JP5484808B2 - 描画装置及び描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、描画装置及び描画方法に関する。例えば、マルチカラムを搭載した電子ビーム描画装置においてカラムの故障が生じた際にも描画処理が可能な装置および方法に関する。

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。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。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、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図２４は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。まず、第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口４２１の一部を通過して、ステージ上に搭載された試料に照射される。ステージは、描画中、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動している。このように、開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、試料３４０の描画領域に描画される。開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。

従来、１つの電子鏡筒に１つの光学系カラムを積み込んだシングルカラムから１つのビーム（シングルビーム）を照射する電子ビーム描画装置が採用されていた。このシングルビームを利用した電子ビーム描画装置では、ＬＳＩパターンをストライプ、フレーム、或いはフィールドと呼ばれる領域に仮想分割し、それを順に描画することでＬＳＩパターン全体を描画していた。マスクを載せたステージを連続移動する方式ではその領域をストライプ、或いはフレームと呼ばれる。また、ステップアンドリピートで描画する方式ではフィールドと呼ばれる。これらの領域は、対応する偏向器の最大偏向領域を基に領域サイズが決められ、そのサイズに従って領域が分割されていた。

また、上述したシングルカラム方式の描画装置に対し、１つの電子鏡筒に２つ以上の光学系カラムを積み込んだマルチカラムセル（ＭＣＣ）方式の描画装置が開発されている。そして、各カラムは同じ描画条件に構成され、各カラムでそれぞれ可変成形描画を行なっている（例えば、非特許文献１〜３参照）。ＬＳＩの集積化が進むにつれ、シングルカラムで描画する場合の描画時間が長くなってきている。これに対し、マルチカラムを用いて同時に描画を行なうことで、シングルカラムで描画する場合より描画時間を短縮することができる。

しかしながら、１つのカラム自体或いは複数のカラム自体に不具合が生じた場合、或いは、１つのカラムのビームの制御或いは複数のカラムのビームの制御に不具合が生じた場合（以下、これらの不具合を合わせて、カラムの故障という。）、描画装置を稼動することができなかった。これは、そのまま描画処理を行なうと故障したカラムが描画するはずであったパターンが描画されず、描画抜けが生じてしまうからである。そのため、故障が改善されまで描画処理を進めることができなかった。

安田洋、原口岳士 他，"マルチコラムセルＭＣＣ−ＰｏＣ（ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ）ｓｙｓｔｅｍ評価"，第３回荷電粒子光学シンポジウム，ｐｐ１２５−１２８，平成１５年９月１８−１９日 Ｔ．Ｈａｒａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｓａｋａｚａｋｉ，Ｓ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｙａｓｕｄａ，"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｅｎｓｅｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ"，２７２６，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２０（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ ２００２ Ｔ．Ｈａｒａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｓａｋａｚａｋｉ，Ｔ．Ｓａｔｏｈ，Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｓ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｋｉｕｃｈｉ，Ｈ．Ｙａｂａｒａ ａｎｄ Ｈ．Ｙａｓｕｄａ，"Ｍｕｌｔｉｃｏｌｕｍｎ ｃｅｌｌ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ ｓｙｓｔｅｍ"，９８５，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２２（３），Ｍａｙ／Ｊｕｎ ２００４

上述したように、カラムの故障が生じた場合、描画装置を稼動することができなかった。そのため、故障が改善されまで描画処理を進めることができなかった。そのため、せっかくマルチカラムを搭載していても描画時間の短縮を進めることが困難な場合があった。

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、マルチカラム方式の装置で故障したカラムがあっても描画動作が可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の描画装置は、
試料を配置するステージと、
ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する複数のカラムと、
複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
複数のカラムのうち他とは異なるいずれか１つを制御する複数の制御回路と、
設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
を備え、
前記描画ルール設定部は、前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端に位置することになるカラムが故障した際に、
第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
第ｎ＋１回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障したカラムとは反対の端に位置するカラムが描画するように、故障していないカラムが前記所定の方向に向かって並列に試料を描画するように描画ルールを設定することを特徴とする。
または、
前記複数のカラムの各カラムは、荷電粒子ビームを放出するビーム源を有し、
前記故障したカラム内のビーム源へ電圧を印加しないことにより、前記故障したカラムによる荷電粒子ビームの放出が停止されることを特徴とする。
または、
前記複数のカラムの各カラムは、荷電粒子ビームを放出するビーム源を有し、
前記故障したカラム内のビーム源へ電圧を印加しないことにより、前記故障したカラムによる荷電粒子ビームの放出が停止されることを特徴とする。
または、
前記複数のカラムとして、縦横２列（２×２）に配置された、第１〜第４のカラムが備えられ、
前記描画ルール設定部は、前記第１〜第４のカラムのうち第４のカラムが故障した際に、
前記試料の描画領域がメッシュ状に仮想分割された複数の描画小領域のうち、座標（ｉ，ｊ）の描画小領域を第１のカラムが、座標（ｉ，ｊ＋１）の描画小領域を第２のカラムが、座標（ｉ＋２，ｊ＋１）の描画小領域を第３のカラムが同時期に描画し、
さらに、座標（ｉ＋１，ｊ＋１）の描画小領域を第１のカラムが、座標（ｉ＋１，ｊ＋２）の描画小領域を第２のカラムが、座標（ｉ＋３，ｊ＋２）の描画小領域を第３のカラムが同時期に描画するように描画ルールを設定することを特徴とする。

本発明の一態様の描画方法は、
複数のカラムを備えた描画装置のうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定し、
故障していないカラムを用いて描画する領域を設定し、
設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力し、
試料を配置するステージと相対移動しながら、故障していないカラムを用いて荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画し、
前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端に位置することになるカラムが故障した際に、
第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
第ｎ＋１回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障したカラムとは反対の端に位置するカラムが描画するように、故障していないカラムが前記所定の方向に向かって並列に試料が描画することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、マルチカラム方式の装置で故障したカラムがあっても、描画抜けなく描画動作を行なうことができる。その結果、描画時間の短縮につなげることができる。

