JP7200062B2 - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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。
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で用いられる光学系の例を、図２２に示す。図２２においては、便宜上、光学系の構成要素（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。この光学系のレンズおよび偏向器類は、特に明示のない限り、それぞれ磁界型及び静電型とする。

上記光学系は、まず、図２２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。そして、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考えればよい。
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２２において、光源４の高さ位置に起点を持つ光線（二点鎖線）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２２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り生じる図形（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。

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、上述した重なりにより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。

投影図形１１の位置（二次元）を制御するには、対物偏向器１３と材料ステージ１４を併用する。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。ここで、対物偏向器１３の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（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）による。
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偏向およびＹ偏向用にそれぞれ２極）としてもよいが、その場合、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。

投影図形１１の露光時間を制御するには、ブランカー１５を用いる。ブランカー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。従って、上記露光時間は、ブランカー１５の作動を一旦解除してからそれを再び開始するまでの時間となる。ここで、ブランカー１５の作動により電子ビーム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、図２２に示すように、上下２段の構成となっている。これは、ブランカー１５に２つの自由度を持たせることで、ブランカー１５の偏向支点の高さ位置と偏向量の両方を制御するためである。より具体的には、ブランカー１５の偏向支点の高さ位置を第１の成形開口板３の高さ位置に一致させるとともに、ブランキング開口板１７の開口の中心からの光源の像１６の位置を変えるためである。ここで、ブランカー１５の偏向支点の高さ位置を第１の成形開口板３の高さ位置に一致させるのは、ブランカー１５の作動とともに投影図形１１の電流密度分布（明るさ分布）の形が変わるのを防ぐためである。

ブランキング開口板１７は、対物レンズ９の高さ位置と光学的に共役の高さ位置に配置される。ブランキング開口板１７および対物レンズ９の高さ位置には、それぞれ、光源の像１６および１９が結ばれる。
ここで、ブランキング開口板１７は、縮小レンズ８と対物レンズ９から構成されるケーラー照明光学系において、ブランカー１５の作動とともに投影図形１１の全体的な明るさを制限する絞り（明るさ絞り）と見なせる。ブランキング開口板１７は、また、ブランカー１５の作動とともに、材料１０の高さ位置における電子ビーム１の収束角を制限する絞りとも見なせる。これに対し、第１の成形開口板３および第２の成形開口板７は、上記照明光学系において視野を制限する絞り（視野絞り）と見なせる。

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。描画精度は、位置精度と寸法精度に分けられるが、以降では、これらのうち、寸法精度を主に論じる。
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寸法精度の向上には、材料１０上において、電子ビーム１の電流密度が高いこと、および電子ビーム１のぼけが小さいことがそれぞれ要求される。ここで、電子ビーム１のぼけは、電子ビーム１の電流密度が高いほど大きくなりやすい。従って、描画スループットを向上させようとするほど、電子ビーム１のぼけを小さくする必要が増す。可変成型電子ビーム描画装置に要求される描画スループットと寸法精度は年々高くなっているから、その必要は、年々増している。

可変成型電子ビーム描画装置の光学系、即ち図２２の光学系においては、上記必要を満たす方策として、ビームアライメントおよび収差補正が定期的に実施される。図２２の光学系に対するビームアライメントおよび収差補正の概要を、以下に示す。

図２２の光学系においては、電子ビーム１のぼけの低減のため、第一に、電子ビーム１が、それが対物レンズ９の中心を通るように、アライメントされる。その結果、材料１０上に現れる軸外色収差が零になるとともに、材料１０上に現れるその他の収差も低減される。
図２２の光学系は、上記アライメントのため、アライナ１８を備えている。アライナ１８は、磁界型の偏向器である。

上記軸外色収差は、電子ビーム１に含まれる主光線が、材料１０の表面、即ち像面（より具体的には、近軸像面）上において示す色収差である。その色収差は、電子ビーム１を構成する電子のエネルギー分散（速度分散）に主に原因し、電子ビーム１に含まれる主光線の、対物レンズ９の中心からの位置ずれとともに大きくなる。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５，１６，１９のそれぞれの中心を通る。即ち、電子ビーム１に含まれる主光線は、光源の像５，１６，１９のそれぞれの高さ位置において、１点に交わる。
材料１０上に現れる軸外色収差は、上記理由から、投影図形１１内の座標に依存するとともに、電子ビーム１に含まれる主光線の、対物レンズ９（または、その他のレンズ）の中心からの全体的な位置ずれにも依存する。本明細書においては、前者（投影図形１１内の座標）への依存よりも、後者（電子ビーム１に含まれる主光線の対物レンズ９またはその他のレンズの中心からの全体的な位置ずれ）への依存を重視し、特に明示のない限り、専ら、後者に依存する色収差を、軸外色収差とする。ただし、後者に依存する色収差であっても、偏向器類（対物偏向器１３およびアライナ１８）による電子ビーム１の偏向に原因する色収差は、本明細書においては、特に、偏向色収差と称する。
補足すれば、電子ビーム１に含まれる各主光線は、材料１０上において、軸外色収差のみを示すが、その各主光線周りの光線は、材料１０上において、軸外色収差と軸上色収差の和を示す。ここで、軸上色収差は、その一般の定義通り、電子ビームに含まれる各主光線周りの光線が像面（図２２の光学系においては、材料１０の表面）上においてその各主光線に対して示す色収差を指す。

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、即ち、上記軸外色収差が零になっているか否かは、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面内における電子ビーム１の位置の変化を見れば分かる。その際の材料１０面内の電子ビーム１の位置の変化は、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、そうでなければ零でない。その大きさおよび向きは、ナイフエッジ法により測定できる。ナイフエッジ法については、後述する。
このように荷電粒子ビームの加速電圧またはそのビームに対するレンズ類の励磁電流を増減する動作は、一般に、ウォブリング（wobbling）と呼ばれる。荷電粒子ビームの加速電圧またはそのビームに対するレンズ類の励磁電流のウォブリングを利用した軸外色収差測定およびビームアライメントは、電子ビーム描画装置や電子顕微鏡を始めとする荷電粒子ビーム装置に、広く用いられている。これらの装置においては、加速電圧またはレンズ励磁電流のウォブリングを利用した軸外色収差測定およびビームアライメントにより決定された荷電粒子ビームの軌道に対し、一般に、それぞれ電圧軸または電流軸との名称が付される。
補足すれば、対物レンズ９の中心は、必ずしも対物レンズ９の機械的な中心を意味しない。さらに補足すれば、材料１０上の軸外色収差は、電子ビーム１の、対物レンズ９の中心からの位置ずれだけでなく、電子ビーム１の、それ以外のレンズ（即ち、縮小レンズ８）の中心からの位置ずれにも、また、アライナ１８による電子ビーム１の偏向の大きさにも、依存する。しかし、以降では、説明の便宜上、上記軸外色収差が零となるとき、電子ビーム１は対物レンズ９の中心を通ると見なす。

アライナ１８は、より詳細には、図２２に示すように、上下２段構成となっている。以降では、アライナ１８の上段および下段を、それぞれアライナ１８Ｕおよびアライナ１８Ｌと称す。アライナ１８Ｕおよびアライナ１８Ｌは、いずれも、Ｘ偏向用コイルとＹ偏向用コイルからなる。
アライナ１８がこのように上下２段構成になっているのは、アライナ１８の偏向支点の高さ位置とアライナ１８による電子ビーム１の偏向量との両方を制御するためである。そのような制御としては、例えば、アライナ１８の偏向支点の高さ位置を、第２の成形開口板７（物面）の高さ位置に一致させつつ、対物レンズ９の高さ位置における電子ビーム１の位置を変える制御、即ち、投影図形１１の位置を変えることなく、電子ビーム１の対物レンズ９の中心からの位置ずれを変える制御が考えられる。この制御によれば、アライナ１８を作動させることと、ナイフエッジ法による測定を行うことの交互の繰り返しが容易となる。
上記制御が可能なのは、第２の成形開口板７（物面）の高さ位置と、材料１０の表面（像面）の高さ位置が、互いに光学的に共役な関係にあることによる。即ち、上記偏向支点が像面に写像されることによる。ただし、上記偏向支点は、見かけ上の偏向支点、即ち、アライナ１８により偏向された電子ビーム１の軌道を電子ビーム１の上流側に延長して定義される偏向支点である。
アライナ１８による電子ビーム１のアライメントに関する自由度は、合計４つである。これは、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に電子ビーム１が偏向されることによる。これに対し、ブランカー１５による電子ビーム１の偏向に関する自由度は、先述のように合計２つである。これは、ブランカー１５による電子ビーム１の偏向の方向は、ブランカー１段当たり１つの方向で済むことによる。

図２２の光学系においては、電子ビーム１のぼけの低減のため、第二に、上記アライメント後に材料１０上に残っているデフォーカス（フォーカスずれ）と非点収差（２回非点収差）が測定および補正される。これらのうち、デフォーカスは、対物レンズ９の励磁電流を増減することにより測定および補正され、非点収差は、非点補正器（図示せず）の作動により測定および補正される。これらの測定および補正にも、ナイフエッジ法が用いられる。ここで、電子ビーム１のぼけは、投影図形１１の電流密度分布のエッジの鈍さとして評価される。

投影図形１１の電流密度分布を、図２３に示す。図２３の縦軸および横軸は、それぞれ電流密度および位置を表す。その位置は、差し当たり、Ｘ方向の位置とする。
図２３に示す電流密度分布は、ぼけのない投影図形１１の電流密度分布（矩形分布）と、電子ビーム１のぼけの分布（例えばガウス分布）を畳み込んだ結果であり、即ち、投影図形１１の現実の電流密度分布を表す。その分布は、電子ビーム１のぼけが小さいときは、図２３中に実線で示すように、エッジの鋭い（傾斜の立った）分布となるが、電子ビーム１のぼけが大きいときは、図２３中に破線で示すように、エッジの鈍い（傾斜の寝た）分布となる。

図２２の光学系においては、電子ビーム１のぼけの低減のため、第三に、偏向収差が測定および補正される。ここで、偏向収差とは、材料１０上の投影図形１１の位置を変えるべく電子ビーム１を対物偏向器１３により偏向することに伴い、材料１０上に現れる収差である。その偏向収差は、偏向歪収差、偏向像面湾曲収差、偏向非点収差、偏向コマ収差、および偏向色収差に分類できる。これらのうち、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、可変成型電子ビーム描画装置においては、上記偏向収差の全てが補正されるわけではない。具体的には、上記偏向収差のうち、通常補正されるのは、偏向歪収差、偏向像面湾曲収差、および、偏向非点収差（２回非点収差）である。これらのうち、偏向歪収差は、偏向信号に歪補正信号を重畳することにより補正され、偏向像面湾曲収差および偏向非点収差は、それぞれ、静電型のフォーカス補正器（図示せず）および非点補正器（図示せず）で補正される。ただし、偏向像面湾曲収差および偏向非点収差は、それぞれ、偏向信号にフォーカス補正信号および非点補正信号を重畳する（対物偏向器１３にフォーカス補正器および非点補正器を兼ねさせる）ことによっても補正されうる（特許文献２を参照）。
ここで、偏向像面湾曲収差および偏向非点収差が静電型の補正器で補正されるのは、これらの補正が動的補正であることによる。即ち、これらの補正は、偏向座標に応じて高速に行われる必要がある。一方、先述のアライメント後に材料１０上に残るデフォーカスと非点収差の補正は、静的補正であり、従って、高速に行われる必要はない。

ナイフエッジ法とは、一般に、ナイフエッジ（エッジの鋭い薄板または薄膜）を測定媒体とし、これを荷電粒子ビーム（またはその他のビーム）で走査して得られる信号から、そのビームの位置、断面の大きさ、およびぼけの大きさの、いくつかまたは全てを測定する手法を指す。そのためのナイフエッジは、例えば、Ｓｉウェハーを微細加工することで作製される。

ナイフエッジ法による上記の測定を図２２の光学系において行うには、まずはその前提として、図２４に例示するような測定系を構成する。図２４の測定系では、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上の、材料１０とは別の領域に設けている。ここで、ナイフエッジ２０の表面の高さ位置は、材料１０の表面の高さ位置に一致させる。
そのような測定系を構成したうえで、材料ステージ１４によりナイフエッジ２０およびファラデーカップ２１を電子ビーム１の入射位置まで移動させ、対物偏向器１３により電子ビーム１を微小偏向することにより、ナイフエッジ２０をそのエッジの方向と垂直な方向に走査し、その間、電子ビーム１がナイフエッジ２０に遮られることにより変化する電子ビーム１の電流をファラデーカップ２１で受ければ、目的の信号（ファラデーカップ吸収電流信号）が得られる。
ここで、ファラデーカップ２１で受けられる電流は、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することによっても、同様の信号が得られる。ただし、その際は、ナイフエッジ２０に吸収された部分の電流を検出する。
ファラデーカップ吸収電流信号から投影図形１１の位置、大きさ、およびエッジの鈍さ（ぼけの大きさ）を得るには、ファラデーカップ吸収電流信号を解析装置（図示せず）に入力し、その解析装置によりファラデーカップ吸収電流信号を時間（あるいは位置ＸまたはＹ）で微分すればよい。そうすれば、図２３に示すような電流密度分布を反映した信号波形が得られ、従ってその信号波形から、これら目的の量が抽出できる。即ち、その信号波形の時間（あるいは位置ＸまたはＹ）軸方向位置、より具体的には、その信号波形の立ち上がりおよび立ち下がりのエッジの位置から、投影図形１１の位置および大きさが得られ、その信号波形の鈍りから、投影図形１１のエッジの鈍さ（ぼけの大きさ）が得られる。
図２４には便宜上、ナイフエッジ２０が１つしか描かれていないが、図２４の測定系には、Ｘ偏向用とＹ偏向用のナイフエッジ２０が備えられる。ここで、Ｘ偏向用およびＹ偏向用のナイフエッジは、それぞれ、Ｙ方向およびＸ方向のエッジを有する。従って、ナイフエッジ２０により、Ｘ方向およびＹ方向の上記量が得られる。
上記測定は、ナイフエッジ２０を、電子反射体、例えば重金属製の細線（図示せず）に置き換えても可能である。ただしその場合は、その電子反射体を、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向することにより走査し、その電子反射体で反射される電子を反射電子検出器（図示せず）で受け、それから得られる反射電子信号の波形を解析する。その反射電子検出器は、例えば、対物レンズ９の直下に設ける。
上記のような電子反射体は、例えばＡｕ薄膜からなり、従って多くの場合、自立させるのが困難である。そのため、一般に、上記のような電子反射体は、それより原子番号の小さい材料でできた基板、例えばＳｉ基板上に形成される。ここで、その基板の原子番号をその基板上の電子反射体の原子番号より小さくするのは、その基板で反射される電子の量と、その基板上の電子反射体で反射される電子の量との間に差を設けるためである。即ち、上記測定に十分な反射電子コントラストを得るためである。

特開２００７－６７１９２号公報 特開２０１４－１９４９８２号公報

K. Komagata, Y. Nakagawa, H. Takemura and N. Gotoh, Proc. SPIE, Vol.3096, pp.125-136, (1997)

上述のアライメントと、デフォーカスおよび非点収差の補正とを実施すれば、理想的には、全ての補正可能な収差が補正されるが、現実には、一部の収差が残存する。現在、このことが、可変成形電子ビーム描画装置における課題の一つとなっている。これは、先述のように、寸法精度に対する要求が年々高くなっていることによる。即ち、現在、電子ビーム１のぼけを最小とすべく、全ての補正可能な収差を補正することが求められている。
ここで、残存する一部の収差とは、具体的には、コマ収差である。このコマ収差は、より具体的には、図２２の光学系に寄生するコマ収差であり、さらに具体的には、図２２中のレンズ類を始めとする光学系要素の加工・組立誤差に原因し、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しない状態において、材料１０またはナイフエッジ２０上に現れるコマ収差である。便宜上、以降の説明におけるコマ収差およびその他の収差は、材料１０またはナイフエッジ２０上に現れるそれらであるものとする。
このコマ収差は、幸い、原理的に補正可能である。これは、このコマ収差は、原理的に、軸外色収差と同様に、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道に依存し、従って電子ビーム１の軌道次第で零になりうることによる。このようにコマ収差が零となる電子ビームの軌道およびアライメント条件を、一般に、それぞれコマフリー軸およびコマフリー条件と呼ぶ。

しかし、電子ビーム描画装置（可変成形電子ビーム描画装置を含む）において、コマ収差を測定する方法およびコマフリー条件を特定する方法は、いずれもこれまで確立されていない。即ち、ナイフエッジ法によるコマ収差の測定方法及びコマフリー条件の特定方法は、いずれもこれまで確立されていない。
ナイフエッジ法によるコマ収差の測定およびコマフリー条件の特定は、簡単には、例えば、ナイフエッジ２０により、コマ収差によるぼけを含む電子ビーム１のぼけを測定し、そのぼけが最小となるようにアライナ１８により電子ビーム１をアライメントすれば、可能と考えられる。しかし、そのような測定およびアライメントを繰り返しても、実際には、多くの場合、コマフリー条件は特定されえない。
これは、コマ収差を小さくすべく上記アライメントにより電子ビーム１に含まれる主光線の軌道を変えると、多くの場合、それとともにコマ収差以外の収差およびぼけが予期せず変化することによる。即ち、コマ収差の減少が、それ以外の収差またはぼけの増加により見かけ上打ち消され、そのため逆に増加として観測されうる。
その状況下で上記測定およびアライメントを繰り返した末に見つかるのは、あくまでも、コマ収差を含む全ての収差およびぼけの合成による全体のぼけを最小とするアライメント条件であり、コマ収差を最小とするアライメント条件ではなく、コマ収差以外の収差およびぼけを最小とするアライメント条件でもない。即ち、コマ収差と、それ以外の収差およびぼけは、多くの場合、同時にはそれぞれ最小とならない。
ここで注意すべきは、寸法精度向上という先述の目的のためには、コマ収差を含め全ての補正可能な収差およびぼけを同時または段階的にそれぞれ最小即ち零とすることが望ましいが、そうするには、いずれはコマ収差を零とする必要があることである。即ち、コマ収差以外の収差およびぼけの如何によらず、コマフリー条件を特定する必要がある。ここでさらに注意すべきは、コマ収差を含め全ての補正可能な収差およびぼけを同時または段階的にそれぞれ零とするには、コマ収差だけを零とするアライメント条件即ちコマフリー条件と、それ以外の補正可能な収差およびぼけを零とするアライメント条件のいずれかまたは両方ではなく、コマ収差を零とし、かつそれ以外の補正可能な収差およびぼけも同時に零とするアライメント条件を、いずれは特定する必要があることである。

上記補正可能な（零に低減されうる）収差およびぼけには、コマ収差、軸外色収差、像面湾曲収差（デフォーカス）、非点収差、およびナイフエッジ２０に由来する見かけ上のぼけが含まれる。これらは、いずれも上記アライメントに依存する。
ここで、ナイフエッジ２０に由来する見かけ上のぼけとは、ナイフエッジ２０の実効的な厚さが、ナイフエッジ２０の先端からの距離に依存することに原因して発生するぼけである。その実効的な厚さは、電子ビーム１の流れる方向がナイフエッジ２０のエッジ端面に対して成す角度が零でない限り、ナイフエッジ２０の先端からの距離とともに増加する。

上記見かけ上のぼけが上記アライメントに依存するのは、対物レンズ９の中心に対する電子ビーム１の位置を変えれば、対物レンズ９の収束作用のため、図２５に示すように、ナイフエッジ２０に対する電子ビーム１の入射角が変わること、そして、その入射角とともに、電子ビーム１の流れる方向がナイフエッジ２０のエッジ端面に対して成す角度が変わることによる。即ち、その角度とともに、上記見かけ上のぼけが変化する。図２５において、実線は、対物レンズ９の中心を通る電子ビーム１を表し、破線は、対物レンズ９の中心を通らない電子ビーム１を表す。
その角度とともに上記見かけ上のぼけが変わるのは、その角度とともにナイフエッジ２０の実効的な厚さが変わることによる。以降で、このことを、図２６Ａおよび図２６Ｂを用いて説明する。図２６Ａは、ナイフエッジ２０の上下２つのエッジのうち、より鋭角なエッジが電子ビーム１の上流側にある場合における、電子ビーム１およびナイフエッジ２０を示す。図２６Ｂは、ナイフエッジ２０の上下２つのエッジのうち、より鋭角なエッジが電子ビーム１の下流側にある場合における、電子ビーム１およびナイフエッジ２０を示す。
図２６Ａおよび図２６Ｂに示すように、電子ビーム１の流れる方向がナイフエッジ２０のエッジ端面に対して成す角度をβ（＞０、ｒａｄ）と置き、さらにナイフエッジ２０の先端からの距離をｘ、ナイフエッジ２０の本来の厚さをｔ、ナイフエッジ２０の実効的な厚さ、即ち電子ビーム１から見たナイフエッジ２０の厚さをｔ’と置けば、ｔ’は、０≦ｘ＜βｔ、およびｘ≧βｔの範囲において、それぞれ、（１）および（２）式で表せる。

