(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子ビームを偏向したうえで非点収差を補正する際に、新たな収差の発生を抑制することができる荷電粒子ビーム偏向装置を提供する。【解決手段】荷電粒子ビーム偏向装置１００は、静電型または磁界型の多極子１３と、多極子１３に、荷電粒子ビーム１を偏向させるための偏向信号を印加する制御部２１と、を含み、制御部２１は、ｎ回非点収差（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ、Ｎは３以上の整数）を打ち消すためのｎ回非点補正信号Ｖｎ（θ）を偏向信号Ｖ１（θ）に重畳し、偏向信号Ｖ１（θ）の印加により偏向した荷電粒子ビームが入射する偏向座標毎に、ｎ回非点補正信号Ｖｎ（θ）の重畳により発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、偏向信号Ｖ１（θ）に重畳する。【選択図】図１
2014194982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電型または磁界型の多極子と、
前記多極子に、荷電粒子ビームを偏向させるための偏向信号を印加する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
ｎ回非点収差（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ、Ｎは３以上の整数）を打ち消すためのｎ回非点補正信号を、前記偏向信号に重畳し、
前記偏向信号の印加により偏向した荷電粒子ビームが入射する偏向座標毎に、前記ｎ回非点補正信号の重畳により発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、前記偏向信号に重畳する、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記多極子の各極の位置を表す、前記多極子の中心軸周りの角度をθとし、
前記ｎ回非点補正信号を構成する２成分をＶｎＡおよびＶｎＢとし、
前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢに関する前記多極子の各電極に対する電圧配分または前記多極子の各コイルに対する電流配分を表す分布関数をそれぞれｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）としたときに、
前記制御部は、
前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢをパラメータとし、前記ｎ回非点補正信号としてＶｎ（θ）＝ＶｎＡｆｎＡ（θ）＋ＶｎＢｆｎＢ（θ）を前記偏向信号に重畳して、前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢの値を前記偏向座標毎に決定し、該決定したＶｎＡおよびＶｎＢを代入した前記Ｖｎ（θ）を前記ｎ回非点補正信号とする、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記ＶｎＡに応じて発生する電位ｎ次成分または磁位ｎ次成分と、前記ＶｎＢに応じて発生する電位ｎ次成分または磁位ｎ次成分とは、互いに直交する、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記ｎ回非点補正信号の重畳により発生する前記２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための前記２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、ｍ回非点補正信号（ｍ＝２，３，・・・，ｎ−１）とし、
前記ｍ回非点補正信号を構成する２成分をＶｍＡおよびＶｍＢとしたときに、
前記制御部は、
前記ＶｎＡの所定の変化量ΔＶｎＡに応じて発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の各々を打ち消すための、前記ｍ回非点補正信号の前記２成分ＶｍＡおよびＶｍＢの変化量の、前記ΔＶｎＡに対する比ρｍＡｎＡおよびρｍＢｎＡと、
前記ＶｎＢの所定の変化量ΔＶｎＢに応じて発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の各々を打ち消すための、前記ｍ回非点補正信号の前記２成分ＶｍＡおよびＶｍＢの変化量の、前記ΔＶｎＢに対する比ρｍＡｎＢおよびρｍＢｎＢとを、前記偏向座標毎に決定し、
該比ρｍＡｎＡ、ρｍＢｎＡ、ρｍＡｎＢ、およびρｍＢｎＢと前記偏向座標毎の前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢとの積ρｍＡｎＡＶｎＡ、ρｍＢｎＡＶｎＡ、ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＢｎＢＶｎＢを算出し、
該積ρｍＡｎＡＶｎＡ、ρｍＢｎＡＶｎＡ、ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＢｎＢＶｎＢの和ρｍＡｎＡＶｎＡ＋ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＡｎＢＶｎＢ＋ρｍＢｎＢＶｎＢを、前記ｍ回非点補正信号の前記２成分ＶｍＡおよびＶｍＢとする、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御部は、前記ｎ回非点補正信号に関する前記多極子の各電極に対する電圧の配分または前記多極子の各コイルに対する電流の配分を、ｎ＝Ｎの場合を除き前記ｎ回非点補正信号の重畳時に電位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分、または磁位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分の発生が抑制されるように行う、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか１項において、
前記制御部は、前記ｎ回非点補正信号を決定した後に、歪収差を打ち消すための歪補正信号を決定する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記歪補正信号のうち前記ｎ回非点補正信号に応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分をΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎとしたときに、
前記制御部は、
前記ＶｎＡに応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分ΔＶ１ＡｎＡおよびΔＶ１ＢｎＡと、
前記ＶｎＢに応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＢと、を前記偏向座標毎に決定し、
前記歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１ＢｎＢから、同じ方向の歪収差を補正する２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢを算出し、
該２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢを、それぞれ、前記歪補正信号の２成分ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎとする、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記制御部は、
前記偏向座標の可変範囲を偏向フィールドとし、
前記ＶｎＡの所定の変化量ΔＶｎＡに応じて生じる歪収差を打ち消すための、前記歪補正信号の２成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの変化量の、前記ΔＶｎＡに対する比ρ１ＡｎＡおよびρ１ＢｎＡと、
前記ＶｎＢの所定の変化量ΔＶｎＢに応じて生じる歪収差を打ち消すための、前記歪補正信号の前記２成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの変化量の、ΔＶｎＢに対する比ρ１ＡｎＢおよびρ１ＢｎＢとを、
前記偏向フィールドに含まれる所定のｎ（ｎ＋１）／２点以上の偏向座標点にて測定し、
測定された前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値を補間することで、前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢの値が割り振られた各偏向座標における前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値を決定し、
前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値と、前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢの値との積ρ１ＡｎＡＶｎＡ、ρ１ＢｎＡＶｎＡ、ρ１ＡｎＢＶｎＢ、およびρ１ＢｎＢＶｎＢを算出し、
該積ρ１ＡｎＡＶｎＡ、ρ１ＢｎＡＶｎＡ、ρ１ＡｎＢＶｎＢ、およびρ１ＢｎＢＶｎＢを、それぞれ、前記歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１ＢｎＢとする、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記制御部は、
前記偏向フィールドを複数の区画に分割し、各前記区画に、前記区画を代表する点の座
標に対する前記ｎ回非点補正信号およびｎ回非点補正に伴い発生する歪収差に対する歪補正信号を割り当て、
各前記区画の座標および大きさを、前記ｎ回非点補正信号および前記歪補正信号に共通とする、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、
前記制御部は、Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号の順に前記Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号を決定する、荷電粒子ビーム偏向装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記制御部は、前記Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号を構成する成分の値の決定を、該値が収束するまで繰り返す、荷電粒子ビーム偏向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム偏向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム偏向装置は、電子ビーム描画装置や走査電子顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置において、被描画材料や観察試料を荷電粒子ビームにて走査するなどの目的のために、荷電粒子ビームを電界あるいは磁界の印加により偏向する装置である。
【０００３】
荷電粒子ビーム偏向装置を備えた荷電粒子ビーム装置として、例えば、可変成形電子ビーム描画装置が知られている。可変成形電子ビーム描画装置とは、描画スループットの向上を目的に、被描画材料上における電子ビームの断面積を大きくし、かつ、その断面形状および寸法を可変とし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。
【０００４】
例えば、特許文献１には、図１４に示すような光学系を備えた可変成形電子ビーム描画装置が開示されている。図１４に示す光学系は、照射レンズ１００２、第１の成形開口板１００３、成形レンズ１００６、第２の成形開口板１００７、縮小レンズ１００８、対物レンズ１００９、成形偏向器１０１２、対物偏向器１０１３、ブランカー１０１４，１０１５、ブランキング開口板１０１７を含んで構成されている。
【０００５】
以下で、図１４を用いて、可変成形電子ビーム描画装置の基本的な動作を説明する。
【０００６】
可変成形電子ビーム描画装置は、電子ビーム１の断面を成形するとともに、その断面の像（投影図形１１）を材料１０に縮小投影する。ここで、電子ビーム１の断面の成形、および断面の像（投影図形１１）の縮小投影は、それぞれ、第２の成形開口板１００７とそれより上方の光学系、および第２の成形開口板１００７より下方の光学系による。また、材料１０上にはレジスト（感光材料）が塗布されている。
【０００７】
上記成形および縮小投影の結果、材料１０上のレジストが感光し、該レジストに投影図形１１が転写される。したがって、投影図形１１の形状、寸法、位置、および露光時間を制御すれば、材料１０に所望のパターンを描画することができる。このように制御された投影図形１１を露光すること、または投影図形１１自体を、ショットと呼ぶ。
【０００８】
投影図形１１の形状と寸法を制御するには、成形偏向器１０１２を用いる。成形偏向器１０１２は、電子ビーム１を偏向し、第２の成形開口板１００７上における第１の成形開口板１００３の開口の像と第２の成形開口板１００７の開口との重なりにより生じる図形（電子ビーム１の断面）の形状と寸法を変えるための偏向器である。
【０００９】
投影図形１１の位置を制御するには、対物偏向器１０１３と材料ステージ（図示せず）を併用する。対物偏向器１０１３の偏向可能領域すなわち偏向フィールドには制限があるため、まず材料ステージにより材料１０を移動させ、ステップの大きな位置決めを実施し、そのうえで対物偏向器１０１３により電子ビーム１を偏向し、ステップの小さな位置決めを実施する。
【００１０】
上記偏向フィールドの制限は、アンプの定格出力、対物偏向器１０１３の偏向感度（材料１０の高さにおける、単位印加電圧あたりの偏向距離）、および許容される偏向収差の大きさによる。上記偏向フィールドは、描画スループット向上のためには、大きい方がよ
い。これは、材料ステージの移動速度が対物偏向器１０１３の偏向速度より遅いこと、そして、該材料ステージの移動回数が偏向フィールドの大きさの２乗（面積）に反比例することによる。
【００１１】
投影図形１１の露光時間を制御するには、ブランカー１０１４，１０１５を用いる。ブランカー１０１４，１０１５は、電子ビーム１を偏向し、電子ビーム１を遮断（ブランキング）するための偏向器である。
【００１２】
投影図形１１の露光時間は、ショット時間と呼ばれる。ショット時間は、必要な露光量［μＣ／ｃｍ２］を、材料１０上のビーム電流密度すなわち投影図形１１の電流密度［Ａ／ｃｍ２］で除すことで決定される。すなわち、ショット時間は投影図形１１の電流密度に反比例する。描画スループット向上のためには、投影図形１１の電流密度を高くすることで、ショット時間を短くするのがよい。
【００１３】
ここで、必要な露光量とは、材料１０上のレジストに転写された図形の寸法が所望の値に等しくなる露光量である。また、投影図形１１の電流密度は、電子銃の輝度をＢ、材料１０上における電子ビーム１の開き角をψとすれば、下記（１）式で表される。
【００１４】
Ｊ＝πＢψ２    ・・・（１）
【００１５】
以下、可変成形電子ビーム描画装置の開発における重要課題について説明する。この重要課題とは、可変成形電子ビーム描画装置の高スループット化と高解像度化である。これらの両立は容易ではなく、注意深い検討を要する。
【００１６】
まず、可変成形電子ビーム描画装置の高スループット化のためには、既に述べたように、投影図形１１の電流密度Ｊを高く、そして、対物偏向器１０１３の偏向フィールドを大きくするとよい。
【００１７】
投影図形１１の電流密度Ｊを高くするには、（１）式から分かるように、電子銃の輝度Ｂを高くするか、あるいは材料１０上における電子ビーム１の開き角ψを大きくすればよい。
【００１８】
ただし、その際、開き角ψとともに増大する収差（材料１０上に見られる軸上収差および偏向収差）に留意する必要がある。これは、これらの収差が材料１０上におけるビームぼけの原因となり、解像度を低下させるためである。この観点から、投影図形１１の電流密度Ｊを高くするには、開き角ψを大きくするのではなく、輝度Ｂを高くすることが求められる。
【００１９】
一方、対物偏向器１０１３の偏向フィールドを大きくするには、対物偏向器１０１３に印加される偏向電圧または偏向感度を高くすればよい。ただし、その際、対物偏向器１０１３を駆動するアンプの応答速度に留意する必要がある。これは、対物偏向器１０１３を駆動するアンプの定格電圧を高くすると、該アンプの応答速度が遅くなるためである。この観点から、対物偏向器１０１３の偏向フィールド拡大のためには、対物偏向器１０１３の偏向電圧を高くするのではなく、偏向感度を高くすることが求められる。
【００２０】
対物偏向器１０１３の偏向フィールド拡大のためには、さらに、対物偏向器１０１３による電子ビーム１の偏向に伴う偏向収差、すなわち歪収差、像面湾曲収差、非点収差、コマ収差、および色収差にも留意する必要がある。これは、これらの偏向収差が描画精度を低下させるためである。より具体的には、これらの偏向収差のうち、歪収差は、材料１０上における電子ビーム１の位置ずれの原因となり、位置精度を低下させる。また、像面湾
曲収差、非点収差、コマ収差、および色収差は、電子ビーム１のぼけに寄与し、解像度を低下させる。一般に、可変成形電子ビーム描画装置においては、位置精度および解像度向上のため、これらの収差のうち、歪収差、像面湾曲収差、および非点収差に対し補正（除去）を施している。
【００２１】
これらの収差の補正は、補正対象すなわち収差自体を小さくするのではなく、それに対し、大きさが等しく向きが反対の偏向（位置ずれ）あるいは収差（ぼけ）を発生させ、これにより補正対象となる収差を打ち消すことにより行われる。より具体的には、歪収差は、歪補正電圧を偏向電圧に重畳することで発生させた位置ずれにより補正され、像面湾曲収差は、フォーカス補正電圧をフォーカス補正器（図示せず）に印加することで発生させたフォーカスずれにより補正され、非点収差は、非点補正電圧を非点補正器（図示せず）に印加することで発生させた非点収差により補正される。
【００２２】
ここで、フォーカス補正器とは、縮小レンズ１００８あるいは対物レンズ１００９の磁界中に設けられる筒状の電極すなわち静電型の補正器である。フォーカス補正器によりフォーカスが補正されるのは、フォーカス補正器への電圧印加の結果、電子ビーム１が加速あるいは減速され、電子ビーム１に対するレンズ１００８，１００９の強度が変化することによる。また、非点補正器とは、対物偏向器１０１３と同様に静電型の多極子である。これらの補正器を静電型とするのは、これらの補正器に対物偏向器１０１３と同等の応答速度を持たせるためである。
【００２３】
次に、上記課題のもう一方、すなわち可変成形電子ビーム描画装置の高解像度化のためには、上記偏向収差に由来するぼけに加え、軸上のぼけ、すなわち電子ビーム１を偏向しない状態におけるぼけを低減する必要がある。そのためには、第１の成形開口板１００３から材料１０までの区間におけるクーロン効果（電子間に働くクーロン力のため電子ビーム１にぼけが生じること）を抑制するとともに、対物レンズ１００９に関する軸上収差、すなわち球面収差および軸上色収差を低減することが求められる。
【００２４】
第１の成形開口板１００３から材料１０までの区間におけるクーロン効果の抑制のためには、該区間における光路長を短くするとよい。一方、上記軸上収差の低減のためには、対物レンズ１００９の球面収差係数および軸上色収差係数を小さくすべく、対物レンズ１００９の主面から材料１０までの距離を小さくするとよい。
【００２５】
しかし、対物レンズ１００９の主面から材料１０までの距離を小さくすると、対物偏向器１０１３の偏向感度が低くなり、偏向フィールドが小さくなる。その結果、描画スループットが低下する。したがって、上記距離を小さくしつつも、偏向フィールドを確保すべく、対物偏向器１０１３の偏向感度を高くすることが要求される。この要求のためには、対物偏向器１０１３の長さを長くするか、あるいはその内径を小さくすればよい。しかし、上述したように、クーロン効果低減のため光路長は短縮されるから、その分、対物偏向器１０１３の長さは制限される。したがって、この要求のためには、対物偏向器１０１３の長さを長くするのではなく、その内径を小さくすることが求められる。
【００２６】
ところが、対物偏向器１０１３の内径を小さくすると、対物偏向器１０１３内電位の高次成分すなわち２以上の整数ｎに関する電位ｎ次成分が大きくなる。電位ｎ次成分は、ｎ回非点収差を生むとともに、２≦ｍ≦ｎ−１を満たす整数ｍに関するｍ回非点収差の原因となる。これらの非点収差は、電子ビーム１のぼけに寄与し、解像度を低下させる。
【００２７】
上記のように電位ｎ次成分が対物偏向器１０１３内径の縮小とともに大きくなるのは、電位ｎ次成分が対物偏向器１０１３の内径のｎ乗に反比例することによる。電位ｎ次成分は、また、電極印加電圧に比例し、対物偏向器１０１３の中心からの半径のｎ乗に比例す
るとともに、円周方向に２π／ｎの周期を持つ。
【００２８】
ここで、ｎ回非点収差とは、ｎ回対称すなわち２π／ｎ周期の収差図形を描く収差である。例として、観察面すなわち収差図形を定義する面が像面からずれている状態における２回非点収差と３回非点収差の収差図形を、図１５に示す。なお、図１５（ａ）は、２回非点収差の収差図形であり、図１５（ｂ）は、３回非点収差図形である。
【００２９】
これらの収差図形は、観察面が像面に一致しているときすなわちΔｚ＝０のときは円形となるが、一致していないとき、すなわちΔｚ≠０のとき、ｎ回対称となる。ここで、Δｚは、観察面の、像面からの隔たりを表す。これらの図形はまた、図１５から分かるように、Δｚの符号によって、見掛け上、円周方向に向きを変える。
【００３０】
従来、可変成形電子ビーム描画装置におけるｎ回非点収差としては、２回非点収差が問題であり、３以上のｎに関するｎ回非点収差は無視できた。そのため、可変成形電子ビーム描画装置において従来から補正されてきたｎ回非点収差は、２回非点収差であった。ｎ回非点収差のうちでもこのように低次のものが問題となりやすいのは、電位ｎ次成分が、上記のように偏向器内径のｎ乗に反比例し、かつ偏向器中心からの半径（偏向の大きさ）のｎ乗に比例すること、すなわち偏向器内径に対する偏向器中心からの半径の比に比例することによる。
【００３１】
しかし、近年、２回非点収差だけでなく、３以上のｎに関するｎ回非点収差も無視できなくなる程度にまで対物偏向器１０１３の内径を小さくする、すなわち対物偏向器１０１３内径に対する対物偏向器１０１３中心からの半径の比を大きくする必要が出てきた。これは、半導体デバイスの大規模化・微細化が進んだ結果、可変成形電子ビーム描画装置の描画スループットおよび解像度に対する要求が高くなったためである。
【００３２】
ｎ回非点収差は、原理上、４ｎ極非点補正器により補正できる。例えば、２回非点収差は８極非点補正器により、３回非点収差は１２極非点補正器により補正できる。しかし、そのような非点補正器を図１４に示す光学系に適用するには、そのための空間的余裕を、対物偏向器１０１３の前段あるいは後段に設けることが必要となる。そのような空間的余裕は、高解像度化のために光路長を短くすることを妨げる。
【００３３】
非点補正器を新たに設けることなくｎ回非点収差を補正するには、対物偏向器に非点補正器を兼ねさせればよい。
【００３４】
例えば、特許文献２には、対物偏向器に２回非点補正器を兼ねさせる手法が開示されている。より詳細には、特許文献２に記載の手法は、対物偏向器に印加する偏向信号に２回非点補正信号を重畳することにより、２回非点補正を施す。ただし、その際、フォーカス補正信号も併せて重畳することで、フォーカス補正も施す。この手法によれば、フォーカス補正器および非点補正器自体だけでなく、それらを駆動するアンプも不要となる。
【００３５】