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における描画装置の動作を説明するための概念図である。 実施の形態１における描画の流れを説明するための概念図である。 実施の形態１における描画方向の一例を示す図である。 実施の形態１における故障カラムがない状態での描画動作の概念図である。 実施の形態１における端のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態１における端ではない中央部のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態１における端から連続して複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態１における不連続に複数のカラムが故障した一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態１における不連続に複数のカラムが故障した他の一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態１における端ではない中央部の複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 ６つのカラムが搭載された描画装置の描画ルールの一例を示す概念図である。 実施の形態２における描画方向を説明するための概念図である。 実施の形態２におけるチップ領域と描画方向について説明するための概念図である。 実施の形態２における故障カラムが無い場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態２における対角関係にある２つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態２における隣り合う関係にある２つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態２における縦横２列（２×２）に配置された第１〜第４のカラムのうち第４のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 レンズ系を独立にしたマルチカラムを搭載した描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態３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３における故障していないカラムのビームを遮へいする方法を説明するための概念図である。 実施の形態３におけるビーム成形とビーム遮へいの制御の方法を説明するための概念図である。 ブランキングアパーチャアレイの描画方式の一例を示す図である。 可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

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、イオンビーム等の他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、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置１００は、試料１０１に所望するパターンを描画する。描画部１５０は、電子鏡筒１０２及び描画室１０３を有している。制御部１６０は、磁気ディスク装置１０９、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１２０，１２２，１２４，１２６、及びバッファメモリ１３０，１３２，１３４，１３６を備えている。制御計算機１１０内には、描画データ処理部１１２、描画ルール設定部１１４、及び領域設定部１１６が配置される。描画データ処理部１１２、描画ルール設定部１１４、及び領域設定部１１６の各構成は、ソフトウェアにより実行される処理機能として構成してもよい。或いは、描画データ処理部１１２、描画ルール設定部１１４、及び領域設定部１１６の各構成を電気的な回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、処理を実行する制御計算機１１０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１１１に記憶される。

電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１，３０１，４０１，５０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３，３０３，４０３，５０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５，３０５，４０５，５０５、第２のアパーチャ２０６，３０６，４０６，５０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８，３０８，４０８，５０８、及び遮へい筒２１２，３１２，４１２，５１２が配置されている。

ここで、電子銃２０１、第１のアパーチャ２０３、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、遮へい筒２１２、及び偏向器２０８で第１のカラム２２０（＃１）を構成する。また、電子銃３０１、第１のアパーチャ３０３、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、遮へい筒３１２及び偏向器３０８で第２のカラム３２０（＃２）を構成する。また、電子銃５０１、第１のアパーチャ５０３、偏向器５０５、第２のアパーチャ５０６、遮へい筒５１２及び偏向器５０８で第３のカラム３２２（＃３）を構成する。また、電子銃４０１、第１のアパーチャ４０３、偏向器４０５、第２のアパーチャ４０６、遮へい筒４１２及び偏向器４０８で第４のカラム２２２（＃４）を構成する。電子鏡筒１０２内では、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７といったレンズ系をカラム間で共通にして、複数のカラムを搭載している。ここでは、独立した電子ビームの光路を制御するサブシステムをカラムと呼ぶ。

また、描画室１０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、例えば、半導体装置が形成されるウェハやウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。また、磁気ディスク装置１０９には、描画データが格納されている。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部分について記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における描画装置の動作を説明するための概念図である。
まず、第１のカラム２２０側での動作について説明する。照射部の一例となる電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の開口２１８を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって偏向制御され、成形開口２１６によってビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は成形される。このように、第１の成形アパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００を第２の成形アパーチャ２０６の成形開口２１６の一部を通過させることで電子ビーム２００は成形される。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向される。その結果、連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。以上のようにして、第１のカラム２２０により電子ビーム２００を用いて試料１０１にパターンが描画される。

また、第２のカラム３２０側での動作もカラム２２０側での動作と同様、以下のように動作する。照射部の一例となる電子銃３０１から出た電子ビーム３００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の開口３１８を持つ第１のアパーチャ３０３全体を照明する。ここで、電子ビーム３００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ３０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム３００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ３０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ３０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器３０５によって偏向制御され、成形開口３１６によってビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム３００は成形される。このように、第１の成形アパーチャ３０３を通過した電子ビーム３００を第２の成形アパーチャ３０６の成形開口３１６の一部を通過させることで電子ビーム３００は成形される。そして、第２のアパーチャ３０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム３００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器３０８により偏向される。その結果、連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。以上のようにして、第２のカラム３２０により電子ビーム２００を用いて試料１０１にパターンが描画される。

また、図示していないが、第３のカラム３２２および第４のカラム２２２も、カラム２２０，３２０側と同様に動作する。かかる動作により、第３のカラム３２２により電子ビーム２００を用いて試料１０１にパターンが描画される。同様に、第４のカラム２２２により電子ビーム２００を用いて試料１０１にパターンが描画される。

図３は、実施の形態１における描画の流れを説明するための概念図である。図３において、試料１０１の描画領域１０は、例えば、ｙ方向に各カラムの偏向可能幅Ｗで短冊状に複数のストライプ領域２０（描画小領域の一例）に仮想分割される。そして、ＸＹステージ１０５と各カラム２２０，３２０，３２２，２２２との相対移動により、ｘ方向に向かって各カラム２２０，３２０，３２２，２２２が異なるストライプ領域２０を並列に描画していく。ここでは、ＸＹステージ１０５が連続移動する場合を示すが、カラム２２０，３２０，３２２，２２２側が移動しても構わない。また、連続移動に限らず、ステップアンドリピート動作でも構わない。図３では、ｎ番目の描画動作の際、連続する４つのストライプ領域２０の１つをそれぞれカラム２２０，３２０，３２２，２２２が描画する場合を示している。図３では点線で示している。そして、ｎ番目の描画動作が終了すると、描画開始位置に戻ると共にｙ方向に移動して、ｎ＋１番目の描画動作として、次の連続する４つのストライプ領域２０の１つをそれぞれカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって描画する。図３では、ｘ方向に向かって描画する場合を示すが、ｎ番目の描画動作がｘ方向であれば、ｎ＋１番目の描画動作は−ｘ方向（逆方向）に向かって描画してもよい。以上のようにして、順次、ストライプ領域２０を描画していく。

図４は、実施の形態１における描画方向の一例を示す図である。図４において、４つのカラム２２０，３２０，３２２，２２２で４つのストライプ領域２０を並列的に描画するためには、隣り合うストライプ領域２０を描画するカラムの中心間のｙ方向の距離ｗが同じになるように描画方向を設定する必要がある。４つのカラム２２０，３２０，３２２，２２２の中心を結ぶ図形が正方形であるとすると、正方形のｘ方向の辺を、ｘ方向に対して、θ＝２６．５°の方向に傾ける。これにより、描画するカラムの中心間のｙ方向の距離ｗが同じにすることができ好適である。