ただし（１）および（２）式は、βが十分に小さく、かつナイフエッジ２０に対する電子ビーム１の入射角およびナイフエッジ２０のエッジ角がいずれも、ほぼ直角であることを前提とする。可変成形電子ビーム描画装置では、通常、この前提は満たされる。これは、可変成形電子ビーム描画装置では、βはせいぜい数十ｍｒａｄであり、かつ、ナイフエッジ２０に対する電子ビーム１の入射角およびナイフエッジ２０のエッジ角のいずれについても、直角からのずれがせいぜい数十ｍｒａｄに収まることによる。
もしβが零であれば、ナイフエッジ２０の実効的な厚さｔ’は、零付近のｘに対してステップ的な変化を、即ち、最小値から最大値（または最大値から最小値）への急峻な変化を示す。従って、電子ビーム１を構成する電子に対するナイフエッジ２０の見かけ上の透過率も、零付近のｘに対して急峻な変化を示す。その結果、ファラデーカップ吸収電流信号の波形から得られる電子ビーム１の電流密度分布は、鋭いエッジを示す。
しかし、βが零でなければ、ナイフエッジ２０の実効的な厚さｔ’、および上記透過率はともに、０≦ｘ＜βｔの範囲のｘに対してなだらかな変化を示す。その結果、ファラデーカップ吸収電流信号の波形から得られる電子ビーム１の電流密度分布は、鈍いエッジを示す。つまり、βｔの分だけ、電子ビーム１のぼけが、見かけ上、大きくなる。

上記補正可能な収差およびぼけ（コマ収差、軸外色収差、像面湾曲収差、非点収差、および上記見かけ上のぼけ）のうち、像面湾曲収差および非点収差は、残りの補正可能な収差およびぼけ、即ちコマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけに比べると、あまり問題とならない。これは、コマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけの変化は、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道の変化のみに原因するのに対し、像面湾曲収差および非点収差の変化は、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道の変化に加え、対物レンズ９の励磁電流の増減および非点補正器の作動に原因することによる。即ち、像面湾曲収差および非点収差は、コマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけとは独立に、かつ容易に補正できる。そこで、以降では、上記補正可能な収差およびぼけのうち、像面湾曲収差および非点収差は議論せず、コマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけを議論する。

これら補正可能な収差およびぼけは、先述のように、多くの場合、同時にはそれぞれ最小即ち零とならない。このことは、多くの場合、コマフリー条件、軸外色収差が零となる条件、および上記見かけ上のぼけが零となる条件のうち、いずれの１つも残りの２つと一致しないことを意味する。即ち、コマフリー軸、電圧軸または電流軸、および上記見かけ上のぼけを最小とする軸のうち、いずれの１つも残りの２つと一致しないことを意味する。
これらの軸の全てが同時に一致しなければ、先述の測定およびアライメントを繰り返しても、コマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけが同時にそれぞれ最小となることはない。その結果、全体のぼけの最小値が、即ち、コマ収差、軸外色収差、上記見かけ上のぼけ、およびアライメント条件に依存しないぼけ（主として軸上色収差）の全ての合成によるぼけの最小値が、大きくなる。
これについて、以下で、図２７Ａ、図２７Ｂ、および図２７Ｃを用いて説明する。ただし、これらの図では、便宜上、コマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけのうち、コマ収差と軸外色収差を扱う。
まず、図２７Ａに、コマ収差と軸外色収差のうち仮に軸外色収差のみが存在する場合における、電子ビーム１のぼけとアライメント信号との関係の例を示し、次に、図２７Ｂに、コマ収差と軸外色収差の両方が存在し、かつコマフリー軸と電圧軸または電流軸とが互いに一致しない場合における、電子ビーム１のぼけとアライメント信号との関係の例を示す。より詳細には、図２７Ａには、軸外色収差、およびアライメント信号に依存しないぼけ（主として軸上色収差）とともに、これらの合成による全体のぼけを示し、図２７Ｂには、コマ収差、軸外色収差、およびアライメント信号に依存しないぼけとともに、これらの合成による全体のぼけを示す。図２７Ａおよび図２７Ｂにおいて、Ｉ_ａは、アライナ１８に入力されるアライメント信号の一成分を表す。
図２７Ａから分かるように、上記前者の場合においては、全体のぼけを最小とするＩ_ａの強度は、軸外色収差を最小とするＩ_ａの強度に一致する。しかし、図２７Ｂから分かるように、上記後者の場合においては、全体のぼけを最小とするＩ_ａの強度は、コマ収差を最小とするＩ_ａの強度にも、軸外色収差を最小とするＩ_ａの強度にも一致しない。その結果、図２７Ａと図２７Ｂを見比べれば分かるように、上記後者の場合（図２７Ｂ）における全体のぼけの最小値は、上記前者の場合（図２７Ａ）におけるそれより大きくなっている。
同様のことは、コマ収差と上記見かけ上のぼけの両方が存在し、かつコマフリー軸と上記見かけ上のぼけを最小とする軸とが互いに一致しない場合にも言える。さらには、コマ収差、軸外色収差、および上記見かけ上のぼけの全てが存在し、かつコマフリー軸、電圧軸または電流軸、および上記見かけ上のぼけを最小とする軸の全てが同時に一致することのない場合にも言える。

しかし幸い、原理的には、コマフリー軸であり、かつ電圧軸または電流軸でもある軸も、コマフリー軸であり、かつ上記見かけ上のぼけを最小とする軸でもある軸も、さらにはこれら全てを兼ねる軸も、存在しうる。ただし、上記見かけ上のぼけは材料１０上では発生しないため、これらのうち二番目および三番目の軸を特定することに意味はない。そのような軸よりは、一番目の軸、即ち、コマフリー軸であり、かつ電圧軸または電流軸でもある軸を特定すべきである。もしそのような理想的な軸が特定できれば、即ちコマフリー軸と電圧軸または電流軸とが互いに一致すれば、図２７Ｂに示した電子ビーム１のぼけとアライメント信号との関係は、図２７Ｃのようになる。その際（図２７Ｃ）における全体のぼけの最小値は、上記前者の場合（図２７Ａ）におけるそれに等しい。
上記のような理想的な軸を特定するには、コマ収差をそれ以外の収差およびぼけと区別して測定することと、軸外色収差をそれ以外の収差およびぼけと区別して測定することとが必要となる。即ち、コマ収差の選択的測定と、軸外色収差の選択的測定とが必要となる。これらのうち、後者は、先述の、加速電圧またはレンズ励磁電流のウォブリングを利用した軸外色収差の測定方法により可能である。しかし、前者を可能とする手段は、先述のように、これまで確立されていない。

以上で説明したように、コマフリー条件を特定するには、コマ収差を選択的に測定する手段、即ち、コマ収差を、軸外色収差および上記見かけ上のぼけと区別して測定する手段が必要となる。

本発明は、自身の生むコマ収差を選択的に測定することができ、さらにはそのコマ収差の測定の結果に基づきそのコマ収差を補正することができる荷電粒子ビーム装置を提供するものである。

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を備える。
上記光学系は、上記荷電粒子ビームにより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。
上記少なくとも１段のレンズは、上記被照射面上に、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り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り照射される薄膜の透過像かを結ぶ。
上記ぼけ測定手段は、上記被照射面の高さ位置における、上記荷電粒子ビームのぼけを測定する。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記光源、開口板、または薄膜から、上記被照射面までの間に、静電型または磁界型の多極子を備え、その多極子に３回非点収差を発生させるための３回非点発生信号を、その多極子に入力することで、上記被照射面の高さ位置に３回非点収差を発生するように構成されている。
本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記３回非点発生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方向のそれぞれに沿って測定し、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３回非点発生信号の強度と、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３回非点発生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、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を表すという第一の方法か、または、上記３回非点発生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３回非点発生信号の強度と、上記３回非点発生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３回非点発生信号の強度との差を、第二の差として決定し、この差により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を表すという第二の方法により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を取得するように構成されている。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、上述したように、上記多極子に３回非点収差を発生させるための３回非点発生信号を上記多極子に入力することで、上記被照射面の高さ位置に３回非点収差を発生するように構成されている。また、上記第一の方法または第二の方法により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分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ているコマ収差の大きさを評価することができるようになる。ここで、そのコマ収差は、上記荷電粒子ビームの軌道に依存するその他の収差またはぼけと区別して測定される。そのような収差またはぼけには、上記被照射面上に現れる軸外色収差が含まれる。
即ち、上記構成により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差が選択的に測定できる。従って、上記構成によれば、そのコマ収差の測定の結果に基づきそのコマ収差を補正することが可能な荷電粒子ビーム装置が実現できる。

本発明の実施例１の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。 実施例１における偏向信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、および３回非点補正信号が従う電極電圧配分を示す図である。 Ａ Ｖ_３Ａが作るＸ方向およびＹ方向のぼけとＶ_３Ａの関係の例を示す図である。Ｂ Ｖ_３Ｂが作るＸ方向およびＹ方向のぼけとＶ_３Ｂの関係の例を示す図である。Ｃ、Ｄ Ｖ_３ＢおよびＶ_３Ａがともに零のときにナイフエッジ上に現れている３回非点収差が零でない場合における、Ｖ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）が作るＸ方向およびＹ方向のぼけと、Ｖ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）の関係の例を示す図である。 Ａ ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂとアライメント信号Ｉ_ａとの関係の例を示す図である。Ｂ ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂとアライメント信号Ｉ_ｂとの関係の例を示す図である。 実施例１における測定および補正の手順のフローチャートである。 図５中のサブルーチンのフローチャートである。 実施例１で用いられるアライナの偏向支点の高さ位置が第２の成形開口板の高さ位置に一致している状態を示す図である。 コマ収差図形Ｓ_Ｋの例を示す図である。 Ａ ３回非点収差図形Ｓ_３の例を示す図である。Ｂ、Ｃ ３回非点収差図形Ｓ_３とデフォーカスを表す収差図形Ｓ_０との合成による収差図形の半径が回転角θの変化とともに増減することを示す図である。 Ａ Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の例を示す図である。Ｂ Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の例を示す図である。 Ａ Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分が、Ｘ軸またはＹ軸に平行な長軸または短軸を有する状態を示す図である。Ｂ Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分が、Ｘ軸およびＹ軸に対しπ／４（４５°）だけ回転している長軸または短軸を有する状態を示す図である。Ｃ ｘ_ｄおよびｙ_ｄが、それぞれ、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分のｘ方向およびｙ方向の幅であることを示す図である。 実施例４の可変成形電子ビーム描画装置の光学系および制御系の構成を示す図である。 電子ビームに含まれる主光線が光源の像の高さ位置において一点に交わっている状態を示す図である。 実施例６の可変成形電子ビーム描画装置の光学系および制御系の構成を示す図である。 実施例７で用いられるアライナの偏向支点の高さ位置がブランキング開口板の高さ位置に一致している状態を示す図である。 電子ビームによりブランキング開口板を走査することで得られる画像を示す図である。 軸外色収差図形Ｓ_Ｈの例を示す図である。 異なる複数の値を持つΔＩに対して得られるＳ_Ｈの実部および虚部の例を示す図である。 実施例１２の可変成形電子ビーム描画装置の光学系および制御系の構成を示す図である。 実施例１５の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。 実施例１７の透過型電子顕微鏡の光学系の構成を示す図である。 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。 図２２の投影図形の電流密度分布を示す図である。 可変成形電子ビーム描画装置で用いられる測定系の例を示す図である。 ナイフエッジに対する電子ビームの入射角が変わることを説明する図である。 Ａ、Ｂ ナイフエッジに由来する見かけ上のぼけが発生および変化する原理を説明する図である。 Ａ ナイフエッジ上に、コマ収差と軸外色収差のうち仮に軸外色収差のみが存在する場合における、電子ビームのぼけとアライメント信号との関係の例を示す図である。Ｂ ナイフエッジ上に、コマ収差と軸外色収差の両方が存在し、かつコマフリー軸と電圧軸または電流軸とが互いに一致しない場合における、電子ビームのぼけとアライメント信号との関係の例を示す図である。Ｃ ナイフエッジ上に、コマ収差と軸外色収差の両方が存在し、かつコマフリー軸と電圧軸または電流軸とが互いに一致する場合における、電子ビームのぼけとアライメント信号との関係の例を示す図である。

＜１．本発明の概要＞
本発明は、自身の生むコマ収差を選択的に測定することができ、そのコマ収差の測定の結果に基づきそのコマ収差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。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、光源と、光学系と、ぼけ測定手段を備える。
上記光源は、荷電粒子ビームを生成する。
上記光学系は、上記荷電粒子ビームに対して設けられる光学系であって、上記荷電粒子ビームにより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。
上記少なくとも１段のレンズは、上記被照射面上に、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り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り照射される薄膜の透過像かを結ぶ。
上記ぼけ測定手段は、上記荷電粒子ビームに対して設けられるぼけ測定手段であって、上記被照射面の高さ位置における、上記荷電粒子ビームのぼけを測定する。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、上記光源、開口板、または薄膜から、上記被照射面までの間に、静電型または磁界型の多極子を備える。
そして、その多極子に３回非点収差を発生させるための３回非点発生信号を、その多極子に入力することで、上記被照射面の高さ位置に３回非点収差を発生する。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、さらに、下記の２つの方法のいずれかにより、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を取得するように構成されている。
第一の方法は、上記３回非点発生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方向のそれぞれに沿って測定し、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３回非点発生信号の強度と、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３回非点発生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、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を表す。
第二の方法は、上記３回非点発生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３回非点発生信号の強度と、上記３回非点発生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３回非点発生信号の強度との差を、第二の差として決定し、この差により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を表す。

即ち、本発明の荷電粒子ビーム装置は、上記多極子に３回非点収差を発生させるための３回非点発生信号を上記多極子に入力することで、上記被照射面の高さ位置に３回非点収差を発生し、上記第一の方法または第二の方法により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分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ているコマ収差の大きさを評価することができるようになる。ここで、そのコマ収差は、上記荷電粒子ビームの軌道に依存するその他の収差またはぼけと区別して測定される。そのような収差またはぼけには、上記被照射面上に現れる軸外色収差が含まれる。
即ち、上記構成により、上記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差が選択的に測定できる。従って、上記構成によれば、そのコマ収差の測定の結果に基づきそのコマ収差を補正することが可能な荷電粒子ビーム装置が実現できる。

上記第二の方法においては、予め、上記ぼけの、上記単一の方向の大きさを最小とする上記３回非点発生信号の強度と、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３回非点発生信号の強度との平均に等しい強度の上記３回非点発生信号を上記多極子に入力しておき、この平均を、上記３回非点発生信号の強度を増減しながら上記ぼけの大きさを上記単一の方向に沿って測定する前における上記３回非点発生信号の強度とすることができる。
これにより、上記第二の方法を採用する場合に、目的のコマ収差の成分をより高精度に評価することができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、さらに、上記荷電粒子ビームの２回非点収差を低減する２回非点補正手段を備え、上記第一または第二の方法において、上記３回非点発生信号の強度を増減する際に副次的に発生または変化する、上記被照射面の高さ位置における上記２回非点収差が、上記２回非点補正手段により低減されるように、上記多極子による上記３回非点収差の発生と上記２回非点補正手段による上記２回非点収差の低減とを互いに連動させる構成とすることができる。
これにより、目的のコマ収差の成分をより正確に評価することができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、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、上記光学系は、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の偏向により上記荷電粒子ビームで上記ぼけ測定媒体を走査する走査手段を備え、上記ぼけ測定手段は、その走査手段により上記ぼけ測定媒体を走査し、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、そうして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構成とすることができる。
上記ぼけ測定媒体は、上記荷電粒子ビームの軌道に依存するぼけとして、自身に対する上記荷電粒子ビームの入射角に依存する見かけ上のぼけを発生する。しかし、目的のコマ収差は、その見かけ上のぼけと区別して測定される。
この構成は、さらに、上記走査手段による上記ぼけ測定媒体の走査を、上記３回非点発生信号に、上記多極子に上記荷電粒子ビームを偏向させるための信号を重畳することによる構成とすることも可能である。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、さらに、上記３回非点発生信号は、互いに独立な２成分から構成され、上記３回非点発生信号を構成する互いに独立な２成分は、上記３回非点収差を構成する、互いに直交する２成分を発生させ、そのうえで、上記第一の方法または第二の方法によるコマ収差の成分の取得を、上記３回非点発生信号を構成する互いに独立な２成分のそれぞれについて行うことで、目的のコマ収差の２成分を取得する構成とすることも可能である。
これにより、目的のコマ収差の２成分を評価することができ、従って目的のコマ収差を確定させることができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、さらに、上記荷電粒子ビームの上記被照射面内の位置を測定するための位置測定手段を備え、上記荷電粒子ビームに含まれる主光線群が上記被照射面の高さ位置において示す色収差を軸外色収差とし、上記荷電粒子ビームの加速電圧に変化を与えるか、または上記少なくとも１段のレンズのうちのいくつかまたは全ての強度に変化を与え、その位置測定手段により、上記加速電圧の変化に伴う、または上記少なくとも１段のレンズのうちのいくつかまたは全ての強度の変化に伴う、上記荷電粒子ビームの上記被照射面内の位置の変化を測定し、そうして測定された上記被照射面内の位置の変化の互いに直交する２成分により、上記軸外色収差の２成分を表すことで、上記軸外色収差の２成分を取得する構成とすることも可能である。
これにより、目的のコマ収差の大きさに加え、上記軸外色収差の大きさも評価することができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、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り上記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、そのアライメント手段の段数は、上記荷電粒子ビームの流れる方向に合計１段以上とし、そのアライメント手段の各段は、上記荷電粒子ビームを、上記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、そのうえで、目的のコマ収差の２成分が小さくなるように、そのアライメント手段により上記荷電粒子ビームの軌道を変化させる構成とすることも可能である。
これにより、目的のコマ収差を低減することができる。
この構成は、さらに、上記アライメント手段には、互いに独立な２成分から構成されるアライメント信号が入力され、上記偏向手段は、そのアライメント信号を構成する互いに独立な２成分を、またはそのアライメント信号を構成する互いに独立な２成分のそれぞれにそれぞれが比例する互いに独立な２成分を受け、そのアライメント信号を構成する互いに独立な２成分のそれぞれは、上記アライメント手段に、上記荷電粒子ビームの軌道を、上記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向のそれぞれに向けて変化させ、そのうえで、目的のコマ収差の２成分が小さくなるように上記アライメント手段により上記荷電粒子ビームの軌道を変化させる際は、上記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分の現在値と、目的のコマ収差の２成分の、上記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分に関する偏微分係数と、目的のコマ収差の２成分の現在値とから、目的のコマ収差の２成分を零とする、上記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分の強度を決定し、そうして決定された強度の、上記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分を、上記アライメント手段に入力する構成とすることも可能である。
これにより、目的のコマ収差をさらに低減して、零とすることができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、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り上記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、そのアライメント手段の段数は、上記荷電粒子ビームの流れる方向に合計２段以上とし、上記光源、開口板、または薄膜から上記被照射面までの間に、上記光源の像、上記開口板の開口の透過像、または上記薄膜の透過像の明るさを制御する明るさ絞りを備え、上記アライメント手段の少なくとも１段を、その明るさ絞りより上記荷電粒子ビームの上流側に配置し、その明るさ絞りの開口の中心からの上記荷電粒子ビームの位置ずれを測定する手段を備え、上記アライメント手段の各段は、上記荷電粒子ビームを、上記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、そのうえで、上記位置ずれを測定する手段により、上記位置ずれの互いに線形独立な２成分を測定し、目的のコマ収差の２成分と上記位置ずれの互いに線形独立な２成分とが小さくなるように、上記アライメント手段により上記荷電粒子ビームの軌道を変化させる構成とすることも可能である。
これにより、上記光源の像、上記開口板の開口の透過像、または上記薄膜の透過像の明るさを制御しつつ、目的のコマ収差を低減することができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、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り上記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、そのアライメント手段の段数は、上記荷電粒子ビームの流れる方向に合計２段以上とし、そのアライメント手段の各段は、上記荷電粒子ビームを、上記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、そのうえで、目的のコマ収差の２成分および軸外色収差の２成分が小さくなるように、そのアライメント手段により上記荷電粒子ビームの軌道を変化させる構成とすることも可能である。
これにより、目的のコマ収差および軸外色収差を低減することができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置の構成は、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り上記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、そのアライメント手段の段数は、上記荷電粒子ビームの流れる方向に合計３段以上とし、上記光源、開口板、または薄膜から上記被照射面までの間に、上記光源の像、上記開口板の開口の透過像、または上記薄膜の透過像の明るさを制御する明るさ絞りを備え、上記アライメント手段の少なくとも１段を、その明るさ絞りより上記荷電粒子ビームの上流側に配置し、その明るさ絞りの開口の中心からの上記荷電粒子ビームの位置ずれを測定する手段を備え、上記アライメント手段の各段は、上記荷電粒子ビームを、上記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、そのうえで、上記位置ずれを測定する手段により、上記位置ずれの互いに線形独立な２成分を測定し、目的のコマ収差の２成分および軸外色収差の２成分と上記位置ずれの互いに線形独立な２成分とが小さくなるように、上記アライメント手段により上記荷電粒子ビームの軌道を変化させる構成とすることも可能である。
これにより、上記光源の像、上記開口板の開口の透過像、または上記薄膜の透過像の明るさを制御しつつ、目的のコマ収差および軸外色収差を低減することができる。

