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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-10
(45)【発行日】2024-06-18
(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/21 20060101AFI20240611BHJP
H01J 37/244 20060101ALI20240611BHJP
H01J 37/147 20060101ALI20240611BHJP
H01J 37/153 20060101ALI20240611BHJP
H01L 21/027 20060101ALI20240611BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20240611BHJP
【ＦＩ】
H01J37/21 Z
H01J37/244
H01J37/147 C
H01J37/147 A
H01J37/153 A
H01J37/153 B
H01J37/153 Z
H01L21/30 541F
H01L21/30 541Q
G03F7/20 504
G03F7/20 521
H01J37/147 B
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021042464
(22)【出願日】2021-03-16
(65)【公開番号】P2022142325
(43)【公開日】2022-09-30
【審査請求日】2023-10-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(72)【発明者】
【氏名】後藤 和也
【審査官】後藤 大思
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１８７９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０２２４７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
荷電粒子ビームを生成する光源と、前記荷電粒子ビームに対する光学系と、前記荷電粒子ビームに対するぼけ測定手段とを備え、前記光学系は、前記荷電粒子ビームによって照射される被照射面に前記荷電粒子ビームを伝送する少なくとも１段のレンズを備え、
前記光学系は、前記光源の像か、前記光学系内に配置され、前記荷電粒子ビームによって照射される開口板の開口の透過像か、または、前記光学系内に配置され、前記荷電粒子ビームによって照射される薄膜の透過像かを、前記少なくとも１段のレンズによって前記被照射面上に結び、
前記光学系は、さらに、前記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを補正するフォーカス補正手段と、前記被照射面の高さ位置に現れる２回非点収差を補正する２回非点補正手段とを備え、
前記フォーカス補正手段は、前記デフォーカスを補正するための信号をフォーカス補正信号として与えられ、前記フォーカス補正信号に応じて前記デフォーカスを変化させ、
前記２回非点補正手段は、前記２回非点収差を補正するための信号を２回非点補正信号として与えられ、前記２回非点補正信号に応じて前記２回非点収差を変化させ、
前記ぼけ測定手段は、前記被照射面の高さ位置に現れる、前記荷電粒子ビームのぼけであって、前記デフォーカスおよび前記２回非点収差次第で大きさを変えるぼけを、測定する、
ように構成された荷電粒子ビーム装置であって、
前記２回非点補正信号の強度を増減しながら、前記ぼけ測定手段により、前記ぼけの大きさを、前記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、前記ぼけの前記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする前記２回非点補正信号の強度と、前記ぼけの前記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする前記２回非点補正信号の強度との差を、第一の差として決定し、前記第一の差により、前記デフォーカスを表すという、第一の方法か、
前記２回非点補正信号の強度を増減しながら、前記ぼけ測定手段により、前記ぼけの大きさを、前記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、前記ぼけの前記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする前記２回非点補正信号の強度と、前記ぼけの前記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする前記２回非点補正信号の強度との平均を、第一の平均として決定し、前記ぼけの前記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする前記２回非点補正信号の強度と、前記第一の平均との差を、第二の差として決定し、前記第二の差により、前記デフォーカスを表すという、第二の方法か、
あるいは、前記２回非点補正信号の強度を増減しながら、前記ぼけ測定手段により、前記ぼけの大きさを、前記被照射面内の単一の方向に沿って測定し、前記ぼけの前記単一の方向の大きさを最小とする前記２回非点補正信号の強度と、前記２回非点補正信号の強度を増減しながら前記ぼけの大きさを前記単一の方向に沿って測定する前における前記２回非点補正信号の強度との差を、第三の差として決定し、前記第三の差により、前記デフォーカスを表すという、第三の方法により、前記デフォーカスを取得する
ように構成されたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項2】
前記被照射面の高さ位置に、前記ぼけを測定するためのナイフエッジ状のぼけ測定媒体を備え、さらに、前記光源から前記被照射面までの間に、前記荷電粒子ビームを偏向することによって前記荷電粒子ビームに前記ぼけ測定媒体を走査せしめるための走査手段を備え、
前記ぼけ測定媒体と前記走査手段とを前記ぼけ測定手段として用い、
前記ぼけ測定手段による前記ぼけの測定は、前記走査手段によって前記ぼけ測定媒体を走査しながら、前記荷電粒子ビームの、前記ぼけ測定媒体に遮られなかった部分の電流、または、前記ぼけ測定媒体に遮られた部分の電流を検出し、該検出された電流の波形の鈍りに基づいて前記ぼけを評価することによる、
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項3】
前記２回非点補正信号は、互いに独立な２成分から構成され、前記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分が前記２回非点補正手段に与えられることにより、前記２回非点収差に、互いに線形独立な２成分からなる変化が与えられ、
前記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分の各々を増減して取得される２通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差のうち、零でない大きさを持つ、いずれか１通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差により、前記デフォーカスが表される、
請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項4】
前記零でない大きさを持つ、いずれか１通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差は、前記２通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差のうち、いずれか絶対値の小さくない方の１通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差であり、前記いずれか絶対値の小さくない方の１通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差により、前記デフォーカスが表される、
請求項３に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項5】
前記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分のうちの１成分であって、前記デフォーカスを表すための前記１通りの前記第一、前記第二、または前記第三の差を呈する１成分を、第一の成分と称し、前記第一の方法により、前記第一の成分の呈する前記第一の差を決定するか、前記第二の方法により、前記第一の成分の呈する前記第二の差を決定するか、または、前記第三の方法により、前記第一の成分の呈する前記第三の差を決定するかし、
前記デフォーカスを、前記第一の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差によって表し、
前記フォーカス補正信号の強度に所定の変化量を与え、前記第一の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差であって、前記フォーカス補正信号の強度に前記所定の変化量が与えられる前後における前記第一、前記第二、または前記第三の差と、前記所定の変化量とから、前記第一の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差の、前記フォーカス補正信号の強度に関する偏微分係数を、第一の偏微分係数として決定し、
前記第一の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差によって表された前記デフォーカスを、前記第一の偏微分係数により、前記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算する、
請求項３または請求項４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項6】
前記第一の偏微分係数を決定した後に、該決定された前記第一の偏微分係数の値を記憶し、該決定された前記第一の偏微分係数の値を記憶した以降に、前記第一の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差によって表された前記デフォーカスの、前記フォーカス補正信号の強度の変化量への換算に、前記記憶された値の前記第一の偏微分係数を、繰り返し用いる、
請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項7】
前記デフォーカスを前記第一の偏微分係数によって前記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算した後に、そうして前記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算された前記デフォーカスを、前記フォーカス補正信号の強度に前記所定の変化量が与えられる前における前記フォーカス補正信号の強度から減算し、該減算の結果に等しい強度の前記フォーカス補正信号を、前記フォーカス補正手段に与える、請求項５または請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項8】
前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第二の差によって表す場合には、前記第一の平均に等しい強度の前記第一の成分を、前記２回非点補正手段に与え、前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第一の差によって表す場合には、前記ぼけの前記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする前記第一の成分の強度と、前記ぼけの前記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする前記第一の成分の強度との平均を、前記第一の平均として決定し、前記第一の平均に等しい強度の前記第一の成分を、前記２回非点補正手段に与える、
請求項７記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項9】
前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第三の差によって表す場合には、前記デフォーカスの取得のために前記第一の成分の強度を増減しながら前記ぼけの大きさを前記被照射面内の単一の方向に沿って測定する前に、前記ぼけの、前記単一の方向の大きさを最小とする前記第一の成分の強度と、前記ぼけの、前記被照射面内で前記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする前記第一の成分の強度との平均を、第二の平均として決定し、前記第二の平均に等しい強度の前記第一の成分を、前記２回非点補正手段に与えておく、
請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項10】
前記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分のうちの、前記第一の成分とは別の１成分を、第二の成分と称し、前記第二の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差を決定し、前記フォーカス補正信号の強度に、前記所定の変化量を、または前記所定の変化量とは別の所定の変化量を、与え、前記第二の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差であって、前記フォーカス補正信号の強度に前記所定の変化量または前記別の所定の変化量が与えられる前後における前記第一、前記第二、または前記第三の差と、前記所定の変化量または前記別の所定の変化量とから、前記第二の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差の、前記フォーカス補正信号の強度に関する偏微分係数を、第二の偏微分係数として決定し、前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第一の差によって表す場合には、前記第二の成分の呈する前記第一の差を、前記第一の方法によって決定するとともに、前記第二の偏微分係数を、前記第二の成分の呈する前記第一の差から決定し、前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第二の差によって表す場合には、前記第二の成分の呈する前記第二の差を、前記第二の方法によって決定するとともに、前記第二の偏微分係数を、前記第二の成分の呈する前記第二の差から決定し、前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第三の差によって表す場合には、前記第二の成分の呈する前記第三の差を、前記第三の方法によって決定するとともに、前記第二の偏微分係数を、前記第二の成分の呈する前記第三の差から決定し、
前記デフォーカスを、前記第一の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差によって表した後であって、そうして表された前記デフォーカスを前記第一の偏微分係数によって前記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算した後に、そうして前記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算された前記デフォーカスを、さらに、前記第二の偏微分係数により、前記第二の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差に換算し、
前記ぼけの前記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度と、前記ぼけの前記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度との平均を、別の第一の平均として決定するか、または、前記ぼけの、前記単一の方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度と、前記ぼけの、前記被照射面内で前記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度との平均を、別の第二の平均として決定するかし、
前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第一の差によって表す場合には、前記ぼけの前記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度と、前記第二の成分の呈する前記第一の差に換算された前記デフォーカスとから、前記別の第一の平均を決定するという、第四の方法により、前記別の第一の平均を決定し、
前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第二の差によって表す場合には、前記ぼけの前記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度と、前記第二の成分の呈する前記第二の差に換算された前記デフォーカスとから、前記別の第一の平均を決定するという、第五の方法により、前記別の第一の平均を決定し、
前記デフォーカスを前記第一の成分の呈する前記第三の差によって表す場合には、前記ぼけの、前記単一の方向の大きさを最小、または、前記ぼけの、前記被照射面内で前記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする前記第二の成分の強度と、前記第二の成分の呈する前記第三の差に換算された前記デフォーカスとから、前記別の第二の平均を決定するという、第六の方法により、前記別の第二の平均を決定し、
前記決定された前記別の第一または前記別の第二の平均に等しい強度の前記第二の成分を、前記２回非点補正手段に与える、
請求項８または請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項11】
前記第二の偏微分係数を決定した後に、該決定された前記第二の偏微分係数の値を記憶し、該決定された前記第二の偏微分係数の値を記憶した以降に、前記第一の偏微分係数によって前記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算された前記デフォーカスの、前記第二の成分の呈する前記第一、前記第二、または前記第三の差への換算に、前記記憶された値の前記第二の偏微分係数を、繰り返し用いる、
請求項１０に記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、結像機能を持つ荷電粒子ビーム装置に関する。そのような装置には、電子ビーム描画装置、電子ビーム３次元造形装置、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）が含まれる。
【背景技術】
【0002】
荷電粒子ビーム装置とは、ある目的のために荷電粒子ビームを制御および利用する装置である。荷電粒子ビームは、電子ビームとイオンビームに大別される。
荷電粒子ビーム装置の中でも、結像機能を持ち、微細な描画、造形、および観察等を目的とする装置は、用いるビームの収差およびぼけが小さいことを要求される。電子ビーム描画装置、電子ビーム３次元造形装置、走査型電子顕微鏡、および透過型電子顕微鏡は、そのような装置の代表である。
荷電粒子ビーム装置の中でも、結像機能を持ち、微細な描画、造形、および観察等を目的とする装置は、用いるビームの収差およびぼけが小さいことを要求される。電子ビーム描画装置、電子ビーム３次元造形装置、走査型電子顕微鏡、および透過型電子顕微鏡は、そのような装置の代表である。
【0003】
上記のような装置の一つとして、可変成形電子ビーム描画装置（特許文献１および非特許文献１を参照）を、以下に説明する。
【0004】
可変成形電子ビーム描画装置は、微細な描画を可能としつつ、かつ高い描画スループットを得ることを目的に生み出された電子ビーム描画装置である。可変成形電子ビーム描画装置は、主に、半導体デバイス製造用のフォトマスクの描画に用いられる。
可変成形電子ビーム描画装置は、上記目的のため、被描画材料（被露光材料）上における電子ビームの断面の形状および寸法を可変とし、その形状および寸法を、描画されるパターンに応じて制御する。ここで、被描画材料上における電子ビームの断面は、そのビームにより一度に露光される領域を決定する。
可変成形電子ビーム描画装置は、上記目的のため、被描画材料（被露光材料）上における電子ビームの断面の形状および寸法を可変とし、その形状および寸法を、描画されるパターンに応じて制御する。ここで、被描画材料上における電子ビームの断面は、そのビームにより一度に露光される領域を決定する。
【0005】
可変成形電子ビーム描画装置で用いられる光学系の例を、図２４に示す。図２４においては、説明の便宜上、光学系構成要素（レンズ、偏向器、および開口類）がＺ軸に沿って配置され、Ｚ軸の正の向きに電子ビーム１が流れるものとする。この光学系におけるレンズおよび偏向器類は、磁界型および静電型のいずれであってもよいが、以降では、特に明示のない限り、それぞれ、磁界型および静電型であるものとする。
【0006】
上記光学系は、まず、図２４に示すように、電子ビーム１を、照射レンズ２により収束するとともに、電子ビーム１により、第１の成形開口板３を照射する。ここで、電子ビーム１の供給源、即ち光源４としては、一般には、電子銃（図示せず）中に形成されるクロスオーバを想定すればよい。
上記照射の結果、第１の成形開口板３の下に、光源の像５が結ばれる。光源の像５の位置は、図２４において、光源４の高さ位置に起点を持つ光線（破線）が交わる位置に一致する。上記光学系の生む光源の像（光源の像５、１６、および１９）は、いずれも、これら光線が交わる位置に結ばれる。
上記照射の結果、第１の成形開口板３の下に、光源の像５が結ばれる。光源の像５の位置は、図２４において、光源４の高さ位置に起点を持つ光線（破線）が交わる位置に一致する。上記光学系の生む光源の像（光源の像５、１６、および１９）は、いずれも、これら光線が交わる位置に結ばれる。
【0007】
上記光学系は、次に、第１の成形開口板３の開口の像を、成形レンズ６により、第２の成形開口板７に投影する。その像の位置は、図２４において、第１の成形開口板３の高さ位置に起点を持つ光線（実線）が最初に交わる位置に一致する。上記光学系の生む成形開口板の開口の像（投影図形１１を含む）は、いずれも、これら光線が交わる位置に結ばれる。
上記光学系は、そして、第１の成形開口板３の開口の像と第２の成形開口板７の開口との重なりによって生じる図形（論理積）の像を、縮小レンズ８と対物レンズ９により、材料１０に投影する。即ち、材料１０が露光される。材料１０には、レジスト（感光材料）が塗布されている。
上記露光の結果、材料１０上のレジストが感光する。即ち、投影図形１１が材料１０上のレジストに転写される。従って、投影図形１１の形状、寸法、位置、および露光時間を制御することで、材料１０に所望のパターンが描画できる。
上記光学系は、そして、第１の成形開口板３の開口の像と第２の成形開口板７の開口との重なりによって生じる図形（論理積）の像を、縮小レンズ８と対物レンズ９により、材料１０に投影する。即ち、材料１０が露光される。材料１０には、レジスト（感光材料）が塗布されている。
上記露光の結果、材料１０上のレジストが感光する。即ち、投影図形１１が材料１０上のレジストに転写される。従って、投影図形１１の形状、寸法、位置、および露光時間を制御することで、材料１０に所望のパターンが描画できる。
【0008】
投影図形１１の形状と寸法（二次元）の制御は、成形偏向器１２による。成形偏向器１２によって電子ビーム１が偏向されれば、上述の重なりによって生じる図形の形状と寸法が変わり、従って、投影図形１１の形状と寸法も変わる。
【0009】
投影図形１１の位置（二次元）の制御は、対物偏向器１３と材料ステージ１４との併用による。対物偏向器１３の偏向可能領域、即ち偏向フィールド（正方形または長方形）には制限があるため、まず、材料ステージ１４によって材料１０を移動させることで、ステップの大きな位置決めが行われ、次に、対物偏向器１３によって電子ビーム１を偏向することで、ステップの小さな位置決めが行われる。
上記偏向フィールドの制限は、対物偏向器１３を駆動する電源（図示せず）の定格出力および対物偏向器１３の偏向感度による。ここで、偏向感度とは、材料１０の表面の高さ位置における、単位印加電圧当たりの偏向量を指す。
上記偏向フィールドの制限は、対物偏向器１３を駆動する電源（図示せず）の定格出力および対物偏向器１３の偏向感度による。ここで、偏向感度とは、材料１０の表面の高さ位置における、単位印加電圧当たりの偏向量を指す。
【0010】
対物偏向器１３の偏向フィールドは、描画スループット（描画速度）の観点からは、大きい方がよい。これは、対物偏向器１３の偏向フィールドを大きくすれば、その分だけ、材料ステージ１４の移動および停止の回数が減ることによる。
ここで、材料ステージ１４の移動および停止は、材料１０への描画の間、無駄時間（材料１０への描画に直接寄与しない時間）を生む。その移動および停止の回数は、対物偏向器１３の偏向フィールドの面積の、材料１０の面積に対する比に反比例する。
つまり、対物偏向器１３の偏向フィールドを大きくし、そうして材料ステージ１４の移動および停止の回数を減らせば、上記無駄時間が減り、その結果、描画スループットが向上する。
ここで、材料ステージ１４の移動および停止は、材料１０への描画の間、無駄時間（材料１０への描画に直接寄与しない時間）を生む。その移動および停止の回数は、対物偏向器１３の偏向フィールドの面積の、材料１０の面積に対する比に反比例する。
つまり、対物偏向器１３の偏向フィールドを大きくし、そうして材料ステージ１４の移動および停止の回数を減らせば、上記無駄時間が減り、その結果、描画スループットが向上する。
【0011】
対物偏向器１３は、８極の静電偏向器（多極子）である。対物偏向器１３の目的は電子ビーム１の二次元偏向であるから、対物偏向器１３の極数は４極（Ｘ偏向用およびＹ偏向用に各々２極）としてもよい。しかし、その極数を４極とすると、対物偏向器１３の中心からの半径に対し非線形な電位成分が新たに生じ、従って、その電位成分に由来する偏向収差が無視できなくなる。対物偏向器１３の極数を８極とすることで、その電位成分が低減され、従って、その電位成分に由来する偏向収差が低減される。
【0012】
投影図形１１の露光時間の制御は、ブランカー１５による。ブランカー１５が作動しない間は、電子ビーム１が材料１０に入射し、材料１０が露光されるが、ブランカー１５が作動すると、電子ビーム１が途中で遮断され、材料１０は露光されなくなる。従って、上記露光時間は、ブランカー１５の作動が一旦解除されてからそれが再び開始されるまでの時間である。ここで、ブランカー１５の作動によって電子ビーム１が遮断されるのは、その作動による電子ビーム１の偏向の結果、電子ビーム１がブランキング開口板１７の非開口部に入射することによる。ブランカー１５は、上述のような無駄時間中にも、電子ビーム１をこのように遮断する。
【0013】
可変成形電子ビーム描画装置の重要な性能指標は、描画スループット（描画速度）と描画精度である。これら性能指標に対する要求は、年々高くなっている。
【0014】
これら性能指標を同時に向上させることは可能だが、これら性能指標のうち、描画スループットを向上させると、描画精度が低下しがちとなる。即ち、描画スループットを向上させようとすると、描画精度向上の必要が増す。このことは、図２４を用いれば、次のように説明できる。
上記性能指標のうち、描画スループットを向上させるには、材料１０上における電子ビーム１の電流密度を高くする必要がある。（電子ビーム１の電流密度が高くなれば、それに反比例して投影図形１１の露光時間が短くなる。）一方、描画精度を向上させるには、材料１０上における電子ビーム１のぼけを小さくする必要がある。
ここで、描画精度とは、より具体的には、寸法精度である。可変成形電子ビーム描画装置の描画精度は、寸法精度と位置精度に大別される。これら描画精度のうち、前者には、主に電子ビーム１のぼけが関わり、後者には、主に電子ビーム１の位置ずれが関わる。
しかし、描画スループットを高くすべく、材料１０上における電子ビーム１の電流密度を高くすると、材料１０上における電子ビーム１のぼけが大きくなりがちとなる。これには、対物レンズ９および対物偏向器１３の生む収差が関わる。
上記性能指標のうち、描画スループットを向上させるには、材料１０上における電子ビーム１の電流密度を高くする必要がある。（電子ビーム１の電流密度が高くなれば、それに反比例して投影図形１１の露光時間が短くなる。）一方、描画精度を向上させるには、材料１０上における電子ビーム１のぼけを小さくする必要がある。
ここで、描画精度とは、より具体的には、寸法精度である。可変成形電子ビーム描画装置の描画精度は、寸法精度と位置精度に大別される。これら描画精度のうち、前者には、主に電子ビーム１のぼけが関わり、後者には、主に電子ビーム１の位置ずれが関わる。
しかし、描画スループットを高くすべく、材料１０上における電子ビーム１の電流密度を高くすると、材料１０上における電子ビーム１のぼけが大きくなりがちとなる。これには、対物レンズ９および対物偏向器１３の生む収差が関わる。
【0015】
このことから、上記光学系（図２４を参照）においては、描画精度向上の一環として、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因しないデフォーカス（フォーカスずれ）および非点収差が定期的に測定され、そして補正される。そのデフォーカスおよび非点収差は、いずれも、ナイフエッジ法（例えば、特許文献２を参照）によって測定され、そして補正される。
ここで、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因しないデフォーカスおよび非点収差とは、それぞれ、対物偏向器１３によって電子ビーム１が偏向されていない状態下で材料１０上に現れるデフォーカスおよび２回非点収差であり、即ち、それぞれ、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央におけるデフォーカスおよび２回非点収差である。
以降では、そのようなデフォーカスおよび非点収差を、それぞれ、軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差と称す。本明細書では、軸上デフォーカスを、軸上２回非点収差などと同様に、収差として扱う。
ここで、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因しないデフォーカスおよび非点収差とは、それぞれ、対物偏向器１３によって電子ビーム１が偏向されていない状態下で材料１０上に現れるデフォーカスおよび２回非点収差であり、即ち、それぞれ、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央におけるデフォーカスおよび２回非点収差である。
以降では、そのようなデフォーカスおよび非点収差を、それぞれ、軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差と称す。本明細書では、軸上デフォーカスを、軸上２回非点収差などと同様に、収差として扱う。
【0016】
上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差は、より詳細には、それぞれ、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの光線が材料１０の表面（近軸像面）において各主光線に対して示すデフォーカスおよび２回非点収差である。これら収差は、投影図形１１内の座標に依存せず、投影図形１１内の全域に現れる。（同様のことは、後述する偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差にも当てはまる。）
ここで、電子ビーム１に含まれる主光線は、投影図形１１内の像点の数（無数）だけ存在し、それら主光線は、全て、光源の像５、１６、および１９の各々の中心を通る。即ち、電子ビーム１に含まれる主光線は、光源の像５、１６、および１９の各々の高さ位置において１点に交わる。
補足すれば、投影図形１１内には、投影図形１１内の座標に依存するデフォーカスおよび２回非点収差も現れる。しかし、本明細書では、そのようなデフォーカスおよび２回非点収差は、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差（さらには、後述する偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差）に比して十分に小さく、従って無視できるものとする。
ここで、電子ビーム１に含まれる主光線は、投影図形１１内の像点の数（無数）だけ存在し、それら主光線は、全て、光源の像５、１６、および１９の各々の中心を通る。即ち、電子ビーム１に含まれる主光線は、光源の像５、１６、および１９の各々の高さ位置において１点に交わる。
補足すれば、投影図形１１内には、投影図形１１内の座標に依存するデフォーカスおよび２回非点収差も現れる。しかし、本明細書では、そのようなデフォーカスおよび２回非点収差は、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差（さらには、後述する偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差）に比して十分に小さく、従って無視できるものとする。
【0017】
上記光学系（図２４を参照）においては、描画精度向上の一環として、さらに、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因する偏向収差が定期的に測定され、そして補正される。これら収差は、電子ビーム１が対物偏向器１３によって偏向された状態で、ナイフエッジ法によって測定され、そして補正される。これら収差の測定および補正は、対物偏向器１３の偏向フィールド内の複数の点において行われる。これら複数の点は、より具体的には、対物偏向器１３の偏向フィールドをＸ方向およびＹ方向に幾つかに等分割または不等分割することで得られる格子点である。
ここで、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因する偏向収差とは、具体的には、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に伴って材料１０の高さ位置に現れる偏向歪収差、偏向像面湾曲収差（対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因するデフォーカス）、偏向非点収差（対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因する非点収差）、偏向コマ収差、および偏向色収差である。これら収差のうち、偏向歪収差は電子ビーム１の位置ずれに寄与し、その他は電子ビーム１のぼけに寄与する。
ただし、これら偏向収差のうち、通常測定および補正されるのは、偏向歪収差、偏向像面湾曲収差、および偏向非点収差である。ここで、偏向非点収差とは、より具体的には、偏向２回非点収差である。以降では、偏向歪収差についての説明は、割愛する。
ここで、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因する偏向収差とは、具体的には、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に伴って材料１０の高さ位置に現れる偏向歪収差、偏向像面湾曲収差（対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因するデフォーカス）、偏向非点収差（対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に起因する非点収差）、偏向コマ収差、および偏向色収差である。これら収差のうち、偏向歪収差は電子ビーム１の位置ずれに寄与し、その他は電子ビーム１のぼけに寄与する。
ただし、これら偏向収差のうち、通常測定および補正されるのは、偏向歪収差、偏向像面湾曲収差、および偏向非点収差である。ここで、偏向非点収差とは、より具体的には、偏向２回非点収差である。以降では、偏向歪収差についての説明は、割愛する。
【0018】
上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差は、それぞれ、フォーカス補正電流、２回非点補正電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧に対する、電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定され、そして補正される。
即ち、上記各収差（上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、または偏向２回非点収差）の測定および補正のため、上記各補正信号（フォーカス補正電流、２回非点補正電圧、フォーカス補正電圧、または２回非点補正電圧）に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得される。そして、そのために取得された各曲線から、電子ビーム１のぼけを最小とする各補正信号の値（強度）が決定され、そうして決定された値の各補正信号が、各レンズまたは補正器（対物レンズ９、下記静電型２回非点補正器、下記静電型フォーカス補正器、または下記静電型２回非点補正器）に入力される。
ここで、フォーカス補正電流とは、上記軸上デフォーカスの補正のために対物レンズ９（または縮小レンズ８）の励磁電流に加算される電流を指す。２回非点補正電圧とは、上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差の補正のために静電型２回非点補正器（図示せず）に入力される電圧を指す。フォーカス補正電圧とは、上記偏向像面湾曲収差の補正のために静電型フォーカス補正器（図示せず）に入力される電圧を指す。その静電型２回非点補正器および静電型フォーカス補正器は、例えば、対物偏向器１３の高さ位置と同じ程度の高さ位置に設けられる。フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧は、各々、１成分からなるが、２回非点補正電圧は、互いに独立な２成分からなる。
即ち、上記各収差（上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、または偏向２回非点収差）の測定および補正のため、上記各補正信号（フォーカス補正電流、２回非点補正電圧、フォーカス補正電圧、または２回非点補正電圧）に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得される。そして、そのために取得された各曲線から、電子ビーム１のぼけを最小とする各補正信号の値（強度）が決定され、そうして決定された値の各補正信号が、各レンズまたは補正器（対物レンズ９、下記静電型２回非点補正器、下記静電型フォーカス補正器、または下記静電型２回非点補正器）に入力される。
ここで、フォーカス補正電流とは、上記軸上デフォーカスの補正のために対物レンズ９（または縮小レンズ８）の励磁電流に加算される電流を指す。２回非点補正電圧とは、上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差の補正のために静電型２回非点補正器（図示せず）に入力される電圧を指す。フォーカス補正電圧とは、上記偏向像面湾曲収差の補正のために静電型フォーカス補正器（図示せず）に入力される電圧を指す。その静電型２回非点補正器および静電型フォーカス補正器は、例えば、対物偏向器１３の高さ位置と同じ程度の高さ位置に設けられる。フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧は、各々、１成分からなるが、２回非点補正電圧は、互いに独立な２成分からなる。
【0019】
フォーカス補正電流、２回非点補正電圧、およびフォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線は、それぞれ、フォーカス補正電流、２回非点補正電圧、およびフォーカス補正電圧を増減しながらナイフエッジ法によって電子ビーム１のぼけを測定することで、取得される。これら曲線は、より詳細には、そうして得られたぼけの複数の測定値に対する近似曲線である。これら曲線は、補正信号毎、およびその成分毎に、取得される。
【0020】
上記各収差（上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、または偏向２回非点収差）を上述の要領によって測定し、そして補正することは、上記各収差を零位法によって測定することに相当する。即ち、上記各収差の測定値および補正値は、電子ビーム１のぼけが最小となるとき、互いに釣り合う。ここで、上記各収差の測定値とは、上記各補正信号（フォーカス補正電流、２回非点補正電圧、フォーカス補正電圧、または２回非点補正電圧）に換算された上記各収差である。上記各収差の補正値とは、電子ビーム１のぼけを最小とする、上記各補正信号の値である。
上記各収差の測定値および補正値は、互いに大きさを同じくし、互いに符号を逆にする。この関係は、補正信号毎、およびその成分毎に、成立する。
上記各収差の測定値および補正値は、互いに大きさを同じくし、互いに符号を逆にする。この関係は、補正信号毎、およびその成分毎に、成立する。
【0021】
補足すれば、原理上、上記軸上デフォーカスは、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正の際に、上記偏向像面湾曲収差とともに測定および補正できる。即ち、上記軸上デフォーカスは、上記偏向像面湾曲収差の一部と見なせる。
しかし、実際にそのようにすると、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正の際に、一度に測定および補正すべき量（上記軸上デフォーカスと上記偏向像面湾曲収差との和）が大きくなる。その結果、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できないという、好ましくない事態が発生しやすくなる。
ここで、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できない事態とは、その曲線の谷の位置を確認するに足る幅だけフォーカス補正電圧を増減しようとすると、上記静電型フォーカス補正器に入力されるべきフォーカス補正電圧が、上記静電型フォーカス補正器に入力可能なフォーカス補正電圧の範囲から外れることを、指す。
同様のことは、上記軸上２回非点収差にも当てはまる。即ち、上記軸上２回非点収差は、上記偏向２回非点収差の測定および補正の際に、上記偏向２回非点収差とともに測定および補正できる。上記軸上２回非点収差を上記偏向２回非点収差とともに測定および補正すれば、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できないという事態が発生しうる。
ただし、このような好ましくない事態は、上記軸上２回非点収差を上記偏向２回非点収差とともに測定および補正するときよりも、上記軸上デフォーカスを上記偏向像面湾曲収差とともに測定および補正するときに、より発生しやすい。これには、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の持ちうる大きさが関わるとともに、上記静電型フォーカス補正器のフォーカス補正感度、および、上記静電型２回非点補正器の２回非点補正感度が関わる。ここで、フォーカス補正感度とは、単位フォーカス補正電圧当たりの、デフォーカスの補正量を指す。２回非点補正感度とは、単位２回非点補正電圧当たりの、２回非点収差の補正量を指す。
しかし、実際にそのようにすると、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正の際に、一度に測定および補正すべき量（上記軸上デフォーカスと上記偏向像面湾曲収差との和）が大きくなる。その結果、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できないという、好ましくない事態が発生しやすくなる。
ここで、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できない事態とは、その曲線の谷の位置を確認するに足る幅だけフォーカス補正電圧を増減しようとすると、上記静電型フォーカス補正器に入力されるべきフォーカス補正電圧が、上記静電型フォーカス補正器に入力可能なフォーカス補正電圧の範囲から外れることを、指す。
同様のことは、上記軸上２回非点収差にも当てはまる。即ち、上記軸上２回非点収差は、上記偏向２回非点収差の測定および補正の際に、上記偏向２回非点収差とともに測定および補正できる。上記軸上２回非点収差を上記偏向２回非点収差とともに測定および補正すれば、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できないという事態が発生しうる。
ただし、このような好ましくない事態は、上記軸上２回非点収差を上記偏向２回非点収差とともに測定および補正するときよりも、上記軸上デフォーカスを上記偏向像面湾曲収差とともに測定および補正するときに、より発生しやすい。これには、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の持ちうる大きさが関わるとともに、上記静電型フォーカス補正器のフォーカス補正感度、および、上記静電型２回非点補正器の２回非点補正感度が関わる。ここで、フォーカス補正感度とは、単位フォーカス補正電圧当たりの、デフォーカスの補正量を指す。２回非点補正感度とは、単位２回非点補正電圧当たりの、２回非点収差の補正量を指す。
【0022】
以上の説明においては、上記軸上デフォーカスが対物レンズ９（磁界型レンズ）によって補正され、また、上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差がそれぞれ上記静電型２回非点補正器、静電型フォーカス補正器、および静電型２回非点補正器（いずれも、静電型補正器）によって補正されるものとした。これら収差の補正を磁界型レンズ（または磁界型補正器）によるべきか、あるいは静電型補正器によるべきかは、補正される収差の補正が静的補正か、あるいは動的補正かに、依存する。ここで重要となるのは、静電型補正器は一般に磁界型レンズおよび磁界型補正器よりも速く動作することである。（速く動作するとは、補正信号に対して、より速い応答を示すことを、意味する。）
上記光学系が上記軸上デフォーカスの補正を対物レンズ９によるのは、上記光学系においては、上記軸上デフォーカスの補正は静的補正であればよいことによる。同様のことは、上記軸上２回非点収差にも当てはまる。即ち、上記軸上２回非点収差の補正を、上記静電型２回非点補正器にではなく、磁界型２回非点補正器（図示せず）によってもよい。
上記光学系（図２４を参照）が上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の補正をそれぞれ上記静電型フォーカス補正器および静電型２回非点補正器によるのは、上記光学系においては、これら収差の補正は動的補正である必要があることによる。即ち、可変成形電子ビーム描画装置は、自身の描画スループットを高めるべく、このような偏向収差の補正を、偏向座標毎に、高速に行う必要がある。（偏向座標とは、対物偏向器１３の偏向フィールド内の座標を指す。）
以降では、説明の便宜上、特に明示のない限り、上記軸上デフォーカスの補正を、先述の通り、対物レンズ９によるものとし、その一方で、上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の補正を、全て、対物偏向器１３によるものとする。
ここで、上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の補正を全て対物偏向器１３によるとは、対物偏向器１３に上記静電型２回非点補正器を兼ねさせるべく、偏向電圧に２回非点補正電圧を重畳する（例えば、特許文献２を参照）とともに、対物偏向器１３に上記静電型フォーカス補正器を兼ねさせるべく、偏向電圧にフォーカス補正電圧を重畳する（例えば、特許文献２を参照）ことを、意味する。（偏向電圧とは、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向のために対物偏向器１３に入力される電圧を指す。）対物偏向器１３に上記静電型２回非点補正器および静電型フォーカス補正器を兼ねさせれば、専用の非点補正器およびフォーカス補正器（即ち、上記静電型２回非点補正器および静電型フォーカス補正器）がいずれも不要になるだけでなく、それら補正器を駆動する電源（図示せず）も不要になる。
上記光学系が上記軸上デフォーカスの補正を対物レンズ９によるのは、上記光学系においては、上記軸上デフォーカスの補正は静的補正であればよいことによる。同様のことは、上記軸上２回非点収差にも当てはまる。即ち、上記軸上２回非点収差の補正を、上記静電型２回非点補正器にではなく、磁界型２回非点補正器（図示せず）によってもよい。
上記光学系（図２４を参照）が上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の補正をそれぞれ上記静電型フォーカス補正器および静電型２回非点補正器によるのは、上記光学系においては、これら収差の補正は動的補正である必要があることによる。即ち、可変成形電子ビーム描画装置は、自身の描画スループットを高めるべく、このような偏向収差の補正を、偏向座標毎に、高速に行う必要がある。（偏向座標とは、対物偏向器１３の偏向フィールド内の座標を指す。）
以降では、説明の便宜上、特に明示のない限り、上記軸上デフォーカスの補正を、先述の通り、対物レンズ９によるものとし、その一方で、上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の補正を、全て、対物偏向器１３によるものとする。
ここで、上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の補正を全て対物偏向器１３によるとは、対物偏向器１３に上記静電型２回非点補正器を兼ねさせるべく、偏向電圧に２回非点補正電圧を重畳する（例えば、特許文献２を参照）とともに、対物偏向器１３に上記静電型フォーカス補正器を兼ねさせるべく、偏向電圧にフォーカス補正電圧を重畳する（例えば、特許文献２を参照）ことを、意味する。（偏向電圧とは、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向のために対物偏向器１３に入力される電圧を指す。）対物偏向器１３に上記静電型２回非点補正器および静電型フォーカス補正器を兼ねさせれば、専用の非点補正器およびフォーカス補正器（即ち、上記静電型２回非点補正器および静電型フォーカス補正器）がいずれも不要になるだけでなく、それら補正器を駆動する電源（図示せず）も不要になる。
【0023】
補足すれば、対物偏向器１３は、単体では、低いフォーカス補正感度しか持ちえない。上記偏向像面湾曲収差の補正に足る程度に高いフォーカス補正感度を対物偏向器１３に持たせるには、対物偏向器１３を磁界型レンズの磁界中に配置することが必要である。上記光学系（図２４を参照）においてその磁界に相当するのは、対物レンズ９の磁界である。
対物偏向器１３が対物レンズ９の磁界中に配置されれば、対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力により、対物偏向器１３内の電位が、周囲の電位より高く（または低く）なる。その結果、対物レンズ９の収束作用の強度が変わる。これは、対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力の結果、対物レンズ９の磁界中における電子ビーム１の運動エネルギーが変わるからである。
対物偏向器１３に関するこれらのことは、上記静電型フォーカス補正器にも当てはまる。
対物偏向器１３が対物レンズ９の磁界中に配置されれば、対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力により、対物偏向器１３内の電位が、周囲の電位より高く（または低く）なる。その結果、対物レンズ９の収束作用の強度が変わる。これは、対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力の結果、対物レンズ９の磁界中における電子ビーム１の運動エネルギーが変わるからである。
対物偏向器１３に関するこれらのことは、上記静電型フォーカス補正器にも当てはまる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0024】
【文献】特開２００７－６７１９２号公報
【文献】特開２０１４－１９４９８２号公報
【非特許文献】
【0025】
【文献】K. Komagata, Y. Nakagawa, H. Takemura and N. Gotoh, Proc. SPIE, Vol.3096, pp.125-136, (1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0026】
上述の要領によって上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を測定し、そして補正することには、次の２つの問題がある。
【0027】
第一に、上記軸上デフォーカスの測定および補正においては、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得のため、長い時間が必要となる。これは、フォーカス補正電流に対する対物レンズ９の応答の遅さに起因する。その応答には、対物レンズ９の自己共振周波数が関わる。
【0028】
第二に、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正においては、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲が狭く、従って、上記偏向像面湾曲収差の測定可能な範囲が狭い。その測定可能な範囲が十分に広くなければ、先述のような好ましくない事態が発生しうる。即ち、上記偏向像面湾曲収差の測定の際に、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できない事態が発生しうる。
ここで、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲とは、対物偏向器１３がフォーカス補正電圧に応じてナイフエッジ（図示せず）上のデフォーカスを変化させうる範囲である。（ナイフエッジ上のデフォーカスとは、上記偏向像面湾曲収差と、対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力に起因するデフォーカスとの合成による収差である。）この範囲には、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３のフォーカス補正感度が関わる。一方、上記偏向像面湾曲収差の測定可能な範囲とは、より具体的には、上記偏向像面湾曲収差が、先述のように零位法によって測定されうる範囲である。
ここで、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲とは、対物偏向器１３がフォーカス補正電圧に応じてナイフエッジ（図示せず）上のデフォーカスを変化させうる範囲である。（ナイフエッジ上のデフォーカスとは、上記偏向像面湾曲収差と、対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力に起因するデフォーカスとの合成による収差である。）この範囲には、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３のフォーカス補正感度が関わる。一方、上記偏向像面湾曲収差の測定可能な範囲とは、より具体的には、上記偏向像面湾曲収差が、先述のように零位法によって測定されうる範囲である。
【0029】
上記第一の問題は、上記軸上デフォーカスの測定および補正の回数（頻度）次第で、大きな問題となる。その測定および補正の回数が増えれば、その回数に比例するように、取得されるべき曲線の本数が増える。
上記回数が増えうるのは、例えば、材料１０内に大きな高低差があり、それゆえ上記軸上デフォーカスが材料１０内の領域毎に大きく異なるような場合（本発明の実施例９を参照）においてである。そのような場合においては、上記軸上デフォーカスの補正残差を材料１０内の領域毎に低減すべく、材料１０内における上記軸上デフォーカスの測定点数を増やす必要が生じる。即ち、その測定点数に比例するように、上記回数が増える。
上記回数が増えうるのは、例えば、材料１０内に大きな高低差があり、それゆえ上記軸上デフォーカスが材料１０内の領域毎に大きく異なるような場合（本発明の実施例９を参照）においてである。そのような場合においては、上記軸上デフォーカスの補正残差を材料１０内の領域毎に低減すべく、材料１０内における上記軸上デフォーカスの測定点数を増やす必要が生じる。即ち、その測定点数に比例するように、上記回数が増える。
【0030】
上記第一の問題において注意すべきは、上記曲線の取得において、フォーカス補正電流は、上記曲線1本当たり複数の離散的な値を与えられること、そして、それら値毎に、電子ビーム１のぼけが測定されることである。即ち、それら値の個数に等しい回数だけ、電子ビーム１のぼけが測定され、その測定のたびに、フォーカス補正電流の変化に対する、上記ナイフエッジ上のデフォーカスの整定を待つ必要がある。つまり、その回数分の、電子ビーム１のぼけの測定に要する正味の時間に加え、その回数分の、上記ナイフエッジ上のデフォーカスの整定のための待ち時間（無駄時間）が必要になる。さらには、それら時間が、上記曲線の本数分だけ必要になる。
【0031】
上記第一の問題は、上記軸上デフォーカスの測定および補正を、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３によれば、解消されうる。
しかし、その代償として、上記軸上デフォーカスの測定可能な範囲が狭まり、目的の軸上デフォーカスが測定できなくなる可能性が高まる。これは、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲の狭さからである。
つまり、上記第一の問題は、上記ナイフエッジ上のデフォーカスを補正する手段の動作可能範囲と応答速度のトレードオフに関わる。
しかし、その代償として、上記軸上デフォーカスの測定可能な範囲が狭まり、目的の軸上デフォーカスが測定できなくなる可能性が高まる。これは、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲の狭さからである。
つまり、上記第一の問題は、上記ナイフエッジ上のデフォーカスを補正する手段の動作可能範囲と応答速度のトレードオフに関わる。
【0032】
上記第二の問題は、対物偏向器１３の偏向フィールドの大きさ次第で、大きな問題となる。その偏向フィールドを大きくすれば、先述のように描画スループットは向上するものの、上記偏向像面湾曲収差の大きさの変化しうる範囲の幅が大きくなり、従って、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲の狭さが、大きな問題になりやすくなる。ここで、上記偏向像面湾曲収差の大きさの変化しうる範囲の幅とは、対物偏向器１３の偏向フィールド内における、上記偏向像面湾曲収差の最大値と最小値の差を指す。（上記偏向像面湾曲収差の最大値と最小値は、それぞれ、投影図形１１の高さ位置の最大値と最小値に相当する。）
【0033】
上記第二の問題において注意すべきは、上記偏向像面湾曲収差の大きさの変化しうる範囲の幅は、図２４中の光学系構成要素の加工および組立誤差（特に、対物レンズ９および対物偏向器１３の加工および組立誤差）と、電子ビーム１の、対物レンズ９および対物偏向器１３に対するアライメントとに起因して増大しうることである。
ここで、上記偏向像面湾曲収差の大きさは、仮に対物偏向器１３の偏向フィールドが円形であれば、軸対称に分布する。その分布の中心は、上記誤差およびアライメント次第で、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央からずれる。そのずれが大きくなれば、上記偏向像面湾曲収差の大きさの変化しうる範囲の幅も、大きくなる。
ここで、上記偏向像面湾曲収差の大きさは、仮に対物偏向器１３の偏向フィールドが円形であれば、軸対称に分布する。その分布の中心は、上記誤差およびアライメント次第で、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央からずれる。そのずれが大きくなれば、上記偏向像面湾曲収差の大きさの変化しうる範囲の幅も、大きくなる。
【0034】
上記第二の問題においてさらに注意すべきは、たとえ、上記偏向像面湾曲収差の大きさの変化しうる範囲の幅が、対物偏向器１３が静電型フォーカス補正器として動作しうる範囲の幅以下であるという条件が成立しても、先述の事態（フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得できない事態）が発生しうることである。これには、これら幅の大きさが関わるとともに、フォーカス補正電圧の初期値も関わる。
【0035】
上記第二の問題は、まず、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得を、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得に置き換え、次に、それら曲線から、電子ビーム１のぼけを最小とするフォーカス補正電流の値を決定し、さらに、その値のフォーカス補正電流をフォーカス補正電圧に換算することで、解消されうる。
しかし、その代償として、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正に要する時間が長くなる。ここで注意すべきは、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正においては、フォーカス補正信号（フォーカス補正電圧またはフォーカス補正電流）に対する電子ビーム１のぼけの曲線が、先述の格子点毎に取得されることである。即ち、取得されるべき曲線の本数が、先述の格子点の数に比例する。
つまり、上記第二の問題も、上記第一の問題と同様に、上記ナイフエッジ上のデフォーカスを補正する手段の動作可能範囲と応答速度のトレードオフに関わる。
しかし、その代償として、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正に要する時間が長くなる。ここで注意すべきは、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正においては、フォーカス補正信号（フォーカス補正電圧またはフォーカス補正電流）に対する電子ビーム１のぼけの曲線が、先述の格子点毎に取得されることである。即ち、取得されるべき曲線の本数が、先述の格子点の数に比例する。
つまり、上記第二の問題も、上記第一の問題と同様に、上記ナイフエッジ上のデフォーカスを補正する手段の動作可能範囲と応答速度のトレードオフに関わる。
【0036】
本発明は、上記第一および第二の問題に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、自身の生むデフォーカス（軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方）を、短時間で、かつ十分に大きな測定可能範囲を以って測定し、さらにそのデフォーカスを補正することが可能な荷電粒子ビーム装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0037】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームを生成する光源と、その荷電粒子ビームに対する光学系と、その荷電粒子ビームに対するぼけ測定手段とを備える。
【0038】
上記光学系は、上記荷電粒子ビームによって照射される被照射面に上記荷電粒子ビームを伝送する少なくとも１段のレンズを備える。
上記光学系は、上記光源の像か、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される開口板の開口の透過像か、または、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される薄膜の透過像かを、上記少なくとも１段のレンズによって上記被照射面上に結ぶ。
上記光学系は、さらに、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを補正するフォーカス補正手段と、上記被照射面の高さ位置に現れる２回非点収差を補正する２回非点補正手段とを備える。
上記光学系は、上記光源の像か、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される開口板の開口の透過像か、または、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される薄膜の透過像かを、上記少なくとも１段のレンズによって上記被照射面上に結ぶ。
上記光学系は、さらに、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを補正するフォーカス補正手段と、上記被照射面の高さ位置に現れる２回非点収差を補正する２回非点補正手段とを備える。
【0039】
上記フォーカス補正手段は、上記デフォーカスを補正するための信号をフォーカス補正信号として与えられ、その信号に応じて上記デフォーカスを変化させる。
上記２回非点補正手段は、上記２回非点収差を補正するための信号を２回非点補正信号として与えられ、その信号に応じて上記２回非点収差を変化させる。
上記ぼけ測定手段は、上記被照射面の高さ位置に現れる、上記荷電粒子ビームのぼけを測定する。そのぼけは、自身の大きさを、上記デフォーカスおよび２回非点収差次第で変える。
上記２回非点補正手段は、上記２回非点収差を補正するための信号を２回非点補正信号として与えられ、その信号に応じて上記２回非点収差を変化させる。
上記ぼけ測定手段は、上記被照射面の高さ位置に現れる、上記荷電粒子ビームのぼけを測定する。そのぼけは、自身の大きさを、上記デフォーカスおよび２回非点収差次第で変える。
【0040】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、下記３つの方法（第一、第二、および第三の方法）のいずれかによって上記デフォーカスを取得するように構成されている。
第一の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との差を、第一の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第二の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との平均を、第一の平均として決定し、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記第一の平均との差を、第二の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第三の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の単一の方向に沿って測定し、上記ぼけのその単一の方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら上記ぼけの大きさをその単一の方向に沿って測定する前における上記２回非点補正信号の強度との差を、第三の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第一の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との差を、第一の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第二の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との平均を、第一の平均として決定し、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記第一の平均との差を、第二の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第三の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の単一の方向に沿って測定し、上記ぼけのその単一の方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら上記ぼけの大きさをその単一の方向に沿って測定する前における上記２回非点補正信号の強度との差を、第三の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
【発明の効果】
【0041】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、上述のように、上記第一、第二、または第三の方法により、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを取得するように、構成されている。
これにより、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定することができるようになる。
これにより、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の実施例１の装置（可変成形電子ビーム描画装置）の光学系、測定系、および制御系の構成を示す図である。
【図2】実施例１において偏向電圧、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧が従う電極電圧配分を示す図である。
【図4】Ａ ２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を示す図である。Ｂ ２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を示す図である。Ｃ、Ｄ Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにナイフエッジ上に表れている２回非点収差が零でない場合に取得される、Ｖ２Ａ（またはＶ２Ｂ）に対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を示す図である。
【図5】ＸＹ差ＤＡとフォーカス補正電流Ｉ０Ａとの関係、およびＸＹ差ＤＢとフォーカス補正電流Ｉ０Ａとの関係の例を示す図である。
【図6】実施例１の装置の生む軸上デフォーカスの測定および補正のルーチンを示す図である。
【図9】実施例１の装置の生む軸上デフォーカスの、別の測定および補正のルーチンを示す図である。
【図10】実施例１の装置の生む偏向像面湾曲収差の測定および補正のルーチンを示す図である。
【図13】デフォーカス図形ＳＦの例を示す図である。
【図14】２回非点収差図形Ｓ２の例を示す図である。
【図15】Ａ ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の例を示す図である。Ｂ ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の例を示す図である。
【図16】Ａ ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円が、Ｘ軸またはＹ軸に平行な長軸（または短軸）を有する様子を示す図である。Ｂ ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円が、Ｘ軸およびＹ軸に対してπ／４（４５°）だけ回転している長軸（または短軸）を有する様子を示す図である。
【図17】ｘｄおよびｙｄが、それぞれ、収差図形ＳＦ＋Ｓ２のＸ方向およびＹ方向の幅であることを示す図である。
【図18】実施例２の装置（可変成形電子ビーム描画装置）が、図８の示すサブルーチン（Ｉ０Ａ０
（ｍ）の決定）の代わりに実行するサブルーチン（Ｉ０Ａ０
（ｍ）、Ｖ２Ａ０
（ｍ）、およびＶ２Ｂ０
（ｍ）の決定）の内容を示す図である。
【図21】実施例９の装置（可変成形電子ビーム描画装置）の測定系の構成を示す図である。
【図22】実施例１０の装置（スポット電子ビーム描画装置）の光学系の構成を示す図である。
【図23】実施例１２の装置（透過型電子顕微鏡）の光学系の構成を示す図である。
【図24】可変成形電子ビーム描画装置で用いられる光学系の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0043】
本発明の概要＞
本発明は、自身の生むデフォーカスを、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定し、さらにそのデフォーカスを補正することが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することを、目的とする。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、上記目的のため、以下のように構成されている。
本発明は、自身の生むデフォーカスを、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定し、さらにそのデフォーカスを補正することが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することを、目的とする。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、上記目的のため、以下のように構成されている。
【0044】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームを生成する光源と、その荷電粒子ビームに対する光学系およびぼけ測定手段とを備える。
【0045】
上記光学系は、上記荷電粒子ビームによって照射される被照射面に上記荷電粒子ビームを伝送する少なくとも１段のレンズを備える。
上記光学系は、上記光源の像か、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される開口板の開口の透過像か、または、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される薄膜の透過像かを、上記少なくとも１段のレンズによって上記被照射面上に結ぶ。
上記光学系は、さらに、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを補正するフォーカス補正手段と、上記被照射面の高さ位置に現れる２回非点収差を補正する２回非点補正手段とを備える。
上記光学系は、上記光源の像か、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される開口板の開口の透過像か、または、上記光学系内に配置され、上記荷電粒子ビームによって照射される薄膜の透過像かを、上記少なくとも１段のレンズによって上記被照射面上に結ぶ。
上記光学系は、さらに、上記被照射面の高さ位置に現れるデフォーカスを補正するフォーカス補正手段と、上記被照射面の高さ位置に現れる２回非点収差を補正する２回非点補正手段とを備える。
【0046】
上記フォーカス補正手段は、上記デフォーカスを補正するための信号をフォーカス補正信号として与えられ、その信号に応じて上記デフォーカスを変化させる。
