300 3300 3400 3500 3300 3400
SRA 405
RECT 3000 4000 3200 4200
RECT 3000 4300 3200 4500
RECT 3300 4000 3500 4200
TRAPX 3300 4300 3400 3500 3300 4400
SRA 60
RECT 4000 0 4200 200
RECT 4000 300 4200 500
RECT 4300 0 4500 200
TRAPX 4300 300 4400 4500 4300 400
SRA 150
RECT 4000 1000 4200 1200
RECT 4000 1300 4200 1500
RECT 4300 1000 4500 1200
TRAPX 4300 1300 4400 4500 4300 1400
SRA 240
RECT 4000 2000 4200 2200
RECT 4000 2300 4200 2500
RECT 4300 2000 4500 2200
TRAPX 4300 2300 4400 4500 4300 2400
SRA 330
RECT 4000 3000 4200 3200
RECT 4000 3300 4200 3500
RECT 4300 3000 4500 3200
TRAPX 4300 3300 4400 4500 4300 3400
SRA 420
RECT 4000 4000 4200 4200
RECT 4000 4300 4200 4500
RECT 4300 4000 4500 4200
TRAPX 4300 4300 4400 4500 4300 4400
このようなパターンデータはデータ転送部４３により装置固有のパターンデータに変換されてデータ処理装置５０に供給され、図１０に示すように、配列位置によりショット時間が異なる図形群が描画される。
RECT 0 0 200 200
RECT 0 300 200 500
RECT 300 0 500 200
TRAPX 300 300 400 500 300 400
SRA 90
RECT 0 1000 200 1200
RECT 0 1300 200 1500
RECT 300 1000 500 1200
TRAPX 300 1300 400 500 300 1400
SRA 180
RECT 0 2000 200 2200
RECT 0 2300 200 2500
RECT 300 2000 500 2200
TRAPX 300 2300 400 500 300 2400
SRA 270
RECT 0 3000 200 3200
RECT 0 3300 200 3500
RECT 300 3000 500 3200
TRAPX 300 3300 400 500 300 3400
SRA 360
RECT 0 4000 200 4200
RECT 0 4300 200 4500
RECT 300 4000 500 4200
TRAPX 300 4300 400 500 300 4400
SRA 15
RECT 1000 0 1200 200
RECT 1000 300 1200 500
RECT 1300 0 1500 200
TRAPX 1300 300 1400 1500 1300 400
SRA 105
RECT 1000 1000 1200 1200
RECT 1000 1300 1200 1500
RECT 1300 1000 1500 1200
TRAPX 1300 1300 1400 1500 1300 1400
SRA 195
RECT 1000 2000 1200 2200
RECT 1000 2300 1200 2500
RECT 1300 2000 1500 2200
TRAPX 1300 2300 1400 1500 1300 2400
SRA 285
RECT 1000 3000 1200 3200
RECT 1000 3300 1200 3500
RECT 1300 3000 1500 3200
TRAPX 1300 3300 1400 1500 1300 3400
SRA 375
RECT 1000 4000 1200 4200
RECT 1000 4300 1200 4500
RECT 1300 4000 1500 4200
TRAPX 1300 4300 1400 1500 1300 4400
SRA 30
RECT 2000 0 2200 200
RECT 2000 300 2200 500
RECT 2300 0 2500 200
TRAPX 2300 300 2400 2500 2300 400
SRA 120
RECT 2000 1000 2200 1200
RECT 2000 1300 2200 1500
RECT 2300 1000 2500 1200
TRAPX 2300 1300 2400 2500 2300 1400
SRA 210
RECT 2000 2000 2200 2200
RECT 2000 2300 2200 2500
RECT 2300 2000 2500 2200
TRAPX 2300 2300 2400 2500 2300 2400
SRA 300
RECT 2000 3000 2200 3200