図５は、実施の形態１における故障カラムがない状態での描画動作の概念図である。図４に示した４つのカラム２２０，３２０，３２２，２２２での描画動作は、図５に示すように縦（ｙ方向）に並んで描画していくのと実質的に同一とみなすことができる。以下、かかる配列を用いて故障時の描画ルールを説明する。

図６は、実施の形態１における端のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図６に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合に端に位置することになるカラム２２０が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。図６以下、「ＯＫ」とは故障していないカラムを指し、「ＮＧ」とは故障したカラムを指す。また、故障とは、上述したようにカラム自体に不具合が生じた場合の他、電子ビームの制御に不具合が生じた場合を含む。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１の３つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に３ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム２２０の位置に位置するストライプ領域２０を故障したカラム２２０とは反対の端に位置するカラム３２２が描画するように、故障していないカラム３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料の３つのストライプ領域２０を同時期に描画する。その際、新たな連続する２つのストライプ領域２０の一方をカラム３２０が、他方をカラム２２２が描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。さらに言えば、この場合、正常なカラムは常に動作しており、この意味で最高の効率を確保している。

図７は、実施の形態１における端ではない中央部のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図７に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合に端ではない位置に位置することになるカラム２２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３２０，３２２，２２０がｘ方向に向かって並列に試料１０１の３つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に１ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム２２２の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２０が描画し、カラム３２２は故障していないがＸＹステージ１０５と相対移動する間描画動作を停止する。すなわち、第ｎ＋１回目の描画動作ではカラム３２２を使用しない。第ｎ回目の描画動作で既に描画済みのストライプ領域２０に位置する故障していないカラム３２２はＸＹステージ１０５と相対移動する間描画動作を停止する。また、新たなストライプ領域２０をカラム２２０がカラム３２０と同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

図８は、実施の形態１における端から連続して複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図８に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合に端から複数のカラム２２０，２２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３２０，３２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１の隣り合う２つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に２ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム２２２の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２２が、故障したカラム２２０の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２０が同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

図９は、実施の形態１における不連続に複数のカラムが故障した一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。図９に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合にカラム３２０が故障し、カラム２２２を挟んでカラム２２０が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１の間に１つのストライプ領域２０を挟むように離れた２つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に１ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム３２０の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２２が、故障したカラム２２０の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム２２２が同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

図１０は、実施の形態１における不連続に複数のカラムが故障した他の一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。図１０に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合にカラム３２２が故障し、カラム３２０を挟んでカラム２２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３２０，２２０がｘ方向に向かって並列に試料１０１の間に１つのストライプ領域２０を挟むように離れた２つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に１ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム２２２の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２０が描画する。また、新たなストライプ領域２０をカラム２２０がカラム３２０と同時期に描画する。なお、言うまでもないが、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム３２２の位置に位置するストライプ領域２０は、第ｎ−１回目の描画動作の際、故障していないカラム３２０によって既に描画されていることになる。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

図１１は、実施の形態１における端ではない中央部の複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図１１に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合に端ではない位置に位置することになる複数のカラム３２０，２２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３２２，２２０がｘ方向に向かって並列に試料１０１の間に２つのストライプ領域２０を挟むように離れた２つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に１ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム３２０の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２２が、新たな１つのストライプ領域２０をカラム２２０が同時期に描画する。次に、第ｎ＋２回目の描画動作として、まずｙ方向に１ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム２２２の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３２２が、新たな１つのストライプ領域２０をカラム２２０が同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

カラムの故障情報は、描画装置１００内で故障を検知してその内容を描画ルール設定部１１４に入力してもよいし、外部から故障したカラムの情報を入力してもよい。以下、描画方法の工程のフローを説明する。

まず、描画ルール設定工程として、描画ルール設定部１１４は、カラムの故障情報を入力して、複数のカラムを備えた描画装置１００のうち、故障したカラムの位置に応じて、上述した描画ルールを設定する。

次に、領域設定工程として、領域設定部１１６は、設定された描画ルールのデータを入力して、描画ルールに従い、故障していないカラムを用いて描画するストライプ領域２０を設定する。

次に、描画データ処理工程として、描画データ処理部１１２は、磁気ディスク装置１０９から設定された領域用の描画データを読み出し、複数のデータ変換処理を行なって装置固有のフォーマットデータ（ショットデータ）へとデータ変換させる。そして、変換されたショットデータを、バッファメモリを介して該当する各カラムの偏向制御回路に出力する。例えば、変換されたショットデータがカラム２２０で描画するストライプ領域２０のデータであれば、バッファメモリ１３０に出力され、バッファメモリ１３０に一時的に格納される。また、例えば、変換されたショットデータがカラム３２０で描画するストライプ領域２０のデータであれば、バッファメモリ１３２に出力され、バッファメモリ１３０に一時的に格納される。例えば、変換されたショットデータがカラム３２２で描画するストライプ領域２０のデータであれば、バッファメモリ１３６に出力され、バッファメモリ１３０に一時的に格納される。例えば、変換されたショットデータがカラム２２２で描画するストライプ領域２０のデータであれば、バッファメモリ１３４に出力され、バッファメモリ１３０に一時的に格納される。

そして、描画工程として、まず、偏向制御回路１２０は、バッファメモリ１３０からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器２０８に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路１２０は、ショットデータに従って、偏向器２０５に成形用の偏向電圧を印加する。また、偏向制御回路１２２は、バッファメモリ１３２からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器３０８に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路１２２は、ショットデータに従って、偏向器３０５に成形用の偏向電圧を印加する。また、偏向制御回路１２４は、バッファメモリ１３４からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器４０８に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路１２４は、ショットデータに従って、偏向器４０５に成形用の偏向電圧を印加する。また、偏向制御回路１２６は、バッファメモリ１３６からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器５０８に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路１２６は、ショットデータに従って、偏向器５０５に成形用の偏向電圧を印加する。複数の偏向制御回路１２０，１２２，１２４，１２６は、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２のうち他とは異なるいずれか１つを制御する。そして、描画部１５０は、試料１０１を配置するＸＹステージ１０５と相対移動しながら、故障していないカラムを用いて電子ビーム２００を用いて試料１０１にパターンを描画する。

実施の形態１では、４つのカラム２２０，３２０，３２２，２２２を搭載した描画装置１００を示したが、カラム数は４つに限るものではない。複数のカラムであればよく、４つよりも多くても少なくても構わない。