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。

＜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。

（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。その装置の光学系、測定系、および制御系の構成を、図１に示す。

本実施例の装置の光学系は、基本的に、図２２に示した可変成形電子ビーム描画装置の光学系と、構成を同じくする。
ただし、本実施例の装置の光学系においては、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に伴う偏向像面湾曲収差および偏向非点収差は、いずれも専用の動的補正器によっては補正されない。即ち、本実施例の装置の光学系には、そのような専用の補正器は備えられない。本実施例の装置の光学系では、それらの補正は、対物偏向器１３が担う。即ち、本実施例の装置の光学系では、対物偏向器１３は、動的なフォーカス補正器と非点補正器を兼ねる。

本実施例では、図１に示した装置の構成要素のうち、対物偏向器１３とアライナ１８が、制御対象として重要になる。対物偏向器１３とアライナ１８の詳細を、以下に説明する。
対物偏向器１３およびアライナ１８（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）は、図２２に示した可変電子ビーム描画装置の光学系におけるそれらと同様に、それぞれ静電型および磁界型の偏向器（多極子）とする。対物偏向器１３およびアライナ１８は、それぞれ静電型および磁界型のいずれであってもよいが、対物偏向器１３は、応答速度の観点から、静電型とするのが有利である。
対物偏向器１３は、より詳細には、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。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、対物偏向器１３の極数を８極とする。
アライナ１８Ｕおよび１８Ｌは、図２２の光学系におけるそれらと同様に、いずれも、Ｘ偏向用コイルとＹ偏向用コイルからなる。ここで、Ｘ偏向用コイルとＹ偏向用コイルは、いずれも、２極のコイルからなる。従って、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌの極数は、いずれも４極である。
アライナ１８Ｕおよび１８Ｌは、図１に示すように、いずれも第２の成形開口板７とブランキング開口板１７の間に配置される。より詳細には、アライナ１８Ｕは、第２の成形開口板７の高さ位置付近に配置され、アライナ１８Ｌは、縮小レンズ８の高さ位置付近に配置される。アライナ１８Ｕおよび１８Ｌは、あるいは、他の高さ位置に配置してもよい。例えば、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌのうちの一方を、第２の成形開口板７とブランキング開口板１７の間に配置し、もう一方を、縮小レンズ８と対物レンズ９の間に配置するようにしてもよい。

本実施例の装置の測定系は、基本的に、図２４に示した測定系と、構成を同じくする。ただし、ナイフエッジ２０は、２つのナイフエッジ、具体的にはナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙからなる。ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙは、それぞれ、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定するためのナイフエッジである。即ち、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つ。

本実施例の装置の制御系は、図１に示すように、アライナ制御部２３、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。これら制御部および記憶部のうち、アライナ制御部２３、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、全て、中央制御部２８に接続されている。

本実施例の可変成形電子ビーム描画装置の動作は、基本的に、従来の可変成形電子ビーム描画装置の動作と同様とする。即ち、図１の光学系および測定系の動作は、基本的に、それぞれ図２２の光学系および図２４の測定系の動作と同様とする。

本実施例の装置は、しかし、自身の光学系に寄生するコマ収差を、その他の収差およびぼけと区別して測定および補正する。即ち、本実施例の装置は、自身の光学系におけるコマフリー条件を特定する。この点において、本実施例の装置は、従来の可変成形電子ビーム描画装置と動作を異にする。ここで、自身の光学系に寄生するコマ収差とは、より具体的には、図１中の光学系要素の加工・組立誤差に原因し、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しない状態において、材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れているコマ収差である。

本実施例の装置は、上記コマ収差の測定のため、対物偏向器１３により、ナイフエッジ２０上に３回非点収差を発生させ、その状態で、電子ビーム１によりナイフエッジ２０を走査する。ここで、３回非点収差の発生は、対物偏向器１３に入力される偏向信号に、３回非点補正信号を重畳することによる。
本実施例の装置は、さらに、上記コマ収差の補正のため、上記コマ収差の測定値に基づき、アライナ１８により電子ビーム１を偏向する。即ち、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道を変更する。

上記３回非点補正信号は、元来は、本実施例の装置の光学系の生む３回非点収差、主に対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に伴い発生する偏向３回非点収差の補正のために、上記偏向信号に重畳される信号である（特許文献２を参照）。即ち、本実施例の装置は、上記３回非点収差の補正と上記コマ収差の測定との両方を目的に、上記３回非点補正信号を用いる。
ただし、本実施例では、後述するように、対物偏向器１３により電子ビーム１が大きく偏向されることはないため、上記３回非点補正信号は、主として上記コマ収差の測定のために用いられる。

上記偏向信号には、上記３回非点補正信号だけでなく、歪補正信号、フォーカス補正信号、および２回非点補正信号も重畳される（特許文献２を参照）。ここで、歪補正信号、フォーカス補正信号、および２回非点補正信号の重畳は、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に伴い発生する偏向歪収差、偏向像面湾曲収差、および偏向２回非点収差の補正を、それぞれ目的とする。
補足すれば、上記フォーカス補正信号の重畳による上記像面湾曲収差（またはデフォーカス）の補正は、その重畳の結果、対物レンズ９の磁場中において電子ビーム１が加速または減速され、従って、その磁場中における電子ビーム１のエネルギーが変わることによる。即ち、対物レンズ９の励磁電流が一定であっても、上記フォーカス補正信号の重畳の結果、対物レンズ９の収束作用の強度が変わる。

上記偏向信号、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回非点補正信号は、いずれも、対物偏向器１３に、電圧信号として入力される。その際にこれら信号が従う電極電圧配分（特許文献２を参照）を、図２に示す。ただし、これら信号のうち、上記偏向信号と上記歪補正信号は、電極電圧配分を互いに同じくする。以降では、便宜上、上記歪補正信号の説明は省略する。

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、それぞれ、上記偏向信号、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の正の向きは、紙面から手前への向きである。つまり、紙面から手前への向きに電子ビーム１が流れる。
より詳細には、図２において、ｆ_１Ａおよびｆ_１Ｂは、上記偏向信号の直交２成分の電極電圧配分を記述する分布関数を表し、ｆ_０Ａは、上記フォーカス補正信号の電極電圧配分を記述する分布関数を表し、ｆ_２Ａおよびｆ_２Ｂは、上記２回非点補正信号の直交２成分の電極電圧配分を記述する分布関数を表し、ｆ_３Ａおよびｆ_３Ｂは、上記３回非点補正信号の直交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、上記偏向信号の直交２成分が対物偏向器１３に入力されたときに電子ビーム１が材料１０またはナイフエッジ２０上においてＸ方向およびＹ方向に偏向されるように、決定される。これにより、ｆ_１Ａおよびｆ_１Ｂ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。
図２中の各円弧に添えられた数字は、ｆ_１Ａ（ψ）およびｆ_１Ｂ（ψ）、ｆ_０Ａ（ψ）、ｆ_２Ａ（ψ）およびｆ_２Ｂ（ψ）、そしてｆ_３Ａ（ψ）およびｆ_３Ｂ（ψ）のいずれかの、各電極位置（電極中心の角度位置）における値を表す。ここで、ψをπ／４（＝２π／８）の整数倍に限定すれば、ｆ_１Ａ（ψ）、ｆ_０Ａ（ψ）、ｆ_２Ａ（ψ）、およびｆ_３Ａ（ψ）は、それぞれｃｏｓψ、１（＝ｃｏｓ０）、ｃｏｓ２ψ、およびｃｏｓ３ψに一致し、ｆ_１Ｂ（ψ）、ｆ_２Ｂ（ψ）、およびｆ_３Ｂ（ψ）は、それぞれｓｉｎψ、ｓｉｎ２ψ、およびｓｉｎ３ψに一致する。即ち、ｆ_１Ａ（ψ）、ｆ_２Ａ（ψ）、およびｆ_３Ａ（ψ）と、ｆ_１Ｂ（ψ）、ｆ_２Ｂ（ψ）、およびｆ_３Ｂ（ψ）とは、それぞれ、互いに線形独立であり、かつ互いに直交する（位相が互いにπ／２だけ異なる）。

上記分布関数を用いれば、対物偏向器１３の電極電圧の成分、具体的には上記偏向信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、および３回非点補正信号に対応する成分を表すことができ、さらにこれら成分を用いて、対物偏向器１３の電極電圧を表すことができる。これら成分を、それぞれＶ_１、Ｖ_０、Ｖ_２、およびＶ_３（全て実数）とし、さらに対物偏向器１３の電極電圧をＶ（実数）とすれば、Ｖ_１、Ｖ_０、Ｖ_２、Ｖ_３、およびＶは、それぞれ、ψの関数として、（３）～（７）式で表せる。
Ｖ_１（ψ）＝Ｖ_１Ａｆ_１Ａ（ψ）＋Ｖ_１Ｂｆ_１Ｂ（ψ） （３）
Ｖ_０（ψ）＝Ｖ_０Ａｆ_０Ａ（ψ） （４）
Ｖ_２（ψ）＝Ｖ_２Ａｆ_２Ａ（ψ）＋Ｖ_２Ｂｆ_２Ｂ（ψ） （５）
Ｖ_３（ψ）＝Ｖ_３Ａｆ_３Ａ（ψ）＋Ｖ_３Ｂｆ_３Ｂ（ψ） （６）
Ｖ（ψ）＝Ｖ_１（ψ）＋Ｖ_０（ψ）＋Ｖ_２（ψ）＋Ｖ_３（ψ） （７）
（３）～（７）式において、Ｖ_１ＡおよびＶ_１Ｂ、Ｖ_０Ａ、Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂ、そしてＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂ（全て実数）は、それぞれ、上記偏向信号の直交２成分、上記フォーカス補正信号、上記２回非点補正信号の直交２成分、そして上記３回非点補正信号の直交２成分を表す。これらは、図２において＋１Ｖの電圧が印加される電極の電圧に相当する。
以降では、特に必要のない限り、Ｖ_１ＡおよびＶ_１Ｂ、Ｖ_０Ａ、Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂ、そしてＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂを、それぞれ単に、偏向信号、フォーカス補正信号、２回非点補正信号、そして３回非点補正信号と称す。
ただし、（７）式に基づく電極電圧Ｖを対物偏向器１３に印加するには、原理的に、対物偏向器１３の極数を７（＝２×３＋１）極以上とする必要がある。これは、ｆ_０Ａ、ｆ_νＡ、およびｆ_νＢ（いずれにおいてもν＝１、２、または３）に基づく電極電圧を多極子（本実施例では対物偏向器１３）に印加するには、即ち、その電極の位置に相当する角度ψにおいてｆ_０Ａ（ψ）＝１（＝ｃｏｓ０）、ｆ_νＡ（ψ）＝ｃｏｓ（νψ）、およびｆ_νＢ（ψ）＝ｓｉｎ（νψ）（いずれにおいてもν＝１、２、または３）を成立させるには、その極数を２ν＋１極以上とする必要があることによる。本実施例においては、対物偏向器１３の極数は８極であるから、この必要は満たされる。補足すれば、極数が２ν＋１極（ν≧１）の多極子には、ｆ_νＡおよびｆ_νＢの両方に基づく電極電圧が印加できるが、極数が２ν極の多極子には、ｆ_νＡおよびｆ_νＢのいずれか一方に基づく電極電圧しか印加できない。

本実施例の装置は、基本的に、（３）～（７）式に基づく対物偏向器１３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、それ以外の制御部が統合的に制御されることによる。即ち、中央制御部２８は、アライナ制御部２３、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、これらを用いた測定および補正に必要なデータ、具体的には、偏向収差の測定および補正に加え、コマ収差の測定および補正に必要なデータを、記憶部２９から読み込むとともに、必要な演算を行い、これらの測定および補正の結果を、記憶部２９に書き込む。
ここで、アライナ制御部２３は、アライナ１８を介して、電子ビーム１の軌道を制御する。レンズ制御部２４は、縮小レンズ８および対物レンズ９を介して、電子ビーム１の収束を制御する。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、電子ビーム１に関わる収差を制御する。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（または電子反射体）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、そうして変換した信号を中央制御部２８に入力する。

以降で、本実施例におけるコマ収差の測定および補正の原理を、詳細に説明する。
ただし、本実施例におけるコマ収差は、電子ビーム１がアライナ１８により偏向されていない状態においてナイフエッジ２０上に現れているコマ収差、および電子ビーム１がアライナ１８により偏向されることでナイフエッジ２０上に現れる偏向コマ収差のいずれか、またはこれらの和を指し、対物偏向器１３による電子ビーム１の偏向に原因する偏向コマ収差を含まない。これは、本実施例においては、電子ビーム１がアライナ１８により大きく偏向されることはありうるが、電子ビーム１が対物偏向器１３により大きく偏向されることはないことによる。
本実施例において電子ビーム１が対物偏向器１３により偏向されるのは、電子ビーム１がナイフエッジ２０の走査のために微小偏向される際に限定される。即ち、本実施例では、電子ビーム１がそのために微小偏向されることを度外視すれば、対物偏向器１３の偏向座標（偏向フィールド内座標）が、座標原点に限定される。

本実施例の装置は、ナイフエッジ２０上のコマ収差の測定および補正に先立ち、まずは、従来の装置（図２２を参照）と同様に、アライナ１８により、対物レンズ９の中心に電子ビーム１をアライメントする。本実施例の装置は、その際のアライメント条件およびその際にアライナ１８に入力されるアライメント信号を、それぞれ第０のアライメント条件および第０のアライメント信号とする。
アライナ１８に入力されるアライメント信号は、互いに独立な２成分からなる。そのうちの１成分は、アライナ１８のＸ偏向用コイルに入力され、もう１成分は、アライナ１８のＹ偏向用コイルに入力される。従って、これらの２成分は、電子ビーム１を、互いに線形独立な２方向に偏向する。以降では、アライメント信号の互いに独立な２成分をＩ_ａおよびＩ_ｂ（ともに実数）とし、第ｎ（ｎ＝０、１、または２）のアライメント信号の互いに独立な２成分をＩ_ａｎおよびＩ_ｂｎとする。以降では、特に必要のない限り、Ｉ_ａ、Ｉ_ｂ、Ｉ_ａｎ、およびＩ_ｂｎを、単に、アライメント信号と称す。
アライナ１８による偏向の、Ｉ_ａに起因する方向とＩ_ｂに起因する方向は、互いに線形独立であればよく、これらの方向が互いに直交することの必要性は低い。これに対し、対物偏向器１３の発生する３回非点収差の、Ｖ_３Ａに起因する成分とＶ_３Ｂに起因する成分が互いに直交することの必要性は高い。これらの理由は後述する。

本実施例の装置は、次に、従来の装置と同様に、上記アライメント後にナイフエッジ２０上に残るデフォーカスと２回非点収差を測定および補正する。より詳細には、これらのうち、デフォーカスは、電子ビーム１によるナイフエッジ２０の走査と、対物レンズ９の励磁電流の増減か、または対物偏向器１３に入力される偏向信号へのフォーカス補正信号の重畳とにより測定および補正される。一方、２回非点収差は、電子ビーム１によるナイフエッジ２０の走査と、静的な２回非点補正器（図示せず）の作動か、または対物偏向器１３に入力される偏向信号への２回非点補正信号の重畳とにより測定および補正される。これらの測定および補正の結果、以降で測定されるコマ収差が、より敏感に測定され、従って、その測定精度が向上する。
このようなデフォーカスと２回非点収差の測定および補正は、以降でも、もしアライナ１８により電子ビーム１の軌道を大きく変化させることがあれば、実施するのがよい。これは、その変化とともに、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道が変わり、それゆえ新たなデフォーカスと２回非点収差が発生するからである。

本実施例の装置は、そして、第０のアライメント条件下で、３回非点補正信号を増減し、その強度毎に、ナイフエッジ２０上における電子ビーム１のぼけを測定する。より具体的には、その条件下で、３回非点補正信号の離散的な微小変化によりナイフエッジ２０上の３回非点収差の大きさを微小変化させながら、ナイフエッジ２０の走査により電子ビーム１のぼけを測定する。そうすることで、Ｘ方向のぼけを最小とする３回非点補正信号と、Ｙ方向のぼけを最小とする３回非点補正信号を決定する。
ここで、ナイフエッジ２０の走査は、次のように行う。まず、材料ステージ１４によりナイフエッジ２０Ｘを電子ビーム１に向けて移動させたうえで、電子ビーム１を対物偏向器１３によりＸ方向に微小偏向することで、ナイフエッジ２０ＸをＸ方向に微小走査する。次に、材料ステージ１４によりナイフエッジ２０Ｙを電子ビーム１に向けて移動させたうえで、電子ビーム１を対物偏向器１３によりＹ方向に微小偏向することで、ナイフエッジ２０ＹをＹ方向に微小走査する。即ち、ナイフエッジ２０の走査は、偏向信号Ｖ_１ＡおよびＶ_１Ｂのそれぞれを微小変化させることによる。ただし、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙを微小走査する順序は、互いに前後してもよい。

本実施例の装置は、３回非点補正信号を増減する前の３回非点補正信号を、第０の３回非点発生信号と定義し、Ｘ方向のぼけを最小とする３回非点補正信号を、第１の３回非点発生信号と定義し、Ｙ方向のぼけを最小とする３回非点補正信号を、第２の３回非点発生信号と定義する。本実施例においてこのように３回非点補正信号に３回非点発生信号という呼称を与えるのは、本発明では、ナイフエッジ２０上のコマ収差の測定のために、３回非点収差を積極的に発生させることによる。
本実施例の装置は、さらに、第２の３回非点発生信号と第１の３回非点発生信号の差を、ＸＹ差と定義する。ＸＹ差は、ナイフエッジ２０上のコマ収差の大きさを表す指標となる。即ち、ＸＹ差が零であれば、ナイフエッジ２０上のコマ収差も零であるが、ＸＹ差が零でない限り、そのコマ収差は零ではなく、従って本実施例の装置はそのコマ収差の補正を実施する。

本実施例の装置は、ＸＹ差を、アライメント条件毎に測定する。以降では、第ｎ（ｎ＝０，１，または２）のアライメント条件下のＸＹ差を、第ｎのＸＹ差と称す。
本実施例の装置は、また、ＸＹ差を、３回非点発生信号の成分毎に測定する。より詳細には、本実施例の装置は、まず、第ｎ（ｎ＝０，１，または２）のアライメント条件下で、Ｖ_３Ａを増減し、その際の第１および第２の３回非点発生信号を決定し、これらの差、即ちＸＹ差を、第ｎのＸＹ差のＡ成分とする。本実施例の装置は、次に、同じアライメント条件下で、Ｖ_３Ｂを増減し、その際の第１および第２の３回非点発生信号を決定し、これらの差、即ちＸＹ差を、第ｎのＸＹ差のＢ成分とする。ただし、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂを増減して上記ＡおよびＢ成分をそれぞれ決定する順序は、互いに前後してもよい。

Ｖ_３Ａが作るＸ方向およびＹ方向のぼけとＶ_３Ａの関係の例を、図３Ａに示し、Ｖ_３Ｂが作るＸ方向およびＹ方向のぼけとＶ_３Ｂの関係の例を、図３Ｂに示す。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれＶ_３ＢおよびＶ_３Ａが零であることを前提とする。図３Ａおよび図３Ｂは、さらに、それぞれＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂが零のときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差は零であることを前提とする。これら前提の下では、Ｖ_３ＢおよびＶ_３Ａがともに零のときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差は、零である。
図３Ａおよび図３Ｂ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３回非点発生信号５１）とＹ方向のぼけを表す曲線（破線）の谷の位置（第２の３回非点発生信号５２）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３Ａおよび図３Ｂからは、ＸＹ差のＡ成分およびＢ成分がそれぞれ得られる。

以降では、ＸＹ差のＡ成分およびＢ成分を、それぞれＤ_ＡおよびＤ_Ｂ（ともに実数）とし、第ｎ（ｎ＝０、１、または２）のＸＹ差のＡ成分およびＢ成分を、それぞれＤ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎとする。例えば、第０のＸＹ差のＡ成分およびＢ成分は、それぞれＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０である。
Ｄ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎを含め、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの符号は、便宜上、それぞれ、第２の３回非点発生信号５２の方が第１の３回非点発生信号５１より大きい場合、および第１の３回非点発生信号５１の方が第２の３回非点発生信号５２より大きい場合に、正とする。この規則に従えば、図３Ａおよび図３Ｂからは、正の符号を持つＤ_ＡおよびＤ_Ｂがそれぞれ得られる。