RECT 2000 3300 2200 3500
RECT 2300 3000 2500 3200
TRAPX 2300 3300 2400 2500 2300 3400
SRA 390
RECT 2000 4000 2200 4200
RECT 2000 4300 2200 4500
RECT 2300 4000 2500 4200
TRAPX 2300 4300 2400 2500 2300 4400
SRA 45
RECT 3000 0 3200 200
RECT 3000 300 3200 500
RECT 3300 0 3500 200
TRAPX 3300 300 3400 3500 3300 400
SRA 135
RECT 3000 1000 3200 1200
RECT 3000 1300 3200 1500
RECT 3300 1000 3500 1200
TRAPX 3300 1300 3400 3500 3300 1400
SRA 225
RECT 3000 2000 3200 2200
RECT 3000 2300 3200 2500
RECT 3300 2000 3500 2200
TRAPX 3300 2300 3400 3500 3300 2400
SRA 315
RECT 3000 3000 3200 3200
RECT 3000 3300 3200 3500
RECT 3300 3000 3500 3200
TRAPX 3300 3300 3400 3500 3300 3400
SRA 405
RECT 3000 4000 3200 4200
RECT 3000 4300 3200 4500
RECT 3300 4000 3500 4200
TRAPX 3300 4300 3400 3500 3300 4400
SRA 60
RECT 4000 0 4200 200
RECT 4000 300 4200 500
RECT 4300 0 4500 200
TRAPX 4300 300 4400 4500 4300 400
SRA 150
RECT 4000 1000 4200 1200
RECT 4000 1300 4200 1500
RECT 4300 1000 4500 1200
TRAPX 4300 1300 4400 4500 4300 1400
SRA 240
RECT 4000 2000 4200 2200
RECT 4000 2300 4200 2500
RECT 4300 2000 4500 2200
TRAPX 4300 2300 4400 4500 4300 2400
SRA 330
RECT 4000 3000 4200 3200
RECT 4000 3300 4200 3500
RECT 4300 3000 4500 3200
TRAPX 4300 3300 4400 4500 4300 3400
SRA 420
RECT 4000 4000 4200 4200
RECT 4000 4300 4200 4500
RECT 4300 4000 4500 4200
TRAPX 4300 4300 4400 4500 4300 4400
このようなパターンデータはデータ転送部４３により装置固有のパターンデータに変換されてデータ処理装置５０に供給され、図１０に示すように、配列位置によりショット時間が異なる図形群が描画される。
以下の記述例２は、図１１のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。
（記述例２）
import fig
import math
DIV = 5
def draw_fig(dsg, base_rank):
def draw_rects(dsg, rad, size):
for i in range(DIV + 1): # x軸から下方に向けて18度刻みで繰り返す
angle = (math.pi / (2 * DIV)) * i
dsg.rect(rad, -angle, size, size, ref=fig.Refpos.C) # 矩形出力。rad, -angle は極座標による位置
for i in range(1, 5): # 半径の内側から外側に向って繰り返す
dsg.shotrank(base_rank + (i + 1)*30) # 半径に応じてショットランクを変更
draw_rects(dsg, 1000*i, 150*i)
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
with dsg(fig.PolarCoordinate(500, 500)):
draw_fig(dsg, 0)
dsg.end()
ここで、最後から４行目にある「fig.PolarCoordinate(500, 500)」は、極座標の仕様を意味する。この例では、２つのｆｏｒ文の組み合わせにより、図１２に示すような順序で図形が描画される。このプログラムを実行すると、以下のようなＯＴＡ形式のパターンデータが出力される。
import fig
import math
DIV = 5
def draw_fig(dsg, base_rank):
def draw_rects(dsg, rad, size):
for i in range(DIV + 1): # x軸から下方に向けて18度刻みで繰り返す