図１２は、６つのカラムが搭載された描画装置の描画ルールの一例を示す概念図である。例えば、図１２に示すように、６つのカラム３１，３２，３３，３４，３５，３６がｘ方向に向かって並列に試料１０１を描画する場合に端から２つ目の位置に位置することになるカラム３５が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラム３１，３２，３３，３４，３６がｘ方向に向かって並列に試料１０１の５つのストライプ領域２０を同時期に描画する。次に、第ｎ＋１回目の描画動作として、まずｙ方向に４ストライプ領域２０分だけ相対的に移動させる。そして、第ｎ回目の描画動作の際、故障したカラム３５の位置に位置するストライプ領域２０を故障していないカラム３１が描画する。第ｎ回目の描画動作の際、既に描画済みのストライプ領域２０に位置するカラム３２は動作を停止する。そして、新たな３つのストライプ領域２０をカラム３３，３４，３６がカラム３１と同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域２０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

以上のように、実施の形態１によれば、マルチカラム方式の描画装置１００で故障したカラムがあっても、描画抜けなく描画動作を行なうことができる。よって、装置が稼動停止になることなく、結果として描画時間の短縮につなげることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、短冊状の各ストライプ領域を１つのカラムが描画していく構成について説明した。実施の形態２では、試料１０１の描画領域１０がメッシュ状に仮想分割された各領域を描画する構成について説明する。描画装置１００の構成は、図１と同様である。描画方法の各工程も実施の形態１と同様である。また、描画動作も以下に説明する内容を除いて実施の形態１と同様である。

図１３は、実施の形態２における描画方向を説明するための概念図である。実施の形態１では、縦横２列（２×２）に配置された第１〜第４のカラム２２０，３２０，３２２，２２２をｘ方向に対してθだけ傾けて配置したが、実施の形態２では、図１３に示すように、傾けずに用いる。よって、カラム２２０，２２２がｘ方向に対して同軸上を前後する位置にあり、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を前後する位置にある。また、カラム２２０，３２０がｙ方向に対して同軸上を前後する位置にあり、カラム２２２，３２２がｙ方向に対して同軸上を前後する位置にある。なお、実施の形態２でもｘ方向に向かって描画する。

図１４は、実施の形態２におけるチップ領域と描画方向について説明するための概念図である。試料１０１の描画領域１０は、メッシュ状に複数のチップ領域４０（描画小領域の一例）に仮想分割される。試料１０１には、通常、複数のチップパターンが描画されることが多い。図１４では、かかる複数のチップを配置した一例を示している。描画する際には、かかる各チップをマージした上でストライプ領域２０に仮想分割されることになる。よって、各チップ領域４０は例えばｙ方向に複数のストライプ領域に仮想分割され、描画動作はストライプ幅ごとに行なわれればよい。実施の形態２における図１４以降の各図では、内容の理解をしやすくするためにストライプ領域の図示は省略している。実施の形態２における図１４以降の各図では、１つのチップを１つのカラムで描画する場合を示している。よって、図１４では４つのカラム２２０，３２０，３２２，２２２で４つのチップ領域４０を同時期に描画する。実施の形態２における図１４以降の各図では、２つのカラム２２０，２２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む位置関係にあり、２つのカラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む位置関係にある場合を示している。

図１５は、実施の形態２における故障カラムが無い場合の描画ルールを説明するための概念図である。まず、ｎ番目の描画動作として、カラム２２０，２２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。そして、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。次に、ｎ＋１番目の描画動作として、ｘ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム２２０，２２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。そして、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。具体的には、ｘ方向には連続移動するので、ｎ番目の描画動作の後、引き続き、ｎ＋１番目の描画動作が行なわれることになる。次に、ｎ＋２番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム２２０，２２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。そして、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。具体的には、ｘ方向には連続移動するので、ｎ＋１番目の描画動作の後、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動するまで描画動作は停止することになる。次に、ｎ＋３番目の描画動作として、ｘ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム２２０，２２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。そして、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。

図１６は、実施の形態２における対角関係にある２つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図１６に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって同時期に試料１０１を描画する場合に対角関係にある２つのカラム２２０，３２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、ｎ番目の描画動作として、カラム３２２，２２２が、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、ｘ方向に対して１つのチップ領域４０が間に入る分だけｘ方向に離れた２つのチップ領域４０を同時期に描画する。次に、ｎ＋１番目の描画動作として、ｘ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム３２２，２２２が、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、ｘ方向に対して１つのチップ領域４０が間に入る分だけｘ方向に離れた２つのチップ領域４０を同時期に描画する。具体的には、ｘ方向には連続移動するので、ｎ番目の描画動作の後、引き続き、ｎ＋１番目の描画動作が行なわれることになる。次に、ｎ＋２番目の描画動作として、ｘ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム３２２，２２２が、ｙ方向に１つのチップ領域分離れて、ｘ方向に対して１つのチップ領域４０が間に入る分だけｘ方向に離れた２つのチップ領域４０を同時期に描画する。また、端のチップ領域４０については、ｎ−２番目の描画動作で示すように、故障していないカラム２２２がまず描画し、順次、ｘ方向へと進むことになる。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうチップ領域４０を発生させずに描画動作を行なうことができる。また、スループットも故障していないカラム数の割合（＝故障していないカラム数／総カラム数）となる１／２に落ちるだけで済ますことができる。

図１７は、実施の形態２における隣り合う関係にある２つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図１７に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって同時期に試料１０１を描画する場合に、ｘ方向に隣り合う関係にある２つのカラム２２０，２２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。

まず、ｎ番目の描画動作として、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。次に、ｎ＋１番目の描画動作として、ｘ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。具体的には、ｘ方向には連続移動するので、ｎ番目の描画動作の後、引き続き、ｎ＋１番目の描画動作が行なわれることになる。次に、ｎ＋２番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム３２０，３２２がｘ方向に対して同軸上を１つのチップ領域４０を間に挟む２つのチップ領域４０を同時期に描画する。具体的には、ｘ方向には連続移動するので、ｎ＋１番目の描画動作の後、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動するまで描画動作は停止することになる。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうチップ領域４０を発生させずに描画動作を行なうことができる。また、スループットも故障していないカラム数の割合（＝故障していないカラム数／総カラム数）となる１／２に落ちるだけで済ますことができる。