上記２回非点補正手段は、上記２回非点収差を補正するための信号を２回非点補正信号として与えられ、その信号に応じて上記２回非点収差を変化させる。
上記ぼけ測定手段は、上記被照射面の高さ位置に現れる、上記荷電粒子ビームのぼけを測定する。そのぼけは、自身の大きさを、上記デフォーカスおよび２回非点収差次第で変える。
上記２回非点補正手段は、上記２回非点収差を補正するための信号を２回非点補正信号として与えられ、その信号に応じて上記２回非点収差を変化させる。
上記ぼけ測定手段は、上記被照射面の高さ位置に現れる、上記荷電粒子ビームのぼけを測定する。そのぼけは、自身の大きさを、上記デフォーカスおよび２回非点収差次第で変える。
【0047】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、下記３つの方法（第一、第二、および第三の方法）のいずれかによって上記デフォーカスを取得するように構成されている。
第一の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との差を、第一の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第二の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との平均を、第一の平均として決定し、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記第一の平均との差を、第二の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第三の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の単一の方向に沿って測定し、上記ぼけのその単一の方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら上記ぼけの大きさをその単一の方向に沿って測定する前における上記２回非点補正信号の強度との差を、第三の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第一の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との差を、第一の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第二の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の互いに直交する２方向の各々に沿って測定し、上記ぼけのその２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記ぼけのその２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度との平均を、第一の平均として決定し、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記第一の平均との差を、第二の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
第三の方法は、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら、上記ぼけ測定手段により、上記ぼけの大きさを、上記被照射面内の単一の方向に沿って測定し、上記ぼけのその単一の方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度と、上記２回非点補正信号の強度を増減しながら上記ぼけの大きさをその単一の方向に沿って測定する前における上記２回非点補正信号の強度との差を、第三の差として決定し、この差により、上記デフォーカスを表す。
【0048】
上記構成においては、上述のように、上記第一、第二、または第三の方法により、上記デフォーカスが取得される。これにより、上記デフォーカスを、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定することができるようになる。
これは、上記構成においては、上記デフォーカスが、フォーカス補正信号に対する上記ぼけの測定結果にではなく、２回非点補正信号に対する上記ぼけの測定結果に基づいて測定されることによる。その測定には、上記２回非点補正手段の、上記２回非点補正信号に対する応答の速さと、上記２回非点補正手段が上記２回非点補正信号に応じて上記２回非点収差を変化させうる範囲の大きさとが、活かされている。
ここで、２回非点補正信号に対する上記ぼけの測定結果とは、２回非点補正信号の複数の強度値に対する、上記ぼけの上記各方向の大きさの測定値である。これら測定値は、これら測定値に対する近似曲線によって表せる。そのようにすれば、各近似曲線の谷の位置から、上記ぼけの各方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度が、決定できる。
これは、上記構成においては、上記デフォーカスが、フォーカス補正信号に対する上記ぼけの測定結果にではなく、２回非点補正信号に対する上記ぼけの測定結果に基づいて測定されることによる。その測定には、上記２回非点補正手段の、上記２回非点補正信号に対する応答の速さと、上記２回非点補正手段が上記２回非点補正信号に応じて上記２回非点収差を変化させうる範囲の大きさとが、活かされている。
ここで、２回非点補正信号に対する上記ぼけの測定結果とは、２回非点補正信号の複数の強度値に対する、上記ぼけの上記各方向の大きさの測定値である。これら測定値は、これら測定値に対する近似曲線によって表せる。そのようにすれば、各近似曲線の谷の位置から、上記ぼけの各方向の大きさを最小とする上記２回非点補正信号の強度が、決定できる。
【0049】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記被照射面の高さ位置に、上記ぼけを測定するためのナイフエッジ状のぼけ測定媒体を備え、さらに、上記光源から上記被照射面までの間に、上記荷電粒子ビームを偏向することによって上記荷電粒子ビームに上記ぼけ測定媒体を走査せしめるための走査手段を備え、該備えられたぼけ測定媒体および走査手段を、上記ぼけ測定手段として用いるように、構成できる。
上記ぼけ測定手段による上記ぼけの測定は、より具体的には、上記走査手段によって上記ぼけ測定媒体を走査しながら、上記荷電粒子ビームの、上記ぼけ測定媒体に遮られなかった部分の電流、または、上記ぼけ測定媒体に遮られた部分の電流を検出し、該検出された電流の波形の鈍りに基づいて上記ぼけを評価することによる。
上記ぼけ測定手段による上記ぼけの測定は、より具体的には、上記走査手段によって上記ぼけ測定媒体を走査しながら、上記荷電粒子ビームの、上記ぼけ測定媒体に遮られなかった部分の電流、または、上記ぼけ測定媒体に遮られた部分の電流を検出し、該検出された電流の波形の鈍りに基づいて上記ぼけを評価することによる。
【0050】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記２回非点補正信号は互いに独立な２成分から構成されるものとしたうえで、上記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分が上記２回非点補正手段に与えられることにより、上記２回非点収差に、互いに線形独立な２成分からなる変化が与えられるように、構成できる。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、そのうえで、上記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分の各々を増減して取得される２通りの上記第一、第二、または第三の差のうち、零でない大きさを持つ、いずれか１通りの上記第一、第二、または第三の差により、上記デフォーカスが表されるように、構成できる。
上記構成により、上記デフォーカスが零でない大きさを持っているにもかかわらず上記デフォーカスが零と誤判定されるという好ましくない事態が、確実に防止される。もし上記構成によらなければ、そのような事態が、上記２回非点補正信号に起因して上記被照射面上に発生する２回非点収差の回転角次第、および、上記２方向または単一の方向次第で、発生しうる。（ここで、上記２回非点補正信号に起因して上記被照射面上に発生する２回非点収差は、上記２回非点収差に与えられる、互いに線形独立な２成分からなる変化に、相当する。）
本発明の荷電粒子ビーム装置は、そのうえで、上記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分の各々を増減して取得される２通りの上記第一、第二、または第三の差のうち、零でない大きさを持つ、いずれか１通りの上記第一、第二、または第三の差により、上記デフォーカスが表されるように、構成できる。
上記構成により、上記デフォーカスが零でない大きさを持っているにもかかわらず上記デフォーカスが零と誤判定されるという好ましくない事態が、確実に防止される。もし上記構成によらなければ、そのような事態が、上記２回非点補正信号に起因して上記被照射面上に発生する２回非点収差の回転角次第、および、上記２方向または単一の方向次第で、発生しうる。（ここで、上記２回非点補正信号に起因して上記被照射面上に発生する２回非点収差は、上記２回非点収差に与えられる、互いに線形独立な２成分からなる変化に、相当する。）
【0051】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記零でない大きさを持つ、いずれか１通りの上記第一、第二、または第三の差は、上記２通りの上記第一、第二、または第三の差のうち、いずれか絶対値の小さくない方の１通りの上記第一、第二、または第三の差であり、上記いずれか絶対値の小さくない方の１通りの上記第一、第二、または第三の差により、上記デフォーカスが表されるように、構成できる。
この構成により、上記デフォーカスの測定精度の低下が防止される。
この構成により、上記デフォーカスの測定精度の低下が防止される。
【0052】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記デフォーカスを表すための上記１通りの上記第一、第二、または第三の差を呈する１成分を、第一の成分と称し、上記第一の方法により、上記第一の成分の呈する上記第一の差を決定するか、上記第二の方法により、上記第一の成分の呈する上記第二の差を決定するか、または、上記第三の方法により、上記第一の成分の呈する上記第三の差を決定するかし、上記デフォーカスを、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差によって表すように、構成できる。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、そのうえで、上記フォーカス補正信号の強度に所定の変化量を与え、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差であって、上記フォーカス補正信号の強度に上記所定の変化量が与えられる前後における上記第一、第二、または第三の差と、上記所定の変化量とから、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差の、上記フォーカス補正信号の強度に関する偏微分係数を、第一の偏微分係数として決定し、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差によって表された上記デフォーカスを、上記第一の偏微分係数により、上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算するように、構成できる。
上記構成により、上記デフォーカスが、上記フォーカス補正信号の強度の変化量として評価される。従って、以降、その変化量に基づいて上記デフォーカスを補正することができる。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、そのうえで、上記フォーカス補正信号の強度に所定の変化量を与え、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差であって、上記フォーカス補正信号の強度に上記所定の変化量が与えられる前後における上記第一、第二、または第三の差と、上記所定の変化量とから、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差の、上記フォーカス補正信号の強度に関する偏微分係数を、第一の偏微分係数として決定し、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差によって表された上記デフォーカスを、上記第一の偏微分係数により、上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算するように、構成できる。
上記構成により、上記デフォーカスが、上記フォーカス補正信号の強度の変化量として評価される。従って、以降、その変化量に基づいて上記デフォーカスを補正することができる。
【0053】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記第一の偏微分係数を決定した後に、該決定された上記第一の偏微分係数の値を記憶し、それ以降、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差によって表された上記デフォーカスの、上記フォーカス補正信号の強度の変化量への換算に、上記記憶された値の上記第一の偏微分係数を、繰り返し用いるように、構成できる。
これにより、上記デフォーカスの測定のたび（上記換算のたび）に上記第一の偏微分係数を求め直す必要がなくなる。
これにより、上記デフォーカスの測定のたび（上記換算のたび）に上記第一の偏微分係数を求め直す必要がなくなる。
【0054】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記デフォーカスを上記第一の偏微分係数によって上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算した後に、そうして上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算された上記デフォーカスを、上記フォーカス補正信号の強度に上記所定の変化量が与えられる前における上記フォーカス補正信号の強度から減算し、該減算の結果に等しい強度の上記フォーカス補正信号を、上記フォーカス補正手段に与えるように、構成できる。
これにより、上記デフォーカスが補正される。
これにより、上記デフォーカスが補正される。
【0055】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記デフォーカスを上記第一の成分の呈する上記第二の差によって表す場合には、上記第一の平均に等しい強度の上記第一の成分を、上記２回非点補正手段に与え、また、上記デフォーカスを上記第一の成分の呈する上記第一の差によって表す場合には、上記ぼけの上記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記第一の成分の強度と、上記ぼけの上記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記第一の成分の強度との平均を、上記第一の平均として決定し、その平均に等しい強度の上記第一の成分を、上記２回非点補正手段に与えるように、構成できる。
これにより、上記デフォーカスの取得を上記第一または第二の方法による場合に、上記デフォーカスが補正されるとともに、上記２回非点収差の、上記第一の成分によって補正可能な成分が、補正される。
上記構成においては、上記第一の成分に対する上記ぼけの測定結果が、上記第一または第二の差の決定にだけでなく、上記第一の平均の決定にも用いられる。ここで、上記第一の成分に対する上記ぼけの測定結果とは、上記第一の成分の複数の強度値に対する、上記ぼけの上記各方向の大きさの測定値である。
従って、上記構成においては、それら測定値を上記２回非点収差の測定および補正のために改めて取得する必要がなくなる。即ち、上記構成においては、その分だけ、上記２回非点収差の測定および補正に要する時間が、短くなる。
これにより、上記デフォーカスの取得を上記第一または第二の方法による場合に、上記デフォーカスが補正されるとともに、上記２回非点収差の、上記第一の成分によって補正可能な成分が、補正される。
上記構成においては、上記第一の成分に対する上記ぼけの測定結果が、上記第一または第二の差の決定にだけでなく、上記第一の平均の決定にも用いられる。ここで、上記第一の成分に対する上記ぼけの測定結果とは、上記第一の成分の複数の強度値に対する、上記ぼけの上記各方向の大きさの測定値である。
従って、上記構成においては、それら測定値を上記２回非点収差の測定および補正のために改めて取得する必要がなくなる。即ち、上記構成においては、その分だけ、上記２回非点収差の測定および補正に要する時間が、短くなる。
【0056】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記デフォーカスを上記第一の成分の呈する上記第三の差によって表す場合には、上記デフォーカスの取得のために上記第一の成分の強度を増減しながら上記ぼけの大きさを上記被照射面内の単一の方向に沿って測定する前に、上記ぼけの、上記単一の方向の大きさを最小とする上記第一の成分の強度と、上記ぼけの、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする上記第一の成分の強度との平均を、第二の平均として決定し、その平均に等しい強度の上記第一の成分を、上記２回非点補正手段に与えておくように、構成できる。
これにより、上記デフォーカスの取得を上記第三の方法による場合において、上記デフォーカスが測定される前に、上記２回非点収差の、上記第一の成分によって補正可能な成分が、補正される。
その結果、上記デフォーカスの取得を上記第三の方法による場合に、上記デフォーカスが、より高精度に測定され、従って、上記デフォーカスが、より高精度に補正される。
これにより、上記デフォーカスの取得を上記第三の方法による場合において、上記デフォーカスが測定される前に、上記２回非点収差の、上記第一の成分によって補正可能な成分が、補正される。
その結果、上記デフォーカスの取得を上記第三の方法による場合に、上記デフォーカスが、より高精度に測定され、従って、上記デフォーカスが、より高精度に補正される。
【0057】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記２回非点補正信号を構成する互いに独立な２成分のうちの、上記第一の成分とは別の１成分を、第二の成分と称し、上記第二の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差を決定し、上記フォーカス補正信号の強度に、上記所定の変化量を、または上記所定の変化量とは別の所定の変化量を、与え、上記第二の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差であって、上記フォーカス補正信号の強度に上記所定の変化量または別の所定の変化量が与えられる前後における上記第一、第二、または第三の差と、上記所定の変化量または別の所定の変化量とから、上記第二の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差の、上記フォーカス補正信号の強度に関する偏微分係数を、第二の偏微分係数として決定するように、構成でき、そのうえで、上記デフォーカスを、上記第一の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差によって表した後であって、そうして表された上記デフォーカスを上記第一の偏微分係数によって上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算した後に、そうして上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算された上記デフォーカスを、さらに、上記第二の偏微分係数により、上記第二の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差に換算するように、構成できる。
ただし、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第一の差によって表される場合には、上記第二の成分の呈する上記第一の差が、上記第一の方法によって決定されるとともに、上記第二の偏微分係数が、上記第二の成分の呈する上記第一の差から決定される。上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第二の差によって表される場合には、上記第二の成分の呈する上記第二の差が、上記第二の方法によって決定されるとともに、上記第二の偏微分係数が、上記第二の成分の呈する上記第二の差から決定される。上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第三の差によって表される場合には、上記第二の成分の呈する上記第三の差が、上記第三の方法によって決定されるとともに、上記第二の偏微分係数が、上記第二の成分の呈する上記第三の差から決定される。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、そのうえで、上記ぼけの上記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記ぼけの上記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度との平均を、別の第一の平均として決定するか、または、上記ぼけの、上記単一の方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記ぼけの、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度との平均を、別の第二の平均として決定するかし、該決定された別の第一または別の第二の平均に等しい強度の上記第二の成分を、上記２回非点補正手段に与えるように、構成できる。
ただし、上記別の第一または別の第二の平均は、下記３つの方法（第四、第五、および第六の方法）のいずれかによって決定される。
第四の方法は、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記第二の成分の呈する上記第一の差に換算された上記デフォーカスとから、上記別の第一の平均を決定する。
第五の方法は、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記第二の成分の呈する上記第二の差に換算された上記デフォーカスとから、上記別の第一の平均を決定する。
第六の方法は、上記ぼけの、上記単一の方向の大きさを最小、または、上記ぼけの、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記第二の成分の呈する上記第三の差に換算された上記デフォーカスとから、上記別の第二の平均を決定する。
上記第四の方法は、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第一の差によって表される場合に、用いられる。上記第五の方法は、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第二の差によって表される場合に、用いられる。上記第六の方法は、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第三の差によって表される場合に、用いられる。
上記構成により、上記デフォーカスが補正されるとともに、上記２回非点収差の、上記第一の成分によって補正可能な成分が補正されるのに加え、上記２回非点収差の、上記第二の成分によって補正可能な成分が補正される。
上記構成においては、上記別の第一または別の第二の平均が決定される際に、上記ぼけの大きさが、上記２方向にではなく、上記２方向のうちの１方向のみに、上記単一の方向のみに、または、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向のみに沿って、測定される。即ち、上記構成においては、その分だけ、上記２回非点収差の測定および補正に要する時間が、短くなる。
ただし、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第一の差によって表される場合には、上記第二の成分の呈する上記第一の差が、上記第一の方法によって決定されるとともに、上記第二の偏微分係数が、上記第二の成分の呈する上記第一の差から決定される。上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第二の差によって表される場合には、上記第二の成分の呈する上記第二の差が、上記第二の方法によって決定されるとともに、上記第二の偏微分係数が、上記第二の成分の呈する上記第二の差から決定される。上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第三の差によって表される場合には、上記第二の成分の呈する上記第三の差が、上記第三の方法によって決定されるとともに、上記第二の偏微分係数が、上記第二の成分の呈する上記第三の差から決定される。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、そのうえで、上記ぼけの上記２方向のうちの１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記ぼけの上記２方向のうちのもう１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度との平均を、別の第一の平均として決定するか、または、上記ぼけの、上記単一の方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記ぼけの、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度との平均を、別の第二の平均として決定するかし、該決定された別の第一または別の第二の平均に等しい強度の上記第二の成分を、上記２回非点補正手段に与えるように、構成できる。
ただし、上記別の第一または別の第二の平均は、下記３つの方法（第四、第五、および第六の方法）のいずれかによって決定される。
第四の方法は、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記第二の成分の呈する上記第一の差に換算された上記デフォーカスとから、上記別の第一の平均を決定する。
第五の方法は、上記ぼけの上記２方向のうちのいずれか１方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記第二の成分の呈する上記第二の差に換算された上記デフォーカスとから、上記別の第一の平均を決定する。
第六の方法は、上記ぼけの、上記単一の方向の大きさを最小、または、上記ぼけの、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向の大きさを最小とする上記第二の成分の強度と、上記第二の成分の呈する上記第三の差に換算された上記デフォーカスとから、上記別の第二の平均を決定する。
上記第四の方法は、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第一の差によって表される場合に、用いられる。上記第五の方法は、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第二の差によって表される場合に、用いられる。上記第六の方法は、上記デフォーカスが上記第一の成分の呈する上記第三の差によって表される場合に、用いられる。
上記構成により、上記デフォーカスが補正されるとともに、上記２回非点収差の、上記第一の成分によって補正可能な成分が補正されるのに加え、上記２回非点収差の、上記第二の成分によって補正可能な成分が補正される。
上記構成においては、上記別の第一または別の第二の平均が決定される際に、上記ぼけの大きさが、上記２方向にではなく、上記２方向のうちの１方向のみに、上記単一の方向のみに、または、上記被照射面内で上記単一の方向に直交する方向のみに沿って、測定される。即ち、上記構成においては、その分だけ、上記２回非点収差の測定および補正に要する時間が、短くなる。
【0058】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記第二の偏微分係数を決定した後に、該決定された上記第二の偏微分係数の値を記憶し、それ以降、上記第一の偏微分係数によって上記フォーカス補正信号の強度の変化量に換算された上記デフォーカスの、上記第二の成分の呈する上記第一、第二、または第三の差への換算に、上記記憶された値の上記第二の偏微分係数を、繰り返し用いるように、構成できる。
これにより、上記２回非点収差の測定および補正のたびに上記第二の偏微分係数を求め直す必要が、なくなる。
これにより、上記２回非点収差の測定および補正のたびに上記第二の偏微分係数を求め直す必要が、なくなる。
【0059】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、結像機能を持つ各種の電子ビーム装置として構成されうる。そのような装置には、電子ビーム描画装置、電子ビーム３次元造形装置、走査型電子顕微鏡、および透過型電子顕微鏡が含まれる。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、また、結像機能を持つ各種のイオンビーム装置としても構成されうる。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、また、結像機能を持つ各種のイオンビーム装置としても構成されうる。
【0060】
＜２．実施例＞
以下に、本発明の荷電粒子ビーム装置の具体的な実施例を説明する。
以下に、本発明の荷電粒子ビーム装置の具体的な実施例を説明する。
【0061】
（実施例１）
本発明の荷電粒子ビーム装置の基本的な実施例を、実施例１として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置の基本的な実施例を、実施例１として、以下に説明する。
【0062】
本実施例では、本発明の荷電粒子ビーム装置が、可変成形電子ビーム描画装置として構成されている。本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）の構成を、図１に示す。図１には、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成が示されている。
【0063】
本実施例の装置の光学系は、図１に示すように、図２４の光学系と、構成を同じくする。（図１および図２４の光学系において、同じ構成要素には、同じ符号が付されている。）ただし、図１では、第２の成形開口板７よりも電子ビーム１の上流側の光学系構成要素が省略されている。
本実施例の装置の光学系におけるレンズおよび偏向器類は、磁界型および静電型のいずれであってもよいが、以降では、それぞれ、磁界型および静電型であるものとする。
これらレンズおよび偏向器類のうち、本実施例で重要となるのは、対物偏向器１３である。対物偏向器１３は、８極の静電偏向器である。対物偏向器１３は、π／４（４５°）間隔で８つに等分割された導電性かつ非磁性の中空円筒からなる。対物偏向器１３の極数は、８極以外（例えば１２極）であってもよいが、以降では、８極とする。
本実施例の装置の光学系におけるレンズおよび偏向器類は、磁界型および静電型のいずれであってもよいが、以降では、それぞれ、磁界型および静電型であるものとする。
これらレンズおよび偏向器類のうち、本実施例で重要となるのは、対物偏向器１３である。対物偏向器１３は、８極の静電偏向器である。対物偏向器１３は、π／４（４５°）間隔で８つに等分割された導電性かつ非磁性の中空円筒からなる。対物偏向器１３の極数は、８極以外（例えば１２極）であってもよいが、以降では、８極とする。
【0064】
本実施例の装置の測定系は、図１に示すように、ナイフエッジ２０およびファラデーカップ２１を備える。ナイフエッジ２０およびファラデーカップ２１は、図１に示すように、材料ステージ１４上の、材料１０とは別の領域に設けられている。ナイフエッジ２０は、材料１０と、表面の高さ位置を同じくする。
図１においては、便宜上、ナイフエッジ２０が、単一のナイフエッジとして描かれているが、ナイフエッジ２０は、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙ（いずれも図示せず）という２つのナイフエッジからなる。ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙは、それぞれ、Ｙ軸およびＸ軸に平行なエッジを持ち、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向に走査される。従って、ナイフエッジ２０により、投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍りの、Ｘ方向成分およびＹ方向成分が得られる。投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍りについては、後述する。
図１においては、便宜上、ナイフエッジ２０が、単一のナイフエッジとして描かれているが、ナイフエッジ２０は、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙ（いずれも図示せず）という２つのナイフエッジからなる。ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙは、それぞれ、Ｙ軸およびＸ軸に平行なエッジを持ち、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向に走査される。従って、ナイフエッジ２０により、投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍りの、Ｘ方向成分およびＹ方向成分が得られる。投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍りについては、後述する。
【0065】
補足すれば、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙは、各々、電子反射体に置き換え可能である。（このことは、実施例２～実施例１１にも当てはまる。）ここで、電子反射体とは、例えば、重金属製の細線である。
ただし、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが電子反射体に置き換えられる場合には、その電子反射体が、対物偏向器１３によって電子ビーム１を偏向することで走査され、その電子反射体で反射される電子が、反射電子検出器（図示せず）で受けられ、そして、その反射電子検出器の出力信号に基づき、電子ビーム１のぼけが測定される。その反射電子検出器は、例えば、対物レンズ９の直下に設けられる。
ただし、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが電子反射体に置き換えられる場合には、その電子反射体が、対物偏向器１３によって電子ビーム１を偏向することで走査され、その電子反射体で反射される電子が、反射電子検出器（図示せず）で受けられ、そして、その反射電子検出器の出力信号に基づき、電子ビーム１のぼけが測定される。その反射電子検出器は、例えば、対物レンズ９の直下に設けられる。
【0066】
本実施例の装置の制御系は、図１に示すように、レンズ制御部２４、対物偏向器制御部２５、材料ステージ制御部２６、ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７、中央制御部２８、および記憶部２９からなる。レンズ制御部２４、対物偏向器制御部２５、材料ステージ制御部２６、ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７、および記憶部２９は、いずれも、中央制御部２８に接続されている。
【0067】
本実施例の装置は、自身の光学系（特に、対物偏向器１３）と測定系を用いて、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。これらのこと自体は、図２４の光学系にも当てはまる。
【0068】
本実施例の装置は、しかし、上記軸上デフォーカスの測定および補正を、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線とは別の曲線に基づかせ、さらに、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正を、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線とは別の曲線に基づかせる。
具体的には、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスの測定および補正を、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせるとともに、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正も、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる。即ち、本実施例の装置は、これら収差の測定の際に、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧のいずれでもなく、２回非点補正電圧を増減する。
具体的には、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスの測定および補正を、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせるとともに、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正も、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる。即ち、本実施例の装置は、これら収差の測定の際に、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧のいずれでもなく、２回非点補正電圧を増減する。
【0069】
本実施例の装置は、そのための制御を含め、自身の光学系および測定系の制御を、上記制御系による。これらの制御は、中央制御部２８により、中央制御部２８以外の制御系構成要素を統合的に制御することによる。
【0070】
即ち、中央制御部２８は、レンズ制御部２４、対物偏向器制御部２５、材料ステージ制御部２６、ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７を制御する。
中央制御部２８は、さらに、これら制御系構成要素を用いた測定および補正に必要なデータ、具体的には、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正するのに必要なデータを、記憶部２９から読み込む。中央制御部２８は、それらデータに基づいて必要な演算および制御を行うとともに、その結果として得られたデータを、記憶部２９に書き込む。
中央制御部２８は、さらに、これら制御系構成要素を用いた測定および補正に必要なデータ、具体的には、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正するのに必要なデータを、記憶部２９から読み込む。中央制御部２８は、それらデータに基づいて必要な演算および制御を行うとともに、その結果として得られたデータを、記憶部２９に書き込む。
【0071】
レンズ制御部２４、対物偏向器制御部２５、材料ステージ制御部２６、およびファラデーカップ吸収電流信号処理部２７は、次の制御を担う。
レンズ制御部２４は、対物レンズ９を介して、ナイフエッジ２０（または電子反射体）上のデフォーカスを制御する。対物偏向器制御部２５は、対物偏向器１３を介して、電子ビーム１の偏向を制御するとともに、ナイフエッジ２０上のデフォーカスおよび２回非点収差を制御する。材料ステージ制御部２６は、材料ステージ１４を介して、材料１０およびナイフエッジ２０の位置を制御する。ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７は、ファラデーカップ吸収電流信号をアナログ・デジタル変換し、そうして得られた信号を中央制御部２８に入力する。ファラデーカップ吸収電流信号については、後述する。
ここで、ナイフエッジ２０上のデフォーカスとは、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方と、対物レンズ９へのフォーカス補正電流の入力および対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力のいずれかまたは両方に起因するデフォーカスとの合成による収差を意味する。（従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧のいずれかまたは両方の増減とともに、自身の大きさを変える。）ナイフエッジ２０上の２回非点収差とは、上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差のいずれかまたは両方と、対物偏向器１３への２回非点補正電圧の入力に起因する２回非点収差との合成による収差を意味する。（従って、ナイフエッジ２０上の２回非点収差は、２回非点補正電圧の増減とともに、自身の大きさを変える。）
レンズ制御部２４は、対物レンズ９を介して、ナイフエッジ２０（または電子反射体）上のデフォーカスを制御する。対物偏向器制御部２５は、対物偏向器１３を介して、電子ビーム１の偏向を制御するとともに、ナイフエッジ２０上のデフォーカスおよび２回非点収差を制御する。材料ステージ制御部２６は、材料ステージ１４を介して、材料１０およびナイフエッジ２０の位置を制御する。ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７は、ファラデーカップ吸収電流信号をアナログ・デジタル変換し、そうして得られた信号を中央制御部２８に入力する。ファラデーカップ吸収電流信号については、後述する。
ここで、ナイフエッジ２０上のデフォーカスとは、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方と、対物レンズ９へのフォーカス補正電流の入力および対物偏向器１３へのフォーカス補正電圧の入力のいずれかまたは両方に起因するデフォーカスとの合成による収差を意味する。（従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧のいずれかまたは両方の増減とともに、自身の大きさを変える。）ナイフエッジ２０上の２回非点収差とは、上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差のいずれかまたは両方と、対物偏向器１３への２回非点補正電圧の入力に起因する２回非点収差との合成による収差を意味する。（従って、ナイフエッジ２０上の２回非点収差は、２回非点補正電圧の増減とともに、自身の大きさを変える。）
【0072】
レンズ制御部２４、対物偏向器制御部２５、材料ステージ制御部２６、およびファラデーカップ吸収電流信号処理部２７のうち、本実施例において重要となるのは、対物偏向器制御部２５である。
対物偏向器制御部２５は、対物偏向器１３の電極に、所定の電極電圧配分に基づく電極電圧を印加する。ここで、所定の電極電圧配分とは、具体的には、偏向電圧、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧が従う電極電圧配分である。
対物偏向器制御部２５は、対物偏向器１３の電極に、所定の電極電圧配分に基づく電極電圧を印加する。ここで、所定の電極電圧配分とは、具体的には、偏向電圧、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧が従う電極電圧配分である。
【0073】
本実施例において偏向電圧、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧が従う電極電圧配分（特許文献２を参照）を、図２に示す。ここで、歪補正電圧とは、本実施例の装置の生む偏向歪収差の補正のために偏向電圧に加算される電圧を指す。ただし、これら電圧のうち、偏向電圧および歪補正電圧は、電極電圧配分を互いに同じくする。以降では、歪補正電圧の説明は省く。
図２において、８つの円弧は、対物偏向器１３を構成する８つの電極を表し、８つの円弧の中の記号は、各々、偏向電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧のいずれかの電極電圧配分を記述する分布関数を表す。図２において、Ｚ軸の正の向きは、紙面から手前の向きである。つまり、その向きに電子ビーム１が流れる。
図２において、８つの円弧は、対物偏向器１３を構成する８つの電極を表し、８つの円弧の中の記号は、各々、偏向電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧のいずれかの電極電圧配分を記述する分布関数を表す。図２において、Ｚ軸の正の向きは、紙面から手前の向きである。つまり、その向きに電子ビーム１が流れる。
【0074】
より詳細には、図２において、ｆ１Ａおよびｆ１Ｂは、偏向電圧の直交２成分の電極電圧配分を記述する分布関数を表す。ｆ０Ａは、フォーカス補正電圧の電極電圧配分を記述する分布関数を表す。ｆ２Ａおよびｆ２Ｂは、２回非点補正電圧の直交２成分の電極電圧配分を記述する分布関数を表す。これら分布関数は、いずれも、対物偏向器１３の中心軸周りの角度の関数である。以降では、その角度をψとする。
角度ψは、８つの電極のうち紙面上で最も右に位置する電極の中心を自身の基準（即ち、零）とし、図２における反時計回りを自身の正の向きとする。その電極の角度位置は、偏向電圧の直交２成分の一方およびもう一方がそれぞれ材料１０（およびナイフエッジ２０）の高さ位置における電子ビーム１の位置をＸ方向およびＹ方向に変化させるように、決定される。これにより、ｆ１Ａおよびｆ１Ｂの回転角だけでなく、残りの分布関数の回転角も決定される。（ここで、偏向電圧の直交２成分の一方およびもう一方とは、具体的には、それぞれＶ１ＡおよびＶ１Ｂである。Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂについては後述する。）
図２中の各円弧に添えられた数字は、ｆ１Ａ（ψ）およびｆ１Ｂ（ψ）、ｆ０Ａ（ψ）、そしてｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）の各々の、各電極位置（電極中心の角度位置）における値を表す。ψは、各電極位置において、π／４（＝２π／８）の整数倍に等しい。従って、各電極位置において、ｆ１Ａ（ψ）、ｆ０Ａ（ψ）、およびｆ２Ａ（ψ）は、それぞれ、ｃｏｓψ、１（＝ｃｏｓ０）、およびｃｏｓ２ψに一致し、ｆ１Ｂ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）は、それぞれ、ｓｉｎψおよびｓｉｎ２ψに一致する。即ち、これら分布関数のうち、ｆ１Ａ（ψ）とｆ１Ｂ（ψ）は、互いに線形独立であり、かつ互いに直交し、また、ｆ２Ａ（ψ）とｆ２Ｂ（ψ）も、互いに線形独立であり、かつ互いに直交する。ここで、これら分布関数が互いに直交するとは、これら分布関数の位相が互いにπ／２だけ異なることを、意味する。
角度ψは、８つの電極のうち紙面上で最も右に位置する電極の中心を自身の基準（即ち、零）とし、図２における反時計回りを自身の正の向きとする。その電極の角度位置は、偏向電圧の直交２成分の一方およびもう一方がそれぞれ材料１０（およびナイフエッジ２０）の高さ位置における電子ビーム１の位置をＸ方向およびＹ方向に変化させるように、決定される。これにより、ｆ１Ａおよびｆ１Ｂの回転角だけでなく、残りの分布関数の回転角も決定される。（ここで、偏向電圧の直交２成分の一方およびもう一方とは、具体的には、それぞれＶ１ＡおよびＶ１Ｂである。Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂについては後述する。）
図２中の各円弧に添えられた数字は、ｆ１Ａ（ψ）およびｆ１Ｂ（ψ）、ｆ０Ａ（ψ）、そしてｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）の各々の、各電極位置（電極中心の角度位置）における値を表す。ψは、各電極位置において、π／４（＝２π／８）の整数倍に等しい。従って、各電極位置において、ｆ１Ａ（ψ）、ｆ０Ａ（ψ）、およびｆ２Ａ（ψ）は、それぞれ、ｃｏｓψ、１（＝ｃｏｓ０）、およびｃｏｓ２ψに一致し、ｆ１Ｂ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）は、それぞれ、ｓｉｎψおよびｓｉｎ２ψに一致する。即ち、これら分布関数のうち、ｆ１Ａ（ψ）とｆ１Ｂ（ψ）は、互いに線形独立であり、かつ互いに直交し、また、ｆ２Ａ（ψ）とｆ２Ｂ（ψ）も、互いに線形独立であり、かつ互いに直交する。ここで、これら分布関数が互いに直交するとは、これら分布関数の位相が互いにπ／２だけ異なることを、意味する。
【0075】
上記分布関数により、対物偏向器１３の電極電圧の成分が表せ、これら成分により、対物偏向器１３の電極電圧が表せる。ここで、対物偏向器１３の電極電圧の成分とは、具体的には、偏向電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧に起因する電極電圧成分である。偏向電圧、フォーカス補正電圧、および２回非点補正電圧に起因する電極電圧成分をそれぞれＶ１、Ｖ０、およびＶ２（いずれも実数）とし、さらに対物偏向器１３の電極電圧をＶ（実数）とすれば、Ｖ１、Ｖ０、Ｖ２、およびＶは、それぞれ、ψの関数として、（１）～（４）式で表せる。
Ｖ１（ψ）＝Ｖ１Ａｆ１Ａ（ψ）＋Ｖ１Ｂｆ１Ｂ（ψ） （１）
Ｖ０（ψ）＝Ｖ０Ａｆ０Ａ（ψ） （２）
Ｖ２（ψ）＝Ｖ２Ａｆ２Ａ（ψ）＋Ｖ２Ｂｆ２Ｂ（ψ） （３）
Ｖ（ψ）＝Ｖ１（ψ）＋Ｖ０（ψ）＋Ｖ２（ψ） （４）
（１）～（４）式において、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂ（いずれも実数）は、偏向電圧の直交２成分を表し、Ｖ０Ａ（実数）は、フォーカス補正電圧を表し、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂ（いずれも実数）は、２回非点補正電圧の直交２成分を表す。Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂ、Ｖ０Ａ、そして、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂは、いずれも、図２において＋１Ｖの電圧が印加されている電極の電圧に、相当する。これらは、いずれも、独立変数であり、独立に制御できる。以降では、特に必要のない限り、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂ、Ｖ０Ａ、そして、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂを、それぞれ、単に、偏向電圧、フォーカス補正電圧、そして、２回非点補正電圧と称す。
Ｖ１（ψ）＝Ｖ１Ａｆ１Ａ（ψ）＋Ｖ１Ｂｆ１Ｂ（ψ） （１）
Ｖ０（ψ）＝Ｖ０Ａｆ０Ａ（ψ） （２）
Ｖ２（ψ）＝Ｖ２Ａｆ２Ａ（ψ）＋Ｖ２Ｂｆ２Ｂ（ψ） （３）
Ｖ（ψ）＝Ｖ１（ψ）＋Ｖ０（ψ）＋Ｖ２（ψ） （４）
（１）～（４）式において、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂ（いずれも実数）は、偏向電圧の直交２成分を表し、Ｖ０Ａ（実数）は、フォーカス補正電圧を表し、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂ（いずれも実数）は、２回非点補正電圧の直交２成分を表す。Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂ、Ｖ０Ａ、そして、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂは、いずれも、図２において＋１Ｖの電圧が印加されている電極の電圧に、相当する。これらは、いずれも、独立変数であり、独立に制御できる。以降では、特に必要のない限り、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂ、Ｖ０Ａ、そして、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂを、それぞれ、単に、偏向電圧、フォーカス補正電圧、そして、２回非点補正電圧と称す。
【0076】
以降で、本実施例の装置が自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する要領を、説明する。
【0077】
本実施例の装置は、上記４つの収差のうち、まずは、自身の生む軸上デフォーカスを測定および補正する。本実施例の装置は、その軸上デフォーカスを、ＸＹ差によって表す。ＸＹ差については後述する。
【0078】
本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスの測定および補正のため、まず、ナイフエッジ２０（およびファラデーカップ２１）を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させる。本実施例の装置は、そのうえで、２回非点補正電圧Ｖ２Ａを増減しながら、ナイフエッジ２０によって電子ビーム１のぼけを測定する。その間、Ｖ２Ａに離散的な変化を与えることと、電子ビーム１によってナイフエッジ２０を走査することが、交互に繰り返される。本実施例の装置は、さらに、Ｖ２Ｂを増減しながら、ナイフエッジ２０によって電子ビーム１のぼけを測定する。その間、Ｖ２Ｂに離散的な変化を与えることと、電子ビーム１によってナイフエッジ２０を走査することが、交互に繰り返される。
ここで、ナイフエッジ２０は、そのエッジの方向（Ｙ方向およびＸ方向）と垂直な方向に微小走査される。即ち、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙの各々が微小走査される。ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙの微小走査の順序は問わない。
本実施例の装置は、これらナイフエッジの微小走査のため、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂの各々を微小変化させる。その結果、電子ビーム１が、対物偏向器１３により、Ｘ方向およびＹ方向の各々に沿って微小偏向される。
ここで、ナイフエッジ２０は、そのエッジの方向（Ｙ方向およびＸ方向）と垂直な方向に微小走査される。即ち、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙの各々が微小走査される。ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙの微小走査の順序は問わない。
本実施例の装置は、これらナイフエッジの微小走査のため、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂの各々を微小変化させる。その結果、電子ビーム１が、対物偏向器１３により、Ｘ方向およびＹ方向の各々に沿って微小偏向される。
【0079】
ナイフエッジ２０が上述のように微小走査される間、本実施例の装置は、電子ビーム１がナイフエッジ２０に遮られることによって変化する電子ビーム１の電流を、ファラデーカップ２１で受ける。本実施例の装置は、そうすることで、目的の信号、即ち、ファラデーカップ吸収電流信号を取得する。
補足すれば、ファラデーカップ吸収電流信号が表すのは、電子ビーム１の、ナイフエッジ２０により遮られなかった部分の電流である。もし可能なら、その電流の代わりに、ナイフエッジ２０により遮られた部分の電流を検出してもよい。そのようにしても、ファラデーカップ吸収電流信号と同様の信号が得られる。ここで、ナイフエッジ２０により遮られた部分の電流とは、即ち、ナイフエッジ２０によって吸収された（または反射された）部分の電流である。
補足すれば、ファラデーカップ吸収電流信号が表すのは、電子ビーム１の、ナイフエッジ２０により遮られなかった部分の電流である。もし可能なら、その電流の代わりに、ナイフエッジ２０により遮られた部分の電流を検出してもよい。そのようにしても、ファラデーカップ吸収電流信号と同様の信号が得られる。ここで、ナイフエッジ２０により遮られた部分の電流とは、即ち、ナイフエッジ２０によって吸収された（または反射された）部分の電流である。
【0080】
ファラデーカップ吸収電流信号は、上述の要領によって取得された後、ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７に入力され、ファラデーカップ吸収電流信号処理部２７によってアナログ・デジタル変換され、そして、中央制御部２８に入力される。
ファラデーカップ吸収電流信号は、そして、中央制御部２８によって解析される。ここで、中央制御部２８は、ファラデーカップ吸収電流信号を位置ＸまたはＹ（あるいは時間）で微分し、その結果として得られる信号波形（微分波形）を評価する。
上記信号波形は、投影図形１１の電流密度分布を表す。従って、上記信号波形から、投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍りが得られる。より詳細には、上記信号波形の立ち上がりおよび立ち下りのエッジの位置からは、投影図形１１の位置が得られるとともに、投影図形１１の大きさも得られ、上記信号波形の鈍りからは、投影図形１１のエッジの鈍りが得られる。これら量のうち、上記軸上デフォーカスを測定および補正するに際して重要となるのは、投影図形１１のエッジの鈍りである。
ファラデーカップ吸収電流信号は、そして、中央制御部２８によって解析される。ここで、中央制御部２８は、ファラデーカップ吸収電流信号を位置ＸまたはＹ（あるいは時間）で微分し、その結果として得られる信号波形（微分波形）を評価する。
上記信号波形は、投影図形１１の電流密度分布を表す。従って、上記信号波形から、投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍りが得られる。より詳細には、上記信号波形の立ち上がりおよび立ち下りのエッジの位置からは、投影図形１１の位置が得られるとともに、投影図形１１の大きさも得られ、上記信号波形の鈍りからは、投影図形１１のエッジの鈍りが得られる。これら量のうち、上記軸上デフォーカスを測定および補正するに際して重要となるのは、投影図形１１のエッジの鈍りである。
【0081】
上記信号波形の例を、図３に示す。図３において、実線および破線は、それぞれ、電子ビーム１のぼけが小さいとき、および大きいときの上記信号波形を例示する。即ち、その実線および破線は、それぞれ、電子ビーム１のぼけが小さいとき、および大きいときの、投影図形１１の電流密度分布を例示する。
図３に示すように、電子ビーム１のぼけが大きくなれば、投影図形１１のエッジの鈍りが大きくなる。（ここで、投影図形１１のエッジの鈍りが大きくなるとは、投影図形１１のエッジにおける電流密度分布の傾斜が緩やかとなることを意味する。）従って、投影図形１１のエッジの鈍りは、電子ビーム１のぼけの大きさの指標となる。
図３に示すように、電子ビーム１のぼけが大きくなれば、投影図形１１のエッジの鈍りが大きくなる。（ここで、投影図形１１のエッジの鈍りが大きくなるとは、投影図形１１のエッジにおける電流密度分布の傾斜が緩やかとなることを意味する。）従って、投影図形１１のエッジの鈍りは、電子ビーム１のぼけの大きさの指標となる。
【0082】
上記信号波形（微分波形）についての以上のことは、上記軸上デフォーカスの測定および補正にだけでなく、残りの３つの収差（上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差）の測定および補正にも、当てはまる。以降では、電子ビーム１のぼけの測定は、収差の違いによらず、上述の要領（ナイフエッジ２０の微小走査、ファラデーカップ吸収電流の取得、および、上記信号波形の解析）によるものとする。
【0083】
本実施例の装置は、上記過程（２回非点補正電圧Ｖ２ＡまたはＶ２Ｂを増減しながらの、電子ビーム１のぼけの測定）の間、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値を、いずれも零に固定しておく。本実施例の装置は、その間におけるフォーカス補正条件およびフォーカス補正電流を、それぞれ第０のフォーカス補正条件および第０のフォーカス補正電流とする。以降では、フォーカス補正電流をＩ０Ａで表すとともに、第ｎ（ｎ＝０または１）のフォーカス補正電流をＩ０Ａｎで表す。
ただし、本実施例の装置が上記過程の間にフォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値をいずれも零に固定しておくのは、本実施例の装置の組立直後に上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれもがまだ補正されておらず、従ってフォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値のいずれもが零である場合においてである。そうでない場合、即ち、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧のいずれかまたは両方が零でない値を持っている場合においては、上記過程の間、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の各々の値を、上記軸上デフォーカスを測定する直前におけるそれらの各々の値に固定しておけばよい。即ち、第０のフォーカス補正電流は、零でない値を持ちうる。以降では、これにかかわらず、上記過程の間、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値は、いずれも零に固定されるものとする。これを前提とすれば、Ｉ０Ａ０は、零である。
ただし、本実施例の装置が上記過程の間にフォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値をいずれも零に固定しておくのは、本実施例の装置の組立直後に上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれもがまだ補正されておらず、従ってフォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値のいずれもが零である場合においてである。そうでない場合、即ち、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧のいずれかまたは両方が零でない値を持っている場合においては、上記過程の間、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の各々の値を、上記軸上デフォーカスを測定する直前におけるそれらの各々の値に固定しておけばよい。即ち、第０のフォーカス補正電流は、零でない値を持ちうる。以降では、これにかかわらず、上記過程の間、フォーカス補正電流およびフォーカス補正電圧の値は、いずれも零に固定されるものとする。これを前提とすれば、Ｉ０Ａ０は、零である。
【0084】
本実施例の装置は、上記過程において、上述のように電子ビーム１のぼけを測定することにより、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線と、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線とを取得する。これら曲線は、各々、上記過程において２回非点補正電圧の複数の値に対して得られたぼけの測定値に対する、近似曲線である。
本実施例の装置は、そして、これら曲線の谷の位置を決定する。即ち、これら曲線から、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ２Ａ、Ｙ方向のぼけを最小とするＶ２Ａ、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ２Ｂ、および、Ｙ方向のぼけを最小とするＶ２Ｂが、決定される。上記近似曲線を解析関数（例えば、双曲線）とすれば、これら曲線の谷の位置を解析的に決定することが可能である。
本実施例の装置は、そして、これら曲線の谷の位置を決定する。即ち、これら曲線から、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ２Ａ、Ｙ方向のぼけを最小とするＶ２Ａ、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ２Ｂ、および、Ｙ方向のぼけを最小とするＶ２Ｂが、決定される。上記近似曲線を解析関数（例えば、双曲線）とすれば、これら曲線の谷の位置を解析的に決定することが可能である。
【0085】
上記過程においては、これら曲線の谷の位置の決定のため、２回非点補正電圧の増減の範囲に、これら曲線の各々の谷を確認するのに十分な幅を持たせる必要がある。
その幅は、本実施例の装置の組立直後、即ち、対物レンズ９および縮小レンズ８に最初に励磁電流を流す際に、大きくなりがちである。これは、その時点においては、対物レンズ９の励磁電流の適正値が確定していないことによる。
同様のことは、これらレンズの励磁電流を一旦切り、その後、これら電流の値を元に戻した場合にも生じうる。これには、これらレンズの磁性材料の磁気ヒステリシスが関わる。
その幅は、本実施例の装置の組立直後、即ち、対物レンズ９および縮小レンズ８に最初に励磁電流を流す際に、大きくなりがちである。これは、その時点においては、対物レンズ９の励磁電流の適正値が確定していないことによる。
同様のことは、これらレンズの励磁電流を一旦切り、その後、これら電流の値を元に戻した場合にも生じうる。これには、これらレンズの磁性材料の磁気ヒステリシスが関わる。
【0086】
本実施例の装置は、２回非点補正電圧を上述のように増減する前における２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの各々を、第０の２回非点発生電圧と定義し、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ２ＡおよびＶ２Ｂの各々を、第１の２回非点発生電圧と定義し、Ｙ方向のぼけを最小とするＶ２ＡおよびＶ２Ｂの各々を、第２の２回非点発生電圧と定義する。本実施例でこのように２回非点補正電圧に２回非点発生電圧という呼称を与えるのは、本発明では、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの測定のため、２回非点収差を積極的に発生させることによる。
【0087】
本実施例の装置は、さらに、第１の２回非点発生電圧と第２の２回非点発生電圧との差を、ＸＹ差と定義する。
ＸＹ差は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさの指標となる。即ち、ＸＹ差が零であれば、ナイフエッジ２０上のデフォーカスも零であるが、ＸＹ差が零でない限り、そのデフォーカスは零ではなく、従って、本実施例の装置は、そのデフォーカスを低減する。
ＸＹ差は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさの指標となる。即ち、ＸＹ差が零であれば、ナイフエッジ２０上のデフォーカスも零であるが、ＸＹ差が零でない限り、そのデフォーカスは零ではなく、従って、本実施例の装置は、そのデフォーカスを低減する。
【0088】
本実施例の装置は、ＸＹ差を、フォーカス補正条件毎に定義する。以降では、第ｎ（ｎ＝０または１）のフォーカス補正条件下におけるＸＹ差を、第ｎのＸＹ差と称す。本実施例の装置は、また、ＸＹ差を、２回非点発生電圧の成分毎に定義する。
より詳細には、本実施例の装置は、第ｎ（ｎ＝０または１）のフォーカス補正条件下で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、それら曲線から第１および第２の２回非点発生電圧を決定し、そして、これら電圧の差（ＸＹ差）を、第ｎのＸＹ差のＡ成分と定義する。本実施例の装置は、さらに、同じフォーカス補正条件下で、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、それら曲線から第１および第２の２回非点発生電圧を決定し、そして、これら電圧の差（ＸＹ差）を、第ｎのＸＹ差のＢ成分と定義する。
より詳細には、本実施例の装置は、第ｎ（ｎ＝０または１）のフォーカス補正条件下で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、それら曲線から第１および第２の２回非点発生電圧を決定し、そして、これら電圧の差（ＸＹ差）を、第ｎのＸＹ差のＡ成分と定義する。本実施例の装置は、さらに、同じフォーカス補正条件下で、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、それら曲線から第１および第２の２回非点発生電圧を決定し、そして、これら電圧の差（ＸＹ差）を、第ｎのＸＹ差のＢ成分と定義する。
【0089】
ＸＹ差の説明のため、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を、図４Ａに示すとともに、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を、図４Ｂに示す。図４Ａおよび図４Ｂには、第０の２回非点発生電圧５０、第１の２回非点発生電圧５１、および第２の２回非点発生電圧５２も示す。
図４Ａおよび図４Ｂは、いずれも、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差は零であることを、前提とする。図４Ａおよび図４Ｂは、また、それぞれ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ａが零であることを、前提とする。従って、図４Ａにおいては、Ｖ２Ａが零のときにナイフエッジ２０上の２回非点収差が零になり、図４Ｂにおいては、Ｖ２Ｂが零のときにナイフエッジ２０上の２回非点収差が零となる。図４Ａおよび図４Ｂは、さらに、第０の２回非点発生電圧５０が零であることを、前提とする。
図４Ａおよび図４Ｂは、いずれも、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差は零であることを、前提とする。図４Ａおよび図４Ｂは、また、それぞれ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ａが零であることを、前提とする。従って、図４Ａにおいては、Ｖ２Ａが零のときにナイフエッジ２０上の２回非点収差が零になり、図４Ｂにおいては、Ｖ２Ｂが零のときにナイフエッジ２０上の２回非点収差が零となる。図４Ａおよび図４Ｂは、さらに、第０の２回非点発生電圧５０が零であることを、前提とする。
【0090】
図４Ａおよび図４Ｂにおいて、ＸＹ差は、Ｘ方向のぼけを表す曲線（実線）の谷の位置（第１の２回非点発生電圧５１）と、Ｙ方向のぼけを表す曲線（破線）の谷の位置（第２の２回非点発生電圧５２）との差に相当する。もしＸＹ差が零であれば、これらの谷の位置は、互いに一致する。図４Ａおよび図４Ｂからは、ＸＹ差のＡ成分およびＢ成分がそれぞれ得られる。
【0091】
以降では、ＸＹ差のＡ成分およびＢ成分を、それぞれＤＡおよびＤＢ（いずれも実数）と表し、第ｎ（ｎ＝０または１）のＸＹ差ＤＡおよびＤＢを、それぞれＤＡｎおよびＤＢｎと表す。例えば、第０のＸＹ差のＡ成分およびＢ成分は、それぞれＤＡ０およびＤＢ０と表される。以降では、また、ＤＡ、ＤＢ、およびＩ０Ａを、それぞれ、ＤＡｎ、ＤＢｎ、およびＩ０Ａｎ（いずれにおいてもｎ＝０または１）の総称とする。
説明の便宜上、ＤＡおよびＤＡｎの符号は、第２の２回非点発生電圧５２の方が第１の２回非点発生電圧５１よりも大きい場合に正とし、ＤＢおよびＤＢｎの符号は、第１の２回非点発生電圧５１の方が第２の２回非点発生電圧５２よりも大きい場合に正とする。この規則に従えば、図４Ａおよび図４Ｂからは、正の符号を持つＤＡおよびＤＢがそれぞれ得られる。
説明の便宜上、ＤＡおよびＤＡｎの符号は、第２の２回非点発生電圧５２の方が第１の２回非点発生電圧５１よりも大きい場合に正とし、ＤＢおよびＤＢｎの符号は、第１の２回非点発生電圧５１の方が第２の２回非点発生電圧５２よりも大きい場合に正とする。この規則に従えば、図４Ａおよび図４Ｂからは、正の符号を持つＤＡおよびＤＢがそれぞれ得られる。
【0092】
図４Ａおよび図４Ｂのいずれにおいても、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２は、互いに絶対値を同じくし、互いに符号を逆にしている。これは、図４Ａおよび図４Ｂは、上述のように、いずれも、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差は零であることを前提とすることによる。
【0093】
上記前提は、常に成立するわけではない。即ち、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差が零でない場合が存在しうる。ここで、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差とは、本実施例の装置の生む軸上２回非点収差に、ほかならない。
上記軸上２回非点収差が零でない場合に取得される、Ｖ２Ａ（またはＶ２Ｂ）に対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を、図４Ｃおよび図４Ｄに示す。図４Ｃには、第０の２回非点発生電圧５０の値が零の場合におけるその関係を示す。図４Ｄには、第０の２回非点発生電圧５０の値が零でない場合におけるその関係を示す。ここで、第０の２回非点発生電圧５０の値が零でないことは、上記軸上２回非点収差がＶ２ＡおよびＶ２Ｂによって予め補正されていることに、相当する。
上記軸上２回非点収差が零でない場合に取得される、Ｖ２Ａ（またはＶ２Ｂ）に対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を、図４Ｃおよび図４Ｄに示す。図４Ｃには、第０の２回非点発生電圧５０の値が零の場合におけるその関係を示す。図４Ｄには、第０の２回非点発生電圧５０の値が零でない場合におけるその関係を示す。ここで、第０の２回非点発生電圧５０の値が零でないことは、上記軸上２回非点収差がＶ２ＡおよびＶ２Ｂによって予め補正されていることに、相当する。
【0094】
上記軸上２回非点収差が零でない値を持てば、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２が、横軸方向にシフトする。ここで、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２は、互いに同じ向きに、同じ大きさだけシフトする。これは、上記軸上２回非点収差の作用である。その作用の結果、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２は、図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、互いに絶対値を異にするようになる。
【0095】