また、例えば、特許文献３には、１つの８極または１２極非点補正器（磁界型）に、２回および３回非点補正の両方を担わせる手法が開示されている。より詳細には、特許文献３に記載の手法は、２回または３回非点補正のための制御パラメータを、４極または６極場すなわち磁位２次または３次成分の強度と位相角（方位）とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開２００７−６７１９２号公報
【特許文献２】特開平１−２５８３４７号公報
【特許文献３】特開２００２−４２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
対物偏向器１０１３が、例えば８極偏向器であれば、２回非点補正のみを施すには、特許文献２に記載の手法によればよい。しかし、図１４に示す対物偏向器１０１３により３回非点補正を施すには、別の手段が必要となる。
【００３８】
そのような手段としては、対物偏向器１０１３に特許文献３に記載の手法を適用することが考えられる。しかし、特許文献３に記載の手法は、電子ビーム描画装置ではなく電子顕微鏡への適用を目論んだものであり、したがって、顕微鏡画像を取得する機能を必要とした。より詳細には、特許文献３に記載の手法は、顕微鏡画像を参照しながら上記強度および位相角の最適値、すなわち２回または３回非点収差を最小とするこれらの値を試行錯誤的に見出すことを必要とした。また、特許文献３に記載の手法の対象は、あくまでも非点補正器であった。そのため、電子ビームを偏向したうえで３回非点補正を施す際に、どのような問題が生じ、どのような対策が必要になるかについては示されなかった。
【００３９】
本発明者の詳細な検討によれば、そのような際には、副産物として新たな収差が発生する。したがって、そのような収差を抑制または補正する工夫が必要となる。
【００４０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、荷電粒子ビームを偏向したうえで非点収差を補正する際に、新たな収差の発生を抑制することができる荷電粒子ビーム偏向装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
（１）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置は、
静電型または磁界型の多極子と、
前記多極子に、荷電粒子ビームを偏向させるための偏向信号を印加する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
ｎ回非点収差（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ、Ｎは３以上の整数）を打ち消すためのｎ回非点補正信号を、前記偏向信号に重畳し、
前記偏向信号の印加により偏向した荷電粒子ビームが入射する偏向座標毎に、前記ｎ回非点補正信号の重畳により発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、前記偏向信号に重畳する。
【００４２】
このような荷電粒子ビーム偏向装置によれば、荷電粒子ビームのぼけ（収差）を小さくすべく偏向信号にｎ回非点補正信号を重畳した際に、偏向座標によらず、２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の発生を抑制することができる。すなわち、荷電粒子ビームを偏向したうえで、ｎ回非点収差を補正する際に、新たな収差（２、３、・・・、ｎ−１回非点収差）の発生を抑制することができる。これにより、２、３、・・・、ｎ−１回非点収差のため荷電粒子ビームのぼけが大きくなることがない。したがって、ｎ回非点収差を最小とするためのｎ回非点補正信号を偏向座標毎に決定する際に、ｎ回非点補正信号の決定が２、３、・・・、ｎ−１回非点収差により妨げられない。
【００４３】
（２）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記多極子の各極の位置を表す、前記多極子の中心軸周りの角度をθとし、
前記ｎ回非点補正信号を構成する２成分をＶｎＡおよびＶｎＢとし、
前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢに関する前記多極子の各電極に対する電圧配分または前記多極子の各コイルに対する電流配分を表す分布関数をそれぞれｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ
（θ）としたときに、
前記制御部は、
前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢをパラメータとし、前記ｎ回非点補正信号として、Ｖｎ（θ）＝ＶｎＡｆｎＡ（θ）＋ＶｎＢｆｎＢ（θ）を前記偏向信号に重畳して、前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢの値を前記偏向座標毎に決定し、該決定したＶｎＡおよびＶｎＢを代入した前記Ｖｎ（θ）を前記ｎ回非点補正信号としてもよい。
【００４４】
（３）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記ＶｎＡに応じて発生する電位ｎ次成分または磁位ｎ次成分と、前記ＶｎＢに応じて発生する電位ｎ次成分または磁位ｎ次成分とは、互いに直交してもよい。
【００４５】
（４）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記ｎ回非点補正信号の重畳により発生する前記２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための前記２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、ｍ回非点補正信号（ｍ＝２，３，・・・，ｎ−１）とし、
前記ｍ回非点補正信号を構成する２成分をＶｍＡおよびＶｍＢとしたときに、
前記制御部は、
前記ＶｎＡの所定の変化量ΔＶｎＡに応じて発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の各々を打ち消すための、前記ｍ回非点補正信号の前記２成分ＶｍＡおよびＶｍＢの変化量の、前記ΔＶｎＡに対する比ρｍＡｎＡおよびρｍＢｎＡと、
前記ＶｎＢの所定の変化量ΔＶｎＢに応じて発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の各々を打ち消すための、前記ｍ回非点補正信号の前記２成分ＶｍＡおよびＶｍＢの変化量の、前記ΔＶｎＢに対する比ρｍＡｎＢおよびρｍＢｎＢとを、前記偏向座標毎に決定し、
該比ρｍＡｎＡ、ρｍＢｎＡ、ρｍＡｎＢ、およびρｍＢｎＢと前記偏向座標毎の前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢとの積ρｍＡｎＡＶｎＡ、ρｍＢｎＡＶｎＡ、ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＢｎＢＶｎＢを算出し、
該積ρｍＡｎＡＶｎＡ、ρｍＢｎＡＶｎＡ、ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＢｎＢＶｎＢの和ρｍＡｎＡＶｎＡ＋ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＡｎＢＶｎＢ＋ρｍＢｎＢＶｎＢを、前記ｍ回非点補正信号の前記２成分ＶｍＡおよびＶｍＢとしてもよい。
【００４６】
（５）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記制御部は、前記ｎ回非点補正信号に関する前記多極子の各電極に対する電圧の配分または前記多極子の各コイルに対する電流の配分を、ｎ＝Ｎの場合を除き前記ｎ回非点補正信号の重畳時に電位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分、または磁位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分の発生が抑制されるように行ってもよい。
【００４７】
（６）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記制御部は、前記ｎ回非点補正信号を決定した後に、歪収差を打ち消すための歪補正信号を決定してもよい。
【００４８】
（７）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記歪補正信号のうち前記ｎ回非点補正信号に応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分をΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎとしたときに、
前記制御部は、
前記ＶｎＡに応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分ΔＶ１ＡｎＡおよびΔＶ１ＢｎＡと、
前記ＶｎＢに応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＢと、を前記偏向座標毎に決定し、
前記歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１Ｂ
ｎＢから、同じ方向の歪収差を補正する２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢを算出し、
該２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢを、それぞれ、前記歪補正信号の２成分ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎとしてもよい。
【００４９】
（８）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記制御部は、
前記偏向座標の可変範囲を偏向フィールドとし、
前記ＶｎＡの所定の変化量ΔＶｎＡに応じて生じる歪収差を打ち消すための、前記歪補正信号の２成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの変化量の、前記ΔＶｎＡに対する比ρ１ＡｎＡおよびρ１ＢｎＡと、
前記ＶｎＢの所定の変化量ΔＶｎＢに応じて生じる歪収差を打ち消すための、前記歪補正信号の前記２成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの変化量の、ΔＶｎＢに対する比ρ１ＡｎＢおよびρ１ＢｎＢとを、
前記偏向フィールドに含まれる所定のｎ（ｎ＋１）／２点以上の偏向座標点にて測定し、
測定された前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値を補間することで、前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢの値が割り振られた各偏向座標における前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値を決定し、
前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値と、前記ＶｎＡおよび前記ＶｎＢの値との積ρ１ＡｎＡＶｎＡ、ρ１ＢｎＡＶｎＡ、ρ１ＡｎＢＶｎＢ、およびρ１ＢｎＢＶｎＢを算出し、
該積ρ１ＡｎＡＶｎＡ、ρ１ＢｎＡＶｎＡ、ρ１ＡｎＢＶｎＢ、およびρ１ＢｎＢＶｎＢを、それぞれ、前記歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１ＢｎＢとしてもよい。
【００５０】
（９）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記制御部は、
前記偏向フィールドを複数の区画に分割し、各前記区画に、前記区画を代表する点の座標に対する前記ｎ回非点補正信号およびｎ回非点補正に伴い発生する歪収差に対する歪補正信号を割り当て、
各前記区画の座標および大きさを、前記ｎ回非点補正信号および前記歪補正信号に共通としてもよい。
【００５１】
（１０）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記制御部は、Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号の順に前記Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号を決定してもよい。
【００５２】
（１１）本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置において、
前記制御部は、前記Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号を構成する成分の値の決定を、該値が収束するまで繰り返してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態に係る可変成形電子ビーム描画装置の構成を模式的に示す図。
【図２】本実施形態の可変成形電子ビーム描画装置の対物偏向器の構成を示す図。
【図３】本実施形態の対物偏向器の電極電圧配分を表す分布関数を示す図。
【図４】０〜７までのｎに関するａｎおよびｂｎを示す表。
【図５】本実施形態における収差補正の流れの一例を示すフローチャート。
【図６】本実施形態に係る可変成形電子ビーム描画装置の構成を模式的に示す図。
【図７】第１変形例の可変成形電子ビーム描画装置の対物偏向器の構成を示す図。
【図８】第１変形例の対物偏向器の電極電圧配分を表す分布関数を示す図。
【図９】第２変形例の可変成形電子ビーム描画装置の対物偏向器の構成を示す図。
【図１０】第２変形例の対物偏向器の電極電圧配分を表す分布関数を示す図。
【図１１】第３変形例の対物偏向器の電極電圧配分を表す分布関数を示す図。
【図１２】第６変形例に係る可変成形電子ビーム描画装置の構成を示す図。
【図１３】第７変形例における収差補正の流れの一例を示すフローチャート。
【図１４】従来の可変成形電子ビーム描画装置の構成を模式的に示す図。
【図１５】（ａ）２回非点収差および（ｂ）３回非点収差の収差図形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００５５】
１．  可変成形電子ビーム描画装置の構成
まず、本実施形態に係る可変成形電子ビーム描画装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る可変成形電子ビーム描画装置１００の構成を模式的に示す図である。
【００５６】
可変成形電子ビーム描画装置１００は、本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置を含む。ここでは、本発明に係る荷電粒子ビーム偏向装置が、本実施形態に係る荷電粒子ビーム偏向装置１００ａである場合について説明する。
【００５７】
可変成形電子ビーム描画装置１００は、図１に示すように、照射レンズ２、第１の成形開口板３、電子ビーム供給部４、成形レンズ６、第２の成形開口板７、縮小レンズ８、対物レンズ９、成形偏向器１２、ブランカー１４，１５、ブランキング開口板１７、材料ステージ３０、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａ、を含んで構成されている。また、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａは、対物偏向器１３、ナイフエッジ１８、電流検出器（ファラデーカップ）１９、駆動アンプ２０、制御装置（制御部）２１、記憶装置（記憶部）２２、を含んで構成されている。
【００５８】
可変成形電子ビーム描画装置１００の光学系１０１は、図示の例では、照射レンズ２、第１の成形開口板３、電子ビーム供給部４、成形レンズ６、第２の成形開口板７、縮小レンズ８、対物レンズ９、成形偏向器１２、対物偏向器１３、ブランカー１４，１５、ブランキング開口板１７で構成されている。光学系１０１の構成要素１４，１５，２，３，１２，６，７，１７，８，９（および１３）はＺ軸に沿って（電子ビーム１の進行方向に）この順で配置されている。なお、図示の例では、Ｚの正の向きに電子ビーム１が進行するものとする。
【００５９】
電子ビーム供給部４は、電子ビーム１を放出する。電子ビーム供給部４は、例えば、電子銃である。電子ビーム供給部４において、クロスオーバー４ａが形成される。このクロスオーバー４ａが、光学系１０１の実質的な光源である。
【００６０】
照射レンズ２は、第１の成形開口板３の下方にクロスオーバー（光源）４ａの像すなわち光源の像５を結ぶレンズである。照射レンズ２は、例えば、磁界型の電子レンズである。
【００６１】
第１の成形開口板３は、例えば、矩形状の開口を有している。第１の成形開口板３は、この開口に電子ビーム１を通過させることにより、電子ビーム１の断面形状を矩形状にす
る。
【００６２】
成形レンズ６は、第１の成形開口板３の像を第２の成形開口板７上に投影するためのレンズである。成形レンズ６は、例えば、磁界型の電子レンズである。
【００６３】
第２の成形開口板７は、例えば、矩形状の開口を有している。第２の成形開口板７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の開口との重なり具合により部分的に電子ビーム１を遮り、第２の成形開口板７の開口を通過する電子ビーム１の断面形状を変化させる。
【００６４】
縮小レンズ８および対物レンズ９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り生じる図形（論理積）の像を、材料１０上に投影するための光学系を構成している。縮小レンズ８および対物レンズ９は、例えば、磁界型の電子レンズである。
【００６５】
成形偏向器１２は、第１の成形開口板３を通過した電子ビーム１を二次元方向に偏向させる。これにより、成形偏向器１２は、第２の成形開口板７上における第１の成形開口板３の開口の像の投影位置を変えることができる。成形偏向器１２は、多極子であり、例えば、４極偏向器である。成形偏向器１２は、例えば、静電型である。これにより、応答速度を速くすることができ、描画スループットを向上させることができる。
【００６６】
対物偏向器１３は、対物レンズ９内にて、電子ビーム１を二次元方向に偏向させて、材料１０上における投影位置を制御する。対物偏向器１３は、多極子であり、例えば、８極偏向器である。対物偏向器１３は、例えば、応答速度を速くする目的から静電型である。
【００６７】
図２は、対物偏向器１３の構成を示す図であり、対物偏向器１３のＸＹ断面図である。なお、Ｘ軸およびＹ軸は互いに直交する軸であり、Ｘ軸およびＹ軸はそれぞれＺ軸と直交する。
【００６８】
図２に示すように、対物偏向器１３の中心は、Ｚ軸上にある。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の中空円筒からなる。Ｚ軸周り（円周方向）の角度をθとしたときに、対物偏向器１３の８極の電極には、θ＝０（０°）に位置する電極から反時計回りに、順にＥ１からＥ８の名称を割り当てる。ただし、各電極Ｅ１〜Ｅ８の位置（角度）は、各電極Ｅ１〜Ｅ８の中心の位置とする。例えば、電極Ｅ１および電極Ｅ２の位置は、図２より、それぞれ０およびπ／４である。また、図２において、Ｚ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が進行する。
【００６９】
各電極Ｅ１〜Ｅ８には、駆動アンプ２０の出力する電圧（アナログ量）が印加される。各電極Ｅ１〜Ｅ８には、それぞれ異なる電圧が印加可能であり、駆動アンプ２０は、対物偏向器１３の電極Ｅ１〜Ｅ８毎に設けられる。すなわち、駆動アンプ２０は、合計８台設けられる。
【００７０】
各駆動アンプ２０には、制御装置２１の出力（デジタル量）が入力される。制御装置２１の出力は、制御装置２１が、記憶装置２２に記憶されたデータ（デジタル量）を読み込み、該データに対し所定の演算を施した結果である。
【００７１】
ブランカー１４，１５は、電子ビーム１を偏向させて、電子ビーム１を遮断（ブランキング）するための偏向器である。ブランカー１４、１５も、成形偏向器１２および対物偏向器１３と同じく、応答速度を速くする目的から、静電型の偏向器とされる。ただし、ブ
ランカー１４、１５による偏向方向は一次元方向でよいため、ブランカー１４、１５の極数は、例えば、２極である。
【００７２】
ナイフエッジ１８は、材料ステージ３０上に取り付けられている。より詳細には、ナイフエッジ１８は、材料１０が搭載されている領域とは別の領域に設けられている。
【００７３】
電流検出器（ファラデーカップ）１９は、電子ビーム１の電流を検出する。電流検出器１９は、材料ステージ３０上に取り付けられている。より詳細には、電流検出器１９は、ナイフエッジ１８の下方に設けられている。
【００７４】
ナイフエッジ１８および電流検出器１９は、材料１０への描画に先立って、描画に用いる電子ビーム１のサイズや位置、あるいは、電子ビーム１のぼけをナイフエッジ法により測定し、その測定結果に基づいて、電子ビーム１を調整するために用いられる。ここで、ナイフエッジ法とは、電子ビーム１によりナイフエッジ１８を走査する際に得られる電流波形（ナイフエッジ１８に妨げられずに電流検出器１９に流入するビーム電流の波形）から電子ビーム１のサイズや位置、ビームぼけ等を定量化する技術をいう。
【００７５】
制御装置２１は、対物偏向器１３を制御する処理を行う。具体的には、制御装置２１は、記憶装置２２にデジタルデータとして記憶された偏向信号、歪補正信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、および３回非点補正信号に基づいて、対物偏向器１３の電極Ｅ１〜Ｅ８毎の印加電圧を決定する。また、制御装置２１は、ナイフエッジ法による測定の結果に基づき、偏向信号、歪補正信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、および３回非点補正信号を決定する。制御装置２１の機能は、例えば、ハードウェア（専用回路）やパーソナルコンピューター（ＰＣ）等で実現することができる。
【００７６】
記憶装置２２は、制御装置２１が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。それには、制御装置２１の決定した偏向信号、歪補正信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、および３回非点補正信号が含まれる。また、記憶装置２２は、制御装置２１の作業領域として、演算結果等を一時的に記憶するためにも使用される。
【００７７】
材料ステージ３０は、材料１０を移動させることができる。材料ステージ３０は、例えば、露光および描画に合わせて一定のステップで材料１０を移動させることができる。また、材料ステージ３０は、ナイフエッジ１８や電流検出器（ファラデーカップ）１９を移動させることができる。
【００７８】
２．  可変成形電子ビーム描画装置の動作
次に、可変成形電子ビーム描画装置１００の動作について説明する。ただし、まずはその基本的な動作として、露光および描画動作について説明し、次いで本装置を特徴付ける動作として、偏向および補正動作について説明する。
【００７９】
電子ビーム１は、まず、図１に示すように、照射レンズ２を介して第１の成形開口板３に照射される。電子ビーム１の供給源すなわち光源としては、電子銃中に形成されるクロスオーバー４ａを考えればよい。第１の成形開口板３の下には、光源の像５が結ばれる。光源の像５を含め、光学系１０１における光源の像は、図１において点線で表された光線が交わる位置に結ばれる。
【００８０】
次に、第１の成形開口板３の像が成形レンズ６により第２の成形開口板７上に投影される。この像を含め、光学系１０１における成形開口板３，７の開口の像は、図１において実線で表された光線が交わる位置に結ばれる。
【００８１】
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り生じる図形（論理積）の像が、縮小レンズ８と対物レンズ９により、レジスト（感光材料）を塗布した材料１０に投影される。すなわち材料１０が露光される。
【００８２】