図１８は、実施の形態２における縦横２列（２×２）に配置された第１〜第４のカラムのうち第４のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図１８において、”ａ”は、第１のカラム２２０が描画するチップ領域４０を示す。”ｂ”は、第２のカラム３２０が描画するチップ領域４０を示す。”ｃ”は、第３のカラム３２２が描画するチップ領域４０を示す。また、”ａ”、”ｂ”および”ｃ”に続く数字は、描画動作の回数を示す。また、座標（ｉ，ｊ）は、試料１０１の描画領域１０におけるチップ領域４０の位置を示す。

図１８に示すように、複数のカラム２２０，３２０，３２２，２２２がｘ方向に向かって同時期に試料１０１を描画する場合に、第４のカラム２２２が故障した場合、描画ルール設定部１１４は、次のように描画するように描画ルールを設定する。なお、図１８において、第１〜第４のカラムは、描画する際に、ｙ方向に第１、第２のカラムの順、及びｙ方向に第４、第３のカラムの順に配置され、第１のカラムのｘ方向に第４のカラムが配置され、第２のカラムのｘ方向に第３のカラムが配置される。

例えば、ｎ−１番目の描画動作として、座標（ｉ−３，ｊ）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（ｉ−３，ｊ＋１）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（ｉ−１，ｊ＋１）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。次に、ｎ番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、ｎ番目の描画動作として、座標（ｉ，ｊ）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（ｉ，ｊ＋１）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（ｉ＋２，ｊ＋１）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。このようにして、ｘ方向に進みながら、端のチップ領域４０まで描画した後、ｙ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、同様に、ｘ方向に進みながら描画されていないチップ領域４０を描画していく。そして、ｎ＋ｍ番目の描画動作として、第１のカラム２２０が座標（ｉ−２，ｊ＋１）のチップ領域４０を描画可能な位置から座標（ｉ＋１，ｊ＋１）のチップ領域４０を描画可能な位置までｘ方向に相対移動させる。そして、座標（ｉ＋１，ｊ＋１）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（ｉ＋１，ｊ＋２）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（ｉ＋３，ｊ＋２）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。また、端に近いチップ領域４０を描画する際には、故障していない３つのカラムのうち、該当するカラムで描画し、描画領域からはみ出してしまうカラムは描画を停止しておけばよい。

図１８では、ｘ，ｙ方向に（８×１０）個のチップ領域４０に分割された場合を示している。かかる場合に、まず、１番目の描画動作としては、座標（２，１）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が描画する。その際、カラム２２０，３２０は描画領域１０の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。続いて、２番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（５，１）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が描画する。ここでも、まだ、カラム２２０，３２０は描画領域１０の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。

続いて、３番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（８，１）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が描画する。ここでも、まだ、カラム２２０，３２０は描画領域１０の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。次に、ｙ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、第１のカラム２２０が座標（１，１）のチップ領域４０を描画可能な位置にｘ方向位置を相対移動させる。そして、４番目の描画動作として、座標（１，１）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（１，２）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（３，２）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。

続いて、５番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（４，１）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（４，２）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（６，２）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。続いて、６番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（７，１）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（７，２）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が同時期に描画する。ここでは、第３のカラム３２２は描画領域１０の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。次に、ｙ方向に１つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、第３のカラム３２２が座標（１，３）のチップ領域４０を描画可能な位置にｘ方向位置を相対移動させる。

そして、７番目の描画動作として、座標（１，３）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が描画する。ここでは、カラム２２０，３２０は描画領域１０の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。続いて、８番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（２，２）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（２，３）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（４，３）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。続いて、９番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（５，２）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（５，３）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が、座標（７，３）のチップ領域４０を第３のカラム３２２が同時期に描画する。

続いて、１０番目の描画動作として、ｘ方向に３つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標（８，２）のチップ領域４０を第１のカラム２２０が、座標（８，３）のチップ領域４０を第２のカラム３２０が同時期に描画する。ここでは、カラム３２２は描画領域１０の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。

以上のように描画することで、ｙ方向２列まで描画されずに残ってしまうチップ領域４０を発生させずに描画動作を行なうことができる。

そして、同様の動作を繰り返し、３６番目の描画動作まで行うことで、（８×１０）個のチップ領域４０すべてを描画することができる。図１８では、（８×１０）個のチップ領域４０に分割したが、これに限るものではなく、これより多くても少なくても同様の効果を発揮することができる。また、かかる描画ルールで描画を行なうことで、スループットも故障していないカラム数の割合（＝故障していないカラム数／総カラム数）となる３／４に落ちるだけで済ますことができる。さらに言えば、図１８の中央部を描画する際、正常なカラムは常に動作しており、この意味で最高の効率を確保している。

以上の説明において、上述した実施の形態１，２で説明したマルチカラムを搭載した描画装置１００は、各電子レンズを共通にする構成となっていたが、これに限るものではない。図１９は、レンズ系を独立にしたマルチカラムを搭載した描画装置の構成を示す概念図である。図１９では、一例として、図１に対応する４つのマルチカラム２２０，３２０，３２２，２２２の場合について示している。また、制御系については、図示していないが図１と同様である。電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、及び絶縁カラム２１４で第１のカラム２２０を構成する。また、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８、及び絶縁カラム３１４で第２のカラム３２０を構成する。また、電子銃５０１、照明レンズ５０２、第１のアパーチャ５０３、投影レンズ５０４、偏向器５０５、第２のアパーチャ５０６、対物レンズ５０７、偏向器５０８、及び絶縁カラム５１４で第３のカラム３２２を構成する。また、電子銃４０１、照明レンズ４０２、第１のアパーチャ４０３、投影レンズ４０４、偏向器４０５、第２のアパーチャ４０６、対物レンズ４０７、偏向器４０８、及び絶縁カラム４１４で第４のカラム２２２を構成する。上述した実施の形態では、照明レンズ、投影レンズ、および対物レンズといったレンズ系をカラム間で共通にしていたが、図１９に示すように、レンズ系をカラム毎に独立にして、複数のカラムを搭載しても好適である。このように、それぞれ絶縁カラム内に独立した電子ビームの光路を制御するサブシステムを納めて他方と絶縁することで相手側の電場や磁場の影響を排除することができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１，２における故障していないカラムでありながら既に描画された領域上に位置するためにその領域では描画を行なわないカラムについて、ビームをそのカラムから試料上に照射させないための動作について説明する。また、実施の形態１，２における故障したカラムについてビームをそのカラムから試料上に照射させないための動作について説明する。以下、特に説明のない内容は、実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。