上記軸上２回非点収差は、たとえこのように第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２をシフトさせたとしても、ＸＹ差（第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との差）を変化させない。これは、これら電圧のシフトが、互いに向きを同じく、かつ、大きさを同じくすることの結果である。
このことは、上記シフトの大きさによらない。このことは、また、第０の２回非点発生電圧５０の値にもよらない。即ち、このことは、もし上記軸上２回非点収差が、図４Ｄに示すように、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂによって予め補正されていたとしても、成立する。
このことは、上記シフトの大きさによらない。このことは、また、第０の２回非点発生電圧５０の値にもよらない。即ち、このことは、もし上記軸上２回非点収差が、図４Ｄに示すように、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂによって予め補正されていたとしても、成立する。
【0096】
即ち、上記軸上２回非点収差は、第１の２回非点発生電圧５１および第２の２回非点発生電圧５２の決定誤差を生みうるが、これらの決定誤差は、上記シフトの大きさにも、第０の２回非点発生電圧５０の値にもよらず、ＸＹ差が決定された時点で相殺される。本実施例の装置が第１の２回非点発生電圧５１および第２の２回非点発生電圧５２のいずれかではなく、これらの差（ＸＹ差）を求めるのは、このためである。
【0097】
本実施例の装置は、まず、第０のフォーカス補正条件下で第０のＸＹ差ＤＡ０およびＤＢ０を測定し、そうして測定されたＤＡ０およびＤＢ０を、第０のフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０とともに記憶する。ここで、ＤＡ０およびＤＢ０は、各々、第０のフォーカス補正条件下における、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表す。そのデフォーカスは、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスに等しい。これは、本実施例では、先述のように、Ｉ０Ａ０が零であることによる。即ち、ＤＡ０およびＤＢ０は、各々、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスを表す。
本実施例の装置は、次に、フォーカス補正電流Ｉ０Ａに変化量を与えることにより、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを変化させ、その際のフォーカス補正条件およびフォーカス補正電流Ｉ０Ａを、それぞれ、第１のフォーカス補正条件および第１のフォーカス補正電流Ｉ０Ａ１とする。本実施例の装置は、そして、第１のフォーカス補正条件下で第１のＸＹ差ＤＡ１およびＤＢ１を測定し、そうして測定されたＤＡ１およびＤＢ１を、第１のフォーカス補正電流Ｉ０Ａ１とともに記憶する。
本実施例の装置は、次に、フォーカス補正電流Ｉ０Ａに変化量を与えることにより、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを変化させ、その際のフォーカス補正条件およびフォーカス補正電流Ｉ０Ａを、それぞれ、第１のフォーカス補正条件および第１のフォーカス補正電流Ｉ０Ａ１とする。本実施例の装置は、そして、第１のフォーカス補正条件下で第１のＸＹ差ＤＡ１およびＤＢ１を測定し、そうして測定されたＤＡ１およびＤＢ１を、第１のフォーカス補正電流Ｉ０Ａ１とともに記憶する。
【0098】
本実施例の装置は、次に、上記過程における、フォーカス補正電流Ｉ０Ａの変化量とＸＹ差ＤＡおよびＤＢの変化量とから、ＤＡおよびＤＢの、Ｉ０Ａに関する偏微分係数を決定する。本実施例の装置は、そして、これら偏微分係数の値を記憶する。
これら偏微分係数は、単位フォーカス補正電流の生むＸＹ差を表す。これら偏微分係数をｄＩＡおよびｄＩＢ（いずれも実数）とすれば、ｄＩＡおよびｄＩＢは、それぞれ（５）および（６）式で与えられる。
これら偏微分係数は、単位フォーカス補正電流の生むＸＹ差を表す。これら偏微分係数をｄＩＡおよびｄＩＢ（いずれも実数）とすれば、ｄＩＡおよびｄＩＢは、それぞれ（５）および（６）式で与えられる。
【0099】
【数1】
補足すれば、（５）式におけるＩ０Ａ１、Ｉ０Ａ０、およびΔＩ０Ａは、それぞれ、（６）式におけるＩ０Ａ１、Ｉ０Ａ０、およびΔＩ０Ａと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0100】
係数ｄＩＡおよびｄＩＢを用いれば、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、それぞれ（７）および（８）式で表せる。（７）および（８）式において、ＤＯＡおよびＤＯＢは、いずれも定数である。
ＤＡ＝ＤＯＡ＋ｄＩＡＩ０Ａ （７）
ＤＢ＝ＤＯＢ＋ｄＩＢＩ０Ａ （８）
（７）および（８）式を図示すれば、（７）および（８）式は、例えば、図５に示す通りとなる。図５中の２本の直線（破線）は、ＤＡとＩ０Ａとの関係を表す直線、および、ＤＢとＩ０Ａとの関係を表す直線である。これら直線の前者および後者は、それぞれ、係数ｄＩＡおよびｄＩＢに等しい勾配を持つ。
ＤＡ＝ＤＯＡ＋ｄＩＡＩ０Ａ （７）
ＤＢ＝ＤＯＢ＋ｄＩＢＩ０Ａ （８）
（７）および（８）式を図示すれば、（７）および（８）式は、例えば、図５に示す通りとなる。図５中の２本の直線（破線）は、ＤＡとＩ０Ａとの関係を表す直線、および、ＤＢとＩ０Ａとの関係を表す直線である。これら直線の前者および後者は、それぞれ、係数ｄＩＡおよびｄＩＢに等しい勾配を持つ。
【0101】
本実施例の装置は、次に、ＤＡ０を零とすべく（９）式によってＩ０Ａ０を更新するか、または、ＤＢ０を零とすべく（１０）式によってＩ０Ａ０を更新する。（９）および（１０）式において、Ｉ０Ａ０’は、ＤＡ０またはＤＢ０を零とすべく更新されるＩ０Ａ０を表す。
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤＡ０／ｄＩＡ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （９）
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤＢ０／ｄＩＢ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （１０）
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤＡ０／ｄＩＡ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （９）
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤＢ０／ｄＩＢ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （１０）
【0102】
（９）式は、（１１）および（１２）式から導ける。（１０）式は、（１３）および（１４）式から導ける。
ＤＡ０＝ＤＯＡ＋ｄＩＡＩ０Ａ０ （１１）
ＤＡ０’＝０＝ＤＯＡ＋ｄＩＡＩ０Ａ０’ （１２）
ＤＢ０＝ＤＯＢ＋ｄＩＢＩ０Ａ０ （１３）
ＤＢ０’＝０＝ＤＯＢ＋ｄＩＢＩ０Ａ０’ （１４）
（１１）式は、（７）式におけるＤＡおよびＩ０Ａを、それぞれＤＡ０およびＩ０Ａ０に置き換えて得られる式である。（１２）式は、（１１）式におけるＤＡ０およびＩ０Ａ０を、それぞれＤＡ０’（＝０）およびＩ０Ａ０’に置き換えて得られる式である。ＤＡ０’は、Ｉ０Ａ０’を対物レンズ９に入力して得られるＤＡ０を表す。（１３）式は、（８）式におけるＤＢおよびＩ０Ａを、それぞれＤＢ０およびＩ０Ａ０に置き換えて得られる式である。（１４）式は、（１３）式におけるＤＢ０およびＩ０Ａ０を、それぞれＤＢ０’（＝０）およびＩ０Ａ０’に置き換えて得られる式である。ＤＢ０’は、Ｉ０Ａ０’を対物レンズ９に入力して得られるＤＢ０を表す。
ＤＡ０＝ＤＯＡ＋ｄＩＡＩ０Ａ０ （１１）
ＤＡ０’＝０＝ＤＯＡ＋ｄＩＡＩ０Ａ０’ （１２）
ＤＢ０＝ＤＯＢ＋ｄＩＢＩ０Ａ０ （１３）
ＤＢ０’＝０＝ＤＯＢ＋ｄＩＢＩ０Ａ０’ （１４）
（１１）式は、（７）式におけるＤＡおよびＩ０Ａを、それぞれＤＡ０およびＩ０Ａ０に置き換えて得られる式である。（１２）式は、（１１）式におけるＤＡ０およびＩ０Ａ０を、それぞれＤＡ０’（＝０）およびＩ０Ａ０’に置き換えて得られる式である。ＤＡ０’は、Ｉ０Ａ０’を対物レンズ９に入力して得られるＤＡ０を表す。（１３）式は、（８）式におけるＤＢおよびＩ０Ａを、それぞれＤＢ０およびＩ０Ａ０に置き換えて得られる式である。（１４）式は、（１３）式におけるＤＢ０およびＩ０Ａ０を、それぞれＤＢ０’（＝０）およびＩ０Ａ０’に置き換えて得られる式である。ＤＢ０’は、Ｉ０Ａ０’を対物レンズ９に入力して得られるＤＢ０を表す。
【0103】
（９）および（１０）式中のＩＤ０は、それぞれ（１５）および（１６）式で与えられる。（９）および（１５）式中のＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算されたＸＹ差ＤＡ０を表す。（１０）および（１６）式中のＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算されたＸＹ差ＤＢ０を表す。（１５）および（１６）式は、本実施例の装置がＸＹ差をフォーカス補正電流の変化量に換算することを、示している。その換算は、係数ｄＩＡまたはｄＩＢによる。
ＩＤ０＝ＤＡ０／ｄＩＡ （１５）
ＩＤ０＝ＤＢ０／ｄＩＢ （１６）
ここで、ＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスを、表しもする。これは、ＸＹ差ＤＡ０およびＤＢ０が、先述のように、各々、上記軸上デフォーカスを表すことによる。
従って、（９）および（１０）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスをＩ０Ａ０から減算し、そうすることによってＩ０Ａ０を更新（即ち、Ｉ０Ａ０’を決定）することを、示している。
ＩＤ０＝ＤＡ０／ｄＩＡ （１５）
ＩＤ０＝ＤＢ０／ｄＩＢ （１６）
ここで、ＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスを、表しもする。これは、ＸＹ差ＤＡ０およびＤＢ０が、先述のように、各々、上記軸上デフォーカスを表すことによる。
従って、（９）および（１０）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスをＩ０Ａ０から減算し、そうすることによってＩ０Ａ０を更新（即ち、Ｉ０Ａ０’を決定）することを、示している。
【0104】
上記軸上デフォーカスの測定値は、ＤＡ０またはＤＢ０としてもよいが、ＩＤ０（＝ＤＡ０／ｄＩＡ＝ＤＢ０／ｄＩＢ）としてもよい。以降では、説明の便宜上、上記軸上デフォーカスの測定値は、ＩＤ０とする。
【0105】
上記軸上デフォーカスの測定値をＩＤ０とすれば、上記軸上デフォーカスの補正値は、－ＩＤ０（＝Ｉ０Ａ０’－Ｉ０Ａ０＝－ＤＡ０／ｄＩＡ＝－ＤＢ０／ｄＩＢ）に等しい。即ち、上記軸上デフォーカスの測定値および補正値は、互いに大きさを同じくし、互いに符号を逆にする。
補足すれば、上記軸上デフォーカスの測定値ＩＤ０および補正値－ＩＤ０は、それぞれ、上記軸上デフォーカスを零位法によって測定することで得られる上記軸上デフォーカスの測定値および補正値に等しい。ここで、上記軸上デフォーカスを零位法によって測定するとは、上記軸上デフォーカスを、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定および補正することを、指す。その測定および補正の要領は、図２４の光学系において同じ収差が測定および補正される要領に、同じである。
補足すれば、上記軸上デフォーカスの測定値ＩＤ０および補正値－ＩＤ０は、それぞれ、上記軸上デフォーカスを零位法によって測定することで得られる上記軸上デフォーカスの測定値および補正値に等しい。ここで、上記軸上デフォーカスを零位法によって測定するとは、上記軸上デフォーカスを、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定および補正することを、指す。その測定および補正の要領は、図２４の光学系において同じ収差が測定および補正される要領に、同じである。
【0106】
Ｉ０Ａ０’は、（９）および（１０）式のいずれか一方から決定すればよい。より具体的には、Ｉ０Ａ０’は、（９）および（１０）式のうち、零でないＤＡ０またはＤＢ０を含むいずれか一方から決定すればよい。即ち、本実施例の装置は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを、ＤＡ０およびＤＢ０のいずれか零でない一方によって表す。
本実施例では、後述するように、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でないときに、ＤＡおよびＤＢのいずれか一方が零となることはあるが、ＤＡおよびＤＢの両方が零となることはない。本実施例では、また、ｄＩＡおよびｄＩＢのいずれか一方が零となることはあるが、ｄＩＡおよびｄＩＢの両方が零となることはない。
ここで注意すべきは、もしＤＡ０およびＤＢ０の値が零か否かに無頓着にこれらのいずれか一方が評価されるならば、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でないときにそのデフォーカスが零と誤判定されるという、好ましくない事態が発生しうることである。その事態については後述する。
本実施例では、後述するように、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でないときに、ＤＡおよびＤＢのいずれか一方が零となることはあるが、ＤＡおよびＤＢの両方が零となることはない。本実施例では、また、ｄＩＡおよびｄＩＢのいずれか一方が零となることはあるが、ｄＩＡおよびｄＩＢの両方が零となることはない。
ここで注意すべきは、もしＤＡ０およびＤＢ０の値が零か否かに無頓着にこれらのいずれか一方が評価されるならば、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でないときにそのデフォーカスが零と誤判定されるという、好ましくない事態が発生しうることである。その事態については後述する。
【0107】
Ｉ０Ａ０’は、より好適には、（１７）式が成立する場合には（９）式から決定すればよく、また、（１８）式が成立する場合には（１０）式から決定すればよい。これは、測定精度の観点からである。
｜ＤＡ０｜≧｜ＤＢ０｜ （１７）
｜ＤＡ０｜＜｜ＤＢ０｜ （１８）
即ち、本実施例の装置は、測定精度の観点から、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを、ＤＡおよびＤＢのいずれか絶対値の小さくない一方によって表す。
補足すれば、（１７）式が｜ＤＡ０｜＝｜ＤＢ０｜の成立する場合を含んでいる一方で、（１８）式がその場合を含んでいないのは、説明の便宜からである。｜ＤＡ０｜＝｜ＤＢ０｜が成立すれば、Ｉ０Ａ０’は、（９）および（１０）式のいずれから決定してもよい。
｜ＤＡ０｜≧｜ＤＢ０｜ （１７）
｜ＤＡ０｜＜｜ＤＢ０｜ （１８）
即ち、本実施例の装置は、測定精度の観点から、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを、ＤＡおよびＤＢのいずれか絶対値の小さくない一方によって表す。
補足すれば、（１７）式が｜ＤＡ０｜＝｜ＤＢ０｜の成立する場合を含んでいる一方で、（１８）式がその場合を含んでいないのは、説明の便宜からである。｜ＤＡ０｜＝｜ＤＢ０｜が成立すれば、Ｉ０Ａ０’は、（９）および（１０）式のいずれから決定してもよい。
【0108】
（１７）式が成立すれば、（１９）式が成立する。一方、（１８）式が成立すれば、（２０）式が成立する。即ち、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でない条件下では、（１７）および（１９）式が互いに同時に成立するか、あるいは、（１８）および（２０）式が互いに同時に成立する。これは、ＤＡ０、ＤＢ０、ｄＩＡ、およびｄＩＢが（２１）式を満たすことによる。（２１）式は、（９）および（１０）式から導かれる。
｜ｄＩＡ｜≧｜ｄＩＢ｜ （１９）
｜ｄＩＡ｜＜｜ｄＩＢ｜ （２０）
ＤＡ０／ＤＢ０＝ｄＩＡ／ｄＩＢ （２１）
従って、Ｉ０Ａ０’は、（１９）式が成立する場合には（９）式から決定すればよく、（２０）式が成立する場合には（１０）式から決定すればよい。
｜ｄＩＡ｜≧｜ｄＩＢ｜ （１９）
｜ｄＩＡ｜＜｜ｄＩＢ｜ （２０）
ＤＡ０／ＤＢ０＝ｄＩＡ／ｄＩＢ （２１）
従って、Ｉ０Ａ０’は、（１９）式が成立する場合には（９）式から決定すればよく、（２０）式が成立する場合には（１０）式から決定すればよい。
【0109】
Ｉ０Ａ０’を（９）および（１０）式のいずれから決定すべきかは、このように、｜ｄＩＡ｜と｜ｄＩＢ｜の間の大小関係から決まる。即ち、Ｉ０Ａ０’を（９）および（１０）式のいずれから決定すべきかは、ｄＩＡおよびｄＩＢが求められた時点（あるいは、それ以前に、（５）式に代入されるＤＡｎ、および（６）式に代入されるＤＢｎが、決定された時点）で決まる。
このことは、本実施例では、ｄＩＡおよびｄＩＢの両方ではなく、ｄＩＡおよびｄＩＢのいずれか一方を記憶すればよいことを意味する。ここで、ｄＩＡおよびｄＩＢは、Ｉ０Ａ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、およびＶ２Ｂのいずれにも依存せず、従って不変である。
このことは、本実施例では、ｄＩＡおよびｄＩＢの両方ではなく、ｄＩＡおよびｄＩＢのいずれか一方を記憶すればよいことを意味する。ここで、ｄＩＡおよびｄＩＢは、Ｉ０Ａ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、およびＶ２Ｂのいずれにも依存せず、従って不変である。
【0110】
このことは、また、Ｉ０Ａ０’の決定の際に、２回非点補正電圧（２回非点発生電圧）に対する電子ビーム１のぼけの曲線として、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）と、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）との両方（合計２×２＝４本）を取得する必要はないことを、意味する。
即ち、Ｉ０Ａ０’の決定に要する曲線は、上記前者および後者のいずれか一方（合計２本）のみである。このことは、Ｉ０Ａ０’の決定に要する時間を短くし、従って、上記軸上デフォーカスの測定および補正に要する時間を短くする。
ただし、ｄＩＡおよびｄＩＢが最初に求められるまでは、（１９）および（２０）式のいずれが成立するかが確定しない。従って、ｄＩＡおよびｄＩＢを最初に求める際には、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線と、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線との両方を取得する必要がある。
補足すれば、Ｉ０Ａ０’の決定（即ち、Ｉ０Ａ０の更新）に要する曲線の本数は、上記軸上デフォーカスの測定および補正をフォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる場合においても、合計２本である。ここで、上記軸上デフォーカスの測定および補正をフォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる場合とは、即ち、図２４の光学系において、その光学系の生む軸上デフォーカスが測定および補正される場合に、等しい。合計２本とは、具体的には、Ｉ０Ａ０に対する電子ビーム１のＸ方向のぼけの曲線１本と、Ｉ０Ａ０に対する電子ビーム１のＹ方向のぼけの曲線１本である。
これは、ナイフエッジ上の軸上２回非点収差が零でない限り、これら曲線の谷の位置は互いに一致せず、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを零とするには、Ｉ０Ａ０’を、これら曲線の谷の位置のいずれか一方にではなく、これら曲線の谷の位置の平均に合わせる必要が生じることによる。ここで、それら曲線の谷の位置が互いに一致しないのは、ナイフエッジ上の軸上２回非点収差が、互いに高さを異にする２本の焦線を呈することによる。これら焦線の方向は、互いに直交する。
即ち、Ｉ０Ａ０’の決定に要する曲線は、上記前者および後者のいずれか一方（合計２本）のみである。このことは、Ｉ０Ａ０’の決定に要する時間を短くし、従って、上記軸上デフォーカスの測定および補正に要する時間を短くする。
ただし、ｄＩＡおよびｄＩＢが最初に求められるまでは、（１９）および（２０）式のいずれが成立するかが確定しない。従って、ｄＩＡおよびｄＩＢを最初に求める際には、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線と、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線との両方を取得する必要がある。
補足すれば、Ｉ０Ａ０’の決定（即ち、Ｉ０Ａ０の更新）に要する曲線の本数は、上記軸上デフォーカスの測定および補正をフォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる場合においても、合計２本である。ここで、上記軸上デフォーカスの測定および補正をフォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる場合とは、即ち、図２４の光学系において、その光学系の生む軸上デフォーカスが測定および補正される場合に、等しい。合計２本とは、具体的には、Ｉ０Ａ０に対する電子ビーム１のＸ方向のぼけの曲線１本と、Ｉ０Ａ０に対する電子ビーム１のＹ方向のぼけの曲線１本である。
これは、ナイフエッジ上の軸上２回非点収差が零でない限り、これら曲線の谷の位置は互いに一致せず、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを零とするには、Ｉ０Ａ０’を、これら曲線の谷の位置のいずれか一方にではなく、これら曲線の谷の位置の平均に合わせる必要が生じることによる。ここで、それら曲線の谷の位置が互いに一致しないのは、ナイフエッジ上の軸上２回非点収差が、互いに高さを異にする２本の焦線を呈することによる。これら焦線の方向は、互いに直交する。
【0111】
本実施例の装置は、Ｉ０Ａ０’を（９）または（１０）式から決定し、そうして決定されたＩ０Ａ０’を対物レンズ９に入力する。これにより、ＤＡ０およびＤＢ０は零になる。このとき、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零となる。即ち、上記軸上デフォーカスが補正される。
ここで注意すべきは、（９）または（１０）式から決定されたＩ０Ａ０’を対物レンズ９に入力することによって零になるのは、ＤＡ０およびＤＢ０のいずれか一方ではなく、ＤＡ０およびＤＢ０の両方であることである。これについては後述する。
ここで注意すべきは、（９）または（１０）式から決定されたＩ０Ａ０’を対物レンズ９に入力することによって零になるのは、ＤＡ０およびＤＢ０のいずれか一方ではなく、ＤＡ０およびＤＢ０の両方であることである。これについては後述する。
【0112】
しかし、（９）または（１０）式から得られるＩ０Ａ０’を対物レンズ９に入力しても、ＸＹ差ＤＡ０およびＤＢ０は完全には零にはならず、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスも完全には零にならない。即ち、上記軸上デフォーカスの補正残差が残る。これには、（９）式中のＤＡ０およびｄＩＡに含まれる誤差、または（１０）式中のＤＢ０およびｄＩＢに含まれる誤差が関わるとともに、対物レンズ９の発生するデフォーカスの発生誤差が関わる。
【0113】
上記補正残差が問題となる場合には、上記補正残差の評価と低減を繰り返せばよい。その評価と低減は、具体的には、次のようにすればよい。
まず、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を再び取得し、そうして取得された曲線から、上記補正残差として、ＤＡ０’を決定する。次に、そうして決定されたＤＡ０’を新たなＤＡ０と見なし、それを（９）式に代入するとともに、その時点において対物レンズ９に入力されているＩ０Ａを、Ｉ０Ａ０として、（９）式に代入する。次に、そうすることで決定される新たなＩ０Ａ０’を、対物レンズ９に入力する。
あるいは、まず、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を再び取得し、そうして取得された曲線から、上記補正残差として、ＤＢ０’を決定する。次に、そうして決定されたＤＢ０’を新たなＤＢ０と見なし、それを（１０）式に代入するとともに、その時点において対物レンズ９に入力されているＩ０Ａを、Ｉ０Ａ０として、（１０）式に代入する。次に、そうすることで決定される新たなＩ０Ａ０’を、対物レンズ９に入力する。
上記曲線（Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線、またはＶ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線）の取得から、上記新たなＩ０Ａ０’の対物レンズ９への入力までの、一連の工程を繰り返せば、ＤＡ０およびＤＢ０は零に近づき、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零に近づく。
補足すれば、このような補正残差の評価および低減は、上記軸上デフォーカスの測定および補正を、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる場合にも、必要となる。ここで、上記軸上デフォーカスの補正残差は、上記軸上デフォーカスの補正値の過不足である。その過不足は、上記軸上デフォーカスの補正値が大きいほど、大きくなる。（同様のことは、上記偏向像面湾曲収差にも当てはまる。）
まず、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を再び取得し、そうして取得された曲線から、上記補正残差として、ＤＡ０’を決定する。次に、そうして決定されたＤＡ０’を新たなＤＡ０と見なし、それを（９）式に代入するとともに、その時点において対物レンズ９に入力されているＩ０Ａを、Ｉ０Ａ０として、（９）式に代入する。次に、そうすることで決定される新たなＩ０Ａ０’を、対物レンズ９に入力する。
あるいは、まず、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を再び取得し、そうして取得された曲線から、上記補正残差として、ＤＢ０’を決定する。次に、そうして決定されたＤＢ０’を新たなＤＢ０と見なし、それを（１０）式に代入するとともに、その時点において対物レンズ９に入力されているＩ０Ａを、Ｉ０Ａ０として、（１０）式に代入する。次に、そうすることで決定される新たなＩ０Ａ０’を、対物レンズ９に入力する。
上記曲線（Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線、またはＶ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線）の取得から、上記新たなＩ０Ａ０’の対物レンズ９への入力までの、一連の工程を繰り返せば、ＤＡ０およびＤＢ０は零に近づき、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零に近づく。
補足すれば、このような補正残差の評価および低減は、上記軸上デフォーカスの測定および補正を、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせる場合にも、必要となる。ここで、上記軸上デフォーカスの補正残差は、上記軸上デフォーカスの補正値の過不足である。その過不足は、上記軸上デフォーカスの補正値が大きいほど、大きくなる。（同様のことは、上記偏向像面湾曲収差にも当てはまる。）
【0114】
上記一連の工程における新たなＩ０Ａ０’の決定（即ち、Ｉ０Ａ０の更新）は、（９ａ）または（１０ａ）式による。
Ｉ０Ａ０ （ｍ）＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤＡ０ （ｍ－１）／ｄＩＡ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （９ａ）
Ｉ０Ａ０ （ｍ）＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤＢ０ （ｍ－１）／ｄＩＢ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （１０ａ）
（９ａ）および（１０ａ）式において、Ｉ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＩ０Ａ０を表す。ＤＡ０ （ｍ－１）およびＤＢ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力して得られるＤＡ０およびＤＢ０を、それぞれ表す。
（９ａ）および（１０ａ）式において、ｍ＝１のとき、Ｉ０Ａ０ （ｍ）はＩ０Ａ０’を表し、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）はＩ０Ａ０を表す。即ち、（９ａ）および（１０ａ）式は、それぞれ（９）および（１０）式を一般化したものである。従って、以降では、特に明示のない限り、（９ａ）および（１０ａ）式は、（９）および（１０）式をそれぞれ兼ねる。
Ｉ０Ａ０ （ｍ）＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤＡ０ （ｍ－１）／ｄＩＡ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （９ａ）
Ｉ０Ａ０ （ｍ）＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤＢ０ （ｍ－１）／ｄＩＢ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （１０ａ）
（９ａ）および（１０ａ）式において、Ｉ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＩ０Ａ０を表す。ＤＡ０ （ｍ－１）およびＤＢ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力して得られるＤＡ０およびＤＢ０を、それぞれ表す。
（９ａ）および（１０ａ）式において、ｍ＝１のとき、Ｉ０Ａ０ （ｍ）はＩ０Ａ０’を表し、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）はＩ０Ａ０を表す。即ち、（９ａ）および（１０ａ）式は、それぞれ（９）および（１０）式を一般化したものである。従って、以降では、特に明示のない限り、（９ａ）および（１０ａ）式は、（９）および（１０）式をそれぞれ兼ねる。
【0115】
（９ａ）および（１０ａ）式中のＩＤ０
（ｍ－１）は、それぞれ（１５ａ）および（１６ａ）式で与えられる。（９ａ）および（１５ａ）式中のＩＤ０
（ｍ－１）は、フォーカス補正電流の変化量に換算されたＸＹ差ＤＡ０
（ｍ－１）を、表す。（１０ａ）および（１６ａ）式中のＩＤ０
（ｍ－１）は、フォーカス補正電流の変化量に換算されたＸＹ差ＤＢ０
（ｍ－１）を、表す。
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤＡ０ （ｍ－１）／ｄＩＡ （１５ａ）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤＢ０ （ｍ－１）／ｄＩＢ （１６ａ）
ここで、ＩＤ０ （ｍ－１）は、ナイフエッジ２０上のデフォーカス（ただし、フォーカス補正電流の変化量に換算されたデフォーカス）を表しもする。これは、ＸＹ差ＤＡ０ （ｍ－１）およびＤＢ０ （ｍ－１）が、いずれも、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表すことによる。（ＩＤ０ （ｍ－１）は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの測定値でもある。）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤＡ０ （ｍ－１）／ｄＩＡ （１５ａ）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤＢ０ （ｍ－１）／ｄＩＢ （１６ａ）
ここで、ＩＤ０ （ｍ－１）は、ナイフエッジ２０上のデフォーカス（ただし、フォーカス補正電流の変化量に換算されたデフォーカス）を表しもする。これは、ＸＹ差ＤＡ０ （ｍ－１）およびＤＢ０ （ｍ－１）が、いずれも、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表すことによる。（ＩＤ０ （ｍ－１）は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの測定値でもある。）
【0116】
上記一連の工程が繰り返される間、係数ｄＩＡまたはｄＩＢは、更新されることなく、繰り返し用いられる。より具体的には、先述の過程で決定および記憶されたｄＩＡが、ｄＩＡによるＤＡ０のＩＤ０への換算（（１５）および（１５ａ）式を参照）のたびに、繰り返し用いられるか、または、先述の過程で決定および記憶されたｄＩＢが、ｄＩＢによるＤＢ０のＩＤ０への換算（（１６）および（１６ａ）式を参照）のたびに、繰り返し用いられる。係数ｄＩＡまたはｄＩＢのこのような繰り返しの使用は、これら係数が不変であることを前提としている。先述のように、これら係数は、フォーカス補正電流Ｉ０Ａに依存せず、従って不変である。
厳密には、これら係数のフォーカス補正電流Ｉ０Ａへの依存性は零ではなく、従って、その依存性に起因し、係数ｄＩＡおよびｄＩＢは誤差を持ちうる。しかし、その誤差は問題とならない。たとえその誤差が零でなくても、上記一連の工程繰り返せば、上述のように、ＤＡ０およびＤＢ０は零に近づき、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零に近づく。（同様のことは、係数ｄＶＡおよびｄＶＢにも当てはまる。これら係数については後述する。）
厳密には、これら係数のフォーカス補正電流Ｉ０Ａへの依存性は零ではなく、従って、その依存性に起因し、係数ｄＩＡおよびｄＩＢは誤差を持ちうる。しかし、その誤差は問題とならない。たとえその誤差が零でなくても、上記一連の工程繰り返せば、上述のように、ＤＡ０およびＤＢ０は零に近づき、従って、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零に近づく。（同様のことは、係数ｄＶＡおよびｄＶＢにも当てはまる。これら係数については後述する。）
【0117】
上記一連の工程は、（９ａ）式によってＩ０Ａ０が更新される場合には、（２２）式が成立するまで繰り返せばよく、（１０ａ）式によってＩ０Ａ０が更新される場合には、（２３）式が成立するまで繰り返せばよい。
｜ＤＡ０ （ｍ）｜＜εＤ （２２）
｜ＤＢ０ （ｍ）｜＜εＤ （２３）
（２２）および（２３）式において、εＤ（＞０）は、｜ＤＡ０ （ｍ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ＤＡ０ （ｍ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）｜は、上記軸上デフォーカスの補正残差に相当する。
従って、（２２）または（２３）式の成立は、上記軸上デフォーカスの補正残差の十分な低減を意味する。ＤＡ０ （ｍ）が（２２）式を満たすか、またはＤＢ０ （ｍ）が（２３）式を満たせば、それ以降、（９ａ）または（１０ａ）式によるＩ０Ａ０の更新（即ち、Ｉ０Ａ０ （ｍ＋１）の決定）およびそうして更新されたＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力は、不要となる。（ＤＡ０ （ｍ）またはＤＢ０ （ｍ）の、ＩＤ０ （ｍ）への換算も不要となる。）同様のことは、残りの３つの収差（上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差）の補正残差にも当てはまる。これら収差の補正残差については、後述する。
｜ＤＡ０ （ｍ）｜＜εＤ （２２）
｜ＤＢ０ （ｍ）｜＜εＤ （２３）
（２２）および（２３）式において、εＤ（＞０）は、｜ＤＡ０ （ｍ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ＤＡ０ （ｍ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）｜は、上記軸上デフォーカスの補正残差に相当する。
従って、（２２）または（２３）式の成立は、上記軸上デフォーカスの補正残差の十分な低減を意味する。ＤＡ０ （ｍ）が（２２）式を満たすか、またはＤＢ０ （ｍ）が（２３）式を満たせば、それ以降、（９ａ）または（１０ａ）式によるＩ０Ａ０の更新（即ち、Ｉ０Ａ０ （ｍ＋１）の決定）およびそうして更新されたＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力は、不要となる。（ＤＡ０ （ｍ）またはＤＢ０ （ｍ）の、ＩＤ０ （ｍ）への換算も不要となる。）同様のことは、残りの３つの収差（上記軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差）の補正残差にも当てはまる。これら収差の補正残差については、後述する。
【0118】
補足すれば、ＤＡ０
（ｍ）およびＤＢ０
（ｍ）の大きさによっては、（２２）および（２３）式のうち、一方は成立するが、もう一方は成立しないことが、ありうる。
このことは、本実施例においてＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さい一方が評価されることは避けるべきであることを、意味する。もし本実施例においてＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さい一方が評価されるならば、実際にはナイフエッジ２０上のデフォーカスが十分に低減されていないにもかかわらず、（２２）および（２３）式のいずれか一方の成立を以って、そのデフォーカスが十分に低減したとの誤判定が下されうる。
このような誤判定は、原理的には、許容値εＤの値を小さくすることによって防げる。しかし、実際には、そのようにすると、（２２）または（２３）式の成立（あるいは、不成立）が、ＤＡ０またはＤＢ０の測定誤差に、より強く影響されるようになる。従って、本実施例においてＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さい一方を評価するのは、結局、得策ではない。
このことは、本実施例においてＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さい一方が評価されることは避けるべきであることを、意味する。もし本実施例においてＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さい一方が評価されるならば、実際にはナイフエッジ２０上のデフォーカスが十分に低減されていないにもかかわらず、（２２）および（２３）式のいずれか一方の成立を以って、そのデフォーカスが十分に低減したとの誤判定が下されうる。
このような誤判定は、原理的には、許容値εＤの値を小さくすることによって防げる。しかし、実際には、そのようにすると、（２２）または（２３）式の成立（あるいは、不成立）が、ＤＡ０またはＤＢ０の測定誤差に、より強く影響されるようになる。従って、本実施例においてＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さい一方を評価するのは、結局、得策ではない。
【0119】
以上の要領によれば、上記軸上デフォーカスを、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線にではなく、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定および補正することができる。
上記軸上デフォーカスの測定および補正を、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせれば、それら曲線の取得に要する時間の短さから、上記軸上デフォーカスの測定および補正に要する時間が短くなる。それら曲線の取得に要する時間の短さは、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の、２回非点補正電圧に対する応答の速さに起因する。
上記軸上デフォーカスの測定および補正を、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせれば、それら曲線の取得に要する時間の短さから、上記軸上デフォーカスの測定および補正に要する時間が短くなる。それら曲線の取得に要する時間の短さは、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の、２回非点補正電圧に対する応答の速さに起因する。
【0120】
以上が、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスの測定および補正についての説明である。その測定および補正のルーチンを、メインルーチン１として、図６に示す。
ただし、メインルーチン１と、その中のサブルーチン（サブルーチン１およびサブルーチン２）とは、いずれも、（１９）式の成立を前提としている。即ち、これらメインルーチンおよびサブルーチンにおいては、係数ｄＩＡおよびｄＩＢのうち、ｄＩＡのみが決定され、また、ＸＹ差ＤＡｎおよびＤＢｎのうち、ＤＡｎのみが決定される。
ただし、メインルーチン１と、その中のサブルーチン（サブルーチン１およびサブルーチン２）とは、いずれも、（１９）式の成立を前提としている。即ち、これらメインルーチンおよびサブルーチンにおいては、係数ｄＩＡおよびｄＩＢのうち、ｄＩＡのみが決定され、また、ＸＹ差ＤＡｎおよびＤＢｎのうち、ＤＡｎのみが決定される。
【0121】
（メインルーチン１）
図６に示すように、メインルーチン１は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ１において、ｎを零に設定する（ｎ＝０）。
次に、ステップＳ２において、Ｉ０Ａｎ（Ｉ０Ａ０）を読み込み、それを対物レンズ９に入力する。（ここで、Ｉ０Ａ０は、メインルーチン１の開始直前のフォーカス補正電流Ｉ０Ａの値に等しい。従って、ステップＳ２においてＩ０Ａ０を対物レンズ９に入力することは、結局、Ｉ０Ａの値をＩ０Ａ０に維持することに等しい。）
次に、ステップＳ３において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ０）を決定する。
次に、ステップＳ４において、ｎを１に設定する（ｎ＝１）。
次に、ステップＳ５において、Ｉ０Ａｎ（Ｉ０Ａ１）を読み込み、それを対物レンズ９に入力する。
次に、ステップＳ６において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ１）を決定する。
次に、ステップＳ７において、係数ｄＩＡを決定する。
次に、ステップＳ８において、サブルーチン２（図８を参照）を実行し、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を決定する。そして、メインルーチン１を終了する。
図６に示すように、メインルーチン１は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ１において、ｎを零に設定する（ｎ＝０）。
次に、ステップＳ２において、Ｉ０Ａｎ（Ｉ０Ａ０）を読み込み、それを対物レンズ９に入力する。（ここで、Ｉ０Ａ０は、メインルーチン１の開始直前のフォーカス補正電流Ｉ０Ａの値に等しい。従って、ステップＳ２においてＩ０Ａ０を対物レンズ９に入力することは、結局、Ｉ０Ａの値をＩ０Ａ０に維持することに等しい。）
次に、ステップＳ３において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ０）を決定する。
次に、ステップＳ４において、ｎを１に設定する（ｎ＝１）。
次に、ステップＳ５において、Ｉ０Ａｎ（Ｉ０Ａ１）を読み込み、それを対物レンズ９に入力する。
次に、ステップＳ６において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ１）を決定する。
次に、ステップＳ７において、係数ｄＩＡを決定する。
次に、ステップＳ８において、サブルーチン２（図８を参照）を実行し、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を決定する。そして、メインルーチン１を終了する。
【0122】
（サブルーチン１）
サブルーチン１は、図７に示すように、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ１１において、２回非点補正電圧Ｖ２Ａを増減し、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定する。そうすることにより、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得する。
次に、ステップＳ１２において、ＸＹ差ＤＡｎ（ステップＳ２３においては、ＤＡ０ （ｍ））を決定する。そして、サブルーチン１を終了して、メインルーチン１（図６を参照）に戻る。（あるいは、サブルーチン１を終了して、サブルーチン２、メインルーチン２、およびサブルーチン４のいずれかに戻る。これらルーチンおよびサブルーチンについては、後述する。）
サブルーチン１は、図７に示すように、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ１１において、２回非点補正電圧Ｖ２Ａを増減し、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定する。そうすることにより、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得する。
次に、ステップＳ１２において、ＸＹ差ＤＡｎ（ステップＳ２３においては、ＤＡ０ （ｍ））を決定する。そして、サブルーチン１を終了して、メインルーチン１（図６を参照）に戻る。（あるいは、サブルーチン１を終了して、サブルーチン２、メインルーチン２、およびサブルーチン４のいずれかに戻る。これらルーチンおよびサブルーチンについては、後述する。）
【0123】
（サブルーチン２）
サブルーチン２は、図８に示すように、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ２１において、ｎを０に設定する（ｎ＝０）とともに、ｍを０に設定する（ｍ＝０）。
次に、ステップＳ２２において、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を対物レンズ９に入力する。（Ｉ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｉ０Ａ０を表す。ここで、Ｉ０Ａ０は、メインルーチン１またはメインルーチン１’の開始直前のフォーカス補正電流Ｉ０Ａの値に等しい。メインルーチン１’については後述する。）
次に、ステップＳ２３において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ （ｍ）（ＤＡ０ （ｍ））を決定する。ここで、ＤＡｎ （ｍ）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を対物レンズ９に入力して得られるＤＡｎを表す。（サブルーチン２がメインルーチン１から呼ばれる場合には、ｍ＝０のときにおけるステップＳ２３を、ステップＳ３において決定されたＸＹ差ＤＡ０を読み込むステップに、置き換えることができる。）
次に、ステップＳ２４において、｜ＤＡ０ （ｍ）｜＜εＤが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、サブルーチン２を終了し、メインルーチン１（図６を参照）に戻る（あるいは、メインルーチン１’に戻る）。それが成立しない場合には、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５においては、ｍ＋１をｍに代入する（ｍ＝ｍ＋１）。そして、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６においては、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を決定する。そして、ステップＳ２２に戻る。
サブルーチン２は、図８に示すように、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ２１において、ｎを０に設定する（ｎ＝０）とともに、ｍを０に設定する（ｍ＝０）。
次に、ステップＳ２２において、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を対物レンズ９に入力する。（Ｉ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｉ０Ａ０を表す。ここで、Ｉ０Ａ０は、メインルーチン１またはメインルーチン１’の開始直前のフォーカス補正電流Ｉ０Ａの値に等しい。メインルーチン１’については後述する。）
次に、ステップＳ２３において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ （ｍ）（ＤＡ０ （ｍ））を決定する。ここで、ＤＡｎ （ｍ）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を対物レンズ９に入力して得られるＤＡｎを表す。（サブルーチン２がメインルーチン１から呼ばれる場合には、ｍ＝０のときにおけるステップＳ２３を、ステップＳ３において決定されたＸＹ差ＤＡ０を読み込むステップに、置き換えることができる。）
次に、ステップＳ２４において、｜ＤＡ０ （ｍ）｜＜εＤが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、サブルーチン２を終了し、メインルーチン１（図６を参照）に戻る（あるいは、メインルーチン１’に戻る）。それが成立しない場合には、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５においては、ｍ＋１をｍに代入する（ｍ＝ｍ＋１）。そして、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６においては、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を決定する。そして、ステップＳ２２に戻る。
【0124】
係数ｄＩＡが既知である場合には、ステップＳ１～ステップＳ７を、ｄＩＡを読み込むステップ（ステップＳ７’）に、置き換えることができる。そうすることによって簡略化したメインルーチン１を、メインルーチン１’として、図９に示す。
【0125】
（メインルーチン１’）
図９に示すように、メインルーチン１’は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ７’において、係数ｄＩＡを読み込む。
次に、ステップＳ８’において、サブルーチン２（図８を参照）を実行し、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を決定する。そして、メインルーチン１’を終了する。
図９に示すように、メインルーチン１’は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ７’において、係数ｄＩＡを読み込む。
次に、ステップＳ８’において、サブルーチン２（図８を参照）を実行し、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を決定する。そして、メインルーチン１’を終了する。
【0126】
補足すれば、メインルーチン１またはメインルーチン１’を実行するのは、電子ビーム１を対物レンズ９の中心に対してアライメントした後とするのがよい。これは、電子ビーム１をそのようにアライメントすれば、ナイフエッジ２０上に現れる総合的な収差（上記軸上デフォーカスを含む）が低減するためである。電子ビーム１のそのようなアライメントは、例えば、第二の成形開口板７と縮小レンズ８の間、または、縮小レンズ８と対物レンズ９の間に設けられたアライナ（図示せず）によれば、可能である。
上記アライメントにおいて、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通っているか否かは、電子ビーム１の加速電圧を増減、または対物レンズ９の励磁電流を増減し、その際の、材料１０の高さ位置における電子ビーム１の位置の変化を見れば、分かる。その変化は、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通っていれば、零であるが、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通っていなければ、零でない。その変化は、ナイフエッジ法によって測定できる。
上記のようなアライメントおよび測定は、可変成形電子ビーム描画装置に限らず、一般の荷電粒子ビーム装置に対し、広く実施されている。
上記アライメントにおいて、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通っているか否かは、電子ビーム１の加速電圧を増減、または対物レンズ９の励磁電流を増減し、その際の、材料１０の高さ位置における電子ビーム１の位置の変化を見れば、分かる。その変化は、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通っていれば、零であるが、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通っていなければ、零でない。その変化は、ナイフエッジ法によって測定できる。
上記のようなアライメントおよび測定は、可変成形電子ビーム描画装置に限らず、一般の荷電粒子ビーム装置に対し、広く実施されている。
【0127】
本実施例の装置は、次に、自身の生む軸上２回非点収差を測定および補正する。その要領は、図２４の光学系における同じ収差の測定および補正の要領に同じである。その詳細は、以下の通りである。
【0128】
本実施例の装置は、まず、Ｖ２Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。補足すれば、これら曲線は先述の軸上デフォーカスの測定および補正の完了後に、間を置かずに取得されるため、これら曲線の取得のために改めてナイフエッジ２０を材料ステージ１４によって移動させる必要はない。
本実施例の装置は、次に、これら曲線から、Ｖ２Ａに関するＸＹ平均を決定し、そうして決定されたＸＹ平均を、ＸＹ平均のＡ成分とする。ここで、ＸＹ平均とは、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との平均を指す。
本実施例の装置は、そして、ＸＹ平均のＡ成分に基づいてＶ２Ａを更新し、そうして更新されたＶ２Ａを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が、補正される。
本実施例の装置は、次に、Ｖ２Ｂを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。
本実施例の装置は、次に、これら曲線から、Ｖ２Ｂに関するＸＹ平均を決定し、そうして決定されたＸＹ平均を、ＸＹ平均のＢ成分とする。
本実施例の装置は、そして、ＸＹ平均のＢ成分に基づいてＶ２Ｂを更新し、そうして更新されたＶ２Ｂを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が、補正される。
補足すれば、上記過程においては、ＸＹ平均のＢ成分の決定とＶ２Ｂの入力とが、ＸＹ平均のＡ成分の決定とＶ２Ａの入力との後になされるが、これらの順序は互いに前後してもよい。
本実施例の装置は、次に、これら曲線から、Ｖ２Ａに関するＸＹ平均を決定し、そうして決定されたＸＹ平均を、ＸＹ平均のＡ成分とする。ここで、ＸＹ平均とは、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との平均を指す。
本実施例の装置は、そして、ＸＹ平均のＡ成分に基づいてＶ２Ａを更新し、そうして更新されたＶ２Ａを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が、補正される。
本実施例の装置は、次に、Ｖ２Ｂを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。
本実施例の装置は、次に、これら曲線から、Ｖ２Ｂに関するＸＹ平均を決定し、そうして決定されたＸＹ平均を、ＸＹ平均のＢ成分とする。
本実施例の装置は、そして、ＸＹ平均のＢ成分に基づいてＶ２Ｂを更新し、そうして更新されたＶ２Ｂを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が、補正される。
補足すれば、上記過程においては、ＸＹ平均のＢ成分の決定とＶ２Ｂの入力とが、ＸＹ平均のＡ成分の決定とＶ２Ａの入力との後になされるが、これらの順序は互いに前後してもよい。
【0129】
上記過程におけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂの更新は、それぞれ（２４）および（２５）式で表せる。
Ｖ２Ａ０’＝ＭＡ０ （２４）
Ｖ２Ｂ０’＝ＭＢ０ （２５）
（２４）および（２５）式において、Ｖ２Ａ０’およびＶ２Ｂ０’は、上記過程によって更新されるＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を、それぞれ表す。Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂをそれぞれ表すが、より詳細には、上記曲線が取得される前におけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂをそれぞれ表す。ＭＡ０およびＭＢ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＭＡおよびＭＢをそれぞれ表すが、より詳細には、上記曲線から決定されるＭＡおよびＭＢをそれぞれ表す。ＭＡおよびＭＢは、ＸＹ平均のＡ成分およびＢ成分をそれぞれ表す。
Ｖ２Ａ０’＝ＭＡ０ （２４）
Ｖ２Ｂ０’＝ＭＢ０ （２５）
（２４）および（２５）式において、Ｖ２Ａ０’およびＶ２Ｂ０’は、上記過程によって更新されるＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を、それぞれ表す。Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂをそれぞれ表すが、より詳細には、上記曲線が取得される前におけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂをそれぞれ表す。ＭＡ０およびＭＢ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＭＡおよびＭＢをそれぞれ表すが、より詳細には、上記曲線から決定されるＭＡおよびＭＢをそれぞれ表す。ＭＡおよびＭＢは、ＸＹ平均のＡ成分およびＢ成分をそれぞれ表す。
【0130】
ただし、（２４）式で表されるＶ２Ａ０’と（２５）式で表されるＶ２Ｂ０’とを対物偏向器１３に入力しても、上記軸上２回非点収差は、完全には零にならない。即ち、上記軸上２回非点収差の補正残差が残る。
【0131】
上記補正残差が問題となる場合には、上記補正残差の評価と低減を繰り返せばよい。即ち、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ａの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程、および、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ｂの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、繰り返せばよい。その間、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂは、それぞれ（２４ａ）および（２５ａ）式によって更新される。（２４ａ）および（２５ａ）式は、それぞれ（２４）および（２５）式を一般化したものである。以降では、特に明示のない限り、（２４ａ）および（２５ａ）式は、（２４）および（２５）式をそれぞれ兼ねる。
Ｖ２Ａ０ （ｍ） ＝ＭＡ０ （ｍ－１） （２４ａ）
Ｖ２Ｂ０ （ｍ） ＝ＭＢ０ （ｍ－１） （２５ａ）
（２４ａ）および（２５ａ）式において、Ｖ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を、それぞれ表す。ＭＡ０ （ｍ－１）は、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＡ０を、表す。ＭＢ０ （ｍ－１）は、Ｖ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＢ０を、表す。
Ｖ２Ａ０ （ｍ） ＝ＭＡ０ （ｍ－１） （２４ａ）
Ｖ２Ｂ０ （ｍ） ＝ＭＢ０ （ｍ－１） （２５ａ）
（２４ａ）および（２５ａ）式において、Ｖ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を、それぞれ表す。ＭＡ０ （ｍ－１）は、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＡ０を、表す。ＭＢ０ （ｍ－１）は、Ｖ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＢ０を、表す。
【0132】
上記一連の工程は、（２６）および（２７）式が成立するまで繰り返せばよい。即ち、｜ΔＭＡ０
（ｍ）｜および｜ΔＭＢ０
（ｍ）｜を、それぞれ（２６）および（２７）式が成立するまで低減すれば、上記軸上２回非点収差の補正が完了する。
｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜＜εＭ （２６）
｜ΔＭＢ０ （ｍ）｜＜εＭ （２７）
（２６）および（２７）式において、ΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、それぞれ、Ｖ２Ａ０のｍ回目の更新によるＭＡ０の変化量、および、Ｖ２Ｂ０のｍ回目の更新によるＭＢ０の変化量を、表す。εＭ（＞０）は、｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜および｜ΔＭＢ０ （ｍ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜および｜ΔＭＢ （ｍ）｜は、上記軸上２回非点収差の補正残差に相当する。ΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、（２８）および（２９）式でそれぞれ定義される。
ΔＭＡ０ （ｍ）＝ＭＡ０ （ｍ）－ＭＡ０ （ｍ－１） （２８）
ΔＭＢ０ （ｍ）＝ＭＢ０ （ｍ）－ＭＢ０ （ｍ－１） （２９）
｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜＜εＭ （２６）
｜ΔＭＢ０ （ｍ）｜＜εＭ （２７）
（２６）および（２７）式において、ΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、それぞれ、Ｖ２Ａ０のｍ回目の更新によるＭＡ０の変化量、および、Ｖ２Ｂ０のｍ回目の更新によるＭＢ０の変化量を、表す。εＭ（＞０）は、｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜および｜ΔＭＢ０ （ｍ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜および｜ΔＭＢ （ｍ）｜は、上記軸上２回非点収差の補正残差に相当する。ΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、（２８）および（２９）式でそれぞれ定義される。
ΔＭＡ０ （ｍ）＝ＭＡ０ （ｍ）－ＭＡ０ （ｍ－１） （２８）
ΔＭＢ０ （ｍ）＝ＭＢ０ （ｍ）－ＭＢ０ （ｍ－１） （２９）
【0133】
上記２つの一連の工程は、原理的には、別々に繰り返してよい。例えば、まず、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ａの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（２６）式が成立するまで更新し、次に、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ｂの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（２７）式が成立するまで更新してよい。
しかし、実際には、そのように上記２つの一連の工程を繰り返すと、上記軸上２回非点収差の補正残差が問題となる可能性がある。即ち、（２６）および（２７）式が互いに同時に成立しなくなる可能性がある。
その原因は、Ｖ２Ａがナイフエッジ２０の高さ位置に発生する２回非点収差と、Ｖ２Ｂがその同じ高さ位置に発生する２回非点収差との間の、直交誤差である。この直交誤差は、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正される際に、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分を発生させるとともに、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される際に、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分を発生させる。
上記のことが問題になる場合には、上記２つの一連の工程を、交互に繰り返せばよい。そうすれば、たとえ上記直交誤差が零でなくても、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分と、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分とが、交互に、かつ徐々に小さくなり、その結果、（２６）および（２７）式が互いに同時に成立する。
しかし、実際には、そのように上記２つの一連の工程を繰り返すと、上記軸上２回非点収差の補正残差が問題となる可能性がある。即ち、（２６）および（２７）式が互いに同時に成立しなくなる可能性がある。
その原因は、Ｖ２Ａがナイフエッジ２０の高さ位置に発生する２回非点収差と、Ｖ２Ｂがその同じ高さ位置に発生する２回非点収差との間の、直交誤差である。この直交誤差は、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正される際に、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分を発生させるとともに、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される際に、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分を発生させる。
上記のことが問題になる場合には、上記２つの一連の工程を、交互に繰り返せばよい。そうすれば、たとえ上記直交誤差が零でなくても、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分と、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分とが、交互に、かつ徐々に小さくなり、その結果、（２６）および（２７）式が互いに同時に成立する。
【0134】
本実施例の装置は、次に、自身の生む偏向像面湾曲収差を測定および補正する。その要領は、以下の通りである。
【0135】
簡単に言えば、上記偏向像面湾曲収差を測定および補正することは、目的のデフォーカスを補正する手段の違い（対物偏向器１３か、あるいは対物レンズ９か）除き、先述の軸上デフォーカスの測定および補正を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点の各々において行うことに、同じである。
ここで、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点とは、その偏向フィールドをＸ方向およびＹ方向に等分割または不等分割することで得られる格子点である。その偏向フィールドの分割数を例えば４とすれば、そうして得られる格子点の数は、合計で２５（＝５×５）点となる。
ここで、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点とは、その偏向フィールドをＸ方向およびＹ方向に等分割または不等分割することで得られる格子点である。その偏向フィールドの分割数を例えば４とすれば、そうして得られる格子点の数は、合計で２５（＝５×５）点となる。
【0136】
本実施例の装置は、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正のため、まず、最初に上記測定および補正が行われる格子点の座標にナイフエッジ２０を移動させるとともに、その格子点上に電子ビーム１が入射するように、対物偏向器１３によって電子ビーム１を偏向する。
本実施例の装置は、そのうえで、上記格子点（最初に上記測定および補正が行われる格子点）上で、Ｖ２Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得し、これら曲線から、ＸＹ差ＤＡ０を決定する。
本実施例の装置は、あるいは、上記格子点で、Ｖ２Ｂを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得し、これら曲線から、ＸＹ差ＤＢ０を決定する。
上記曲線を取得する際には、２回非点補正電圧を増減する範囲に、各曲線の谷を確認するのに十分な幅を持たせる必要がある。そのためには、上記偏向像面湾曲収差の、対物偏向器１３の偏向フィールド内における分布を、予め、大まかにでも把握しておく必要がある。その分布は、図１の光学系に対する電子光学計算から、または、同じ光学系の使用実績から、予想できる。
本実施例の装置は、そのうえで、上記格子点（最初に上記測定および補正が行われる格子点）上で、Ｖ２Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得し、これら曲線から、ＸＹ差ＤＡ０を決定する。
本実施例の装置は、あるいは、上記格子点で、Ｖ２Ｂを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得し、これら曲線から、ＸＹ差ＤＢ０を決定する。
上記曲線を取得する際には、２回非点補正電圧を増減する範囲に、各曲線の谷を確認するのに十分な幅を持たせる必要がある。そのためには、上記偏向像面湾曲収差の、対物偏向器１３の偏向フィールド内における分布を、予め、大まかにでも把握しておく必要がある。その分布は、図１の光学系に対する電子光学計算から、または、同じ光学系の使用実績から、予想できる。
【0137】
本実施例の装置は、次に、上記格子点上でＸＹ差ＤＡ０またはＤＢ０を零とすべく、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａを更新し、それを対物偏向器１３に入力する。これにより、上記格子点上の上記偏向像面湾曲収差が補正される。ここで、ＤＡ０またはＤＢ０は、より具体的には、ＤＡ０およびＤＢ０のいずれか零でない一方であり、より好適には、ＤＡ０およびＤＢ０のいずれか絶対値の小さくない一方である。（上記格子点上の上記偏向像面湾曲収差が補正されたときに零となるのは、ＤＡ０およびＤＢ０の一方ではなく、ＤＡ０およびＤＢ０の両方である。これについては後述する。）
フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新（即ち、Ｖ０Ａ０’の決定）は、（３０）または（３１）式による。（３０）式は、（９）式におけるＩ０Ａ０、Ｉ０Ａ０’、ＤＡ０、ｄＩＡ、およびＩＤ０を、それぞれ、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）、ＤＡ０（ｘ，ｙ）、ｄＶＡ、およびＶＤ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（３１）式は、（１０）式におけるＩ０Ａ０、Ｉ０Ａ０’、ＤＢ０、ｄＩＢ、およびＩＤ０を、それぞれ、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）、ＤＢ０（ｘ，ｙ）、ｄＶＢ、およびＶＤ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（３０）および（３１）式は、それぞれ、（３２）および（３３）式が成立する場合に用いられる。
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤＡ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （３０）
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤＢ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （３１）
｜ｄＶＡ｜≧｜ｄＶＢ｜ （３２）
｜ｄＶＡ｜＜｜ｄＶＢ｜ （３３）
（３０）および（３１）式において、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ０Ａ０を表す。Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）は、ＤＡ０（ｘ，ｙ）またはＤＢ０（ｘ，ｙ）を零とすべく更新されるＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を表す。Ｖ０Ａ０は、第０のフォーカス補正電圧を表す。第０のフォーカス補正電圧とは、第０のフォーカス補正条件下におけるフォーカス補正電圧である。ＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）は、それぞれ、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＤＡ０およびＤＢ０を表す。ｄＶＡおよびｄＶＢは、それぞれ、ＤＡおよびＤＢの、Ｖ０Ａに関する偏微分係数を表す。
フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新（即ち、Ｖ０Ａ０’の決定）は、（３０）または（３１）式による。（３０）式は、（９）式におけるＩ０Ａ０、Ｉ０Ａ０’、ＤＡ０、ｄＩＡ、およびＩＤ０を、それぞれ、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）、ＤＡ０（ｘ，ｙ）、ｄＶＡ、およびＶＤ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（３１）式は、（１０）式におけるＩ０Ａ０、Ｉ０Ａ０’、ＤＢ０、ｄＩＢ、およびＩＤ０を、それぞれ、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）、ＤＢ０（ｘ，ｙ）、ｄＶＢ、およびＶＤ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（３０）および（３１）式は、それぞれ、（３２）および（３３）式が成立する場合に用いられる。