図３Ａおよび図３Ｂにおいて、第１の３回非点発生信号５１と第２の３回非点発生信号５２は、互いに強度の絶対値を同じくし、互いに強度の符号を逆にしている。これは、先述のように、図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂが零のときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差が零であることを前提としていることによる。
上記前提は、常に成立するわけではない。即ち、Ｖ_３ＢおよびＶ_３Ａがともに零のときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差が零でない場合が存在しうる。これは、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂに原因しない３回非点収差がナイフエッジ２０上に現れうることに相当する。そのような場合にＶ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）が作るＸ方向およびＹ方向のぼけとＶ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）との関係の例を、図３Ｃおよび図３Ｄに示す。
上記のような場合、具体的には、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂがともに零のときにアライナ１８に原因する３回非点収差がナイフエッジ２０上に現れているような場合は、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、第１の３回非点発生信号５１と第２の３回非点発生信号５２は、その３回非点収差の分だけ、互いに同じ向きに等しくシフトする。その結果、これらの信号は、互いに強度の絶対値を異にする。このことは、もしその３回非点収差がＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂにより予め補正されていたとしても、即ち図３Ｄに示すように第０の３回非点発生信号５０の強度が零でなくても、成立する。
しかし、上記のような場合においても、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂに原因しない３回非点収差は、ＸＹ差、即ち第２の３回非点発生信号５２と第１の３回非点発生信号５１の差を、変化させない。これは、上述のように、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂに原因しない３回非点収差による、第１の３回非点発生信号５１および第２の３回非点発生信号５２のシフトが、互いに向きおよび大きさを同じくすることによる。即ち、その３回非点収差は、第１の３回非点発生信号５１および第２の３回非点発生信号５２の決定誤差を生みうるが、それらの決定誤差は、ＸＹ差を測定した時点で相殺される。これが、本実施例においてＸＹ差を求める所以である。

本実施例の装置は、第０のアライメント条件下で、第０のＸＹ差Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を測定した後、これらをＩ_ａ０およびＩ_ｂ０とともに記憶する。
本実施例の装置は、次に、アライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂのうちのＩ_ａに変化量を与えることで電子ビーム１を偏向し、その際のアライメント条件およびアライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂを、それぞれ第１のアライメント条件および第１のアライメント信号Ｉ_ａ１およびＩ_ｂ１（＝Ｉ_ｂ０）とする。そして、第１のＸＹ差Ｄ_Ａ１およびＤ_Ｂ１を測定し、これらをＩ_ａ１およびＩ_ｂ１とともに記憶する。
本実施例の装置は、さらに、アライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂのうちのＩ_ｂに変化量を与えることで電子ビーム１を偏向し、その際のアライメント条件およびアライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂを、それぞれ第２のアライメント条件および第２のアライメント信号Ｉ_ａ２（＝Ｉ_ａ０）およびＩ_ｂ２とする。そして、第２のＸＹ差Ｄ_Ａ２およびＤ_Ｂ２を測定し、これらをＩ_ａ２およびＩ_ｂ２とともに記憶する。

本実施例の装置は、次に、上記過程における、アライメント信号の変化量とＸＹ差の変化量から、（８）～（１１）式で表される係数を求める。

（８）～（１１）式で表される係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂ（全て実数）は、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの、Ｉ_ａおよびＩ_ｂに関する偏微分係数であり、従ってＩ_ａおよびＩ_ｂに原因するＸＹ差に関する係数を表す。言い換えれば、単位強度のアライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂの生むＸＹ差を表す。
（８）～（１１）式において、ΔＩ_ａおよびΔＩ_ｂは、それぞれＩ_ａおよびＩ_ｂの変化量Ｉ_ａｐ－Ｉ_ａ０およびＩ_ｂｐ－Ｉ_ｂ０（いずれにおいてもｐ＝１または２）を表し、ΔＤ_ＡおよびΔＤ_Ｂは、それぞれＤ_ＡおよびＤ_Ｂの変化量Ｄ_Ａｐ－Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂｐ－Ｄ_Ｂ０（いずれにおいてもｐ＝１または２）を表す。以降では、Ｄ_Ａ、Ｄ_Ｂ、Ｉ_ａ、およびＩ_ｂは、それぞれ、Ｄ_Ａｎ、Ｄ_Ｂｎ、Ｉ_ａｎ、およびＩ_ｂｎ（いずれにおいてもｎ＝０、１、または２）の総称、またはＤ_Ａｎ、Ｄ_Ｂｎ、Ｉ_ａｎ、およびＩ_ｂｎの更新値の総称とする。

アライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂは、アライナ１８に入力されるが、より詳細には、アライナ１８Ｕおよび１８ＬのＸ偏向用およびＹ偏向用のコイルには、アライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂそのものではなく、Ｉ_ａに比例するアライメント信号およびＩ_ｂに比例するアライメント信号が入力される。アライナ１８ＵのＸ偏向用およびＹ偏向用コイルに入力されるアライメント信号を、それぞれＩ_１ａおよびＩ_１ｂとし、アライナ１８ＬのＸ偏向用およびＹ偏向用コイルに入力されるアライメント信号を、それぞれＩ_２ａおよびＩ_２ｂとすれば、これらは、（１２）～（１５）式で与えられる。
Ｉ_１ａ＝ｃＩ_ａ （１２）
Ｉ_１ｂ＝ｃＩ_ｂ （１３）
Ｉ_２ａ＝ｒ_２１Ｉ_１ａ＝ｃｒ_２１Ｉ_ａ （１４）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_２１Ｉ_１ｂ＝ｃｒ_２１Ｉ_ｂ （１５）
（１２）～（１５）式において、ｃ（実数）は比例定数を表し、ｒ_２１（＝Ｉ_２ａ／Ｉ_１ａ＝Ｉ_２ｂ／Ｉ_１ｂ）（実数）はアライナ１８Ｕとアライナ１８Ｌの連動比を表す。これらアライナの連動比をどのように決定すべきかについては、後述する。
（１２）～（１５）式の演算は、中央制御部２８による。それら演算の結果は、中央制御部２８により、アライナ制御部２３を介して、アライナ１８Ｕおよび１８ＬのＸ偏向用およびＹ偏向用コイルに入力される。
以降では、便宜上、（１２）～（１５）式中のｃを１とする。即ち、（１２）～（１５）式を、（１２’）～（１５’）式に改める。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_ａ （１２’）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_ｂ （１３’）
Ｉ_２ａ＝ｒ_２１Ｉ_１ａ＝ｒ_２１Ｉ_ａ （１４’）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_２１Ｉ_１ｂ＝ｒ_２１Ｉ_ｂ （１５’）
補足すれば、Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂは、ｒ_２１の逆数を用いれば、（１２’’）～（１５’’）式でそれぞれ表せる。
Ｉ_１ａ＝ｒ_１２Ｉ_２ａ＝ｒ_１２Ｉ_ａ （１２’’）
Ｉ_１ｂ＝ｒ_１２Ｉ_２ｂ＝ｒ_１２Ｉ_ｂ （１３’’）
Ｉ_２ａ＝Ｉ_ａ （１４’’）
Ｉ_２ｂ＝Ｉ_ｂ （１５’’）
（１２’’）および（１３’’）式において、ｒ_１２（＝１／ｒ_２１）は、ｒ_２１の逆数を表す。（１２’’）～（１５’’）式は、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂがＩ_２ａおよびＩ_２ｂによらず常に零となりうる場合のＩ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂの定義に適する。これに対し、（１２’）～（１５’）式は、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂがＩ_１ａおよびＩ_１ｂによらず常に零となりうる場合のＩ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂの定義に適する。

係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを用いれば、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂは、（１６）および（１７）式で表せる。（１６）および（１７）式は、（１８）式で行列表示できる。（１６）～（１８）式において、Ｄ_ＯＡおよびＤ_ＯＢは定数を表す。
Ｄ_Ａ＝Ｄ_ＯＡ＋ｄ_ＡａＩ_ａ＋ｄ_ＡｂＩ_ｂ （１６）
Ｄ_Ｂ＝Ｄ_ＯＢ＋ｄ_ＢａＩ_ａ＋ｄ_ＢｂＩ_ｂ （１７）

（１６）～（１８）式は、アライナ１８による偏向の、Ｉ_ａに起因する方向とＩ_ｂに起因する方向が互いに直交していなくても、これらの方向が互いに線形独立であれば、記述できる。これが、本実施例の装置の光学系において、アライナ１８による偏向の、Ｉ_ａに起因する方向とＩ_ｂに起因する方向が互いに直交することの必要性が低い理由である。
Ｄ_ＡおよびＤ_ＢとＩ_ａおよびＩ_ｂとの関係の例を、図４Ａおよび図４Ｂに示す。図４Ａには、互いに異なる値を持つＩ_ａに対するＤ_Ａを表す２点を結ぶ直線、およびそれら値を持つＩ_ａに対するＤ_Ｂを表す２点を結ぶ直線が示されている。ここで、前者直線はｄ_Ａａ、後者直線はｄ_Ｂａに等しい勾配を持つ。図４Ｂには、互いに異なる値を持つＩ_ｂに対するＤ_Ａを表す２点を結ぶ直線、およびそれら値を持つＩ_ｂに対するＤ_Ｂを表す２点を結ぶ直線が示されている。ここで、前者直線はｄ_Ａｂ、後者直線はｄ_Ｂｂに等しい勾配を持つ。

（１８）式から、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂを零とするＩ_ａおよびＩ_ｂが求まる。そのＩ_ａおよびＩ_ｂをそれぞれＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’とすれば、Ｉ_ａ０’およびＩ_ｂ０’は、（１９）式で表せる。

（１９）式において、Ｉ_ａ０およびＩ_ｂ０は、先述の定義の通り、第０のアライメント信号を表す。即ち、第０のアライメント条件下におけるＩ_ａおよびＩ_ｂをそれぞれ表す。Ｉ_ａ０’およびＩ_ｂ０’は、それぞれＩ_ａ０およびＩ_ｂ０の更新値を表す。
（１９）式は、ＸＹ差の２成分を零とするアライメント信号の２成分（Ｉ_ａ０’およびＩ_ｂ０’）が、アライメント信号の２成分の現在値（Ｉ_ａ０およびＩ_ｂ０）と、ＸＹ差の２成分のＩ_ａおよびＩ_ｂに関する偏微分係数（ｄ_Ａａ、ｄ_Ｂａ、ｄ_Ｂｂ、およびｄ_Ｂｂ）と、ＸＹ差の２成分の現在値（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）とから決まることを表す。ここで、ＸＹ差の２成分が零になるのは、アライナ１８により互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計２つあることに基づく。
（１９）式が成立するのは、第一に、（１８）式から、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０が、（２０）式に示すように表せることと、第二に、Ｉ_ａ０’およびＩ_ｂ０’をアライナ１８に入力して得られるＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０をそれぞれＤ_Ａ０’（＝０）およびＤ_Ｂ０’（＝０）とすれば、（２０）式から、Ｄ_Ａ０’およびＤ_Ｂ０’が、（２１）式に示すように表せることによる。即ち、（２０）式と（２１）式から、（１９）式が導ける。

本実施例の装置は、そして、（１９）式で得られるＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’を、アライナ１８に入力する。その結果、原理上、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は零（Ｄ_Ａ０’およびＤ_Ｂ０’）になる。従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差は零となる。

しかし、現実には、（１９）式で得られるＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’をアライナ１８へ入力しても、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は完全に零とはならず、従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差も完全に零とはならない可能性がある。これは、ＸＹ差に関する係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂに含まれる誤差のためである。この誤差は、ナイフエッジ２０による電子ビーム１のぼけの測定誤差のほか、３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの生む３回非点収差の２成分の直交誤差に由来する。これが、本実施例の光学系において、対物偏向器１３の発生する３回非点収差の、Ｖ_３Ａに起因する成分とＶ_３Ｂに起因する成分が、互いに直交することの必要性が高い理由である。
上記のような場合、Ｄ_Ａ０’およびＤ_Ｂ０’を測定するとともに、Ｉ_ａ０’およびＩ_ｂ０’を新たなＩ_ａ０およびＩ_ｂ０と見なし、さらにＤ_Ａ０’およびＤ_Ｂ０’を新たなＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０と見なし、それらを（１９）式に代入することで、新たなＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’を求め、それらをアライナ１８に入力すればよい。そうすれば、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は零に近づく。即ち、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とするＩ_ａ０およびＩ_ｂ０を（１９’）式により更新することと、そうして更新されたＩ_ａ０およびＩ_ｂ０をアライナ１８に入力することを交互に繰り返せば、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は零に近づき、従ってナイフエッジ２０上のコマ収差は零に近づく。

（１９’）式において、Ｉ_ａ０ ^（ｍ）およびＩ_ｂ０ ^（ｍ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＩ_ａ０およびＩ_ｂ０をそれぞれ表し、Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。（１９’）式において、ｍ＝１のとき、Ｉ_ａ０ ^（ｍ）およびＩ_ｂ０ ^（ｍ）はそれぞれＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’ を表し、Ｉ_ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}はそれぞれＩ_ａ０およびＩ_ｂ０を表す。即ち、（１９’）式は、（１９）式を一般化したものである。
ただし、上述した繰り返しによっても、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は、厳密には零に収束しない。そこで、Ｄ_Ａ０ ^（ｍ）およびＤ_Ｂ０ ^（ｍ）に対する許容値を予め定めておき、それらの間の大小関係から、Ｄ_Ａ０ ^（ｍ）およびＤ_Ｂ０ ^（ｍ）の収束を判定する。その判定条件は、（２０Ａ）および（２０Ｂ）式に示す通りとする。

（２０Ａ）および（２０Ｂ）式において、ε_Ｄ（＞０）は、Ｄ_Ａ０ ^（ｍ）およびＤ_Ｂ０ ^（ｍ）に対する許容値を表す。本明細書では、便宜上、ＸＹ差（またはその他）の零への収束は、（２０Ａ）および（２０Ｂ）式が示すようにＸＹ差（またはその他）の絶対値が許容値以下に収まることを指す。
補足すれば、Ｉ_ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}からＩ_ａ０ ^（ｍ）およびＩ_ｂ０ ^（ｍ）を求める際、その都度、ＸＹ差に関する係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを求め直してもよいが、それは必要ではない。これは、これら係数は、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂとは異なり、電子ビーム１のアライメントに依存しないことによる。

以上で説明した測定および補正の手順のフローチャートを、図５に示す。ただし、図５のフローチャートが表すのは、ＸＹ差の測定（ナイフエッジ２０上のコマ収差の測定）と、それを零にするための電子ビーム１のアライメント（ナイフエッジ２０上のコマ収差の補正）とに関わる正味の手順のみである。即ち、まずは従来通り、電子ビーム１が対物レンズ９の中心を通るように電子ビーム１がアライメントされ、さらにナイフエッジ２０上に残るデフォーカスと２回非点収差が測定および補正されてからの手順である。
図５のフローチャートは、その簡略化のため、サブルーチンを含む。便宜上、そのサブルーチンに、サブルーチン１との名称を与える。サブルーチン１のフローチャートを、図６に示す。

図５に示すように、上記測定および補正は、以下のステップからなるメインルーチンに従う。
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、サブルーチン１（図６を参照）を実行し、ＸＹ差Ｄ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎ（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）を決定する。
次に、ステップＳ３において、ｎを１に設定する（ｎ＝１）。
次に、ステップＳ４において、サブルーチン１（図６を参照）を実行し、ＸＹ差Ｄ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎ（Ｄ_Ａ１およびＤ_Ｂ１）を決定する。
次に、ステップＳ５において、ｎを２に設定する（ｎ＝２）。
次に、ステップＳ６において、サブルーチン１（図６を参照）を実行し、ＸＹ差Ｄ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎ（Ｄ_Ａ２およびＤ_Ｂ２）を決定する。
次に、ステップＳ７において、係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを決定する。
次に、ステップＳ８において、ｎを零に設定する（ｎ＝０）とともに、ｍを１に設定する（ｍ＝１）。
次に、ステップＳ９において、Ｉ_ａ０ ^（ｍ）およびＩ_ｂ０ ^（ｍ）を決定する。
次に、ステップＳ１０において、サブルーチン１（図６を参照）を実行し、ＸＹ差Ｄ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎ（Ｄ_Ａ０ ^（ｍ）およびＤ_Ｂ０ ^（ｍ））を決定する。
次に、ステップＳ１１において、｜Ｄ_Ａ０ ^（ｍ）｜＜ε_Ｄ、かつ、｜Ｄ_Ｂ０ ^（ｍ）｜＜ε_Ｄが成立するかどうか判断する。それが成立する場合には、本メインルーチンを終了する。それが成立しない場合には、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２においては、ｍ＋１をｍに代入する（ｍ＝ｍ＋１）。そして、ステップＳ９に戻る。

図６に示すように、サブルーチン１は、以下のステップからなる。
まず、ステップＳ２１において、Ｉ_ａｎおよびＩ_ｂｎ（ステップＳ１０においては、Ｉ_ａ０ ^（ｍ）およびＩ_ｂ０ ^（ｍ））を、アライナ１８に入力する。
次に、ステップＳ２２において、Ｖ_３Ａを増減し、Ｘ方向およびＹ方向のぼけを測定する。
次に、ステップＳ２３において、Ｖ_３Ｂを増減し、Ｘ方向およびＹ方向のぼけを測定する。
次に、ステップＳ２４において、ＸＹ差Ｄ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎ（ステップＳ１０においては、Ｄ_Ａ０ ^（ｍ）およびＤ_Ｂ０ ^（ｍ））を決定する。
そして、サブルーチン１を終了して、上述のメインルーチン（図５を参照）に戻る。
補足すれば、ステップＳ２２とステップＳ２３は、互いに前後しても構わない。

図５に示す測定および補正の間、本実施例の装置は、アライナ１８を一定の連動比に基づき制御する。その詳細を、以下に示す。
本実施例の装置は、上記測定および補正の間、アライナ１８の偏向支点の高さ位置を、第２の成形開口板７（物面）の高さ位置に一致させる。即ち、本実施例の装置は、アライナ１８により、投影図形１１（像）の位置を変えることなく、対物レンズ９の高さ位置における電子ビーム１の位置を変える。そうすることで、アライナ１８を作動させることと、ナイフエッジ２０により電子ビーム１のぼけを測定することの交互の繰り返しが容易となる。
上記偏向支点は、見かけ上の偏向支点であり、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌにより偏向された電子ビーム１の軌道を電子ビーム１の上流側に延長して定義される偏向支点である。即ち、アライナ１８は、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌにより偏向された電子ビーム１の軌道を電子ビーム１の上流側に延長して定義される仮想的な軌道の物面における移動を、零にする。ここで、その移動が零になるのは、その移動の、アライナ１８Ｕによる成分と、アライナ１８Ｌによる成分が、互いを打ち消すことによる。
上記移動を零とするアライナ１８Ｕとアライナ１８Ｌの連動比ｒ_２１（＝Ｉ_２ａ／Ｉ_１ａ＝Ｉ_２ｂ／Ｉ_１ｂ）をｒ_Ｓ２１とし、さらに物面、即ち第２の成形開口板７からアライナ１８Ｕおよび１８Ｌまでの距離をそれぞれＬ_０１およびＬ_０２、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌによる電子ビーム１の偏向角をそれぞれδ_Ｓ１およびδ_Ｓ２とすれば、ｒ_Ｓ２１は、（２２）式で与えられる。
ｒ_Ｓ２１＝δ_Ｓ２／δ_Ｓ１＝－Ｌ_０１／Ｌ_０２ （２２）
（２２）式が成立するのは、上記移動が零であれば、Ｌ_０１δ_Ｓ１＋Ｌ_０２δ_Ｓ２＝０が成立することによる。ただし、（２２）式は、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌが、偏向感度（単位強度のアライメント信号に対する電子ビーム１の偏向角）を互いに同じくすることを前提とする。もしアライナ１８Ｕおよび１８Ｌが偏向感度を互いに異にすれば、その分だけ、ｒ_Ｓ２１の大きさが変わる。

（２２）式が満たされ、従ってアライナ１８の偏向支点の高さ位置が第２の成形開口板７（物面）の高さ位置に一致している状態を、図７に示す。
図７において、電子ビーム１の軌道は、その中心を成す主光線の軌道（実線）で表されている。図７に示すように、（２２）式が満たされるとき、上述の仮想的な軌道（二点鎖線）が、物面と光学系の軸（一点鎖線）との交点を通る。即ち、アライナ１８の偏向支点は、物面の高さ位置にある。