angle = (math.pi / (2 * DIV)) * i
dsg.rect(rad, -angle, size, size, ref=fig.Refpos.C) # 矩形出力。rad, -angle は極座標による位置
for i in range(1, 5): # 半径の内側から外側に向って繰り返す
dsg.shotrank(base_rank + (i + 1)*30) # 半径に応じてショットランクを変更
draw_rects(dsg, 1000*i, 150*i)
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
with dsg(fig.PolarCoordinate(500, 500)):
draw_fig(dsg, 0)
dsg.end()
ここで、最後から４行目にある「fig.PolarCoordinate(500, 500)」は、極座標の仕様を意味する。この例では、２つのｆｏｒ文の組み合わせにより、図１２に示すような順序で図形が描画される。このプログラムを実行すると、以下のようなＯＴＡ形式のパターンデータが出力される。
PSET 0 0
SRA 60
RECT 1425 425 1575 575
RECT 1376 734 1526 884
RECT 1234 1013 1384 1163
RECT 1013 1234 1163 1384
RECT 734 1376 884 1526
RECT 425 1425 575 1575
SRA 90
RECT 2350 350 2650 650
RECT 2252 968 2552 1268
RECT 1968 1526 2268 1826
RECT 1526 1968 1826 2268
RECT 968 2252 1268 2552
RECT 350 2350 650 2650
SRA 120
RECT 3275 275 3725 725
RECT 3128 1202 3578 1652
RECT 2702 2038 3152 2488
RECT 2038 2702 2488 3152
RECT 1202 3128 1652 3578
RECT 275 3275 725 3725
SRA 150
RECT 4200 200 4800 800
RECT 4004 1436 4604 2036
RECT 3436 2551 4036 3151
RECT 2551 3436 3151 4036
RECT 1436 4004 2036 4604
RECT 200 4200 800 4800
以下の記述例３は、図１４のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。
SRA 60
RECT 1425 425 1575 575
RECT 1376 734 1526 884
RECT 1234 1013 1384 1163
RECT 1013 1234 1163 1384
RECT 734 1376 884 1526
RECT 425 1425 575 1575
SRA 90
RECT 2350 350 2650 650
RECT 2252 968 2552 1268
RECT 1968 1526 2268 1826
RECT 1526 1968 1826 2268
RECT 968 2252 1268 2552
RECT 350 2350 650 2650
SRA 120
RECT 3275 275 3725 725
RECT 3128 1202 3578 1652
RECT 2702 2038 3152 2488
RECT 2038 2702 2488 3152
RECT 1202 3128 1652 3578
RECT 275 3275 725 3725
SRA 150
RECT 4200 200 4800 800
RECT 4004 1436 4604 2036
RECT 3436 2551 4036 3151
RECT 2551 3436 3151 4036
RECT 1436 4004 2036 4604
RECT 200 4200 800 4800
以下の記述例３は、図１４のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。
（記述例３）
import fig
import math
DIV = 5
def draw_fig(dsg, base_rank):
def draw_rects(dsg, rad, size):
for i in range(DIV + 1):
angle = (math.pi / (2 * DIV)) * i
dsg.rect(rad, -angle, size, size, ref=fig.Refpos.C)
for i in range(5): # 半径の内側から外側に向って繰り返す
dsg.shotrank(base_rank + (i + 1)*30) # 半径に応じてショットランクを変更
draw_rects(dsg, 1000*i, 150*i)
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