図２０は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。
図２０において、図１の第１のカラム２２０（＃１）内に、ブランキング（ＢＬＫ）偏向器２１４およびブランキング（ＢＬＫ）アパーチャ２０９を明記し、第２のカラム３２０（＃２）内に、ＢＬＫ偏向器３１４およびＢＬＫアパーチャ３０９を明記し、第３のカラム３２２（＃３）内に、ＢＬＫ偏向器５１４およびＢＬＫアパーチャ５０９を明記し、第４のカラム２２２（＃４）内に、ＢＬＫ偏向器４１４およびＢＬＫアパーチャ４０９を明記した。さらに、図１の制御部１６０内に、偏向制御回路１４０，１４２，１４４，１４６，１６１，１６２，１６４，１６６、バッファメモリ１５１，１５２，１５４，１５６，１７０，１７２，１７４，１７６、高圧電源回路１８０，１８２，１８４，１８６、およびアンプ１０７を明記した。さらに、図１の制御計算機１１０内に、制御管理部１１８を明記した。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１とは重ならない位置にファラデーカップ１０６が配置される。その他の点は、図１と同様である。

制御管理部１１８の動作は、制御計算機１１０内の他の構成と同様、ソフトウェアにより実行される処理機能として構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。

ＢＬＫ偏向器２１４は、電子銃２０１と第１のアパーチャ２０３との間に配置される。ＢＬＫアパーチャ２０９は、第２のアパーチャ２０６と偏向器２０８との間に配置される。ＢＬＫ偏向器３１４は、電子銃３０１と第１のアパーチャ３０３との間に配置される。ＢＬＫアパーチャ３０９は、第２のアパーチャ３０６と偏向器３０８との間に配置される。ＢＬＫ偏向器４１４は、電子銃４０１と第１のアパーチャ４０３との間に配置される。ＢＬＫアパーチャ４０９は、第２のアパーチャ４０６と偏向器４０８との間に配置される。ＢＬＫ偏向器５１４は、電子銃５０１と第１のアパーチャ５０３との間に配置される。ＢＬＫアパーチャ５０９は、第２のアパーチャ５０６と偏向器５０８との間に配置される。

よって、ＢＬＫ偏向器２１４、電子銃２０１、第１のアパーチャ２０３、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、ＢＬＫアパーチャ２０９、遮へい筒２１２、及び偏向器２０８で第１のカラム２２０（＃１）を構成する。また、電子銃３０１、ＢＬＫ偏向器３１４、第１のアパーチャ３０３、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、ＢＬＫアパーチャ３０９、遮へい筒３１２及び偏向器３０８で第２のカラム３２０（＃２）を構成する。また、電子銃５０１、ＢＬＫ偏向器５１４、第１のアパーチャ５０３、偏向器５０５、第２のアパーチャ５０６、ＢＬＫアパーチャ５０９、遮へい筒５１２及び偏向器５０８で第３のカラム３２２（＃３）を構成する。また、電子銃４０１、ＢＬＫ偏向器４１４、第１のアパーチャ４０３、ＢＬＫアパーチャ４０９、偏向器４０５、第２のアパーチャ４０６、遮へい筒４１２及び偏向器４０８で第４のカラム２２２（＃４）を構成する。

偏向制御回路１４０への制御信号は、制御計算機１１０からバッファ１５１を介して出力される。そして、制御信号を入力した偏向制御回路１４０は、制御信号に沿って偏向器２０５を制御する。偏向器２０５による偏向量によって、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００の第２のアパーチャ２０６への照射位置が制御される。これにより、電子ビーム２００が成形される。或いは、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００全体が第２のアパーチャ２０６で遮へいされる。第２〜４のカラム３２０，３２２，２２２内でも対応する各構成が同様に動作する。

偏向制御回路１６１への制御信号は、制御計算機１１０からバッファ１７０を介して出力される。そして、制御信号を入力した偏向制御回路１６１は、制御信号に沿ってＢＬＫ偏向器２１４を制御する。ＢＬＫ偏向器２１４によりビームのＯＮ／ＯＦＦ動作が行なわれ、ＢＬＫ偏向器２１４にＯＮ電圧が印加され、次にＯＦＦ電圧が印加されるまでの電子ビーム２００で１つのショットが形成される。ＢＬＫ偏向器２１４にＯＦＦ電圧が印加されている間の電子ビーム２００は、第２のアパーチャ２０６を通過後にＢＬＫアパーチャ２０９で第２のアパーチャ２０６を通過したビーム全体が遮へいされる。第２〜４のカラム３２０，３２２，２２２内でも対応する各構成が同様に動作する。

電子銃２０１は、制御計算機１１０により制御された高圧電源回路１８０から高圧電源が印加され、それに伴って、電子ビーム２００を放出する。第２〜４のカラム３２０，３２２，２２２内でも対応する各構成が同様に動作する。

ここで、例えば、図７で説明したように、複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端ではない位置に位置することになるカラム２２２が故障した場合、２スキャン目では、故障していないカラム３２２が未使用となる。これは、１回目の描画動作で既に描画済みの領域にカラム３２２が位置することになるからである。カラム３２２から電子ビームが試料１０１上に照射されないようにカラム３２２内では以下のように動作する。

図２１は、実施の形態３における故障していないカラムのビームを遮へいする方法を説明するための概念図である。
図２１では、一例として、第１のカラム２２０が故障していないカラムであり、未使用となる場合を示している。高圧電源回路１８０から高圧電源が印加されれば電子銃２０１からは電子ビーム２００が放出される。そのため、既に描画済みの領域に位置する故障していないカラム２２０は、第１の成形アパーチャ２０３を通過した電子ビーム全体を第２の成形アパーチャ２０６で遮へいする。これにより、ビームがそれより下流側に照射されることを防止できる。そして、ビーム漏れ防止を強化する場合には、さらに、ＢＬＫアパーチャ２０９で電子ビーム全体が遮へいされるようにＢＬＫ偏向器２１４の偏向量を調整する。ＢＬＫ偏向器２１４の偏向量は、偏向制御回路１６１で制御される。かかる２重の対策を施すことで、仮に第２の成形アパーチャ２０６からビームが漏れ出た場合でもＢＬＫアパーチャ２０９で完全に遮へいすることができる。これにより、ＢＬＫアパーチャ２０９の開口２１９を通過するビームが無くなり、試料１０１上への照射を防止できる。