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤＡ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （３０）
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤＢ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （３１）
｜ｄＶＡ｜≧｜ｄＶＢ｜ （３２）
｜ｄＶＡ｜＜｜ｄＶＢ｜ （３３）
（３０）および（３１）式において、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ０Ａ０を表す。Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）は、ＤＡ０（ｘ，ｙ）またはＤＢ０（ｘ，ｙ）を零とすべく更新されるＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を表す。Ｖ０Ａ０は、第０のフォーカス補正電圧を表す。第０のフォーカス補正電圧とは、第０のフォーカス補正条件下におけるフォーカス補正電圧である。ＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）は、それぞれ、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＤＡ０およびＤＢ０を表す。ｄＶＡおよびｄＶＢは、それぞれ、ＤＡおよびＤＢの、Ｖ０Ａに関する偏微分係数を表す。
【0138】
（３０）および（３１）式中のＶＤ０（ｘ，ｙ）は、それぞれ（３４）および（３５）式で与えられる。（３０）および（３４）式中のＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算されたＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）を、表す。（３１）および（３５）式中のＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算されたＸＹ差ＤＢ０（ｘ，ｙ）を、表す。（３４）および（３５）式は、本実施例の装置がＸＹ差をフォーカス補正電圧の変化量に換算することを、示している。その換算は、係数ｄＶＡまたはｄＶＢによる。
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤＡ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ （３４）
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤＢ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ （３５）
ここで、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差を、表しもする。これは、ＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）が、いずれも、上記偏向像面湾曲収差を表すことによる。
従って、（３０）および（３１）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差をＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）から減算し、そうすることによってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）することを、示している。
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤＡ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ （３４）
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤＢ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ （３５）
ここで、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差を、表しもする。これは、ＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）が、いずれも、上記偏向像面湾曲収差を表すことによる。
従って、（３０）および（３１）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差をＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）から減算し、そうすることによってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）することを、示している。
【0139】
ＶＤ０（ｘ，ｙ）を上記偏向像面湾曲収差の測定値とすれば、上記偏向像面湾曲収差の補正値は、－ＶＤ０（ｘ，ｙ）（＝Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）－Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）＝－ＤＡ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ＝－ＤＢ０（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ）に等しい。即ち、上記偏向像面湾曲収差の測定値および補正値は、互いに大きさを同じくし、互いに符号を逆にする。以降では、説明の便宜上、このようにＶＤ０（ｘ，ｙ）を上記偏向像面湾曲収差の測定値とする。
【0140】
本実施例の装置は、次に、上記格子点上で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、または、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、繰り返す。これにより、上記格子点上の上記偏向像面湾曲収差の補正残差が低減する。
上記一連の工程が繰り返される間、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）の更新は、（３０ａ）または（３１ａ）式による。（３０ａ）および（３１ａ）式は、それぞれ、（３０）および（３１）式を一般化したものである。以降では、特に明示のない限り、（３０ａ）および（３１ａ）式は、（３０）および（３１）式をそれぞれ兼ねる。
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （３０ａ）
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （３１ａ）
（３０ａ）および（３１ａ）式において、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を、表す。ＤＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）およびＤＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力して得られるＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ表す。ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力して得られるＶＤ０（ｘ，ｙ）を、表す。（３０ａ）および（３１ａ）式中のＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、それぞれ、（３４ａ）および（３５ａ）式で与えられる。
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ （３４ａ）
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ （３５ａ）
上記一連の工程は、上記格子点上で、（３６）または（３７）式が成立するまで繰り返される。（３６）および（３７）式において、εＤは、｜ＤＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ＤＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜は、偏向座標（ｘ，ｙ）における上記偏向像面湾曲収差の補正残差に相当する。
｜ＤＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ （３６）
｜ＤＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ （３７）
上記一連の工程が繰り返される間、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）の更新は、（３０ａ）または（３１ａ）式による。（３０ａ）および（３１ａ）式は、それぞれ、（３０）および（３１）式を一般化したものである。以降では、特に明示のない限り、（３０ａ）および（３１ａ）式は、（３０）および（３１）式をそれぞれ兼ねる。
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （３０ａ）
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （３１ａ）
（３０ａ）および（３１ａ）式において、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を、表す。ＤＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）およびＤＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力して得られるＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ表す。ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力して得られるＶＤ０（ｘ，ｙ）を、表す。（３０ａ）および（３１ａ）式中のＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、それぞれ、（３４ａ）および（３５ａ）式で与えられる。
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＡ （３４ａ）
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄＶＢ （３５ａ）
上記一連の工程は、上記格子点上で、（３６）または（３７）式が成立するまで繰り返される。（３６）および（３７）式において、εＤは、｜ＤＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ＤＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ＤＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜は、偏向座標（ｘ，ｙ）における上記偏向像面湾曲収差の補正残差に相当する。
｜ＤＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ （３６）
｜ＤＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ （３７）
【0141】
係数ｄＶＡおよびｄＶＢの決定は、それぞれ、（３８）および（３９）式による。
【0142】
【数2】
本実施例の装置は、係数ｄＶＡを、ｄＶＡによるＤＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（３４）および（３４ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄＶＡは、ｄＶＡによるＤＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄＶＢを、ｄＶＢによるＤＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（３５）および（３５ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄＶＢは、ｄＶＢによるＤＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄＶＡおよびｄＶＢは、それぞれ、（３２）および（３３）式が成立する場合に記憶される。
【0143】
補足すれば、係数ｄＶＡおよびｄＶＢは、電子ビーム１を新たな格子点に入射させるたびに求め直してもよいが、それは必要ではない。即ち、偏向フィールドの中央において測定された係数ｄＶＡおよびｄＶＢは、それ以外の偏向座標においても有効である。これは、対物偏向器１３のフォーカス補正感度および２回非点補正感度は偏向座標に依存しないことによる。
厳密には、係数ｄＶＡおよびｄＶＢの偏向座標への依存性は零ではなく、従って、その依存性に起因し、係数ｄＶＡおよびｄＶＢは誤差を持ちうる。しかし、その誤差は問題とならない。たとえその誤差が零でなくても、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（３０ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、または、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（３１ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、上記格子点上で繰り返せば、ＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）は零に近づき、従って、上記格子点上で、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零に近づく。
厳密には、係数ｄＶＡおよびｄＶＢの偏向座標への依存性は零ではなく、従って、その依存性に起因し、係数ｄＶＡおよびｄＶＢは誤差を持ちうる。しかし、その誤差は問題とならない。たとえその誤差が零でなくても、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（３０ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、または、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（３１ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、上記格子点上で繰り返せば、ＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＤＢ０（ｘ，ｙ）は零に近づき、従って、上記格子点上で、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは零に近づく。
【0144】
本実施例の装置は、以降、上記と同様の測定および補正を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の残りの格子点に対して行う。これにより、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全ての格子点上のフォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）が決定される。
【0145】
本実施例の装置は、その後、Ｖ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）に対する近似曲面を決定する。本実施例の装置は、以降、電子ビーム１を偏向座標（ｘ，ｙ）に向けて偏向する際に、その近似曲面から、偏向座標（ｘ，ｙ）に対応するフォーカス補正電圧Ｖ０Ａを決定し、そのＶ０Ａを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記偏向像面湾曲収差が、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正される。
【0146】
上記近似曲面は、偏向座標（二次元）に関する２次以上の関数である。以降では、上記近似曲面を、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）で表す。
【0147】
Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の近似精度は、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の次数とともに高くなる。ただし、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、より高次の関数とするには、その分だけ、偏向座標（ｘ，ｙ）とＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）との組の数を増やす必要が生じる。即ち、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点の数を増やす必要が生じる。より具体的には、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点の数を、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を表す多項式の係数の個数以上とする必要がある。例えば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、ＸおよびＹに関する３次の関数とすれば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を表す多項式の係数の個数は、１０個である。
【0148】
以上の要領によれば、上記偏向像面湾曲収差を、フォーカス補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線にではなく、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定および補正することができる。
上記偏向像面湾曲収差の測定および補正を、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせれば、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正に要する時間を長くすることなく、上記偏向像面湾曲収差の測定可能範囲を大きくすることができる。これは、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の、２回非点補正電圧に対する応答の速さと、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３が２回非点補正電圧に応じてナイフエッジ２０上の２回非点収差を変化させうる範囲の大きさとからである。
上記偏向像面湾曲収差の測定および補正を、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせれば、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正に要する時間を長くすることなく、上記偏向像面湾曲収差の測定可能範囲を大きくすることができる。これは、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の、２回非点補正電圧に対する応答の速さと、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３が２回非点補正電圧に応じてナイフエッジ２０上の２回非点収差を変化させうる範囲の大きさとからである。
【0149】
静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３が２回非点補正電圧に応じてナイフエッジ２０上の２回非点収差を変化させうる範囲の大きさには、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の２回非点補正感度が関わる。即ち、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の２回非点補正感度は、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３のフォーカス補正感度よりも高い。
これには、対物偏向器１３のフォーカス補正感度および２回非点補正感度の、対物偏向器１３の内径への依存性が関わる。より詳細には、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３のフォーカス補正感度は、対物偏向器１３の内径に依存しないが、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の２回非点補正感度は、対物偏向器１３の内径の２乗に反比例する。（これら補正感度の、対物偏向器１３の内径への依存性は、対物偏向器１３内の電位分布の、対物偏向器１３の内径への依存性に由来する。）静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の２回非点補正感度は、従って、対物偏向器１３の内径を小さくすることにより、増強させられる。
これには、対物偏向器１３のフォーカス補正感度および２回非点補正感度の、対物偏向器１３の内径への依存性が関わる。より詳細には、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３のフォーカス補正感度は、対物偏向器１３の内径に依存しないが、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の２回非点補正感度は、対物偏向器１３の内径の２乗に反比例する。（これら補正感度の、対物偏向器１３の内径への依存性は、対物偏向器１３内の電位分布の、対物偏向器１３の内径への依存性に由来する。）静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の２回非点補正感度は、従って、対物偏向器１３の内径を小さくすることにより、増強させられる。
【0150】
以上が、本実施例の装置の生む偏向像面湾曲収差の測定および補正についての説明である。その測定および補正のルーチンを、メインルーチン２として、図１０に示す。
ただし、メインルーチン２と、その中のサブルーチン（サブルーチン３およびサブルーチン４）とは、いずれも、（３２）式の成立を前提としている。即ち、これらメインルーチンおよびサブルーチンにおいては、係数ｄＶＡおよびｄＶＢのうち、ｄＶＡのみが決定され、また、ＸＹ差ＤＡｎおよびＤＢｎ（いずれにおいてもｎ＝０または１）のうち、ＤＡｎのみが決定される。
ただし、メインルーチン２と、その中のサブルーチン（サブルーチン３およびサブルーチン４）とは、いずれも、（３２）式の成立を前提としている。即ち、これらメインルーチンおよびサブルーチンにおいては、係数ｄＶＡおよびｄＶＢのうち、ｄＶＡのみが決定され、また、ＸＹ差ＤＡｎおよびＤＢｎ（いずれにおいてもｎ＝０または１）のうち、ＤＡｎのみが決定される。
【0151】
（メインルーチン２）
図１０に示すように、メインルーチン２は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ３１において、ｎを零に設定する（ｎ＝０）。
次に、ステップＳ３２において、Ｖ０Ａｎ（Ｖ０Ａ０）を読み込み、それを対物偏向器１３に入力する。（ここで、Ｖ０Ａ０は、メインルーチン２の開始直前の、対物偏向器１３の偏向フィールド内の中央におけるフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの値に等しい。）
次に、ステップＳ３３において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ０）を決定する。（ここで、ＤＡｎは、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央に位置する格子点上で測定される。このことは、ステップＳ３６にも当てはまる。）
次に、ステップＳ３４において、ｎを１に設定する（ｎ＝１）。
次に、ステップＳ３５において、Ｖ０Ａｎ（Ｖ０Ａ１）を読み込み、それを対物偏向器１３に入力する。
次に、ステップＳ３６において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ１）を決定する。
次に、ステップＳ３７において、係数ｄＶＡを決定する。（係数ｄＶＡが既知である場合には、ステップＳ３１～ステップＳ３７を、ｄＶＡを読み込むステップに置き換えることができる。）
次に、ステップＳ３８において、サブルーチン３（図１１を参照）を実行し、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）を決定する。
次に、ステップＳ３９において、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する。そして、メインルーチン２を終了する。
図１０に示すように、メインルーチン２は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ３１において、ｎを零に設定する（ｎ＝０）。
次に、ステップＳ３２において、Ｖ０Ａｎ（Ｖ０Ａ０）を読み込み、それを対物偏向器１３に入力する。（ここで、Ｖ０Ａ０は、メインルーチン２の開始直前の、対物偏向器１３の偏向フィールド内の中央におけるフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの値に等しい。）
次に、ステップＳ３３において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ０）を決定する。（ここで、ＤＡｎは、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央に位置する格子点上で測定される。このことは、ステップＳ３６にも当てはまる。）
次に、ステップＳ３４において、ｎを１に設定する（ｎ＝１）。
次に、ステップＳ３５において、Ｖ０Ａｎ（Ｖ０Ａ１）を読み込み、それを対物偏向器１３に入力する。
次に、ステップＳ３６において、サブルーチン１（図７を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡｎ（ＤＡ１）を決定する。
次に、ステップＳ３７において、係数ｄＶＡを決定する。（係数ｄＶＡが既知である場合には、ステップＳ３１～ステップＳ３７を、ｄＶＡを読み込むステップに置き換えることができる。）
次に、ステップＳ３８において、サブルーチン３（図１１を参照）を実行し、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）を決定する。
次に、ステップＳ３９において、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する。そして、メインルーチン２を終了する。
【0152】
（サブルーチン３）
サブルーチン３は、図１１に示すように、以下のステップからなる。ただし、以下の説明において、ｎ１Ａおよびｎ１Ｂは、それぞれＶ１ＡおよびＶ１Ｂに対するループ制御変数を表す。ｎ１Ａｍｉｎ（＜０）およびｎ１Ａｍａｘ（＞０）は、ｎ１Ａの最小値および最大値をそれぞれ表す（｜ｎ１Ａｍｉｎ｜＝｜ｎ１Ａｍａｘ｜）。ｎ１Ｂｍｉｎ（＜０）およびｎ１Ｂｍａｘ（＞０）は、ｎ１Ｂの最小値および最大値をそれぞれ表す（｜ｎ１Ｂｍｉｎ｜＝｜ｎ１Ｂｍａｘ｜）。ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂは、それぞれＶ１ＡおよびＶ１Ｂの変化量を表す。
まず、ステップＳ４１において、ｎ１Ａをｎ１Ａｍｉｎに設定する（ｎ１Ａ＝ｎ１Ａｍｉｎ）とともに、ｎ１Ｂをｎ１Ｂｍｉｎに設定する（ｎ１Ｂ＝ｎ１Ｂｍｉｎ）。
次に、ステップＳ４２において、Ｖ１Ｂ（＝ΔＶ１Ｂｎ１Ｂ）を対物偏向器１３に入力する。ここで、Ｖ１Ｂは、偏向座標（ｘ，ｙ）のy成分に比例する。
次に、ステップＳ４３において、Ｖ１Ａ（＝ΔＶ１Ａｎ１Ａ）を対物偏向器１３に入力する。ここで、Ｖ１Ａは、偏向座標（ｘ，ｙ）のx成分に比例する。
次に、ステップＳ４４において、サブルーチン４（図１２を参照）を実行し、Ｖ０Ａ０ （ｍ）を決定する。
次に、ステップＳ４５において、ｎ１Ａ＜ｎ１Ａｍａｘが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、ステップＳ４６に進む。それが成立しない場合には、ステップＳ４７に進む。
ステップＳ４６においては、ｎ１Ａ＋１をｎ１Ａに代入する（ｎ１Ａ＝ｎ１Ａ＋１）。そして、ステップＳ４３に戻る。
ステップＳ４７においては、ｎ１Ｂ＜ｎ１Ｂｍａｘが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、ステップＳ４８に進む。それが成立しない場合には、サブルーチン３を終了し、メインルーチン２（図１０を参照）に戻る。
ステップＳ４８においては、ｎ１Ｂ＋１をｎ１Ｂに代入する（ｎ１Ｂ＝ｎ１Ｂ＋１）。そして、ステップＳ４２に戻る。
補足すれば、ステップＳ４２とステップＳ４３は、互いに前後しても構わない。ただし、そうする際には、ステップＳ４５およびＳ４６と、ステップＳ４７およびＳ４８とを、互いに前後させる必要がある。
サブルーチン３は、図１１に示すように、以下のステップからなる。ただし、以下の説明において、ｎ１Ａおよびｎ１Ｂは、それぞれＶ１ＡおよびＶ１Ｂに対するループ制御変数を表す。ｎ１Ａｍｉｎ（＜０）およびｎ１Ａｍａｘ（＞０）は、ｎ１Ａの最小値および最大値をそれぞれ表す（｜ｎ１Ａｍｉｎ｜＝｜ｎ１Ａｍａｘ｜）。ｎ１Ｂｍｉｎ（＜０）およびｎ１Ｂｍａｘ（＞０）は、ｎ１Ｂの最小値および最大値をそれぞれ表す（｜ｎ１Ｂｍｉｎ｜＝｜ｎ１Ｂｍａｘ｜）。ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂは、それぞれＶ１ＡおよびＶ１Ｂの変化量を表す。
まず、ステップＳ４１において、ｎ１Ａをｎ１Ａｍｉｎに設定する（ｎ１Ａ＝ｎ１Ａｍｉｎ）とともに、ｎ１Ｂをｎ１Ｂｍｉｎに設定する（ｎ１Ｂ＝ｎ１Ｂｍｉｎ）。
次に、ステップＳ４２において、Ｖ１Ｂ（＝ΔＶ１Ｂｎ１Ｂ）を対物偏向器１３に入力する。ここで、Ｖ１Ｂは、偏向座標（ｘ，ｙ）のy成分に比例する。
次に、ステップＳ４３において、Ｖ１Ａ（＝ΔＶ１Ａｎ１Ａ）を対物偏向器１３に入力する。ここで、Ｖ１Ａは、偏向座標（ｘ，ｙ）のx成分に比例する。
次に、ステップＳ４４において、サブルーチン４（図１２を参照）を実行し、Ｖ０Ａ０ （ｍ）を決定する。
次に、ステップＳ４５において、ｎ１Ａ＜ｎ１Ａｍａｘが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、ステップＳ４６に進む。それが成立しない場合には、ステップＳ４７に進む。
ステップＳ４６においては、ｎ１Ａ＋１をｎ１Ａに代入する（ｎ１Ａ＝ｎ１Ａ＋１）。そして、ステップＳ４３に戻る。
ステップＳ４７においては、ｎ１Ｂ＜ｎ１Ｂｍａｘが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、ステップＳ４８に進む。それが成立しない場合には、サブルーチン３を終了し、メインルーチン２（図１０を参照）に戻る。
ステップＳ４８においては、ｎ１Ｂ＋１をｎ１Ｂに代入する（ｎ１Ｂ＝ｎ１Ｂ＋１）。そして、ステップＳ４２に戻る。
補足すれば、ステップＳ４２とステップＳ４３は、互いに前後しても構わない。ただし、そうする際には、ステップＳ４５およびＳ４６と、ステップＳ４７およびＳ４８とを、互いに前後させる必要がある。
【0153】
（サブルーチン４）
サブルーチン４は、図１２に示すように、サブルーチン２（図８を参照）とほぼ同じである。より詳細には、サブルーチン４は、サブルーチン２におけるステップＳ２２およびステップＳ２６を、それぞれステップＳ５２およびステップＳ５６に置き換えたものに、相当する。ステップＳ５２においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）が対物偏向器１３に入力される。ステップＳ５６においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）が決定される。（Ｖ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｖ０Ａ０を表す。ここで、Ｖ０Ａ０は、メインルーチン２の開始直前のフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの値に等しい。その値は、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。）
補足すれば、サブルーチン４内ではフォーカス補正電圧は偏向座標（ｘ，ｙ）には無頓着に決定されるため、サブルーチン４内のフォーカス補正電圧の表記は、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）ではなく、Ｖ０Ａ０ （ｍ）とした。同様のことは、サブルーチン７（図２０を参照）にも当てはまる。
サブルーチン４は、図１２に示すように、サブルーチン２（図８を参照）とほぼ同じである。より詳細には、サブルーチン４は、サブルーチン２におけるステップＳ２２およびステップＳ２６を、それぞれステップＳ５２およびステップＳ５６に置き換えたものに、相当する。ステップＳ５２においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）が対物偏向器１３に入力される。ステップＳ５６においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）が決定される。（Ｖ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｖ０Ａ０を表す。ここで、Ｖ０Ａ０は、メインルーチン２の開始直前のフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの値に等しい。その値は、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。）
補足すれば、サブルーチン４内ではフォーカス補正電圧は偏向座標（ｘ，ｙ）には無頓着に決定されるため、サブルーチン４内のフォーカス補正電圧の表記は、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）ではなく、Ｖ０Ａ０ （ｍ）とした。同様のことは、サブルーチン７（図２０を参照）にも当てはまる。
【0154】
本実施例の装置は、最後に、自身の生む偏向２回非点収差を測定および補正する。その偏向２回非点収差の測定および補正も、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点（先述のように、合計５×５＝２５点）上で行われる。
上記偏向２回非点収差の測定および補正の要領は、図２４の光学系における同じ収差の測定および補正の要領に同じである。簡単に言えば、上記偏向２回非点収差を測定および補正することは、先述の軸上２回非点収差の測定および補正を上記格子点の各々において行うことに、同じである。その詳細は、以下の通りである。
上記偏向２回非点収差の測定および補正の要領は、図２４の光学系における同じ収差の測定および補正の要領に同じである。簡単に言えば、上記偏向２回非点収差を測定および補正することは、先述の軸上２回非点収差の測定および補正を上記格子点の各々において行うことに、同じである。その詳細は、以下の通りである。
【0155】
本実施例の装置は、上記偏向２回非点収差の測定および補正のため、まず、最初に上記測定および補正が行われる格子点の座標にナイフエッジ２０を移動させるとともに、その格子点上に電子ビーム１が入射するように、対物偏向器１３によって電子ビーム１を偏向する。
本実施例の装置は、そのうえで、上記格子点（最初に上記測定および補正が行われる格子点）上で、Ｖ２Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。
本実施例の装置は、これら曲線からＸＹ平均ＭＡ０を決定し、ＭＡ０に基づいてＶ２Ａを更新し、そうして更新されたＶ２Ａを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記格子点上における、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が、補正される。
本実施例の装置は、次に、上記格子点上で、Ｖ２Ｂを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。
本実施例の装置は、これら曲線からＸＹ平均ＭＢ０を決定し、ＭＢ０に基づいてＶ２Ｂを更新し、そうして更新されたＶ２Ｂを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記格子点上における、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が、補正される。
補足すれば、上記過程においては、ＭＢ０の決定およびＶ２Ｂの入力が、ＭＡ０の決定およびＶ２Ａの入力の後になされるが、これらの順序は互いに前後してもよい。
本実施例の装置は、そのうえで、上記格子点（最初に上記測定および補正が行われる格子点）上で、Ｖ２Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。
本実施例の装置は、これら曲線からＸＹ平均ＭＡ０を決定し、ＭＡ０に基づいてＶ２Ａを更新し、そうして更新されたＶ２Ａを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記格子点上における、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が、補正される。
本実施例の装置は、次に、上記格子点上で、Ｖ２Ｂを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定することで、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。
本実施例の装置は、これら曲線からＸＹ平均ＭＢ０を決定し、ＭＢ０に基づいてＶ２Ｂを更新し、そうして更新されたＶ２Ｂを、対物偏向器１３に入力する。これにより、上記格子点上における、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が、補正される。
補足すれば、上記過程においては、ＭＢ０の決定およびＶ２Ｂの入力が、ＭＡ０の決定およびＶ２Ａの入力の後になされるが、これらの順序は互いに前後してもよい。
【0156】
上記過程におけるＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０の更新は、それぞれ（４０）および（４１）式で表せる。
Ｖ２Ａ０’（ｘ，ｙ）＝ＭＡ０（ｘ，ｙ） （４０）
Ｖ２Ｂ０’（ｘ，ｙ）＝ＭＢ０（ｘ，ｙ） （４１）
（４０）および（４１）式において、Ｖ２Ａ０’（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０’（ｘ，ｙ）は、上記過程によって更新されるＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ表す。Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を、それぞれ表す。ＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＭＡ０およびＭＢ０を、それぞれ表す。ＭＡ（ｘ，ｙ）およびＭＢ（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＭＡおよびＭＢを、それぞれ表す。
Ｖ２Ａ０’（ｘ，ｙ）＝ＭＡ０（ｘ，ｙ） （４０）
Ｖ２Ｂ０’（ｘ，ｙ）＝ＭＢ０（ｘ，ｙ） （４１）
（４０）および（４１）式において、Ｖ２Ａ０’（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０’（ｘ，ｙ）は、上記過程によって更新されるＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ表す。Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を、それぞれ表す。ＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＭＡ０およびＭＢ０を、それぞれ表す。ＭＡ（ｘ，ｙ）およびＭＢ（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＭＡおよびＭＢを、それぞれ表す。
【0157】
本実施例の装置は、次に、上記格子点上で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ａの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程、および、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ｂの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、繰り返す。その間、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂは、それぞれ（４０ａ）および（４１ａ）式によって更新される。（４０ａ）および（４１ａ）式は、それぞれ、（４０）および（４１）式を一般化したものである。以降では、特に明示のない限り、（４０ａ）および（４１ａ）式は、（４０）および（４１）式をそれぞれ兼ねる。
Ｖ２Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４０ａ）
Ｖ２Ｂ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４１ａ）
（４０ａ）および（４１ａ）式において、Ｖ２Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ表す。ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＡ０（ｘ，ｙ）を、表す。ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＢ０（ｘ，ｙ）を、表す。
上記一連の工程は、上記格子点上で、（４２）および（４３）式が成立するまで繰り返される。その結果、上記格子点上で、上記偏向２回非点収差の補正が完了する。
｜ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＭ （４２）
｜ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＭ （４３）
（４２）および（４３）式において、ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、それぞれ、Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）のｍ回目の更新によるＭＡ０（ｘ，ｙ）の変化量、および、Ｖ２Ｂ０（ｘ，ｙ）のｍ回目の更新によるＭＢ０（ｘ，ｙ）の変化量を、表す。εＭ（＞０）は、｜ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜は、偏向座標（ｘ，ｙ）における上記偏向２回非点収差の補正残差に相当する。ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、（４４）および（４５）式でそれぞれ定義される。
ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）－ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４４）
ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）－ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４５）
Ｖ２Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４０ａ）
Ｖ２Ｂ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４１ａ）
（４０ａ）および（４１ａ）式において、Ｖ２Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ表す。ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＡ０（ｘ，ｙ）を、表す。ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＭＢ０（ｘ，ｙ）を、表す。
上記一連の工程は、上記格子点上で、（４２）および（４３）式が成立するまで繰り返される。その結果、上記格子点上で、上記偏向２回非点収差の補正が完了する。
｜ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＭ （４２）
｜ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＭ （４３）
（４２）および（４３）式において、ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、それぞれ、Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）のｍ回目の更新によるＭＡ０（ｘ，ｙ）の変化量、および、Ｖ２Ｂ０（ｘ，ｙ）のｍ回目の更新によるＭＢ０（ｘ，ｙ）の変化量を、表す。εＭ（＞０）は、｜ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜に対する許容値を表す。即ち、｜ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜および｜ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜は、偏向座標（ｘ，ｙ）における上記偏向２回非点収差の補正残差に相当する。ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）は、（４４）および（４５）式でそれぞれ定義される。
ΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）－ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４４）
ΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝ＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）－ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （４５）
【0158】
上記２つの一連の工程は、原理的には、別々に繰り返してよい。例えば、まず、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ａの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（４２）式が成立するまで更新し、次に、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、Ｖ２Ｂの対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（４３）式が成立するまで更新してよい。
しかし、上記２つの一連の工程は、実際には、交互に繰り返すのがよい。そうすれば、Ｖ２Ａがナイフエッジ２０の高さ位置に発生する２回非点収差と、Ｖ２Ｂがその同じ高さ位置に発生する２回非点収差との間の直交誤差の如何によらず、（４２）および（４３）式を、互いに同時に成立させることができる。
しかし、上記２つの一連の工程は、実際には、交互に繰り返すのがよい。そうすれば、Ｖ２Ａがナイフエッジ２０の高さ位置に発生する２回非点収差と、Ｖ２Ｂがその同じ高さ位置に発生する２回非点収差との間の直交誤差の如何によらず、（４２）および（４３）式を、互いに同時に成立させることができる。
【0159】
本実施例の装置は、以降、上記と同様の測定および補正を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の残りの格子点に対して行う。これにより、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全ての格子点上の２回非点補正電圧Ｖ２Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）が決定される。
【0160】
本実施例の装置は、その後、Ｖ２Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）の各々に対する近似曲面を決定する。本実施例の装置は、以降、電子ビーム１を偏向座標（ｘ，ｙ）に向けて偏向する際に、Ｖ２Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）に対する近似曲面から、偏向座標（ｘ，ｙ）に対応する２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂをそれぞれ決定し、そのＶ２ＡおよびＶ２Ｂを、ともに対物偏向器１３に入力する。これにより、上記偏向２回非点収差が、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正される。
【0161】
以降で、ＸＹ差の起源を説明するとともに、ＸＹ差がナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさの指標となることの根拠を、示す。そのため、まずは、ナイフエッジ２０上のデフォーカスおよび２回非点収差を表す収差図形を、示す。そして、これら収差を表す収差図形から、ＸＹ差を導く。
【0162】
まず、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表す収差図形をデフォーカス図形ＳＦ（複素数）とすれば、ＳＦは、電子ビーム１の収束半角を用いて、（４６）式で表せる。
ＳＦ（α，θ）＝Ｆαｅｘｐ（ｉθ） （４６）
（４６）式において、Ｆ（実数）は、上記デフォーカスに関する係数である。Ｆは、投影図形１１の高さ位置の、ナイフエッジ２０の高さ位置からのずれに相当する。αは、電子ビーム１の収束半角を表す。ここで、電子ビーム１の収束半角とは、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの光線の収束半角を意味する。θは、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの回転角を表す。αおよびθは、ともに、上記各主光線周りの光線の近軸軌道に関する角度である。ここで、近軸軌道とは、収差を含まない軌道である。
ＳＦ（α，θ）＝Ｆαｅｘｐ（ｉθ） （４６）
（４６）式において、Ｆ（実数）は、上記デフォーカスに関する係数である。Ｆは、投影図形１１の高さ位置の、ナイフエッジ２０の高さ位置からのずれに相当する。αは、電子ビーム１の収束半角を表す。ここで、電子ビーム１の収束半角とは、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの光線の収束半角を意味する。θは、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの回転角を表す。αおよびθは、ともに、上記各主光線周りの光線の近軸軌道に関する角度である。ここで、近軸軌道とは、収差を含まない軌道である。
【0163】
係数Ｆは、（４７）式で表せる。
Ｆ＝ＦＯ＋ａ０Ｖ０Ａ＋ｂ０Ｉ０Ａ （４７）
（４７）式において、ＦＯは、定数であり、Ｖ０ＡおよびＩ０Ａがいずれも零である条件下におけるＦを表す。ａ０およびｂ０は、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａおよびフォーカス補正電流Ｉ０Ａの生むデフォーカスに関する係数を、それぞれ表す。以降では、ａ０およびｂ０を、デフォーカス係数と称す。
Ｆ＝ＦＯ＋ａ０Ｖ０Ａ＋ｂ０Ｉ０Ａ （４７）
（４７）式において、ＦＯは、定数であり、Ｖ０ＡおよびＩ０Ａがいずれも零である条件下におけるＦを表す。ａ０およびｂ０は、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａおよびフォーカス補正電流Ｉ０Ａの生むデフォーカスに関する係数を、それぞれ表す。以降では、ａ０およびｂ０を、デフォーカス係数と称す。
【0164】
デフォーカス図形ＳＦ（α，θ）は、０≦θ＜２πの範囲内の全てのθ、および０≦α≦αｍａｘの範囲内の全てのαに対して定義される。あるいは、それらの集合体がデフォーカス図形であると考えてもよい。ここで、αｍａｘは、αの最大値を表す。αｍａｘは、電子ビーム１の径によって決まる。θおよびαをそれぞれ０≦θ＜２πおよび０≦α≦αｍａｘの範囲内で適宜変化させて得られるＳＦ（α，θ）の例を、図１３に示す。
図１３から分かるように、デフォーカス図形ＳＦ（α，θ）は円形を成し、αを異にする複数のＳＦの群は、中心を同じくする。即ち、そのＳＦの群は、同心円を形成する。
上記同心円を構成する各円は、θが０から２πまで変化する間に、反時計回りに１回描かれる。これは、θが０から２πまで変化する間に、（４６）式右辺が、反時計回りに１回転することによる。
図１３から分かるように、デフォーカス図形ＳＦ（α，θ）は円形を成し、αを異にする複数のＳＦの群は、中心を同じくする。即ち、そのＳＦの群は、同心円を形成する。
上記同心円を構成する各円は、θが０から２πまで変化する間に、反時計回りに１回描かれる。これは、θが０から２πまで変化する間に、（４６）式右辺が、反時計回りに１回転することによる。
【0165】
デフォーカス図形ＳＦ（α，θ）の大きさは、（４６）式から分かるように、係数Ｆに比例する。そのため、Ｆの絶対値が小さく（または大きく）なれば、デフォーカス図形ＳＦは小さく（または大きく）なり、また、もしＦが零となれば、デフォーカス図形ＳＦは、αによらず、零になる。
【0166】
一方、ナイフエッジ２０上の２回非点収差を表す収差図形を２回非点収差図形Ｓ２（複素数）とすれば、Ｓ２は、（４８）式で表せる。
Ｓ２（α，θ）＝ＴＣαｅｘｐ（－ｉθ） （４８）
（４８）式において、ＴＣ（複素数）は、上記２回非点収差に関する係数である。ＴＣは、上記２回非点収差の呈する非点隔差（２本の焦線間の距離）の半分に等しい大きさを持つ。ＴＣは、また、上記２回非点収差の形成する焦線の方向とともに変化する偏角を持つ。
Ｓ２（α，θ）＝ＴＣαｅｘｐ（－ｉθ） （４８）
（４８）式において、ＴＣ（複素数）は、上記２回非点収差に関する係数である。ＴＣは、上記２回非点収差の呈する非点隔差（２本の焦線間の距離）の半分に等しい大きさを持つ。ＴＣは、また、上記２回非点収差の形成する焦線の方向とともに変化する偏角を持つ。
【0167】
係数ＴＣは、（４９）式で表せる。
ＴＣ＝ＴＯＣ＋ａ２ＣＶ２Ｃ （４９）
（４９）式において、ＴＯＣ（複素数）は、定数であり、Ｖ２Ｃ（複素数）が零である条件下におけるＴＣを表す。ａ２Ｃ（複素数）は、Ｖ２Ｃの係数であり、定数である。Ｖ２Ｃは、２回非点補正電圧（２回非点発生電圧）を表す。
ＴＣ＝ＴＯＣ＋ａ２ＣＶ２Ｃ （４９）
（４９）式において、ＴＯＣ（複素数）は、定数であり、Ｖ２Ｃ（複素数）が零である条件下におけるＴＣを表す。ａ２Ｃ（複素数）は、Ｖ２Ｃの係数であり、定数である。Ｖ２Ｃは、２回非点補正電圧（２回非点発生電圧）を表す。
【0168】
ａ２ＣおよびＶ２Ｃは、それぞれ（５０）および（５１）式で定義される。
ａ２Ｃ＝ａ２Ｒ＋ｉａ２Ｉ （５０）
Ｖ２Ｃ＝Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ （５１）
（５０）式において、ａ２Ｒおよびａ２Ｉ（いずれも実数）は、ａ２Ｃの実部および虚部をそれぞれ表す。ａ２Ｃは、対物偏向器１３のＺ軸周りの回転角次第で実数（ａ２Ｃ＝ａ２Ｒ、即ち、ａ２Ｉ＝０）となる。以降では、ａ２Ｃ、ａ２Ｒ、およびａ２Ｉを、２回非点収差係数と称す。
ａ２Ｃ＝ａ２Ｒ＋ｉａ２Ｉ （５０）
Ｖ２Ｃ＝Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ （５１）
（５０）式において、ａ２Ｒおよびａ２Ｉ（いずれも実数）は、ａ２Ｃの実部および虚部をそれぞれ表す。ａ２Ｃは、対物偏向器１３のＺ軸周りの回転角次第で実数（ａ２Ｃ＝ａ２Ｒ、即ち、ａ２Ｉ＝０）となる。以降では、ａ２Ｃ、ａ２Ｒ、およびａ２Ｉを、２回非点収差係数と称す。
【0169】
２回非点収差図形Ｓ２（α，θ）は、０≦θ＜２πの範囲内の全てのθ、および０≦α≦αｍａｘの範囲内の全てのαに対して定義される。あるいは、それらの集合体が２回非点収差図形であると考えてもよい。θおよびαをそれぞれ０≦θ＜２πおよび０≦α≦αｍａｘの範囲内で適宜変化させて得られるＳ２（α，θ）の例を、図１４に示す。
図１４から分かるように、Ｓ２（α，θ）はＳＦ（α，θ）と同様に円形を成し、αを異にする複数のＳ２の群は、中心を同じくする。即ち、そのＳ２の群は、同心円を形成する。
上記同心円を構成する各円は、θが０から２πまで変化する間に、時計回りに１回描かれる。これは、θが０から２πまで変化する間に、（４８）式右辺が、時計回りに１回転することによる。Ｓ２（α，θ）は、この点において、ＳＦ（α，θ）と性質を異にする。
図１４から分かるように、Ｓ２（α，θ）はＳＦ（α，θ）と同様に円形を成し、αを異にする複数のＳ２の群は、中心を同じくする。即ち、そのＳ２の群は、同心円を形成する。
上記同心円を構成する各円は、θが０から２πまで変化する間に、時計回りに１回描かれる。これは、θが０から２πまで変化する間に、（４８）式右辺が、時計回りに１回転することによる。Ｓ２（α，θ）は、この点において、ＳＦ（α，θ）と性質を異にする。
【0170】
２回非点収差図形Ｓ２（α，θ）は、その大きさおよび回転角を、（４８）および（４９）式から分かるように、２回非点補正電圧Ｖ２Ｃ（＝Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ）に依存して変える。従って、Ｓ２の大きさおよび回転角は、Ｖ２Ｃによって制御できる。（ただし、Ｓ２は円形を成すから、その回転角は図１４には表れない。）
【0171】
（４６）および（４８）式より、（５２）式が得られる。（５２）式は、デフォーカス図形ＳＦと２回非点収差図形Ｓ２の合成による収差図形を表す。以降では、その収差図形を、収差図形ＳＦ＋Ｓ２と称す。
ＳＦ＋Ｓ２＝Ｆαｅｘｐ（ｉθ）＋ＴＣαｅｘｐ（－ｉθ）（５２）
（５２）式右辺は、θの０から２πまでの変化とともに、楕円（場合によっては、円または線分）を成し、従って、θの０から２πまでの変化とともに、自身の半径を２回増減する。その楕円は、２回対称を成す。Ｓ２の表す収差が２回非点収差と称されるのは、このためである。
ＳＦ＋Ｓ２＝Ｆαｅｘｐ（ｉθ）＋ＴＣαｅｘｐ（－ｉθ）（５２）
（５２）式右辺は、θの０から２πまでの変化とともに、楕円（場合によっては、円または線分）を成し、従って、θの０から２πまでの変化とともに、自身の半径を２回増減する。その楕円は、２回対称を成す。Ｓ２の表す収差が２回非点収差と称されるのは、このためである。
【0172】
上記楕円は、係数Ｆ、収束半角α、および２回非点収差係数ａ２Ｃが一定であっても、２回非点補正電圧Ｖ２Ｃ（＝Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ）次第で、自身の径（長径および短径）を変える。これを以下で説明する。
ただし、その説明のため、Ｖ２Ｃとは別の２回非点補正電圧を定義し、それをＶ２ＳＣ（複素数）とする。Ｖ２ＳＣは、自身の零値を、ＴＣ（＝ＴＯＣ＋ａ２ＣＶ２Ｃ）＝０を満たすＶ２Ｃに一致させる。
ただし、その説明のため、Ｖ２Ｃとは別の２回非点補正電圧を定義し、それをＶ２ＳＣ（複素数）とする。Ｖ２ＳＣは、自身の零値を、ＴＣ（＝ＴＯＣ＋ａ２ＣＶ２Ｃ）＝０を満たすＶ２Ｃに一致させる。
【0173】
Ｖ２ＳＣを用いれば、（４９）式は、（４９ａ）式に書き改められる。即ち、Ｖ２ＳＣが零のとき、ＴＣは零になり、従って、ナイフエッジ２０上の２回非点収差は零になる。
ＴＣ＝ａ２ＣＶ２ＳＣ （４９ａ）
（４９）および（４９ａ）式から、（５３）式が成立する。（５３）式は、Ｖ２ＳＣとＶ２Ｃとの関係を表す。Ｖ２ＳＣは、（５４）式で表せる。（５４）式において、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢは、それぞれ、Ｖ２ＳＣの実部および虚部を表す。Ｖ２ＳＡは、Ｖ２Ａとの間に、（５５）式で表される関係を持つ。Ｖ２ＳＢは、Ｖ２Ｂとの間に、（５６）式で表される関係を持つ。
Ｖ２ＳＣ＝Ｖ２Ｃ＋ＴＯＣ／ａ２Ｃ （５３）
Ｖ２ＳＣ＝Ｖ２ＳＡ＋ｉＶ２ＳＢ （５４）
Ｖ２ＳＡ＝Ｖ２Ａ＋Ｒｅ（ＴＯＣ／ａ２Ｃ） （５５）
Ｖ２ＳＢ＝Ｖ２Ｂ＋Ｉｍ（ＴＯＣ／ａ２Ｃ） （５６）
ＴＣ＝ａ２ＣＶ２ＳＣ （４９ａ）
（４９）および（４９ａ）式から、（５３）式が成立する。（５３）式は、Ｖ２ＳＣとＶ２Ｃとの関係を表す。Ｖ２ＳＣは、（５４）式で表せる。（５４）式において、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢは、それぞれ、Ｖ２ＳＣの実部および虚部を表す。Ｖ２ＳＡは、Ｖ２Ａとの間に、（５５）式で表される関係を持つ。Ｖ２ＳＢは、Ｖ２Ｂとの間に、（５６）式で表される関係を持つ。
Ｖ２ＳＣ＝Ｖ２Ｃ＋ＴＯＣ／ａ２Ｃ （５３）
Ｖ２ＳＣ＝Ｖ２ＳＡ＋ｉＶ２ＳＢ （５４）
Ｖ２ＳＡ＝Ｖ２Ａ＋Ｒｅ（ＴＯＣ／ａ２Ｃ） （５５）
Ｖ２ＳＢ＝Ｖ２Ｂ＋Ｉｍ（ＴＯＣ／ａ２Ｃ） （５６）
【0174】
（５２）式の表すＳＦ＋Ｓ２は、Ｖ２ＳＢ＝０が成立するとき、（５２ａ）式で表せ、また、Ｖ２ＳＡ＝０が成立するとき、（５２ｂ）式で表せる。
ＳＦ＋Ｓ２＝｛｜ａ２Ｃ｜Ｖ２ＳＡαｅｘｐ（－ｉ２（θ－ζ／２））＋Ｆα｝ｅｘｐ（ｉ（θ－ζ／２））ｅｘｐ（ｉζ／２） （５２ａ）
ＳＦ＋Ｓ２＝｛｜ａ２Ｃ｜Ｖ２ＳＢαｅｘｐ（－ｉ２（θ－ζ／２－π／４））＋Ｆα｝ｅｘｐ（ｉ（θ－ζ／２－π／４））ｅｘｐ（ｉ（ζ／２＋π／４）） （５２ｂ）
（５２ａ）および（５２ｂ）式において、ζは、ａ２Ｃの偏角を表す。ζは、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢのいずれにも依存しないが、対物偏向器１３の回転角に依存するとともに、電子ビーム１中の主光線の軌道の、対物レンズ９の磁界による回転角に依存する。
ＳＦ＋Ｓ２＝｛｜ａ２Ｃ｜Ｖ２ＳＡαｅｘｐ（－ｉ２（θ－ζ／２））＋Ｆα｝ｅｘｐ（ｉ（θ－ζ／２））ｅｘｐ（ｉζ／２） （５２ａ）
ＳＦ＋Ｓ２＝｛｜ａ２Ｃ｜Ｖ２ＳＢαｅｘｐ（－ｉ２（θ－ζ／２－π／４））＋Ｆα｝ｅｘｐ（ｉ（θ－ζ／２－π／４））ｅｘｐ（ｉ（ζ／２＋π／４）） （５２ｂ）
（５２ａ）および（５２ｂ）式において、ζは、ａ２Ｃの偏角を表す。ζは、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢのいずれにも依存しないが、対物偏向器１３の回転角に依存するとともに、電子ビーム１中の主光線の軌道の、対物レンズ９の磁界による回転角に依存する。
【0175】
（５２ａ）および（５２ｂ）式右辺の表す楕円は、いずれも、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢの変化とともに、自身の径（長径および短径）を変えるが、自身の軸（長軸および短軸）の回転角は変えない。これは、第一に、（５２ａ）および（５２ｂ）式右辺の表す楕円の回転角は、それぞれｅｘｐ（ｉζ／２）およびｅｘｐ（ｉ（ζ／２＋π／４））の作用によって決定されること、第二に、ζは、上述のように、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢのいずれにも依存しないことによる。
【0176】
（５２ａ）および（５２ｂ）式右辺の表す楕円の長軸（または短軸）の回転角は、具体的には、上記作用により、それぞれ、ζ／２およびζ／２＋π／４である。即ち、Ｖ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２と、Ｖ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２は、互いの間に、それらの長軸（または短軸）の回転角の差として、π／４（４５°）の差を呈する。
上記回転角の差π／４は、分布関数ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）の回転角の差に等しい（図２を参照）。これら回転角の差は、ｆ２Ａ（ψ）が最大または最小となる角度位置と、ｆ２Ｂ（ψ）が最大または最小となる角度位置との差に相当する。これら角度位置の差がπ／４であることは、ｆ２Ａ（ψ－π／４）がｆ２Ｂ（ψ）に一致することから確認できる。即ち、（５２ａ）および（５２ｂ）式の表す収差図形ＳＦ＋Ｓ２には、（３）式の表す電極電圧Ｖ２（ψ）が反映されている。ここで、ｆ２Ａ（ψ－π／４）およびｆ２Ｂ（ψ）は、各電極位置において、それぞれｃｏｓ２（ψ－π／４）およびｓｉｎ２ψに等しい。
補足すれば、（５２ａ）および（５２ｂ）式右辺中の角度変数がθ－ζ／２、θ－ζ／２－π／４、またはその他であることは、上記楕円を変形または回転させない。これは、これら角度変数の如何によらず、これら角度変数の示す各値（０から２πまで）に対し、上記楕円上の各点の位置が決まることによる。別の見方によれば、θに加算値（例えば、ζ／２や、ζ／２－π／４）が加算されれば、その加算値は、上記楕円を変化または回転させることなく、自身の大きさに相当する量だけ、上記楕円上の各点に、上記楕円の外周上を移動せしめる。
上記回転角の差π／４は、分布関数ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）の回転角の差に等しい（図２を参照）。これら回転角の差は、ｆ２Ａ（ψ）が最大または最小となる角度位置と、ｆ２Ｂ（ψ）が最大または最小となる角度位置との差に相当する。これら角度位置の差がπ／４であることは、ｆ２Ａ（ψ－π／４）がｆ２Ｂ（ψ）に一致することから確認できる。即ち、（５２ａ）および（５２ｂ）式の表す収差図形ＳＦ＋Ｓ２には、（３）式の表す電極電圧Ｖ２（ψ）が反映されている。ここで、ｆ２Ａ（ψ－π／４）およびｆ２Ｂ（ψ）は、各電極位置において、それぞれｃｏｓ２（ψ－π／４）およびｓｉｎ２ψに等しい。
補足すれば、（５２ａ）および（５２ｂ）式右辺中の角度変数がθ－ζ／２、θ－ζ／２－π／４、またはその他であることは、上記楕円を変形または回転させない。これは、これら角度変数の如何によらず、これら角度変数の示す各値（０から２πまで）に対し、上記楕円上の各点の位置が決まることによる。別の見方によれば、θに加算値（例えば、ζ／２や、ζ／２－π／４）が加算されれば、その加算値は、上記楕円を変化または回転させることなく、自身の大きさに相当する量だけ、上記楕円上の各点に、上記楕円の外周上を移動せしめる。
【0177】
ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の例を、図１５Ａに示すとともに、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の例を、図１５Ｂに示す。図１５Ａおよび図１５Ｂは、それぞれ、収差図形ＳＦ＋Ｓ２が、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢ次第で自身の径（長径および短径）を変える様子を表す。ただし、図１５Ａおよび図１５Ｂに示された収差図形ＳＦ＋Ｓ２は、いずれも、αを異にする複数の収差図形ＳＦ＋Ｓ２ではなく、ある単一のαに関する収差図形ＳＦ＋Ｓ２である。
【0178】
ここで注意すべきは、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の径が変われば、図１５Ａおよび図１５Ｂから分かるように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２のＸ方向およびＹ方向の幅も変わることである。即ち、収差図形ＳＦ＋Ｓ２のＸ方向およびＹ方向の幅は、いずれも、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢに依存する。このことは、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけが、いずれも、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢに依存して変化することを、意味する。
【0179】
その様子は、図４Ａおよび図４Ｂに表れている。図４Ａには、Ｖ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２のＸ方向およびＹ方向の幅が、Ｖ２ＳＡに依存する様子が、表れている。（図４Ａは、先述のように、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を示す図である。図４Ａには、Ｖ２ＳＢ＝０が成立するときに電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけがＶ２ＳＡに依存して変化する様子が、表れている。）図４Ｂには、Ｖ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２のＸ方向およびＹ方向の幅が、Ｖ２ＳＢに依存する様子が、表れている。（図４Ｂは、先述のように、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の例を示す図である。図４Ｂには、Ｖ２ＳＡ＝０が成立するときに電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけがＶ２ＳＢに依存して変化する様子が、表れている。）
ここで、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢは、図４Ａおよび図４ＢにおけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂにそれぞれ対応する。Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差が零のとき、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢは、それぞれＶ２ＡおよびＶ２Ｂに等しい。
ここで、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢは、図４Ａおよび図４ＢにおけるＶ２ＡおよびＶ２Ｂにそれぞれ対応する。Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂがともに零のときにおけるナイフエッジ２０上の２回非点収差が零のとき、Ｖ２ＳＡおよびＶ２ＳＢは、それぞれＶ２ＡおよびＶ２Ｂに等しい。
【0180】
ここでさらに注意すべきは、上記回転角の差がπ／４のもとでは、ＳＦ≠０が成立するときにＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか一方が零となることはありうるが、ＳＦ≠０が成立するときにＸＹ差ＤＡおよびＤＢの両方が零となることはありえないことである。即ち、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でない（ＳＦ≠０）ときにそのデフォーカスが零と誤判定されるという好ましくない事態は、発生しえない。
【0181】
このことは、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の回転角に着目すれば、次のように説明できる。
上記回転角の差がπ／４のもとで、ＳＦ≠０が成立するときにＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか一方が零となることがありうるのは、例えば、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、Ｘ軸またはＹ軸に平行な長軸（または短軸）を有する（図１６Ａを参照）が、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、Ｘ軸およびＹ軸に対してπ／４（４５°）だけ回転している長軸（または短軸）を有する（図１６Ｂを参照）場合においてである。
上記場合に、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立する条件下でＶ２ＳＡが増減すれば、図１６Ａから分かるように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、自身の径（長径および短径）を、Ｘ方向およびＹ方向に沿って変える。その結果、ＸＹ差が発生する。即ち、ＤＡ≠０が成立する。
一方、上記場合に、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立する条件下でＶ２ＳＢが増減すれば、図１６Ｂから分かるように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、自身の径（長径および短径）を、Ｘ軸およびＹ軸に対してπ／４（４５°）だけ回転した方向に沿って変える。その結果、ＸＹ差が発生しない。即ち、ＤＢ＝０が成立する。このことは、その楕円の形状および大きさの、いずれにもよらない。
ＤＡおよびＤＢのいずれか一方（上記場合においては、ＤＢ）がこのように零となるか否かは、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円の軸の方向（互いに直交する２方向）次第であるだけでなく、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向（互いに直交する２方向）次第でもある。ここで、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向は、電子ビーム１のぼけが測定される方向に相当する。それら方向は、即ち、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが電子ビーム１によって走査される方向である。（もしナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが走査される方向が変えられるのなら、それに応じて、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジの方向も変えられる必要がある。）