with dsg(fig.PolarCoordinate(500, 500)):
draw_fig(dsg, 0)
dsg.subfield(3000, 3000) # サブフィールド位置を変更
with dsg(fig.PolarCoordinate(3500, 3500)):
draw_fig(dsg, 256) # ショットランクの基準値を変更dsg.end()
この例は、記述例２に、最後から２～４行目のコードを追加したものであり、この追加により右下に図形群（Ｇ２）が追加され、「dsg.subfield()」により追加分の図形群は左上の図形群（Ｇ１）とは独立したサブフィールドで描画することができる。左上の図形群も右下の図形群もそれぞれのサブフィールドからの相対的な位置関係を同質に保っている。
import fig
import math
DIV = 5
def draw_fig(dsg, base_rank):
def draw_rects(dsg, rad, size):
for i in range(DIV + 1):
angle = (math.pi / (2 * DIV)) * i
dsg.rect(rad, -angle, size, size, ref=fig.Refpos.C)
for i in range(5): # 半径の内側から外側に向って繰り返す
dsg.shotrank(base_rank + (i + 1)*30) # 半径に応じてショットランクを変更
draw_rects(dsg, 1000*i, 150*i)
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
with dsg(fig.PolarCoordinate(500, 500)):
draw_fig(dsg, 0)
dsg.subfield(3000, 3000) # サブフィールド位置を変更
with dsg(fig.PolarCoordinate(3500, 3500)):
draw_fig(dsg, 256) # ショットランクの基準値を変更dsg.end()
この例は、記述例２に、最後から２～４行目のコードを追加したものであり、この追加により右下に図形群（Ｇ２）が追加され、「dsg.subfield()」により追加分の図形群は左上の図形群（Ｇ１）とは独立したサブフィールドで描画することができる。左上の図形群も右下の図形群もそれぞれのサブフィールドからの相対的な位置関係を同質に保っている。
以下の記述例４は、図１５のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。
（記述例４）
import fig
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
dsg.shotrank(500)
fig.donut(dsg, 1000, 1000, 1000, 500, 16)
dsg.end()
この例では、補助ライブラリで予め定義してあるドーナツ型図形の出力関数「fig.donut()」を用いているため、非常に短いコードとなっている。このプログラムを実行すると、ＯＴＡ形式のパターンデータとして以下のような１３９個のコマンドが出力される。
import fig
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(0, 0)
dsg.shotrank(500)
fig.donut(dsg, 1000, 1000, 1000, 500, 16)
dsg.end()
この例では、補助ライブラリで予め定義してあるドーナツ型図形の出力関数「fig.donut()」を用いているため、非常に短いコードとなっている。このプログラムを実行すると、ＯＴＡ形式のパターンデータとして以下のような１３９個のコマンドが出力される。
PSET 0 0
SRA 500
TRAPX 1497 950 1998 2000 1500 1000
TRAPX 1490 901 1995 1998 1497 950
TRAPX 1477 853 1989 1995 1490 901
TRAPX 1460 804 1980 1989 1477 853
TRAPX 1436 757 1970 1980 1460 804
TRAPX 1407 709 1956 1970 1436 757
TRAPX 1369 663 1941 1956 1407 709
TRAPX 1353 646 1935 1941 1369 663
TRAPX 1382 617 1923 1935 1353 646
TRAPX 1427 572 1903 1923 1382 617
TRAPX 1471 528 1881 1903 1427 572
TRAPX 1514 485 1857 1881 1471 528
TRAPX 1555 444 1831 1857 1514 485
TRAPX 1595 404 1803 1831 1555 444
TRAPX 1634 365 1773 1803 1595 404
TRAPX 1671 328 1740 1773 1634 365
TRAPX 1707 292 1707 1740 1671 328
～ 中略 ～