ここで、その制御方法の一例を以下に説明する。
図２２は、実施の形態３におけるビーム成形とビーム遮へいの制御の方法を説明するための概念図である。成形偏向を行なう偏向器２０５は、複数の対となる２つの電極のセットを有する。例えば、２セットの４極の電極、或いは４セットの８極の電極で構成される。そして、各セットの対となる２つの電極には、符号が逆になる同じ電位の電圧が印加される。そして、偏向制御回路１４０内には、各電極用に偏向電圧を印加する偏向制御部２８，２９が配置される。図２２では、１つのセット分について示しているが、電極の極数に応じて、同様に、残りのセット分が配置される。偏向制御部２８内には、ビーム成形を制御する成形制御部２２と、ビーム遮へいのための偏向信号を格納するレジスタ２４と、切り替えスイッチ２３とが配置される。成形制御部２２とレジスタ２４と切り替えスイッチ２３は、それぞれ制御計算機１１０内の制御管理部１１８により制御される。偏向制御部２９内には、ビーム成形を制御する成形制御部２５と、ビーム遮へいのための偏向信号を格納するレジスタ２６と、切り替えスイッチ２７とが配置される。成形制御部２５とレジスタ２６と切り替えスイッチ２７は、それぞれ制御計算機１１０内の制御管理部１１８により制御される。

通常の描画動作を行なう際には、切り替えスイッチ２３は、成形制御部２２の出力に接続し、成形用のデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）５０に出力し、ＤＡＣ５０でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧は偏向器２０５の１つのセットの一方の電極に印加される。そして、切り替えスイッチ２７は、成形制御部２５の出力に接続し、成形用のデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）５１に出力し、ＤＡＣ５１でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧は偏向器２０５の１つのセットの他方の電極に印加される。これにより、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００が、第２のアパーチャ２０６で所望する寸法と形状に成形される。

一方、故障していないカラム２２０を未使用にする場合には、切り替えスイッチ２３は、レジスタ２４の出力に接続し、ビーム全体を遮へいするだけのデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）５０に出力し、ＤＡＣ５０でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧は偏向器２０５の１つのセットの一方の電極に印加される。そして、切り替えスイッチ２７は、レジスタ２６の出力に接続し、ビーム全体を遮へいするだけのデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）５１に出力し、ＤＡＣ５１でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧は偏向器２０５の１つのセットの他方の電極に印加される。これにより、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００全体が、第２のアパーチャ２０６で遮へいされる。

偏向制御回路１６１内にも、偏向制御回路１４０と同様の構成が配置される。そして、通常の描画動作を行なう際には、一方の切り替えスイッチは、一方のＢＬＫ制御部の出力に接続し、ビームＯＮ或いはビームＯＦＦ用のデジタル偏向信号をＤＡＣに出力し、一方のＤＡＣでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧はＢＬＫ偏向器２１４の１つのセットの一方の電極に印加される。そして、他方の切り替えスイッチは、他方のＢＬＫ制御部の出力に接続し、ビームＯＮ或いはビームＯＦＦ用のデジタル偏向信号を他方のＤＡＣに出力し、他方のＤＡＣでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧はＢＬＫ偏向器２１４の１つのセットの他方の電極に印加される。これにより、ビームのＯＮ／ＯＦＦ動作を行なう。ここで、ビームのＯＮの場合には、ＢＬＫ偏向器２１４に電圧を印加しないようにしても良い。

一方、故障していないカラム２２０を未使用にする場合には、一方の切り替えスイッチは、一方のレジスタの出力に接続し、ビームＯＦＦ用のデジタル偏向信号をＤＡＣに出力し、一方のＤＡＣでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧はＢＬＫ偏向器２１４の１つのセットの一方の電極に印加される。そして、他方の切り替えスイッチは、他方のレジスタの出力に接続し、ビームＯＦＦ用のデジタル偏向信号を他方のＤＡＣに出力し、他方のＤＡＣでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧はＢＬＫ偏向器２１４の１つのセットの他方の電極に印加される。これにより、第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビーム２００全体が、ＢＬＫアパーチャ２０９で遮へいされる。

第２〜４のカラム３２０，３２２，２２２のいずれかが故障していないカラムであり、未使用となる場合には、その故障していないカラム内での対応する各構成が同様に動作する。

また、例えば、図１２で説明したようにカラム３５が故障した場合に、２スキャン目では、故障していないカラム３２が未使用となる場合も同様である。

以上のように、複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合にあるカラムが故障した際に、第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する。そして、第ｎ＋１回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障していないカラムが描画し、第ｎ回目の描画動作で既に描画済みの領域に位置する故障していないカラムは、第１の成形アパーチャを通過した電子ビーム全体を第２の成形アパーチャで遮へいする。そして、さらに、ＢＬＫアパーチャで電子ビーム全体が遮へいされるようにＢＬＫ偏向器の偏向量を調整する。

次に、故障したカラムの動作について説明する。例えば、第１のカラム２２０が故障した場合、カラム２２０を止める場合には、以下のように動作する。例えば、異常カラムが検知され、ユーザによって不使用カラム２２０が設定される。不使用カラム２２０が設定されると、制御管理部１１８は、カラム２２０内のビーム源となる電子銃２０１へ高圧電源回路１８０から電圧を印加しないように制御する。これにより、故障したカラム２２０による電子ビームの放出を停止できる。

次に、例えば、第１のカラム２２０が故障した場合、カラム２２０を止めない場合には、以下のように動作する。例えば、異常カラムが検知され、ユーザによって不使用カラム２２０が設定される。不使用カラム２２０が設定されると、制御管理部１１８は、ファラデーカップ１０６にビームを偏向可能な位置までＸＹステージ１０５を移動させる。そして、ＢＬＫ偏向器２１４及び成形用の偏向器２０６が正常に機能していることを確認する。例えば、ファラデーカップ１０６にビームを照射し、アンプ１０７を介してビーム電流値を計測することでビーム偏向が正常か否かを判定できる。次に、上述した故障していないカラムを未使用にする場合と同様、故障したカラム２２０は、第１の成形アパーチャ２０３を通過した電子ビーム全体を第２の成形アパーチャ２０６で遮へいする。そして、さらに、ＢＬＫアパーチャ２０９で電子ビーム全体が遮へいされるようにＢＬＫ偏向器２１４の偏向量を調整する。これにより、故障したカラム２２０からの電子ビームの放出を防止できる。制御方法は上述した故障していないカラムを未使用にする場合と同様で構わない。