連動比ｒ_Ｓ２１は、アライナ１８のＸ偏向用コイルとＹ偏向用コイルとの両方に共通とする。即ち、（１４’）および（１５’）式中のｒ_２１を、（２２）式の表すｒ_Ｓ２１とする。そうすれば、アライナ１８の作動の際、投影図形１１（図１を参照）の位置は、いずれの方向にも変化しない。
ただし、本実施例において、（２２）式は、ナイフエッジ２０による電子ビーム１のぼけの測定が困難とならない限り、厳密に成立させる必要はない。ここで、（２２）式、即ち投影図形１１の位置を変えないための条件式は、あくまでも、その測定を容易にするための条件式であり、従って、もし（２２）式が成立しなくても、その測定の精度は低下しない。同じ理由から、アライナ１８ＵのＸ偏向用およびＹ偏向用コイルによる偏向の向きと、アライナ１８ＬのＸ偏向用およびＹ偏向用コイル偏向の向きを、それぞれ一致させる必要もない。
この考えをさらに推し進め、投影図形１１の位置の変化を全く度外視すれば、（２２）式の成立およびこれらの偏向の向きの一致はいずれも全く不要となり、従って、（１９’）、（２０Ａ）、および（２０Ｂ）式からＤ_Ａ０ ^（ｍ）及びＤ_Ｂ０ ^（ｍ）が決定できさえすればよくなる。その場合、アライナ１８を２段構成（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）とする必要はなく、アライナ１８を１段構成としてもよい。

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上のコマ収差の大きさを表す指標となる理由を示す。そのため、まず、ナイフエッジ２０上のコマ収差および３回非点収差を、これら収差を表す収差図形を用いて説明し、次に、これら収差図形の和から、ＸＹ差を導く。

上記コマ収差は、半径成分と長さ成分からなる。これら成分のうち、半径成分は、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の収束半角の２乗に比例する半径を有し、長さ成分は、その収束半角の２乗に比例する長さを有する。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。上記コマ収差のこのような性質は、一般のコマ収差にも、同様に当てはまる。
上記コマ収差を表す収差図形をコマ収差図形Ｓ_Ｋ（複素数）とすれば、Ｓ_Ｋは、上記収束半角を用いて、（２３）式で表せる。

（２３）式右辺第１項および第２項は、それぞれ、上記半径成分および長さ成分を表す。ただし、（２３）式において、αは、上記収束半角を表し、θは、上記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（収差を含まない軌道）に関する角度である。Ｋ_Ｃ（複素数）は、アライナ１８Ｕ、アライナ１８Ｌ、縮小レンズ８、および対物レンズ９の磁場分布と、上記各主光線の軌道とに依存する係数を表す。Ｋ_Ｃは、（２４）式で記述できる。（２４）式において、Ｋ_ＡおよびＫ_Ｂ（ともに実数）は、Ｋ_Ｃの実部および虚部をそれぞれ表す。
Ｋ_Ｃ＝Ｋ_Ａ＋ｉＫ_Ｂ （２４）

コマ収差図形Ｓ_Ｋ（α，θ）は、０≦θ＜２πの範囲内の全てのθ、および０≦α≦α_ｍａｘの範囲内の全てのαに対して定義される。ここで、α_ｍａｘは、電子ビーム１の径で決まるαの最大値を表す。
θおよびαをそれぞれ０≦θ＜２πおよび０≦α≦α_ｍａｘの範囲内で適宜変化させて得られるコマ収差図形Ｓ_Ｋ（α，θ）の例を、図８に示す。図８のコマ収差図形Ｓ_Ｋ（α，θ）は、より詳細には、Ｋ_Ａ＞０かつＫ_Ｂ＞０が成立するときの例である。
Ｓ_Ｋ（α，θ）の表す収差がコマ収差と称されるのは、図８に示すように、αを異にする複数のＳ_Ｋの群が、彗星のような形状を成すことによる。それらＳ_Ｋを構成する各円が上記半径成分に相当し、その各円から原点Ｏまでの距離が上記長さ成分に相当する。その各円の半径とその距離の比は、１：２である。図８において、一点鎖線６１は、大きさを異にする円に対する接線、即ち包絡線を表し、破線６２は、それら包絡線に直交する半径（ただし、図８中で最大の円の半径）を表す。
上記各円は、θが０から２πまで変化する間に、反時計回りに２回描かれる。即ち、２重に描かれる。これは、上記半径成分即ちＫ_Ｃα^２ｅｘｐ（ｉ２θ）が、θが０から２πまで変化する間に、反時計回りに２回転することによる。

コマ収差図形Ｓ_Ｋ（α，θ）の大きさは、（２３）式から分かるように、係数Ｋ_Ｃに依存する。より具体的には、（２３）式から分かるように、コマ収差図形Ｓ_Ｋの半径成分（（２３）式右辺第１項）および長さ成分（（２３）式右辺第２項）の絶対値はともに、Ｋ_Ｃの絶対値に比例する。そのため、Ｋ_Ｃの絶対値が小さく（または大きく）なれば、これら成分の絶対値はともに小さく（または大きく）なり、もしＫ_Ｃが零となれば、これら成分はいずれもαによらず零になり、従ってコマ収差図形Ｓ_Ｋ全体も零となる。
係数Ｋ_Ｃは、先述の依存性のため、縮小レンズ８および対物レンズ９の磁場分布が不変のもとで、アライメント信号が零のときの、任意の高さ位置（例えば材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置）における上記各主光線の位置および傾きと、アライメント信号との関数として表せる。より具体的には、Ｋ_Ｃは、上記各主光線の位置および傾きとアライメント信号との線形結合の形式で表せる。即ち、Ｋ_Ｃは、上記各主光線の位置および傾き、さらにはアライメント信号と、これらのいずれにも依存しない係数（コマ収差係数）との積の総和である。このことは、Ｋ_ＡおよびＫ_Ｂにも当てはまる。
係数Ｋ_Ｃ、Ｋ_Ａ、およびＫ_Ｂは、従って、投影図形１１内の位置に依存する。即ち、これら係数は、電子ビーム１に含まれる主光線毎に異なる。しかし、以降では、投影図形１１の大きさは十分に小さく、従ってこれら係数は投影図形１１内で一定と見なす。

一方、上記３回非点収差を表す収差図形を３回非点収差図形Ｓ_３（複素数）とすれば、Ｓ_３は、（２５）式で表せる。
Ｓ_３（α，θ）＝ａ_３ＣＶ_３Ｃα^２ｅｘｐ（－ｉ２θ） （２５）
（２５）式において、ａ_３Ｃ（複素数）は定数を表す。ａ_３Ｃは、（２６）式で定義される。
ａ_３Ｃ＝ａ_３Ｒ＋ｉａ_３Ｉ （２６）
（２６）式において、ａ_３Ｒおよびａ_３Ｉ（ともに実数）は、ａ_３Ｃの実部および虚部をそれぞれ表す。ａ_３Ｃは、対物偏向器１３のＺ軸周りの回転角次第で実数（ａ_３Ｃ＝ａ_３Ｒ、即ちａ_３Ｉ＝０）となる。ａ_３Ｃ、ａ_３Ｒ、およびａ_３Ｉは、以降では３回非点収差係数と称す。Ｖ_３Ｃ（複素数）は、３回非点発生信号（３回非点補正信号）を表し、（２７）式で定義される。（２７）式中のＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂは、（６）式中のＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂに、それぞれ同じである。
Ｖ_３Ｃ＝Ｖ_３Ａ＋ｉＶ_３Ｂ （２７）

３回非点収差図形Ｓ_３（α，θ）は、０≦θ＜２πの範囲内の全てのθ、および０≦α≦α_ｍａｘ（α_ｍａｘはαの最大値）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３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≦α_ｍａｘの範囲内で適宜変化させて得られる３回非点収差図形Ｓ_３（α，θ）の例を、図９Ａに示す。
図９Ａから分かるように、３回非点収差図形Ｓ_３（α，θ）は、円形を成し、αを異にする複数のＳ_３の群は、中心を同じくする。即ち、３回非点収差図形Ｓ_３（α，θ）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２回描かれる。即ち、３回非点収差図形Ｓ_３（α，θ）は、２重に描かれる。これは、（２５）式右辺、即ちａ_３ＣＶ_３Ｃα^２ｅｘｐ（－ｉ２θ）が、θが０から２πまで変化する間に、時計回りに２回転することによる。
Ｓ_３（α，θ）の表す収差が３回非点収差と称されるのは、Ｓ_３とデフォーカスを表す収差図形との合成による収差図形が、その半径を、θが０から２πまで変化する間に、３回増減することによる。その収差図形の半径がθの変化とともに増減することを、図９Ｂおよび図９Ｃに示す。図９Ｂには、Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０が示されている。図９Ｃには、Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０が示されている。ここで、Ｓ_０（複素数）は、フォーカス補正信号Ｖ_０Ａに起因するデフォーカスの収差図形を表し、Ｓ_３＋Ｓ_０は、Ｓ_３とＳ_０の合成による収差図形を表す。以降でも同様に、その収差図形を、収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０と称す。ただし、図９Ｂおよび図９Ｃは、ある単一のαに関するＳ_３＋Ｓ_０およびＳ_０を、それぞれ実線および破線で示している。ここで、Ｓ_０（破線）は、上記３回非点収差が零となり、従って上記デフォーカスのみが存在する条件下における収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０を意味する。
Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０（図９Ｂ）と、Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０（図９Ｃ）は、（２５）および（２７）式より、（２５’）および（２５’’）式でそれぞれ表せる。（２５’）および（２５’’）式において、ａ_０は、上記デフォーカスに関する係数（実数）を表し、ζは、ａ_３Ｃの偏角を表す。
Ｓ_３＋Ｓ_０＝ａ_３ＣＶ_３Ａα^２ｅｘｐ（－ｉ２θ）＋ａ_０Ｖ_０Ａαｅｘｐ（ｉθ）
＝｛｜ａ_３Ｃ｜Ｖ_３Ａα^２ｅｘｐ（－ｉ３（θ－ζ／３））＋ａ_０Ｖ_０Ａα｝ｅｘｐ（ｉ（θ－ζ／３））ｅｘｐ（ｉζ／３） （２５’）
Ｓ_３＋Ｓ_０＝ａ_３Ｃ（ｉＶ_３Ｂ）α^２ｅｘｐ（－ｉ２θ）＋ａ_０Ｖ_０Ａαｅｘｐ（ｉθ）
＝｛｜ａ_３Ｃ｜Ｖ_３Ｂα^２ｅｘｐ（－ｉ３（θ－ζ／３－π／６））＋ａ_０Ｖ_０Ａα｝ｅｘｐ（ｉ（θ－ζ／３－π／６））ｅｘｐ（ｉ（ζ／３＋π／６）） （２５’’）
収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０の半径は、（２５’）式においては、｜ａ_３Ｃ｜Ｖ_３Ａα^２ｅｘｐ（－ｉ３（θ－ζ／３））＋ａ_０Ｖ_０Ａαに相当し、（２５’’）式においては、｜ａ_３Ｃ｜Ｖ_３Ｂα^２ｅｘｐ（－ｉ３（θ－ζ／３－π／６））＋ａ_０Ｖ_０Ａαに相当する。これらの大きさは、θが０から２πまで変化する間に、３回増減する。

３回非点収差図形Ｓ_３（α，θ）は、その大きさおよび回転角を、（２５）式から分かるように、３回非点収差係数ａ_３Ｃ（＝ａ_３Ｒ＋ｉａ_３Ｉ）および３回非点発生信号Ｖ_３Ｃ（＝Ｖ_３Ａ＋ｉＶ_３Ｂ）に依存して変える。しかし、これらのうち、３回非点収差係数ａ_３Ｃは、不変である。従って、３回非点収差図形Ｓ_３の大きさおよび回転角は、３回非点発生信号Ｖ_３Ｃのみにより制御されうる。ここで、３回非点収差係数ａ_３Ｃが不変であるのは、３回非点発生信号Ｖ_３Ｃの発生する対物偏向器１３の中心軸周りの電位３次成分は原理的に主光線の軌道の位置および角度のいずれにも依存せず、従ってその電位成分は電子ビーム１のアライメントに依存しないことによる。
補足すれば、（２５’）および（２５’’）式の表す収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０の回転角は、（２５’）式右辺中のｅｘｐ（ｉ（ζ／３））と（２５’’）式右辺中のｅｘｐ（ｉ（ζ／３＋π／６））の作用により、それぞれ、ζ／３およびζ／３＋π／６である。ここで、収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０の回転角とは、Ｓ_３＋Ｓ_０の半径、即ち（２５’）式における｜ａ_３Ｃ｜Ｖ_３Ａα^２ｅｘｐ（－ｉ３（θ－ζ／３））＋ａ_０Ｖ_０Ａα、または（２５’’）式における｜ａ_３Ｃ｜Ｖ_３Ｂα^２ｅｘｐ（－ｉ３（θ－ζ／３－π／６））＋ａ_０Ｖ_０Ａαが、最大または最小となる角度位置（０から２πの間に周期π／３で６つ存在するうちの１つ）を意味する。その角度位置は、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂのいずれにも依存しない。
上記回転角ζ／３およびζ／３＋π／６の間の差は、π／６（３０°）である。この差は、（６）式中の分布関数ｆ_３Ａ（ψ）の回転角と、（６）式中のもう一つの分布関数ｆ_３Ｂ（ψ）の回転角の差に等しい。ここで、これら分布関数の回転角とは、ｆ_３Ａ（ψ）およびｆ_３Ｂ（ψ）をそれぞれｃｏｓ３ψおよびｓｉｎ３ψと見なせば、これら分布関数がそれぞれ最大または最小となる角度位置（０から２πの間に周期π／３で６つ存在するうちの１つ）に相当する。これら分布関数の回転角の差がπ／６であることは、ｆ_３Ａ（ψ－π／６）（＝ｃｏｓ（３（ψ－π／６））＝ｃｏｓ（３ψ－π／２））が、ｆ_３Ｂ（ψ）（＝ｓｉｎ３ψ）に一致することから確認できる。即ち、（２５’）および（２５’’）式の表す収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０には、（６）式の表す対物偏向器１３の電極電圧Ｖ_３（ψ）が反映されている。
さらに補足すれば、（２５’）および（２５’’）式右辺中の角度変数がθ－ζ／３、θ－ζ／３－π／６、またはその他であることは、（２５’）および（２５’’）式の表す収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０を変形または回転させない。これは、（２５’）および（２５’’）式右辺中の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、収差図形Ｓ_３＋Ｓ_０上の各点の位置が決まることによる。

（２３）および（２５）式より、（２８）式が得られる。（２８）式は、コマ収差図形Ｓ_Ｋと３回非点収差図形Ｓ_３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Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３と称す。

（２８）式右辺の実部および虚部は、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向のぼけに相当する。即ち、それぞれ、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙで測定されるぼけに寄与する。

（２８）式右辺第１項、第２項、および第３項は、θの０から２πまでの変化とともに、単独ではそれぞれ円形、線形、および円形を成すが、（２８）式右辺第１項と第３項の和は、楕円（場合により、円または線分）を成す。即ち、その和は、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分を表す。この成分は、３回非点収差係数ａ_３Ｃ、収束半角α、および係数Ｋ_Ｃが一定であっても、３回非点発生信号Ｖ_３Ｃ（＝Ｖ_３Ａ＋ｉＶ_３Ｂ）次第で、Ｘ方向およびＹ方向の幅を変える。このことを、以下で説明する。
ただし、以下の議論は、Ｖ_３Ｃが零（Ｖ_３Ｃ＝０）、即ちＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂがいずれも零（Ｖ_３Ａ＝０かつＶ_３Ｂ＝０）のときに、ナイフエッジ２０上の３回非点収差が零であること（図３Ａおよび図３Ｂを参照）を前提とする。もし、その３回非点収差が零となるのが、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂがいずれも零のときではなく、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂのいずれかまたは両方が零でないときである場合（図３Ｃおよび図３Ｄを参照）は、その３回非点収差を零とするＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂの値を、以下の議論におけるＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂの零値と見なせばよい。

（２８）式のＳ_Ｋ＋Ｓ_３は、Ｖ_３Ｂ＝０が成立するとき、（２８’）式で表せ、Ｖ_３Ａ＝０が成立するとき、（２８’’）式で表せる。ただし、（２８’）および（２８’’）式のいずれにおいても、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分を表すのは、右辺第２項である。

（２８’）および（２８’’）式において、γは、Ｋ_Ｃの偏角とａ_３Ｃの偏角との差の２分の１に等しく、ηは、これら偏角の平均に等しい。即ち、γおよびηは、これら偏角で決まる定数であり、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂのいずれにも依存しない。
（２８’）および（２８’’）式右辺第２項の表す楕円成分は、いずれも、Ｖ_３ＡまたはＶ_３Ｂ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、これら楕円成分の軸の回転角は、（２８’）および（２８’’）式右辺第２項中のｅｘｐ（ｉη）およびｅｘｐ（ｉ（η＋π／４））の作用により決定されることと、第二に、ηは、上述のように、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂのいずれにも依存しないことによる。
（２８’）および（２８’’）式右辺第２項の表す楕円成分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、ηおよびη＋π／４である。即ち、Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分と、Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分は、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。
補足すれば、（２８’）および（２８’’）式右辺第２項中の角度変数がθ＋γ／２、θ＋γ／２－π／８、またはその他であることは、上記楕円成分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、上記楕円成分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γ／２やγ／２－π／８）が加算されれば、その加算値は、上記楕円成分を変形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、上記各点に、上記楕円成分の外周上を移動せしめる。

Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の例を、図１０Ａに示し、Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の例を、図１０Ｂに示す。図１０Ａおよび図１０Ｂには、これら収差図形の楕円成分が、Ｖ_３ＡまたはＶ_３Ｂに依存して変形し、従ってＸ方向およびＹ方向の幅を変える様子が示されている。これら幅のＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂへの依存性は、それぞれ図３Ａおよび図３Ｂに示した如きである。ただし、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されている収差図形は、αを異にする複数のＳ_Ｋ＋Ｓ_３ではなく、ある単一のαに関するＳ_Ｋ＋Ｓ_３である。
上記回転角の差がπ／４であることは、互いに直交する２方向のエッジを持つナイフエッジ２０により、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の大きさが正しく評価でき、従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差が零（Ｓ_Ｋ＝０）であれば、その判定が可能なことを意味する。言い換えれば、Ｓ_Ｋ≠０が成立しているときにＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの片方が零となっていることはありうるが、Ｓ_Ｋ≠０が成立しているときにＤ_ＡおよびＤ_Ｂの両方が零となっていることはありえない。Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの両方が零となる場合は、必ずＳ_Ｋ＝０が成立する。
ここで、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの片方が零となっている場合とは、例えば、図１１Ａおよび１１Ｂに示すように、Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときにＶ_３Ａが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分は、Ｘ軸またはＹ軸に平行な長軸または短軸を有するが、Ｖ_３Ａ＝０が成立するときにＶ_３Ｂが作る収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分は、Ｘ軸およびＹ軸に対しπ／４（４５°）だけ回転している長軸または短軸を有する場合である。この場合、Ｖ_３Ｂ＝０が成立するときは、図１１Ａから明らかなように、Ｄ_Ａ≠０が成立する。一方、Ｖ_３Ａ＝０が成立するときは、図１１Ｂから分かるように、Ｘ方向およびＹ方向のぼけはいずれも零ではないものの、ＸＹ差が発生しないため、Ｄ_Ｂ＝０が成立する。
もし、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の大きさがナイフエッジ２０により正しく評価できない場合があるとすれば、それは、Ｓ_Ｋ≠０にもかかわらず、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの両方が零となる場合である。それは、例えば、上記回転角の差が仮にπ／４ではなくπ／２（９０°）であり、かつナイフエッジ２０の２方向のエッジの成す角度がπ／２であり、かつ収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分の長軸または短軸が、ナイフエッジ２０の２方向のエッジに対してπ／４だけ回転している場合である。しかし、上記位相差は現実にはπ／２ではなく、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、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の大きさは、その形状および回転の如何によらず、ナイフエッジ２０により正しく評価できる。
補足すれば、ナイフエッジ２０の２つのエッジ（ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジ）の方向がＸＹ平面内で互いに直交している限り、それらエッジの方向は、いずれも、Ｙ方向またはＸ方向に一致していなくてもよい。即ち、その一致の如何に関わらず、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の大きさはナイフエッジ２０により正しく評価できる。しかし、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙのエッジの方向がそれぞれＹ方向およびＸ方向に一致していれば、これらナイフエッジに、対物偏向器１３の偏向フィールド較正（偏向フィールドの大きさおよび回転の補正）のためのナイフエッジを兼ねさせることができる。

収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３から、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂが導ける。より具体的には、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３から、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂと、係数Ｋ_Ｃおよび３回非点収差係数ａ_３Ｃとの関係が導ける。これを、以下で説明する。

（２８）式より、Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の実部は、それをｘと置くと、（２９）式に示す通りである。
ｘ＝Ｒｅ（Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３）
＝α^２｛（Ｋ_Ａ＋Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｃｏｓ２θ－（Ｋ_Ｂ－Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｓｉｎ２θ＋２Ｋ_Ａ｝ （２９）
ｘがθ次第で最大または最小となるとき、（２９）式をθで微分して得られる導関数は零となる。その導関数は、（３０）式に示す通りである。