その結果、レジストが感光する。すなわち、投影図形１１が材料１０上のレジストに転写される。したがって、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に所望のパターンを描画することができる。
【００８３】
投影図形１１の形状と寸法を制御するには、成形偏向器１２を用いる。成形偏向器１２により電子ビーム１を偏向すれば、上記重なりにより生じる図形の形状と寸法が変わり、投影図形１１の形状と寸法も変わる。
【００８４】
投影図形１１の位置を制御するには、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａ中の対物偏向器１３と材料ステージ３０を併用する。これらのうち、まず材料ステージ３０により材料１０を移動させ、ステップの大きな位置決めを実施し、そのうえで対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向し、ステップの小さな位置決めを実施する。
【００８５】
投影図形１１の露光時間を制御するには、ブランカー１４、１５を用いる。ブランカー１４，１５を作動させ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１４，１５を作動させると電子ビーム１が途中で遮断され、材料１０は露光されなくなる。すなわち、露光時間は、ブランカー１４，１５の作動を一旦解除してから再び開始するまでの時間となる。ここで、ブランカー１４、１５の作動により電子ビーム１が遮断されるのは、ブランカー１４，１５の作動による電子ビーム１の偏向の結果、光源の像１６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。
【００８６】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａは、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向するとともに、対物偏向器１３による偏向に伴う歪収差、像面湾曲収差、２回非点収差、および３回非点収差を除去すべく、歪補正、像面湾曲補正、２回非点補正、および３回非点補正を実施する。これらの補正は、対物偏向器１３に印加される偏向電圧に、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、２回非点補正電圧、および３回非点補正電圧を重畳すること、すなわちこれらの電圧を加算したものを対物偏向器１３に印加することによる。
【００８７】
そのためには、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａは、まず、記憶装置２２内に偏向座標（材料１０上における電子ビーム１の入射位置）毎のデジタルデータとして記憶された偏向信号、歪補正信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、および３回非点補正信号を制御装置２１に入力する。そして、制御装置２１により、これらの信号に対し、対物偏向器１３の電極Ｅ１〜Ｅ８毎に乗算および加算演算を実行し、デジタル量の演算結果Ｖ（θ）を駆動アンプ２０に出力する。すると、駆動アンプ２０は、Ｖ（θ）をデジタル・アナログ変換し、アナログ量の電極電圧Ｖ（θ）（対グランド電圧）を対物偏向器１３に出力する。その結果、電子ビーム１が所定の偏向座標に偏向されるとともに、電子ビーム１に対し歪補正、像面湾曲補正、２回非点補正、および３回非点補正が施される。ただし、Ｖ（θ）は、角度θに位置する電極、すなわち電極Ｅ１からＥ８に配分（印加）される電圧を表す。以降では、上記信号および電圧は、全て電圧として扱う。すなわち、デジタル量とアナログ量の区別は付けない。
【００８８】
記憶装置２２に記憶された上記補正電圧は、制御装置２１により、偏向フィールド内の有限数の測定点毎に決定されたものである。上記補正電圧の決定は、電子ビーム１でナイフエッジ１８を走査することによるビームぼけ測定（ナイフエッジ法）に基づいて行われる。上記補正電圧の決定の詳細については、後述する。
【００８９】
記憶装置２２に記憶された偏向電圧および補正電圧のうち、偏向電圧はＶ１ＡおよびＶ１Ｂの２成分（それぞれＸおよびＹ成分）、歪補正電圧はΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの２成分（それぞれＸおよびＹ成分）、フォーカス補正電圧はＶ０Ａの１成分、２回非点補正電圧はＶ２ＡおよびＶ２Ｂの２成分、３回非点補正電圧はＶ３ＡおよびＶ３Ｂの２成分から構成される。これらのうち、偏向電圧および歪補正電圧がそれぞれ２成分から構成されるのは、それぞれの２成分より偏向のＸおよびＹ成分を生み、これらを線形結合することで、全方位の偏向および補正を施す目的からである。また、２回および３回非点補正電圧がそれぞれ２成分から構成されるのは、それぞれの２成分から２回および３回非点収差の２成分を生み、これらを線形結合することで、全方位の２回および３回非点補正を施す目的からである。以降の説明では、便宜上、特に必要のない限り、これらの電圧成分は単に電圧と称する。
【００９０】
電極電圧Ｖ（θ）は、偏向電圧Ｖ１（θ）＝Ｖ１Ａｆ１Ａ（θ）＋Ｖ１Ｂｆ１Ｂ（θ）、歪補正電圧ΔＶ１（θ）＝ΔＶ１Ａｆ１Ａ（θ）＋ΔＶ１Ｂｆ１Ｂ（θ）、フォーカス補正電圧Ｖ０（θ）＝Ｖ０Ａｆ０Ａ（θ）、２回非点補正電圧Ｖ２（θ）＝Ｖ２Ａｆ２Ａ（θ）＋Ｖ２Ｂｆ２Ｂ（θ）、および３回非点補正電圧Ｖ３（θ）＝Ｖ３Ａｆ３Ａ（θ）＋Ｖ３Ｂｆ３Ｂ（θ）の総和である。すなわち、Ｖ（θ）＝Ｖ１（θ）＋ΔＶ１（θ）＋Ｖ０（θ）＋Ｖ２（θ）＋Ｖ３（θ）である。図１に示すように、制御装置２１は、Ｖ（θ）を出力すべく、これらの数式に基づく演算を実行する。
【００９１】
上記数式において、ｆ１Ａ（θ）およびｆ１Ｂ（θ）は偏向電圧の、ｆ０Ａ（θ）はフォーカス補正電圧の、ｆ２Ａ（θ）およびｆ２Ｂ（θ）は２回非点補正電圧の、そしてｆ３Ａ（θ）およびｆ３Ｂ（θ）は３回非点補正電圧の電極電圧配分を表す分布関数である。より詳細には、これらの分布関数は、角度θに位置する電極Ｅ１〜Ｅ８に配分される電圧（対グランド電圧）を無次元したものである。ただし、これらのうち、ｆ１Ａ（θ）およびｆ１Ｂ（θ）は、偏向電圧と歪補正電圧に共通である。
【００９２】
図３は、分布関数ｆ１Ａ（θ）、ｆ１Ｂ（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、ｆ３Ａ（θ）、およびｆ３Ｂ（θ）を、対物偏向器１３のＸＹ断面とともに示す図である。図３中、対物偏向器１３の中心付近に記された記号ｆ１Ａ、ｆ１Ｂ、ｆ０Ａ、ｆ２Ａ、ｆ２Ｂ、ｆ３Ａ、ｆ３Ｂは、上記分布関数を表し、対物偏向器１３の各電極に添えられた数字は、各電極におけるこれらの分布関数の値を表す。
【００９３】
上記分布関数うち、便宜上、ｆ１Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、およびｆ３Ａ（θ）の各電極における値を列記すれば、図３に示すように、ｆ１Ａ（０）＝１、ｆ１Ａ（π／４）＝１／√２、ｆ１Ａ（π／２）＝０、ｆ１Ａ（３π／４）＝−１／√２、ｆ１Ａ（π）＝−１、ｆ１Ａ（５π／４）＝−１／√２、ｆ１Ａ（３π／２）＝０、ｆ１Ａ（７π／４）＝１／√２、ｆ２Ａ（０）＝１、ｆ２Ａ（π／４）＝０、ｆ２Ａ（π／２）＝−１、ｆ２Ａ（３π／４）＝０、ｆ２Ａ（π）＝１、ｆ２Ａ（５π／４）＝０、ｆ２Ａ（３π／２）＝−１、ｆ２Ａ（７π／４）＝０、ｆ３Ａ（０）＝１、ｆ３Ａ（π／４）＝−１／√２、ｆ３Ａ（π／２）＝０、ｆ３Ａ（３π／４）＝１／√２、ｆ３Ａ（π）＝−１、ｆ３Ａ（５π／４）＝１／√２、ｆ３Ａ（３π／２）＝０、ｆ３Ａ（７π／４）＝−１／√２である。
【００９４】
上記分布関数のうち、ｆ１Ａ（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、およびｆ３Ａ（θ）の各電極位置における値は、ｃｏｓ（ｎθ）に一致する。すなわち、これらの分布関数は、θがπ／４の整数倍のとき、それぞれｆｎＡ（θ）＝ｃｏｓ（ｎθ）と表せる（ｆｎＡ（θ）がｃｏｓ（ｎθ）と交わる）。また、ｆ１Ｂ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、およびｆ３Ｂ（θ）の各電極位置における値は、ｓｉｎ（ｎθ）に一致する。すなわち、これらの分
布関数は、θがπ／４の整数倍のとき、それぞれｆｎＢ（θ）＝ｓｉｎ（ｎθ）＝ｃｏｓ（ｎθ−π／２）と表せる（ｆｎＢ（θ）がｓｉｎ（ｎθ）と交わる）。
【００９５】
したがって、ｆｎＡ（θ）とｆｎＢ（θ）との間には、π／２の位相差がある。この位相差は、後述するように、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢの生む電位ｎ次成分に関する位相差に等しい。
【００９６】
上記分布関数を全て電極電圧Ｖ（θ）＝Ｖ１（θ）＋ΔＶ１（θ）＋Ｖ０（θ）＋Ｖ２（θ）＋Ｖ３（θ）に反映させれば、電極電圧は、下記のように表される。
【００９７】
ＶＥ１＝Ｖ（０）＝Ｖ１Ａ＋ΔＶ１Ａ＋Ｖ０Ａ＋Ｖ２Ａ＋Ｖ３Ａ    ・・・（２）
ＶＥ２＝Ｖ（π／４）＝（Ｖ１Ａ＋Ｖ１Ｂ＋ΔＶ１Ａ＋ΔＶ１Ｂ）／√２＋Ｖ０Ａ＋Ｖ２Ｂ＋（−Ｖ３Ａ＋Ｖ３Ｂ）／√２    ・・・（３）
ＶＥ３＝Ｖ（π／２）＝Ｖ１Ｂ＋ΔＶ１Ｂ＋Ｖ０Ａ−Ｖ２Ａ−Ｖ３Ｂ    ・・・（４）
ＶＥ４＝Ｖ（３π／４）＝（−Ｖ１Ａ＋Ｖ１Ｂ−ΔＶ１Ａ＋ΔＶ１Ｂ）／√２＋Ｖ０Ａ−Ｖ２Ｂ＋（Ｖ３Ａ＋Ｖ３Ｂ）／√２    ・・・（５）
ＶＥ５＝Ｖ（π）＝−Ｖ１Ａ−ΔＶ１Ａ＋Ｖ０Ａ＋Ｖ２Ａ−Ｖ３Ａ    ・・・（６）
ＶＥ６＝Ｖ（５π／４）＝（−Ｖ１Ａ−Ｖ１Ｂ−ΔＶ１Ａ−ΔＶ１Ｂ）／√２＋Ｖ０Ａ＋Ｖ２Ｂ＋（Ｖ３Ａ−Ｖ３Ｂ）／√２    ・・・（７）
ＶＥ７＝Ｖ（３π／２）＝−Ｖ１Ｂ−ΔＶ１Ｂ＋Ｖ０Ａ−Ｖ２Ａ＋Ｖ３Ｂ    ・・・（８）
ＶＥ８＝Ｖ（７π／４）＝（Ｖ１Ａ−Ｖ１Ｂ＋ΔＶ１Ａ−ΔＶ１Ｂ）／√２＋Ｖ０Ａ−Ｖ２Ｂ＋（−Ｖ３Ａ−Ｖ３Ｂ）／√２    ・・・（９）
【００９８】
ただし、（２）−（９）式において、ＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３、ＶＥ４、ＶＥ５、ＶＥ６、ＶＥ７、およびＶＥ８は、それぞれ、電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、およびＥ８に印加される電圧（対グランド電圧）を表す。
【００９９】
電極電圧Ｖ（θ）＝Ｖ１（θ）＋ΔＶ１（θ）＋Ｖ０（θ）＋Ｖ２（θ）＋Ｖ３（θ）、すなわちＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３、ＶＥ４、ＶＥ５、ＶＥ６、ＶＥ７、およびＶＥ８は、対物偏向器１３内の電位（下記（１０）式）を構成する電位ｎ（≧０）次成分（下記（１１）式）を生む。
【０１００】
【数１】
2014194982.tif 000003
【０１０１】
φｎ（ＶＥ，ｒ，θ）＝（ａｎ／Ｒｎ）ＶＥｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ／Ｒｎ）ＶＥｒｎｓｉｎ（ｎθ）    ・・・（１１）
（１１）式において、ａｎおよびｂｎは実数係数、ｒは対物偏向器１３の中心、すなわちＺ軸からの半径、Ｒは対物偏向器１３の内半径、ＶＥは電極電圧ＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３、ＶＥ４、ＶＥ５、ＶＥ６、ＶＥ７、ＶＥ８のうち、いずれか零ではないものの値を表す。ただし、係数ａｎおよびｂｎは、対物偏向器１３の極数、電極電圧配分、および各電極の寸法・位置に依存する。係数ａｎおよびｂｎは、また、ＶＥがいずれの電極の電圧値（零以外）を表すかに依存するが、係数ａｎおよびｂｎはＶＥに反比例することから、φｎ（ＶＥ，ｒ，θ）はこれに依存しない。
【０１０２】
（１１）式から分かるように、電位ｎ次成分φｎは２成分からなり、該２成分の各々は、Ｒｎに反比例、Ｖに比例し、さらにｒｎｃｏｓ（ｎθ）またはｒｎｓｉｎ（ｎθ）に比
例する。すなわち、ｒｎに比例するとともにθ方向に２π／ｎの周期を持つ。また、（１１）式を二次元ラプラス方程式（下記式参照）に代入すれば分かるように、φｎは二次元ラプラス方程式の解である。
【０１０３】
【数２】
2014194982.tif 000004
【０１０４】
すなわち、（１１）式は、Ｚ軸方向に十分に長いと見なせる偏向器の内部に現れうる電位ｎ次成分の分布を表す。
【０１０５】
係数ａｎおよびｂｎは、Ｖ（θ）を無次元化した分布関数ｆ（θ）＝Ｖ（θ）／ＶＥのフーリエ係数と見なせる。すなわち、これらの係数とｆ（θ）の間には、下記の関係がある。
【０１０６】
【数３】
2014194982.tif 000005
【０１０７】
これは、第一に、（１０）式のφ（ＶＥ，ｒ，θ）が、ｒ＝Ｒのときに電極電圧Ｖ（θ）に一致すること（下記式参照）、そして、第二に、（１１）式が、同じくｒ＝Ｒのときにφｎ（ＶＥ，Ｒ，θ）＝ａｎＶＥｃｏｓ（ｎθ）＋ｂｎＶＥｓｉｎ（ｎθ）となることによる。
【０１０８】
【数４】
2014194982.tif 000006
【０１０９】
ただし、Ｖ（θ）およびｆ（θ）は、電極領域に相当する角度領域だけでなく、電極間の間隙に相当する角度領域においても値を持つ。
【０１１０】
上記理由、すなわち係数ａｎおよびｂｎはｆ（θ）のフーリエ係数と見なせることから、これらの係数は、下記（１２）式、（１３）式に示すフーリエ係数の定義に則れば計算できる。
【０１１１】
【数５】
2014194982.tif 000007
【０１１２】
ただし、ｎ＝０のときは、これらの定義は、それぞれ下記（１２’）式、（１３’）式となる。
【０１１３】
【数６】
2014194982.tif 000008
【０１１４】
（１１）式の表す電位ｎ次成分φｎは、偏向電圧、フォーカス補正電圧、２回非点補正電圧、３回非点補正電圧のそれぞれに由来するｎ次成分の重ね合わせとしても表せる。すなわち、φｎは、
φｎ＝
（ａｎ１Ａ／Ｒｎ）Ｖ１Ａｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ１Ａ／Ｒｎ）Ｖ１Ａｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＋（ａｎ１Ｂ／Ｒｎ）Ｖ１Ｂｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ１Ｂ／Ｒｎ）Ｖ１Ｂｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＋（ａｎ０Ａ／Ｒｎ）Ｖ０Ａｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ０Ａ／Ｒｎ）Ｖ０Ａｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＋（ａｎ２Ａ／Ｒｎ）Ｖ２Ａｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ２Ａ／Ｒｎ）Ｖ２Ａｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＋（ａｎ２Ｂ／Ｒｎ）Ｖ２Ｂｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ２Ｂ／Ｒｎ）Ｖ２Ｂｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＋（ａｎ３Ａ／Ｒｎ）Ｖ３Ａｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ３Ａ／Ｒｎ）Ｖ３Ａｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＋（ａｎ３Ｂ／Ｒｎ）Ｖ３Ｂｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎ３Ｂ／Ｒｎ）Ｖ３Ｂｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＝｛（ａｎ１ＡＶ１Ａ＋ａｎ１ＢＶ１Ｂ＋ａｎ０ＡＶ０Ａ＋ａｎ２ＡＶ２Ａ
＋ａｎ２ＢＶ２Ｂ＋ａｎ３ＡＶ３Ａ＋ａｎ３ＢＶ３Ｂ）／Ｒｎ｝ｒｎｃｏｓ（ｎθ）
＋｛（ｂｎ１ＡＶ１Ａ＋ｂｎ１ＢＶ１Ｂ＋ｂｎ０ＡＶ０Ａ＋ｂｎ２ＡＶ２Ａ
＋ｂｎ２ＢＶ２Ｂ＋ｂｎ３ＡＶ３Ａ＋ｂｎ３ＢＶ３Ｂ）／Ｒｎ｝ｒｎｓｉｎ（ｎθ）  ・・・（１４）
とも表せる。
【０１１５】
ただし、（１４）式において、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂは、それぞれ、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを含む。また、係数ａｎ１Ａおよびｂｎ１Ａ、ａｎ１Ｂおよびｂｎ１Ｂ、ａｎ０Ａおよびｂｎ０Ａ、ａｎ２Ａおよびｂｎ２Ａ、ａｎ２Ｂおよびｂｎ２Ｂ、ａｎ３Ａおよびｂｎ３Ａ、ａｎ３Ｂおよびｂｎ３Ｂは、それぞれ、Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂに関するａｎおよびｂｎに相当する。これらの係数および電圧と、上記係数ａｎ、ｂｎ、および電圧Ｖとの間には、（１１）式と（１４）式を比較すれば分かるように、
ａｎＶＥ＝ａｎ１ＡＶ１Ａ＋ａｎ１ＢＶ１Ｂ＋ａｎ０ＡＶ０Ａ＋ａｎ２ＡＶ２Ａ＋ａｎ２ＢＶ２Ｂ＋ａｎ３ＡＶ３Ａ＋ａｎ３ＢＶ３Ｂ          ・・・（１５）
ｂｎＶＥ＝ｂｎ１ＡＶ１Ａ＋ｂｎ１ＢＶ１Ｂ＋ｂｎ０ＡＶ０Ａ＋ｂｎ２ＡＶ２Ａ＋ｂｎ２ＢＶ２Ｂ＋ｂｎ３ＡＶ３Ａ＋ｂｎ３ＢＶ３Ｂ          ・・・（１６）
の関係がある。
【０１１６】
（１５）、（１６）式において、ＶＥは、先述のように、電極電圧ＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３、ＶＥ４、ＶＥ５、ＶＥ６、ＶＥ７、およびＶＥ８のうちいずれか零ではないものの値、すなわち実際の電極電圧値を表すが、Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、およびＶ３Ｂは、制御パラメータであり、必ずしも実際の電極電圧値を表さない。これらの制御パラメータと実際の電極電圧との関係は、先述の偏向電圧、フォーカス補正電圧、２回非点補正電圧、および３回非点補正電圧の定義、すなわちＶ１（θ）＝Ｖ１Ａｆ１Ａ（θ）＋Ｖ１Ｂｆ１Ｂ（θ）、Ｖ０（θ）＝Ｖ０Ａｆ０Ａ（θ）、Ｖ２（θ）＝Ｖ２Ａｆ２Ａ（θ）＋Ｖ２Ｂｆ２Ｂ（θ）、Ｖ３（θ）＝Ｖ３Ａｆ３Ａ（θ）＋Ｖ３Ｂｆ３Ｂ（θ）と、これらの総和の定義Ｖ（θ）＝Ｖ１（θ）＋ΔＶ１（θ）＋Ｖ０（θ）＋Ｖ２（θ）＋Ｖ３（θ）の表す通りである。
【０１１７】
（１４）、（１５）、（１６）式を一般化すると、それぞれ、下記のようになる。
【０１１８】
【数７】
2014194982.tif 000009
【０１１９】
ただし、（１４’）、（１５’）、（１６’）式にて、Ｎは、補正の対象となるｎ回非点収差の最大回数である。本実施形態ではＮ＝３である。
【０１２０】
係数ａｎ１Ａ、ｂｎ１Ａ、ａｎ１Ｂ、ｂｎ１Ｂ、ａｎ０Ａ、ｂｎ０Ａ、ａｎ２Ａ、ｂｎ２Ａ、ａｎ２Ｂ、ｂｎ２Ｂ、ａｎ３Ａ、ｂｎ３Ａ、ａｎ３Ｂ、およびｂｎ３Ｂも、係数ａｎおよびｂｎと同様に、先述の定義すなわち（１２）、（１２’）、（１３）、および（１３’）式に則れば計算できる。ただし、その際、分布関数ｆ（θ）を、求めようとする係数に対応する（添字を同じくする）もの、すなわちｆ１Ａ（θ）、ｆ１Ｂ（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、ｆ３Ａ（θ）、またはｆ３Ｂ（θ）とする。
【０１２１】
ここで、分布関数ｆ（θ）（＝Ｖ（θ）／ＶＥ）は、係数ａｎおよびｂｎと同様に、ＶＥがいずれの電極Ｅ１〜Ｅ８の電圧値（零以外）を表すかに依存する一方、分布関数ｆ１Ａ（θ）、ｆ１Ｂ（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、ｆ３Ａ（θ）、およびｆ３Ｂ（θ）も、係数ａｎ１Ａ、ｂｎ１Ａ、ａｎ１Ｂ、ｂｎ１Ｂ、ａｎ０Ａ、ｂｎ０Ａ、ａｎ２Ａ、ｂｎ２Ａ、ａｎ２Ｂ、ｂｎ２Ｂ、ａｎ３Ａ、ｂｎ３Ａ、ａｎ３Ｂ、およびｂｎ３Ｂも、それぞれ、Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、およびＶ３Ｂがいずれの電極Ｅ１〜Ｅ８の電圧値（零以外）を表すかには依存しない。これは、先述のように、ＶＥは実際の電極電圧値を表すが、Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ０Ａ、Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、およびＶ３Ｂは制御パラメータであり、必ずしも実際の電極電圧値を表さないことによる。言い換えると、これらの分布関数は自由に定数（零以外）倍してよい。ただし、係数ａｎ１Ａ、ｂｎ１Ａ、ａｎ１Ｂ、ｂｎ１Ｂ、ａｎ０Ａ、ｂｎ０Ａ、ａｎ２Ａ、ｂｎ２Ａ、ａｎ２Ｂ、ｂｎ２Ｂ、ａｎ３Ａ、ｂｎ３Ａ、ａｎ３Ｂ、およびｂｎ３Ｂと、電極電圧値ＶＥは、その際の乗数に依存する。
【０１２２】
（１２）、（１２’）、（１３）、および（１３’）式から求めたａｎ１Ａ、ｂｎ１Ａ、ａｎ１Ｂ、ｂｎ１Ｂ、ａｎ０Ａ、ｂｎ０Ａ、ａｎ２Ａ、ｂｎ２Ａ、ａｎ２Ｂ、ｂｎ２Ｂ、ａｎ３Ａ、ｂｎ３Ａ、ａｎ３Ｂ、およびｂｎ３Ｂのうち、０から７までのｎに関するものを、図４の表１に示す。
【０１２３】
ただし、表１中の１Ａ、１Ｂ、０Ａ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂは、これらの係数の添字の一部を示す。例えば、ａ１１Ａは、ｆ１Ａ（θ）から求めたａ１であり、その値は０．９７３である。以降では、便宜上、８以上のｎに関するこれらの係数は扱わない。また、同じく８以上のｎに関する電位ｎ次成分およびｎ回非点収差は無視する。
【０１２４】
上記係数の計算においては、電極寸法誤差は零という前提のもと、各電極Ｅ１〜Ｅ８間には間隙を設け、対物偏向器１３の中心から各間隙の両端を見込む角度を１０°、すなわち対物偏向器１３の中心から各電極Ｅ１〜Ｅ８の両端を見込む角度を３５°とした。また、電極Ｅ１〜Ｅ８間の間隙に相当する角度領域において、分布関数ｆ１Ａ（θ）、ｆ１Ｂ
（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、ｆ３Ａ（θ）、およびｆ３Ｂ（θ）はθに対し線形に変化するものと近似した。
【０１２５】
上記前提のもとでは、表１から分かるように、多くの係数は零となるが、ｎ＝１および７に関するａｎ１Ａおよびｂｎ１Ｂ、ｎ＝０に関するａｎ０Ａ、ｎ＝２および６に関するａｎ２Ａおよびｂｎ２Ｂ、ｎ＝３および５に関するａｎ３Ａおよびｂｎ３Ｂは、零でない値を持つ。すなわちＶ１ＡおよびＶ１Ｂは電位１次成分φ１と７次成分φ７を、Ｖ０Ａは零次成分φ０を、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂは２次成分φ２と６次成分φ６を、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂは３次成分φ３と５次成分φ５を、発生させる。
【０１２６】
ｂ０（定義上、零）を除き、このようにｎにより上記係数が零となる、あるいはならないのは、８極の電極Ｅ１〜Ｅ８の各々に由来する電位ｎ次成分の重ね合わせの結果である。ただし、もし上記前提に反して電極寸法誤差が零でなければ、表１中では値が零となっている係数の中にも、零でないものが現れうる。
【０１２７】
また、同じく表１から分かるように、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂが電位２次成分φ２を発生させるとき、電位３次成分φ３は発生しない。また、逆に、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂが電位３次成分φ３を発生させるとき、電位２次成分φ２は発生しない。本実施形態では、これらのうち、前者、すなわちφ２の発生とともにφ３が発生しないことが重要である。本発明では、このように、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢが電位ｎ次成分を発生させるとき、それとともに電位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ（本実施形態ではＮ＝３）次成分が発生しないことが重要である。これについては後述する。