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。実施の形態２では、メッシュ領域をチップ領域としたが、ストライプをさらにｘ方向に分割した処理領域（ブロック領域）であっても構わない。

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。

さらに、上記ではマルチカラムを例に説明したが、他のマルチビーム方式にも適用可能である。例えば、ブランキングアパーチャアレイを利用したマルチビームの場合について説明する。ブランキングアパーチャアレイの描画方式は、いわば図４の各カラムがそれぞれガウシャンのビームとなり、それぞれのビームをオン／オフ可能であり、これをスキャンさせる方法である。描画する際の例を次の図に記す。

図２３は、ブランキングアパーチャアレイの描画方式の一例を示す図である。描画領域は短冊上のストライプに分かれ、その中を４つのガウシャンビーム５２，５４，５６，５８でスキャンする。各ビームのオン／オフを制御することによりパターンを描画する方法である。この場合、端のビームが故障した場合は、図６のように描画し、中央のふたつのビームが故障したときには図１１のように制御すれば良い。さらに、６個のビームを同時に制御できる場合に、端部からひとつ中央のビームが故障した場合には図１２のように制御すれば良い。このように、上記の実施例ではマルチカラムで説明したが他のケース、例えばここで述べたように、ブランキングアパーチャアレイを利用するマルチビーム方式でも利用できる。

また、上記では複数のカラムがあり、その中のいくつかが故障したとして議論したが、これに限るものではない。例えば、故障していないカラムをあえて意図的に未使用として本発明を適用することもできる。１１カラムのうち通常は１０カラムを使用し、他の１カラムを予備と考えてあえて使用しない、あるいは、複数のカラムのうち1カラムをメンテナンスなどのために、意図的に使用せず、他のカラムのみで描画する。こういった場合に本発明を適用しても良い。

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荷電粒子ビーム描画方法及び装置は、本発明の範囲に包含される。

１０ 描画領域
２０ ストライプ領域
４０ チップ領域
５２，５４，５６，５８ ガウシャンビーム
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ メモリ
１１２ 描画データ処理部
１１４ 描画ルール設定部
１１６ 領域設定部
１２０，１２２，１２４，１２６ 偏向制御回路
１３０，１３２，１３４，１３６ バッファメモリ
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００，３００，４００，５００ 電子ビーム
２０１，３０１，４０１，５０１ 電子銃
２０２，３０２，４０２，５０２ 照明レンズ
２０３，３０３，４０３，５０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４，３０４，４０４，５０４ 投影レンズ
２０５，３０５，４０５，５０５，２０８，３０８，４０８，５０８ 偏向器
２０６，３０６，４０６，５０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７，３０７，４０７，５０７ 対物レンズ
２１２，３１２，４１２，５１２ 遮へい筒
２１４，３１４絶縁カラム
２１６，３１６ 成形開口
３１，３２，３３，３４，３５，３６，２２０，２２２，３２０，３２２ カラム
２１８，３１８，４１１ 開口
３３０ 電子線
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (6)

1. 試料を配置するステージと、
   前記ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する複数のカラムと、
   前記複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
   故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
   前記複数のカラムのうち他とは異なるいずれか１つを制御する複数の制御回路と、
   設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
   を備え、
   前記描画ルール設定部は、前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端に位置することになるカラムが故障した際に、
   第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
   第ｎ＋１回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障したカラムとは反対の端に位置するカラムが描画するように、故障していないカラムが前記所定の方向に向かって並列に試料を描画するように描画ルールを設定することを特徴とする描画装置。
2. 試料を配置するステージと、
   前記ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する複数のカラムと、
   前記複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
   故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
   前記複数のカラムのうち他とは異なるいずれか１つを制御する複数の制御回路と、
   設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
   を備え、
   前記描画ルール設定部は、前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端ではない位置に位置することになるカラムが故障した際に、
   第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
   第ｎ＋１回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障していないカラムが描画し、前記第ｎ回目の描画動作で既に描画済みの領域に位置する故障していないカラムは前記ステージと相対移動する間描画動作を停止するように描画ルールを設定することを特徴とする描画装置。
3. 試料を配置するステージと、
   前記ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する複数のカラムと、
   前記複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
   故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
   前記複数のカラムのうち他とは異なるいずれか１つを制御する複数の制御回路と、
   設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
   を備え、
   前記複数のカラムの各カラムは、荷電粒子ビームを放出するビーム源を有し、
   前記故障したカラム内のビーム源へ電圧を印加しないことにより、前記故障したカラムによる荷電粒子ビームの放出が停止されることを特徴とする描画装置。
4. 試料を配置するステージと、
   前記ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する複数のカラムと、
   前記複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
   故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
   前記複数のカラムのうち他とは異なるいずれか１つを制御する複数の制御回路と、
   設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
   を備え、
   前記複数のカラムとして、縦横２列（２×２）に配置された、第１〜第４のカラムが備えられ、
   前記描画ルール設定部は、前記第１〜第４のカラムのうち第４のカラムが故障した際に、
   前記試料の描画領域がメッシュ状に仮想分割された複数の描画小領域のうち、座標（ｉ，ｊ）の描画小領域を第１のカラムが、座標（ｉ，ｊ＋１）の描画小領域を第２のカラムが、座標（ｉ＋２，ｊ＋１）の描画小領域を第３のカラムが同時期に描画し、
   さらに、座標（ｉ＋１，ｊ＋１）の描画小領域を第１のカラムが、座標（ｉ＋１，ｊ＋２）の描画小領域を第２のカラムが、座標（ｉ＋３，ｊ＋２）の描画小領域を第３のカラムが同時期に描画するように描画ルールを設定することを特徴とする描画装置。
5. 前記第１〜第４のカラムは、描画する際にｙ方向に第１、第２のカラムの順、及びｙ方向に第４、第３のカラムの順に配置され、第１のカラムのｘ方向に第４のカラムが配置され、第２のカラムのｘ方向に第３のカラムが配置されることを特徴とする請求項４記載の描画装置。
6. 複数のカラムを備えた描画装置のうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定し、
   故障していないカラムを用いて描画する領域を設定し、
   設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力し、
   試料を配置するステージと相対移動しながら、故障していないカラムを用いて荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画し、
   前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端に位置することになるカラムが故障した際に、
   第ｎ回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
   第ｎ＋１回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障したカラムとは反対の端に位置するカラムが描画するように、故障していないカラムが前記所定の方向に向かって並列に試料が描画することを特徴とする描画方法。

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