TRAPX 1436 1242 1970 1956 1407 1290
TRAPX 1460 1195 1980 1970 1436 1242
TRAPX 1477 1146 1989 1980 1460 1195
TRAPX 1490 1098 1995 1989 1477 1146
TRAPX 1497 1049 1998 1995 1490 1098
TRAPX 1500 1000 2000 1998 1497 1049
以下の記述例５は、図１６に示すような同心円のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。この同心円は、１０個の円からなり、中心からの距離に応じてショット時間と円の線幅が変化している。
SRA 500
TRAPX 1497 950 1998 2000 1500 1000
TRAPX 1490 901 1995 1998 1497 950
TRAPX 1477 853 1989 1995 1490 901
TRAPX 1460 804 1980 1989 1477 853
TRAPX 1436 757 1970 1980 1460 804
TRAPX 1407 709 1956 1970 1436 757
TRAPX 1369 663 1941 1956 1407 709
TRAPX 1353 646 1935 1941 1369 663
TRAPX 1382 617 1923 1935 1353 646
TRAPX 1427 572 1903 1923 1382 617
TRAPX 1471 528 1881 1903 1427 572
TRAPX 1514 485 1857 1881 1471 528
TRAPX 1555 444 1831 1857 1514 485
TRAPX 1595 404 1803 1831 1555 444
TRAPX 1634 365 1773 1803 1595 404
TRAPX 1671 328 1740 1773 1634 365
TRAPX 1707 292 1707 1740 1671 328
～ 中略 ～
TRAPX 1436 1242 1970 1956 1407 1290
TRAPX 1460 1195 1980 1970 1436 1242
TRAPX 1477 1146 1989 1980 1460 1195
TRAPX 1490 1098 1995 1989 1477 1146
TRAPX 1497 1049 1998 1995 1490 1098
TRAPX 1500 1000 2000 1998 1497 1049
以下の記述例５は、図１６に示すような同心円のパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムの例である。この同心円は、１０個の円からなり、中心からの距離に応じてショット時間と円の線幅が変化している。
（記述例５）
import fig
N_CIRCLE = 10
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(100, 100)
for i in range(N_CIRCLE):
outer_r = 100 * (i + 1)
inner_r = outer_r - (N_CIRCLE - i)*3
dsg.shotrank(15*i + 90)
fig.donut(dsg, 1000, 1000, outer_r, inner_r, 8)
dsg.end()
このプログラムの実行により出力されるパターンデータの記載は省略するが、この短いコードで７３２個のコマンドが出力される。
import fig
N_CIRCLE = 10
dsg = fig.OTADesigner()
dsg.subfield(100, 100)
for i in range(N_CIRCLE):
outer_r = 100 * (i + 1)
inner_r = outer_r - (N_CIRCLE - i)*3
dsg.shotrank(15*i + 90)
fig.donut(dsg, 1000, 1000, outer_r, inner_r, 8)
dsg.end()
このプログラムの実行により出力されるパターンデータの記載は省略するが、この短いコードで７３２個のコマンドが出力される。
以上のように、本実施形態の電子ビーム描画装置によれば、静的なパターンデータ（３１）を用いるのではなく、パターン生成プログラムにより描画時に動的にパターンデータ（６０，６１）を生成することで、パターンデータのディスク占有量を減らすことができる。また、データ変換ソフト２２を使用せず、パターン生成プログラムを記述し、図形、サブフィールド位置、ショットランク（ショット時間）、図形を直接出力することで、パターンを描画して作成する試作デバイスに必要な特性を担保することができる。また、パターン生成プログラムをＰｙｔｈｏｎ等の汎用のインタープリタ型言語で記述することで、条件を変更したテストサンプルを容易に準備でき、トライ＆エラーの再試行に係る時間を短縮することができる。このように、本実施形態の電子ビーム描画装置によれば、特に光デバイスやナノテクノロジーの研究・開発の分野において試作デバイスの効率的な生成を実現することができる。