【０１２８】
上記の０から７までのｎに関する電位ｎ次成分のうち、電位零次成分φ０はフォーカス補正、１次成分φ１は偏向、２次成分φ２および３次成分φ３はそれぞれ２回および３回非点補正に用いられる。すなわち、これら４成分が本実施形態に有用な成分となる。
【０１２９】
一方、残りの成分すなわち電位７次成分φ７、６次成分φ６、および５次成分φ５は、不要な成分であり、これら３成分の生むｎ（＝７、６、または５）回およびｍ（２≦ｍ≦ｎ−１）回非点収差が、本実施形態の補正対象となる。ただし、それらの補正の必要性は、それらの大きさによる。
【０１３０】
上記不要成分の中では、電位７次成分φ７が問題となりやすい。これは、電位７次成分φ７が、偏向電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ印加に伴い一次的に発生する成分であることによる。同じ理由から、同じく偏向電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ印加に伴い発生する、電極寸法誤差に由来する電位ｎ（≧２）次成分φｎ（表１には反映させず）も、問題となりやすい。現実の加工精度で加工された対物偏向器においては、前者の生むｎ（＝７）回およびｍ（２≦ｍ≦６）回非点収差よりも、むしろ、後者の生むｎ（≧２）回およびｍ（２≦ｍ≦ｎ−１）回非点収差、特に小さなｎに関する後者の生むｎ（≧２）回およびｍ（２≦ｍ≦ｎ−１）回非点収差が、大きい。
【０１３１】
一方、他の成分すなわち上記６次成分φ６および５次成分φ５は、通常は無視できる。これは、第一に、同２成分は偏向電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂに由来する非点収差に応じて重畳された非点補正電圧Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ（偏向電圧より２、３桁小さい）により二次的に発生する成分であること、そして第二に、同２成分はｒ６またはｒ５に比例するため２次および３次成分（ｒ３またはｒ２に比例）に比べて桁違いに小さくなることによる。以降では、上記Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂに由来する電位６次成分の生むｎ（＝６）回およびｍ（２≦ｍ≦５）回非点収差と、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂに由来する電位５次成分の生むｎ（＝５）回およびｍ（２≦ｍ≦４）回非点収差は無視する。
【０１３２】
上記不要成分を含め、電位ｎ（≧２）次成分φｎが、先述のようにｎ回およびｍ（２≦ｍ≦ｎ−１）回非点収差を生むことは、（１１）式から導ける。そのことを以下で確認する。
【０１３３】
そのために、まず、（１１）式のｃｏｓ（ｎθ）およびｓｉｎ（ｎθ）を、それぞれｅｘｐ（ｉｎθ）の実部および虚部、すなわちＲｅ（ｅｘｐ（ｉｎθ））およびＩｍ（ｅｘｐ（ｉｎθ））に置き換える。すると、同式は、
φｎ＝（ａｎＶＥ／Ｒｎ）Ｒｅ（ｒｎｅｘｐ（ｉｎθ））＋（ｂｎＶＥ／Ｒｎ）Ｉｍ（ｒｎｅｘｐ（ｉｎθ））
＝（ａｎＶＥ／Ｒｎ）Ｒｅ（Ｕｎ）＋（ｂｎＶＥ／Ｒｎ）Ｉｍ（Ｕｎ）    ・・・(１１’)
となる。ただし、（１１’）式において、Ｕ＝ｒｅｘｐ（ｉθ）である。
【０１３４】
次に、偏向電圧を複素偏向電圧Ｖ１Ｃ（＝Ｖ１Ａ＋ｉＶ１Ｂ）とし、単位偏向電圧Ｖ１Ｃ＝１に対する電子ビーム１の主光線（ビーム中心に位置する光線）の複素偏向軌道をｕ１（ｚ）としたうえで、電子ビーム１の主光線およびその周りの光線に関する偏向軌道
Ｕ（ｚ、θ）＝Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）+ｒＢ（ｚ）ｅｘｐ（ｉθＢ）    ・・・（１７）
を（１１’）式に代入すると、下記（１８）式が得られる。
【０１３５】
【数８】
2014194982.tif 000010
【０１３６】
ただし、（１７）、（１８）式において、θＢは上記主光線周りの角度を表し、ｎＣｍは組み合わせの数を表す。また、（１８）式のａｎＶＥおよびｂｎＶＥは、それぞれ（１５）および（１６）式、または（１５’）および（１６’）式のそれらである。
【０１３７】
（１８）式を下記（１８’）式と表せば、（１８’）式中のφｍｎは下記（１９）式のように表せる。
【０１３８】
【数９】
2014194982.tif 000011
【０１３９】
（１９）式は、対物偏向器１３の中心軸（Ｚ軸）周りの電位ｎ（≧０）次成分に由来する、電子ビーム１の主光線周りの電位ｍ（０≦ｍ≦ｎ）次成分、すなわちｒＢｍ（ｚ）ｃｏｓ（ｍθＢ）およびｒＢｍ（ｚ）ｓｉｎ（ｍθＢ）に比例する成分を表す。
【０１４０】
（１９）式から分かるように、Ｖ１Ｃ＝０のときは、ｍ＝ｎに関するφｍｎすなわちφｎｎは零でない値を持ちうるが、ｍ≠ｎに関するφｍｎは零となる。つまり、対物偏向器１３の中心軸周りの電位ｎ（≧０）次成分φｎは、Ｖ１Ｃ＝０のときは、電子ビーム１の
主光線の周りに同じく電位ｎ次成分しか生まない。したがって、Ｖ１Ｃ＝０のときは、対物偏向器１３の作る電位ｎ（≧２）次成分は、ｎ回非点収差しか生まない。これは、４ｎ極非点補正器がｎ回非点収差を生む原理に同じである。
【０１４１】
しかし、同じく（１９）式から分かるように、Ｖ１Ｃ≠０のときは、ｍ＝ｎに関するφｍｎだけでなく、ｍ≠ｎに関するφｍｎも零でない値を持ちうる。つまり、同成分φｎは、Ｖ１Ｃ≠０のときは、前記主光線の周りに、電位ｎ次成分に加え、０≦ｍ≦ｎ−１を満たすｍに関する電位ｍ次成分を生む。したがって、Ｖ１Ｃ≠０のときは、対物偏向器１３の作る電位ｎ（≧２）次成分は、ｎ回非点収差だけでなく、２≦ｍ≦ｎ−１を満たすｍに関するｍ回非点収差を生む。
【０１４２】
対物偏向器１３の中心軸周りの電位ｎ次成分φｎがこのようにｍ回非点収差を生むことは、第一に、例えば上記７次成分φ７のような不要な電位ｎ次成分φｎから２、３、・・・、ｎ−１回非点収差が発生し、したがって、それらの補正が必要となりうることを意味するが、それだけでなく、第二に、ｎ回非点補正のために発生させた電位ｎ次成分φｎからも、２、３、・・・、ｎ−１回非点収差が発生し、したがってそれらへの対策が必要となりうることも意味する。
【０１４３】
本実施形態において、ｎ回非点補正に伴いこのような２、３、・・・、ｎ−１回非点収差が発生すると、ｎ回非点補正電圧の最適値、すなわちｎ回非点収差を最小とするｎ回非点補正電圧を決定しようとする際、目的のｎ回非点補正電圧ではなく、ｎ回非点収差と２、３、・・・、ｎ−１回非点収差とが合成されたものを最小とするｎ回非点補正電圧が求まる。すなわち、ｎ回非点収差を最小にしようとしたにもかかわらず、ｎ回非点収差が最小とならないという問題が生じる。これは、これらの異なる非点収差、すなわち２、３、・・・、ｎ回非点収差が混在すると、本実施形態におけるビームぼけ測定すなわちナイフエッジ走査に基づくビームぼけ測定を単純に実施するだけでは、これらの非点収差の各々を分離して評価することができないことによる。
【０１４４】
ただし、本実施形態で実施するｎ回非点補正は具体的には２回および３回非点補正に限られるから、上記のような２、３、・・・、ｎ−１回非点収差として本実施形態で問題となるのは、３回非点補正に伴い発生する２回非点収差に限られる。そこで、以降では、説明の対象をこの２回非点収差に限定する。
【０１４５】
上記問題を解決するには、簡単には、２回非点補正電圧の決定と３回非点補正電圧のそれを交互に繰り返せばよい。この対策により、測定時間は長くなる可能性は残るものの、３回非点収差と２回非点収差がともに零に収束する可能性がある。
【０１４６】
しかし、もし３回非点補正に伴う上記２回非点収差によるビームぼけの増加分が、３回非点補正による３回非点収差の減少によるビームぼけの減少分より大きければ、上記対策により、２回非点収差を零に収束させることはできても、３回非点収差を零に収束させることはできない。また、たとえ前者の増加分が後者の減少分より小さくても、前者の増加分が十分に小さくないと、両者の収束が遅く、すなわち両者の収束に要する測定回数が多くなり、測定時間が増大する。
【０１４７】
したがって、上記対策においては、２回非点補正電圧の決定と３回非点補正電圧のそれを単に繰り返すのではなく、３回非点補正に伴う２回非点収差を、極力小さくするのがよく、理想的には、完全に除去するのがよい。そのためには、３回非点補正のため３回非点補正電圧を変化させる際、２回非点収差を打ち消すべく、すなわち、２回非点収差とは逆向きの２回非点収差を新たに発生させるべく、適切な２回非点補正電圧を３回非点補正電圧と連動させて偏向電圧に重畳すればよい。
【０１４８】
これに補足すれば、本実施形態にて３回非点収差を補正すべく電位３次成分を発生させるときに、もし電位２次成分が発生し、それにより２回非点収差が発生しても、その２回非点収差を、３回非点補正に伴う２回非点収差とともに、この手法により打ち消すことができる。しかし、その２回非点収差を打ち消すべく電位２次成分を発生させるときに、もし電位３次成分が発生し、それにより３回非点収差が発生すると、その大きさによっては、２回非点収差も３回非点収差も零に収束させることはできない。このことから分かるように、本実施形態においては、電位３次成分発生時に電位２次成分が発生しないことよりも、電位２次成分発生時に電位３次成分が発生しないことの方が重要である。
【０１４９】
上記のような、３回非点補正に伴う２回非点収差の打ち消しを実現するには、３回非点補正電圧と連動させて偏向電圧に重畳すべき２回非点補正電圧の、該３回非点補正電圧に対する比を適切に定めればよい。その比が求まれば、その比と３回非点補正電圧との積を、該３回非点補正電圧と連動させて偏向電圧に重畳すべき２回非点補正電圧とすることができる。以降では、この比を補正電圧比と呼ぶ。
【０１５０】
より詳細には、上記補正電圧比は、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂの所定の変化量ΔＶ３ＡおよびΔＶ３Ｂの生む２回非点収差を打ち消すのに必要となる２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの変化量の、ΔＶ３ＡおよびΔＶ３Ｂに対する比である。また、３回非点補正電圧と連動させて偏向電圧に重畳すべき２回非点補正電圧は、同比の各々と、偏向座標毎のｎ回非点補正に必要となるｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢとの積の和である。
【０１５１】
上記補正電圧比を求めるには、偏向座標毎に、電子ビーム１を偏向させた状態で、まずはそのまま２回非点補正電圧の最適値、すなわち２回非点収差を最小とする２回非点補正電圧を決定し、次は３回非点補正電圧のみを故意に変化させることで新たに３回非点収差とともに２回非点収差を発生させたうえで、２回非点補正電圧の最適値を決定すればよい。すなわち、異なる３回非点補正電圧毎に、２回非点補正電圧の最適値を決定すればよい。
【０１５２】
そのようにして得られる２回非点補正電圧の最適値の変化量を、３回非点補正電圧の変化量で除せば、その際の商が、目的の補正電圧比すなわち偏向座標毎の上記補正電圧比となる。補正電圧比をこのように偏向座標毎に求めるのは、同補正電圧比が偏向座標に依存するためである。
【０１５３】
上記補正電圧比を用いれば、偏向座標（ｘ，ｙ）毎の２回非点補正電圧Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ（ｘ，ｙ）は、
Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｖ２Ａｉ（ｘ，ｙ）＋ρ２Ａ３Ａ（ｘ，ｙ）Ｖ３Ａ（ｘ，ｙ）＋ρ２Ａ３Ｂ（ｘ，ｙ）Ｖ３Ｂ（ｘ，ｙ）    ・・・（２０）
Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ｖ２Ｂｉ（ｘ，ｙ）＋ρ２Ｂ３Ａ（ｘ，ｙ）Ｖ３Ａ（ｘ，ｙ）＋ρ２Ｂ３Ｂ（ｘ，ｙ）Ｖ３Ｂ（ｘ，ｙ）    ・・・（２１）
と表せる。Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ（ｘ，ｙ）を（２０）、（２１）式に従わせることで、３回非点補正に伴い発生する２回非点収差が除去される。
【０１５４】
ただし、（２０）、（２１）式において、
ρ２Ａ３Ａ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ＋ΔＶ３Ａ，Ｖ３Ｂ）−Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ））／ΔＶ３Ａ    ・・・（２２）
ρ２Ｂ３Ａ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ＋ΔＶ３Ａ，Ｖ３Ｂ）−Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ）)／ΔＶ３Ａ    ・・・（２３）
ρ２Ａ３Ｂ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ＋ΔＶ３Ｂ）−Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ））／ΔＶ３Ｂ    ・・・（２４）
ρ２Ｂ３Ｂ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ＋ΔＶ３Ｂ）−Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ））／ΔＶ３Ｂ    ・・・（２５）
は上記補正電圧比を表し、Ｖ２Ａｉ（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂｉ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、Ｖ３Ａ（ｘ，ｙ）とＶ３Ｂ（ｘ，ｙ）のいずれにも依存しないＶ２Ａ（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ（ｘ，ｙ）の成分を表す。また、（２２）−（２５）式において、Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ）およびＶ２Ｂ（ｘ，ｙ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ）は、それぞれ、３回補正電圧Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂが偏向電圧に重畳されている状態で決定されたＶ２Ａ（ｘ，ｙ）およびＶ２Ｂ（ｘ，ｙ）の最適値、すなわち２回非点収差を最小とするこれらの値を表し、ΔＶ３ＡおよびΔＶ３Ｂは、それぞれ、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂの変化量を表す。ΔＶ３ＡおよびΔＶ３Ｂは、偏向座標によらず、固定してよい。
【０１５５】
このような工夫、すなわち複数の収差を互いに独立に補正する工夫は、ｎ回非点収差とｍ（≠ｎ）回非点収差との関係においてだけでなく、ｎ回非点収差を構成する２成分間の関係においても必要となる。ここで、複数の収差または収差成分が互いに独立とは、ある収差または収差成分を補正することが、その副作用として、他の収差または収差成分を増減しないことを指す。
【０１５６】
つまり、ｎ回非点補正電圧成分ＶｎＡおよびＶｎＢの最適値、すなわちｎ回非点収差を最小とするこれらの値は、それらの生むｎ回非点収差成分が互いに独立となる条件にて決定することが必要となる。もしこの条件が満たされない状態で該２成分ＶｎＡおよびＶｎＢの最適値の決定を交互に繰り返しても、該２成分ＶｎＡおよびＶｎＢの生む２つのｎ回非点収差成分は、原理的に、最終的には零に収束しうるが、一方の成分の補正に伴い発生するもう一方の成分のため、それらの収束は遅くなる。そこで、以下で、上記条件、すなわちＶｎＡおよびＶｎＢが生むｎ回非点収差成分が互いに独立となる条件を導く。
【０１５７】
そのため、まず、ｎ（≧２）回非点収差の収差図形を
Ｓｎ＝［Ｃｎψｎ−２ｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−γｎ）｝＋Δｚ］ψｅｘｐ（ｉθ）      
＝［Ｔｎψｎ−２＋Δｚ］ψｅｘｐ（ｉθ）    ・・・（２６）
と表す。ただし、（２６）式において、Ｃｎは実数係数、ψは材料１０上における電子ビーム１の開き角、γｎはθ＝０を基準とする、ｎ回非点収差の呈する収差図形の円周方向の角度、Δｚは像面を基準とする観察面の位置を表す。以降では、ｎ回非点収差またはその成分の呈する収差図形の角度を、単にｎ回非点収差の角度と称する。また、（２６）式中のＴｎは、
Ｔｎ＝Ｃｎｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−γｎ）｝    ・・・（２７）
であり、ｎ回非点収差またはその成分の呈する収差図形を、ψやΔｚによらず特徴付ける量である。
【０１５８】
（２６）式は、像面からずれた観察面すなわちΔｚ≠０において、０≦θ≦２πの範囲にて、θの増加とともに上記収差図形の半径の大きさがｎ回増減することを示す。ただしΔｚ＝０のときは、（２６）式は、
Ｓｎ＝Ｃｎψｎ−１ｅｘｐ［−ｉ｛（ｎ−１）θ−ｎγｎ｝］
となる。すなわち、上記収差図形は円形となる。
【０１５９】
上記観察面を近軸像面（ガウス像面）に一致させれば、（２６）式は、ｎ回非点収差に像面湾曲収差を加算したものに対する収差図形を表す式とも解釈できる。上記観察面、すなわち近軸像面を基準とすれば、この像面湾曲収差に関する像面湾曲は、上記Δｚを用いて、−Δｚと表せる。
【０１６０】
次に、（２６）式の表す収差図形、すなわちＳｎを、２つのｎ回非点補正電圧成分ＶｎＡおよびＶｎＢを用いて表す。ただし、便宜上、（２７）式の表すＴｎを、ＶｎＡおよび
ＶｎＢを用いて表す。Ｔｎは、実数電圧ＶｎＡおよびＶｎＢを用いて、
Ｔｎ＝ＤｎＡＶｎＡｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−αｎ）｝＋ＤｎＢＶｎＢｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−βｎ）｝    ・・・（２８）
と表せる。ただし、（２８）式において、ＤｎＡおよびＤｎＢは実数係数を表し、αｎおよびβｎはそれぞれＶｎＡおよびＶｎＢに由来するｎ回非点収差成分の角度を表す。
【０１６１】
（２７）式により定義されたＴｎを（２８）式で表すことは、任意の角度γｎを持つｎ回非点収差を、角度αｎを持ち、ＶｎＡに比例するｎ回非点収差成分と、角度βｎを持ち、ＶｎＢに比例するｎ回非点収差成分との線形結合により構成することに相当する。これら２つのｎ回非点収差成分が生じているとき、対物偏向器１３の中心軸周りには、ＶｎＡとＶｎＢに由来する電位ｎ次成分φｎが生じている。
【０１６２】
ただし、ここで、γｎ、αｎおよびβｎは、先述のように、上記収差あるいはそれを構成する成分の角度を表すものであり、対物偏向器１３内の電位成分φｎあるいはそれを構成する成分の角度を直接表すものではない。前者の角度と後者のそれとの間には、対物レンズ９の磁界による光線軌道の回転に由来する、一定の隔たりが存在する。
【０１６３】
次に、（２７）式を変形し、（２７）式のＴｎを
Ｔｎ＝Ｃｎｅｘｐ｛ｉｎ(γｎ−αｎ)｝ｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−αｎ）｝
＝Ｃｎ［ｃｏｓ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝＋ｉｓｉｎ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝］ｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−αｎ）｝    ・・・（２７’）
と表すとともに、（２８）式を変形し、同式のＴｎを
Ｔｎ＝［ＤｎＡＶｎＡ＋ＤｎＢＶｎＢｅｘｐ｛ｉｎ（βｎ−αｎ）｝］ｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−αｎ）｝
＝［ＤｎＡＶｎＡ＋ＤｎＢＶｎＢ｛ｃｏｓ（ｎδｎ）＋ｉｓｉｎ（ｎδｎ）｝］ｅｘｐ｛−ｉｎ（θ−αｎ）｝    ・・・（２８’）
と表す。ただし、（２８’）式において、δｎ＝βｎ−αｎである。δｎは角度差であるため、上記収差と、対物偏向器１３内の電位成分φｎとの両方に共通である。
【０１６４】
次に、（２７’）式と（２８’）式の右辺を比較すると、前者の実数および虚数成分は後者のそれらにそれぞれ等しいことから、
Ｃｎｃｏｓ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝＝ＤｎＡＶｎＡ＋ＤｎＢＶｎＢｃｏｓ（ｎδｎ）    ・・・（２９）
Ｃｎｓｉｎ｛ｎ（γｎ―αｎ）｝＝ＤｎＢＶｎＢｓｉｎ（ｎδｎ）    ・・・（３０）
の関係が得られる。そして、（２９）、（３０）式よりＶｎＡおよびＶｎＢを導けば、
ＶｎＡ＝（Ｃｎ／ＤｎＡ）ｃｏｓ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝−（ＤｎＢ／ＤｎＡ）ＶｎＢｃｏｓ（ｎδｎ）    ・・・（３１）
ＶｎＢ＝（Ｃｎ／ＤｎＢ）ｓｉｎ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝／ｓｉｎ（ｎδｎ）    ・・・（３２）
となる。
【０１６５】
（３１）式から分かるように、δｎの値によっては、ＶｎＡはＶｎＢに依存する。また、（２８）式の添え字ＡとＢ、および角度αｎとβｎをそれぞれ入れ替えたうえで同式から（３１）、（３２）式を導き直せば分かるように、δｎの値によっては、ＶｎＢもまたＶｎＡに依存する。
【０１６６】
上記目的のため、すなわちＶｎＡおよびＶｎＢが生むｎ回非点収差成分を互いに独立とするためには、ＶｎＡとＶｎＢがこのように互いに依存することがないようにすればよい。そのための条件は、ｃｏｓ（ｎδｎ）＝０が満たされること、すなわち、
δｎ＝（２Ｌｎ＋１）π／（２ｎ）    ・・・（３３）
が満たされることである。ただし、（３３）式において、Ｌｎは整数とする。（３３）式のδｎは、簡単には、Ｌｎ＝０とし、
δｎ＝π／（２ｎ）    ・・・（３３’）
とすればよい。
【０１６７】
すなわち、上記条件は、δｎがπ／（２ｎ）の奇数倍となることである。このとき、δｎは初項π／（２ｎ）、公差π／ｎ（または−π／ｎ）の等差数列で表される。この条件が満たされるとき、すなわち（３３）式が満たされるとき、（３１）および（３２）式は、それぞれ、
ＶｎＡ＝（Ｃｎ／ＤｎＡ）ｃｏｓ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝    ・・・（３１’）
ＶｎＢ＝（Ｃｎ／ＤｎＢ）ｓｉｎ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝／ｃｏｓ（Ｌｎπ）
＝±（Ｃｎ／ＤｎＢ）ｓｉｎ｛ｎ（γｎ−αｎ）｝    ・・・（３２’）
となる。
【０１６８】
（３３）式の角度差δｎは、上記目的（ＶｎＡおよびＶｎＢが生むｎ回非点収差成分を互いに独立とする）のために設けるべき、ＶｎＡおよびＶｎＢの生むｎ回非点収差成分に関する角度差を表すとともに、同じく上記目的のために設けるべき、ＶｎＡおよびＶｎＢの生む電位ｎ次成分に関する角度差を表す。これは、先述のように、δｎは非点収差成分と電位成分との両方に共通であることによる。δｎは、また、ＶｎＡおよびＶｎＢの電極電圧配分に関する角度差、すなわちＶｎＡおよびＶｎＢの電極電圧配分を表す分布関数ｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）に関する角度差でもある。δｎがこれらの分布関数に関する角度差となるのは、対物偏向器１３の電極Ｅ１〜Ｅ８が等分割されていることに由来する。
【０１６９】
上記角度差δｎは、ＶｎＡおよびＶｎＢの生む電位ｎ次成分に関する位相差±π／２に相当する。すなわち、ＶｎＡおよびＶｎＢの生む電位ｎ次成分は、互いに直交する。これは、（１１）式の表す電位ｎ次成分φｎ（ＶＥ，ｒ，θ）を角度δｎだけシフトさせたものが、