（３０）式で表される導関数が零となれば、（３１）式が成立する。
（Ｋ_Ａ＋Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｓｉｎ２θ＋（Ｋ_Ｂ－Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｃｏｓ２θ＝０
（３１）
（３１）式を変形すると、（３２）式が得られる。
Ｐ_１［｛（Ｋ_Ａ＋Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））／Ｐ_１｝ｓｉｎ２θ＋｛（Ｋ_Ｂ－Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））／Ｐ_１｝ｃｏｓ２θ］
＝Ｐ_１｛ｃｏｓλ・ｓｉｎ２θ＋ｓｉｎλ・ｃｏｓ２θ｝＝Ｐ_１ｓｉｎ（２θ＋λ）＝０
（３２）
（３２）式より、（３３）式が成立する。（３３）式において、μは整数である。
θ＝－λ／２＋μ（π／２） （３３）
（３２）式中のＰ_１、ｃｏｓλ、およびｓｉｎλは、それぞれ、（３４），（３５），および（３６）式で与えられる。
Ｐ_１＝｛（Ｋ_Ａ＋Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））^２＋（Ｋ_Ｂ－Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））^２｝^１／２
（３４）
ｃｏｓλ＝（Ｋ_Ａ＋Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））／Ｐ_１ （３５）
ｓｉｎλ＝（Ｋ_Ｂ－Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））／Ｐ_１ （３６）
以降では、（３３）式を満たすθをθ_μとする。即ち、（３３’）式が成立する。
２θ_μ＝－λ＋μπ （３３’）
θ＝θ_μが成立するとき、ｘは、（２９）および（３３’）式より、（３７）式に示す通りとなる。ただし、（３７）式の導出に、ｃｏｓ２θ_μ＝ｃｏｓ（－λ＋μπ）＝＋ｃｏｓλまたは－ｃｏｓλ、およびｓｉｎ２θ_μ＝ｓｉｎ（－λ＋μπ）＝－ｓｉｎλまたは＋ｓｉｎλが成立することを用いた。
ｘ＝α^２｛（Ｋ_Ａ＋Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｃｏｓ２θ_μ－（Ｋ_Ｂ－Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｓｉｎ２θ_μ＋２Ｋ_Ａ｝
＝±α^２Ｐ_１＋２α^２Ｋ_Ａ （３７）
（３７）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ｘ_ｄ（≧０）と置くと、ｘ_ｄは、（３８）式で与えられる。
ｘ_ｄ＝２α^２Ｐ_１ （３８）
ｘ_ｄは、図１１Ｃに示すように、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分のｘ方向の幅である。従って、ｘ_ｄは、電子ビーム１のｘ方向のぼけに寄与する。
ｘ_ｄがＶ_３ＡまたはＶ_３Ｂ次第で最小となるとき、（３８）式をＶ_３ＡまたはＶ_３Ｂで偏微分して得られる導関数は、いずれも零となる。その導関数は、（３９）式または（４０）式に示す通りである。

即ち、（４１）および（４２）式が成立する。

（４１）および（４２）式のＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂは、先述の定義より、いずれも第１の３回非点発生信号５１に相当する。（４１）および（４２）式から分かるように、ｘ_ｄを最小とするＶ_３ＡまたはＶ_３Ｂは、それぞれＶ_３ＢまたはＶ_３Ａに依存しない。ただし、このことは、Ｖ_３ＡまたはＶ_３Ｂを変化させる間に、それぞれＶ_３ＢまたはＶ_３Ａを固定することを前提とする。

一方、Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の虚部は、それをｙと置くと、（２８）式より、（４３）式に示す通りとなる。
ｙ＝Ｉｍ（Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３）
＝α^２｛（Ｋ_Ａ－Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｓｉｎ２θ＋（Ｋ_Ｂ＋Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））ｃｏｓ２θ－２Ｋ_Ｂ｝（４３）
ｘ_ｄを求めた手法と同様の手法によりｙ_ｄ（≧０）を求めると、ｙ_ｄは、（４４）式に示す通りとなる。
ｙ_ｄ＝２α^２Ｐ_２ （４４）
ここで、ｙ_ｄは、図１１Ｃに示すように、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分のｙ方向の幅であり、従って電子ビーム１のｙ方向のぼけに寄与する。（４４）式中のＰ_２は、（４５）式で与えられる。
Ｐ_２＝｛（Ｋ_Ａ－Ｒｅ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））^２＋（Ｋ_Ｂ＋Ｉｍ（ａ_３ＣＶ_３Ｃ））^２｝^１／２
（４５）
ｙ_ｄがＶ_３ＡまたはＶ_３Ｂ次第で最小となるとき、（４４）式をＶ_３ＡまたはＶ_３Ｂで微分して得られる導関数は、いずれも零となる。その導関数は、（４６）式または（４７）式に示す通りである。

即ち、（４８）および（４９）式が成立する。

（４８）および（４９）式のＶ_３ＡおよびＶ_３Ｂは、先述の定義より、いずれも第２の３回非点発生信号５２に相当する。（４８）および（４９）式から分かるように、ｙ_ｄを最小とするＶ_３ＡまたはＶ_３Ｂは、それぞれＶ_３ＢまたはＶ_３Ａに依存しない。ただし、このことは、Ｖ_３ＡまたはＶ_３Ｂを変化させる間に、それぞれＶ_３ＢまたはＶ_３Ａを固定することを前提とする。

（４１）、（４２）、（４８）、および（４９）式から分かるように、Ｒｅ（Ｋ_Ｃａ_３Ｃ）が零でない限り、ｘ_ｄを最小とするＶ_３Ａとｙ_ｄを最小とするＶ_３Ａは互いに異なり、Ｉｍ（Ｋ_Ｃａ_３Ｃ）が零でない限り、ｘ_ｄを最小とするＶ_３Ｂとｙ_ｄを最小とするＶ_３Ｂは互いに異なる。ここで、ａ_３Ｃは、先述のように、不変であり、零にはならない。従って、本実施例においては、Ｋ_Ｃが零でない限り、ｙ_ｄを最小とするＶ_３Ａとｘ_ｄを最小とするＶ_３Ａの差、およびｙ_ｄを最小とするＶ_３Ｂとｘ_ｄを最小とするＶ_３Ｂ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。

ｘ_ｄおよびｙ_ｄは、ナイフエッジ２０では直接測定できないが、これらがそれぞれ最小となるとき、ナイフエッジ２０で測定される電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけもそれぞれ最小となる。これは、ｘ_ｄおよびｙ_ｄがそれぞれ最小となるときは、図１０Ａ～図１１Ｃの各図から分かるように、幾何学的理由から、収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３全体のＸ方向およびＹ方向の幅も最小となることによる。即ち、ｘ_ｄおよびｙ_ｄから決まるＸＹ差は、ナイフエッジ２０で測定される電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけから決まるＸＹ差に等しい。
ここで、ｘ_ｄおよびｙ_ｄがナイフエッジ２０で直接測定できないのは、ｘ_ｄおよびｙ_ｄは、あくまでも収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の一要素、具体的にはＳ_Ｋ＋Ｓ_３の楕円成分の、Ｘ方向およびＹ方向の幅であり、Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３全体のＸ方向およびＹ方向の幅ではなく、従って、電子ビーム１の全体的なＸ方向およびＹ方向のぼけでもないことによる。ここで、Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３全体のＸ方向（またはＹ方向）の幅とは、上記楕円成分の、Ｙ軸（またはＸ軸）に平行な２本の接線のうち、Ｙ軸（またはＸ軸）から遠い方の接線からＹ軸（またはＸ軸）までの距離に相当する。

（４１）、（４２）、（４８）、および（４９）式から、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂを与える式が導出できる。先述の定義に従えば、（４８）式のＶ_３Ａと（４１）式のＶ_３Ａの差がＸＹ差のＡ成分、即ちＤ_Ａであり、（４９）式のＶ_３Ｂと（４２）式のＶ_３Ｂの差がＸＹ差のＢ成分、即ちＤ_Ｂである。このことから、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂを与える式は、（５０）および（５１）式となる。（５０）および（５１）式において、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの符号は、先述の規則に従う。

（５０）および（５１）式より、（５２）式が得られる。

（５２）式中のＤ_Ｃ（複素数）は、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂと同様にＸＹ差であり、（５３）式を満たす。
Ｄ_Ｃ＝Ｄ_Ａ＋ｉＤ_Ｂ （５３）
（５０）および（５１）式のＤ_ＡおよびＤ_Ｂは、形式的に、それぞれ２で除してもよい。Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂをそのように改めれば、（５０）、（５１）、および（５２）式は、それぞれ、（５０’）、（５１’）、および（５２’）式に示す通り、簡単になる。

これらの式は、もし対物偏向器１３のＺ軸周りの回転角がａ_３Ｃ＝ａ_３Ｒ（即ちａ_３Ｉ＝０）を満たせば、それぞれ次のようにさらに簡単になる。
Ｄ_Ａ＝Ｋ_Ａ／ａ_３Ｒ （５０’’）
Ｄ_Ｂ＝Ｋ_Ｂ／ａ_３Ｒ （５１’’）
Ｄ_Ｃ＝Ｋ_Ｃ／ａ_３Ｒ （５２’’）

（５２）、（５２’）、および（５２’’）式から分かるように、Ｄ_ＣとＫ_Ｃは互いに比例し、両者は３回非点収差係数ａ_３Ｃ（場合によってはａ_３Ｒ）の複素共役で結ばれている。ここで、ａ_３Ｃは、先述のように不変である。Ｄ_Ｃ、Ｋ_Ｃ、およびａ_３Ｃがこれらの性質を有することが、ＸＹ差がナイフエッジ２０上のコマ収差の大きさを表す指標となる理由である。
上記理由から、ＸＹ差を零に低減すればナイフエッジ２０上のコマ収差の大きさが零となることが保証される。即ち、（１９’）式に従って電子ビーム１をアライメントした結果、（５４）および（５５）式が成立すれば、（５２）および（５５）式から、（５６）式が成立する。
Ｄ_Ａ＝Ｄ_Ｂ＝０ （５４）
Ｄ_Ｃ＝０ （５５）
Ｋ_Ｃ＝０ （５６）
（５６）式が成立すれば、（５６）および（２３）式より、（５７）式が成立する。
Ｓ_Ｋ＝０ （５７）
以上のことは、収束半角αによらない。

本実施例の装置の光学系において係数Ｋ_Ｃ（＝Ｋ_Ａ＋ｉＫ_Ｂ）が零になることは、ナイフエッジ２０上のコマ収差を構成する成分のうち、アライナ１８による電子ビーム１の偏向に原因しない成分が、その偏向に原因する成分により打ち消されることに相当する。ここで、アライナ１８による電子ビーム１の偏向に原因しない成分とは、Ｉ_ａおよびＩ_ｂがともに零であるときにナイフエッジ２０上に現れるコマ収差であり、その偏向に原因する成分とは、Ｉ_ａおよびＩ_ｂのいずれかまたは両方が零でないことに原因してナイフエッジ２０上に現れる偏向コマ収差である。
上記のことを説明するため、係数Ｋ_Ｃを（５８）式で表す。（５８）式は、Ｋ_ｃをＩ_ａおよびＩ_ｂの線形結合の形式で表した式である。
Ｋ_Ｃ＝Ｋ_ＯＣ＋ｋ_ＣａＩ_ａ＋ｋ_ＣｂＩ_ｂ （５８）
係数Ｋ_Ｃが（５８）式で表せるのは、Ｋ_Ｃは先述のように、アライメント信号が零のときの、任意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位置および傾きと、アライメント信号との線形結合の形式で表せることによる。
（５８）式において、Ｋ_ＯＣ（複素数）は、アライメント信号Ｉ_ａおよびＩ_ｂがともに零のときにナイフエッジ２０上に現れるコマ収差に関する係数を表し、ナイフエッジ２０の高さ位置における上記各主光線の位置および傾きに依存する。ｋ_Ｃａおよびｋ_Ｃｂ（ともに複素数）は、それぞれｋ_ＣのＩ_ａおよびＩ_ｂに関する偏微分係数であり、それぞれＩ_ａおよびＩ_ｂに原因してナイフエッジ２０上に現れる偏向コマ収差に関する係数を表す。Ｋ_ＯＣ、ｋ_Ｃａ、およびｋ_Ｃｂは、これら係数の実部および虚部を用いて、それぞれ（５９）～（６１）式で表せる。
Ｋ_ＯＣ＝Ｋ_ＯＡ＋ｉＫ_ＯＢ （５９）
ｋ_Ｃａ＝ｋ_Ａａ＋ｉｋ_Ｂａ （６０）
ｋ_Ｃｂ＝ｋ_Ａｂ＋ｉｋ_Ｂｂ （６１）
（５９）～（６１）式を用いれば、（５８）式は（６２）式で表せる。

係数ｋ_Ｃａ、ｋ_Ｃｂ、ｋ_Ａａ、ｋ_Ｂａ、ｋ_Ａｂ、およびｋ_Ｂｂは、係数Ｋ_Ｃとは異なり、アライメント信号が零のときの、任意の高さ位置における上記各主光線の位置および傾きにも、アライメント信号にも、依存しない。以降では、係数ｋ_Ｃａ、ｋ_Ｃｂ、ｋ_Ａａ、ｋ_Ｂａ、ｋ_Ａｂ、およびｋ_Ｂｂを、偏向コマ収差係数と称す。
ナイフエッジ２０上に現れているコマ収差が零のとき、即ちＫ_Ｃ（＝Ｋ_Ａ＋ｉＫ_Ｂ）＝０が成立するとき、（５８）および（６２）式より、（６３）および（６４）式が成立する。
Ｋ_ＯＣ＝－（ｋ_ＣａＩ_ａ＋ｋ_ＣｂＩ_ｂ） （６３）

（６３）および（６４）式は、Ｉ_ａおよびＩ_ｂが零であるときにナイフエッジ２０上に現れるコマ収差と、Ｉ_ａおよびＩ_ｂのいずれかまたは両方が零でないことに原因してナイフエッジ２０上に現れる偏向コマ収差が、互いに、大きさを同じくし、向きを逆にすることを示す。
（６３）および（６４）式を満たすＩ_ａおよびＩ_ｂは、（１９）および（２１）式を満たすＩ_ａ’およびＩ_ｂ’である。即ち、（６３）および（６４）式は、（１９）および（２１）式と等価である。
ここで、（５８）式中の偏向コマ収差係数ｋ_Ｃａおよびｋ_Ｃｂと、（１９）および（２１）式中のＸＹ差に関する係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂ（（８）～（１１）式を参照）とは、互いの間に、（６５）～（６８）式の関係を持つ。（６５）～（６８）式は、（５８）式と、（５０）および（５１）式とから得られる。

（６３）および（６４）式が（１９）および（２１）式と等価であるのと同様に、（５８）および（６２）式は（１８）式と等価である。ここで、Ｄ_ＯＡおよびＤ_ＯＢとＫ_ＯＣ（＝Ｋ_ＯＡ＋ｉＫ_ＯＢ）とは、互いの間に、（６９）および（７０）式の関係を持つ。（６９）および（７０）式は、Ｉ_ａ＝Ｉ_ｂ＝０の条件下におけるＫ_Ｃ、Ｄ_Ａ、およびＤ_Ｂがそれぞれの定義からＫ_ＯＣ、Ｄ_ＯＡ、およびＤ_ＯＢであることに基づき、（５０）および（５１）式をそれぞれ書き換えたものである。

補足すれば、Ｄ_ＯＡおよびＤ_ＯＢまたはＫ_ＯＡおよびＫ_ＯＢを求めること、即ちＩ_ａおよびＩ_ｂが零であるときのＸＹ差またはナイフエッジ２０上のコマ収差を求めることは、本実施例において意味を持たない。本実施例において意味を持つのは、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零、または第０のアライメント条件下におけるＫ_ＡおよびＫ_Ｂを零とするＩ_ａ０およびＩ_ｂ０を求めること、即ち（１９）式または（７１）式を満たすＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’を求めることである。

（７１）式は、（６２）および（６４）式から導出される。ただし、本実施例では、偏向コマ収差係数ｋ_Ａａ、ｋ_Ｂａ、ｋ_Ａｂ、およびｋ_Ｂｂは直接測定できないから、目的のＩ_ａ０’およびＩ_ｂ０’は、（７１）式からではなく、（１９）式から求める。

以上で説明したように、本実施例においては、図１の光学系に寄生するコマ収差、即ち図１中の光学系要素の加工・組立誤差に原因し、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しない状態において材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れているコマ収差が、測定および補正される。即ち、そのコマ収差を零とするアライメント条件が見出される。その結果、上記高さ位置における電子ビーム１のぼけが低減し、従って、本実施例の可変成形電子ビーム描画装置により得られる寸法精度が向上する。

以上に補足すれば、本実施例では、材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置におけるコマ収差は低減され、零となりうるが、それと同時に、その高さ位置における軸外色収差までもが零となるとは限らない。このことは、そのコマ収差を零とするアライメント条件と、その軸外色収差を零とするアライメント条件が、互いに一致するとは限らないことに相当する。これは先述の通りである。言い換えれば、本実施例におけるコマ収差補正が有効なのは、上記コマ収差の補正後に残存する上記軸外色収差の大きさが、無視できる程度に収まる場合においてである。
上記コマ収差および軸外色収差の両方を同時に零とするアライメントについては、後述する（実施例１０～実施例１３を参照）。

（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、可変成型電子ビーム描画装置として構成されている（実施例３～実施例１４でも同様）。

本実施例の可変成形電子ビーム描画装置は、実施例１の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例の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は、図１に示した装置のそれらの構成と同じである。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１の装置の動作と同様とするが、評価すべきコマ収差の大きさを、ＸＹ差、即ち第２の３回非点発生信号５２と第１の３回非点発生信号５１との差（またはその半分）ではなく、第１の３回非点発生信号５１と第０の３回非点発生信号５０との差で表す。
ここで、第１の３回非点発生信号５１と第０の３回非点発生信号５０との差は、図３Ａ～図３Ｃから分かるように、対物偏向器１３に第０の３回非点発生信号５０が入力されているときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差の大きさが零であれば、第２の３回非点発生信号５２と第１の３回非点発生信号５１との差の半分となる。これは、第１の３回非点発生信号５１および第２の３回非点発生信号５２の絶対値が互いに等しいこと、即ち（４１）および（４８）式の示すＶ_３Ａの絶対値が互いに等しく、さらには（４２）および（４９）式の示すＶ_３Ｂの絶対値が互いに等しいことによる。

対物偏向器１３に第０の３回非点発生信号５０が入力されているときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差の大きさが上述のように零であるとの前提のもとで、第１の３回非点発生信号５１と第０の３回非点発生信号５０との差のＡ成分およびＢ成分をそれぞれＤ_ｈＡおよびＤ_ｈＢとすれば、Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢは、それぞれ（７２）および（７３）式で表せる。（７２）および（７３）式の表すＤ_ｈＡおよびＤ_ｈＢは、（５０’）および（５１’）式の表すＤ_ＡおよびＤ_Ｂに、それぞれ同じである。
Ｄ_ｈＡ＝Ｄ_Ａ／２ （７２）
Ｄ_ｈＢ＝Ｄ_Ｂ／２ （７３）
Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢを零とするＩ_ａおよびＩ_ｂは、（７４）式で与えられる。

（７４）式は、（１９’）式中のＤ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}と係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂとを、それぞれ、Ｄ_ｈＡ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_ｈＢ０ ^{（ｍ－１）}と係数ｄ_ｈＡａ、ｄ_ｈＡｂ、ｄ_ｈＢａ、およびｄ_ｈＢｂとに置き換えて得られる式である。従って、本実施例は、形式的に実施例１とほぼ同じである。（７４）式において、Ｄ_ｈＡ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_ｈＢ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＤ_ｈＡ０およびＤ_ｈＢ０をそれぞれ表し、Ｄ_ｈＡ０およびＤ_ｈＢ０は、第０のアライメント条件下におけるＤ_ｈＡおよびＤ_ｈＢをそれぞれ表す。係数ｄ_ｈＡａ、ｄ_ｈＡｂ、ｄ_ｈＢａ、およびｄ_ｈＢｂは、Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢに関する係数であり、係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂと同様に、（８）～（１１）式から求められる。ただしその際は、（８）～（１１）式中のＤ_ＡｎおよびＤ_Ｂｎ（いずれにおいてもｎ＝０、１、または２）を、それぞれＤ_ｈＡｎおよびＤ_ｈＢｎに読み替え、（８）～（１１）式中のｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを、それぞれｄ_ｈＡａ、ｄ_ｈＡｂ、ｄ_ｈＢａ、およびｄ_ｈＢｂに読み替える。