また、本実施形態の電子ビーム描画装置では、ＣＡＤデータを変換したパターンデータと、パターン生成プログラムにより生成されるパターンデータとを組み合わせて用いることもでき、例えば、特殊な形状の図形（円、極座標を用いたもの、スパイラル形状など）や図形の描画順等を担保したい図形群の描画にはパターン生成プログラムを使用し、その他の一般的な形状の図形（四角など）の描画にはＣＡＤデータを変換したパターンデータ
を使用するというように役割を分けてもよい。
を使用するというように役割を分けてもよい。
ユーザは、制御装置４０（或いは、他のコンピュータ）で実行されるエディタ（ソフトウェア）を使用して、パターン生成プログラムを作成することができる。図１７は、パターン生成プログラムを作成するためのエディタの画面レイアウトの一例を示す図である。図１７に示すように、エディタのＧＵＩの左側には、基本要素パレットと、構造要素パレットと、ライブラリパレットが配置される。基本要素パレットには、図形の種類（形状）等を規定する基本要素の選択肢が表示され、構造要素パレットには、図形の規則的な配置を規定する構造要素の選択肢が表示され、ライブラリパレットには、補助ライブラリが表示される。また、ＧＵＩの中央には、編集エリアと、コード表示エリアが配置される。編集エリアは、左側の各パレットから選択した要素同士を組み合わせて（視覚的に結合して）配置するための領域である。コード表示エリアには、エディタが生成するパターン生成プログラムが表示される。また、ＧＵＩの右側には、プロパティ編集エリアと、簡易ビューが配置される。プロパティ編集エリアは、編集エリアで選択した要素のプロパティを設定（編集）するための領域である。簡易ビューには、編集エリアで選択した要素が生成するパターンが簡易的に表示される。
基本要素としては、矩形、ｘ台形、ｙ台形、円、円環、ショットランク、サブフィールドが用意されている。矩形は、各辺がｘ軸、ｙ軸に並行な長方形であり、左上頂点の座標（ｘ，ｙ）と幅（ｗ）と高さ（ｈ）の４つのパラメータを持つ。図１８に示すように、ｘ台形は、上辺底辺がｘ軸に平行な台形であり、上辺の左端（Ａ）の座標（ｘ，ｙ）と、Ａを基準として高さ（ｈ）、上辺右端（Ｂ）までのオフセット（ｗ１）、底辺両端（Ｃ，Ｄ）までのオフセット（ｗ２，ｗ３）の６つのパラメートを持つ。ｗ２、ｗ３は向きを持ち、例えば、図１８のＤはＡより左側にあるため、ｗ３は負値となる。図１９に示すように、ｙ台形は、上辺底辺がｙ軸に平行な台形であり、上辺の上端（Ａ）の座標（ｘ，ｙ）と、Ａを基準として高さ（ｈ）、上辺下端（Ｂ）までのオフセット（ｗ１）、底辺両端（Ｃ，Ｄ）までのオフセット（ｗ２，ｗ３）の６つのパラメートを持つ。ｗ２、ｗ３は向きを持ち、例えば、図１９のＤはＡより上側にあるため、ｗ３は負値となる。円は、電子ビーム描画装置で直接取り扱える図形ではなく、複数の台形により近似的に表現される。図２０に示すように、円は、中心座標（ｘ，ｙ）、半径（ｒ）、八分円の分割数（ｎ）の４つのパラメータを持つ。円環も、円同様に複数の台形により近似的に表現される。円が単一の半径（ｒ）を持つのに対して、円環は、内周と外周の２つの半径（ｒ１，ｒ２）をもち、中心座標（ｘ，ｙ）及び八分円の分割数（ｎ）と合わせて５つのパラメータを持つ。ショットランクは、ショットランク番号をパラメータに持つ。サブフィールドは、サブフィールド区間の基点を定める要素であり、区画の左端の座標（ｘ，ｙ）をパラメータに持つ。
構造要素は、主として基本要素を規則的に配置するために使用し、入力パラメータから出力パラメータを複数回（出力パラメータの列を）生成する機構である。構造要素として、直交配置、斜行配置、円周配置、ジェネレータ、グループ、ステップが用意されている。図２１に示すように、直交配置は、ｘ軸、ｙ軸に並行なグリッド状に配置する構造要素であり、入力パラメータとして、原点の座標（ｘ，ｙ）、ｘ方向、ｙ方向のピッチ（ｄｘ，ｄｙ）、ｘ方向、ｙ方向の繰り返し回数（ｎｘ，ｎｙ）の６つのパラメータを持ち、出力パラメータとして、座標（Ｘ，Ｙ）、ｘ方向、ｙ方向の繰り返しインデックス（Ｉｘ，Ｉｙ）を持つ。斜行配置は、直交配置を一般化した構造要素であり、ｄｘ，ｄｙの代わりに、ベクトル（ｕ，ｖ）が与えられ（図２２参照）、ベクトル演算によりＸ，Ｙが算出される。斜行配置は、入力パラメータ（ｘ，ｙ，ｕ，ｖ，ｎｘ，ｎｙ）を持つが、ベクトルは２次元であるため入力パラメータは実質８つである。直交配置はｕ＝（ｄｘ，０）、ｖ＝（０，ｄｙ）の特殊ケースともいえる。図２３において、円周配置は、円周上に等間隔に配置する構造要素であり、入力パラメータとして、中心座標（ｘ，ｙ）、半径（ｒ）、
初期角度（ａ）、増分角度（ｄ）、点数（ｎ）の６つのパラメータを持ち、出力パラメータとして座標（Ｘ，Ｙ）、円弧方向の繰り返しインデックス（Ｉ）を持つ。ジェネレータは、Ｐｙｔｈｏｎ言語のジェネレータ関数のスクリプトを直接定義することで、任意の入力パラメータと出力パラメータを持つ新しい繰り返し構造を生成可能な構造要素である。この構造要素を利用すると任意の数学曲線上への図形の配置など高度なパターン生成が可能になる。グループは、直交配置における繰り返し回数（ｎｘ，ｎｙ）をｎｘ＝ｎｙ＝１とした構造要素である。この場合、ピッチ（ｄｘ，ｄｙ）は意味を持たない。この構造要素は複数の図形の配置を簡易化する目的で使用する。ステップは、入力パラメータから等差数列を出力する構造要素であり、座標を生成するのではなく、他の構造要素との組み合わせで、より複雑な構造を作成するための道具となるものである。例えば、ステップによる出力パラメータを円周配置の半径パラメータ（ｒ）に結びつけることで、半径方向への繰り返しが可能となり、同心円の構造を作成することができる。