φｎ（ＶＥ，ｒ，θ−δｎ）
＝（ａｎ／Ｒｎ）ＶＥｒｎｃｏｓ｛ｎ（θ−δｎ）｝＋（ｂｎ／Ｒｎ）ＶＥｒｎｓｉｎ｛ｎ（θ−δｎ）｝
＝（ａｎ／Ｒｎ）ＶＥｒｎｃｏｓ（ｎθ±π／２）＋（ｂｎ／Ｒｎ）ＶＥｒｎｓｉｎ（ｎθ±π／２）
と表せることによる。すなわち、φｎ（ＶＥ，ｒ，θ）とφｎ（ＶＥ，ｒ，θ−δｎ）の間の位相差はｎδｎ＝±π／２に等しい。ただし、ここで、ｎδｎの範囲を−π≦ｎδｎ≦πに限定した。角度差δｎは、また、分布関数ｆｎＡ（θ）とｆｎＢ（θ）との間の位相差±π／２にも相当する。すなわち、これらの分布関数は、互いに直交する。
【０１７０】
角度差δｎおよび位相差±π／２は、図３に示す分布関数ｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）にも当てはまる。図３より、ｆ２Ｂ（θ）はｆ２Ａ（θ）をπ／４、ｆ３Ｂ（θ）はｆ３Ａ（θ）を−π／２だけ回転させたものに等しいから、ｆ２Ａ（θ）とｆ２Ｂ（θ）の間の角度差はδ２＝π／４、ｆ３Ａ（θ）とｆ３Ｂ（θ）の間の角度差はδ３＝−π／２である。これらの角度差は、（３３）式を満たす。そして、ｆ２Ａ（θ）とｆ２Ｂ（θ）の間の位相差は２δ２＝π／２であり、ｆ３Ａ（θ）とｆ３Ｂ（θ）の間の位相差は３δ３＝−３π／２、すなわち−π≦３δ３≦πの範囲では３δ３＝π／２である。つまり、これらの位相差はいずれもπ／２である。
【０１７１】
角度差δ２およびδ３を、上記のようにそれぞれπ／４および−π／２とすれば、収差図形Ｓ２およびＳ３は、それぞれ、（２６）および（２８）式より、
Ｓ２＝Ｄ２ＡＶ２Ａψｅｘｐ｛−ｉ（θ−２α２）｝＋Ｄ２ＢＶ２Ｂψｅｘｐ｛−ｉ（θ
−２（α２＋π／４））｝
＝Ｄ２（Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ）ψｅｘｐ｛−ｉ（θ−２α２）｝        ・・・（３４）
Ｓ３＝Ｄ３ＡＶ３Ａψ２ｅｘｐ｛−ｉ（２θ−３α３）｝＋Ｄ３ＢＶ３Ｂψ２ｅｘｐ｛−ｉ（２θ−３（β３−π／２））｝
＝Ｄ３（Ｖ３Ａ＋ｉＶ３Ｂ）ψ２ｅｘｐ｛−ｉ（２θ−３α３）｝    ・・・（３５）
と表せる。ただし、（３４）および（３５）式において、便宜上、Δｚ＝０とした。したがって、（３４）および（３５）式の表す収差図形の観察面は近軸像面に一致すると考えることができる。また、簡単のため、Ｄｎ＝ＤｎＡ＝ＤｎＢとした。
【０１７２】
（３４）および（３５）式の表す２回および３回非点収差による非点補正の様子を表すため、（３４）および（３５）式に、補正対象となる非点収差、すなわち電子ビーム１の偏向に伴い発生する２回および３回非点収差をそれぞれ含めれば、（３４）および（３５）式は、
Ｓ２＝Ｃ２ψｅｘｐ｛−ｉ（θ−２γ２）｝＋Ｄ２（Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ）ψｅｘｐ｛−ｉ（θ−２α２）｝    ・・・（３４’）
Ｓ３＝Ｃ３ψ２ｅｘｐ｛−ｉ（２θ−３γ３）｝＋Ｄ３（Ｖ３Ａ＋ｉＶ３Ｂ）ψ２ｅｘｐ｛−ｉ（２θ−３α３）｝    ・・・（３５’）
となる。（３４’）および（３５’）式は、それぞれ、電子ビーム１の偏向に伴い発生した２回および３回非点収差がそれぞれに対する補正を受けた後に呈する収差図形を表す。ただし、（３４’）および（３５’）式右辺の第１項は、それぞれ、電子ビーム１の偏向に伴い発生する２回および３回非点収差の呈する収差図形である。
【０１７３】
これらと同様に、像面湾曲収差およびフォーカスずれに相当する収差図形を数式で表せば、
Ｓ０＝−Δｚψｅｘｐ（ｉθ）−Ｄ０Ｖ０Ａψｅｘｐ（ｉθ）    ・・・（３６）
となる。（３６）式は、電子ビーム１の偏向に伴い発生した像面湾曲収差がそれに対する補正を受けた後に呈する収差図形を表す。ただし、（３６）式右辺の第１項は、電子ビーム１の偏向に伴い発生する像面湾曲Δｚに関する像面湾曲収差を表す。すなわち、（３６）式の表す収差図形の観察面は、近軸像面に一致する。一方、第２項は、フォーカス補正電圧Ｖ０Ａの生むフォーカスずれを表す。
【０１７４】
（３４’）−（３６）式のＳ２、Ｓ３、Ｓ０を、便宜上、さらに、
Ｓ２＝Ｃ２’ψｅｘｐ｛−ｉ（θ−２γ２）｝    ・・・（３４’’）
Ｓ３＝Ｃ３’ψ２ｅｘｐ｛−ｉ（２θ−３γ３）｝    ・・・（３５’’）
Ｓ０＝−Δｚ’ψｅｘｐ（ｉθ）    ・・・（３６’）
と改め、これらの収差図形を合成すると、その合成後の収差図形は、
Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ０
＝［Ｃ２’ψｅｘｐ｛−ｉ２（θ−γ２）｝＋Ｃ３’ψ２ｅｘｐ｛−ｉ３（θ−γ３）｝−Δｚ’ψ］ｅｘｐ（ｉθ）
＝ｒｓｅｘｐ（ｉθ）    ・・・（３７）
と表せる。ただし、（３７）式の表す収差図形の観察面は、近軸像面に一致する。
【０１７５】
本実施形態においてナイフエッジ走査によりビームぼけを測定し、それを小さくすることは、（３７）式のｒｓを評価し、それが小さくなるようにＣ２’、Ｃ３’、Δｚ’を零に近づけることに相当する。ただし、（３４’’）−（３７）式において、
Ｃ２’＝Ｃ２＋Ｄ２（Ｖ２Ａ＋ｉＶ２Ｂ）ｅｘｐ｛ｉ２（α２−γ２）｝
Ｃ３’＝Ｃ３＋Ｄ３（Ｖ３Ａ＋ｉＶ３Ｂ）ｅｘｐ｛ｉ３（α３−γ３）｝
Δｚ’＝Δｚ＋Ｄ０Ｖ０Ａ
ｒｓ＝Ｃ２’ψｅｘｐ｛−ｉ２（θ−γ２）｝＋Ｃ３’ψ２ｅｘｐ｛−ｉ３（θ−γ３）｝−Δｚ’ψ
であり、Ｃ２’、Ｃ３’、およびΔｚ’は、それぞれ、２回非点補正、３回非点補正、およびフォーカス補正のため変化したＣ２、Ｃ３、およびΔｚを表し、ｒｓは上記合成後の収差図形の半径（ただし虚数成分を含む）を表す。
【０１７６】
３．  フォーカス補正電圧、補正電圧比、２回および３回非点補正電圧、および歪補正電圧の決定の流れ
次に、本実施形態におけるフォーカス補正電圧、補正電圧比、２回および３回非点補正電圧、および歪補正電圧の決定の流れを説明する。図５は、本実施形態におけるフォーカス補正電圧、補正電圧比、２回および３回非点補正電圧、および歪補正電圧の決定の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１７７】
可変成形電子ビーム描画装置１００では、図５に示す、フォーカス補正電圧、補正電圧比、２回および３回非点補正電圧、および歪補正電圧を決定する処理が、制御装置２１によって行われる。
【０１７８】
図６は、フォーカス補正電圧、補正電圧比、２回および３回非点補正電圧、および歪補正電圧を決定する際の、可変成形電子ビーム描画装置１００の構成を示す図である。なお、図５に示す処理の流れの始終に渡り、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂには、常にフォーカス補正電圧Ｖ０Ａ、２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂ、３回非点補正電圧Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂ、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂが重畳されており、必要に応じてこれらの値が変化するものとする。また、これらの補正電圧、および補正電圧比の初期値は、零とする。
【０１７９】
（１）フォーカス補正電圧決定処理
制御装置２１は、最初に、フォーカス補正電圧を決定する。すなわち、（３７）式中のΔｚ’を零とするフォーカス補正電圧Ｖ０Ａを求める。その決定は、ナイフエッジ１８の走査によるビームぼけ測定に基づいて行われる。ナイフエッジ１８の走査によるビームぼけ測定は、偏向フィールド内における所定の有限数の測定点すなわち偏向座標において実施する。
【０１８０】
より詳細には、制御装置２１は、まず、対物偏向器１３に偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂを印加し、電子ビーム１を目標の測定点に入射させるべく電子ビーム１を偏向するとともに、その偏向に合わせてナイフエッジ１８を移動させる。そして、Ｖ０Ａの値を変化させながら電子ビーム１にてナイフエッジ１８を走査し、電流検出器１９の検出結果から得られるＶ０Ａとビームぼけとの関係より、Ｖ０Ａの最適値、すなわちフォーカスずれによるビームぼけを最小とするその値を決定する（Ｓ１０）。
【０１８１】
このようにして各測定点におけるＶ０Ａの最適値が求まれば、制御装置２１は、これらの分布を表す近似関数Ｖ０Ａ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ１１）。そして、該近似関数より、各偏向座標に対するフォーカス補正電圧を決定し、これを記憶装置２２に記憶させる。
【０１８２】
これら一連の処理により、任意の偏向座標における像面湾曲収差が補正される。より具体的には、対物偏向器１３内の電位に由来する像面湾曲収差とともに、対物レンズ９の磁界に由来する像面湾曲収差が補正される。ここで、対物偏向器１３内の電位に由来し像面湾曲収差が発生するのは、（１９）式から分かるように、偏向電圧が零でないとき、すなわちＶ１Ｃ≠０のとき、対物偏向器１３の中心軸周りの電位ｎ次成分φｎが、電子ビーム１の主光線の周りにｍ＝０に関する電位ｍ次成分φｍｎ、すなわちφ０ｎを生むことによる。
【０１８３】
（２）補正電圧比決定処理
次に、制御装置２１は、補正電圧比、すなわち３回非点補正に伴う２回非点収差を打ち消すのに必要な２回非点補正電圧の３回非点補正電圧に対する比を測定する。この測定も、所定の測定点における、ナイフエッジ１８の走査によるビームぼけ測定に基づいて行われる。
【０１８４】
より詳細には、制御装置２１は、まず、対物偏向器１３に偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂを印加し、目標の測定点に電子ビーム１を入射させるべく、電子ビーム１を偏向するとともに、その偏向に合わせてナイフエッジ１８を移動させる。そして、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂを現在値に保ったまま、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの値を変化させながら電子ビーム１にてナイフエッジ１８を走査し、電流検出器１９の検出結果から得られるＶ２ＡおよびＶ２Ｂとビームぼけとの関係より、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの最適値、すなわち２回非点収差によるビームぼけを最小とするこれらの値を決定する。次に、Ｖ３ＡにΔＶ３Ａを加算した状態で、同様に、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの最適値を決定し、その後、Ｖ３Ａの値を元に戻し、Ｖ３ＢにΔＶ３Ｂを加算した状態で、同様に、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの最適値を決定する。そして、最後に、これらの測定で得られたＶ２ＡおよびＶ２Ｂの最適値と、ΔＶ３ＡおよびΔＶ３Ｂとを、（２２）−（２５）式に代入し、補正電圧比ρ２Ａ３Ａ、ρ２Ｂ３Ａ、ρ２Ａ３Ｂ、ρ２Ｂ３Ｂを求める（Ｓ１２）。ただし、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの最適値を決定する際、それらは交互に収束させる。
【０１８５】
このようにして、各測定点におけるρ２Ａ３Ａ、ρ２Ｂ３Ａ、ρ２Ａ３Ｂ、ρ２Ｂ３Ｂが求まれば、制御装置２１は、これらの分布を表す近似関数ρ２Ａ３Ａ（ｘ，ｙ）、ρ２Ｂ３Ａ（ｘ，ｙ）、ρ２Ａ３Ｂ（ｘ，ｙ）、ρ２Ｂ３Ｂ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ１３）。そして、近似関数ρ２Ａ３Ａ（ｘ，ｙ）、ρ２Ｂ３Ａ（ｘ，ｙ）、ρ２Ａ３Ｂ（ｘ，ｙ）、ρ２Ｂ３Ｂ（ｘ，ｙ）より、各偏向座標に対する補正電圧比を決定し、これらを記憶装置２２に記憶させる。
【０１８６】
（３）２回および３回非点補正電圧決定処理
次に、制御装置２１は、２回および３回非点補正電圧を決定する。すなわち、（３７）式中のＣ２’およびＣ３’を零とする２回および３回非点補正電圧Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂを求める。これらの決定も、所定の測定点における、ナイフエッジ１８の走査によるビームぼけ測定に基づいて行われる。
【０１８７】
ただし、各測定点においては、これらの補正電圧のうち、３回非点補正電圧を先に、２回非点補正電圧のを後に決定する。これは、（１９）式から分かるように、対物偏向器１３の中心軸周りの電位３次成分φ３からは２回非点収差が発生しうるが、電位２次成分φ２からは３回非点収差が発生しえないことによる。
【０１８８】
より詳細には、制御装置２１は、まず、対物偏向器１３に偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂを印加し、電子ビーム１を目標の測定点に入射させるべく電子ビーム１を偏向するとともに、その偏向に合わせてナイフエッジ１８を移動させる。そして、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂの値を変化させながら電子ビーム１にてナイフエッジ１８を走査し、電流検出器１９の結果から得られるＶ３ＡおよびＶ３Ｂとビームぼけとの関係より、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂの最適値、すなわち３回非点収差によるビームぼけを最小とするこれらの値を決定する。その際、上記補正電圧比に基づきＶ２ＡおよびＶ２Ｂを、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂに追従させる。また、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂは交互に収束させる。次に、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂの値を変化させ、それらの値毎に電子ビーム１にてナイフエッジ１８を走査し、その結果得られるＶ２ＡおよびＶ２Ｂとビームぼけとの関係よりＶ２ＡおよびＶ２Ｂの最適値、すなわち２回非点収差によるビームぼけを最小とするこれらの値を決定する（Ｓ１４）。その際、Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂは交互に収束させる。
【０１８９】
ただし、これらの最適値は、各測定点において、上記収束、すなわちＶ２ＡおよびＶ２Ｂの組の収束と、Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂの組の収束とをそれぞれ一度実施するだけで決定するのではなく、これらの収束を交互に繰り返したうえで決定するのが望ましい。そのようにすれば、もし上記補正電圧比ρ２Ａ３Ａ、ρ２Ｂ３Ａ、ρ２Ａ３Ｂ、ρ２Ｂ３Ｂに誤差が含まれており、そのために３回非点収差の補正に伴い２回非点収差が発生しても、または、もし２回非点収差の補正に伴い３回非点収差がわずかながら発生しても、２回非点収差と３回非点収差をともに零に収束させることができる。
【０１９０】
このようにして各測定点におけるＶ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂの最適値が求まれば、制御装置２１は、これらの分布を表す近似関数Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ）、Ｖ３Ａ（ｘ，ｙ）、Ｖ３Ｂ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ１５）。そして、該近似関数より、各偏向座標に対する２回および３回非点補正電圧を決定し、これらを記憶装置２２に記憶させる。
【０１９１】
これら一連の処理により、任意の偏向座標における２回および３回非点収差が補正される。より具体的には、対物偏向器１３内の電位に由来する２回および３回非点収差とともに、対物レンズ９の磁界に由来する２回および３回非点収差が補正される。
【０１９２】
（４）歪補正電圧決定処理
次に、制御装置２１は、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを決定する。歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの決定は、ナイフエッジ１８の走査によるビーム入射位置測定に基づいて行われる。ここで、ナイフエッジ１８の走査による入射位置測定とは、電流検出器（ファラデーカップ）１９に流入するビーム電流の波形からビーム入射位置を抽出することを指す。
【０１９３】
より詳細には、制御装置２１は、まず、対物偏向器１３に偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂを印加し、電子ビーム１を目標の測定点に入射させるべく電子ビーム１を偏向するとともに、その偏向に合わせてナイフエッジ１８を移動させる。次に、電子ビーム１にてナイフエッジ１８を走査し、位置ずれを測定する。そして、その位置ずれを打ち消すべく歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを変化させた後、再び位置ずれを測定し、それが零となることを確認し、そのときのΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを、各測定点におけるΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの最適値とする（Ｓ１６）。
【０１９４】
ただし、この測定は必ずしもナイフエッジ１８の走査による必要はなく、重金属製の微細構造の走査によってもよい。その場合、電流検出器（ファラデーカップ）１９に流入するビーム電流を検出する代わりに、重金属製の微細構造からの反射電子を検出する。
【０１９５】
このようにして各測定点におけるΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの最適値、すなわち上記位置ずれを最小とするこれらの値が求まれば、制御装置２１は、これらの分布を表す近似関数ΔＶ１Ａ（ｘ，ｙ）およびΔＶ１Ｂ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ１７）。そして、該近似関数より、各偏向座標に対する歪補正電圧を決定し、これらを記憶装置２２に記憶させる。
【０１９６】
これら一連の処理により、任意の偏向座標における歪収差が補正される。より具体的には、対物偏向器１３内の電位に由来する歪収差および対物レンズ９の磁界に由来する歪収差とともに、フォーカス補正、２回非点補正、および３回非点補正の結果生じた歪収差が補正される。ここで、フォーカス補正の結果、歪収差が発生するのは、補正のために発生させた電位零次成分が電子ビーム１の電子を加減速し、電子ビーム１の偏向量を変化させることによる。他方、２回および３回非点補正の結果、歪収差が発生するのは、（１９）式から分かるように、偏向電圧が零でないとき、すなわちＶ１Ｃ≠０のとき、対物偏向器１３の中心軸周りの電位２次成分φ２および３次成分φ３が、電子ビーム１の主光線の周
りにｍ＝１に関する電位ｍ次成分φｍｎ、すなわちφ１２およびφ１３を生むことによる。
【０１９７】
以上のステップＳ１０〜Ｓ１７を経れば、任意の偏向座標における像面湾曲収差、２回および３回非点収差、および歪収差が全て補正される。厳密には、（１９）式から分かるように、偏向電圧が零でないとき、すなわちＶ１Ｃ≠０のとき、２回非点補正、３回非点補正、および歪補正のため対物偏向器１３の中心軸周りに発生させた電位２次成分φ２、３次成分φ３、および１次成分φ１が、それぞれ、電子ビーム１の主光線の周りに電位零次成分φ０２、φ０３、およびφ０１を生み、そしてこれらの成分が像面湾曲収差を生むが、その像面湾曲収差は無視できる。これは、非点補正電圧および歪補正電圧は一般に偏向電圧に比べて桁違いに小さいことによる。
【０１９８】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム偏向装置１００ａは、例えば、以下の特徴を有する。
【０１９９】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、制御装置２１は、ｎ回非点収差（ｎ＝２，３，・・・，Ｎ、Ｎは３以上の整数）を打ち消すためのｎ回非点補正信号を偏向信号に重畳し、偏向信号の印加により偏向した電子ビーム１が入射する偏向座標毎に、ｎ回非点補正信号の重畳により発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、偏向信号に重畳する。これにより、電子ビームのぼけ（収差）を小さくすべく偏向信号にｎ回非点補正信号を重畳した際に、偏向座標によらず、２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の発生を抑制することができる。すなわち、荷電粒子ビームを偏向したうえで、ｎ回非点収差を補正する際に、新たな収差（２、３、・・・、ｎ−１回非点収差）の発生を抑制することができる。これにより、例えば、２、３、・・・、ｎ−１回非点収差のため電子ビーム１のぼけが大きくなることがない。したがって、ｎ回非点収差を最小とするためのｎ回非点補正信号を偏向座標毎に決定する際に、ｎ回非点補正信号の決定が２、３、・・・、ｎ−１回非点収差により妨げられない。ただし、本実施形態においては、Ｎ＝３とし、対物偏向器１３、すなわち８極偏向器による電子ビーム１の偏向に伴い生じる２回および３回非点収差を補正した。
【０２００】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、制御装置２１は、ｎ回非点補正信号に関する多極子（対物偏向器１３）の各電極に対する電圧の配分を、ｎ＝Ｎの場合を除きｎ回非点補正信号の重畳時に電位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分、または磁位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分の発生が抑制されるように行う。そのため、電子ビーム１のぼけを小さくすべくｎ回非点補正信号を重畳した際、偏向座標によらず、ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ回非点収差の発生が抑制される。すなわち、これらの収差のため電子ビーム１のぼけが大きくなることがない。したがって、ｎ回非点収差を最小とするｎ回非点補正信号を偏向座標毎に決定する際、ｎ回非点補正信号の決定がこれらの収差により妨げられることがない。
【０２０１】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、多極子（対物偏向器１３）の各極の位置を表す、多極子（対物偏向器１３）の中心軸周りの角度をθとし、ｎ回非点補正信号を構成する２成分をＶｎＡおよびＶｎＢとし、ＶｎＡおよびＶｎＢに関する各電極Ｅ１〜Ｅ８に対する電圧配分を表す分布関数をそれぞれｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）としたときに、制御装置２１は、ＶｎＡおよびＶｎＢをパラメータとし、ｎ回非点補正信号としてＶｎ（θ）＝ＶｎＡｆｎＡ（θ）＋ＶｎＢｆｎＢ（θ）を偏向信号に重畳して、ＶｎＡおよびＶｎＢの値を偏向座標毎に決定し、このように決定したＶｎＡおよびＶｎＢを代入したＶｎ（θ）を偏向座標毎のｎ回非点補正信号とする。これにより、収差図形を顕微鏡像として観察することなく、ナイフエッジ走査によりｎ回非点収差の大きさ、すなわちビームぼけの大きさを評価することで、ｎ回非点補正（本実施形態では２回非点補正、３回非点補正）を実施することができる。すなわち、収差図形を顕微鏡像として観察する機能を有しない
荷電粒子ビーム装置においても、ｎ回非点補正が可能となる。
【０２０２】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、ＶｎＡに応じて発生する電位ｎ次成分と、ＶｎＢに応じて発生する電位ｎ次成分とは、互いに直交するため、ＶｎＡおよびＶｎＢのうちの一方を増減することが、もう一方を増減しない。したがって、ｎ回非点収差を最小とするこれらの値を決定する際、一方の値の決定がもう一方の値の決定を妨げることがない。