上記回転角の差がπ／４のもとで、ＳＦ≠０が成立するときにＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか一方が零となることがありうるのは、例えば、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立するときにＶ２ＳＡが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、Ｘ軸またはＹ軸に平行な長軸（または短軸）を有する（図１６Ａを参照）が、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立するときにＶ２ＳＢが作る収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、Ｘ軸およびＹ軸に対してπ／４（４５°）だけ回転している長軸（または短軸）を有する（図１６Ｂを参照）場合においてである。
上記場合に、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＢ＝０が成立する条件下でＶ２ＳＡが増減すれば、図１６Ａから分かるように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、自身の径（長径および短径）を、Ｘ方向およびＹ方向に沿って変える。その結果、ＸＹ差が発生する。即ち、ＤＡ≠０が成立する。
一方、上記場合に、ＳＦ≠０かつＶ２ＳＡ＝０が成立する条件下でＶ２ＳＢが増減すれば、図１６Ｂから分かるように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円は、自身の径（長径および短径）を、Ｘ軸およびＹ軸に対してπ／４（４５°）だけ回転した方向に沿って変える。その結果、ＸＹ差が発生しない。即ち、ＤＢ＝０が成立する。このことは、その楕円の形状および大きさの、いずれにもよらない。
ＤＡおよびＤＢのいずれか一方（上記場合においては、ＤＢ）がこのように零となるか否かは、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円の軸の方向（互いに直交する２方向）次第であるだけでなく、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向（互いに直交する２方向）次第でもある。ここで、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向は、電子ビーム１のぼけが測定される方向に相当する。それら方向は、即ち、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが電子ビーム１によって走査される方向である。（もしナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが走査される方向が変えられるのなら、それに応じて、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジの方向も変えられる必要がある。）
【0182】
もし、ＳＦ≠０が成立しているときにＤＡおよびＤＢの両方が零となることがあるならば、そのようなことが生じうるのは、例えば、上記回転角の差が、仮にπ／４ではなく、π／２であり、かつ、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の長軸および短軸の各々が、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向（互いに直交する２方向）に対してπ／４だけ回転している場合においてである。
しかし、上記回転角の差は現実にはπ／４であるから、そのような場合は、現実にはありえない。即ち、現実には、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でないときにそのデフォーカスが零と誤判定されるという好ましくない事態は、発生しえない。言い換えれば、本実施例においてＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を決定することは、その好ましくない事態の発生を防ぐための十分条件である。
しかし、上記回転角の差は現実にはπ／４であるから、そのような場合は、現実にはありえない。即ち、現実には、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが零でないときにそのデフォーカスが零と誤判定されるという好ましくない事態は、発生しえない。言い換えれば、本実施例においてＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を決定することは、その好ましくない事態の発生を防ぐための十分条件である。
【0183】
補足すれば、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向がＸ方向およびＹ方向であることは、上記事態の発生を防ぐための必要条件ではない。収差図形ＳＦ＋Ｓ２の幅が評価される方向は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に対してπ／４だけ回転していてもよい。
即ち、電子ビーム１のぼけが測定される方向は、Ｘ方向およびＹ方向に対してπ／４だけ回転していてもよい。（ただし、電子ビーム１のぼけが測定される方向をそのように回転させる場合には、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジの方向を、それぞれ、Ｙ方向およびＸ方向に対してπ／４だけ回転させる必要がある。）
言い換えれば、電子ビーム１のぼけが測定される方向を任意に定めるとともに、それら方向を改めてＸ方向およびＹ方向と定義することが、可能である。（このことは、実施例２～実施例１２にも当てはまる。）
しかし、電子ビーム１のぼけが測定される方向が本来のＸ方向およびＹ方向であれば、ナイフエッジ２０に、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転を補正するためのナイフエッジを兼ねさせられるという、利点が生じる。（ここで、対物偏向器１３の偏向フィールドは、本来のＸ方向またはＹ方向に平行な辺からなる。）
即ち、電子ビーム１のぼけが測定される方向は、Ｘ方向およびＹ方向に対してπ／４だけ回転していてもよい。（ただし、電子ビーム１のぼけが測定される方向をそのように回転させる場合には、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジの方向を、それぞれ、Ｙ方向およびＸ方向に対してπ／４だけ回転させる必要がある。）
言い換えれば、電子ビーム１のぼけが測定される方向を任意に定めるとともに、それら方向を改めてＸ方向およびＹ方向と定義することが、可能である。（このことは、実施例２～実施例１２にも当てはまる。）
しかし、電子ビーム１のぼけが測定される方向が本来のＸ方向およびＹ方向であれば、ナイフエッジ２０に、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転を補正するためのナイフエッジを兼ねさせられるという、利点が生じる。（ここで、対物偏向器１３の偏向フィールドは、本来のＸ方向またはＹ方向に平行な辺からなる。）
【0184】
さらに補足すれば、上記回転角の差が正確にπ／４であることは、上記事態の発生を防ぐための必要条件ではない。従って、本実施例において、分布関数ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）の回転角の差は、正確にπ／４でなくてもよい。即ち、ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）は、互いに正確に直交しなくてもよい。（ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）が先述のように各電極位置においてそれぞれｃｏｓ２ψおよびｓｉｎ２ψに等しければ、ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）は、互いに直交する。）これは、先述のように、本実施例では、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢの両方ではなく、ＤＡおよびＤＢのいずれか一方を決定すればよいことによる。ここで、ＤＡおよびＤＢのいずれか一方とは、より具体的には、ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方であり、より好適には、ＤＡおよびＤＢのいずれか絶対値の小さくない一方である。
ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）は、より具体的には、互いに線形独立であればよい。これらが互いに線形独立であれば、Ｖ２Ａに起因する２回非点収差とＶ２Ｂに起因する２回非点収差も互いに線形独立となり、従って、ナイフエッジ２０上に、互いに線形独立な２成分からなる２回非点収差を発生させることができる。（即ち、ナイフエッジ２０上の２回非点収差に、互いに線形独立な２成分からなる変化を与えることができる。）そうすることは、本実施例においてＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂに起因する２回非点収差の回転角の如何にも、電子ビーム１のぼけが測定される方向の如何にもよらず、確実に取得するための、必要条件である。（このことは、実施例２～実施例１２にも当てはまる。ただし、実施例３および実施例４では、ＤＡおよびＤＢが、それぞれＤｈＡおよびＤｈＢに置き換えられる。）
ｆ２Ａ（ψ）およびｆ２Ｂ（ψ）は、より具体的には、互いに線形独立であればよい。これらが互いに線形独立であれば、Ｖ２Ａに起因する２回非点収差とＶ２Ｂに起因する２回非点収差も互いに線形独立となり、従って、ナイフエッジ２０上に、互いに線形独立な２成分からなる２回非点収差を発生させることができる。（即ち、ナイフエッジ２０上の２回非点収差に、互いに線形独立な２成分からなる変化を与えることができる。）そうすることは、本実施例においてＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂに起因する２回非点収差の回転角の如何にも、電子ビーム１のぼけが測定される方向の如何にもよらず、確実に取得するための、必要条件である。（このことは、実施例２～実施例１２にも当てはまる。ただし、実施例３および実施例４では、ＤＡおよびＤＢが、それぞれＤｈＡおよびＤｈＢに置き換えられる。）
【0185】
収差図形ＳＦ＋Ｓ２から、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢが導ける。より具体的には、収差図形ＳＦ＋Ｓ２から、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢと、係数Ｆおよび２回非点収差係数ａ２Ｃとの関係が、導ける。これを以下で説明する。
【0186】
（５２）式から、ＳＦ＋Ｓ２の実部が得られる。ＳＦ＋Ｓ２の実部をｘと置けば、ｘは、（５７）式に示す通りである。
ｘ＝Ｒｅ（ＳＦ＋Ｓ２）
＝α｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））ｃｏｓθ＋Ｉｍ（ＴＣ）ｓｉｎθ｝ （５７）
ｘ＝Ｒｅ（ＳＦ＋Ｓ２）
＝α｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））ｃｏｓθ＋Ｉｍ（ＴＣ）ｓｉｎθ｝ （５７）
【0187】
ｘは、θに依存する。θがｘを最大または最小とするとき、（５７）式をθで偏微分して得られる導関数は、零となる。その導関数は、（５８）式に示す通りである。
【0188】
【数3】
（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））ｓｉｎθ－Ｉｍ（ＴＣ）ｃｏｓθ＝０（５９）
（５９）式を変形すれば、（６０）式が得られる。
Ｐ１[｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））／Ｐ１｝ｓｉｎθ－（Ｉｍ（ＴＣ）／Ｐ１）ｃｏｓθ]
＝Ｐ１（ｃｏｓλ・ｓｉｎθ＋ｓｉｎλ・ｃｏｓθ）
＝Ｐ１ｓｉｎ（θ＋λ）＝０ （６０）
（６０）式より、（６１）式が成立する。（６１）式において、μは整数である。
θ＝－λ＋μπ （６１）
以降では、（６１）式を満たすθを、θμとする。即ち、（６１ａ）式が成立する。
θμ＝－λ＋μπ （６１ａ）
（６０）式中のＰ１、ｃｏｓλ、およびｓｉｎλは、それぞれ、（６２）、（６３）、および（６４）式で与えられる。
Ｐ１＝｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））２＋（Ｉｍ（ＴＣ））２｝１／２ （６２）
ｃｏｓλ＝（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））／Ｐ１ （６３）
ｓｉｎλ＝－Ｉｍ（ＴＣ）／Ｐ１ （６４）
【0189】
θ＝θμが成立するとき、ｘは、（５７）および（６１ａ）式より、（６５）式に示す通りとなる。ただし、（６５）式の導出に、ｃｏｓθμ＝ｃｏｓ（－λ＋μπ）＝＋ｃｏｓλまたは－ｃｏｓλと、ｓｉｎθμ＝ｓｉｎ（－λ＋μπ）＝－ｓｉｎλまたは＋ｓｉｎλとが成立することを用いた。
ｘ＝α｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））ｃｏｓθμ＋Ｉｍ（ＴＣ）ｓｉｎθμ｝
＝±α｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））２＋（Ｉｍ（ＴＣ））２｝／Ｐ１
＝±αＰ１ （６５）
ｘ＝α｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））ｃｏｓθμ＋Ｉｍ（ＴＣ）ｓｉｎθμ｝
＝±α｛（Ｆ＋Ｒｅ（ＴＣ））２＋（Ｉｍ（ＴＣ））２｝／Ｐ１
＝±αＰ１ （６５）
【0190】
（６５）式は、ｘの最大値または最小値を表す。ｘの最大値と最小値の差をｘｄ（≧０）と置けば、ｘｄは、（６６）式で与えられる。
ｘｄ＝２αＰ１ （６６）
ｘｄは、図１７に示すように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＸ方向の幅に等しい。従って、ｘｄは、電子ビーム１のＸ方向のぼけに寄与する。
ｘｄ＝２αＰ１ （６６）
ｘｄは、図１７に示すように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＸ方向の幅に等しい。従って、ｘｄは、電子ビーム１のＸ方向のぼけに寄与する。
【0191】
ｘｄは、Ｖ２Ａに依存する。Ｖ２Ａがｘｄを最小とするとき、（６６）式をＶ２Ａで偏微分して得られる導関数は、零となる。その導関数は、（６７）式に示す通りである。ｘｄは、また、Ｖ２Ｂに依存する。Ｖ２Ｂがｘｄを最小とするとき、（６６）式をＶ２Ｂで偏微分して得られる導関数は、零となる。その導関数は、（６８）式に示す通りである。（６７）および（６８）式において、ＴＯＲおよびＴＯＩは、定数ＴＯＣの実部および虚部をそれぞれ表す。
【0192】
【数4】
Ｖ２ＡＸ＝－（ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ－（ａ２ＲＴＯＲ＋ａ２ＩＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （６９）
Ｖ２ＢＸ＝（ａ２Ｉ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ＋（ａ２ＩＴＯＲ－ａ２ＲＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （７０）
【0193】
（６９）式から分かるように、Ｖ２ＡＸはＶ２Ｂに依存せず、（７０）式から分かるように、Ｖ２ＢＸはＶ２Ａに依存しない。このことは、Ｖ２ＡＸおよびＶ２ＢＸが、それぞれ、ナイフエッジ２０上の２回非点収差の、Ｖ２ＢおよびＶ２Ａに起因する成分に依存しないことを、意味する。ただし、このことは、Ｖ２ＡＸを決定すべくＶ２Ａを増減する間はＶ２Ｂを固定し、Ｖ２ＢＸを決定すべくＶ２Ｂを増減する間はＶ２Ａを固定することを、前提とする。ここで、Ｖ２Ａを増減する間にＶ２Ｂを固定、および、Ｖ２Ｂを増減する間にＶ２Ａを固定することは、それぞれ、（６７）および（６８）式の表す導関数が偏微分導関数であることに、対応する。
【0194】
（５２）式からは、さらに、ＳＦ＋Ｓ２の虚部が得られる。ＳＦ＋Ｓ２の虚部をｙと置けば、ｙは、（７１）式に示す通りである。
ｙ＝Ｉｍ（ＳＦ＋Ｓ２）
＝α｛（Ｆ－Ｒｅ（ＴＣ））ｓｉｎθ＋（Ｉｍ（ＴＣ））ｃｏｓθ｝ （７１）
ｙ＝Ｉｍ（ＳＦ＋Ｓ２）
＝α｛（Ｆ－Ｒｅ（ＴＣ））ｓｉｎθ＋（Ｉｍ（ＴＣ））ｃｏｓθ｝ （７１）
【0195】
ｘｄを求めた手法と同様の手法によりｙｄ（≧０）を求めれば、ｙｄは、（７２）式に示す通りとなる。
ｙｄ＝２αＰ２ （７２）
ここで、ｙｄは、図１７に示すように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＹ方向の幅に等しい。従って、ｙｄは、電子ビーム１のＹ方向のぼけに寄与する。（７２）式中のＰ２は、（７３）式で与えられる。
Ｐ２＝｛（Ｆ－Ｒｅ（ＴＣ））２＋（Ｉｍ（ＴＣ））２｝１／２ （７３）
ｙｄ＝２αＰ２ （７２）
ここで、ｙｄは、図１７に示すように、収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＹ方向の幅に等しい。従って、ｙｄは、電子ビーム１のＹ方向のぼけに寄与する。（７２）式中のＰ２は、（７３）式で与えられる。
Ｐ２＝｛（Ｆ－Ｒｅ（ＴＣ））２＋（Ｉｍ（ＴＣ））２｝１／２ （７３）
【0196】
ｙｄは、Ｖ２Ａに依存する。Ｖ２Ａがｙｄを最小とするとき、（７２）式をＶ２Ａで偏微分して得られる導関数は、零となる。その導関数は、（７４）式に示す通りである。ｙｄは、また、Ｖ２Ｂに依存する。Ｖ２Ｂがｙｄを最小とするとき、（７２）式をＶ２Ｂで偏微分して得られる導関数は、零となる。その導関数は、（７５）式に示す通りである。
【0197】
【数5】
Ｖ２ＡＹ＝｛ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２｝Ｆ－（ａ２ＲＴＯＲ＋ａ２ＩＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （７６）
Ｖ２ＢＹ＝－｛ａ２Ｉ／｜ａ２Ｃ｜２｝Ｆ＋（ａ２ＩＴＯＲ－ａ２ＲＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （７７）
【0198】
（７６）式から分かるように、Ｖ２ＡＹはＶ２Ｂに依存せず、（７７）式から分かるように、Ｖ２ＢＹはＶ２Ａに依存しない。このことは、Ｖ２ＡＹおよびＶ２ＢＹは、それぞれ、ナイフエッジ２０上の２回非点収差の、Ｖ２ＢおよびＶ２Ａに起因する成分に依存しないことを、意味する。ただし、このことは、Ｖ２ＡＹを決定すべくＶ２Ａを増減する間はＶ２Ｂを固定し、Ｖ２ＢＹを決定すべくＶ２Ｂを増減する間はＶ２Ａを固定することを、前提とする。ここで、Ｖ２Ａを増減する間にＶ２Ｂを固定、および、Ｖ２Ｂを増減する間にＶ２Ａを固定することは、それぞれ、（７４）および（７５）式の表す導関数が偏微分導関数であることに、対応する。
【0199】
（６９）、（７０）、（７６）、および（７７）式から分かるように、ａ２ＲＦが零でない限り、Ｖ２ＡＸとＶ２ＡＹは互いに異なり、また、ａ２ＩＦが零でない限り、Ｖ２ＢＸとＶ２ＢＹは互いに異なる。ここで、ａ２Ｒおよびａ２Ｉは、対物偏向器１３が２回非点補正器として機能する以上、互いに同時には零にならない。
従って、本実施例においては、Ｆが零でない限り、Ｖ２ＡＸとＶ２ＡＹとの差、およびＶ２ＢＸとＶ２ＢＹとの差の、少なくとも１つが、零でない値を持つ。これが、ＸＹ差の起源である。即ち、Ｆが零でない限り、ＤＡおよびＤＢが互いに同時に零になることはない。
従って、本実施例においては、Ｆが零でない限り、Ｖ２ＡＸとＶ２ＡＹとの差、およびＶ２ＢＸとＶ２ＢＹとの差の、少なくとも１つが、零でない値を持つ。これが、ＸＹ差の起源である。即ち、Ｆが零でない限り、ＤＡおよびＤＢが互いに同時に零になることはない。
【0200】
ここで注意すべきは、（６９）、（７０）、（７６）、および（７７）式から分かるように、Ｖ２ＡＸ、Ｖ２ＢＸ、Ｖ２ＡＹ、およびＶ２ＢＹは、いずれも、αに依存しないことである。
即ち、Ｖ２ＡＸおよびＶ２ＢＸは、各々、全てのαに関する収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＸ方向の大きさを最小とし、従って、各々、ナイフエッジ２０Ｘによって測定される電子ビーム１のＸ方向のぼけを最小とする。Ｖ２ＡＹおよびＶ２ＢＹは、各々、全てのαに関する収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＹ方向の大きさを最小とし、従って、各々、ナイフエッジ２０Ｙによって測定される電子ビーム１のＹ方向のぼけを最小とする。
即ち、Ｖ２ＡＸおよびＶ２ＢＸは、各々、全てのαに関する収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＸ方向の大きさを最小とし、従って、各々、ナイフエッジ２０Ｘによって測定される電子ビーム１のＸ方向のぼけを最小とする。Ｖ２ＡＹおよびＶ２ＢＹは、各々、全てのαに関する収差図形ＳＦ＋Ｓ２の成す楕円のＹ方向の大きさを最小とし、従って、各々、ナイフエッジ２０Ｙによって測定される電子ビーム１のＹ方向のぼけを最小とする。
【0201】
（６９）、（７０）、（７６）、および（７７）式から、（７８）および（７９）式が得られる。（７８）および（７９）式は、それぞれ、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢを与える。ここで、ＤＡ（ＸＹ差のＡ成分）およびＤＢ（ＸＹ差のＢ成分）は、先述の定義（第０～第２の２回非点発生電圧の定義）の通り、それぞれ、Ｖ２ＡＸとＶ２ＡＹとの差、および、Ｖ２ＢＸとＶ２ＢＹとの差である。（７８）および（７９）式において、ＤＡおよびＤＢの符号は、先述の規則に従う。
ＤＡ＝Ｖ２ＡＹ－Ｖ２ＡＸ＝（２ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ（７８）
ＤＢ＝Ｖ２ＢＸ－Ｖ２ＢＹ＝（２ａ２Ｉ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ（７９）
ＤＡ＝Ｖ２ＡＹ－Ｖ２ＡＸ＝（２ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ（７８）
ＤＢ＝Ｖ２ＢＸ－Ｖ２ＢＹ＝（２ａ２Ｉ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ（７９）
【0202】
ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、（７８）および（７９）式から分かるように、いずれも、ＴＯＣに依存しない。従って、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、本実施例の装置の生む軸上２回非点収差および偏向２回非点収差の如何によらず、各々、評価できる。ここで、ＴＯＣは、先述のように、Ｖ２Ｃが零である条件下におけるＴＣであり、従って、本実施例の装置の生む軸上２回非点収差および偏向２回非点収差のいずれかまたは両方を特徴づける定数である。
ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、また、（７８）および（７９）式から分かるように、いずれも、Ｖ２ＡにもＶ２Ｂにも依存しない。従って、ＸＹ差ＤＡは、Ｖ２Ａを増減する前にＶ２ＡおよびＶ２Ｂが各々いずれの値に設定されていたかによらずに評価でき、また、ＸＹ差ＤＢは、Ｖ２Ｂを増減する前にＶ２ＡおよびＶ２Ｂが各々いずれの値に設定されていたかによらずに評価できる。ただし、このことは、ＤＡを評価すべくＶ２Ａを増減する間はＶ２Ｂを固定し、ＤＢを評価すべくＶ２Ｂを増減する間はＶ２Ａを固定することを、前提とする。
ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、また、（７８）および（７９）式から分かるように、いずれも、Ｖ２ＡにもＶ２Ｂにも依存しない。従って、ＸＹ差ＤＡは、Ｖ２Ａを増減する前にＶ２ＡおよびＶ２Ｂが各々いずれの値に設定されていたかによらずに評価でき、また、ＸＹ差ＤＢは、Ｖ２Ｂを増減する前にＶ２ＡおよびＶ２Ｂが各々いずれの値に設定されていたかによらずに評価できる。ただし、このことは、ＤＡを評価すべくＶ２Ａを増減する間はＶ２Ｂを固定し、ＤＢを評価すべくＶ２Ｂを増減する間はＶ２Ａを固定することを、前提とする。
【0203】
（７８）および（７９）式の表すＤＡおよびＤＢは、形式的に、各々、２で除してもよい。ＤＡおよびＤＢをそのように改めれば、（７８）および（７９）式は、それぞれ（７８ａ）および（７９ａ）式に示す通り、簡単になる。
ＤＡ＝（ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ （７８ａ）
ＤＢ＝（ａ２Ｉ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ （７９ａ）
ＤＡ＝（ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ （７８ａ）
ＤＢ＝（ａ２Ｉ／｜ａ２Ｃ｜２）Ｆ （７９ａ）
【0204】
（７８ａ）および（７９ａ）式は、もし対物偏向器１３のＺ軸周りの回転角がａ２Ｃ＝ａ２Ｒ（即ち、ａ２Ｉ＝０）を満たせば、それぞれ（７８ｂ）および（７９ｂ）式に示す通り、さらに簡単になる。
ＤＡ＝（１／ａ２Ｒ）Ｆ （７８ｂ）
ＤＢ＝０ （７９ｂ）
ＤＡ＝（１／ａ２Ｒ）Ｆ （７８ｂ）
ＤＢ＝０ （７９ｂ）
【0205】
（７８）式と（５）および（４７）式とから、（８０）式が得られる。（７９）式と（６）および（４７）式とから、（８１）式が得られる。
【0206】
【数6】
【0207】
（８０）式から分かるように、係数ｄＩＡは、デフォーカス係数ｂ０と２回非点収差係数ａ２Ｃおよびａ２Ｒとから決まる。（８１）式から分かるように、係数ｄＩＢは、デフォーカス係数ｂ０と２回非点収差係数ａ２Ｃおよびａ２Ｉとから決まる。ここで、デフォーカス係数ｂ０と２回非点収差係数ａ２Ｃ、ａ２Ｒ、およびａ２Ｉは、Ｉ０Ａ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、およびＶ２Ｂのいずれにも依存せず、従って不変である。係数ｄＩＡおよびｄＩＢが、Ｉ０Ａ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、およびＶ２Ｂのいずれにも依存せず、従って不変となるのは、このためである。
【0208】
同様のことは、係数ｄＶＡおよびｄＶＢにも当てはまる。ｄＶＡとａ０との関係は、（８２）式によって表される。（８２）式は、（７８）式と（３８）および（４７）式とから得られる。ｄＶＢとａ０との関係は、（８３）式によって表される。（８３）式は、（７９）式と（３９）および（４７）式とから得られる。
【0209】
【数7】
【0210】
（７８）および（８０）式と（１５）式とから、（８４）式が導出される。（８４）式は、（７９）および（８１）式と（１６）式とからも導出される。（８４）式において、ＩＤは、フォーカス補正電流の変化量に換算された係数Ｆであり、フォーカス補正電流の変化量に換算されたＸＹ差ＤＡまたはＤＢでもある。ただし、（８４）式の導出の際、（１５）式中のＤＡ０および（１６）式中のＤＢ０が、ＤＡおよびＤＢにそれぞれ読み替えられる。
ＩＤ＝Ｆ／ｂ０ （８４）
（８４）式が（７８）および（８０）式と（１５）式とからも、（７９）および（８１）式と（１６）式とからも導出されることは、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢはフォーカス補正電流の変化量に換算されれば互いに等しくなることを、意味する。
ＩＤ＝Ｆ／ｂ０ （８４）
（８４）式が（７８）および（８０）式と（１５）式とからも、（７９）および（８１）式と（１６）式とからも導出されることは、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢはフォーカス補正電流の変化量に換算されれば互いに等しくなることを、意味する。
【0211】
（７８）および（８２）式と（３４）式とから、（８５）式が導出される。（８５）式は、（７９）および（８３）式と（３５）式とからも導出される。（８５）式において、ＶＤ（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電流の変化量に換算された係数Ｆ（ｘ，ｙ）であり、フォーカス補正電圧の変化量に換算されたＸＹ差ＤＡ（ｘ，ｙ）またはＤＢ（ｘ，ｙ）でもある。ここで、Ｆ（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）における係数Ｆを表す。ただし、（８５）式の導出の際、（７８）式中のＤＡおよび（７９）式中のＤＢが、ＤＡ（ｘ，ｙ）およびＤＢ（ｘ，ｙ）にそれぞれ読み替えられ、（３４）および（３５）式中のＶＤ０（ｘ，ｙ）が、ＶＤ（ｘ，ｙ）に読み換えられ、さらに、（３４）式中のＤＡ０（ｘ，ｙ）および（３５）式中のＤＢ０（ｘ，ｙ）が、ＤＡ（ｘ，ｙ）およびＤＢ（ｘ，ｙ）にそれぞれ読み替えられる。以降では、Ｆ（ｘ，ｙ）とＦとの区別は、特にしない。
ＶＤ（ｘ，ｙ）＝Ｆ（ｘ，ｙ）／ａ０ （８５）
（８５）式が（７８）および（８２）式と（３４）式とからも、（７９）および（８３）式と（３５）式とからも導出されることは、ＸＹ差ＤＡ（ｘ，ｙ）およびＤＢ（ｘ，ｙ）はフォーカス補正電圧の変化量に換算されれば互いに等しくなることを、意味する。
ＶＤ（ｘ，ｙ）＝Ｆ（ｘ，ｙ）／ａ０ （８５）
（８５）式が（７８）および（８２）式と（３４）式とからも、（７９）および（８３）式と（３５）式とからも導出されることは、ＸＹ差ＤＡ（ｘ，ｙ）およびＤＢ（ｘ，ｙ）はフォーカス補正電圧の変化量に換算されれば互いに等しくなることを、意味する。
【0212】
（７８）および（７９）式からは、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢの各々が係数Ｆとの間に比例関係を持つことが、分かる。この比例関係こそが、ＸＹ差がナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさの指標となることの、根拠である。
ここで注意すべきは、上記比例関係を司る比例係数が、２回非点収差係数ａ２Ｃ、ａ２Ｒ、およびａ２Ｉの組み合わせのみによって決定されていることである。先述のように、これら収差係数は、Ｉ０Ａ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、およびＶ２Ｂのいずれにも依存せず、従って不変である。（上記比例関係を司る比例係数とは、例えば（７８）式においては、２ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２である。）
ここで注意すべきは、上記比例関係を司る比例係数が、２回非点収差係数ａ２Ｃ、ａ２Ｒ、およびａ２Ｉの組み合わせのみによって決定されていることである。先述のように、これら収差係数は、Ｉ０Ａ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、およびＶ２Ｂのいずれにも依存せず、従って不変である。（上記比例関係を司る比例係数とは、例えば（７８）式においては、２ａ２Ｒ／｜ａ２Ｃ｜２である。）
【0213】
（７８）および（７９）式からは、また、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、係数Ｆが零でない限り、互いに同時には零にならないことが、分かる。これは、先述のように、２回非点収差係数ａ２Ｒおよびａ２Ｉは、対物偏向器１３が２回非点補正器として機能する以上、互いに同時には零にならないことによる。
同様のことは、係数ｄＩＡ、ｄＩＢ、ｄＶＡ、およびｄＶＢにも当てはまる。即ち、（８０）～（８３）式から分かるように、係数ｄＩＡおよびｄＩＢは、互いに同時には零にならず、また、係数ｄＶＡおよびｄＶＢは、互いに同時には零にならない。
同様のことは、係数ｄＩＡ、ｄＩＢ、ｄＶＡ、およびｄＶＢにも当てはまる。即ち、（８０）～（８３）式から分かるように、係数ｄＩＡおよびｄＩＢは、互いに同時には零にならず、また、係数ｄＶＡおよびｄＶＢは、互いに同時には零にならない。
【0214】
（７８）および（７９）式は、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を零に低減すればナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさが零となることを、保証する。このことは、たとえＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれもが零でない大きさを持っていてもＸＹ差ＤＡおよびＤＢの両方を評価する必要はないことを、意味する。（本実施例では、ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を評価すればよく、より好適には、ＤＡおよびＤＢのいずれか絶対値の小さくない一方を評価すればよい。）
【0215】
（７８）および（７９）式が上記のことを保証するのは、第一に、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を零に低減した結果として（８６）または（８７）式が成立すれば、（７８）または（７９）式から、（８８）式が必ず成立すること、第二に、（８８）式が成立すれば、（４６）および（４７）式から、（８９）式が成立することによる。（８８）および（８９）式の成立は、収束半角αによらない。
ＤＡ＝０ （８６）
ＤＢ＝０ （８７）
Ｆ＝０ （８８）
ＳＦ＝０ （８９）
ここで、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を零に低減したことによる、（８６）または（８７）式の成立は、（７８）および（７９）式から分かるように、ａ２Ｒおよびａ２Ｉの少なくとも一方が零でないことと、Ｆが、零でない値から零に転じることとを、必要とする。即ち、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方が零に低減されれば、（８８）式が必ず成立する。
ＤＡ＝０ （８６）
ＤＢ＝０ （８７）
Ｆ＝０ （８８）
ＳＦ＝０ （８９）
ここで、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を零に低減したことによる、（８６）または（８７）式の成立は、（７８）および（７９）式から分かるように、ａ２Ｒおよびａ２Ｉの少なくとも一方が零でないことと、Ｆが、零でない値から零に転じることとを、必要とする。即ち、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方が零に低減されれば、（８８）式が必ず成立する。
【0216】
補足すれば、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方を零に低減したことによる、（８６）または（８７）式の成立は、実は、（８６）および（８７）式の両方の成立を意味する。これは、（８６）または（８７）式の成立によって（８８）式が成立すれば、（７８）および（７９）式より、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢは、いずれも、零以外の大きさを持ちえないからである。
【0217】
さらに補足すれば、（７８）、（７９）、および（８０）～（８３）式より、ｄＩＡおよびｄＶＡのいずれかまたは両方が零でない値を持てば、Ｆ≠０のときにＤＡが零とならないことが保証され、また、ｄＩＢおよびｄＶＢのいずれかまたは両方が零でない値を持てば、Ｆ≠０のときにＤＢが零とならないことが保証される。
これは、（８０）～（８３）式から分かるように、ｄＩＡおよびｄＶＡのいずれかまたは両方が零でなければ、ａ２Ｒも零でなく、また、ｄＩＢおよびｄＶＢのいずれかまたは両方が零でなければ、ａ２Ｉも零でないことによる。
これは、（８０）～（８３）式から分かるように、ｄＩＡおよびｄＶＡのいずれかまたは両方が零でなければ、ａ２Ｒも零でなく、また、ｄＩＢおよびｄＶＢのいずれかまたは両方が零でなければ、ａ２Ｉも零でないことによる。
【0218】
（８０）～（８３）式からは、また、（１９）式が成立するときは必ず（３２）式が成立し、（２０）式が成立するときは必ず（３３）式が成立することが分かる。即ち、ｄＩＡおよびｄＩＢの各々の値が確定した時点で、ｄＶＡおよびｄＶＢのいずれの値を決定すればよいかが決まる。（同様に、（３２）式が成立するときは必ず（１９）式が成立し、（３３）式が成立するときは必ず（２０）式が成立する。即ち、ｄＶＡおよびｄＶＢの各々の値が確定した時点で、ｄＩＡおよびｄＩＢのいずれの値を決定すればよいかが決まる。）
【0219】
以上で説明したように、本実施例の装置は、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。
本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定を、２回非点補正電圧（２回非点発生電圧）に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせることを特徴とする。より具体的には、本実施例の装置は、それら曲線から、Ｘ方向のぼけを最小とする２回非点補正電圧の値と、Ｙ方向のぼけを最小とする２回非点補正電圧の値との差（ＸＹ差）を決定し、その差により、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を表す。
上記特徴より、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定し、さらにその結果に基づいてこれら収差を補正することができる。
ここで重要となるのは、上記曲線の取得に、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の、２回非点補正電圧に対する応答の速さと、２回非点補正電圧に応じてナイフエッジ２０上の２回非点収差を変化させうる範囲の大きさとが活かされることである。即ち、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差をＸＹ差によって表せば、これら収差を、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定することができる。
本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定を、２回非点補正電圧（２回非点発生電圧）に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づかせることを特徴とする。より具体的には、本実施例の装置は、それら曲線から、Ｘ方向のぼけを最小とする２回非点補正電圧の値と、Ｙ方向のぼけを最小とする２回非点補正電圧の値との差（ＸＹ差）を決定し、その差により、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を表す。
上記特徴より、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定し、さらにその結果に基づいてこれら収差を補正することができる。
ここで重要となるのは、上記曲線の取得に、静電型２回非点補正器としての対物偏向器１３の、２回非点補正電圧に対する応答の速さと、２回非点補正電圧に応じてナイフエッジ２０上の２回非点収差を変化させうる範囲の大きさとが活かされることである。即ち、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差をＸＹ差によって表せば、これら収差を、短時間で、かつ十分な測定可能範囲を以って測定することができる。
【0220】
補足すれば、本実施例では、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の全てが測定され、そして補正されたが、目的次第では、これら収差の全てではなく、これら収差の幾つかを測定し、そして補正することもありうる。例えば、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方を測定し、そして補正するだけでもよい。あるいは、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよく、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよい。
【0221】
さらに補足すれば、本実施例では、上記曲線の取得の際に、ナイフエッジ２０上への２回非点収差の発生を、２回非点補正器としての対物偏向器１３によったが、これを、専用の静電型２回非点補正器（図示せず）によってもよい。
あるいは、これを、専用の磁界型２回非点補正器（図示せず）によってもよい。その場合には、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線の代わりに、２回非点補正電流（磁界型２回非点補正器に入力される補正信号）に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得される。即ち、２回非点補正電圧の代わりに、２回非点補正電流が増減される。（従って、その場合には、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢが、電圧の次元ではなく、電流の次元を持つ。）一般に、磁界型２回非点補正器は磁界型レンズよりも速く動作し、従って、２回非点補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得に要する時間は、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得に要する時間よりも、短い。
あるいは、これを、専用の磁界型２回非点補正器（図示せず）によってもよい。その場合には、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線の代わりに、２回非点補正電流（磁界型２回非点補正器に入力される補正信号）に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得される。即ち、２回非点補正電圧の代わりに、２回非点補正電流が増減される。（従って、その場合には、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢが、電圧の次元ではなく、電流の次元を持つ。）一般に、磁界型２回非点補正器は磁界型レンズよりも速く動作し、従って、２回非点補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得に要する時間は、フォーカス補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得に要する時間よりも、短い。
【0222】
さらに補足すれば、本実施例では、投影図形１１は、成形開口板の開口の像（具体的には、第１の成形開口板３の開口の像と第２の成形開口板７の開口との重なりによって生じる図形の像）であったが、投影図形１１は、ナイフエッジ２０などの手段によって電子ビーム１のぼけが評価できる限り、電子ビーム１を透過する薄膜（例えば、特開平０８－８３７４１を参照）の像であってもよい。即ち、第１の成形開口板３および第２の成形開口板７のいずれかまたは両方を、そのような薄膜に置き換えてもよい。（このことは、実施例２～実施例９にも当てはまる。）
【0223】
（実施例２）
本発明の荷電粒子ビーム装置の別の実施例を、実施例２として、以下に説明する。本実施例でも、本発明の荷電粒子ビーム装置が、可変成形電子ビーム描画装置として構成されている。
本発明の荷電粒子ビーム装置の別の実施例を、実施例２として、以下に説明する。本実施例でも、本発明の荷電粒子ビーム装置が、可変成形電子ビーム描画装置として構成されている。
【0224】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１の装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0225】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差は、本実施例でも、ＸＹ差ＤＡまたはＤＢによって表される。ここで、ＤＡまたはＤＢは、より具体的には、ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方であり、より好適には、ＤＡおよびＤＢのいずれか絶対値の小さくない一方である。
上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差は、本実施例でも、ＸＹ差ＤＡまたはＤＢによって表される。ここで、ＤＡまたはＤＢは、より具体的には、ＤＡおよびＤＢのいずれか零でない一方であり、より好適には、ＤＡおよびＤＢのいずれか絶対値の小さくない一方である。
【0226】
本実施例の装置は、しかし、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の測定のために取得する上記曲線の総本数を、実施例１の装置と異にする。その総本数は、実施例１においてよりも、本実施例において、少ない。
より具体的には、本実施例の装置は、まず、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らすべく、これら収差を、互いに組にして測定する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らすべく、これら収差を、互いに組にして測定する。
本実施例の装置は、そうすることで、上記４つの収差の測定および補正に要する総時間を、短くする。その詳細を以下に示す。
より具体的には、本実施例の装置は、まず、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らすべく、これら収差を、互いに組にして測定する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らすべく、これら収差を、互いに組にして測定する。
本実施例の装置は、そうすることで、上記４つの収差の測定および補正に要する総時間を、短くする。その詳細を以下に示す。
【0227】
本実施例の装置は、まず、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を測定し、そして補正する。本実施例の装置は、そのため、まず、ナイフエッジ２０を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させ、そのうえで、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得する。本実施例の装置は、そして、これら曲線から、第０のフォーカス補正条件下におけるＸＹ差のＡ成分とＸＹ平均のＡ成分との両方を決定する。即ち、ＤＡ０とＭＡ０との両方が決定される。ただし、ここでは、（１９）式の成立を前提としている。
【0228】
ここで、ＭＡ０は、（９０）式で与えられる。（９０）式において、Ｖ２ＡＸ０およびＶ２ＡＹ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＶ２ＡＸおよびＶ２ＡＹをそれぞれ表す。（９０）式は、（６９）および（７６）式から導かれる。
ＭＡ０＝（Ｖ２ＡＸ０＋Ｖ２ＡＹ０）／２＝－（ａ２ＲＴＯＲ＋ａ２ＩＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （９０）
（９０）式から分かるように、ＭＡ０は、係数Ｆに依存しない。即ち、ＭＡ０は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスに依存しない。（ＭＡ０は、Ｖ２Ａ０にもＶ２Ｂ０にも依存しない。）
ＭＡ０＝（Ｖ２ＡＸ０＋Ｖ２ＡＹ０）／２＝－（ａ２ＲＴＯＲ＋ａ２ＩＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （９０）
（９０）式から分かるように、ＭＡ０は、係数Ｆに依存しない。即ち、ＭＡ０は、ナイフエッジ２０上のデフォーカスに依存しない。（ＭＡ０は、Ｖ２Ａ０にもＶ２Ｂ０にも依存しない。）
【0229】
ここで重要となるのは、ＸＹ平均ＭＡ０が、ＤＡ０を決定するための、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）から決定されることである。
即ち、本実施例において、ＭＡ０の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、零である。その本数は、実施例１においては、２本であった。
即ち、本実施例において、ＭＡ０の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、零である。その本数は、実施例１においては、２本であった。
【0230】
本実施例の装置は、次に、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）を取得する。本実施例の装置は、そして、第０のフォーカス補正条件下におけるＸＹ平均のＢ成分を決定する。即ち、ＭＢ０が決定される。
ＭＢ０は、（９１）式で与えられる。（９１）式は、（７０）および（７７）式から導かれる。
ＭＢ０＝（Ｖ２ＢＸ０＋Ｖ２ＢＹ０）／２＝（ａ２ＩＴＯＲ－ａ２ＲＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （９１）
（９１）式から分かるように、ＭＢ０も、係数Ｆに依存しない。即ち、ＭＢ０も、ナイフエッジ２０上のデフォーカスに依存しない。（ＭＢ０は、Ｖ２Ａ０にもＶ２Ｂ０にも依存しない。）
ＭＢ０は、（９１）式で与えられる。（９１）式は、（７０）および（７７）式から導かれる。
ＭＢ０＝（Ｖ２ＢＸ０＋Ｖ２ＢＹ０）／２＝（ａ２ＩＴＯＲ－ａ２ＲＴＯＩ）／｜ａ２Ｃ｜２ （９１）
（９１）式から分かるように、ＭＢ０も、係数Ｆに依存しない。即ち、ＭＢ０も、ナイフエッジ２０上のデフォーカスに依存しない。（ＭＢ０は、Ｖ２Ａ０にもＶ２Ｂ０にも依存しない。）
【0231】
本実施例の装置は、（９１）式に代入すべきＶ２ＢＸ０およびＶ２ＢＹ０のうち、一方は、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線から決定するが、もう一方は、（９２）または（９３）式から決定する。（９２）および（９３）式は、いずれも、（１６）および（７９）式から導出される。ただし、（９２）および（９３）式の導出の際、（７９）式中のＶ２ＢＸ、Ｖ２ＢＹ、およびＤＢが、それぞれ、Ｖ２ＢＸ０、Ｖ２ＢＹ０、およびＤＢ０に読み替えられる。
Ｖ２ＢＹ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＤＢ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＩＤ０ｄＩＢ （９２）
Ｖ２ＢＸ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＤＢ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＩＤ０ｄＩＢ （９３）
Ｖ２ＢＹ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＤＢ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＩＤ０ｄＩＢ （９２）
Ｖ２ＢＸ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＤＢ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＩＤ０ｄＩＢ （９３）
【0232】
（９２）および（９３）式において、ＩＤ０は、上記軸上デフォーカスの測定値である。ＩＤ０は、（１５）式から分かるように、係数ｄＩＡとＸＹ差ＤＡ０から決定できる。（ＤＡ０は、ＭＡ０とともに、先に決定されている。）ＩＤ０ｄＩＢ（＝ＤＢ０）は、係数ｄＩＢによってＤＢ０に換算されたＩＤ０である（（１６）式を参照）。（ＩＤ０ｄＩＢは、ＤＢ０に換算されたＤＡ０でもある。これは、（１５）式から分かるように、ＩＤ０は、係数ｄＩＡによってフォーカス補正電流の変化量に換算されたＤＡ０であることによる。）
従って、（９２）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）と、ＸＹ差ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）が決定できることを、示している。（９３）式は、第２の２回非点発生電圧５２と、ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、第１の２回非点発生電圧５１が決定できることを、示している。
係数ｄＩＡは、（５）式から決定できる。ｄＩＡは、ｄＩＡによるＤＡ０のＩＤ０への換算（（１５）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＩＡは、ｄＩＡによるＤＡ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。係数ｄＩＢは、（６）式から決定できる。ｄＩＢは、ｄＩＢによるＩＤ０のＤＢ０への換算（（１６）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＩＢは、ｄＩＢによるＩＤ０のＤＢ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。
従って、（９２）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）と、ＸＹ差ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）が決定できることを、示している。（９３）式は、第２の２回非点発生電圧５２と、ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、第１の２回非点発生電圧５１が決定できることを、示している。
係数ｄＩＡは、（５）式から決定できる。ｄＩＡは、ｄＩＡによるＤＡ０のＩＤ０への換算（（１５）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＩＡは、ｄＩＡによるＤＡ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。係数ｄＩＢは、（６）式から決定できる。ｄＩＢは、ｄＩＢによるＩＤ０のＤＢ０への換算（（１６）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＩＢは、ｄＩＢによるＩＤ０のＤＢ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。
【0233】
（９２）式を（９１）式に代入すれば、（９４）式が得られる。（９３）式を（９１）式に代入すれば、（９５）式が得られる。即ち、ＸＹ平均ＭＢ０は、本実施例においては、（９４）または（９５）式から決定すればよい。
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＤＢ０／２＝Ｖ２ＢＸ０－ＩＤ０ｄＩＢ／２ （９４）
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＤＢ０／２＝Ｖ２ＢＹ０＋ＩＤ０ｄＩＢ／２ （９５）
（９４）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）と、ＸＹ差ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０が決定できることを、示している。（９５）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）と、ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＭＢ０が決定できることを、示している。
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＤＢ０／２＝Ｖ２ＢＸ０－ＩＤ０ｄＩＢ／２ （９４）
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＤＢ０／２＝Ｖ２ＢＹ０＋ＩＤ０ｄＩＢ／２ （９５）
（９４）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）と、ＸＹ差ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０が決定できることを、示している。（９５）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）と、ＤＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＭＢ０が決定できることを、示している。
【0234】
ここで重要となるのは、（９４）および（９５）式から（さらには、（９１）～（９３）式から）分かるように、ｄＩＢとＩＤ０が既知である限り、ＭＢ０が、Ｖ２ＢＸ０およびＶ２ＢＹ０のいずれか一方のみから決定できることである。即ち、ここで必要となる曲線は、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）である。
従って、本実施例において、ＭＢ０の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、１本である。その本数は、実施例１においては、２本であった。
従って、本実施例において、ＭＢ０の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、１本である。その本数は、実施例１においては、２本であった。
【0235】
本実施例の装置は、次に、（９）式によってＩ０Ａ０を更新し、そうして更新されたＩ０Ａ０を対物レンズ９に入力するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。本実施例の装置は、さらに、（２５）式によってＶ２Ｂ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記軸上デフォーカスが補正されるとともに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が、補正される。さらに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分も、補正される。
これにより、上記軸上デフォーカスが補正されるとともに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が、補正される。さらに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分も、補正される。
【0236】
上記過程において、（９）式によって更新されたＩ０Ａ０を対物レンズ９に入力するのは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線の取得の後とする必要がある。即ち、その曲線を取得するのは、Ｉ０Ａ０’を対物レンズ９に入力する前とする必要がある。
これは、（９５）式中のＩＤ０は、Ｉ０Ａ０’が対物レンズ９に入力される前に決定されたものであり、従って、（９４）式中のＶ２ＢＸ０および（９５）式中のＶ２ＢＹ０も、Ｉ０Ａ０’が対物レンズ９に入力される前に決定される必要があるためである。
一方、（２４）式によって更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力するのは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線の取得の前としても、その後としてもよい。
これは、（９５）式中のＩＤ０は、Ｉ０Ａ０’が対物レンズ９に入力される前に決定されたものであり、従って、（９４）式中のＶ２ＢＸ０および（９５）式中のＶ２ＢＹ０も、Ｉ０Ａ０’が対物レンズ９に入力される前に決定される必要があるためである。
一方、（２４）式によって更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力するのは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線の取得の前としても、その後としてもよい。
【0237】
本実施例の装置は、上記曲線（Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線と、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線）の取得から、Ｉ０Ａ０の対物レンズ９への入力と、Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を繰り返す。その一連の工程は、（２２）、（２６）、および（２７）式が成立するまで繰り返される。
ここで、Ｉ０Ａ０、Ｖ２Ａ０、およびＶ２Ｂ０の更新は、それぞれ、（９ａ）、（２４ａ）、および（２５ａ）式による。（２４ａ）式中のＭＡ０ （ｍ－１）は、（９０ａ）式で与えられる。（２５ａ）式中のＭＢ０ （ｍ－１）は、（９４ａ）または（９５ａ）式で与えられる。（９０ａ）、（９４ａ）、および（９５ａ）式は、それぞれ（９０）、（９４）、および（９５）式を一般化したものである。
ＭＡ０ （ｍ－１）＝（Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）＋Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１））／２ （９０ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）＝Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）－ＤＢ０ （ｍ－１）／２
＝Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ｄＩＢ （ｍ－１）／２ （９４ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）＝Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）＋ＤＢ０ （ｍ－１）／２
＝Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）＋ＩＤ０ （ｍ－１）ｄＩＢ／２ （９５ａ）
（９０ａ）式において、Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＸ０を、表す。Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＹ０を、表す。（９４ａ）式において、Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＸ０を、表す。（９５ａ）式において、Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＹ０を、表す。
上記一連の工程が繰り返されれば、上記軸上デフォーカスの補正残差と、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分の補正残差と、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分の補正残差とが、低減する。
ここで、Ｉ０Ａ０、Ｖ２Ａ０、およびＶ２Ｂ０の更新は、それぞれ、（９ａ）、（２４ａ）、および（２５ａ）式による。（２４ａ）式中のＭＡ０ （ｍ－１）は、（９０ａ）式で与えられる。（２５ａ）式中のＭＢ０ （ｍ－１）は、（９４ａ）または（９５ａ）式で与えられる。（９０ａ）、（９４ａ）、および（９５ａ）式は、それぞれ（９０）、（９４）、および（９５）式を一般化したものである。
ＭＡ０ （ｍ－１）＝（Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）＋Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１））／２ （９０ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）＝Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）－ＤＢ０ （ｍ－１）／２
＝Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ｄＩＢ （ｍ－１）／２ （９４ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）＝Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）＋ＤＢ０ （ｍ－１）／２
＝Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）＋ＩＤ０ （ｍ－１）ｄＩＢ／２ （９５ａ）
（９０ａ）式において、Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＸ０を、表す。Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＹ０を、表す。（９４ａ）式において、Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＸ０を、表す。（９５ａ）式において、Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）は、Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）を対物レンズ９に入力するとともにＶ２Ａ０ （ｍ－１）およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）を対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＹ０を、表す。
上記一連の工程が繰り返されれば、上記軸上デフォーカスの補正残差と、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分の補正残差と、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分の補正残差とが、低減する。
【0238】
以上が、本実施例の装置が自身の生む軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を測定し、そして補正する要領の説明である。これら収差の測定および補正は、メインルーチン１（図６を参照）またはメインルーチン１’（図９を参照）と同様のルーチンに従う。以降では、説明の便宜上、これら収差の測定および補正は、メインルーチン１またはメインルーチン１’に従うものとする。ただし、サブルーチン２（図８を参照）が、サブルーチン５に置き換えられる。
【0239】
サブルーチン５を、図１８に示す。サブルーチン５と、その中のサブルーチン（サブルーチン６）とは、いずれも、（１９）式の成立を前提としている。
【0240】
（サブルーチン５）
図１８に示すように、サブルーチン５は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ６１において、ｎを０に設定する（ｎ＝０）とともに、ｍを０に設定する（ｍ＝０）。
次に、ステップＳ６２において、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を対物レンズ９に入力する。（Ｉ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｉ０Ａ０を表す。ここで、Ｉ０Ａ０は、メインルーチン１またはメインルーチン１’の開始直前のフォーカス補正電流Ｉ０Ａの値に等しい。）
次に、ステップＳ６３において、Ｖ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）を対物偏向器１３に入力する。（Ｖ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、それぞれＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を表す。ここで、Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０は、メインルーチン１またはメインルーチン１’の開始直前の２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの値にそれぞれ等しい。）
次に、ステップＳ６４において、サブルーチン６（図１９を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡ０ （ｍ）と、ＸＹ平均ＭＡ０ （ｍ）およびＭＢ０ （ｍ）とを決定する。
次に、ステップＳ６５において、｜ＤＡ０ （ｍ）｜＜εＤ、｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜＜εＭ、かつ｜ΔＭＢ０ （ｍ）｜＜εＭが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、サブルーチン５を終了し、メインルーチン１（図６を参照）またはメインルーチン１’（図９を参照）に戻る。それが成立しない場合には、ステップＳ６６に進む。（ステップＳ６５中のΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、それぞれ（２８）および（２９）式で与えられる。ｍ＝０のとき、（２８）式中のＭＡ０ （ｍ－１）および（２９）式中のＭＢ０ （ｍ－１）は、それぞれＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を表す。）
ステップＳ６６においては、ｍ＋１をｍに代入する（ｍ＝ｍ＋１）。そして、ステップＳ６７に進む。
ステップＳ６７においては、Ｉ０Ａ０ （ｍ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ）を決定する。そして、ステップＳ６２に戻る。
図１８に示すように、サブルーチン５は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ６１において、ｎを０に設定する（ｎ＝０）とともに、ｍを０に設定する（ｍ＝０）。
次に、ステップＳ６２において、Ｉ０Ａ０ （ｍ）を対物レンズ９に入力する。（Ｉ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｉ０Ａ０を表す。ここで、Ｉ０Ａ０は、メインルーチン１またはメインルーチン１’の開始直前のフォーカス補正電流Ｉ０Ａの値に等しい。）
次に、ステップＳ６３において、Ｖ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）を対物偏向器１３に入力する。（Ｖ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、それぞれＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を表す。ここで、Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０は、メインルーチン１またはメインルーチン１’の開始直前の２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの値にそれぞれ等しい。）
次に、ステップＳ６４において、サブルーチン６（図１９を参照）を実行し、ＸＹ差ＤＡ０ （ｍ）と、ＸＹ平均ＭＡ０ （ｍ）およびＭＢ０ （ｍ）とを決定する。
次に、ステップＳ６５において、｜ＤＡ０ （ｍ）｜＜εＤ、｜ΔＭＡ０ （ｍ）｜＜εＭ、かつ｜ΔＭＢ０ （ｍ）｜＜εＭが成立するかどうか判定する。それが成立する場合には、サブルーチン５を終了し、メインルーチン１（図６を参照）またはメインルーチン１’（図９を参照）に戻る。それが成立しない場合には、ステップＳ６６に進む。（ステップＳ６５中のΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、それぞれ（２８）および（２９）式で与えられる。ｍ＝０のとき、（２８）式中のＭＡ０ （ｍ－１）および（２９）式中のＭＢ０ （ｍ－１）は、それぞれＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を表す。）
ステップＳ６６においては、ｍ＋１をｍに代入する（ｍ＝ｍ＋１）。そして、ステップＳ６７に進む。
ステップＳ６７においては、Ｉ０Ａ０ （ｍ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ）を決定する。そして、ステップＳ６２に戻る。
【0241】
（サブルーチン６）
サブルーチン６は、図１９に示すように、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ７１において、２回非点補正電圧Ｖ２Ａを増減し、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定する。そうすることにより、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得する。
次に、ステップＳ７２において、ＸＹ差ＤＡ０（ステップＳ６４においては、ＤＡ０ （ｍ））とＸＹ平均ＭＡ０（ステップＳ６４においては、ＭＡ０ （ｍ））を決定する。
次に、ステップＳ７３において、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂを増減し、電子ビーム１のＸ方向（またはＹ方向）のぼけを測定する。そうすることにより、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向（またはＹ方向）のぼけの曲線を取得する。
次に、ステップＳ７４において、ＸＹ平均ＭＢ０（ステップＳ６４においては、ＭＢ０ （ｍ））を決定する。
そして、サブルーチン６を終了して、サブルーチン５（図１８を参照）に戻る。
サブルーチン６は、図１９に示すように、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ７１において、２回非点補正電圧Ｖ２Ａを増減し、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定する。そうすることにより、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得する。
次に、ステップＳ７２において、ＸＹ差ＤＡ０（ステップＳ６４においては、ＤＡ０ （ｍ））とＸＹ平均ＭＡ０（ステップＳ６４においては、ＭＡ０ （ｍ））を決定する。
次に、ステップＳ７３において、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂを増減し、電子ビーム１のＸ方向（またはＹ方向）のぼけを測定する。そうすることにより、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向（またはＹ方向）のぼけの曲線を取得する。
次に、ステップＳ７４において、ＸＹ平均ＭＢ０（ステップＳ６４においては、ＭＢ０ （ｍ））を決定する。
そして、サブルーチン６を終了して、サブルーチン５（図１８を参照）に戻る。
【0242】
本実施例の装置は、次に、上述の要領と同様の要領に基づき、自身の生む偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。そうすることは、簡単に言えば、目的の収差を補正する手段の違い（対物偏向器１３か、あるいは、対物レンズ９と対物偏向器１３か）を除き、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点の各々において測定し、そして補正することに、同じである。