初期角度（ａ）、増分角度（ｄ）、点数（ｎ）の６つのパラメータを持ち、出力パラメータとして座標（Ｘ，Ｙ）、円弧方向の繰り返しインデックス（Ｉ）を持つ。ジェネレータは、Ｐｙｔｈｏｎ言語のジェネレータ関数のスクリプトを直接定義することで、任意の入力パラメータと出力パラメータを持つ新しい繰り返し構造を生成可能な構造要素である。この構造要素を利用すると任意の数学曲線上への図形の配置など高度なパターン生成が可能になる。グループは、直交配置における繰り返し回数（ｎｘ，ｎｙ）をｎｘ＝ｎｙ＝１とした構造要素である。この場合、ピッチ（ｄｘ，ｄｙ）は意味を持たない。この構造要素は複数の図形の配置を簡易化する目的で使用する。ステップは、入力パラメータから等差数列を出力する構造要素であり、座標を生成するのではなく、他の構造要素との組み合わせで、より複雑な構造を作成するための道具となるものである。例えば、ステップによる出力パラメータを円周配置の半径パラメータ（ｒ）に結びつけることで、半径方向への繰り返しが可能となり、同心円の構造を作成することができる。
基本要素、構造要素の多くはパラメータとして基準となる位置（ｘ，ｙ）を持つ。この位置は、その時点で有効な座標系に依存する。座標系には、図２４に示す３種類の座標系があり、標準はＪ５２座標系である。座標系は相対的なもので、絶対的な原点や向きがあるわけではない。基本要素にしろ構造要素にしろ、位置（ｘ，ｙ）の意味は、それが属する要素で指定する座標系に従う。この文脈に依存する座標系のことをローカル座標系或いはカレント座標系と呼ぶ。トップレベルは描画材料Ｍの左上を原点とするＪ５２座標系である。ステップ以外の構造要素は、繰り返し単位において、出力パラメータ（Ｘ，Ｙ）を原点とする座標系を設定する。座標系の種類は、構造要素のプロパティに指定する。
（編集例Ａ）
次に、エディタを用いてパターン生成プログラムを作成する際の編集例について説明する。編集例Ａは、図２５に示すパターン（３つの矩形と３つの円が円周上に等間隔で配置された図形群）を描画するためのパターン生成プログラムを作成する場合の例である。
次に、エディタを用いてパターン生成プログラムを作成する際の編集例について説明する。編集例Ａは、図２５に示すパターン（３つの矩形と３つの円が円周上に等間隔で配置された図形群）を描画するためのパターン生成プログラムを作成する場合の例である。
図２６に示す例では、エディタの基本要素パレットに、基本要素の選択肢として、「矩形」と、「円」と、「ｘ台形」が表示されており、構造要素パレットには、構造要素の選択肢として、「直交配置」と、「斜行配置」と、「円周配置」が表示されている。ここでは、ライブラリパレットと、コード表示エリアと、簡易ビューの図示を省略している。まず、ユーザは、構造要素パレットから「円周配置」のアイコンを編集エリアへドラッグ＆ドロップする。すると、編集エリアに逆コの字型のブロックが表示され、プロパティ編集エリアには円周配置の入力パラメータ（ｘ，ｙ，ｒ，ａ，ｄ，ｎ）と出力パラメータ（Ｘ，Ｙ，Ｉ）とプロパティ（座標系）が表示される。当該ブロックに表示された「Ｘ→・・・」は、プロパティエリアの出力パラメータの変数の設定と同期するが、この例では使用しない。
次に、図２７に示すように、ユーザは、プロパティ編集エリアにおいて、円周配置の入力パラメータに値を設定し、プロパティの座標系として「数学座標系」を選択して設定する。
次に、図２８に示すように、ユーザは、基本要素パレットから「矩形」のアイコンを編集エリアに配置された「円周配置」のブロック（逆コの字の部分）へドラッグ＆ドロップする（構造要素「円周配置」に基本要素「矩形」を組み合わせる操作を行う）。すると、編集エリアに「円周配置」のブロックに結合された「矩形」のブロックが表示され、プロパティ編集エリアには矩形の入力パラメータ（ｘ，ｙ，ｗ，ｈ）が表示される。次にユーザは、プロパティ編集エリアにおいて、矩形の入力パラメータに値を設定する。
次に、図２９に示すように、ユーザは、基本要素パレットから「円」のアイコンを編集
エリアに配置された「円周配置」のブロックへドラッグ＆ドロップする（構造要素「円周配置」に基本要素「円」を組み合わせる操作を行う）。すると、編集エリアに「円周配置」のブロックに結合された「円」のブロックが表示され、プロパティ編集エリアには円の入力パラメータ（ｘ，ｙ，ｒ，ｎ）が表示される。次にユーザは、プロパティ編集エリアにおいて、円の入力パラメータに値を設定する。以上の編集操作により、図２５に示すパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムが作成される。