（７４）式は、（７２）および（７３）式と同じく、対物偏向器１３に第０の３回非点発生信号５０が入力されているときにナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差の大きさが零であることを前提とする。そのような３回非点収差は、電子ビーム１のアライメントに依存して発生しうる。
もし、上記前提が満たされなければ、（７２）および（７３）式が成立せず、従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差が正確に測定されなくなる。その結果、見かけ上はそのコマ収差が零に収束するが、実際にはそのコマ収差が零から離れた値に収束する事態が、生じうる。即ち、（７４）式によりＩ_ａ０およびＩ_ｂ０を新たに決定することと、Ｉ_ａ０およびＩ_ｂ０をアライナ１８に入力することを交互に繰り返しても、ナイフエッジ２０上のコマ収差の補正残差が解消されない可能性が生じる。

そこで、ナイフエッジ２０上のコマ収差の測定、即ちＤ_ｈＡおよびＤ_ｈＢの測定の前に、その時点においてナイフエッジ２０上に現れている３回非点収差を測定および補正する。即ち、その３回非点収差に由来する電子ビーム１のぼけを最小とする３回非点補正信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂを決定し、それらを対物偏向器１３に入力する。その３回非点補正信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂは、ナイフエッジ２０上のコマ収差を零と仮定した場合の電子ビーム１のぼけを最小とする。このことは、電子ビーム１のアライメントによりナイフエッジ２０上のコマ収差が零に低減された後における電子ビーム１のぼけが最小となることに相当する。
上記３回非点補正信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの決定は、より詳細には、以下に説明するように行われる。
まず、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂのうち、Ｖ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）を変化させながら、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定し、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）とＹ方向のぼけを最小とするＶ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）の平均を求め、これを目的のＶ_３Ａとする。次に、Ｖ_３Ｂ（またはＶ_３Ａ）を変化させながら、電子ビーム１のＸ方向およびＹ方向のぼけを測定し、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ_３Ｂ（またはＶ_３Ａ）とＹ方向のぼけを最小とするＶ_３Ｂ（またはＶ_３Ａ）の平均を求め、これを目的のＶ_３Ｂとする。
ここで、Ｘ方向のぼけを最小とするＶ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）と、Ｙ方向のぼけを最小とするＶ_３Ａ（またはＶ_３Ｂ）は、ナイフエッジ２０上のコマ収差が零でない限り、互いに一致しない。これは、図３Ａ～図３Ｄ、さらには（４１）、（４２）、（４８）、および（４９）式の示す通りである。

上記３回非点収差の測定および補正は、ナイフエッジ２０上のコマ収差を低減すべくアライナ１８により電子ビーム１を大きく偏向させた際には、その都度、実施するのがよい。これは、上記３回非点収差は、上述のように電子ビーム１のアライメントに依存して発生することによる。

ただし、上記３回非点補正に伴い、副次的に２回非点収差およびデフォーカスが発生しうる。これら副次的な２回非点収差およびデフォーカスが発生すれば、その分だけ収差図形Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３の変化が敏感に測定されなくなる。即ち測定精度が低下する。従って、これら副次的な２回非点収差およびデフォーカスは、上記コマ収差を測定すべく３回非点補正信号を増減して電子ビーム１のぼけを測定する前に測定および補正しておくのがよい。このことは、本実施例に限らず、いずれの実施例にも当てはまる。
上記の副次的な２回非点収差およびデフォーカスは、対物偏向器１３の中心軸周りの電位ｎ次成分が生む、電子ビーム１に含まれる主光線周りの電位ｍ（ｍ＝０、１、２、・・・、ｎ－１）次成分に原因する。ここで、対物偏向器１３の中心軸周りの電位ｎ次成分は、ｎ回非点収差の補正の際に対物偏向器１３内に発生させる電位成分である。一方、電子ビーム１に含まれる主光線周りの電位ｍ次成分は、電子ビーム１に含まれる各主光線周りの電位を多項式展開して得られる、ｎ－１次以下の低次の電位成分に相当する（特許文献２を参照）。これら低次の電位成分は、電子ビーム１に含まれる各主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれに依存する。
この理由から、上記の副次的な２回非点収差およびデフォーカスは、電子ビーム１のアライメントに依存する。従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差を低減すべくアライナ１８により電子ビーム１を大きく偏向させた際は、その都度、ナイフエッジ２０上の２回非点収差およびデフォーカスの補正を実施するのがよい。その実施は、電子ビーム１に含まれる主光線の対物レンズ９およびその他のレンズの中心からの位置ずれに原因する２回非点収差およびデフォーカスをも、さらにはアライナ１８による電子ビーム１の偏向に原因する２回非点収差およびデフォーカスをも、補正する。

以上で説明したように、本実施例においては、ナイフエッジ２０上のコマ収差の測定のため、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの代わりに、第１の３回非点発生信号５１と第０の３回非点発生信号５０との差Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢを求め、Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢにより、ナイフエッジ２０上のコマ収差の２成分を表す。Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢは、あるいは、第２の３回非点発生信号５２と第０の３回非点発生信号５０との差としてもよい。
本実施例においてＤ_ｈＡおよびＤ_ｈＢを求めることは、事前に上記３回非点収差の測定および補正を行う限り、ナイフエッジ２０上のコマ収差の正確な測定という意味において、実施例１においてＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂを求めることと、実質的に同等である。従って、以降の実施例では、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂと、Ｄ_ｈＡおよびＤ_ｈＢは、特に区別しない。

（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。

本実施例の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の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１および実施例２の装置の動作と同様とする。ただし、本実施例では、第１の３回非点発生信号５１および第２の３回非点発生信号５２の決定（ナイフエッジ２０上のコマ収差の測定および補正）の際、またはこれらの決定と第０の３回非点発生信号５０の決定（ナイフエッジ２０上の３回非点収差の測定および補正）の両方の際に、３回非点発生信号（３回非点補正信号）の増減に原因する副次的な２回非点収差およびデフォーカス（実施例２を参照）の発生または変化を、それらに見合う新たな２回非点収差およびデフォーカスの発生または変化によって打ち消す。その新たな２回非点収差およびデフォーカスの発生または変化は、そのための２回非点補正信号およびフォーカス補正信号を、３回非点発生信号とともに、対物偏向器１３に入力される偏向信号に重畳することによる。このようにすることで、第１の３回非点発生信号５１および第２の３回非点発生信号５２の決定と、第０の３回非点発生信号５０の決定のいずれもが、正確になされるようになる。

これらの決定が正確になされるための条件は、３回非点発生信号の増減に原因する副次的な２回非点収差およびデフォーカスによる電子ビーム１のぼけの大きさの変化（絶対値）が、その同じ増減に原因する３回非点収差による電子ビーム１のぼけの大きさの変化（絶対値）よりも、小さいことである。
もし上記条件が成立しなければ、上記の副次的な２回非点収差およびデフォーカスの増加（または減少）のため、ナイフエッジ２０上のコマ収差と３回非点収差の合成による収差（Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３）の減少（または増加）、またはその３回非点収差（Ｓ_３）の減少（または増加）が、誤って、その収差（Ｓ_Ｋ＋Ｓ_３またはＳ_３）の増加（または減少）と認識されうる。そのため、そのコマ収差または３回非点収差の低減が、阻害されうる。
上記条件は、電子ビーム１に含まれる主光線の、対物偏向器１３の中心軸からの全体的な位置ずれが大きくなるとともに、成立しにくくなる。即ち、その位置ずれが大きくなるとともに、上記の副次的な２回非点収差およびデフォーカスの発生または変化を打ち消す必要が増す。これは、３回非点発生信号の増減に原因する３回非点収差は、その位置ずれに依存しないが、その同じ増減に原因する副次的な２回非点収差およびデフォーカスは、その位置ずれとともに大きくなることによる。

上記２回非点補正信号は、３回非点発生信号の増減と、その増減に伴い発生する２回非点収差を打ち消すのに必要となる２回非点補正信号の増減との関係から決定できる。その詳細を、以下に示す。
まず、ナイフエッジ２０上の３回非点収差およびデフォーカスが零に低減されていることを確認し、その状態で対物偏向器１３に入力されている３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの現在値を、第０の３回非点発生信号Ｖ_３Ａ０およびＶ_３Ｂ０とする。そして、２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂの離散的な微小変化により２回非点収差の大きさを微小変化させながら、電子ビーム１のぼけを測定する。これにより、電子ビーム１のぼけ（Ｘ方向またはＹ方向）を最小とする２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂを決定し、これらを第０の２回非点補正信号Ｖ_２Ａ０およびＶ_２Ｂ０とする。
次に、Ｖ_３Ａに変化量を与え、その際の３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂを、第１の３回非点発生信号Ｖ_３Ａ１およびＶ_３Ｂ１（＝Ｖ_３Ｂ０）とする。そして、同様に電子ビーム１のぼけを最小とする２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂを決定し、これらを第１の２回非点補正信号Ｖ_２Ａ１およびＶ_２Ｂ１とする。
次に、Ｖ_３Ｂに変化量を与え、その際の３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂを、第２の３回非点発生信号Ｖ_３Ａ２（＝Ｖ_３Ａ０）およびＶ_３Ｂ２とする。そして、同様に電子ビーム１のぼけを最小とする２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂを決定し、これらを第２の２回非点補正信号Ｖ_２Ａ２およびＶ_２Ｂ２とする。
そして、上記過程における、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの変化量とＶ_２ＡおよびＶ_２Ｂの変化量から、（７５）～（７８）式に示す係数を求める。

（７５）～（７８）式の表す係数ρ_２Ａ３Ａ、ρ_２Ａ３Ａ、ρ_２Ｂ３Ａ、およびρ_２Ｂ３Ｂは、３回非点発生信号の増減に伴い発生する２回非点収差を打ち消すためのＶ_２ＡおよびＶ_２Ｂの、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂに関する偏微分係数である。従って、これら係数は、単位強度の３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの印加に伴い印加すべき２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂを表す。
（７５）～（７８）式において、ΔＶ_３ＡおよびΔＶ_３Ｂは、それぞれ、Ｖ_３Ａの変化量Ｖ_３Ａｐ－Ｖ_３Ａ０およびＶ_３Ｂの変化量Ｖ_３Ｂｐ－Ｖ_３Ｂ０（いずれにおいてもｐ＝１または２）を表す。ΔＶ_２ＡおよびΔＶ_２Ｂは、それぞれ、Ｖ_２Ａの変化量Ｖ_２Ａｐ－Ｖ_２Ａ０およびＶ_２Ｂの変化量Ｖ_２Ｂｐ－Ｖ_２Ｂ０（いずれにおいてもｐ＝１または２）を表す。

これら係数から、上記２回非点補正信号、即ち、３回非点発生信号の増減に伴い発生する２回非点収差を打ち消すための２回非点補正信号が求められる。その打ち消しに必要となる２回非点補正信号の変化量をΔＶ_２Ａ０およびΔＶ_２Ｂ０とすれば、ΔＶ_２Ａ０およびΔＶ_２Ｂ０は、（７９）および（８０）式でそれぞれ与えられる。
ΔＶ_２Ａ０＝ρ_２Ａ３ＡΔＶ_３Ａ＋ρ_２Ａ３ＢΔＶ_３Ｂ （７９）
ΔＶ_２Ｂ０＝ρ_２Ｂ３ＡΔＶ_３Ａ＋ρ_２Ｂ３ＢΔＶ_３Ｂ （８０）
対物偏向器１３には、第０の２回非点補正信号Ｖ_２Ａ０およびＶ_２Ｂ０に、それぞれΔＶ_２Ａ０およびΔＶ_２Ｂ０が加算された２回非点補正信号が入力される。その２回非点補正信号をＶ_２Ａ０’およびＶ_２Ｂ０’とすれば、Ｖ_２Ａ０’およびＶ_２Ｂ０’は、（８１）式で与えられる。

一方、上記フォーカス補正信号は、３回非点発生信号の増減と、その増減に伴い発生するデフォーカスを打ち消すのに必要となるフォーカス補正信号の増減との関係から決定できる。その詳細を、以下に示す。
まず、ナイフエッジ２０上の３回非点収差および２回非点収差が零に低減されていることを確認し、その状態で対物偏向器１３に入力されている３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの現在値を、第０の３回非点発生信号Ｖ_３Ａ０およびＶ_３Ｂ０とする。そして、フォーカス補正信号Ｖ_０Ａの離散的な微小変化によりデフォーカスの大きさを微小変化させながら、電子ビーム１のぼけを測定する。これにより、電子ビーム１のぼけ（Ｘ方向またはＹ方向）を最小とするフォーカス補正信号Ｖ_０Ａを決定し、これを第０のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ０とする。次に、同様に第１のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ１および第２のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ２を決定する。そして、（８２）および（８３）式の表す係数を求める。

（８２）および（８３）式の表す係数ρ_０Ａ３Ａおよびρ_０Ａ３Ｂは、３回非点発生信号の増減に伴い発生するデフォーカスを打ち消すためのＶ_０Ａの、Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂに関する偏微分係数である。従って、係数ρ_０Ａ３Ａおよびρ_０Ａ３Ｂは、それぞれ、単位強度の３回非点発生信号Ｖ_３ＡおよびＶ_３Ｂの印加に伴い印加すべきフォーカス補正信号Ｖ_０Ａを表す。
これら係数から、上記フォーカス補正信号、即ち３回非点発生信号の増減に伴い発生するデフォーカスを打ち消すためのフォーカス補正信号が求められる。その打ち消しに必要となるフォーカス補正信号の変化量をΔＶ_０Ａ０とすれば、ΔＶ_０Ａ０は、（８４）式で与えられる。
ΔＶ_０Ａ０＝ρ_０Ａ３ＡΔＶ_３Ａ＋ρ_０Ａ３ＢΔＶ_３Ｂ （８４）
対物偏向器１３には、第０のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ０に、ΔＶ_０Ａ０が加算されたフォーカス補正信号が入力される。そのフォーカス補正信号をＶ_０Ａ０’とすれば、Ｖ_０Ａ０’は、（８４）式より、（８５）式で与えられる。
Ｖ_０Ａ０’ ＝Ｖ_０Ａ０＋ρ_０Ａ３ＡΔＶ_３Ａ＋ρ_０Ａ３ＢΔＶ_３Ｂ （８５）

ただし、ΔＶ_２Ａ０およびΔＶ_２Ｂ０が大きい場合には、Ｖ_２Ａ０’およびＶ_２Ｂ０’の対物偏向器１３への入力に伴い副次的に発生するデフォーカスをも低減する必要が生じる。それへの対策を、以下に示す。
まず、ナイフエッジ２０上の３回非点収差および２回非点収差が零に低減されていることを確認し、その状態で対物偏向器１３に入力されている２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂの現在値を、第０の２回非点補正信号Ｖ_２Ａ０およびＶ_２Ｂ０とする。そして、フォーカス補正信号Ｖ_０Ａの離散的な微小変化によりデフォーカスの大きさを微小変化させながら、電子ビーム１のぼけを測定する。これにより、電子ビーム１のぼけ（Ｘ方向またはＹ方向）を最小とするフォーカス補正信号Ｖ_０Ａを決定し、これを、第０のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ０とする。次に、同様に第１のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ１および第２のフォーカス補正信号Ｖ_０Ａ２を決定する。そして、（８６）および（８７）式の表す係数を求める。

（８６）および（８７）式の表す係数ρ_０Ａ２Ａおよびρ_０Ａ２Ｂは、２回非点補正信号の増減に伴い発生するデフォーカスを打ち消すためのＶ_０Ａの、Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂに関する偏微分係数である。従って、係数ρ_０Ａ２Ａおよびρ_０Ａ２Ｂは、それぞれ、単位強度の２回非点補正信号Ｖ_２ＡおよびＶ_２Ｂの印加に伴い印加すべきフォーカス補正信号Ｖ_０Ａを表す。
これら係数から、ΔＶ_２Ａ０およびΔＶ_２Ｂ０が大きい場合に副次的に発生するデフォーカスを打ち消すためのフォーカス補正信号が求められる。その打ち消しに必要となるフォーカス補正信号の変化量をΔＶ_０Ａ０とすれば、ΔＶ_０Ａ０は、（８８）式で与えられる。
ΔＶ_０Ａ０＝ρ_０Ａ３ＡΔＶ_３Ａ＋ρ_０Ａ３ＢΔＶ_３Ｂ＋ρ_０Ａ２ＡΔＶ_２Ａ＋ρ_０Ａ２ＢΔＶ_２Ｂ
（８８）
ただし、（８８）式の表すΔＶ_０Ａ０には、（８４）式の表すΔＶ_０Ａ０が加算されている。（８８）式より、この場合におけるＶ_０Ａ０’は、（８９）式で与えられる。
Ｖ_０Ａ０’ ＝Ｖ_０Ａ０＋ρ_０Ａ３ＡΔＶ_３Ａ＋ρ_０Ａ３ＢΔＶ_３Ｂ＋ρ_０Ａ２ＡΔＶ_２Ａ＋ρ_０Ａ２ＢΔＶ_２Ｂ （８９）

以上に補足すれば、係数ρ_２Ａ３Ａ、ρ_２Ａ３Ｂ、ρ_２Ｂ３Ａ、ρ_２Ｂ３Ｂ、ρ_０Ａ３Ａ、ρ_０Ａ３Ｂ、ρ_０Ａ２Ａ、およびρ_０Ａ２Ｂは、いずれも、電子ビーム１のアライメントに依存する。従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差を小さくすべくアライナ１８により電子ビーム１を大きく偏向させた際には、これら係数を求め直すのがよい。
ただし、３回非点発生信号の増減の際に発生または変化する副次的な２回非点収差およびデフォーカスの大きさの変化（絶対値）が、その同じ増減による３回非点収差の大きさの変化（絶対値）より十分に小さければ、これら係数を求め直す必要は薄まる。
以上にさらに補足すれば、３回非点発生信号の増減の際に発生または変化する副次的なデフォーカスの大きさが、その同じ増減の際に発生または変化する副次的な２回非点収差の大きさより十分に小さければ、そのデフォーカスを打ち消す必要は薄まる。即ち、その２回非点収差のみを打ち消せばよい。

（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。その説明のため、本実施例の可変成形電子ビーム描画装置の光学系および制御系の構成を、図１２に示す。ただし、図１２において、第２の成形開口板７より電子ビーム１の上流側の光学系、および３回非点発生器制御部３１以外の制御部は、省略している。

本実施例の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３の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、本実施例の可変成形電子ビーム描画装置は、図１２に示すように、３回非点発生器３０を備える。３回非点発生器３０は、本実施例においては磁界型の多極子（例えば８極子）とするが、あるいはこれを静電型の多極子としてもよい。３回非点発生器３０は３回非点発生器制御部３１に接続され、３回非点発生器制御部３１は、中央制御部２８に接続されている。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１～実施例３の装置の動作と同様とするが、本実施例では、対物偏向器１３に、フォーカス補正器、２回非点補正器、および３回非点発生器の全てを兼ねさせるのではない。
本実施例では、対物偏向器１３に、フォーカス補正器および２回非点補正器を兼ねさせ、そのうえで、３回非点発生器３０に、３回非点収差の発生を担わせる。あるいは、対物偏向器１３に、フォーカス補正器を兼ねさせ、そのうえで、３回非点発生器３０に、２回非点収差の補正および３回非点収差の発生を担わせてもよい。即ち、３回非点発生器３０に入力される３回非点発生信号に、２回非点補正信号を重畳してもよい。ここで、３回非点発生器３０は、３回非点発生器制御部３１により制御され、３回非点発生器制御部３１は、中央制御部２８により制御される。

３回非点発生器３０の高さ位置（３回非点発生器３０の上端と下端の高さ位置の平均）は、光源の像１９または１６の高さ位置から大きく離さないのがよい。これには、電子ビーム１に含まれる主光線の、３回非点発生器３０の高さ位置における、３回非点発生器３０の中心軸からの位置ずれと、３回非点発生器３０による３回非点収差の発生とともに副次的に発生する２回非点収差およびデフォーカス（実施例２および実施例３を参照）とが関係する。その詳細を、以下に示す。
もし、３回非点発生器３０の高さ位置と光源の像１９または１６の高さ位置とが互いに一致すれば、電子ビーム１に含まれる主光線が、３回非点発生器３０の高さ位置において、一点に交わる。これは、それら主光線は全て、光源４を起点とし、従って光源の像１９および１６のそれぞれの高さ位置において、一点に交わることによる。
電子ビーム１に含まれる主光線が光源１９の高さ位置において一点に交わっている状態を、図１３に示す。図１３は、電子ビーム１に含まれる主光線を実線で表し、電子ビーム１に含まれるその他の光線を破線で表している。
補足すれば、３回非点発生器３０の高さ位置は、光源の像１９の高さ位置よりも、光源の像１６の高さ位置の方に、より近づけやすい。これは、光源の像１９の高さ位置には、既に対物偏向器１３が配置されていることによる。
上記主光線が３回非点発生器３０の高さ位置において一点に交われば、上記位置ずれの、電子ビーム１のアライメントに依存しない成分が、最小となる。この位置ずれ成分は、上記主光線のそれぞれの、電子ビーム１の中心軸からの位置ずれに相当する。
この位置ずれ成分は、上記の副次的な２回非点収差およびデフォーカスを構成する成分として、投影図形１１内の位置に依存する収差成分を生む。この収差成分は、２回非点補正器（本実施例では対物偏向器１３または３回非点発生器３０）およびフォーカス補正器（本実施例では対物偏向器１３）によって補正できない。
これに対し、上記位置ずれの、電子ビーム１のアライメントに依存する成分（電子ビーム１の中心軸の、３回非点発生器３０の中心軸からの位置ずれに相当）は、上記の副次的な２回非点収差およびデフォーカスを構成する収差成分として、投影図形１１内の位置に依存しない成分（投影図形１１内の全体的な収差成分）を生む。この収差成分は、２回非点補正器およびフォーカス補正器によって補正できる（実施例２および実施例３を参照）。
以上のことは、実施例１～実施例３における対物偏向器１３にも当てはまる。即ち、実施例１～実施例３において、対物偏向器１３の高さ位置は、図１から分かるように、光源の像１９の高さ位置から大きく離れていない。従って、上記主光線の、対物偏向器１３の高さ位置における、対物偏向器１３の中心軸からの位置ずれを構成する成分のうち、電子ビーム１のアライメントに依存しない成分（上記主光線のそれぞれの、電子ビーム１の中心軸からの位置ずれ）が小さい。そのため、対物偏向器１３による３回非点収差の発生とともに副次的に発生する２回非点収差およびデフォーカスの、投影図形１１内の位置に依存する成分も小さい。ここで、上記主光線は、図１３に示すように、光源の像１９の高さ位置において、一点に交わっている。