【0243】
より詳細には、本実施例の装置は、まず、最初に上記測定および補正が行われる格子点の座標にナイフエッジ２０を移動させるとともに、その格子点上に電子ビーム１が入射するように、対物偏向器１３によって電子ビーム１を偏向する。
本実施例の装置は、次に、上記格子点上で、ナイフエッジ２０により、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得し、これら曲線から、第０のフォーカス補正条件下におけるＸＹ差のＡ成分とＸＹ平均のＡ成分との両方を決定する。即ち、ＤＡ０（ｘ，ｙ）とＭＡ０（ｘ，ｙ）との両方が決定される。ただし、ここでは、（３２）式の成立を前提としている。
本実施例の装置は、さらに、上記格子点上で、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）を取得し、その曲線から、第０のフォーカス補正条件下におけるＸＹ平均のＢ成分を決定する。即ち、ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定される。
本実施例の装置は、そして、（３０）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。本実施例の装置は、さらに、（４１）式によってＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。
本実施例の装置は、上記曲線（Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線と、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線）の取得から、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を繰り返す。その一連の工程は、（３６）、（４２）、および（４３）式が成立するまで、上記格子点上で繰り返される。ここで、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）の更新は、それぞれ、（３０ａ）、（４０ａ）、および（４１ａ）式による。
本実施例の装置は、以降、上記と同様の測定および補正を、上記偏向フィールド内の残りの格子点に対して行う。
本実施例の装置は、その後、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）から近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定するとともに、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ２Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）の各々から、これらの各々に対する近似曲面を決定する。
本実施例の装置は、以降、そうして決定された近似曲面に基づき、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正する。
本実施例の装置は、次に、上記格子点上で、ナイフエッジ２０により、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）を取得し、これら曲線から、第０のフォーカス補正条件下におけるＸＹ差のＡ成分とＸＹ平均のＡ成分との両方を決定する。即ち、ＤＡ０（ｘ，ｙ）とＭＡ０（ｘ，ｙ）との両方が決定される。ただし、ここでは、（３２）式の成立を前提としている。
本実施例の装置は、さらに、上記格子点上で、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）を取得し、その曲線から、第０のフォーカス補正条件下におけるＸＹ平均のＢ成分を決定する。即ち、ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定される。
本実施例の装置は、そして、（３０）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。本実施例の装置は、さらに、（４１）式によってＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。
本実施例の装置は、上記曲線（Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線と、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線）の取得から、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を繰り返す。その一連の工程は、（３６）、（４２）、および（４３）式が成立するまで、上記格子点上で繰り返される。ここで、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）の更新は、それぞれ、（３０ａ）、（４０ａ）、および（４１ａ）式による。
本実施例の装置は、以降、上記と同様の測定および補正を、上記偏向フィールド内の残りの格子点に対して行う。
本実施例の装置は、その後、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）から近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定するとともに、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ２Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）の各々から、これらの各々に対する近似曲面を決定する。
本実施例の装置は、以降、そうして決定された近似曲面に基づき、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正する。
【0244】
上記要領において、ＭＡ０（ｘ，ｙ）は、（９６）式によって決定され、そして（４０）式に代入される。ＭＢ０（ｘ，ｙ）は、（９７）または（９８）式によって決定され、そして（４１）式に代入される。
ＭＡ０（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）＋Ｖ２ＡＹ０（ｘ，ｙ））／２ （９６）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９７）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９８）
（９６）～（９８）式において、Ｖ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）およびＶ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ２ＡＸ０およびＶ２ＢＸ０（いずれも、第１の２回非点発生電圧５１）を、それぞれ表す。Ｖ２ＡＹ０（ｘ，ｙ）およびＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ２ＡＹ０およびＶ２ＢＹ０（いずれも、第２の２回非点発生電圧５２）を、それぞれ表す。
（９６）式は、（９０）式中のＭＡ０、Ｖ２ＡＸ０、およびＶ２ＡＹ０を、それぞれＭＡ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２ＡＹ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（９７）式は、（９９）および（１００）式から導出される。（９８）式は、（９９）および（１０１）式から導出される。
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）＋Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））／２ （９９）
Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＤＢ０（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ （１００）
Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＤＢ０（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ （１０１）
（９９）式は、（９１）式中のＭＢ０、Ｖ２ＢＸ０、およびＶ２ＢＹ０を、それぞれＭＢ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（１００）および（１０１）式は、いずれも、（３５）および（７９）式から導出される。ただし、（１００）および（１０１）式の導出の際、（７９）式中のＤＢ、Ｖ２ＢＸ、およびＶ２ＢＹが、それぞれ、ＤＢ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）に読み替えられる。
ＭＡ０（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）＋Ｖ２ＡＹ０（ｘ，ｙ））／２ （９６）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９７）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９８）
（９６）～（９８）式において、Ｖ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）およびＶ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ２ＡＸ０およびＶ２ＢＸ０（いずれも、第１の２回非点発生電圧５１）を、それぞれ表す。Ｖ２ＡＹ０（ｘ，ｙ）およびＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）は、偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＶ２ＡＹ０およびＶ２ＢＹ０（いずれも、第２の２回非点発生電圧５２）を、それぞれ表す。
（９６）式は、（９０）式中のＭＡ０、Ｖ２ＡＸ０、およびＶ２ＡＹ０を、それぞれＭＡ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２ＡＹ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（９７）式は、（９９）および（１００）式から導出される。（９８）式は、（９９）および（１０１）式から導出される。
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）＋Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））／２ （９９）
Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＤＢ０（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ （１００）
Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＤＢ０（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ （１０１）
（９９）式は、（９１）式中のＭＢ０、Ｖ２ＢＸ０、およびＶ２ＢＹ０を、それぞれＭＢ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）に置き換えて得られる式である。（１００）および（１０１）式は、いずれも、（３５）および（７９）式から導出される。ただし、（１００）および（１０１）式の導出の際、（７９）式中のＤＢ、Ｖ２ＢＸ、およびＶ２ＢＹが、それぞれ、ＤＢ０（ｘ，ｙ）、Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）、およびＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）に読み替えられる。
【0245】
（９７）、（９８）、（１００）、および（１０１）式において、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、上記偏向像面湾曲収差の測定値である。ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、（３４）式から分かるように、係数ｄＶＡとＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）から決定できる。（ＤＡ０（ｘ，ｙ）は、ＭＡ０（ｘ，ｙ）とともに、先に決定されている。）ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢ（＝ＤＢ０（ｘ，ｙ））は、係数ｄＶＢによってＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＶＤ０（ｘ，ｙ）である（（３５）式を参照）。（ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄＶＢは、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＤＡ０（ｘ，ｙ）でもある。これは、（３４）式から分かるように、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、係数ｄＶＡによってフォーカス補正電圧の変化量に換算されたＤＡ０（ｘ，ｙ）であることによる。）
従って、（９７）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ））と、ＸＹ差ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。（９８）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））と、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。（１００）式は、第１の２回非点発生電圧５１と、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、第２の２回非点発生電圧５２が決定できることを、示している。（１０１）式は、第２の２回非点発生電圧５２と、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、第１の２回非点発生電圧５１が決定できることを、示している。
係数ｄＶＡは、（３８）式から決定できる。ｄＶＡは、ｄＶＡによるＤＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（３４）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＶＡは、ｄＶＡによるＤＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。係数ｄＶＢは、（３９）式から決定できる。ｄＶＢは、ｄＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤＢ０（ｘ，ｙ）への換算（（３５）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＶＢは、ｄＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤＢ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。
従って、（９７）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ））と、ＸＹ差ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。（９８）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））と、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。（１００）式は、第１の２回非点発生電圧５１と、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、第２の２回非点発生電圧５２が決定できることを、示している。（１０１）式は、第２の２回非点発生電圧５２と、ＤＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、第１の２回非点発生電圧５１が決定できることを、示している。
係数ｄＶＡは、（３８）式から決定できる。ｄＶＡは、ｄＶＡによるＤＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（３４）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＶＡは、ｄＶＡによるＤＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。係数ｄＶＢは、（３９）式から決定できる。ｄＶＢは、ｄＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤＢ０（ｘ，ｙ）への換算（（３５）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄＶＢは、ｄＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤＢ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。
【0246】
（９６）、（９７）、および（９８）式を一般化すれば、（９６）、（９７）、および（９８）式は、それぞれ（９６ａ）、（９７ａ）、および（９８ａ）式となる。（９６ａ）式によって決定されるＭＡ０（ｘ，ｙ）（ｍ－１）は、（４０ａ）式に代入される。（９７ａ）または（９８ａ）式によって決定されるＭＢ０
（ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、（４１ａ）式に代入される。
ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）
＝（Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＋Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ））／２ （９６ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９７ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９８ａ）
（９６ａ）式において、Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）を、表す。Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＹ０（ｘ，ｙ）を、表す。（９７ａ）式において、Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）を、表す。（９８ａ）式において、Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）を、表す。
ＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）
＝（Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＋Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ））／２ （９６ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９７ａ）
ＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）
＝Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）ｄＶＢ／２ （９８ａ）
（９６ａ）式において、Ｖ２ＡＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＸ０（ｘ，ｙ）を、表す。Ｖ２ＡＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＡＹ０（ｘ，ｙ）を、表す。（９７ａ）式において、Ｖ２ＢＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）を、表す。（９８ａ）式において、Ｖ２ＢＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）の全てを対物偏向器１３に入力した後に得られるＶ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）を、表す。
【0247】
上記要領において重要となるのは、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点において、ＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）が、ＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）を決定するための、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）から決定され、さらに、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）が、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）から決定されることである。
即ち、本実施例において、上記各格子点上でＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、それぞれ、零および１本である。一方、実施例１においては、上記各格子点上でＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、各々、２本であった。
即ち、本実施例において、上記各格子点上でＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、それぞれ、零および１本である。一方、実施例１においては、上記各格子点上でＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数は、各々、２本であった。
【0248】
ただし、上記要領において、（３０ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力するのは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線の取得の後とする必要がある。即ち、上記各格子点において、その曲線を取得するのは、Ｖ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する前とする必要がある。
これは、（９７ａ）および（９８ａ）式中のＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）が対物偏向器１３に入力される前に決定されたものであり、従って、（９７ａ）式中のＶ２ＢＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）および（９８ａ）式中のＶ２ＢＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）も、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）が対物偏向器１３に入力される前に決定される必要があるためである。
これは、（９７ａ）および（９８ａ）式中のＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）が対物偏向器１３に入力される前に決定されたものであり、従って、（９７ａ）式中のＶ２ＢＸ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）および（９８ａ）式中のＶ２ＢＹ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）も、Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）が対物偏向器１３に入力される前に決定される必要があるためである。
【0249】
以上が、本実施例の装置が自身の生む偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する要領についての説明である。これら収差の測定および補正は、メインルーチン２（図１０を参照）と同様のルーチンに従う。以降では、説明の便宜上、これら収差の測定および補正は、メインルーチン２に従うものとする。ただし、サブルーチン３（図１１を参照）中のサブルーチン、即ちサブルーチン４（図１２を参照）が、サブルーチン７に置き換えられる。さらに、ステップＳ３９（近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の決定）が、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）と、２回非点補正電圧Ｖ２Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）の各々に対する近似曲面とを決定するステップに、置き換えられる。
【0250】
サブルーチン７を、図２０に示す。サブルーチン７と、その中のサブルーチン（サブルーチン６）とは、いずれも、（３２）式の成立を前提としている。
【0251】
（サブルーチン７）
図２０に示すように、サブルーチン７は、サブルーチン５（図１８を参照）とほぼ同じである。より詳細には、サブルーチン７は、サブルーチン５におけるステップＳ６２およびステップＳ６７を、それぞれステップＳ８２およびステップＳ８７に置き換えたものに相当する。ステップＳ８２においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）が対物偏向器１３に入力される。ステップＳ８７においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ）が決定される。（ステップＳ８２におけるＶ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｖ０Ａ０を表す。ここで、Ｖ０Ａ０は、メインルーチン２の開始直前のフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの値に等しい。その値は、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。ステップＳ８３におけるＶ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、それぞれＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を表す。ここで、Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０は、それぞれ、メインルーチン２の開始直前の２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの値に等しい。それら値は、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。ステップＳ８５におけるΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、それぞれΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）を意味し、それぞれ（４４）および（４５）式で与えられる。（４４）式中のＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）および（４５）式中のＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、ｍ＝０のとき、それぞれＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を表す。）
図２０に示すように、サブルーチン７は、サブルーチン５（図１８を参照）とほぼ同じである。より詳細には、サブルーチン７は、サブルーチン５におけるステップＳ６２およびステップＳ６７を、それぞれステップＳ８２およびステップＳ８７に置き換えたものに相当する。ステップＳ８２においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）が対物偏向器１３に入力される。ステップＳ８７においては、Ｖ０Ａ０ （ｍ）、Ｖ２Ａ０ （ｍ）、およびＶ２Ｂ０ （ｍ）が決定される。（ステップＳ８２におけるＶ０Ａ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、Ｖ０Ａ０を表す。ここで、Ｖ０Ａ０は、メインルーチン２の開始直前のフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの値に等しい。その値は、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。ステップＳ８３におけるＶ２Ａ０ （ｍ）およびＶ２Ｂ０ （ｍ）は、ｍ＝０のとき、それぞれＶ２Ａ０およびＶ２Ｂ０を表す。ここで、Ｖ２Ａ０およびＶ２Ｂ０は、それぞれ、メインルーチン２の開始直前の２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの値に等しい。それら値は、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。ステップＳ８５におけるΔＭＡ０ （ｍ）およびΔＭＢ０ （ｍ）は、それぞれΔＭＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）およびΔＭＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）を意味し、それぞれ（４４）および（４５）式で与えられる。（４４）式中のＭＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）および（４５）式中のＭＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）は、ｍ＝０のとき、それぞれＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を表す。）
【0252】
以上で説明したように、本実施例の装置は、実施例１の装置と同様に、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定し、そして補正する。
本実施例の装置は、ただし、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を、互いに組にして測定する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を、互いに組にして測定する。
より詳細には、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定のため、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）から、ＸＹ差ＤＡ０とＸＹ平均ＭＡ０との両方を決定するとともに、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）から、ＸＹ平均ＭＢ０を決定する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の測定のため、同様の要領により、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で、ＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）とＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）とを決定するとともに、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定する。
本実施例の装置は、そうすることで、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らすとともに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らす。より具体的には、本実施例の装置は、ＸＹ平均ＭＡ０およびＭＢ０の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数を減らすとともに、ＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数を減らす。
そのため、本実施例では、上記４つの収差の測定および補正に要する曲線の総本数が少なくなり、従って、上記４つの収差の測定および補正に要する総時間が短くなる。
本実施例の装置は、ただし、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を、互いに組にして測定する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を、互いに組にして測定する。
より詳細には、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定のため、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）から、ＸＹ差ＤＡ０とＸＹ平均ＭＡ０との両方を決定するとともに、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）から、ＸＹ平均ＭＢ０を決定する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の測定のため、同様の要領により、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で、ＸＹ差ＤＡ０（ｘ，ｙ）とＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）とを決定するとともに、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定する。
本実施例の装置は、そうすることで、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らすとともに、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差の測定に必要となる上記曲線の本数の合計を減らす。より具体的には、本実施例の装置は、ＸＹ平均ＭＡ０およびＭＢ０の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数を減らすとともに、ＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定のために改めて取得しなければならない曲線の本数を減らす。
そのため、本実施例では、上記４つの収差の測定および補正に要する曲線の総本数が少なくなり、従って、上記４つの収差の測定および補正に要する総時間が短くなる。
【0253】
補足すれば、本実施例では、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の全てが測定され、そして補正されたが、目的次第では、必ずしもその必要はない。例えば、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよく、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよい。
【0254】
さらに補足すれば、本実施例では、ＭＢ０と、各格子点上のＭＢ０（ｘ，ｙ）を、各々、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線（合計１本）から決定したが、これらは、各々、実施例１においてそうしたように、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線（合計２本）から決定してもよい。即ち、ＭＢ０および各格子点上のＭＢ０（ｘ，ｙ）を、それぞれ（９１）および（９９）式から決定してもよい。
【0255】
（実施例３）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例３として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例３として、以下に説明する。
【0256】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１および実施例２の装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0257】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１の装置と、動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0258】
本実施例の装置は、しかし、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさを、ＸＹ差によってではなく、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差によって表す。（ＸＹ差は、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との差である。ＸＹ平均は、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との平均である。）
【0259】
第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差の、Ａ成分およびＢ成分を、それぞれＤｈＡおよびＤｈＢとすれば、ＤｈＡおよびＤｈＢは、それぞれ（１０２）および（１０３）式で表せる。
ＤｈＡ＝ＭＡ－Ｖ２ＡＸ （１０２）
ＤｈＢ＝Ｖ２ＢＸ－ＭＢ （１０３）
（１０２）式と（７８）および（９０）式とから、（１０４）式が導出でき、また、（１０３）式と（７９）および（９１）式とから、（１０５）式が導出できる。ただし、（１０４）式の導出の際には、（９０）式中のＭＡ０、Ｖ２ＡＸ０、およびＶ２ＡＹ０が、ＭＡ、Ｖ２ＡＸ、およびＶ２ＡＹにそれぞれ読み替えられる。（１０５）式の導出の際には、（９１）式中のＭＢ０、Ｖ２ＢＸ０、およびＶ２ＢＹ０が、ＭＢ、Ｖ２ＢＸ、およびＶ２ＢＹにそれぞれ読み替えられる。
ＤｈＡ＝ＤＡ／２ （１０４）
ＤｈＢ＝ＤＢ／２ （１０５）
ＤｈＡ＝ＭＡ－Ｖ２ＡＸ （１０２）
ＤｈＢ＝Ｖ２ＢＸ－ＭＢ （１０３）
（１０２）式と（７８）および（９０）式とから、（１０４）式が導出でき、また、（１０３）式と（７９）および（９１）式とから、（１０５）式が導出できる。ただし、（１０４）式の導出の際には、（９０）式中のＭＡ０、Ｖ２ＡＸ０、およびＶ２ＡＹ０が、ＭＡ、Ｖ２ＡＸ、およびＶ２ＡＹにそれぞれ読み替えられる。（１０５）式の導出の際には、（９１）式中のＭＢ０、Ｖ２ＢＸ０、およびＶ２ＢＹ０が、ＭＢ、Ｖ２ＢＸ、およびＶ２ＢＹにそれぞれ読み替えられる。
ＤｈＡ＝ＤＡ／２ （１０４）
ＤｈＢ＝ＤＢ／２ （１０５）
【0260】
即ち、（１０２）および（１０４）式の表すＤｈＡは、（７８ａ）式の表すＤＡに同じであり、また、（１０３）および（１０５）式の表すＤｈＢは、（７９ａ）式の表すＤＢに同じである。この意味において、本実施例は、実質的に、実施例１と同じである。
【0261】
実施例１（および実施例２）においてＤＡおよびＤＢの両方を評価する必要がなかったのと同様に、本実施例においてＤｈＡおよびＤｈＢの両方を評価する必要はない。より具体的には、本実施例では、ＤｈＡおよびＤｈＢのいずれか零でない一方を評価すればよく、より好適には、ＤｈＡおよびＤｈＢのいずれか絶対値の小さくない一方を評価すればよい。即ち、本実施例では、ナイフエッジ２０上のデフォーカスが、ＤｈＡおよびＤｈＢのいずれか零でない一方で表され、より好適には、ＤｈＡおよびＤｈＢのいずれか絶対値の小さくない一方で表される。
【0262】
ＤｈＡおよびＤｈＢは、上記軸上デフォーカスの測定においては、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央で決定され、また、上記偏向像面湾曲収差の測定においては、その偏向フィールド内の複数の格子点上で決定される。偏向座標（ｘ，ｙ）に位置する格子点上のＤｈＡおよびＤｈＢをそれぞれＤｈＡ（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ（ｘ，ｙ）とすれば、ＤｈＡ（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ（ｘ，ｙ）は、それぞれ（１０６）および（１０７）式で表せる。ＤｈＡ（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ（ｘ，ｙ）は、また、それぞれ（１０８）および（１０９）式でも表せる。
ＤｈＡ（ｘ，ｙ）＝ＭＡ（ｘ，ｙ）－Ｖ２ＡＸ（ｘ，ｙ） （１０６）
ＤｈＢ（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ（ｘ，ｙ）－ＭＢ （ｘ，ｙ） （１０７）
ＤｈＡ（ｘ，ｙ）＝ＤＡ（ｘ，ｙ）／２ （１０８）
ＤｈＢ（ｘ，ｙ）＝ＤＢ（ｘ，ｙ）／２ （１０９）
ＤｈＡ（ｘ，ｙ）＝ＭＡ（ｘ，ｙ）－Ｖ２ＡＸ（ｘ，ｙ） （１０６）
ＤｈＢ（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ（ｘ，ｙ）－ＭＢ （ｘ，ｙ） （１０７）
ＤｈＡ（ｘ，ｙ）＝ＤＡ（ｘ，ｙ）／２ （１０８）
ＤｈＢ（ｘ，ｙ）＝ＤＢ（ｘ，ｙ）／２ （１０９）
【0263】
ＤｈＡおよびＤｈＢを零とするＩ０Ａ０は、それぞれ（１１０）および（１１１）式によって決定される。ＤｈＡ（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ（ｘ，ｙ）を零とするＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）は、それぞれ（１１２）および（１１３）式によって決定される。（１１０）および（１１１）式は、それぞれ（１１４）および（１１５）式が成立する場合に用いられる。（１１２）および（１１３）式は、それぞれ（１１６）および（１１７）式が成立する場合に用いられる。
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤｈＡ０／ｄｈＩＡ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （１１０）
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤｈＢ０／ｄｈＩＢ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （１１１）
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （１１２）
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （１１３）
｜ｄｈＩＡ｜≧｜ｄｈＩＢ｜ （１１４）
｜ｄｈＩＡ｜＜｜ｄｈＩＢ｜ （１１５）
｜ｄｈＶＡ｜≧｜ｄｈＶＢ｜ （１１６）
｜ｄｈＶＡ｜＜｜ｄｈＶＢ｜ （１１７）
（１１０）式は、（９）式中のＤＡ０およびｄＩＡをそれぞれＤｈＡ０およびｄｈＩＡに置き換えて得られる式である。（１１１）式は、（１０）式中のＤＢ０およびｄＩＢをそれぞれＤｈＢ０およびｄｈＩＢに置き換えて得られる式である。ＤｈＡ０およびＤｈＢ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＤｈＡおよびＤｈＢをそれぞれ表す。（１１２）式は、（３０）式中のＤＡ０（ｘ，ｙ）およびｄＶＡをそれぞれＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびｄｈＶＡに置き換えて得られる式である。（１１３）式は、（３１）式中のＤＢ０（ｘ，ｙ）およびｄＶＢをそれぞれＤｈＢ０（ｘ，ｙ）およびｄｈＶＢに置き換えて得られる式である。ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ０（ｘ，ｙ）は、第０のフォーカス補正条件下におけるＤｈＡ（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ（ｘ，ｙ）をそれぞれ表す。
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤｈＡ０／ｄｈＩＡ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （１１０）
Ｉ０Ａ０’＝Ｉ０Ａ０－ＤｈＢ０／ｄｈＩＢ＝Ｉ０Ａ０－ＩＤ０ （１１１）
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （１１２）
Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ
＝Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ） （１１３）
｜ｄｈＩＡ｜≧｜ｄｈＩＢ｜ （１１４）
｜ｄｈＩＡ｜＜｜ｄｈＩＢ｜ （１１５）
｜ｄｈＶＡ｜≧｜ｄｈＶＢ｜ （１１６）
｜ｄｈＶＡ｜＜｜ｄｈＶＢ｜ （１１７）
（１１０）式は、（９）式中のＤＡ０およびｄＩＡをそれぞれＤｈＡ０およびｄｈＩＡに置き換えて得られる式である。（１１１）式は、（１０）式中のＤＢ０およびｄＩＢをそれぞれＤｈＢ０およびｄｈＩＢに置き換えて得られる式である。ＤｈＡ０およびＤｈＢ０は、第０のフォーカス補正条件下におけるＤｈＡおよびＤｈＢをそれぞれ表す。（１１２）式は、（３０）式中のＤＡ０（ｘ，ｙ）およびｄＶＡをそれぞれＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびｄｈＶＡに置き換えて得られる式である。（１１３）式は、（３１）式中のＤＢ０（ｘ，ｙ）およびｄＶＢをそれぞれＤｈＢ０（ｘ，ｙ）およびｄｈＶＢに置き換えて得られる式である。ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ０（ｘ，ｙ）は、第０のフォーカス補正条件下におけるＤｈＡ（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ（ｘ，ｙ）をそれぞれ表す。
【0264】
（１１０）および（１１１）式中のＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算されたＤｈＡ０およびＤｈＢ０をそれぞれ表し、（１１８）および（１１９）式でそれぞれ与えられる。（１１８）および（１１９）式は、本実施例の装置が、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差を、フォーカス補正電流の変化量に換算することを、示している。その換算は、係数ｄｈＩＡまたはｄｈＩＢによる。
ＩＤ０＝ＤｈＡ０／ｄｈＩＡ （１１８）
ＩＤ０＝ＤｈＢ０／ｄｈＩＢ （１１９）
ここで、ＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスを、表しもする。これは、ＤｈＡ０およびＤｈＢ０が、いずれも、上記軸上デフォーカスを表すことによる。（ＩＤ０は、上記軸上デフォーカスの測定値でもある。）
従って、（１１０）および（１１１）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスをＩ０Ａ０から減算し、そうすることによってＩ０Ａ０を更新（即ち、Ｉ０Ａ０’を決定）することを、示している。
（１１２）および（１１３）式中のＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ０（ｘ，ｙ）をそれぞれ表し、（１２０）および（１２１）式でそれぞれ与えられる。（１２０）および（１２１）式は、本実施例の装置が、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差を、フォーカス補正電圧の変化量に換算することを、示している。その換算は、係数ｄｈＶＡまたはｄｈＶＢによる。
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ （１２０）
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ （１２１）
ここで、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差を、表しもする。これは、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ０（ｘ，ｙ）が、いずれも、上記偏向像面湾曲収差を表すことによる。（ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、上記偏向像面湾曲収差の測定値でもある。）
従って、（１１２）および（１１３）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差をＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）から減算し、そうすることによってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）することを、示している。
ＩＤ０＝ＤｈＡ０／ｄｈＩＡ （１１８）
ＩＤ０＝ＤｈＢ０／ｄｈＩＢ （１１９）
ここで、ＩＤ０は、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスを、表しもする。これは、ＤｈＡ０およびＤｈＢ０が、いずれも、上記軸上デフォーカスを表すことによる。（ＩＤ０は、上記軸上デフォーカスの測定値でもある。）
従って、（１１０）および（１１１）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電流の変化量に換算された上記軸上デフォーカスをＩ０Ａ０から減算し、そうすることによってＩ０Ａ０を更新（即ち、Ｉ０Ａ０’を決定）することを、示している。
（１１２）および（１１３）式中のＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ０（ｘ，ｙ）をそれぞれ表し、（１２０）および（１２１）式でそれぞれ与えられる。（１２０）および（１２１）式は、本実施例の装置が、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差を、フォーカス補正電圧の変化量に換算することを、示している。その換算は、係数ｄｈＶＡまたはｄｈＶＢによる。
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ （１２０）
ＶＤ０（ｘ，ｙ）＝ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ （１２１）
ここで、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差を、表しもする。これは、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＤｈＢ０（ｘ，ｙ）が、いずれも、上記偏向像面湾曲収差を表すことによる。（ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、上記偏向像面湾曲収差の測定値でもある。）
従って、（１１２）および（１１３）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電圧の変化量に換算された上記偏向像面湾曲収差をＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）から減算し、そうすることによってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）することを、示している。
【0265】
係数ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢは、係数ｄＩＡおよびｄＩＢと同様に、それぞれ（５）および（６）式から決定できる。係数ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢは、係数ｄＶＡおよびｄＶＢと同様に、それぞれ（３８）および（３９）式から決定できる。ただし、ｄｈＩＡの決定の際には、（５）式中のｄＩＡおよびＤＡｎ（ｎ＝０または１）が、それぞれｄｈＩＡおよびＤｈＡｎに読み替えられる。ｄｈＩＢの決定の際には、（６）式中のｄＩＢおよびＤＢｎ（ｎ＝０または１）が、それぞれｄｈＩＢおよびＤｈＢｎに読み替えられる。ｄｈＶＡの決定の際には、（３８）式中のｄＶＡおよびＤＡｎ（０，０）（ｎ＝０または１）が、それぞれｄｈＶＡおよびＤｈＡｎ（０，０）に読み替えられる。ｄｈＶＢの決定の際には、（３９）式中のｄＶＢおよびＤＢｎ（０，０）（ｎ＝０または１）が、それぞれｄｈＶＢおよびＤｈＢｎ（０，０）に読み替えられる。
本実施例の装置は、係数ｄｈＩＡを、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算（（１１８）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＡは、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＩＢを、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算（（１１９）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢは、それぞれ、（１１４）および（１１５）式が成立する場合に記憶される。
本実施例の装置は、さらに、係数ｄｈＶＡを、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２０）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＡは、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＶＢを、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢは、それぞれ、（１１６）および（１１７）式が成立する場合に記憶される。
本実施例の装置は、係数ｄｈＩＡを、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算（（１１８）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＡは、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＩＢを、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算（（１１９）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢは、それぞれ、（１１４）および（１１５）式が成立する場合に記憶される。
本実施例の装置は、さらに、係数ｄｈＶＡを、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２０）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＡは、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＶＢを、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢは、それぞれ、（１１６）および（１１７）式が成立する場合に記憶される。
【0266】
係数ｄｈＩＡ、ｄｈＩＢ、ｄｈＶＡ、およびｄｈＶＢと、係数ｄＩＡ、ｄＩＢ、ｄＶＡ、およびｄＶＢとの間には、（１２２）～（１２５）式で表される関係がある。従って、係数ｄＩＡ、ｄＩＢ、ｄＶＡ、およびｄＶＢが既知であれば、係数ｄｈＩＡ、ｄｈＩＢ、ｄｈＶＡ、およびｄｈＶＢは、それぞれｄＩＡ、ｄＩＢ、ｄＶＡ、およびｄＶＢから求められる。
ｄｈＩＡ＝ｄＩＡ／２ （１２２）
ｄｈＩＢ＝ｄＩＢ／２ （１２３）
ｄｈＶＡ＝ｄＶＡ／２ （１２４）
ｄｈＶＢ＝ｄＶＢ／２ （１２５）
ｄｈＩＡ＝ｄＩＡ／２ （１２２）
ｄｈＩＢ＝ｄＩＢ／２ （１２３）
ｄｈＶＡ＝ｄＶＡ／２ （１２４）
ｄｈＶＢ＝ｄＶＢ／２ （１２５）
【0267】
（１１０）～（１１３）、および（１１８）～（１２１）式を一般化すれば、（１１０）～（１１３）、および（１１８）～（１２１）式は、それぞれ、（１１０ａ）～（１１３ａ）、および（１１８ａ）～（１２１ａ）式となる。（１１０ａ）～（１１３ａ）、および（１１８ａ）～（１２１ａ）式は、特に明示のない限り、（１１０）～（１１３）、および（１１８）～（１２１）式をそれぞれ兼ねる。
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤｈＡ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＡ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （１１０ａ）
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤｈＢ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＢ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （１１１ａ）
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤｈＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （１１２ａ）
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤｈＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （１１３ａ）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤｈＡ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＡ （１１８ａ）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤｈＢ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＢ （１１９ａ）
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤｈＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ （１２０ａ）
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤｈＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ （１２１ａ）
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤｈＡ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＡ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （１１０ａ）
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＤｈＢ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＢ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－ＩＤ０ （ｍ－１） （１１１ａ）
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤｈＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （１１２ａ）
Ｖ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＤｈＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ
＝Ｖ０Ａ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）－ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ） （１１３ａ）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤｈＡ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＡ （１１８ａ）
ＩＤ０ （ｍ－１）＝ＤｈＢ０ （ｍ－１）／ｄｈＩＢ （１１９ａ）
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤｈＡ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＡ （１２０ａ）
ＶＤ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）＝ＤｈＢ０ （ｍ－１）（ｘ，ｙ）／ｄｈＶＢ （１２１ａ）
【0268】
本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスの補正残差を低減すべく、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（１１０ａ）式によって更新されたＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力までの、一連の工程を、（１２６）式が成立するまで繰り返す。本実施例の装置は、あるいは、同じ目的のため、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（１１１ａ）式によって更新されたＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力までの、一連の工程を、（１２７）式が成立するまで繰り返す。
｜ＤｈＡ０ （ｍ）｜＜εＤ／２ （１２６）
｜ＤｈＢ０ （ｍ）｜＜εＤ／２ （１２７）
本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差の補正残差を低減すべく、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（１１２ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（１２８）式が成立するまで繰り返す。本実施例の装置は、あるいは、同じ目的のため、上記各格子点上で、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（１１３ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（１２９）式が成立するまで繰り返す。本実施例の装置は、その後、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）から近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定し、以降、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づき、上記偏向像面湾曲収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正する。
｜ＤｈＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ／２ （１２８）
｜ＤｈＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ／２ （１２９）
｜ＤｈＡ０ （ｍ）｜＜εＤ／２ （１２６）
｜ＤｈＢ０ （ｍ）｜＜εＤ／２ （１２７）
本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差の補正残差を低減すべく、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（１１２ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（１２８）式が成立するまで繰り返す。本実施例の装置は、あるいは、同じ目的のため、上記各格子点上で、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得から、（１１３ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（１２９）式が成立するまで繰り返す。本実施例の装置は、その後、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）から近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定し、以降、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づき、上記偏向像面湾曲収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正する。
｜ＤｈＡ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ／２ （１２８）
｜ＤｈＢ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）｜＜εＤ／２ （１２９）
【0269】
本実施例の装置が上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する要領は、実施例１の装置が同じ収差を測定し、そして補正する要領と、同じであってよい。即ち、ＸＹ平均の決定と、２回非点補正電圧の更新および入力とを、次の要領によってよい。（以降では、上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差の補正残差の低減についての説明と、上記偏向２回非点収差を補正する２回非点補正電圧Ｖ２Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）に対する近似曲面についての説明とを、割愛する。）
まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０を決定するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。さらに、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０を決定するとともに、（２５）式によってＶ２Ｂ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
次に、上記一連の工程と同様の工程を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で行う。即ち、その各格子点上で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。その各格子点上では、さらに、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４１）式によってＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記各格子点上で、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０を決定するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。さらに、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０を決定するとともに、（２５）式によってＶ２Ｂ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
次に、上記一連の工程と同様の工程を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で行う。即ち、その各格子点上で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。その各格子点上では、さらに、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４１）式によってＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記各格子点上で、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
【0270】
ただし、本実施例においては、（１０２）式から分かるように、ＤｈＡ０の決定にＭＡ０が必要となり、また、（１０６）式から分かるように、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）の決定にＭＡ０（ｘ，ｙ）が必要となる。あるいは、（１０３）式から分かるように、ＤｈＢ０の決定にＭＢ０が必要となり、また、（１０６）式から分かるように、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）の決定にＭＢ０（ｘ，ｙ）が必要となる。
従って、本実施例においては、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＡ０が決定される際に、同じ曲線からＭＡ０も決定され、また、上記各格子点上でＶ２Ａに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＡ０（ｘ，ｙ）が決定される際に、同じ曲線からＭＡ０（ｘ，ｙ）も決定される。あるいは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＢ０が決定される際に、同じ曲線からＭＢ０も決定され、また、上記各格子点上でＶ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＢ０（ｘ，ｙ）が決定される際に、同じ曲線からＭＢ０（ｘ，ｙ）も決定される。
このようにしてＤｈＡ０およびＭＡ０が決定されるとともにＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＡ０（ｘ，ｙ）が決定される、あるいは、ＤｈＢ０およびＭＢ０が決定されるとともにＤｈＢ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定されることは、実施例２においてＤＡ０およびＭＡ０が決定されるとともにＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＡ０（ｘ，ｙ）が決定されることと、本質的に同じである。
従って、本実施例においては、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＡ０が決定される際に、同じ曲線からＭＡ０も決定され、また、上記各格子点上でＶ２Ａに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＡ０（ｘ，ｙ）が決定される際に、同じ曲線からＭＡ０（ｘ，ｙ）も決定される。あるいは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＢ０が決定される際に、同じ曲線からＭＢ０も決定され、また、上記各格子点上でＶ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向のぼけの曲線からＤｈＢ０（ｘ，ｙ）が決定される際に、同じ曲線からＭＢ０（ｘ，ｙ）も決定される。
このようにしてＤｈＡ０およびＭＡ０が決定されるとともにＤｈＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＡ０（ｘ，ｙ）が決定される、あるいは、ＤｈＢ０およびＭＢ０が決定されるとともにＤｈＢ０（ｘ，ｙ）およびＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定されることは、実施例２においてＤＡ０およびＭＡ０が決定されるとともにＤＡ０（ｘ，ｙ）およびＭＡ０（ｘ，ｙ）が決定されることと、本質的に同じである。
【0271】
ＸＹ平均ＭＡ０、ＭＢ０、ＭＡ０（ｘ，ｙ）、およびＭＢ０（ｘ，ｙ）のうち、ＭＢ０およびＭＢ０（ｘ，ｙ）は、次の要領によって決定してもよい。次の要領によってＭＢ０およびＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定されることは、実施例２においてＭＢ０およびＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定されることと、本質的に同じである。ただし、ここでは、（１１４）および（１１６）式の成立を前提としている。
まず、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０を決定する。ここでは、ＭＢ０の決定の前にＤｈＡ０が決定されることが、前提となる。
次に、上記各格子点上で、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定する。ここでは、ＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定の前にＤｈＡ０（ｘ，ｙ）が決定されることが、前提となる。
まず、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０を決定する。ここでは、ＭＢ０の決定の前にＤｈＡ０が決定されることが、前提となる。
次に、上記各格子点上で、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定する。ここでは、ＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定の前にＤｈＡ０（ｘ，ｙ）が決定されることが、前提となる。
【0272】
上記要領において、ＭＢ０は、（１３０）または（１３１）式から決定され、そして（２５）式に代入される。ＭＢ０（ｘ，ｙ）は、（１３２）または（１３３）式から決定され、そして（４１）式に代入される。（１３０）式は、（９４）および（１２３）式から導かれる。（１３１）式は、（９５）および（１２３）式から導かれる。（１３２）式は、（９７）および（１２５）式から導かれる。（１３３）式は、（９８）および（１２５）式から導かれる。