エリアに配置された「円周配置」のブロックへドラッグ＆ドロップする（構造要素「円周配置」に基本要素「円」を組み合わせる操作を行う）。すると、編集エリアに「円周配置」のブロックに結合された「円」のブロックが表示され、プロパティ編集エリアには円の入力パラメータ（ｘ，ｙ，ｒ，ｎ）が表示される。次にユーザは、プロパティ編集エリアにおいて、円の入力パラメータに値を設定する。以上の編集操作により、図２５に示すパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムが作成される。
（編集例Ｂ）
編集例Ａでは、図形の入力パラメータは固定値であったが、編集例Ｂは、図３０に示すように円の半径が繰り返しのインデックス（出力パラメータＩ）分ずつ増加する場合の例である。構造要素と基本要素の組み合わせも同様に表示しているが、円のパラメータに即値でなく変数名を持った式を設定しているのが異なる点である。以下、主に編集例Ａとの相違点について説明する。
編集例Ａでは、図形の入力パラメータは固定値であったが、編集例Ｂは、図３０に示すように円の半径が繰り返しのインデックス（出力パラメータＩ）分ずつ増加する場合の例である。構造要素と基本要素の組み合わせも同様に表示しているが、円のパラメータに即値でなく変数名を持った式を設定しているのが異なる点である。以下、主に編集例Ａとの相違点について説明する。
図３１に示すように、ユーザは、編集エリアに「円周配置」のブロックを表示させた後、プロパティ編集エリアにおいて、円周配置の入力パラメータに値を設定し、プロパティの座標系として「数学座標系」を選択して設定する。更に、ユーザは、円周配置の出力パラメータのうちパラメータ名「Ｉ」に対して変数名を割り当てる。ここでは、変数名を「ｉｎｄｅｘ」とした。すると、「円周配置」のブロックに表示された「Ｉ→」の後に「ｉｎｄｅｘ」が表示される。
図３２に示すように、ユーザは、基本要素パレットから「円」のアイコンを編集エリアに配置された「円周配置」のブロックへドラッグ＆ドロップし、「円周配置」のブロックに結合された「円」のブロックを表示させた後、プロパティ編集エリアにおいて、円の入力パラメータに値を設定する。このとき、円周配置の出力パラメータに割り当てた変数名「ｉｎｄｅｘ」を使用して、円の入力パラメータ（ｘ，ｙ，ｒ）に値を設定する。なお、出力パラメータ名「Ｉ」を使わないのは、構造要素がネストしている場合に出力パラメータ名が衝突するためである。以上の編集操作により、図３０に示すパターンを描画するためのパターンデータを生成するパターン生成プログラムが作成される。
このように、エディタを使用して基本要素と構造要素とを選択して組み合わせるという直感的で分かり易い操作で、図形が規則的に配置されたパターンを描画するためのパターン生成プログラムを生成することができ、ユーザの利便性を向上することができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１…電子ビーム描画装置本体、１０…電子銃、１１…ブランカー、１２…照射レンズ系、１３…対物レンズ、１４…副偏向器、１５…主偏向器、１６…ステージ、２０…ＣＡＤソフト、２１…ＣＡＤデータ、２２…データ変換ソフト、３０…記憶部、３１…パターンデータ、３２…パターン生成プログラム、３３…描画ジョブ、４０…制御装置、４１…描画ジョブ制御部、４２…描画制御部、４３…データ転送部、４４…パターン生成プロセス、５０…データ処理装置、６０…パターンデータ、６１…パターンデータ
Claims (4)
- 図形の種類を指定するための命令と前記図形の規則的な配置を指定するための命令とが記述されたプログラムであって、パターンデータを生成するためのパターン生成プログラムを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記パターン生成プログラムを実行させる実行部と、
実行された前記パターン生成プログラムにより生成されたパターンデータに基づいて描画制御を行う制御部とを含む、荷電粒子ビーム描画装置。 - 請求項１において、
前記記憶部は、
図形データを変換して生成されたパターンデータを記憶し、
前記制御部は、
前記記憶部に記憶されたパターンデータと前記パターン生成プログラムにより生成されたパターンデータとに基づいて描画制御を行う、荷電粒子ビーム描画装置。 - 請求項１又は２において、
前記図形の種類を規定する基本要素の複数の選択肢と、前記図形の規則的な配置を規定する構造要素の複数の選択肢とを表示部に表示させる表示制御部と、
前記基本要素と前記構造要素とを選択して組み合わせるユーザの操作を受け付ける操作受付部と、
前記操作に係る前記基本要素と前記構造要素の組み合わせに基づき前記パターン生成プログラムを生成するプログラム生成部とを更に含む、荷電粒子ビーム描画装置。 - 図形の種類を指定するための命令と前記図形の規則的な配置を指定するための命令とが記述されたプログラムであって、パターンデータを生成するためのパターン生成プログラムを記憶部に記憶させる記憶ステップと、
前記記憶部に記憶された前記パターン生成プログラムを実行させる実行ステップと、
実行された前記パターン生成プログラムにより生成されたパターンデータに基づいて描画制御を行う制御ステップとを含む、荷電粒子ビーム描画装置の制御方法。
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