【０２０３】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、ｎ回非点補正信号の重畳により発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すための２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を、２≦ｍ≦ｎ−１を満たす整数ｍに関するｍ回非点補正信号（２≦ｍ≦ｎ−１、ｍは整数）とし、ｍ回非点補正信号を構成する２成分をＶｍＡおよびＶｍＢとしたときに、制御装置２１は、ＶｎＡの所定の変化量ΔＶｎＡに応じて発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の各々を打ち消すための、ｍ回非点補正信号の２成分ＶｍＡおよびＶｍＢの変化量の、ΔＶｎＡに対する比ρｍＡｎＡおよびρｍＢｎＡと、ＶｎＢの所定の変化量ΔＶｎＢに応じて発生する２、３、・・・、ｎ−１回非点収差の各々を打ち消すための、ｍ回非点補正信号の２成分ＶｍＡおよびＶｍＢの変化量の、ΔＶｎＢに対する比ρｍＡｎＢおよびρｍＢｎＢとを、偏向座標毎に決定し、該比ρｍＡｎＡ、ρｍＢｎＡ、ρｍＡｎＢ、およびρｍＢｎＢと偏向座標毎のＶｎＡおよびＶｎＢとの積ρｍＡｎＡＶｎＡ、ρｍＢｎＡＶｎＡ、ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＢｎＢＶｎＢを算出し、該積ρｍＡｎＡＶｎＡ、ρｍＢｎＡＶｎＡ、ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＢｎＢＶｎＢの和ρｍＡｎＡＶｎＡ＋ρｍＡｎＢＶｎＢ、およびρｍＡｎＢＶｎＢ＋ρｍＢｎＢＶｎＢを、ｍ回非点補正信号の２成分ＶｍＡおよびＶｍＢとする。これにより、２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号が決定できる。すなわち、ｎ回非点補正に伴い発生しうる２、３、・・・、ｎ−１回非点収差が除去できる。
【０２０４】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、制御装置２１は、Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号を構成する成分の値の決定を、該値が収束するまで繰り返す。これにより、補正残差を小さくすることができる。
【０２０５】
荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、制御装置２１は、ｎ回非点補正信号を決定した後に、歪収差を打ち消すための歪補正信号を決定する。これにより、Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正に伴い発生しうる歪収差がまとめて補正される。もし、これらの非点補正が完了する前に歪補正信号を決定し、それに基づき歪補正を施しても、その後に再び歪補正信号を決定し、それに基づき歪補正を施す必要がある。
【０２０６】
４．  変形例
次に、本実施形態に係る可変成形電子ビーム描画装置１００の変形例について、説明する。なお、以下では、上述した可変成形電子ビーム描画装置１００と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０２０７】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図７は、第１変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３の構成を示す図である。図８は、第１変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３の分布関数を、対物偏向器１３のＸＹ断面とともに示す図である。
【０２０８】
第１変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３は、図７に示すように、図２に示す荷電粒子ビーム偏向装置１００ａの対物偏向器１３に対して、π／８（２２．５°）だけ回転している。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸上に電極Ｅ１〜Ｅ８がない。
【０２０９】
第１変形例における、偏向電圧、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、２回非点補正電圧、および３回非点補正電圧の電極電圧配分を表す分布関数を、図８に示す。図８に示す分布関数のうちｆ１Ａ（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、およびｆ３Ａ（θ）の各電極位置における値は、ｃｏｓ（ｎθ）／ｃｏｓ（ｎπ／８）に一致する。すなわち、これらの分布関数は、θがπ／８の奇数倍のとき、それぞれｆｎＡ（θ）＝ｃｏｓ（ｎθ）／ｃｏｓ（ｎπ／８）と表せる。また、ｆ１Ｂ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、およびｆ３Ｂ（θ）の各電極位置における値は、ｓｉｎ（ｎθ）／ｃｏｓ（ｎπ／８）に一致する。すなわち、これらの分布関数は、θがπ／８の奇数倍のとき、それぞれｆｎＢ（θ）＝ｓｉｎ（ｎθ）／ｃｏｓ（ｎπ／８）と表せる。
【０２１０】
ｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）を表す上記式の右辺分母ｃｏｓ（ｎπ／８）は、電極Ｅ１におけるｆｎＡ（θ）の値、すなわちｆｎＡ（π／８）を１とするためのものであるが、必ずしも必要ではない。すなわち、上記ｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）は、それぞれ、ｆｎＡ（θ）＝ｃｏｓ（ｎθ）およびｆｎＢ（θ）＝ｓｉｎ（ｎθ）としてよい。これは、先に述べたように、これらの分布関数は自由に定数（零以外）倍してよいことによる。
【０２１１】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図９は、第２変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３の構成を示す図である。図１０は、第２変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３の分布関数を、対物偏向器１３のＸＹ断面とともに示す図である。
【０２１２】
上述した図２に示す荷電粒子ビーム偏向装置１００ａの対物偏向器１３の極数は、８極であった。
【０２１３】
これに対して、第１変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３の極数は、図９に示すように、１２極である。したがって、電極Ｅ１〜Ｅ８の間隔は、π／６となる。
【０２１４】
本変形例においては、制御装置２１は、ｎ回非点補正として、２回および３回非点補正に加え、４回および５回非点補正を実施する。すなわち、対物偏向器１３に印加される偏向電圧に、ｎ回非点補正電圧として、２回、３回、４回、および５回非点補正電圧を重畳する。
【０２１５】
本変形例における、偏向電圧、歪補正電圧、フォーカス補正電圧、２回非点補正電圧、３回非点補正電圧、４回非点補正電圧、および５回非点補正電圧の電極電圧配分を表す分布関数を、図１０に示す。図１０に示す分布関数のうちｆ１Ａ（θ）、ｆ０Ａ（θ）、ｆ２Ａ（θ）、ｆ３Ａ（θ）、ｆ４Ａ（θ）、およびｆ５Ａ（θ）の各電極位置における値はｃｏｓ（ｎθ）に一致する。すなわち、これらの分布関数は、θがπ／６の整数倍のとき、それぞれｆｎＡ（θ）＝ｃｏｓ（ｎθ）と表せる。また、ｆ１Ｂ（θ）、ｆ２Ｂ（θ）、ｆ３Ｂ（θ）、ｆ４Ｂ（θ）、およびｆ５Ｂ（θ）の各電極位置における値は、ｓｉｎ（ｎθ）に一致する。すなわち、これらの分布関数は、θがπ／６の整数倍のとき、それぞれｆｎＢ（θ）＝ｓｉｎ（ｎθ）と表せる。
【０２１６】
ただし、本変形例において対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向した状態にて３回非点補正を施すと、上述したように、２回非点収差が新たに発生する。また、それだけでなく、同じく対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向した状態にて４回または５回非点補正を施すと、それぞれ、３回および２回非点収差、または４回、３回、および２回非点が新たに発生する。したがって、本変形例において３回、４回、および５回非点補正を施
す際には、新たに発生するこれらの非点収差を除去する必要がある。
【０２１７】
そのため、ｍ＝２、３、あるいは４、そしてＮ＝５とし、Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４Ａ、Ｖ４Ｂを、下記（３８）および（３９）式に従わせる。
【０２１８】
【数１０】
2014194982.tif 000012
【０２１９】
（３８）および（３９）式は、上記（２０）および（２１）式を一般化した式でもある。ｍ＝２、Ｎ＝３とすると、（３８）および（３９）式は、それぞれ（２０）および（２１）式に一致する。
【０２２０】
ただし、（３８）および（３９）式において、ＶｍＡｉ（ｘ，ｙ）およびＶｍＢｉ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、ｍ＋１≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関するＶｎＡ（ｘ，ｙ）とＶｎＢ（ｘ，ｙ）のいずれにも依存しないＶｍＡ（ｘ，ｙ）およびＶｍＢ（ｘ，ｙ）の成分を表し、補正電圧比ρｍＡｎＡ（ｘ，ｙ）、ρｍＢｎＡ（ｘ，ｙ）、ρｍＡｎＢ（ｘ，ｙ）、ρｍＢｎＢ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、
ρｍＡｎＡ（ｘ，ｙ）＝（ＶｍＡ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ＋ΔＶｎＡ，ＶｎＢ）−ＶｍＡ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＡ    ・・・（４０）
ρｍＢｎＡ（ｘ，ｙ）＝（ＶｍＢ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ＋ΔＶｎＡ，ＶｎＢ）−ＶｍＢ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＡ    ・・・（４１）
ρｍＡｎＢ（ｘ，ｙ）＝（ＶｍＡ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ＋ΔＶｎＢ）−ＶｍＡ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＢ    ・・・（４２）
ρｍＢｎＢ（ｘ，ｙ）＝（ＶｍＢ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ＋ΔＶｎＢ）−ＶｍＢ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＢ    ・・・（４３）
に従う。
【０２２１】
（４０）−（４３）式において、ＶｍＡ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ）およびＶｍＢ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ）は、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢが偏向電圧に重畳されている状態で決定されたｍ回非点補正電圧ＶｍＡおよびＶｍＢの最適値、すなわちｍ回非点収差を最小とするこれらの値を表し、ΔＶｎＡおよびΔＶｎＢは、それぞれ、ＶｎＡおよびＶｎＢの変化量を表す。ただし、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢを、それぞれΔＶｎＡおよびΔＶｎＢだけ変化させる際、他の非点補正電圧すなわちｎ’（≠ｎ）回非点補正電圧Ｖｎ’ＡおよびＶｎ’Ｂは固定とする。つまり、上記補正電圧比は、ＶｍＡおよびＶｍＢをＶｎＡまたはＶｎＢで偏微分したものに相当する。また、その際、ΔＶｎＡおよびΔＶｎＢは、偏向座標によらず、固定してよい。
【０２２２】
上記の工夫により、５回非点補正に伴い発生する４回、３回、および２回非点収差、４回非点補正に伴い発生する３回および２回非点収差、そして３回非点補正に伴い発生する２回非点収差を除去することができる。すなわち、２回、３回、４回、および５回非点収差を互いに独立に補正することができる。ここで、複数の収差が互いに独立とは、ある収差を増減することが、その副作用として、他の収差を増減しないことを指す。
【０２２３】
ただし、これらの非点補正電圧の決定は、５回、４回、３回、２回非点の順に、すなわちｎの大きなものから、続けて実施する。そのようにすれば、先に補正された非点収差を
後から大きくすることなく、これらを決定することができる。そして、そのうえで、この一連の決定を、各非点補正電圧が収束するまで繰り返せば、上記補正電圧比に含まれる誤差に由来する非点収差を、零に収束させることができる。
【０２２４】
以上で説明したように、本変形例では、制御装置２１は、２回、３回、４回、および５回非点補正を実施する。ただし、その際、制御装置２１は、Ｎ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号（本変形例ではＮ＝５）の順にＮ、Ｎ−１、・・・、２回非点補正信号を決定する。そのため、ｎ回非点補正信号の重畳に伴い発生しうる２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を除去するための非点補正信号に誤差が含まれていたとしても、既に補正された非点収差（Ｎ、Ｎ−１、・・・、ｎ回非点収差）を新たに発生させることなく、まだ補正されていない非点収差（ｎ−１、ｎ−２、・・・、２回非点収差）を補正することができる。その結果、２回非点収差の補正を施した時点の補正残差が小さくなる。もし、例えば、逆に、２、３、・・・、Ｎ回非点収差の順にこれらの非点収差を補正すると、ｎ回非点補正信号の重畳に伴い、既に補正された非点収差（２、３、・・・、ｎ−１回非点収差）が新たに発生するため、Ｎ回非点収差の補正を施した時点の補正残差が大きくなる。
【０２２５】
（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図１１は、第３変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置の対物偏向器１３の分布関数を、対物偏向器１３のＸＹ断面とともに示す図である。図１１から分かるように、本変形例における対物偏向器１３の極数は８極とする。
【０２２６】
本変形例では、制御装置２１は、２回および３回非点補正に加え、４回非点補正を実施する。
【０２２７】
本変形例における４回非点補正電圧の電極電圧配分を、図１１に示す。図１１（ａ）または（ｂ）の電極電圧配分を、それぞれ、上述した本実施形態および第１変形例の対物偏向器１３に適用すれば、４回非点収差の２成分のうち１成分のみを発生させることができる。
【０２２８】
上記１成分により４回非点収差を完全に補正することはできないが、それにより４回非点収差を不完全ながらも補正することは、解像度の向上に寄与する。そのような補正を施すには、（３８）、（３９）式におけるＶ４ＡおよびＶ４Ｂのうち、いずれか一方を零とし、もう一方を、図１１の電極電圧配分に基づき、Ｖ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂとともに偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂに重畳すればよい。
【０２２９】
（４）第４変形例
次に、第４変形例について説明する。
【０２３０】
上述した図２，７，９，および１１に示す対物偏向器１３の電極は、等分割されていたが、本変形例では、対物偏向器１３の電極が、等分割されていない。
【０２３１】
電極電圧配分を表す分布関数ｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）は、上述した実施形態では、各電極位置においてｆｎＡ（θ）＝ｃｏｓ（ｎθ）およびｆｎＢ（θ）＝ｓｉｎ（ｎθ）と表せたが、本変形例ではそのようには表せない。また、電極電圧配分を表す分布関数（ｎ≧１）は、後述するように、必ずしも互いに直交しない。
【０２３２】
もし、上記式に基づく電極電圧配分を本変形例にて踏襲すると、第一に、ｎ回非点補正電圧により、電位ｎ＋１、ｎ＋２、・・・、Ｎ次成分が発生しうる。そして、第二に、電位ｎ次成分を構成する２成分、すなわちＶｎＡおよびＶｎＢに比例する成分が互いに独立とならない。すなわち、一方の成分を増減することが、その副作用として、もう一方の成
分を増減しうる。これらのことは、本変形例における対物偏向器１３の電極が等分割されていないことに由来する。
【０２３３】
本変形例にてＶｎＡおよびＶｎＢに関する電極電圧配分を適切に決定するには、まず、第一に、特定の電極に関するフーリエ係数、すなわち、特定の電極の電圧を零でない値にし、かつ残りの電極の電圧を零にした場合のフーリエ係数を求めればよい。このフーリエ級数は、特定の電極の、電位ｎ次成分への寄与と解釈できる。そして、第二に、フーリエ係数を用いて電極電圧を線形結合して得られる電位ｎ次成分のうち不要な成分が打ち消される（必要な成分が残される）ことを表す条件式から、該条件式を満たす電極電圧ＶＥ１、ＶＥ２、・・・、ＶＥ８の組み合わせを見出せばよい。すなわち、これらの電極電圧に関する連立方程式を解けばよい。
【０２３４】
以降では、差し当たり、ＶｎＡに関する電極電圧配分すなわちｆｎＡ（θ）を決定する方法についてのみ説明する。また、対物偏向器１３の極数をＫ（≧１）とする。
【０２３５】
対物偏向器１３の特定の電極に関するフーリエ係数を求めるには、ｒ＝Ｒとし、電極Ｅｋ（ｋは１≦ｋ≦Ｋを満たす整数）の電圧、すなわちＶＥｋを零でない値に、そして残りの電極の電圧を零としたうえで、ＶＥ＝ＶＥｋとし、ｆ（θ）＝Ｖ（θ）／ＶＥｋ（簡単には、ＶＥ＝ＶＥｋ＝１とし、ｆ（θ）＝Ｖ（θ））を先述のフーリエ係数の定義すなわち（１２）、（１２’）、（１３）、および（１３’）式に当てはめる。
【０２３６】
上記フーリエ係数を用いて電極電圧を線形結合して得られる上記電位ｎ次成分は、下記（４４）式のように表せる。
【０２３７】
【数１１】
2014194982.tif 000013
【０２３８】
（４４）式にて、ａｎＥｋおよびｂｎＥｋは上記フーリエ係数であり、φｎＡおよびφｎＢは、それぞれ、下記（４５）式、（４６）式である。
【０２３９】
【数１２】
2014194982.tif 000014
【０２４０】
また、ＶＥｋの値は、（１２）、（１２’）、（１３）、および（１３’）式によりフーリエ係数ａｎＥｋおよびｂｎＥｋを決定した際の値に固定されているのではなく、未定である。
【０２４１】
上記条件式、すなわち上記電位成分のうち不要な成分が打ち消されることを表す条件式としては、合計Ｋ−１式必要である。このことは、Ｋ極の電極うちの１極として、例えば電極Ｅ１を選び、その電極電圧をＶＥ１＝１とすれば、残りのＫ−１極の電極電圧ＶＥ２、ＶＥ３、・・・、ＶＥＫがそれぞれ一意に定まることに対応する。
【０２４２】
上記合計Ｋ−１式よりこれらの電極電圧が定まれば、各電極位置におけるｆｎＡ（θ）
の値は、ｆｎＡ（２π（ｋ−１）／Ｋ）＝ＶＥｋと表せる。ただし、ｆ０Ａ（θ）は、自明の通り、必ずｆ０Ａ（θ）＝１と表せる。
【０２４３】
上記合計Ｋ−１式の内訳は、目的のｆｎＡ（θ）に関するｎをｎ’とすれば、Ｋが奇数の場合は０≦ｎ≦Ｎかつｎ≠ｎ’、Ｋが偶数の場合は０≦ｎ≦Ｎ＋１かつｎ≠ｎ’を満たすｎに関し、（４５）式の表すφｎＡを零とするための条件式（下記（４７）式）（計ＮまたはＮ＋１式）と、１≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関し、（４６）式の表すφｎＢを零とするための条件式（下記（４８）式）（計Ｎ式）である。
【０２４４】
【数１３】
2014194982.tif 000015
【０２４５】
これに補足すれば、ｎ＝０に関するφｎＢすなわちφ０Ｂは、ｂ０Ｅｋの定義（ｂ０Ｅｋ＝０）より、必ず零となる。
【０２４６】
ここで、Ｎは、先述のように補正の対象となるｎ回非点収差の最大回数であるとともに、全方位の補正が可能なｎ回非点収差の最大回数でもある。Ｎを、Ｋを用いて表せば、
Ｎ＝（Ｋ−１）／２    ・・・（４９）
である。（４９）式にて、Ｎは小数点以下切り捨てとする。
【０２４７】
上記条件式の合計数は、例えばＫ＝８および１２のときは、それぞれ、７および１１である。上記条件式の内訳は、例えばｎ’＝２なら、それぞれ、ｎ＝０、１、３、４に関する（４７）式とｎ＝１、２、３に関する（４８）式、およびｎ＝０、１、３、４、５、６に関する（４７）式とｎ＝１、２、３、４、５に関する（４８）式である。また、このとき、Ｎは、（４９）式より、それぞれＮ＝３および５となる。このことは、上述した実施形態および第２変形例にて、それぞれ、最大でｎ＝３および５に関するｎ回非点補正まで実施できることに対応する。逆に言えば、最大でｎ＝３または５に関するｎ回非点補正を可能とするには、極数Ｋは、それぞれ最低７または１１であればよい。
【０２４８】
以上が、本変形例における、ＶｎＡに関する電極電圧配分、すなわち対物偏向器１３の電極が等分割されていない場合におけるｆｎＡ（θ）を決定する方法である。同様の方法により、ＶｎＢに関する電極電圧配分すなわちｆｎＢ（θ）も決定できる。
【０２４９】
上記方法により求められた電極電圧配分すなわち分布関数ｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）に基づき、ＶｎＡおよびＶｎＢ（１≦ｎ≦Ｎ）により上記電位ｎ次成分φｎＡおよびφｎＢを発生させれば、該２成分間の位相差は±π／２となる。すなわち、ＶｎＡおよびＶｎＢ（１≦ｎ≦Ｎ）の生む電位ｎ次成分は互いに直交する。
【０２５０】
しかし、上記ｆｎＡ（θ）とｆｎＢ（θ）は、必ずしも互いに直交しない。このことを以下に説明する。
【０２５１】
その説明のため、まず、着目するｆｎＡ（θ）およびｆｎＢ（θ）（１≦ｎ≦Ｎ）に関するｎをｎ’とし、ｎ’（１≦ｎ’≦Ｎ）に関するＶｎ’ＡおよびＶｎ’Ｂの生む電位ｎ（ｎ≧０）次成分を
φｎ＝｛（ａｎｎ’ＡＶｎ’Ａ＋ａｎｎ’ＢＶｎ’Ｂ）／Ｒｎ｝ｒｎｃｏｓ（ｎθ）
＋｛（ｂｎｎ’ＡＶｎ’Ａ＋ｂｎｎ’ＢＶｎ’Ｂ）／Ｒｎ｝ｒｎｓｉｎ（ｎθ）
＝φｎＡ＋φｎＢ    ・・・（５０）
と表す。（５０）式は、（１４’）式から総和記号を外したものである。ただし、（５０）式にて、φｎＡおよびφｎＢは、それぞれ、
φｎＡ＝（ｒ／Ｒ）ｎ｛ａｎｎ’Ａｃｏｓ（ｎθ）＋ｂｎｎ’Ａｓｉｎ（ｎθ）｝Ｖｎ’Ａ      ・・・（５１）
φｎＢ＝（ｒ／Ｒ）ｎ｛ａｎｎ’Ｂｃｏｓ（ｎθ）＋ｂｎｎ’Ｂｓｉｎ（ｎθ）｝Ｖｎ’Ｂ      ・・・（５２）
であり、Ｖｎ’ＡおよびＶｎ’Ｂの各々の生む電位ｎ次成分を表す。
【０２５２】
（５０）−（５２）式は、０≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関しては、
φｎ＝（ａｎｎ’ＡＶｎ’Ａ／Ｒｎ）ｒｎｃｏｓ（ｎθ）＋（ｂｎｎ’ＢＶｎ’Ｂ／Ｒｎ）ｒｎｓｉｎ（ｎθ）    ・・・（５３）
φｎＡ＝（ｒ／Ｒ）ｎａｎｎ’Ａｃｏｓ（ｎθ）Ｖｎ’Ａ    ・・・（５４）
φｎＢ＝（ｒ／Ｒ）ｎｂｎｎ’Ｂｓｉｎ（ｎθ）Ｖｎ’Ｂ    ・・・（５５）
となる。これは、０≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関しては、（５０）−（５２）式中のｆｎ’Ａ（θ）およびｆｎ’Ｂ（θ）、すなわち上記方法により求められたｆｎ’Ａ（θ）およびｆｎ’Ｂ（θ）に由来するａｎｎ’Ｂおよびｂｎｎ’Ａが、零となることによる。言い換えると、０≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関して、上記φｎＡおよびφｎＢは、それぞれｒｎｓｉｎ（ｎθ）およびｒｎｃｏｓ（ｎθ）に比例する成分を含まない。