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＩＤ０ｄｈＩＢ （１３０）
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＩＤ０ｄｈＩＢ （１３１）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢ （１３２）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢ （１３３）
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＸ０－ＩＤ０ｄｈＩＢ （１３０）
ＭＢ０＝Ｖ２ＢＹ０＋ＩＤ０ｄｈＩＢ （１３１）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ）－ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢ （１３２）
ＭＢ０（ｘ，ｙ）＝Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ）＋ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢ （１３３）
【0273】
（１３０）および（１３１）式において、ＩＤ０は、上記軸上デフォーカスの測定値である。ＩＤ０は、（１１８）式から分かるように、係数ｄｈＩＡとＤｈＡ０とから決定できる。（ＤｈＡ０は、ＭＡ０とともに、先に決定されている。）ＩＤ０ｄｈＩＢ（＝ＤｈＢ０）は、係数ｄｈＩＢによってＤｈＢ０に換算されたＩＤ０である（（１１９）式を参照）。（ＩＤ０ｄｈＩＢは、ＤｈＢ０に換算されたＤｈＡ０でもある。これは、（１１８）式から分かるように、ＩＤ０は、係数ｄｈＩＡによってフォーカス補正電流の変化量に換算されたＤｈＡ０であることによる。）
（１３２）および（１３３）式において、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、上記偏向像面湾曲収差の測定値である。ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、（１２０）式から分かるように、係数ｄｈＶＡとＤｈＡ０（ｘ，ｙ）とから決定できる。（ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）は、ＭＡ０（ｘ，ｙ）とともに、先に決定されている。）ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢ（＝ＤｈＢ０（ｘ，ｙ））は、係数ｄｈＶＢによってＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＶＤ０（ｘ，ｙ）である（（１２１）式を参照）。（ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢは、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）でもある。これは、（１２０）式から分かるように、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、係数ｄｈＶＡよってフォーカス補正電圧の変化量に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）であることによる。）
従って、（１３０）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）と、ＤｈＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０が決定できることを、示している。（１３１）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）と、ＤｈＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＭＢ０が決定できることを、示している。（１３２）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ））と、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。（１３３）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））と、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。
（１３２）および（１３３）式において、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、上記偏向像面湾曲収差の測定値である。ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、（１２０）式から分かるように、係数ｄｈＶＡとＤｈＡ０（ｘ，ｙ）とから決定できる。（ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）は、ＭＡ０（ｘ，ｙ）とともに、先に決定されている。）ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢ（＝ＤｈＢ０（ｘ，ｙ））は、係数ｄｈＶＢによってＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＶＤ０（ｘ，ｙ）である（（１２１）式を参照）。（ＶＤ０（ｘ，ｙ）ｄｈＶＢは、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）でもある。これは、（１２０）式から分かるように、ＶＤ０（ｘ，ｙ）は、係数ｄｈＶＡよってフォーカス補正電圧の変化量に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）であることによる。）
従って、（１３０）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）と、ＤｈＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０が決定できることを、示している。（１３１）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）と、ＤｈＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから、ＭＢ０が決定できることを、示している。（１３２）式は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ））と、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。（１３３）式は、第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））と、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから、ＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定できることを、示している。
【0274】
係数ｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＩＤ０のＤｈＢ０への換算（（１１９）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＩＤ０のＤｈＢ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。係数ｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤｈＢ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤｈＢ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。
【0275】
以上で説明したように、本実施例の装置は、実施例１の装置と同様に、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定し、そして補正する。
本実施例の装置は、ただし、自身の生む軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定のため、ＸＹ差ＤＡまたはＤＢの代わりに、ＤｈＡまたはＤｈＢを決定し、ＤｈＡまたはＤｈＢにより、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表す。ここで、ＤｈＡおよびＤｈＢは、いずれも、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差である。ＤｈＡおよびＤｈＢは、あるいは、いずれも、第２の２回非点発生電圧５２とＸＹ平均との差としてもよい。
本実施例の装置は、ただし、自身の生む軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定のため、ＸＹ差ＤＡまたはＤＢの代わりに、ＤｈＡまたはＤｈＢを決定し、ＤｈＡまたはＤｈＢにより、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表す。ここで、ＤｈＡおよびＤｈＢは、いずれも、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差である。ＤｈＡおよびＤｈＢは、あるいは、いずれも、第２の２回非点発生電圧５２とＸＹ平均との差としてもよい。
【0276】
補足すれば、本実施例では、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の全てが測定され、そして補正されたが、目的次第では、必ずしもその必要はない。例えば、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方を測定し、そして補正するだけでもよい。あるいは、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよく、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよい。
【0277】
（実施例４）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例４として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例４として、以下に説明する。
【0278】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１～実施例３の装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0279】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１の装置と、動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0280】
本実施例の装置は、しかし、ナイフエッジ２０上のデフォーカスの大きさを、ＸＹ差（第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との差）ではなく、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差で表す。（第０の２回非点発生電圧５０は、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得すべくＶ２Ａを増減する前におけるＶ２Ａを、または、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得すべくＶ２Ｂを増減する前におけるＶ２Ｂを、意味する。）
【0281】
このことから、本実施例の装置がナイフエッジ２０上のデフォーカスの測定のために取得する曲線は、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線、あるいは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向またはＹ方向のぼけの曲線である。即ち、その測定のために一度に取得される曲線の本数は、合計１本である。
一方、実施例１の装置がナイフエッジ２０上のデフォーカスの測定のために取得した曲線は、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線、あるいは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線であった。即ち、その測定のために一度に取得された曲線の本数は、合計２本であった。
一方、実施例１の装置がナイフエッジ２０上のデフォーカスの測定のために取得した曲線は、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線、あるいは、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線であった。即ち、その測定のために一度に取得された曲線の本数は、合計２本であった。
【0282】
補足すれば、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差の取得のために電子ビーム１のぼけが測定される方向は、Ｘ方向またはＹ方向でなくてもよい。そのために電子ビーム１のぼけが測定される方向は、例えば、Ｘ方向またはＹ方向に対してπ／４だけ回転していてもよい。（ただし、電子ビーム１のぼけが測定される方向をそのように回転させる場合には、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジの方向を、それぞれ、Ｙ方向およびＸ方向に対してπ／４だけ回転させる必要がある。）
言い換えれば、電子ビーム１のぼけが測定される方向を任意に定めるとともに、その方向を改めてＸ方向またはＹ方向と定義することができる。
言い換えれば、電子ビーム１のぼけが測定される方向を任意に定めるとともに、その方向を改めてＸ方向またはＹ方向と定義することができる。
【0283】
第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差は、定義上、図４Ａ～図４Ｃから分かるように、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差に近い。ここで、ＸＹ平均は、第１の２回非点発生電圧５１と第２の２回非点発生電圧５２との平均である。第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差は、実施例３におけるＤｈＡまたはＤｈＢである。
従って、本実施例の装置が上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を測定し、そして補正する要領は、実施例３の装置が同じ収差を測定し、そして補正する要領と、基本的に同じである。
以降では、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差を、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差と同じく、ＤｈＡまたはＤｈＢで表す。
従って、本実施例の装置が上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差を測定し、そして補正する要領は、実施例３の装置が同じ収差を測定し、そして補正する要領と、基本的に同じである。
以降では、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差を、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差と同じく、ＤｈＡまたはＤｈＢで表す。
【0284】
即ち、本実施例でも、ナイフエッジ２０上のデフォーカス（上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方を含む）が、ＤｈＡまたはＤｈＢで表される。ここで、ＤｈＡまたはＤｈＢは、より具体的には、ＤｈＡおよびＤｈＢのいずれか零でない一方であり、より好適には、ＤｈＡおよびＤｈＢのいずれか絶対値の小さくない一方である。
より詳細には、本実施例の装置は、ＤｈＡを零とすべく、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を（１１０ａ）式によって更新するか、または、ＤｈＢを零とすべく、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を（１１１ａ）式によって更新する。その際、ＤｈＡまたはＤｈＢは、それぞれ、係数ｄｈＩＡまたはｄｈＩＢによってＩＤ０に換算される（（１１８ａ）または（１１９ａ）式を参照）。
本実施例の装置は、係数ｄｈＩＡを、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算（（１１８ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＡは、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＩＢを、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算（（１１９ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢは、それぞれ、（１１４）および（１１５）式が成立する場合に記憶される。本実施例において係数ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢが決定される要領は、ＤｈＡおよびＤｈＢの定義の違い（第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差か、あるいは、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差か）を除けば、実施例３においてｄｈＩＡおよびｄｈＩＢが決定される要領に、それぞれ同じである。
本実施例の装置は、さらに、ＤｈＡ（ｘ，ｙ）を零とすべく、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）を（１１２ａ）式によって更新するか、または、ＤｈＢ（ｘ，ｙ）を零とすべく、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）を（１１３ａ）式によって更新する。その際、ＤｈＡ（ｘ，ｙ）またはＤｈＢ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、係数ｄｈＶＡまたはｄｈＶＢによってＶＤ０（ｘ，ｙ）に換算される（（１２０ａ）または（１２１ａ）式を参照）。
本実施例の装置は、係数ｄｈＶＡを、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２０ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＡは、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＶＢを、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢは、それぞれ、（１１６）および（１１７）式が成立する場合に記憶される。本実施例において係数ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢが決定される要領は、ＤｈＡおよびＤｈＢの定義の違いを除けば、実施例３においてｄｈＶＡおよびｄｈＶＢが決定される要領に、それぞれ同じである。
より詳細には、本実施例の装置は、ＤｈＡを零とすべく、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を（１１０ａ）式によって更新するか、または、ＤｈＢを零とすべく、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を（１１１ａ）式によって更新する。その際、ＤｈＡまたはＤｈＢは、それぞれ、係数ｄｈＩＡまたはｄｈＩＢによってＩＤ０に換算される（（１１８ａ）または（１１９ａ）式を参照）。
本実施例の装置は、係数ｄｈＩＡを、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算（（１１８ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＡは、ｄｈＩＡによるＤｈＡ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＩＢを、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算（（１１９ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＤｈＢ０のＩＤ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢは、それぞれ、（１１４）および（１１５）式が成立する場合に記憶される。本実施例において係数ｄｈＩＡおよびｄｈＩＢが決定される要領は、ＤｈＡおよびＤｈＢの定義の違い（第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差か、あるいは、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差か）を除けば、実施例３においてｄｈＩＡおよびｄｈＩＢが決定される要領に、それぞれ同じである。
本実施例の装置は、さらに、ＤｈＡ（ｘ，ｙ）を零とすべく、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）を（１１２ａ）式によって更新するか、または、ＤｈＢ（ｘ，ｙ）を零とすべく、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ）を（１１３ａ）式によって更新する。その際、ＤｈＡ（ｘ，ｙ）またはＤｈＢ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、係数ｄｈＶＡまたはｄｈＶＢによってＶＤ０（ｘ，ｙ）に換算される（（１２０ａ）または（１２１ａ）式を参照）。
本実施例の装置は、係数ｄｈＶＡを、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２０ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＡは、ｄｈＶＡによるＤｈＡ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。本実施例の装置は、あるいは、係数ｄｈＶＢを、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１ａ）式を参照）に先立って決定し、記憶する。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＤｈＢ０（ｘ，ｙ）のＶＤ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。ここで、ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢは、それぞれ、（１１６）および（１１７）式が成立する場合に記憶される。本実施例において係数ｄｈＶＡおよびｄｈＶＢが決定される要領は、ＤｈＡおよびＤｈＢの定義の違いを除けば、実施例３においてｄｈＶＡおよびｄｈＶＢが決定される要領に、それぞれ同じである。
【0285】
ただし、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差は、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差とは、厳密には、異なる。より具体的には、これら差は、ナイフエッジ２０上に現れている２回非点収差が零（ＴＣ＝０）のとき、互いに等しくなるが、その２回非点収差が大きくなるとともに、互いに乖離する。
従って、その２回非点収差が大きくなれば、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定誤差が大きくなり、それとともに、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の補正残差が大きくなる。
従って、その２回非点収差が大きくなれば、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定誤差が大きくなり、それとともに、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の補正残差が大きくなる。
【0286】
このことから、本実施例では、上記補正残差を低減すべく、上記軸上デフォーカスの測定および補正の前に、上記軸上２回非点収差を測定および補正するとともに、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正の前に、上記偏向２回非点収差を測定および補正するのが、得策である。（以降では、上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差の補正残差の低減についての説明と、上記偏向２回非点収差を補正する２回非点補正電圧Ｖ２Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）に対する近似曲面についての説明とを、割愛する。）
【0287】
ここでは、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差を、第１の２回非点発生電圧５１とＸＹ平均との差に一致させることが、求められる。即ち、第０の２回非点発生電圧５０をＸＹ平均に一致させることが、求められる。より具体的には、（１１４）および（１１６）式の成立を前提とすれば、次の２つのことが求められる。
第一に、ＤｈＡ０を決定すべくＶ２Ａに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線を取得する前に、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分を、測定および補正する。即ち、その曲線を取得する前に、ＸＹ平均ＭＡ０を決定するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分を測定および補正するのは、ＤｈＡ０を決定する前としても、その後としてもよい。
第二に、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）を決定すべくＶ２Ａに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線を取得する前に、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分を、測定および補正する。即ち、その曲線を取得する前に、ＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。この工程は、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で行われる。上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分を測定および補正するのは、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）を決定する前としても、その後としてもよい。
第一に、ＤｈＡ０を決定すべくＶ２Ａに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線を取得する前に、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分を、測定および補正する。即ち、その曲線を取得する前に、ＸＹ平均ＭＡ０を決定するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分を測定および補正するのは、ＤｈＡ０を決定する前としても、その後としてもよい。
第二に、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）を決定すべくＶ２Ａに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線を取得する前に、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分を、測定および補正する。即ち、その曲線を取得する前に、ＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。この工程は、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で行われる。上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分を測定および補正するのは、ＤｈＡ０（ｘ，ｙ）を決定する前としても、その後としてもよい。
【0288】
これらのことが踏まえられる限り、本実施例の装置が上記軸上２回非点収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する要領は、実施例１の装置が同じ収差を測定し、そして補正する要領と、同じであってよい。即ち、ＸＹ平均の決定と、２回非点補正電圧の更新および入力とを、次の要領によってよい。
まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０を決定するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。さらに、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０を決定するとともに、（２５）式によってＶ２Ｂ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
次に、上記一連の工程と同様の工程を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で行う。即ち、その各格子点上で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。その各格子点上では、さらに、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４１）式によってＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記各格子点上で、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０を決定するとともに、（２４）式によってＶ２Ａ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０を対物偏向器１３に入力する。さらに、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０を決定するとともに、（２５）式によってＶ２Ｂ０を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記軸上２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
次に、上記一連の工程と同様の工程を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各格子点上で行う。即ち、その各格子点上で、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＡ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４０）式によってＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ａ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。その各格子点上では、さらに、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）のぼけの曲線からＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定するとともに、（４１）式によってＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ２Ｂ０（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。
これにより、上記各格子点上で、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ａによって補正可能な成分が補正され、さらに、上記偏向２回非点収差の、Ｖ２Ｂによって補正可能な成分が補正される。
【0289】
ＸＹ平均ＭＡ０、ＭＢ０、ＭＡ０（ｘ，ｙ）、およびＭＢ０（ｘ，ｙ）のうち、ＭＢ０およびＭＢ０（ｘ，ｙ）は、次の要領によって決定してもよい。次の要領によってＭＢ０およびＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定されることは、実施例２においてＭＢ０およびＭＢ０（ｘ，ｙ）が決定されることと、本質的に同じである。ただし、ここでは、（１１４）および（１１６）式の成立を前提としている。
まず、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０を決定する。ここでは、ＭＢ０の決定の前にＤｈＡ０が決定されることが、前提となる。
次に、上記各格子点上で、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定する。ここでは、ＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定の前にＤｈＡ０（ｘ，ｙ）が決定されることが、前提となる。
まず、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０を決定する。ここでは、ＭＢ０の決定の前にＤｈＡ０が決定されることが、前提となる。
次に、上記各格子点上で、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１の１方向（Ｘ方向またはＹ方向）のぼけの曲線から、ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）を決定する。ここでは、ＭＢ０（ｘ，ｙ）の決定の前にＤｈＡ０（ｘ，ｙ）が決定されることが、前提となる。
【0290】
上記要領において、ＸＹ平均ＭＢ０は、（１３０）または（１３１）式から決定される。即ち、ＭＢ０は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０）または第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０）と、ＤｈＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値とから決定できる。ここで、ＤｈＢ０に換算された上記軸上デフォーカスの測定値は、ＤｈＢ０に換算されたＤｈＡ０でもある。（１３０）または（１３１）式から決定されるＭＢ０は、（２５）式に代入される。
ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）は、（１３２）または（１３３）式から決定される。即ち、ＭＢ０（ｘ，ｙ）は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ））または第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））と、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから決定できる。ここで、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値は、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）でもある。（１３２）または（１３３）式から決定されるＭＢ０（ｘ，ｙ）は、（４１）式に代入される。
（１３０）および（１３１）式中の係数ｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＩＤ０のＤｈＢ０への換算（（１１９）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＩＤ０のＤｈＢ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。（１３２）および（１３３）式中の係数ｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤｈＢ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤｈＢ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。
ＸＹ平均ＭＢ０（ｘ，ｙ）は、（１３２）または（１３３）式から決定される。即ち、ＭＢ０（ｘ，ｙ）は、第１の２回非点発生電圧５１（Ｖ２ＢＸ０（ｘ，ｙ））または第２の２回非点発生電圧５２（Ｖ２ＢＹ０（ｘ，ｙ））と、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値とから決定できる。ここで、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算された上記偏向像面湾曲収差の測定値は、ＤｈＢ０（ｘ，ｙ）に換算されたＤｈＡ０（ｘ，ｙ）でもある。（１３２）または（１３３）式から決定されるＭＢ０（ｘ，ｙ）は、（４１）式に代入される。
（１３０）および（１３１）式中の係数ｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＩＤ０のＤｈＢ０への換算（（１１９）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄｈＩＢは、ｄｈＩＢによるＩＤ０のＤｈＢ０への換算のたびに、繰り返し用いられる。（１３２）および（１３３）式中の係数ｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤｈＢ０（ｘ，ｙ）への換算（（１２１）式を参照）に先立って決定され、記憶される。そうして記憶されたｄｈＶＢは、ｄｈＶＢによるＶＤ０（ｘ，ｙ）のＤｈＢ０（ｘ，ｙ）への換算のたびに、繰り返し用いられる。
【0291】
以上で説明したように、本実施例の装置は、実施例１の装置と同様に、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づいて測定し、そして補正する。
本実施例の装置は、ただし、自身の生む軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定のため、ＤｈＡまたはＤｈＢを決定し、ＤｈＡまたはＤｈＢにより、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表す。ここで、ＤｈＡおよびＤｈＢは、いずれも、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差である。ＤｈＡおよびＤｈＢは、あるいは、いずれも、第２の２回非点発生電圧５２と第０の２回非点発生電圧５０との差としてもよい。
本実施例の装置は、ただし、自身の生む軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差の測定のため、ＤｈＡまたはＤｈＢを決定し、ＤｈＡまたはＤｈＢにより、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを表す。ここで、ＤｈＡおよびＤｈＢは、いずれも、第１の２回非点発生電圧５１と第０の２回非点発生電圧５０との差である。ＤｈＡおよびＤｈＢは、あるいは、いずれも、第２の２回非点発生電圧５２と第０の２回非点発生電圧５０との差としてもよい。
【0292】
補足すれば、本実施例では、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の全てが測定され、そして補正されたが、目的次第では、必ずしもその必要はない。例えば、上記軸上デフォーカスおよび偏向像面湾曲収差のいずれかまたは両方を測定し、そして補正するだけでもよい。あるいは、上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよく、上記偏向像面湾曲収差および偏向２回非点収差を測定し、そして補正するだけでもよい。
【0293】
説明の便宜上、以降の実施例（実施例５～実施例１２）では、ＤｈＡおよびＤｈＢを、それぞれ、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢと、本質的に同じと見なす。より具体的には、以降の実施例では、ＤｈＡおよびＤｈＢを、それぞれ、ＤＡおよびＤＢに含める。以降の実施例では、さらに、係数ｄｈＩＡ、ｄｈＩＢ、ｄｈＶＡ、およびｄｈＶＢを、それぞれ、係数ｄＩＡ、ｄＩＢ、ｄＶＡ、およびｄＶＢに含める。
【0294】
（実施例５）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例５として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例５として、以下に説明する。
【0295】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１～実施例４の装置と構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0296】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１～実施例４の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0297】
本実施例の装置は、しかし、ＸＹ差ＤＡまたはＤＢの測定の際に、２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの増減に伴って発生する副次的なデフォーカスを、それに見合う新たなデフォーカスを発生させることにより、打ち消す。本実施例の装置は、そうすることで、ＤＡまたはＤＢの測定誤差を低減する。
【0298】
上記副次的なデフォーカスは、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの電位０次成分に原因する。その電位０次成分は、対物偏向器１３の中心軸周りの電位２次成分に由来する。
上記電位２次成分は、２回非点補正電圧に起因して対物偏向器１３内に発生する電位成分であり、対物偏向器１３内において均一である。従って、上記電位２次成分は、上記各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存しない。
一方、上記電位０次成分は、上記電位２次成分の存在下で上記各主光線周りの電位を多項式展開して得られる低次の電位成分（特許文献２を参照）の一つ（より具体的には、最低次成分）である。これら低次の電位成分は、上記各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存する。そのような位置ずれとして、本実施例で重要となるのは、上記各主光線に共通する位置ずれである。その位置ずれは、即ち、電子ビーム１に含まれる全主光線の、対物偏向器１３の中心軸に対する、全体的な位置ずれである。
上記電位２次成分は、２回非点補正電圧に起因して対物偏向器１３内に発生する電位成分であり、対物偏向器１３内において均一である。従って、上記電位２次成分は、上記各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存しない。
一方、上記電位０次成分は、上記電位２次成分の存在下で上記各主光線周りの電位を多項式展開して得られる低次の電位成分（特許文献２を参照）の一つ（より具体的には、最低次成分）である。これら低次の電位成分は、上記各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存する。そのような位置ずれとして、本実施例で重要となるのは、上記各主光線に共通する位置ずれである。その位置ずれは、即ち、電子ビーム１に含まれる全主光線の、対物偏向器１３の中心軸に対する、全体的な位置ずれである。
【0299】
ＸＹ差ＤＡまたはＤＢの測定の際に上記副次的なデフォーカスが発生すれば、ＤＡまたはＤＢによって表されるのは、目的のデフォーカスと上記副次的なデフォーカスとの和となる。ここで、目的のデフォーカスは、ＤＡまたはＤＢの真の測定値に相当し、一方、上記副次的なデフォーカスは、ＤＡまたはＤＢの測定誤差に相当する。
【0300】
上記副次的なデフォーカスの打ち消しは、特許文献２に記載の要領に類似の要領による。ここで、特許文献２に記載の要領に類似の要領とは、より具体的には、３回非点補正電圧の増減に伴って発生する副次的な２回非点収差を打ち消す要領における３非点補正電圧および２回非点補正電圧を、それぞれ２回非点補正電圧およびフォーカス補正電圧に置き換えたものに、相当する。
即ち、上記副次的なデフォーカスの打ち消しは、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに、２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの変化量の線形結合によって与えられる加算値を、加算することによる。その加算値は、係数ρ０Ａ２Ａと２回非点補正電圧Ｖ２Ａの変化量との積と、係数ρ０Ａ２Ｂと２回非点補正電圧Ｖ２Ｂの変化量との積との和である。その加算値がフォーカス補正電圧Ｖ０Ａに加算されれば、上記新たなデフォーカスが発生し、それが上記副次的なデフォーカスを打ち消す。
ここで、係数ρ０Ａ２Ａは、２回非点補正電圧Ｖ２Ａの増減に伴って発生する副次的なデフォーカスを打ち消すためのフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの、Ｖ２Ａに関する偏微分係数である。係数ρ０Ａ２Ｂは、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂの増減に伴って発生する副次的なデフォーカスを打ち消すためのフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの、Ｖ２Ｂに関する偏微分係数である。
係数ρ０Ａ２Ａおよびρ０Ａ２Ｂは、いずれも、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。これは、上記電位０次成分が、上述のように、上記各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存することによる。従って、ρ０Ａ２Ａおよびρ０Ａ２Ｂは、上記偏向像面湾曲収差の測定の際には、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点毎に決定される必要がある。
即ち、上記副次的なデフォーカスの打ち消しは、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに、２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの変化量の線形結合によって与えられる加算値を、加算することによる。その加算値は、係数ρ０Ａ２Ａと２回非点補正電圧Ｖ２Ａの変化量との積と、係数ρ０Ａ２Ｂと２回非点補正電圧Ｖ２Ｂの変化量との積との和である。その加算値がフォーカス補正電圧Ｖ０Ａに加算されれば、上記新たなデフォーカスが発生し、それが上記副次的なデフォーカスを打ち消す。
ここで、係数ρ０Ａ２Ａは、２回非点補正電圧Ｖ２Ａの増減に伴って発生する副次的なデフォーカスを打ち消すためのフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの、Ｖ２Ａに関する偏微分係数である。係数ρ０Ａ２Ｂは、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂの増減に伴って発生する副次的なデフォーカスを打ち消すためのフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの、Ｖ２Ｂに関する偏微分係数である。
係数ρ０Ａ２Ａおよびρ０Ａ２Ｂは、いずれも、偏向座標（ｘ，ｙ）に依存する。これは、上記電位０次成分が、上述のように、上記各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存することによる。従って、ρ０Ａ２Ａおよびρ０Ａ２Ｂは、上記偏向像面湾曲収差の測定の際には、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点毎に決定される必要がある。
【0301】
（実施例６）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例６として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例６として、以下に説明する。
【0302】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１～実施例４の装置と構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0303】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１～実施例４の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0304】
本実施例の装置は、しかし、上記軸上デフォーカスの補正と上記偏向像面湾曲収差の補正との両方を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新およびＶ０Ａ０の対物偏向器１３への入力による。
これに対し、実施例１～実施例４の装置は、上記軸上デフォーカスの補正を、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９へ入力による一方で、上記偏向像面湾曲収差の補正を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新およびＶ０Ａ０の対物偏向器１３への入力によった。
これに対し、実施例１～実施例４の装置は、上記軸上デフォーカスの補正を、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９へ入力による一方で、上記偏向像面湾曲収差の補正を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新およびＶ０Ａ０の対物偏向器１３への入力によった。
【0305】
より具体的には、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスの補正のため、（３０ａ）または（３１ａ）式によってＶ０Ａ０
（ｍ）（０，０）を更新し、そうして更新されたＶ０Ａ０
（ｍ）（０，０）を対物偏向器１３に入力する。ここで、Ｖ０Ａ０
（ｍ）（０，０）は、対物偏向器１３の偏向フィールドの中央において更新されるフォーカス補正電圧Ｖ０Ａを、意味する。本実施例の装置は、さらに、上記偏向像面湾曲収差の補正のため、上記偏向フィールド内の各格子点上で、（３０ａ）または（３１ａ）式によってＶ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）を更新し、そうして更新されたＶ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）を対物偏向器１３に入力する。（その後、上記偏向フィールド内の全格子点上のＶ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ）から近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が決定され、以降、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づき、上記偏向像面湾曲収差が、上記偏向フィールド内の全域に渡って補正される。）
【0306】
従って、本実施例では、係数ｄＶＡまたはｄＶＢを、上記軸上デフォーカスの測定および補正にも、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正にも用いることができる。
【0307】
ただし、上記軸上デフォーカスの補正をフォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新およびＶ０Ａ０の対物偏向器１３への入力によることが許容されるのは、上記軸上デフォーカスの大きさが比較的小さい場合においてである。これは、静電型フォーカス補正器としての対物偏向器１３のフォーカス補正感度が先述のように低いことによる。
ここで、上記軸上デフォーカスの大きさが比較的小さい場合とは、例えば、上記軸上デフォーカスがフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力によって補正された後に、上記軸上デフォーカスが小さな経時変化を呈するような場合である。
ここで、上記軸上デフォーカスの大きさが比較的小さい場合とは、例えば、上記軸上デフォーカスがフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力によって補正された後に、上記軸上デフォーカスが小さな経時変化を呈するような場合である。
【0308】
補足すれば、原理的には、上記軸上デフォーカスの補正と上記偏向像面湾曲収差の補正の両方を、磁界型フォーカス補正器（図示せず）あるいは対物レンズ９によることも可能である。ここで、磁界型フォーカス補正器とは、簡単には、小型の弱い磁界型レンズである。さらには、上記軸上２回非点収差の補正と上記偏向２回非点収差の補正の両方を、磁界型２回非点補正器（図示せず）によることも、可能である。即ち、上記軸上デフォーカス、偏向像面湾曲収差、軸上２回非点収差、および偏向２回非点収差の補正を全て磁界型補正器によることが、可能である。ただし、一般に、磁界型補正器の動作は、静電型補正器の動作よりも遅い。
これら収差の補正を全て磁界型補正器による場合には、これら収差の測定の際に、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線の代わりに、２回非点補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得される。即ち、２回非点補正電圧の代わりに、２回非点補正電流が増減される。従って、その場合には、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢが、電圧の次元ではなく、電流の次元を持つ。その場合には、さらに、そうして測定されたＸＹ差ＤＡまたはＤＢの、フォーカス補正電流Ｉ０Ａに関する偏微分係数が、それぞれ係数ｄＶＡまたはｄＶＢの代わりに、決定され、記憶され、そして繰り返し用いられる。
これら収差の補正を全て磁界型補正器による場合には、これら収差の測定の際に、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線の代わりに、２回非点補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線が取得される。即ち、２回非点補正電圧の代わりに、２回非点補正電流が増減される。従って、その場合には、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢが、電圧の次元ではなく、電流の次元を持つ。その場合には、さらに、そうして測定されたＸＹ差ＤＡまたはＤＢの、フォーカス補正電流Ｉ０Ａに関する偏微分係数が、それぞれ係数ｄＶＡまたはｄＶＢの代わりに、決定され、記憶され、そして繰り返し用いられる。
【0309】
（実施例７）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例７として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例７として、以下に説明する。
【0310】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１～実施例４の装置と構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0311】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１～実施例４の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0312】
本実施例の装置は、しかし、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正を、次の要領による。
まず、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点の各々において、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得し、その曲線からＸＹ差ＤＡ０を決定するとともに、（３０）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）する。あるいは、上記格子点の各々において、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得し、その曲線からＸＹ差ＤＢ０を決定するとともに、（３１）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）する。
次に、上記格子点の全てにおけるＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）’から、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する。
次に、そうして決定されたＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、更新する。具体的には、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）のいずれの偏向座標（ｘ，ｙ）における値もフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲に必ず収まるように、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に、縦軸方向のシフトを与える。ここで、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）のいずれの偏向座標（ｘ，ｙ）における値もＶ０Ａの可変範囲に収まるとは、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値および最小値が、それぞれ、Ｖ０Ａの可変範囲の上限以下および下限以上であることを指す。ただし、ここでは、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、対物偏向器１３の偏向フィールド内のみで定義される関数とする。
次に、上記シフトに起因して材料１０（およびナイフエッジ２０）の高さ位置に発生する新たなデフォーカスを、解消する。その解消は、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新と、それの対物レンズ９への入力とによる。その詳細は後述する。
次に、上記工程で更新されたＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づくフォーカス補正電圧Ｖ０Ａが対物偏向器１３に入力された状態下で、上記格子点の各々において、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得から、（３０ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の、対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（３６）式が成立するまで繰り返す。あるいは、同じ状態下で、上記格子点の各々において、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得から、（３１ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の、対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（３７）式が成立するまで繰り返す。
次に、上記格子点の全てにおけるＶ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）から、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する。即ち、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が再び更新される。
以降、そうして更新されたＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づき、上記偏向像面湾曲収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正する。
まず、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点の各々において、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得し、その曲線からＸＹ差ＤＡ０を決定するとともに、（３０）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）する。あるいは、上記格子点の各々において、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得し、その曲線からＸＹ差ＤＢ０を決定するとともに、（３１）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）する。
次に、上記格子点の全てにおけるＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）’から、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する。
次に、そうして決定されたＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、更新する。具体的には、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）のいずれの偏向座標（ｘ，ｙ）における値もフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲に必ず収まるように、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に、縦軸方向のシフトを与える。ここで、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）のいずれの偏向座標（ｘ，ｙ）における値もＶ０Ａの可変範囲に収まるとは、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値および最小値が、それぞれ、Ｖ０Ａの可変範囲の上限以下および下限以上であることを指す。ただし、ここでは、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、対物偏向器１３の偏向フィールド内のみで定義される関数とする。
次に、上記シフトに起因して材料１０（およびナイフエッジ２０）の高さ位置に発生する新たなデフォーカスを、解消する。その解消は、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新と、それの対物レンズ９への入力とによる。その詳細は後述する。
次に、上記工程で更新されたＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づくフォーカス補正電圧Ｖ０Ａが対物偏向器１３に入力された状態下で、上記格子点の各々において、Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得から、（３０ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の、対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（３６）式が成立するまで繰り返す。あるいは、同じ状態下で、上記格子点の各々において、Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線の取得から、（３１ａ）式によって更新されたＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）の、対物偏向器１３への入力までの、一連の工程を、（３７）式が成立するまで繰り返す。
次に、上記格子点の全てにおけるＶ０Ａ０ （ｍ）（ｘ，ｙ）から、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する。即ち、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が再び更新される。
以降、そうして更新されたＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に基づき、上記偏向像面湾曲収差を、対物偏向器１３の偏向フィールド内の全域に渡って補正する。
【0313】
上述の要領においては、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に上記シフトが与えられることが、重要となる。もしＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に上記シフトが与えられなければ、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値の差がフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の幅以下であるという条件が満たされるにもかかわらず、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の幾つかまたは全ての偏向座標（ｘ，ｙ）における値がＶ０Ａの可変範囲から外れるという、好ましくない事態が発生しうる。これには、その差の大きさが関わるとともに、Ｖ０Ａの初期値（即ち、Ｖ０Ａ０（ｘ，ｙ））も関わる。
【0314】
上記シフトは、より具体的には、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値からフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の上限までの余裕と、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最小値からＶ０Ａの可変範囲の下限までの余裕とを互いに等しくするための、縦軸方向の、一様なシフトである。
このようなシフトをＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に与えるには、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値の平均の、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の上限と下限の平均からの差を、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）から減算すればよい。
このようなシフトをＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に与えるには、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値の平均の、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の上限と下限の平均からの差を、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）から減算すればよい。
【0315】
近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）には、あるいは、別様のシフトを与えてもよい。ここで、別様のシフトとは、例えば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値または最小値を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の上限または下限にそれぞれ一致させるようなシフトである。
【0316】
上述した２例のようなシフトが近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に与えられれば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値の差がフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の幅以下であるという上記条件が満たされる限り、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）のいずれの偏向座標（ｘ，ｙ）における値も、必ず、Ｖ０Ａの可変範囲に収まる。
【0317】
しかし、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に何らかのシフトが与えられれば、その大きさが零でない限り、上記新たなデフォーカスが生じる。即ち、上記新たなデフォーカスの解消が必要となる。
【0318】
上記新たなデフォーカスの解消は、次の２通りの要領のいずれかによる。
第一に、まず、上記新たなデフォーカスを、零位法によって測定する。即ち、フォーカス補正電流Ｉ０Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のぼけを測定し、そのぼけを最小とするＩ０Ａを決定する。次に、そうして決定されたＩ０Ａを、Ｉ０Ａ０の更新値として、対物レンズ９に入力する。
第二に、まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａ（またはＶ２Ｂ）に対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得し、その曲線からＸＹ差ＤＡ０（またはＤＢ０）を決定する。次に、（９ａ）（または（１０ａ））式によってI０Ａ０を更新し、そうして更新されたI０Ａ０を対物レンズ９に入力する。
第一に、まず、上記新たなデフォーカスを、零位法によって測定する。即ち、フォーカス補正電流Ｉ０Ａを増減しながらナイフエッジ２０によって電子ビーム１のぼけを測定し、そのぼけを最小とするＩ０Ａを決定する。次に、そうして決定されたＩ０Ａを、Ｉ０Ａ０の更新値として、対物レンズ９に入力する。
第二に、まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａ（またはＶ２Ｂ）に対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得し、その曲線からＸＹ差ＤＡ０（またはＤＢ０）を決定する。次に、（９ａ）（または（１０ａ））式によってI０Ａ０を更新し、そうして更新されたI０Ａ０を対物レンズ９に入力する。
【0319】
補足すれば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値の差がフォーカス補正電圧Ｖ０Ａの可変範囲の幅よりも十分に大きい場合においては、（３０）または（３１）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新（即ち、Ｖ０Ａ０’（ｘ，ｙ）を決定）するとともにＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）’から近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を決定する際に、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の近似精度を高くする必要はない。即ち、その場合においては、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の近似精度があまり高くなくても、上述の好ましくない事態の発生が、十分に防止されうる。
従って、上記場合においては、（３０）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新すべく２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得、または、（３１）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新すべく２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得する際に、上記格子点の数を少なくすることができる。上記格子点の数を少なくすれば、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正に要する時間が短くなる。
上記格子点の数は、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の次数および対称性に依存する。例えば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、上記偏向フィールドの中央において最小値を持つ回転放物面に限定すれば、上記格子点の数は、最低２点とすればよい。それら２点は、具体的には、上記偏向フィールドの中央の１点および隅の１点とすればよい。
従って、上記場合においては、（３０）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新すべく２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得、または、（３１）式によってＶ０Ａ０（ｘ，ｙ）を更新すべく２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のぼけの曲線を取得する際に、上記格子点の数を少なくすることができる。上記格子点の数を少なくすれば、上記偏向像面湾曲収差の測定および補正に要する時間が短くなる。