【０２５３】
ただし、（５４）および（５５）式の表すφｎＡおよびφｎＢのうち、ｎ≠ｎ’を満たすｎに関するものは、先述のように、零となる。このことは、０≦ｎ≦Ｎかつｎ≠ｎ’を満たすｎに関する上記ａｎｎ’Ａおよびｂｎｎ’Ｂが、それぞれ（５４）および（５５）式にて、零となることに対応する。
【０２５４】
（５１）、（５２）、（５４）、および（５５）式を用いれば、Ｖｎ’ＡおよびＶｎ’Ｂに関する電極電圧、すなわち対物偏向器１３にＶｎ’ＡおよびＶｎ’Ｂを印加することでｒ＝Ｒにおいて発生する電位φ
φ（Ｖｎ’Ａ，Ｒ，θ）＝Ｖｎ’Ａｆｎ’Ａ（θ）    ・・・（５６）
φ（Ｖｎ’Ｂ，Ｒ，θ）＝Ｖｎ’Ｂｆｎ’Ｂ（θ）    ・・・（５７）
を、それぞれ、下記（５８）および（５９）式で表すことができる。
【０２５５】
【数１４】
2014194982.tif 000016
【０２５６】
次に、これらの式から、（５６）および（５７）式中のｆｎ’Ａ（θ）およびｆｎ’Ｂ（θ）を導く。ｆｎ’Ａ（θ）およびｆｎ’Ｂ（θ）は、（５６）式と（５８）式、および（５７）式と（５９）式から、それぞれ、下記（６０）および（６１）式となる。
【０２５７】
【数１５】
2014194982.tif 000017
【０２５８】
（６０）および（６１）式によれば、ｂｎｎ’Ａ＝ａｎｎ’Ｂ＝０でない限り、ｆｎ’Ａ（θ）とｆｎ’Ｂ（θ）の直交性を判定するための定積分（６２）式が零とならないことが分かる。
【０２５９】
【数１６】
2014194982.tif 000018
【０２６０】
すなわち、ｆｎ’Ａ（θ）とｆｎ’Ｂ（θ）は、必ずしも互いに直交しない。
【０２６１】
本変形例では、上記方法を対物偏向器１３の電極が等分割されていない場合に適用したが、この方法は、対物偏向器１３の電極が等分割されている場合にも適用できる。すなわち、上述した実施形態におけるｆｎＡ（θ）として図３，８，および１０に示したｆｎＡ（θ）により表される電極電圧ＶＥｋ（１≦ｋ≦Ｋ）は、０≦ｎ≦Ｎ＋１かつｎ≠ｎ’を満たすｎに関して（４７）式を満たし、１≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関して（４８）式を満たす。また、図３，８，および１０に示したｆｎＢ（θ）により表される電極電圧ＶＥｋは、１≦ｎ≦Ｎかつｎ≠ｎ’を満たすｎに関して（４８）式を満たし、０≦ｎ≦Ｎ＋１を満たすｎに関して（４７）式を満たす。
【０２６２】
上記に補足すれば、後者の場合には、ｆｎＡ（θ）とｆｎＢ（θ）は、互いに直交する。これは、この場合における電極の対称性から、上記ｂｎｎ’Ａおよびａｎｎ’Ｂが、１≦ｎ’≦Ｎの場合だけでなく、ｎ’≧Ｎ＋１の場合も零となることによる。すなわち、（６０）および（６１）式において、ｂｎｎ’Ａ＝ａｎｎ’Ｂ＝０となり、（６２）式のＩが零となる。
【０２６３】
（５）第５変形例
次に、第５変形例について説明する。
【０２６４】
本変形例では、対物偏向器１３の極数Ｋを、（４９）式から決まるＫ＝２Ｎ＋１より大きくする。
【０２６５】
ここで、ＫとＮの関係は、上述した実施形態では、（４９）式を満たしたが、本変形例では（４９）式を満たさない。例えば、Ｋ＝１６のときは、（４９）式によれば、Ｎ＝７であるが、本変形例では、全１６極の電極のうち例えば１２極しか用いず、Ｎ＝５とする。つまり、２≦ｎ≦Ｎを満たすｎに関するｎ回非点補正として、２、３、４、および５回非点補正を実施する。このとき、実質的にＫ＝１２と見なせる。
【０２６６】
言い換えると、Ｎは、上述した実施形態においては、補正の対象となるｎ回非点収差の最大回数であるとともに全方位の補正が理論的に可能なｎ回非点収差の最大回数でもあるが、本変形例においては、補正の対象となるｎ回非点収差の最大回数ではあるものの、全方位の補正が理論的に可能なｎ回非点収差の最大回数ではなく、それより小さい。
【０２６７】
本変形例における電極電圧配分の求め方は、第４変形例に示した方法に準じる。ただし、用いる電極（上の例では１２極）以外の電極の電圧は、常時零とする。
【０２６８】
（６）第６変形例
次に、第６変形例について説明する。図１２は、第６変形例に係る可変成形電子ビーム描画装置２００の構成を示す図である。
【０２６９】
本変形例に係る可変成形電子ビーム描画装置２００では、図１２に示すように、対物偏向器１３とは別に対物偏向器１３’が設けられている。
【０２７０】
本変形例では、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａは、偏向電圧を対物偏向器１３には印加せず、対物偏向器１３’に印加する。つまり、対物偏向器１３’により電子ビーム１を偏向し、対物偏向器１３により像面湾曲補正、ｎ回非点補正（２回非点収差、３回非点収差）、および歪補正を施す。ただし、これらのうち像面湾曲補正および歪補正は、対物偏向器１３の代わりに対物偏向器１３’によってもよい。
【０２７１】
本変形例においても、ｎ回非点補正の際は、ｎ回非点補正に伴い発生しうる２、３、・・・、ｎ−１回非点収差を打ち消すべく、ｎ回非点補正信号に２、３、・・・、ｎ−１回非点補正信号を重畳する。本変形例においてｎ回非点補正に伴い２、３、・・・、ｎ−１回非点収差が発生しうるのは、すなわち対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しなくてもこれらの非点収差が発生しうるのは、対物偏向器１３の軸と電子ビーム１の軸とが、現実の光学系１０１においては必ずしも一致しないことによる。この不一致は、現実のレンズ、偏向器、および補正器類の加工・組立誤差が零ではないことに由来する。
【０２７２】
（７）第７変形例
次に、第７変形例について説明する。
【０２７３】
本変形例では、上述した実施形態と同様に、像面湾曲収差およびｎ回非点収差とともに、歪収差を補正する。ただし、本変形例では、ｎ回非点補正に伴い発生する歪収差と、それ以外の歪収差とを互いに区別して補正する。具体的には、ｎ回非点補正に伴い発生する歪収差に対する歪補正電圧（歪補正信号）は、ｎ回非点補正電圧から決定し、それ以外の歪収差に対する歪補正電圧は、上述した実施形態における手法（図５のＳ１６）により決定する。
【０２７４】
本発明においてｎ回非点補正に伴い歪収差が発生するのは、上述した実施形態におけるｎ＝２または３の場合に対し述べたように、ｎ回非点補正のため対物偏向器１３内に発生させた電位ｎ次成分φｎが、対物偏向器１３により偏向された電子ビーム１の主光線周りにｍ＝１に関する電位ｍ次成分φｍｎ、すなわちφ１ｎを生むことによる。
【０２７５】
再記すれば、このことは、（１９）式から分かる。ただし、（１９）式中のＶ１Ｃ＝（Ｖ１Ａ＋ｉＶ１Ｂ）は、ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを含む。同様に、（１５）および（１６）式、または（１５’）および（１６’）式中のＶ１ＡおよびＶ１Ｂは、それぞれ、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを含む。
【０２７６】
以降で、ｎ回非点補正に伴う歪収差に対する補正について、詳細に説明する。そのため、まず、（１９）式からｎ回非点補正に伴う歪収差を導出し、次に、ｎ回非点補正に伴う歪収差からそれに対する歪補正電圧を導出する。
【０２７７】
（１９）式から上記歪収差を導出するには、まず、（１９）式のφｍｎに対する独立変数をｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢとし、φｍｎを全微分する。この全微分は、下
記（６３）式と表される。
【０２７８】
【数１７】
2014194982.tif 000019
【０２７９】
（６３）式において、ΔＶｎＡおよびΔＶｎＢは、それぞれ、ＶｎＡおよびＶｎＢの微小変化量を表す。ただし、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しないとき、すなわち偏向電圧Ｖ１Ｃが零のときのｎ（≧２）回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢを零とすれば、上記ΔＶｎＡおよびΔＶｎＢは、それぞれＶｎＡおよびＶｎＢに置き換えても差し支えない。これは、先に述べたように、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢは、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂに比べ、桁違いに小さいことによる。以降では、この置き換えに従い、（６３）式を改めて、下記（６３’）式と表す。
【０２８０】
【数１８】
2014194982.tif 000020
【０２８１】
（６３’）式右辺中の２つの偏導関数は、（１５）および（１６）式、または（１５’）および（１６’）式と、（１９）式とより、下記（６４）および（６５）式となる。
【０２８２】
【数１９】
2014194982.tif 000021
【０２８３】
（６４）および（６５）式を用いれば、（６３’）式は、下記（６６）式と表せる。
【０２８４】
【数２０】
2014194982.tif 000022
【０２８５】
（６６）式より、φ１ｎ、すなわち、対物偏向器１３の中心軸周りの電位ｎ次成分に由来する、電子ビーム１の主光線周りの電位１次成分は、下記（６７）式となる。
【０２８６】
【数２１】
2014194982.tif 000023
【０２８７】
（６７）式のｒＢ（ｚ）ｃｏｓθＢおよびｒＢ（ｚ）ｓｉｎθＢを、それぞれｘ（ｚ）およびｙ（ｚ）と表すと、（６７）式は、下記（６８）式となる。
【０２８８】
【数２２】
2014194982.tif 000024
【０２８９】
次に、（６８）式より、φ１ｎに由来するＸ軸およびＹ軸方向の電界、すなわち、下記（６９）および（７０）式を求め、（６９）、（７０）式を１つにまとめる。
【０２９０】
【数２３】
2014194982.tif 000025
【０２９１】
これにより、φ１ｎに由来する複素電界、すなわち、下記（７１）式が得られる。
【０２９２】
【数２４】
2014194982.tif 000026
【０２９３】
ただし、（７１）式において、Ｅ１ｎ＝Ｅ１ｘｎ＋ｉＥ１ｙｎ、ｃｎｎＡ＝ａｎｎＡ＋ｉｂｎｎＡ、ｃｎｎＢ＝ａｎｎＢ＋ｉｂｎｎＢである。
【０２９４】
（７１）式の複素電界Ｅ１ｎは、電子ビーム１を偏向し、電子ビーム１の材料１０への入射位置を変化させる。すなわち、歪収差を生む。同収差（複素数）は、下記（７２）式で表される。
【０２９５】
【数２５】
2014194982.tif 000027
【０２９６】
ただし、（７２）式において、ｗ（ｚ）（複素数）は、単位電界Ｅ１ｎ＝１が座標ｚにおける微小区間ｄｚに印加されることに起因する電子ビーム１の偏向の、電子ビーム１の材料１０に対する入射位置ずれへの寄与、すなわち歪収差Ｕｎへの寄与を表す。歪収差Ｕｎへの寄与ｗ（ｚ）は、偏向軌道Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）によらず一定とする。また、ｚ１およびｚ２は、それぞれ、対物偏向器１３の光源側端および材料側端におけるＺ座標を表す。対物偏向器１３の作る電位は、ｚ１≦ｚ≦ｚ２においては（１８）式に従うが、ｚ＜ｚ１、およびｚ＞ｚ２においては（１８）式によらず零とする。
【０２９７】
（７１）式を（７２）式に代入すれば、歪収差Ｕ１ｎは、下記（７３）式となる。
【０２９８】
【数２６】
2014194982.tif 000028
【０２９９】
ただし、（７３）式を導く際、Ｒｅ（Ｖ１Ｃｎ−１ｕ１ｎ−１（ｚ））＝Ｒｅ（Ｖ１Ｃｎ−１）Ｒｅ（ｕ１ｎ−１（ｚ））−Ｉｍ（Ｖ１Ｃｎ−１）Ｉｍ（ｕ１ｎ−１（ｚ））の関係を用いた。
【０３００】
（７３）式の表すＵ１ｎより、そのＸ成分Ｕ１ｘｎ＝Ｒｅ（Ｕ１ｎ）およびＹ成分Ｕ１ｙｎ＝Ｉｍ（Ｕ１ｎ）は、それぞれ、下記（７４）および（７５）式となる。
【０３０１】
【数２７】
2014194982.tif 000029
【０３０２】
（７４）および（７５）式における被積分関数は実数である。該関数はまた、単位偏向電圧Ｖ１Ｃ＝１に対する複素偏向軌道ｕ１（ｚ）と、対物偏向器１３に特有の係数ｃｎｎＡ＝ａｎｎＡ＋ｉｂｎｎＡおよびｃｎｎＢ＝ａｎｎＢ＋ｉｂｎｎＢと、にのみ依存し、偏向電圧Ｖ１Ｃやｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢには依存しない。そのため、該関数の積分も、偏向電圧Ｖ１Ｃやｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢには依存しない。したがって、該関数の積分は実数定数と見なせる。また、（７４）および（７５）式において、Ｒｅ（Ｖ１Ｃｎ−１）およびＩｍ（Ｖ１Ｃｎ−１）は、それぞれ下記（７６）および（７７）式で表せる。
【０３０３】
【数２８】
2014194982.tif 000030
【０３０４】
すなわち、Ｒｅ（Ｖ１Ｃｎ−１）およびＩｍ（Ｖ１Ｃｎ−１）は、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂの２元ｎ−１次または２元ｎ−２次関数となる。ただし、（７６）および（７７）式にて、（ｎ−１）／２および（ｎ−２）／２の小数部は切り捨てとする。
【０３０５】
以上のことから、ｎ回非点補正に伴う歪収差のＸ成分Ｕ１ＸｎおよびＹ成分Ｕ１Ｙｎは、偏向電圧Ｖ１Ｃやｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢに依存しない実数定数Ｆ１ｘｎＡｍ’、Ｆ１ｘｎＢｍ’、Ｆ１ｙｎＡｍ’、Ｆ１ｙｎＢｍ’を用いて、下記（７８）および（７９）式で表せる。
【０３０６】
【数２９】
2014194982.tif 000031
【０３０７】
（７８）および（７９）式の表すＵ１ＸｎおよびＵ１Ｙｎに対する歪補正電圧成分ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎは、それぞれ、歪収差Ｕ１ｎ＝Ｕ１ｘｎ＋ｉＵ１ｙｎを打ち消す微小偏向−Ｕ１ｎを生むための偏向電圧変化ΔＶ１Ｃｎ＝ΔＶ１Ａｎ＋ｉΔＶ１Ｂｎ＝−Ｕ１ｎ／ｕ１（ｚｓ）の実数および虚数成分として、
ΔＶ１Ａｎ＝−（Ｒｅ（ｕ１（ｚｓ））Ｕ１ｘｎ＋Ｉｍ（ｕ１（ｚｓ））Ｕ１ｙｎ）／｜ｕ１（ｚｓ）｜２    ・・・（８０）
ΔＶ１Ｂｎ＝−（Ｒｅ（ｕ１（ｚｓ））Ｕ１ｙｎ−Ｉｍ（ｕ１（ｚｓ））Ｕ１ｘｎ）／｜ｕ１（ｚｓ）｜２    ・・・（８１）
と表せる。ただし、ｚｓは電子ビーム１の入射面、すなわち材料１０上面のＺ座標である。また、歪補正に伴い新たに発生する歪収差は無視した。これらの式は、Ｒｅ（ｕ１（ｚｓ））＝ｕ１（ｚｓ）、すなわちＩｍ（ｕ１（ｚｓ））＝０となるように対物偏向器１３の取付角（Ｚ軸周り）を決定すれば、
ΔＶ１Ａｎ＝−Ｕ１ｘｎ／ｕ１（ｚｓ）    ・・・（８０’）
ΔＶ１Ｂｎ＝−Ｕ１ｙｎ／ｕ１（ｚｓ）    ・・・（８１’）
と簡単になる。このとき、ｕ１（ｚｓ）は実数となる。以降では、歪補正電圧成分ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎは、（８０’）および（８１’）式に従う。
【０３０８】
（７８）、（７９）、（８０’）、（８１’）式より、ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎは、下記（８２）および（８３）式となる。
【０３０９】
【数３０】
2014194982.tif 000032
【０３１０】
（８２）、（８３）式に、ＶｎＡおよびＶｎＢの係数として、下記（８４）−（８７）式を導入すると、（８２）、（８３）式は、下記（８８）、（８９）式と表される。
【０３１１】
【数３１】
2014194982.tif 000033
【０３１２】
ただし、（８８）、（８９）式中、ΔＶ１ＡｎＡ＝ρ１ＡｎＡＶｎＡおよびΔＶ１ＡｎＢ＝ρ１ＡｎＡＶｎＢは、それぞれ、ＶｎＡおよびのＶｎＢの生む歪収差のＸ成分に対する歪収差補正電圧成分、そして、ΔＶ１ＢｎＡ＝ρ１ＢｎＡＶｎＡおよびΔＶ１ＢｎＢ＝ρ１ＢｎＢＶｎＢは、それぞれ、ＶｎＡおよびのＶｎＢ生む歪収差のＹ成分に対する歪収差補正電圧成分を表す。すなわち、これら合計４つの歪収差補正電圧成分のうち、同じ方向の歪収差を補正する２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢが、それぞれ、ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎとなる。
【０３１３】
（８８）および（８９）式を用いれば、２、３、・・・、Ｎ回非点補正電圧に由来する歪収差を全て補正するのに必要となる歪補正電圧は、下記（９０）、（９１）式となる。
【０３１４】
【数３２】
2014194982.tif 000034
【０３１５】
（８８）および（８９）式は、それぞれ、Ｖ１ＡｎおよびＶ１Ｂｎの全微分、そして、（９０）および（９１）式は、それぞれ、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂの全微分に他ならない。すなわち、上記係数ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢは、それぞれ、下記（８４’）、（８５’）、（８６’）、（８７’）式と表せる。
【０３１６】
【数３３】
2014194982.tif 000035
【０３１７】
以降では、これらの係数ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢを、補正電圧比と称する。
【０３１８】
以上の説明から分かるように、ｎ回非点補正に伴う歪収差に対する歪補正電圧の成分ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎは、上記補正電圧比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢとｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢとから決定できる。ここで、ＶｎＡおよびＶｎＢはｎ回非点補正を実施した段階で決定されているから、これらをΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの決定のために新たに求める必要はない。
【０３１９】
上記補正電圧比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢは、（８４）−（８７）式から分かるように、ΔＶｎＡおよびΔＶｎＢのいずれにも依存しない。より具体的には、上記補正電圧比は、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂの２元ｎ−１次関数である。また、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂは、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを無視すれば、偏向座標ｘおよびｙの２元１次関数として表せる。
【０３２０】
これら２つの理由から、上記補正電圧比は、近似的に、ｘおよびｙの２元ｎ−１次関数
として表せる。具体的には、上記補正電圧比は、例えばＮ＝３とすれば、ｎ＝２のとき、すなわち２回非点補正を実施したとき、近似的にｘおよびｙの２元１次関数となり、ｎ＝３のときすなわち３回非点補正を実施したとき、近似的にｘおよびｙの２元２次関数となる。
【０３２１】
上記近似は、一般の可変成形電子ビーム描画装置において有効である。これは、可変成形電子ビーム描画装置において、偏向の大きさが最大で数百ミクロンであるのに対し、歪収差の大きさがぜいぜい数百ｎｍすなわち偏向の大きさの０．１％程度であること、すなわち歪補正電圧の大きさは偏向電圧の大きさの０．１％程度と小さいことによる。
【０３２２】
上記補正電圧比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢの分布を決定するには、すなわち各偏向座標におけるこれらの値を決定するには、まず、対物偏向器１３の偏向フィールド内の所定の点にて、上記補正電圧比を測定すればよい。そして、これらをそれぞれ補間し、任意の偏向座標における補正電圧比の値をそれぞれ決定すればよい。
【０３２３】
その際、上記所定の点の数すなわち上記補正電圧比の測定点数は、最低ｎ（ｎ＋１）／２点とすればよい。このことは、上記補正電圧比が、上述のように２元ｎ−１次関数で表されること、そして、２元ｎ−１次関数の係数の個数がｎ（ｎ＋１）／２個であることによる。具体的には、上記補正電圧比の測定点数は、ｎ＝２のとき、すなわち２回非点補正を実施したときは最低３点、ｎ＝３のとき、すなわち３回非点補正を実施したときは最低６点とすればよい。
【０３２４】
もし、ｎ回非点補正に伴う歪収差に対する歪補正電圧の決定を、上記の方法によるのではなく、例えば、歪収差を直接測定（図５のＳ１６）することによるならば、ｎ回非点補正電圧の分布がｘおよびｙの２元ｊ（≧１）次関数で表されるとき、少なくとも（ｊ＋ｎ）（ｊ＋ｎ＋１）／２点の測定点にて歪収差の測定を実施することが必要となる。これは、ｎ回非点補正電圧の分布がｘおよびｙの２元ｊ（≧１）次関数、そしてρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢがｘおよびｙの２元ｎ−１次関数で表されるとき、（３２）および（３３）式から分かるように、該歪収差の分布は２元ｊ＋ｎ−１次関数で表されること、そして２元ｊ＋ｎ−１次関数の係数の個数は（ｊ＋ｎ）（ｊ＋ｎ＋１）／２個であることによる。具体的には、例えばｎ回非点補正電圧の分布がｘおよびｙの２元６次関数で表される場合、上記補正電圧比の測定点数は、ｎ＝２のとき、すなわち２回非点補正を実施したときは最低３６点、ｎ＝３のときすなわち３回非点補正を実施したときは最低４５点必要となる。
【０３２５】
以上のことから分かるように、本手法にて歪補正電圧を決定する際、ｎが小さい（例えばｎ＝２または３）場合は、補正電圧比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢの測定点数は少なくて済む。これらの測定点数を少なくすれば、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを短時間で決定することができる。ただし、上記補正電圧比の測定結果には誤差が含まれることが考えられる。必要があれば、該測定結果の平滑化のため、上記補正電圧比の測定点数を上記点数ｎ（ｎ＋１）／２より多くするとよい。
【０３２６】
多くの場合、ｎ回非点収差は、ｎの増加とともに小さくなる。すなわち、補正の必要が生じるほど大きくなりうるのは、小さなｎに関するｎ回非点収差である。したがって、多くの場合、小さなｎに関するｎ回非点補正に伴う歪収差を補正すればよく、その結果、上記補正電圧比の測定点数は少なくて済む。
【０３２７】
ｎ回非点収差が上記のように多くの場合ｎの増加とともに小さくなる、すなわち逆に言えばｎの減少とともに大きくなることは、（１９）式を用いれば説明できる。ただし、ここで、ｎは、（１９）式におけるｍに相当し、ｎ回非点収差は、以降の説明におけるｍ回
非点収差、すなわち対物偏向器１３の中心軸（Ｚ軸）周りの電位ｎ次成分φｎに由来する、電子ビーム１の主光線周りの電位ｍ次成分φｍｎの生むｍ回非点収差に相当する。
【０３２８】
（１９）式によれば、対物偏向器１３の中心軸（Ｚ軸）周りの電位ｎ次成分に由来する、電子ビーム１の主光線周りの電位ｍ次成分φｍｎの生むビーム半径ｒＢ方向の電界は、下記（９２）式で表される。
【０３２９】
【数３４】
2014194982.tif 000036
【０３３０】
ただし、（９２）式のＧｍｎは、該電界の振幅であり、
Ｇｍｎ＝（｜ｃｎ｜ＶＥｒＢｎ−１（ｚ）／Ｒｎ）ｎＣｍ  ｍ（｜Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）｜／ｒＢ（ｚ））ｎ−ｍ    ・・・（９３）
である。
【０３３１】
（９３）式より、Ｇｍｎは（｜Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）｜／ｒＢ（ｚ））ｎ−ｍに比例することが分かる。すなわち、偏向電圧Ｖ１Ｃを高くすることで電子ビーム１の偏向軌道Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）が大きくなり、その結果｜Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）｜＞ｒＢ（ｚ）となれば、ｍが小さくなるとともにＧｍｎが指数関数的に大きくなり、したがってＥｍｒｎの生むｍ回非点収差も大きくなる。該ｍ回非点収差のこの性質は、電子ビーム１の偏向軌道Ｖ１Ｃｕ１（ｚ）が大きくなるとともに顕著となる。ただし、（９２）式において、γｍｎ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｉｍ（Ｖ１Ｃｎ−ｍｕ１ｎ−ｍ（ｚ））／｜Ｖ１Ｃｎ−ｍｕ１ｎ−ｍ（ｚ）｜）およびγｎ＝ａｒｃｓｉｎ（ｂｎ／｜ｃｎ｜）であり、ｃｎ＝ａｎ＋ｉｂｎである。
【０３３２】
次に、本変形例における収差補正の流れを説明する。図１３は、本変形例における収差補正の流れの一例を示すフローチャートである。ただし、図１３において、Ｎ＝３とする。すなわち、ｎ回非点補正として、２回および３回非点補正を施す。
【０３３３】
図１３に示すように、本変形例における収差補正の流れは、図６に示す制御装置２１によるフォーカス補正（像面湾曲補正）電圧決定処理（ステップＳ２０，Ｓ２１）、２回および３回非点補正電圧決定処理（ステップＳ２２，Ｓ２３）、第１の歪補正電圧決定処理（ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）、第２の歪補正電圧決定処理（ステップＳ２７，Ｓ２８）からなる。これらのうち、第１の歪補正電圧決定処理は、ｎ回非点補正に伴い発生する歪収差、具体的にはＶ２Ａ、Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、およびＶ３Ｂに由来する歪収差に対する補正であり、第２の歪補正電圧決定処理は、その他の歪収差、具体的にはＶ０Ａ、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂに由来する歪収差および対物レンズ９の磁場に由来する歪収差に対する補正である。また、フォーカス補正（像面湾曲補正）電圧決定処理（ステップＳ２０，Ｓ２１）は、上述した図５のステップＳ１０，Ｓ１１と同じであり、２回および３回非点補正電圧決定処理（ステップＳ２２，Ｓ２３）は、図５のステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５に相当する。なお、図１３に示す流れの始終に渡り、偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂには、常にフォーカス補正電圧Ｖ０Ａ、２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂ、３回非点補正電圧Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂ、歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂが重畳されており、必要に応じてこれらの値が変化するものとする。また、これらの補正電圧、および補正電圧比の
初期値は、零とする。
【０３３４】
（１）フォーカス補正電圧決定処理
制御装置２１は、まず、上述した図５に示すＳ１０およびＳ１１と同様の処理を行い、各偏向座標におけるフォーカス補正電圧Ｖ０Ａを最適化し（Ｓ２０）、これらの分布を表す近似関数Ｖ０Ａ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ２１）。そして、該近似関数より、各偏向座標に対するフォーカス補正電圧を決定し、これを記憶装置２２に記憶させる。
【０３３５】
この目的のため、対物偏向器１３の偏向フィールドは、有限数の区画に分割され、各区画におけるフォーカス補正電圧が、記憶装置２２に備えられた同じく有限のアドレス数のメモリの各々に格納される。そして、該メモリに格納された値が、偏向座標に応じて参照される。すなわち、上記フォーカス補正電圧は、上記区画が有限小であることから、偏向座標に対し不連続な関数となる。
【０３３６】
この補正電圧の記憶および参照の方法は、フォーカス補正電圧に対してだけでなく、２回および３回補正電圧と歪補正電圧に対しても適用される。したがって、２回および３回補正電圧と歪補正電圧も、偏向座標に対し不連続な関数となる。
【０３３７】
（２）２回および３回非点補正電圧決定処理
次に、制御装置２１は、上述した図５に示すＳ１２〜Ｓ１５と同様の処理を行い、各偏向座標における２回非点補正電圧Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂと３回非点補正電圧Ｖ３ＡおよびＶ３Ｂとを最適化し（Ｓ２２）、これらの分布を表す近似関数Ｖ２Ａ（ｘ，ｙ）、Ｖ２Ｂ（ｘ，ｙ）、Ｖ３Ａ（ｘ，ｙ）、Ｖ３Ｂ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ２３）。そして、該近似関数より、各偏向座標に対する２回および３回非点補正電圧を決定し、これらを記憶装置２２に記憶させる。
【０３３８】
（３）第１の歪補正電圧決定処理（ｎ回非点補正に伴い発生する歪収差の補正）
次に、制御装置２１は、所定の偏向座標にて、まず、２回非点補正電圧Ｖ２Ａを所定の変化量ΔＶ２Ａだけ変化させて歪収差を発生させ、ナイフエッジ１８の走査により電子ビーム１の位置を測定する。そして、該歪収差を打ち消すのに必要となる変化量だけ歪補正電圧成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを変化させ、それらの変化量のΔＶ２Ａに対する比ρ１Ａ２Ａおよびρ１Ｂ２Ａを算出する。次に、Ｖ２Ｂを所定の変化量ΔＶ２Ｂだけ変化させて歪収差を発生させ、同様に電子ビーム１の位置を測定する。そして、該歪収差を打ち消すのに必要となる変化量だけ歪補正電圧成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを変化させ、それらの変化量のΔＶ２Ｂに対する比ρ１Ａ２Ｂおよびρ１Ｂ２Ｂを算出する（Ｓ２４）。さらに、同様の方法により、ρ１Ａ３Ａ、ρ１Ｂ３Ａ、ρ１Ａ３Ｂ、およびρ１Ｂ３Ｂを算出する。ただし、上記所定の偏向座標の点数は、ｎ（ｎ＋１）／２点とする。
【０３３９】
上記歪収差測定は、必ずしもナイフエッジ１８の走査による必要はなく、上述したように、重金属製の微細構造の走査によってもよい。その場合、電流検出器１９に流入するビーム電流を検出する代わりに、重金属製の微細構造からの反射電子を検出する。
【０３４０】
上記補正電圧比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢ（ｎ＝２または３）を求めるには、（８４）−（８７）式を用いるのではなく、（８４’）−（８７’）の近似式、
ρ１ＡｎＡ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ１Ａ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ＋ΔＶｎＡ，ＶｎＢ）−Ｖ１Ａ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＡ    ・・・（８４’’）
ρ１ＢｎＡ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ１Ｂ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ＋ΔＶｎＡ，ＶｎＢ）−Ｖ１Ｂ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＡ    ・・・（８５’’）
ρ１ＡｎＢ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ１Ａ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ＋ΔＶｎＢ）−Ｖ１Ａ（ｘ，
ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＢ    ・・・（８６’’）
ρ１ＢｎＢ（ｘ，ｙ）＝（Ｖ１Ｂ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ＋ΔＶｎＢ）−Ｖ１Ｂ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ））／ΔＶｎＢ    ・・・（８７’’）
を用いるとよい。ただし、（８４’’）−（８７’’）式において、Ｖ１Ａ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ）およびＶ１Ｂ（ｘ，ｙ，ＶｎＡ，ＶｎＢ）は、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢに起因して発生する歪収差を打ち消すべく決定された偏向電圧Ｖ１ＡおよびＶ１Ｂを表す。また、ｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢを、それぞれΔＶｎＡおよびΔＶｎＢだけ変化させる際、他の非点補正電圧、すなわちｎ’（≠ｎ）回非点補正電圧Ｖｎ’ＡおよびＶｎ’Ｂは固定とする。その際、ｎ回非点補正電圧の変化量ΔＶｎＡおよびΔＶｎＢは、偏向座標によらず、固定してよい。
【０３４１】
このようにして各偏向座標におけるρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、ρ１ＢｎＢ（ｎ＝２または３）の最適値が求まれば、制御装置２１は、これらの分布を表す近似関数ρ１ＡｎＡ（ｘ，ｙ）、ρ１ＢｎＡ（ｘ，ｙ）、ρ１ＡｎＢ（ｘ，ｙ）、およびρ１ＢｎＢ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ２５）。そして、これらの関数とＳ２３で得られたｎ回非点補正電圧ＶｎＡおよびＶｎＢの近似関数とを、（９０）および（９１）式に反映させ、各偏向座標における歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを決定し（Ｓ２６）、これらを、記憶装置２２に記憶させる。
【０３４２】
ただし、ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂを決定する際、ＶｎＡおよびＶｎＢの値は、対物偏向器１３の偏向フィールド内の各区画におけるＶｎＡおよびＶｎＢの値、すなわち先述のメモリに格納された値とし、ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値は、各区画におけるこれらの値とする。さらには、各区画の大きさおよび座標を、ＶｎＡおよびＶｎＢとΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂとに共通とする。すなわち、これらに対する各区画を一対一に対応させる。
【０３４３】
このようにすれば、各区画における２回および３回非点補正電圧の値に対し、歪補正電圧の値が一つだけ存在するようになる。その結果、２回および３回非点補正電圧に対する区画が有限小であること、すなわちｎ回非点補正電圧が偏向フィールド内の座標に対し不連続的に変化することに由来する歪補正残差が解消される。言い換えると、２回および３回非点補正に伴い発生する歪収差を、その発生の段階から除去することができる。
【０３４４】
（４）第２の歪補正電圧決定処理（その他の歪収差の補正）
次に、制御装置２１は、所定の偏向座標にて、同じくナイフエッジ１８（または重金属製の微細構造）の走査により電子ビーム１の位置を測定する。そして、歪収差を打ち消すために必要となる変化量だけ各歪補正電圧成分を変化させて、各偏向座標における歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの最適値を決定する（Ｓ２７）。上記所定の偏向座標の個数は、歪収差の分布に応じて適宜決定する。
【０３４５】
このようにして各偏向座標における歪補正電圧ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの最適値が求まれば、これらの分布を表す近似関数ΔＶ１Ａ（ｘ，ｙ）およびΔＶ１Ｂ（ｘ，ｙ）を決定する（Ｓ２８）。そして、該近似関数より、各偏向座標に対する歪補正電圧を決定し、これらを記憶装置２２に記憶させる。
【０３４６】
ただし、これらの歪補正電圧、すなわち第２の歪補正電圧決定処理Ｓ２７、Ｓ２８で決定される歪補正電圧と、第１の歪補正電圧決定処理Ｓ２４，Ｓ２５、Ｓ２６で決定される歪補正電圧は、別々に記憶し、偏向電圧に重畳される前に加算する（図６には図示せず）。また、前者に対する偏向フィールドの区画は、後者に対する偏向フィールドの区画、すなわち後者およびｎ回非点補正電圧に対する偏向フィールドの区画より細かくする。これは、可変成形電子ビーム描画装置においては、ビーム位置ずれの補正残差に対する許容度
は、ビームぼけの補正残差に対するそれより小さいことによる。
【０３４７】
逆に言えば、ｎ回非点補正電圧に対する区画は、第２の歪補正電圧決定処理Ｓ２７、Ｓ２８で決定される歪補正電圧に対する区画より荒くてもよい。同じ理由から、フォーカス補正電圧に対する区画も、該歪補正電圧に対する区画より荒くてもよい。ｎ回非点補正電圧およびフォーカス補正電圧に対する区画をこのように粗くすれば、記憶装置２２に備えるメモリの容量を少なく抑えることができる。
【０３４８】
以上が、本変形例における収差補正の流れである。上述のステップＳ２０〜Ｓ２８を経れば、任意の偏向座標における像面湾曲収差、２回および３回非点収差、および歪収差が全て補正される。
【０３４９】
これらのステップのうち、仮にステップＳ２４、Ｓ２５，Ｓ２６を省いたとしても、理論上は歪収差の補正は可能であるが、その場合、ｎ回非点補正電圧に対する区画が有限小であること、すなわちｎ回非点補正電圧が偏向座標に対して不連続な関数であることにより発生しうる、歪収差の補正残差が問題となる。該補正残差を小さくすることは可能だが、そのためには、ステップＳ２７，Ｓ２８において電子ビーム１の位置を測定する所定の偏向座標の点数を増やす必要がある。すなわち、測定時間が増大する。
【０３５０】
以上で説明したように、本変形例では、制御装置２１は、ｎ回非点補正に伴い発生する歪収差をｎ回非点補正電圧から決定し補正する。そのためには上記補正電圧比を測定する必要があるが、その測定点数は、偏向フィールド内におけるｎ回非点補正電圧の分布が複雑となっても、増やす必要がない。すなわち、ｎ回非点補正電圧の分布が複雑となっても、補正電圧比を決定し、それに基づき、ｎ回非点収差の補正に伴い発生する歪収差を補正するのに要する時間は、変わらない。
【０３５１】
本変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置は、例えば、以下の特徴を有する。
【０３５２】
本変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置では、制御装置２１は、ｎ回非点補正信号ＶｎＡに応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分ΔＶ１ＡｎＡおよびΔＶ１ＢｎＡと、ｎ回非点補正信号ＶｎＢに応じて生じる歪収差を打ち消すための歪補正信号を構成する２成分ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＢとを偏向座標毎に決定し、歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１ＢｎＢから、同じ方向の歪収差を補正する２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢを算出し、該２成分同士の和ΔＶ１ＡｎＡ＋ΔＶ１ＡｎＢおよびΔＶ１ＢｎＡ＋ΔＶ１ＢｎＢを、それぞれ、歪補正信号の２成分ΔＶ１ＡｎおよびΔＶ１Ｂｎとする。これにより、ｎ回非点補正に伴い発生しうる歪収差を除去することができる。
【０３５３】
本変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置では、制御装置２１は、偏向座標の可変範囲を偏向フィールドとし、ｎ回非点補正信号ＶｎＡの所定の変化量ΔＶｎＡに応じて生じる歪収差を打ち消すための、歪補正信号の２成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの変化量の、前記ΔＶｎＡに対する比ρ１ＡｎＡおよびρ１ＢｎＡと、ＶｎＢの所定の変化量ΔＶｎＢに応じて生じる歪収差を打ち消すための、歪補正信号の前記２成分ΔＶ１ＡおよびΔＶ１Ｂの変化量の、ΔＶｎＢに対する比ρ１ＡｎＢおよびρ１ＢｎＢとを、偏向フィールドに含まれる所定のｎ（ｎ＋１）／２点以上の偏向座標点にて測定し、測定された前記比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値を補間することで、前記ＶｎＡおよびＶｎＢの値が割り振られた各偏向座標における比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値を決定し、比ρ１ＡｎＡ、ρ１ＢｎＡ、ρ１ＡｎＢ、およびρ１ＢｎＢの値と、ｎ回非点補正信号ＶｎＡおよびＶｎＢの値との積ρ１ＡｎＡＶｎＡ、ρ１ＢｎＡＶｎＡ、ρ１ＡｎＢＶｎＢ、およびρ１ＢｎＢＶｎＢを算出し、該積ρ１ＡｎＡＶｎ
Ａ、ρ１ＢｎＡＶｎＡ、ρ１ＡｎＢＶｎＢ、およびρ１ＢｎＢＶｎＢを、それぞれ、歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１ＢｎＢとする。これにより、歪補正信号の４成分ΔＶ１ＡｎＡ、ΔＶ１ＢｎＡ、ΔＶ１ＡｎＢ、およびΔＶ１ＢｎＢを決定することができる。すなわち、ｎ回非点補正に伴い発生しうる歪収差が除去できる。そのためには前記比を測定する必要があるが、その測定点数は、偏向フィールド内におけるｎ回非点補正信号の分布が複雑となっても、増やす必要がない。すなわち、ｎ回非点補正信号の分布が複雑となっても、前記比を決定し、それに基づき、ｎ回非点収差の補正に伴い発生する歪収差を補正するのに要する時間は、変わらない。
【０３５４】
ｎ回非点収差の分布の複雑さによらず前記比の測定点数を増やす必要がないのは、測定点数ｎ（ｎ＋１）／２が、前記比の偏向フィールド内における分布を表す関数、すなわち偏向座標ｘおよびｙの２元ｎ−１次関数の係数の個数に等しく、ｎ回非点補正信号の偏向フィールド内における分布に依存しないことによる。もし、例えば、上記歪収差の補正のため、上記歪収差を直接測定（図５のＳ１６、図１３のＳ２７）するならば、ｎ回非点補正信号の分布が偏向フィールド内の座標のｊ次関数で表されるとき、上記歪収差の測定を少なくとも（ｊ＋ｎ）（ｊ＋ｎ＋１）／２点の測定点にて実施することが必要となる。
【０３５５】
本変形例に係る荷電粒子ビーム偏向装置では、制御装置２１は、偏向フィールドを複数の区画に分割し、各区画に、該区画を代表する点の座標に対するｎ回非点補正信号およびｎ回非点補正に伴い発生する歪収差に対する歪補正信号を割り当て、各前記区画の座標および大きさを、前記ｎ回非点補正信号および前記歪補正信号に共通とする。これにより、区画毎の歪補正信号とｎ回非点補正信号の値を一対一に対応させることができる。そのため、ｎ回非点補正信号に対する区画が有限小であること、すなわちｎ回非点補正信号が偏向フィールド内の座標に対し不連続的に変化することに由来する歪補正残差が解消できる。言い換えると、ｎ回非点補正に伴い発生する歪収差を、その発生の段階から除去することができる。
【０３５６】
（８）第８変形例
次に、第８変形例について説明する。
【０３５７】
上述した荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、対物偏向器１３は、静電型であった。これに対して、対物偏向器１３は、磁界型であってもよい。すなわち、本変形例では、対物偏向器１３は、磁界を発生させるための複数のコイルを含んで構成されている。なお、対物偏向器１３を磁界型とする場合、上述した実施形態および上述した第１〜第７変形例における対物偏向器１３の電極が、コイルに対応し、電極電圧配分（電圧の配分）が、コイル電流配分（電流の配分）となる。したがって、上述した実施形態および上述した第１〜第７変形例における電極をコイルに、電極電圧配分をコイル電流配分に読み替えることができる。
【０３５８】
（９）第９変形例
次に、第９変形例について説明する。
【０３５９】
上述した荷電粒子ビーム偏向装置１００ａでは、第２の成形開口板７の開口が、矩形である場合について説明したが、第２の成形開口板７の開口の形状は、特に限定されず、所与の形状を有することができる。これにより、キャラクタープロジェクションを実施することができる。
【０３６０】
（１０）第１０変形例
次に、第１０変形例について説明する。
【０３６１】
上述した実施形態では、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａを、図１に示すように、可変成形電子ビーム描画装置に用いた場合について説明したが、荷電粒子ビーム偏向装置１００ａを、スポット電子ビーム描画装置に用いてもよい。すなわち、図１に示す光学系１０１は第１の成形開口板３および第２の成形開口板７の像を材料１０上に結ぶが、本変形例の光学系は、光源（クロスオーバー４ａ）の像を材料１０上に結ぶ。すなわち、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。
【０３６２】
（１１）第１１変形例
次に、第１１変形例について説明する。
【０３６３】
上述した実施形態では、可変成形電子ビーム描画装置１００は、電子ビーム１を用いていたが、電子ビーム１のかわりに、イオンビームを用いてもよい。
【０３６４】
なお、上述した実施形態は、一例であってこれらに限定されるわけではない。例えば、上述した実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０３６５】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０３６６】
１…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、２…照射レンズ、３…第１の成形開口板、４…電子ビーム供給部、６…成形レンズ、７…第２の成形開口板、８…縮小レンズ、９…対物レンズ、１２…成形偏向器、１３，１３’…対物偏向器、１４，１５…ブランカー、１７…ブランキング開口板、１８…ナイフエッジ、１９…電流検出器（ファラデーカップ）、２０…駆動アンプ、２１…制御装置、２２…記憶装置、３０…材料ステージ、１００…可変成形電子ビーム描画装置、１００ａ…荷電粒子ビーム偏向装置、２００…可変成形電子ビーム描画装置
【図１】
2014194982.tif 000037
【図２】
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【図３】
2014194982.tif 000039
【図４】
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【図５】
2014194982.tif 000041
【図６】
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【図７】
2014194982.tif 000043
【図８】
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【図９】
2014194982.tif 000045
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014194982.tif 000049
【図１４】
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【図１５】
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