上記格子点の数は、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の次数および対称性に依存する。例えば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、上記偏向フィールドの中央において最小値を持つ回転放物面に限定すれば、上記格子点の数は、最低２点とすればよい。それら２点は、具体的には、上記偏向フィールドの中央の１点および隅の１点とすればよい。
【0320】
（実施例８）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例８として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例８として、以下に説明する。
【0321】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、実施例１～実施例４の装置と構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と同じである。
【0322】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１～実施例４の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0323】
本実施例の装置は、そのうえで、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因する偏向歪収差を補正する。その偏向歪収差は、フォーカス補正電圧の変化によって対物偏向器１３の偏向感度が変化することに起因する。本実施例の装置は、その偏向歪収差を補正することにより、自身の描画精度（位置精度）を向上させる。
【0324】
ただし、本実施例の装置は、上記偏向歪収差の補正を、次の要領による。まず、上記偏向歪収差を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａの分布関数から予測する。次に、そうして予測される上記偏向歪収差が打ち消されるように、歪補正電圧の値を、偏向座標毎に決定する。そして、そうして決定された値の偏歪補正電圧を、偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力する（偏向信号に加算する）。
上記偏向歪収差の補正をこのような要領によれば、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して連続な分布関数で表されている場合と、Ｖ０Ａが偏向座標に対して不連続な分布関数で表されている場合とのいずれにおいても、上記偏向歪収差の補正残差を小さくすることができる。
上記偏向歪収差の補正をこのような要領によれば、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して連続な分布関数で表されている場合と、Ｖ０Ａが偏向座標に対して不連続な分布関数で表されている場合とのいずれにおいても、上記偏向歪収差の補正残差を小さくすることができる。
【0325】
ここで、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して連続な分布関数で表されている場合とは、例えば、近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が、偏向座標（ｘ，ｙ）に関する多項式（２次以上）で表される場合を、指す。そのような場合には、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の値が、その多項式の係数と偏向座標（ｘ，ｙ）とから決定され、そうして決定された値のフォーカス補正電圧が、対物偏向器１３に入力される。
一方、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して不連続な分布関数で表されている場合とは、例えば、対物偏向器１３の偏向フィールドが多数の区画（各々、数μｍ～数十μｍ角）に分割され、それら区画の各々にＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の値が離散値として割り当てられる場合を、指す。そのような場合には、偏向座標に応じて各区間の値が参照され、そうして参照された値のフォーカス補正電圧が、対物偏向器１３に入力される。従って、そのような場合には、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）は、その本来の連続性の如何によらず、結局、偏向座標（ｘ，ｙ）に対し、離散的な（階段状の不連続な）関数となる。言い換えれば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が、偏向座標に関する高次成分を多く含む。
一方、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して不連続な分布関数で表されている場合とは、例えば、対物偏向器１３の偏向フィールドが多数の区画（各々、数μｍ～数十μｍ角）に分割され、それら区画の各々にＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の値が離散値として割り当てられる場合を、指す。そのような場合には、偏向座標に応じて各区間の値が参照され、そうして参照された値のフォーカス補正電圧が、対物偏向器１３に入力される。従って、そのような場合には、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）は、その本来の連続性の如何によらず、結局、偏向座標（ｘ，ｙ）に対し、離散的な（階段状の不連続な）関数となる。言い換えれば、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が、偏向座標に関する高次成分を多く含む。
【0326】
フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して連続な分布関数で表されている場合においては、Ｖ０Ａと同様に、上記偏向歪収差も、偏向座標に対して連続的に変化する。従って、その場合においては、上記偏向歪収差を、上記偏向フィールド内で、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差とともに零位法によって測定し、そうすることによって得られる歪補正電圧の値の分布に対して近似曲面を決定すれば、以降、その近似曲面から、偏向座標毎の歪補正電圧の値を、高精度に決定することができる。即ち、その近似曲面による歪補正電圧の値の近似の精度は高く、従って、上記偏向歪収差の補正残差は小さい。（上記偏向歪収差と同様に、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差も、偏向座標に対して連続的に変化する。従って、上記偏向歪収差の補正残差と同様に、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差の補正残差も、小さい。ただし、このことは、上記区画の各々に、フォーカス補正電圧以外の補正信号の値が離散値として割り当てられていないことを、前提とする。）
ここで、上記偏向歪収差を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差とともに零位法によって測定するとは、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が対物偏向器１３に入力される条件下で、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点上の上記偏向歪収差をナイフエッジ２０によって直接測定し、そうして測定された上記偏向歪収差が各格子点上で打ち消されるように各格子点上の歪補正電圧の値を決定することを、指す。ここでは、各格子点上で上記偏向歪収差の打ち消しが確認されることが重要である。即ち、各格子点上で上記偏向歪収差の補正残差が十分に小さくなるまで、上記偏向歪収差の測定が繰り返されることが、重要である。
ここで、上記偏向歪収差を、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差とともに零位法によって測定するとは、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）が対物偏向器１３に入力される条件下で、対物偏向器１３の偏向フィールド内の格子点上の上記偏向歪収差をナイフエッジ２０によって直接測定し、そうして測定された上記偏向歪収差が各格子点上で打ち消されるように各格子点上の歪補正電圧の値を決定することを、指す。ここでは、各格子点上で上記偏向歪収差の打ち消しが確認されることが重要である。即ち、各格子点上で上記偏向歪収差の補正残差が十分に小さくなるまで、上記偏向歪収差の測定が繰り返されることが、重要である。
【0327】
一方、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して不連続な分布関数で表されている場合においては、Ｖ０Ａと同様に、上記偏向歪収差も、偏向座標に対し、離散的に（不連続に）変化する。言い換えれば、上記偏向歪収差の分布関数が、偏向座標に関する高次成分を多く含む。（フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差は、この場合においても、偏向座標に対して連続的に変化する。）
この場合においては、上記偏向歪収差を、上記偏向フィールド内で、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差とともに零位法によって測定し、そうすることによって得られる歪補正電圧の値の分布に対して近似曲面を決定するのは、得策ではない。これは、そのような近似曲面を決定した時点で、歪補正電圧の分布関数の持つべき高次成分が、失われることによる。即ち、その近似曲面による歪補正電圧の値の近似の精度は低く、従って、上記偏向歪収差の補正残差は大きい。
この場合においては、上記偏向歪収差を、上記偏向フィールド内で、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因しない偏向歪収差とともに零位法によって測定し、そうすることによって得られる歪補正電圧の値の分布に対して近似曲面を決定するのは、得策ではない。これは、そのような近似曲面を決定した時点で、歪補正電圧の分布関数の持つべき高次成分が、失われることによる。即ち、その近似曲面による歪補正電圧の値の近似の精度は低く、従って、上記偏向歪収差の補正残差は大きい。
【0328】
フォーカス補正電圧Ｖ０Ａが偏向座標に対して不連続な分布関数で表されている場合においては、まず、上記偏向歪収差をＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）（またはＶ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ））から予測し、次に、そうして予測される上記偏向歪収差が打ち消されるように、偏向座標毎の歪補正電圧の値を決定するのが、得策である。そうすれば、歪補正電圧の値に、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）（またはＶ０Ａ０
（ｍ）（ｘ，ｙ））の高次成分が忠実に反映されるようになり、従って、上記偏向歪収差の補正残差が小さくなる。
【0329】
本実施例の装置は、上記偏向歪収差の予測、および歪補正電圧の値の決定を、特許文献２に記載の要領に類似の要領による。ここで、特許文献２に記載の要領に類似の要領とは、より具体的には、ｎ（≧２）回非点補正電圧に由来する偏向歪収差を打ち消す要領におけるｎ回非点補正電圧を、フォーカス補正電圧に置き換えたものに、相当する。
即ち、本実施例では、歪補正電圧のＡ成分に、係数ρ１Ａ０Ａと近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）との積を加算するとともに、歪補正電圧のＢ成分に、係数ρ１Ｂ０Ａと近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）との積を加算すればよい。そうすれば、上記区画の各々にＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の値が離散値として割り当てられる場合において、歪補正電圧の値が、上記区画毎に決定される。
ここで、歪補正電圧のＡ成分およびＢ成分とは、それぞれ、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂに加算される歪補正電圧成分を意味する。係数ρ１Ａ０Ａおよびρ１Ｂ０Ａは、それぞれ、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因する偏向歪収差を打ち消す歪補正電圧のＡ成分およびＢ成分の、Ｖ０Ａに関する偏微分係数である。
即ち、本実施例では、歪補正電圧のＡ成分に、係数ρ１Ａ０Ａと近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）との積を加算するとともに、歪補正電圧のＢ成分に、係数ρ１Ｂ０Ａと近似曲面Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）との積を加算すればよい。そうすれば、上記区画の各々にＶ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の値が離散値として割り当てられる場合において、歪補正電圧の値が、上記区画毎に決定される。
ここで、歪補正電圧のＡ成分およびＢ成分とは、それぞれ、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂに加算される歪補正電圧成分を意味する。係数ρ１Ａ０Ａおよびρ１Ｂ０Ａは、それぞれ、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａに起因する偏向歪収差を打ち消す歪補正電圧のＡ成分およびＢ成分の、Ｖ０Ａに関する偏微分係数である。
【0330】
ただし、上記要領（上記偏向歪収差の予測、および歪補正電圧の値の決定）によって上記偏向歪収差を補正すると、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）の絶対値が大きくなるにつれ、上記偏向歪収差の補正残差が大きくなる可能性がある。これは、上記要領においては、上記偏向歪収差の打ち消しが確認されないからである。
【0331】
このことが問題となる場合には、次のようにすればよい。
まず、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、偏向座標に関する低次成分（例えば、２次まで）と高次成分（例えば、３次以上）とに分け、その低次および高次成分を、それぞれＶ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）とする。以降では、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）の値は、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）を表す多項式の係数と、偏向座標とから決定される一方で、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の値は、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の離散値が偏向座標に応じて参照されることによって決定されるものとする。ここで、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の離散値は、一旦、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の多項式の係数と偏向座標とから決定され、その後、上記区画の各々に割り当てられ、記憶され、そして参照されるものとする。
次に、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）が偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力されるようにし、その状態下で対物偏向器１３の偏向フィールド内に現れる偏向歪収差を、零位法によって測定し、そうすることによって得られる歪補正電圧の値の分布に対し、近似曲面を決定する。その状態下で対物偏向器１３の偏向フィールド内に現れる偏向歪収差とは、即ち、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差と、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）のいずれにも起因しない偏向歪収差との和である。以降、電子ビーム１が偏向座標（ｘ，ｙ）に向けて偏向される際に、上記近似曲面から、偏向座標（ｘ，ｙ）に対応する歪補正電圧の値が決定され、そうして決定された値の歪補正電圧が、対物偏向器１３に入力されるものとする。
そして、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）が偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力されるようにし、その状態下で上記偏向フィールド内に現れる偏向歪収差を、補正する。その状態下で上記偏向フィールド内に現れる偏向歪収差とは、即ち、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差である。（この時点では、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差と、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）のいずれにも起因しない偏向歪収差との和は、既に補正されている。）
Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差の補正は、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）から予測される偏向歪収差が打ち消されるように、歪補正電圧の値を偏向座標毎に決定し、そして、そうして決定された値の偏歪補正電圧を、偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力することによる。即ち、歪補正電圧のＡ成分に、係数ρ１Ａ０ＡとＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）との積が加算されるとともに、歪補正電圧のＢ成分に、係数ρ１Ｂ０ＡとＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）との積が加算される。
まず、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）を、偏向座標に関する低次成分（例えば、２次まで）と高次成分（例えば、３次以上）とに分け、その低次および高次成分を、それぞれＶ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）とする。以降では、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）の値は、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）を表す多項式の係数と、偏向座標とから決定される一方で、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の値は、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の離散値が偏向座標に応じて参照されることによって決定されるものとする。ここで、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の離散値は、一旦、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）の多項式の係数と偏向座標とから決定され、その後、上記区画の各々に割り当てられ、記憶され、そして参照されるものとする。
次に、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）が偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力されるようにし、その状態下で対物偏向器１３の偏向フィールド内に現れる偏向歪収差を、零位法によって測定し、そうすることによって得られる歪補正電圧の値の分布に対し、近似曲面を決定する。その状態下で対物偏向器１３の偏向フィールド内に現れる偏向歪収差とは、即ち、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差と、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）のいずれにも起因しない偏向歪収差との和である。以降、電子ビーム１が偏向座標（ｘ，ｙ）に向けて偏向される際に、上記近似曲面から、偏向座標（ｘ，ｙ）に対応する歪補正電圧の値が決定され、そうして決定された値の歪補正電圧が、対物偏向器１３に入力されるものとする。
そして、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）が偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力されるようにし、その状態下で上記偏向フィールド内に現れる偏向歪収差を、補正する。その状態下で上記偏向フィールド内に現れる偏向歪収差とは、即ち、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差である。（この時点では、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差と、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）のいずれにも起因しない偏向歪収差との和は、既に補正されている。）
Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差の補正は、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）から予測される偏向歪収差が打ち消されるように、歪補正電圧の値を偏向座標毎に決定し、そして、そうして決定された値の偏歪補正電圧を、偏向座標に応じて対物偏向器１３に入力することによる。即ち、歪補正電圧のＡ成分に、係数ρ１Ａ０ＡとＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）との積が加算されるとともに、歪補正電圧のＢ成分に、係数ρ１Ｂ０ＡとＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）との積が加算される。
【0332】
このようにすれば、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差が、Ｖ０Ａ０ＦＬ（ｘ，ｙ）およびＶ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）のいずれにも起因しない偏向歪収差とともに、高精度に補正され、さらに、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差も、高精度に補正される。即ち、上記偏向フィールド内の全ての偏向歪収差の補正残差が小さくなる。
ここで重要となるのは、｜Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）｜は｜Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）｜よりも小さく、従って、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差の補正残差は、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差の補正残差よりも、小さいことである。
ここで重要となるのは、｜Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）｜は｜Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）｜よりも小さく、従って、Ｖ０Ａ０ＦＨ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差の補正残差は、Ｖ０Ａ０Ｆ（ｘ，ｙ）に起因する偏向歪収差の補正残差よりも、小さいことである。
【0333】
（実施例９）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例９として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例９として、以下に説明する。
【0334】
本実施例の装置（可変成形電子ビーム描画装置）は、基本的に、実施例１～実施例４の装置と構成を同じくする。即ち、本実施例の装置の光学系、測定系、および制御系の構成は、それぞれ、実施例１の装置の光学系、測定系、および制御系の構成（図１を参照）と、基本的に同じである。
【0335】
ただし、本実施例の装置の測定系は、図２１に示すように、ナイフエッジ２０およびファラデーカップ２１とは別のナイフエッジおよびファラデーカップとして、ナイフエッジ２０’およびファラデーカップ２１’を備える。本実施例の装置の測定系は、さらに、光学式の高さ検出器（図示せず、例えば特開平０２－２４１０２１号公報を参照）を備える。本実施例の装置は、その高さ検出器により、電子ビーム１の入射する面の高さ位置を測定する。その高さ位置は、より具体的には、ナイフエッジ２０、ナイフエッジ２０’、および材料１０の各々の表面上の、電子ビーム１が入射する領域の高さ位置である。
【0336】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１～実施例４の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
【0337】
本実施例の装置は、そのうえで、上記軸上デフォーカスを、材料１０内の領域毎に補正する。言い換えれば、本実施例の装置は、上記軸上デフォーカスの補正残差を、材料１０内の領域毎に低減する。
上記補正残差は、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないことに起因する。ここで、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないとは、具体的には、第一に、材料１０内に高低差があること、第二に、材料１０内に高低差は無いものの、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないことを、意味する。
一方、実施例１～実施例４の装置は、上記軸上デフォーカスを材料１０内の領域毎には補正しなかった。即ち、実施例１～実施例４では、材料１０の高さ位置のナイフエッジ２０の高さ位置からの差が零であったか、あるいは、たとえその差が零でなかったとしても、その差が度外視された。
上記補正残差は、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないことに起因する。ここで、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないとは、具体的には、第一に、材料１０内に高低差があること、第二に、材料１０内に高低差は無いものの、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないことを、意味する。
一方、実施例１～実施例４の装置は、上記軸上デフォーカスを材料１０内の領域毎には補正しなかった。即ち、実施例１～実施例４では、材料１０の高さ位置のナイフエッジ２０の高さ位置からの差が零であったか、あるいは、たとえその差が零でなかったとしても、その差が度外視された。
【0338】
本実施例の装置は、さらに、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転を、材料１０内の領域毎に補正する。その寸法誤差および回転も、上記補正残差と同様に、材料１０の高さ位置がナイフエッジ２０の高さ位置に一致しないことに、起因する。
【0339】
本実施例の装置が上記軸上デフォーカスと対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転とを材料１０内の領域毎に補正する要領を、以下に説明する。
【0340】
本実施例の装置は、材料１０への描画に先立ち、まず、ナイフエッジ２０’を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させ、そのうえで、上記高さ検出器により、ナイフエッジ２０’の高さ位置を測定するとともに、ナイフエッジ２０’により、ナイフエッジ２０’上のデフォーカスを測定および補正する。そのデフォーカスの測定および補正は、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、（９ａ）式によってフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を更新するか、または、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、（１０ａ）式によってフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を更新するかし、そうして更新されたＩ０Ａ０を対物レンズ９に入力することによる。ここで重要となるのは、ナイフエッジ２０と高さ位置を異にするナイフエッジ（具体的には、ナイフエッジ２０’）上のデフォーカスが補正されることである。
本実施例の装置は、次に、ナイフエッジ２０を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させ、そのうえで、上記高さ検出器により、ナイフエッジ２０の高さ位置を測定するとともに、ナイフエッジ２０により、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを測定する。（この時点では、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは、補正されない。）そのデフォーカスの測定は、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、それら曲線からＸＹ差ＤＡを決定するか、または、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得し、それら曲線からＸＹ差ＤＢを決定することによる。
ここでは、ＤＡおよびＤＢの両方を決定する必要はなく、ＤＡおよびＤＢのいずれか一方を決定すればよい。より具体的には、（１９）（または（３２））式が成立する場合には、ＤＡを決定すればよく、（２０）（または（３３））式が成立する場合には、ＤＢを決定すればよい。
本実施例の装置は、次に、ナイフエッジ２０を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させ、そのうえで、上記高さ検出器により、ナイフエッジ２０の高さ位置を測定するとともに、ナイフエッジ２０により、ナイフエッジ２０上のデフォーカスを測定する。（この時点では、ナイフエッジ２０上のデフォーカスは、補正されない。）そのデフォーカスの測定は、２回非点補正電圧Ｖ２Ａに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線を取得し、それら曲線からＸＹ差ＤＡを決定するか、または、２回非点補正電圧Ｖ２Ｂに対する電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけの曲線の取得し、それら曲線からＸＹ差ＤＢを決定することによる。
ここでは、ＤＡおよびＤＢの両方を決定する必要はなく、ＤＡおよびＤＢのいずれか一方を決定すればよい。より具体的には、（１９）（または（３２））式が成立する場合には、ＤＡを決定すればよく、（２０）（または（３３））式が成立する場合には、ＤＢを決定すればよい。
【0341】
補足すれば、ナイフエッジ２０’上のデフォーカスの補正は、原理上は、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力と、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａ０の更新およびＶ０Ａ０の対物偏向器１３への入力との、いずれによっても可能である。このことは、以降の過程における、上記軸上デフォーカスの、材料１０内の領域毎の補正にも、当てはまる。
しかし、本実施例では、これら補正は、いずれも、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力によるものとする。
しかし、本実施例では、これら補正は、いずれも、フォーカス補正電流Ｉ０Ａ０の更新およびＩ０Ａ０の対物レンズ９への入力によるものとする。
【0342】
本実施例の装置は、次に、ＤＡまたはＤＢの、電子ビーム１の入射する面の高さ位置に関する偏微分係数を求める。これら偏微分係数は、上記過程で得られたＸＹ差ＤＡまたはＤＢと、ナイフエッジ２０および２０’の高さ位置とから求められる。ここでは、フォーカス補正電流Ｉ０Ａの変化（（９ａ）または（１０ａ）式によるＩ０Ａ０の更新）に起因する、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢの変化が、それぞれ、電子ビーム１の入射する面の高さ位置の変化に起因する、ＸＹ差ＤＡおよびＤＢの変化と見なされる。
ＤＡおよびＤＢの、電子ビーム１の入射する面の高さ位置に関する偏微分係数を、それぞれｄｚＡおよびｄｚＢとすれば、ｄｚＡおよびｄｚＢは、それぞれ、（１３４）および（１３５）式で与えられる。
ＤＡおよびＤＢの、電子ビーム１の入射する面の高さ位置に関する偏微分係数を、それぞれｄｚＡおよびｄｚＢとすれば、ｄｚＡおよびｄｚＢは、それぞれ、（１３４）および（１３５）式で与えられる。
【0343】
【数8】
ここでは、ｄｚＡおよびｄｚＢの両方を求める必要はなく、ｄｚＡおよびｄｚＢのいずれか一方を求めればよい。より具体的には、（１９）式が成立する場合には、ｄｚＡを求めればよく、（２０）式が成立する場合には、ｄｚＢを求めればよい。
【0344】
本実施例の装置は、次に、ナイフエッジ２０および２０’の各々の高さ位置における、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転を測定し、そして補正する。
具体的には、本実施例の装置は、まず、対物偏向器１３によって電子ビーム１を対物偏向器１３の偏向フィールドの境界上の点に向けて偏向した状態で、その点に対する電子ビーム１の位置ずれ（対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転）を、ナイフエッジ２０によって測定および補正する。その際、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値が決定され、それら補正値が、偏向電圧に加算される。本実施例の装置は、次に、同様の測定および補正を、ナイフエッジ２０’によって行う。ただし、各ナイフエッジ上でこれらの工程が行われる前に、各ナイフエッジ上のデフォーカスが測定され、そして補正される。
具体的には、本実施例の装置は、まず、対物偏向器１３によって電子ビーム１を対物偏向器１３の偏向フィールドの境界上の点に向けて偏向した状態で、その点に対する電子ビーム１の位置ずれ（対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転）を、ナイフエッジ２０によって測定および補正する。その際、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値が決定され、それら補正値が、偏向電圧に加算される。本実施例の装置は、次に、同様の測定および補正を、ナイフエッジ２０’によって行う。ただし、各ナイフエッジ上でこれらの工程が行われる前に、各ナイフエッジ上のデフォーカスが測定され、そして補正される。
【0345】
本実施例の装置は、次に、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値の、高さ位置ｚに関する微分係数を求める。これら微分係数は、上記過程における、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値の変化量と、高さ位置ｚの変化量（即ち、Δｚ）とから、求められる。
補足すれば、これら微分係数には、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値の、高さ位置ｚによる変化だけでなく、それら補正値の、フォーカス補正電流Ｉ０Ａによる変化も反映される。
補足すれば、これら微分係数には、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値の、高さ位置ｚによる変化だけでなく、それら補正値の、フォーカス補正電流Ｉ０Ａによる変化も反映される。
【0346】
本実施例の装置は、次に、材料１０内に、１点の基準点を設定する。その基準点は、例えば、材料１０内の高さ位置の最大値と最小値の平均に相当する高さ位置を示す点としてもよいし、あるいは、より簡単に、材料１０の中央に位置する点としてもよい。
【0347】
本実施例の装置は、次に、上記基準点を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させ、そのうえで、上記高さ検出器により、上記基準点の高さ位置を測定する。本実施例の装置は、そして、その高さ位置の、ナイフエッジ２０の高さ位置からの差を、上記基準点におけるＸＹ差ＤＡ０またはＤＢ０の目標値に換算する。
上記基準点におけるＤＡ０またはＤＢ０の目標値は、それぞれ（１３６）または（１３７）式で与えられる。（１３６）および（１３７）式において、ＤＡ０ＴおよびＤＢ０Ｔは、それぞれ、上記基準点におけるＤＡ０およびＤＢ０の目標値を表す。ｚＴは、上記基準点の高さ位置を表す。ＤＡ０Ｔは、（１９）式が成立する場合に決定すればよく、ＤＢ０Ｔは、（２０）式が成立する場合に決定すればよい。
ＤＡ０Ｔ＝ｄｚＡ（ｚＴ－ｚ０） （１３６）
ＤＢ０Ｔ＝ｄｚＢ（ｚＴ－ｚ０） （１３７）
上記基準点におけるＤＡ０またはＤＢ０の目標値は、それぞれ（１３６）または（１３７）式で与えられる。（１３６）および（１３７）式において、ＤＡ０ＴおよびＤＢ０Ｔは、それぞれ、上記基準点におけるＤＡ０およびＤＢ０の目標値を表す。ｚＴは、上記基準点の高さ位置を表す。ＤＡ０Ｔは、（１９）式が成立する場合に決定すればよく、ＤＢ０Ｔは、（２０）式が成立する場合に決定すればよい。
ＤＡ０Ｔ＝ｄｚＡ（ｚＴ－ｚ０） （１３６）
ＤＢ０Ｔ＝ｄｚＢ（ｚＴ－ｚ０） （１３７）
【0348】
本実施例の装置は、次に、ナイフエッジ２０を材料ステージ１４によって電子ビーム１の直下に移動させ、そのうえで、ナイフエッジ２０上のＸＹ差ＤＡ０またはＤＢ０を測定する。本実施例の装置は、そして、（１３８）または（１３９）式により、Ｉ０Ａ０を更新（即ち、Ｉ０Ａ０
（ｍ）を決定）する。その更新は、（１４０）または（１４１）式が成立するまで続けられる。
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－（ＤＡ０ （ｍ－１）－ＤＡ０Ｔ）／ｄＩＡ （１３８）
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－（ＤＢ０ （ｍ－１）－ＤＢ０Ｔ）／ｄＩＢ （１３９）
｜ＤＡ０ （ｍ）－ＤＡ０Ｔ｜＜εＤ （１４０）
｜ＤＢ０ （ｍ）－ＤＢ０Ｔ｜＜εＤ （１４１）
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－（ＤＡ０ （ｍ－１）－ＤＡ０Ｔ）／ｄＩＡ （１３８）
Ｉ０Ａ０ （ｍ） ＝Ｉ０Ａ０ （ｍ－１）－（ＤＢ０ （ｍ－１）－ＤＢ０Ｔ）／ｄＩＢ （１３９）
｜ＤＡ０ （ｍ）－ＤＡ０Ｔ｜＜εＤ （１４０）
｜ＤＢ０ （ｍ）－ＤＢ０Ｔ｜＜εＤ （１４１）
【0349】
即ち、本実施例の装置は、ＤＡ０
（ｍ）がＤＡ０Ｔに収束、またはＤＢ０
（ｍ）がＤＢ０Ｔに収束するまで、Ｉ０Ａ０を更新する。その更新は、（１９）式が成立する場合には、（１３８）式によるが、（２０）式が成立する場合には、（１３９）式による。ここで、ＤＡ０
（ｍ）がＤＡ０Ｔに収束、またはＤＢ０
（ｍ）がＤＢ０Ｔに収束することは、上記基準点における上記軸上デフォーカスが補正されることに、相当する。
これに対し、実施例１～実施例４の装置は、Ｉ０Ａ０を、（９ａ）または（１０ａ）式によって更新した。その更新は、（２２）または（２３）式が成立するまで続けられた。言い換えれば、実施例１～実施例４においては、ＤＡ０ＴおよびＤＢ０Ｔが零であった。
これに対し、実施例１～実施例４の装置は、Ｉ０Ａ０を、（９ａ）または（１０ａ）式によって更新した。その更新は、（２２）または（２３）式が成立するまで続けられた。言い換えれば、実施例１～実施例４においては、ＤＡ０ＴおよびＤＢ０Ｔが零であった。
【0350】
本実施例の装置は、そして、材料１０への描画を開始する。以降、本実施例の装置は、自身の生む軸上デフォーカスと、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転とを、材料１０内の領域毎に補正する。ここで、材料１０内の領域毎とは、より具体的には、対物偏向器１３の偏向フィールド毎である。これらの補正の詳細を、以下に示す。
【0351】
本実施例の装置は、まず、材料１０内の領域のうち、最初に高さ測定が行われる領域を、材料ステージ１４により、電子ビーム１の直下に移動させ、その領域の高さ位置を、上記高さ検出器によって測定する。
この時点では、その領域への描画は、まだ開始されない。即ち、この時点では、電子ビーム１が、ブランカー１５（図２４を参照）によって遮断されている。
この時点では、その領域への描画は、まだ開始されない。即ち、この時点では、電子ビーム１が、ブランカー１５（図２４を参照）によって遮断されている。
【0352】
本実施例の装置は、次に、上記領域（最初に高さ測定が行われる領域）における上記軸上デフォーカスを補正する。本実施例の装置は、そのため、（１４２）または（１４３）式により、上記領域におけるＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を更新し、それを対物レンズ９に入力する。この時点でも、上記領域への描画は、まだ開始されない。
Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋（ｄｚＡ／ｄＩＡ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）
＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ） （１４２）
Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋（ｄｚＢ／ｄＩＢ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）
＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ） （１４３）
（１４２）および（１４３）式において、Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）は、材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）におけるフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を表す。材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）は、材料１０内の領域の座標であって、高さ測定が行われる領域の座標を表す。Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）は、材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）における上記軸上デフォーカスを零とすべく更新されるＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を表す。本実施例の装置は、そうして更新される前のＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を、上記基準点におけるＩ０Ａ０に一致させておく。ここで、上記基準点におけるＩ０Ａ０とは、（１４０）式が成立するまで（１３８）式によって更新されたＩ０Ａ０、あるいは、（１４１）式が成立するまで（１３９）式によって更新されたＩ０Ａ０である。Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）は、材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）における材料１０の高さ位置の、上記基準点の高さ位置からの差を、表す。
Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋（ｄｚＡ／ｄＩＡ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）
＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ） （１４２）
Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋（ｄｚＢ／ｄＩＢ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）
＝Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）＋ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ） （１４３）
（１４２）および（１４３）式において、Ｉ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）は、材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）におけるフォーカス補正電流Ｉ０Ａ０を表す。材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）は、材料１０内の領域の座標であって、高さ測定が行われる領域の座標を表す。Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）は、材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）における上記軸上デフォーカスを零とすべく更新されるＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を表す。本実施例の装置は、そうして更新される前のＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を、上記基準点におけるＩ０Ａ０に一致させておく。ここで、上記基準点におけるＩ０Ａ０とは、（１４０）式が成立するまで（１３８）式によって更新されたＩ０Ａ０、あるいは、（１４１）式が成立するまで（１３９）式によって更新されたＩ０Ａ０である。Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）は、材料内座標（ｘｗ，ｙｗ）における材料１０の高さ位置の、上記基準点の高さ位置からの差を、表す。
【0353】
（１４２）および（１４３）式中のＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）は、それぞれ、（１４４）および（１４５）式で与えられる。（１４２）～（１４５）式中のＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）は、フォーカス補正電流の変化量に換算されたΔｚ（ｘｗ，ｙｗ）を、表す。（ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）は、Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）の測定値を表しもする。）
ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）＝（ｄｚＡ／ｄＩＡ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ） （１４４）
ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）＝（ｄｚＢ／ｄＩＢ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ） （１４５）
従って、（１４２）および（１４３）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電流の変化量に換算されたΔｚ（ｘｗ，ｙｗ）をＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）に加算し、そうすることによってＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を更新（即ち、Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）を決定）することを、示している。
ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）＝（ｄｚＡ／ｄＩＡ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ） （１４４）
ＩＤ０（ｘｗ，ｙｗ）＝（ｄｚＢ／ｄＩＢ）Δｚ（ｘｗ，ｙｗ） （１４５）
従って、（１４２）および（１４３）式は、本実施例の装置が、フォーカス補正電流の変化量に換算されたΔｚ（ｘｗ，ｙｗ）をＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）に加算し、そうすることによってＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）を更新（即ち、Ｉ０Ａ０’（ｘｗ，ｙｗ）を決定）することを、示している。
【0354】
ただし、上記過程においては、材料１０内の高低差は十分に小さい（即ち、｜Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）｜は十分に小さい）と仮定する。その仮定下では、フォーカス補正電流に起因するデフォーカスの、フォーカス補正電流に対する非線形性および非再現性が、無視できる。即ち、その非線形性および非再現性に起因する、上記軸上デフォーカスの補正残差が、無視できる。その非線形性および非再現性には、対物レンズ９のレンズ強度の、対物レンズ９の励磁電流に対する非線形性と、対物レンズ９の磁性材料の磁気ヒステリシスとが、関わる。
【0355】
本実施例の装置は、次に、上記領域における、偏向電圧への加算値を、決定する。その加算値は、上記領域の高さ位置の、ナイフエッジ２０の高さ位置からの差と、先述の微分係数（即ち、上記偏向フィールドの寸法誤差および回転の補正値の、高さ位置ｚに関する微分係数）とから、決定される。
上記加算値は、偏向座標（対物偏向器１３の偏向フィールド内の座標）に応じて決定される。より具体的には、上記加算値は、偏向座標の一次関数に従って決定される（例えば、特開平０１－０７７９３７号公報を参照）。
上記加算値は、偏向座標（対物偏向器１３の偏向フィールド内の座標）に応じて決定される。より具体的には、上記加算値は、偏向座標の一次関数に従って決定される（例えば、特開平０１－０７７９３７号公報を参照）。
【0356】
本実施例の装置は、次に、上記領域（最初に高さ測定が行われる領域）への描画を開始する。本実施例の装置は、その描画の間、偏向電圧に、上記加算値を、偏向座標毎に加算する。
そうすれば、上記領域における、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転が、補正される。即ち、これらが補正された状態で、上記領域への描画が進行する。
そうすれば、上記領域における、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転が、補正される。即ち、これらが補正された状態で、上記領域への描画が進行する。
【0357】
本実施例の装置は、以降、上記と同様の描画、測定、および補正を、材料１０内の残りの領域に対して実施する。
そうすれば、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスと、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転とが、材料１０内の領域毎（より具体的には、対物偏向器１３の偏向フィールド毎）に補正されつつ、材料１０への描画が進行する。
ただし、もし材料１０内に高低差が無ければ、Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）は零となり、従って、（１４２）または（１４３）式によるＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）の更新は不要となる。
そうすれば、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスと、対物偏向器１３の偏向フィールドの寸法誤差および回転とが、材料１０内の領域毎（より具体的には、対物偏向器１３の偏向フィールド毎）に補正されつつ、材料１０への描画が進行する。
ただし、もし材料１０内に高低差が無ければ、Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）は零となり、従って、（１４２）または（１４３）式によるＩ０Ａ０（ｘｗ，ｙｗ）の更新は不要となる。
【0358】
以上の説明では、材料１０内の高低差は十分に小さい（即ち、｜Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）｜は十分に小さい）と仮定したが、もし材料１０内の高低差が大きければ、上記軸上デフォーカスの補正残差が無視できなくなることがありうる。これは、｜Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）｜が大きければ、フォーカス補正電流に起因するデフォーカスの、フォーカス補正電流に対する非線形性および非再現性が、無視できなくなりうることによる。
上記のことが問題となる場合には、材料１０上で生じうる｜Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）｜の最大値を小さくすればよい。そうすれば、上記非線形性および非再現性の顕在化が抑制される。
そうするには、まず、材料１０への描画の開始前に、材料１０を複数の部分に適宜分割し、それら部分の各々に基準点を設け、次に、各基準点の高さを測定し、各基準点に対して目標値ＤＡ０ＴまたはＤＢ０Ｔを決定すればよい。そして、材料１０への描画の開始後に、上記部分毎に（１３８）または（１３９）式によってＩ０Ａ０を更新するとともに、上記部分の各々の範囲内でΔｚ（ｘｗ，ｙｗ）を定義すればよい。
上記のことが問題となる場合には、材料１０上で生じうる｜Δｚ（ｘｗ，ｙｗ）｜の最大値を小さくすればよい。そうすれば、上記非線形性および非再現性の顕在化が抑制される。
そうするには、まず、材料１０への描画の開始前に、材料１０を複数の部分に適宜分割し、それら部分の各々に基準点を設け、次に、各基準点の高さを測定し、各基準点に対して目標値ＤＡ０ＴまたはＤＢ０Ｔを決定すればよい。そして、材料１０への描画の開始後に、上記部分毎に（１３８）または（１３９）式によってＩ０Ａ０を更新するとともに、上記部分の各々の範囲内でΔｚ（ｘｗ，ｙｗ）を定義すればよい。
【0359】
（実施例１０）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（スポット電子ビーム描画装置）を、実施例１０として、以下に説明する。その説明のため、本実施例の装置（スポット電子ビーム描画装置）の光学系の構成を、図２２に示す。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（スポット電子ビーム描画装置）を、実施例１０として、以下に説明する。その説明のため、本実施例の装置（スポット電子ビーム描画装置）の光学系の構成を、図２２に示す。
【0360】
本実施例の装置は、実施例１～実施例９の装置（可変成形電子ビーム描画装置）と構成を同じくする。ただし、本実施例では、電子ビーム１を、可変成形ビームではなく、スポットビームとする。
【0361】
本実施例の装置において電子ビーム１をスポットビームにするには、簡単には、照射レンズ２、成形レンズ６、縮小レンズ８、および対物レンズ９の励磁電流を適宜調整することで、図２２に示すように、光源の像１６を、縮小レンズ８と対物レンズ９の間に結ぶとともに、光源の像１９を、材料１０（およびナイフエッジ２０）の高さ位置に結べばよい。
その際には、第１の成形開口板３、第２の成形開口板７、および成形偏向器１２（図２４を参照）は、いずれも不要であるが、これら光学系構成要素のうち、第１の成形開口板３または第２の成形開口板７は、明るさ絞りとして有効利用できる。このことから、本実施例においては、これらの開口板の開口の形状は、円形としてよい。（一般には、これら開口板の開口の形状は、矩形である。）
その際には、第１の成形開口板３、第２の成形開口板７、および成形偏向器１２（図２４を参照）は、いずれも不要であるが、これら光学系構成要素のうち、第１の成形開口板３または第２の成形開口板７は、明るさ絞りとして有効利用できる。このことから、本実施例においては、これらの開口板の開口の形状は、円形としてよい。（一般には、これら開口板の開口の形状は、矩形である。）
【0362】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１～実施例９の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。電子ビーム１のぼけの測定は、ナイフエッジ法による。
ただし、本実施例では、ナイフエッジ２０（または、ナイフエッジ２０および２０’）が、可変成形ビームとしての電子ビーム１によってではなく、スポットビームとしての電子ビーム１によって走査される。
ただし、本実施例では、ナイフエッジ２０（または、ナイフエッジ２０および２０’）が、可変成形ビームとしての電子ビーム１によってではなく、スポットビームとしての電子ビーム１によって走査される。
【0363】
（実施例１１）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（走査型電子顕微鏡）を、実施例１１として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（走査型電子顕微鏡）を、実施例１１として、以下に説明する。
【0364】
本実施例の装置（走査型電子顕微鏡）は、基本的に、実施例１０の装置（スポット電子ビーム描画装置）と構成を同じくする。ただし、本実施例では、材料ステージ１４（図２２を参照）に、材料１０ではなく、観察試料（図示せず）が載置される。
【0365】
本実施例の装置には、二次電子検出器（図示せず）または透過電子検出器（図示せず）が設けられる。これら検出器のうち、二次電子検出器は、上記観察試料よりも上方（電子ビーム１の上流側）に設けられる。一方、透過電子検出器は、上記観察試料よりも下方（電子ビーム１の下流側）に設けられる。
【0366】
本実施例の装置は、基本的に、実施例１０の装置と動作を同じくする。即ち、本実施例の装置も、自身の生む軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差を測定し、そして補正する。これら収差の測定および補正は、いずれも、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。光源の像１９は、材料１０の高さ位置に結ばれる。
【0367】
本実施例の装置は、しかし、電子ビーム１を、材料１０に対する描画にではなく、上記観察試料の観察に用いる。本実施例の装置は、その目的のため、電子ビーム１により、上記観察試料を走査する。
より具体的には、本実施例の装置は、走査型電子顕微鏡として動作する。さらに具体的には、本実施例の装置は、上記観察試料の走査の際に上記観察試料から生じる二次電子が、上記二次電子検出器によって検出されるならば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）として動作する。本実施例の装置は、あるいは、その際に上記観察試料を透過する透過電子が、上記透過電子検出器によって検出されるならば、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）として動作する。
より具体的には、本実施例の装置は、走査型電子顕微鏡として動作する。さらに具体的には、本実施例の装置は、上記観察試料の走査の際に上記観察試料から生じる二次電子が、上記二次電子検出器によって検出されるならば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）として動作する。本実施例の装置は、あるいは、その際に上記観察試料を透過する透過電子が、上記透過電子検出器によって検出されるならば、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）として動作する。
【0368】
本実施例の装置は、電子ビーム１のぼけの測定を、ナイフエッジ法によるか、または、別の手法による。
【0369】
ここで、別の手法とは、具体的には、上記観察試料の走査によって得られる電子像（走査電子像）の画像解析（二次元フーリエ解析、例えば、特開平９－８２２５７号公報、および特開平１０－１０６４６９号公報を参照）、または、上記観察試料の走査によって得られる電子信号の信号解析（例えば、特開平７－１５３４０７号公報を参照）である。
【0370】
電子ビーム１のぼけの測定をこのような手法によれば、ナイフエッジの類（具体的には、ナイフエッジ２０、ナイフエッジ２０’、あるいは電子反射体）は不要となる。さらには、高さ検出器（実施例９を参照）の類も不要となる。（実施例９においては、電子ビーム１によって材料１０が走査される際に、電子像および電子信号のいずれも取得されず、従って、材料１０の高さ位置の測定に、先述の高さ検出器が必要となった。）
【0371】
上記２つの手法は、原理的に、直交２方向のぼけの大きさを測定可能とする。より詳細には、上記画像解析においては、上記電子像に表れるぼけの、任意の直交２方向の大きさが、フーリエ空間上で、その直交２方向の波数の小ささとして、互いに独立に評価できる。上記信号解析においては、上記観察試料を、任意の直交２方向の各々に沿って走査すれば、そうして得られる２つの電子信号から、上記観察試料上のぼけの、その直交２方向の大きさが、互いに独立に評価できる。
【0372】
従って、上記２つの手法は、上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の、いずれの測定および補正にも、応用できる。即ち、２回非点補正電圧を増減しながら上記電子像を取得し、そうして得られる上記電子像に対して上記画像解析を適用するか、または、２回非点補正電圧を増減しながら上記電子信号を取得し、そうして得られる上記電子信号に対して上記信号解析を適用するかすれば、２回非点補正電圧に対する電子ビーム１の直交２方向（または単一の方向）のぼけの曲線が取得できる。
そうして取得された曲線に基づいて上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差が測定され、そして補正されることは、電子ビーム１のぼけを測定する手段の違い（上記観察試料の走査によって得られる電子像または電子信号の解析か、あるいは、ナイフエッジ２０の走査によって得られるファラデーカップ吸収電流信号の解析か）を除けば、実施例１～実施例１０において同じ収差が測定され、そして補正されることに、同じである。
そうして取得された曲線に基づいて上記軸上デフォーカス、軸上２回非点収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差が測定され、そして補正されることは、電子ビーム１のぼけを測定する手段の違い（上記観察試料の走査によって得られる電子像または電子信号の解析か、あるいは、ナイフエッジ２０の走査によって得られるファラデーカップ吸収電流信号の解析か）を除けば、実施例１～実施例１０において同じ収差が測定され、そして補正されることに、同じである。
【0373】
（実施例１２）
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（透過型電子顕微鏡）を、実施例１２として、以下に説明する。
本発明の荷電粒子ビーム装置のさらに別の実施例（透過型電子顕微鏡）を、実施例１２として、以下に説明する。
【0374】
【0375】
本実施例の装置は、実施例１１の装置（走査型電子顕微鏡）と、構成を部分的に同じくする。より具体的には、本実施例の装置は、実施例１１の装置と、観察試料３３よりも電子ビーム１の上流側の光学系の構成を同じくする。
本実施例の装置は、しかし、実施例１１の装置とは異なり、観察試料３３の下方（電子ビーム１の下流側）に光学系構成要素を備える。より具体的には、本実施例の装置は、図２３に示すように、観察試料３３の下方に、拡大光学系３４および透過電子像検出器３５を備える。ここで、観察試料３３は、薄膜状の試料である。拡大光学系３４は、図２３から分かるように、対物レンズ９’と、拡大レンズ３６および３７とからなる。
本実施例の装置には、ナイフエッジの類（具体的には、ナイフエッジ２０、ナイフエッジ２０’、あるいは電子反射体）も、その走査に用いられる偏向器の類（具体的には、対物偏向器１３）も、備えられない。本実施例の装置には、また、高さ検出器（実施例９を参照）の類も備えられない。
本実施例の装置は、しかし、実施例１１の装置とは異なり、観察試料３３の下方（電子ビーム１の下流側）に光学系構成要素を備える。より具体的には、本実施例の装置は、図２３に示すように、観察試料３３の下方に、拡大光学系３４および透過電子像検出器３５を備える。ここで、観察試料３３は、薄膜状の試料である。拡大光学系３４は、図２３から分かるように、対物レンズ９’と、拡大レンズ３６および３７とからなる。
本実施例の装置には、ナイフエッジの類（具体的には、ナイフエッジ２０、ナイフエッジ２０’、あるいは電子反射体）も、その走査に用いられる偏向器の類（具体的には、対物偏向器１３）も、備えられない。本実施例の装置には、また、高さ検出器（実施例９を参照）の類も備えられない。
【0376】
拡大光学系３４には、透過電子像検出器３５上に形成される像（透過電子像）を明視野像または暗視野像とするための絞りとして、対物絞り３８が設けられる。以降では、その像は明視野像とする。
対物絞り３８の高さ位置は、透過電子像検出器３５と光学的に共役でない高さ位置とする。より具体的には、対物絞り３８の高さ位置は、対物レンズ９’の後方焦点面の高さ位置とするか、または、その焦点面よりも電子ビーム１の下流側で、その焦点面の高さ位置と光学的に共役な高さ位置とする。図２３の光学系では、対物絞り３８の高さ位置は、対物レンズ９’の後方焦点面の高さ位置としてある。
対物絞り３８の高さ位置は、透過電子像検出器３５と光学的に共役でない高さ位置とする。より具体的には、対物絞り３８の高さ位置は、対物レンズ９’の後方焦点面の高さ位置とするか、または、その焦点面よりも電子ビーム１の下流側で、その焦点面の高さ位置と光学的に共役な高さ位置とする。図２３の光学系では、対物絞り３８の高さ位置は、対物レンズ９’の後方焦点面の高さ位置としてある。
【0377】
拡大光学系３４には、さらに、２回非点補正器３０が設けられる。２回非点補正器３０は、図２３においては磁界型多極子（例えば８極子）であるが、これを静電型多極子としてもよい。
２回非点補正器３０の高さ位置は、対物絞り３８と同じ高さ位置（または、その付近）とするか、または、対物絞り３８よりも電子ビーム１の下流側で、対物絞り３８の高さ位置と光学的に共役な高さ位置とする。図２３の光学系では、２回非点補正器３０の高さ位置は、対物絞り３８よりも電子ビーム１の下流側で、対物絞り３８の高さ位置と光学的に共役な高さ位置としてある。
２回非点補正器３０は、非点補正器制御部３１に接続されている。非点補正器制御部３１は、中央制御部２８（図２３には示さず）に接続されている。
２回非点補正器３０の高さ位置は、対物絞り３８と同じ高さ位置（または、その付近）とするか、または、対物絞り３８よりも電子ビーム１の下流側で、対物絞り３８の高さ位置と光学的に共役な高さ位置とする。図２３の光学系では、２回非点補正器３０の高さ位置は、対物絞り３８よりも電子ビーム１の下流側で、対物絞り３８の高さ位置と光学的に共役な高さ位置としてある。
２回非点補正器３０は、非点補正器制御部３１に接続されている。非点補正器制御部３１は、中央制御部２８（図２３には示さず）に接続されている。
【0378】
補足すれば、２回非点補正器３０の高さ位置を、上記高さ位置（即ち、対物絞り３８と同じ高さ位置、または、その高さ位置と光学的に共役な高さ位置）とするのは、２回非点補正器３０による２回非点収差の発生とともに副次的に発生する歪収差を小さくするためである。その歪収差は、観察試料の像３９（透過電子像）内の座標に依存する。
上記歪収差は、２回非点補正器３０の高さ位置における、電子ビーム１に含まれる各主光線の、電子ビーム１の中心軸からの位置ずれに、原因する。これには、その各主光線周りの磁場分布が関わる。２回非点補正器３０の高さ位置を上記高さ位置とすれば、電子ビーム１に含まれる全ての主光線が、２回非点補正器３０の高さ位置において一点に交わり、従って、その位置ずれが最小になるとともに、上記歪収差も最小となる。
上記歪収差は、２回非点補正器３０の高さ位置における、電子ビーム１に含まれる各主光線の、電子ビーム１の中心軸からの位置ずれに、原因する。これには、その各主光線周りの磁場分布が関わる。２回非点補正器３０の高さ位置を上記高さ位置とすれば、電子ビーム１に含まれる全ての主光線が、２回非点補正器３０の高さ位置において一点に交わり、従って、その位置ずれが最小になるとともに、上記歪収差も最小となる。
【0379】
本実施例の装置は、上記構成のもとで、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）として動作する。その動作は、以下の通りである。
【0380】
本実施例の装置は、まず、電子ビーム１により、観察試料３３を照射する。ここで、本実施例の装置は、観察試料３３に、平行ビームとしての電子ビーム１を当てるべく、光源の像１９の高さ位置を、対物レンズ９の物側焦点面の高さ位置に一致させる。
本実施例の装置は、次に、観察試料３３を透過した電子ビーム１を、拡大光学系３４により、透過電子像検出器３５まで伝送する。ここで、拡大光学系３４は、観察試料の像３９を、透過電子像検出器３５（像面）上に結ぶ。
本実施例の装置は、そして、透過電子像検出器３５により、観察試料の像３９を、電子画像（電子データ）として取得する。
本実施例の装置は、さらに、透過電子像検出器３５上のデフォーカスと２回非点収差を測定および補正する。これは、観察試料の像３９の鮮明化のためである。
ここで、透過電子像検出器３５上のデフォーカスおよび２回非点収差は、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差であり、いずれも、観察試料３３から透過電子像検出器３５までの間で発生する。（補足すれば、本実施例の装置は、観察試料３３の観察中に、電子ビーム１を偏向しない。そのため、本実施例の装置は、偏向像面湾曲収差および偏向２回非点補正収差のいずれも生まない。）
本実施例の装置は、次に、観察試料３３を透過した電子ビーム１を、拡大光学系３４により、透過電子像検出器３５まで伝送する。ここで、拡大光学系３４は、観察試料の像３９を、透過電子像検出器３５（像面）上に結ぶ。
本実施例の装置は、そして、透過電子像検出器３５により、観察試料の像３９を、電子画像（電子データ）として取得する。
本実施例の装置は、さらに、透過電子像検出器３５上のデフォーカスと２回非点収差を測定および補正する。これは、観察試料の像３９の鮮明化のためである。
ここで、透過電子像検出器３５上のデフォーカスおよび２回非点収差は、本実施例の装置の生む軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差であり、いずれも、観察試料３３から透過電子像検出器３５までの間で発生する。（補足すれば、本実施例の装置は、観察試料３３の観察中に、電子ビーム１を偏向しない。そのため、本実施例の装置は、偏向像面湾曲収差および偏向２回非点補正収差のいずれも生まない。）
【0381】
上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の測定は、２回非点補正電流に対する電子ビーム１のぼけの曲線に基づく。ただし、本実施例の装置は、それら曲線を、観察試料の像３９から取得する。本実施例の装置は、その目的のため、２回非点補正電流を増減しながら透過電子像検出器３５によって観察試料の像３９を取得し、そうして取得された観察試料の像３９に対し、先述の画像解析（実施例１１を参照）を適用する。
【0382】
上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差の補正は、それぞれ、拡大レンズ３７（または拡大レンズ３６）および２回非点補正器３０による。即ち、本実施例では、フォーカス補正電流および２回非点補正電流が、それぞれ、拡大レンズ３７（または拡大レンズ３６）および２回非点補正器３０に入力される。
【0383】
上述の要領によって上記軸上デフォーカスおよび軸上２回非点収差が測定され、そして補正されることは、電子像の取得の際に増減される補正信号の違い（２回非点補正電流か、あるいは２回非点補正電圧か）、取得される電子像の違い（透過電子像か、あるいは走査電子像か）、および、これら収差の補正手段の違い（拡大レンズ３７と２回非点補正器３０か、あるいは、対物レンズ９と対物偏向器１３か）を除けば、実施例１１において同じ収差が先述の画像解析によって測定され、そして補正されることに、同じである。
【0384】
本発明は、上述した各実施例の構成を採りうるだけでなく、請求の範囲に規定された範囲内の任意の構成を採りうる。例えば、実施例１～実施例１２において、電子ビーム１をイオンビーム（図示せず）に置き換えてもよい。ただしその際には、電子ビーム１を発生する電子銃（図示せず）が、所望のイオンビームを発生するイオンビーム源（図示せず）に置き換えられる。
【符号の説明】
【0385】
１ 電子ビーム、２ 照射レンズ、３ 第１の成形開口板、４ 光源、５，１６，１９ 光源の像、６ 成形レンズ、７ 第２の成形開口板、８ 縮小レンズ、９，９’ 対物レンズ、１０ 材料、１１ 投影図形、１２ 成形偏向器、１３ 対物偏向器、１４ 材料ステージ、１５ ブランカー、１７ ブランキング開口板、２０，２０’ ナイフエッジ、２１ ファラデーカップ、２４ レンズ制御部、２５ 対物偏向器制御部、２６ 材料ステージ制御部、２７ ファラデーカップ吸収電流信号処理部、２８ 中央制御部、２９ 記憶部、３０ ２回非点補正器、３１ 非点補正器制御部、３３ 観察試料、３４ 拡大光学系、３５ 透過電子像検出器、３６，３７ 拡大レンズ、３８ 対物絞り、３９ 観察試料の像、５０ 第０の２回非点発生電圧、５１ 第１の２回非点発生電圧、５２ 第２の２回非点発生電圧
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】