（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。

本実施例の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、その構成に３回非点発生器３０を含む場合は、３回非点発生器３０の高さ位置を、対物レンズ９より電子ビーム１の上流側とする。例えば、光源の像１６の高さ位置の近くとする。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１～実施例４の装置の動作と同様とするが、本実施例では、対物偏向器１３、３回非点発生器３０、またはこれら両方に、電子ビーム１のアライメントを部分的に担わせる。即ち、本実施例では、使用可能な電子ビーム１のアライメント手段の段数が増える。
本実施例では、従って、必要なアライメント手段の段数が確保される限り、アライナ１８は、２段構成（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）ではなく、１段構成（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌのいずれか）としてよいし、場合によっては、アライナ１８を完全に削除してもよい。
ただし、電子ビーム１のアライメントのために、対物偏向器１３、３回非点発生器３０、またはこれらの両方により電子ビーム１を偏向すると、その分だけ、対物偏向器１３、３回非点発生器３０、またはこれらの両方の中心軸からの、電子ビーム１に含まれる主光線の全体的な位置ずれが大きくなりやすくなる。その結果、先述の副次的な２回非点収差およびデフォーカス（実施例２および実施例３を参照）が問題になりやすくなる。即ち、先述の２回非点収差およびデフォーカスの打ち消し（実施例３を参照）の必要性が高くなる。

（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。その説明のため、本実施例の可変成形電子ビーム描画装置の光学系および制御系の構成を、図１４に示す。ただし、図１４において、第２の成形開口板７より電子ビーム１の上流側の光学系、および対物偏向器制御部２５以外の制御部は、省略している。図１４には、便宜上、３回非点発生器３０および３回非点発生器制御部３１を含まない（実施例１～実施例３を参照）構成例を示した。

本実施例の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５の可変成形電子ビーム描画装置と構成を同じくするが、図１４に示すように、対物偏向器１３を上下２段構成とし、その上段および下段をそれぞれ対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌとする。対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌは、ともに静電型である。対物偏向器１３Ｕおよび対物偏向器１３Ｌは、また、ともに、対物偏向器制御部２５に接続されている。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１～実施例５の装置の動作と同様とするが、本実施例では、測定および補正対象を、偏向コマ収差とする。ここで、偏向コマ収差とは、より具体的には、電子ビーム１が対物偏向器１３Ｌで偏向されることにより材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れる偏向コマ収差である。言い換えれば、本実施例では、対物偏向器１３Ｌの偏向座標（偏向フィールド内座標）を、座標原点に限定しない。
これに対し、実施例１～実施例５では、測定および補正対象を、図１の光学系に寄生するコマ収差とした。ここで、図１の光学系に寄生するコマ収差とは、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しない状態において材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れているコマ収差であった。即ち、実施例１～実施例５では、対物偏向器１３の偏向座標を座標原点に限定した。

上記偏向コマ収差の補正は、対物偏向器１３Ｕによる。即ち、本実施例では、上記偏向コマ収差を、対物偏向器１３Ｕによる電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差で打ち消す。本実施例では、そのため、対物偏向器１３Ｌとともに、対物偏向器１３Ｕを、対物偏向器制御部２５によって制御する。
これに対し、実施例１～実施例５では、図１の光学系に寄生し、上記高さ位置に現れるコマ収差を、アライナ１８による電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差で打ち消した。実施例１～実施例５では、そのため、アライナ１８を、アライナ制御部２３によって制御した。
補足すれば、対物偏向器１３Ｌによる電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差は、アライナ１８による電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差によっても打ち消せる。このことは、対物偏向器１３を上下２段構成でなく、１段構成とする場合にも当てはまる。しかし、そのようにすると、アライナ１８を、対物偏向器１３Ｌまたは１段構成の対物偏向器１３の高速動作に追従させるのが困難となる。これは、対物偏向器１３Ｌまたは１段構成の対物偏向器１３は上述のように静電型であるのに対し、アライナ１８は先述のように磁界型の偏向器であることによる。従って、以降では、対物偏向器１３Ｌによる電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差を、上述のように、対物偏向器１３Ｕによる電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差で打ち消すものとする。

対物偏向器１３Ｌによる電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差の測定は、実施例１～実施例５におけるコマ収差の測定、即ち図１の光学系に寄生するコマ収差の測定と同様に、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの測定による。そのための３回非点収差の発生は、実施例１～実施例５においてそうしたように、対物偏向器１３または３回非点発生器３０による。ただし、ここで、対物偏向器１３による３回非点収差の発生は、より詳細には、対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌのいずれかまたは両方による。これは、本実施例では、対物偏向器１３は上述のように上下２段構成となっていることによる。以降では、便宜上、対物偏向器１３による３回非点収差の発生は、対物偏向器１３Ｌのみによるものとする。
補足すれば、本実施例においては、先述の２回非点収差およびデフォーカスの打ち消し（実施例３を参照）および３回非点収差の補正（実施例２を参照）の必要性が高くなる。これは、次の理由による。
本実施例においては、対物偏向器１３Ｌによる電子ビーム１の偏向のため、対物偏向器１３Ｌの中心軸からの電子ビーム１の全体的な位置ずれが大きくなる。従って、３回非点収差の発生に伴う、副次的な２回非点収差およびデフォーカスが発生しやすくなるとともに、対物偏向器１３Ｌの加工・組立誤差に原因する偏向３回非点収差が大きく発生しうる。

上記偏向コマ収差の測定および補正は、より詳細には、対物偏向器１３Ｌの偏向フィールドを、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ等分割することで得られる格子点（偏向座標点）上で行う。ここで、偏向フィールドの分割数を例えばＸ方向およびＹ方向ともに２とすれば、そうして得られる格子点の数は、合計９（＝３×３）点となる。
上記格子点上で上記測定および補正を行うには、まず、最初に測定および補正を行う格子点の座標にナイフエッジ２０およびファラデーカップ２１（図１および図２４を参照）を移動させたうえで、その格子点上に電子ビーム１が入射するように、電子ビーム１を対物偏向器１３Ｌで偏向する。もし電子ビーム１の対物偏向器１３Ｌによる偏向に伴う非点収差、像面湾曲収差、および２回非点収差が予め補正されていなければ、この時点で、これらの補正を行う。次に、その格子点上において、対物偏向器１３Ｌまたは３回非点発生器３０により、３回非点収差を発生させ、その際の電子ビーム１のぼけを、ナイフエッジ２０およびファラデーカップ２１で測定する。そして、第０のＸＹ差Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を決定し、これらを、その格子点上における偏向コマ収差とする。そして、これらを零とするアライメント信号を決定し、それらを対物偏向器１３Ｕに入力する。即ち、その格子点上における偏向コマ収差を補正する。以降、同様の測定および補正を、残りの格子点上で実施する。
本実施例では、上記ＸＹ差およびアライメント信号の決定のため、第ｎ（ｎ＝０，１，または２）のアライメント条件を、対物偏向器１３Ｕにより構成し、第ｎ（ｎ＝０，１，または２）のアライメント信号を、対物偏向器１３Ｕに入力される偏向信号に対して定義する。

各格子点上においてＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とするアライメント信号（対物偏向器１３Ｕに入力される偏向信号）は、（９０）式で与えられる。

（９０）式において、Ｖ_ａおよびＶ_ｂは、対物偏向器１３Ｕに入力される偏向信号の互いに独立な２成分を表し、Ｖ_ａ０およびＶ_ｂ０は、Ｖ_ａおよびＶ_ｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表す。Ｖ_ａ０’およびＶ_ｂ０’は、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とすべく更新されるＶ_ａ０およびＶ_ｂ０を表す。即ち、（９０）式は、（１９）式中のＩ_ａ０、Ｉ_ｂ０、Ｉ_ａ０’、およびＩ_ｂ０’を、それぞれＶ_ａ０、Ｖ_ｂ０、Ｖ_ａ０’、およびＶ_ｂ０’に置き換えて得られる式である。（９０）式中のＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は、対物偏向器１３の偏向座標に依存する。（９０）式中の係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂは、（１９）式中のそれらと同様に、（８）～（１１）式から求められる。ただし、その際、（８）～（１１）式中のＩ_ａ、Ｉ_ｂ、Ｉ_ａｎ、およびＩ_ｂｎを、それぞれＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ａｎ、およびＶ_ｂｎ（いずれにおいてもｎ＝０、１、または２）に読み替える。
（９０）式を一般化すれば、（９０）式は、（９０’）式となる。

（９０’）式において、Ｖ_ａ０ ^（ｍ）およびＶ_ｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＶ_ａ０およびＶ_ｂ０をそれぞれ表し、Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｖ_ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＶ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}を対物偏向器１３Ｕに入力して得られるＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。即ち、（９０’）式は、（１９’）式中のＩ_ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_ａ０ ^{（ｍ－１）}、およびＩ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}を、Ｖ_ａ０ ^（ｍ）、Ｖ_ｂ０ ^（ｍ）、Ｖ_ａ０ ^{（ｍ－１）}、およびＶ_ｂ０ ^{（ｍ－１）}にそれぞれ置き換えて得られる式である。
（９０’）式からＶ_ａ０ ^（ｍ）およびＶ_ｂ０ ^（ｍ）を求めることと、それらを対物偏向器１３Ｕに入力することを交互に繰り返せば、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零に収束させることができる。

（９０’）式により全ての格子点上におけるＶ_ａ０ ^（ｍ）およびＶ_ｂ０ ^（ｍ）を求め、これらに対する近似平面（偏向座標に関する一次関数）を決定すれば、その近似平面から、任意の偏向座標におけるＶ_ａ０ ^（ｍ）およびＶ_ｂ０ ^（ｍ）を求めることができる。即ち、対物偏向器１３Ｌの偏向フィールド内の全域に渡って、対物偏向器１３Ｌによる偏向コマ収差を補正することができる。
ただし、そうして求められたＶ_ａ０ ^（ｍ）およびＶ_ｂ０ ^（ｍ）を対物偏向器１３Ｕに入力すると、その分だけ、対物偏向器１３全体の偏向感度（対物偏向器１３Ｕの偏向感度と対物偏向器１３Ｌのそれとの和）および偏向フィールドの回転角が変化する。そして、対物偏向器１３全体に原因する偏向収差も変化する。これは、対物偏向器１３Ｕが零でない偏向感度を有することによる。従って、本実施例による偏向コマ収差補正を実施した後は、対物偏向器１３全体の偏向フィールド較正（偏向フィールドの大きさおよび回転の補正）および偏向収差の補正を、改めて行う必要が生じる。

以上で説明したように、本実施例では、対物偏向器１３Ｌで電子ビーム１を偏向することにより材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れる偏向コマ収差が、測定および補正される。さらに、対物偏向器１３Ｌの偏向フィールド内の全域に渡って、対物偏向器１３Ｌにより発生する偏向コマ収差が補正される。ここで、その偏向コマ収差が補正されるのは、その偏向コマ収差が、対物偏向器１３Ｕによる電子ビーム１の偏向に原因して上記高さ位置に現れる偏向コマ収差により打ち消されることによる。
補足すれば、対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌに原因する偏向コマ収差は、電子光学計算（電磁場計算および軌道計算）により算出可能である。従って、電子光学計算によれば、上述の測定および補正を実施しなくても、対物偏向器１３Ｌに原因する偏向コマ収差が対物偏向器１３Ｕに原因する偏向コマ収差により打ち消されるように、対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌの寸法（長さおよび内径）、Ｚ軸周りの回転角、および偏向信号を決定することが可能である。ここで、対物偏向器１３Ｕおよび１３ＬがＺ軸周りの回転角を互いに異にすることを許すならば、対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌの寸法次第では、これら２つの対物偏向器に同じ偏向信号を入力すること、即ちこれら２つの対物偏向器を単一の電源（対物偏向器制御部２５内に備えられる）により駆動することが可能である。
しかし、このような要領により対物偏向器１３Ｕおよび１３Ｌの寸法、回転角、および偏向信号を決定した場合においても、上述の測定は有用である。具体的には、上述の測定により、上記高さ位置に現れる偏向コマ収差の補正残差が確認できる。

（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。

本実施例の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５の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例における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は、図１（または図１２）に示した装置の光学系、測定系、および制御系の構成と同じとする。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１～実施例５の装置の動作と同様とするが、本実施例では、図１の光学系に寄生するコマ収差を、ブランキング開口板１７の高さ位置における電子ビーム１の位置を考慮しつつ補正する。ここで、図１の光学系に寄生するコマ収差とは、対物偏向器１３により電子ビーム１を偏向しない状態において、材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れているコマ収差である。
本実施例では、より具体的には、ナイフエッジ２０上のコマ収差が零になることと、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とすることを、両立させる。即ち、上記コマ収差と上記位置ずれの両方を補正する。
これに対し、実施例１～実施例５では、ナイフエッジ２０上のコマ収差の補正の際に、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを度外視した。より具体的には、実施例１～実施例５では、ナイフエッジ２０上のコマ収差の補正の際に、その副作用としてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれが発生または変化することを許した。即ち、その位置ずれまでは補正しなかった。

本実施例において上記位置ずれを零とするのは、ブランカー１５（図１を参照）を作動させていない間に、電子ビーム１の一部または全部がブランキング開口板１７によりけられ、それゆえ電子ビーム１の電流が減少するという問題を防ぐ目的からである。この問題は、ブランキング開口板１７の開口が小さいほど顕著になりやすい。
本実施例においては上記コマ収差および位置ずれを補正するから、本実施例における補正対象の数は、合計２つである。これらの補正は、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計４つあることに基づく。ここで、上記コマ収差および位置ずれは、いずれも、互いに直交する２成分からなる。ただし、上記位置ずれの補正は、少なくとも１段のアライナがブランキング開口板１７より電子ビーム１の上流側に配置されることを前提とする。

本実施例では、上記コマ収差および位置ずれの補正のため、２種類のアライメントを実施する。具体的には、上記位置ずれを変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメントと、上記コマ収差を度外視しつつ上記位置ずれを変化させるアライメントを実施する。これらのアライメントは、偏向支点の高さ位置を互いに異にする。即ち、本実施例では、偏向支点が複数あり、これらの切り替えが可能である。
これに対し、実施例１～実施例５においては、１種類のアライメント（上記位置ずれを度外視しつつ上記コマ収差を変化させるアライメント）しか実施しなかった。即ち、実施例１～実施例５では、そのアライメントの偏向支点を１つに固定していた。

上記２種類のアライメントのうち、本実施例において先に実施すべきは、上記後者、即ち上記コマ収差を度外視しつつブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメントである。これは、上記前者、即ち上記位置ずれを変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメントに伴う上記位置ずれの変化は、零であるが、上記後者に伴う上記コマ収差の変化は、零ではないことによる。
上記２種類のアライメントの実施の順序は、これらアライメントを交互に繰り返す場合にも適用する。

以降で、上記２種類のアライメント、およびこれらアライメントを実現するアライメント信号を、詳細に説明する。ただし、便宜上、上記２種類のアライメントのうち、上記後者、即ちナイフエッジ２０上のコマ収差を度外視しつつブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメントから説明する。

ナイフエッジ２０上のコマ収差を度外視しつつブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメントは、その偏向支点の高さ位置を、第２の成形開口板７（物面）の高さ位置に一致させる。即ち、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌの連動比ｒ_２１（＝Ｉ_２ａ／Ｉ_１ａ＝Ｉ_２ｂ／Ｉ_１ｂ）を、（２２）式の表すｒ_Ｓ２１（実施例１を参照）に一致させる。

一方、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させるアライメントは、その偏向支点の高さ位置を、ブランキング開口板１７の高さ位置に一致させる。そのための連動比ｒ_２１は、これをｒ_Ｌ２１とし、さらにその際のアライナ１８Ｕおよび１８Ｌによる電子ビーム１の偏向角をδ_Ｌ１およびδ_Ｌ２とすれば、（９１）式で表せる。
ｒ_Ｌ２１＝δ_Ｌ２／δ_Ｌ１＝－Ｌ_１３／Ｌ_２３ （９１）
（９１）式において、Ｌ_１３およびＬ_２３は、それぞれ、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌからブランキング開口板１７までの距離を表す。（９１）式は、（２２）式と同じく、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌが、偏向感度（単位強度のアライメント信号に対する電子ビーム１の偏向角）を同じくすることを前提とする。
（９１）式が満たされ、従ってアライナ１８の偏向支点の高さ位置がブランキング開口板１７の高さ位置に一致している状態を、図１５に示す。図１５において、電子ビーム１の軌道は、電子ビーム１の中心軸の軌道、即ち電子ビーム１の中心に位置する主光線の軌道（実線）として表されている。
ただし、（９１）式に基づくアライメントは、ブランキング開口板１７の高さ位置に関する前提を伴う。その前提は、具体的には、対物レンズ９の高さ位置と光学的に共役な高さ位置から、ブランキング開口板１７の高さ位置が少しだけずれていることである。
もしその前提が成立しない場合、即ちブランキング開口板１７の高さ位置が上記の光学的に共役な高さ位置に一致している場合は、ナイフエッジ２０上のコマ収差が補正しきれなくなる可能性が生じる。これは、その場合、（９１）式に基づくアライメントに原因する、対物レンズ９の高さ位置における電子ビーム１の移動（光源の像１９の移動）が、零となるからである。その移動が零である限り、アライナ１８により電子ビーム１の軌道を変化させても、ナイフエッジ２０上のコマ収差は、ほとんど変化しない。

以上を踏まえれば、本実施例におけるアライメント信号は、（９２）～（９５）式に従わせればよい。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_Ｓａ＋Ｉ_Ｌａ （９２）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_Ｓｂ＋Ｉ_Ｌｂ （９３）
Ｉ_２ａ＝ｒ_Ｓ２１Ｉ_Ｓａ＋ｒ_Ｌ２１Ｉ_Ｌａ （９４）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_Ｓ２１Ｉ_Ｓｂ＋ｒ_Ｌ２１Ｉ_Ｌｂ （９５）
（９２）～（９５）式において、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂは、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。これらはアライナ１８の偏向支点を第２の成形開口板７の高さ位置に一致させるから、これらは実施例１～実施例５におけるＩ_ａおよびＩ_ｂにそれぞれ同じである。Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂは、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。

（９２）～（９５）式から分かるように、本実施例では、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂと、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂとが決定されれば、アライナ１８Ｕに入力されるアライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂがいずれも一意に決定される。ここで、ｒ_Ｓ２１およびｒ_Ｌ２１は、それぞれ（２２）および（９１）式より既知である。以降で、まずはＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂの決定の原理を説明し、次にＩ_ＬａおよびＩ_Ｌｂの決定の原理を説明する。

まず、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂの決定は、第０のアライメント条件下において、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを測定し、それを零とすべくＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂを変化させることによる。ここで、電子ビーム１の位置ずれの測定は、電子ビーム１によるブランキング開口板１７の走査により得られる画像に基づく。この走査により得られる画像の例を、図１６に示す。
上記走査は、電子ビーム１をアライナ１８で偏向することによる。その偏向の範囲、即ちブランキング開口板１７の走査範囲には、その範囲内にブランキング開口板１７の開口が含まれるだけの大きさを持たせる。ただし、上記走査の際に、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂは、互いに独立に変化させる。即ち、Ｉ_Ｓａ（またはＩ_Ｓｂ）の強度を変えるときは、Ｉ_Ｓｂ（またはＩ_Ｓａ）の強度を不変とする。
上記画像、即ち、図１６における画像１７Ａの取得は、上記走査の間にブランキング開口板１７の開口から電子ビーム１の下流側に流れ出る電流を、ファラデーカップ２１で受け、そうして得られるファラデーカップ吸収電流信号を取得および蓄積することによる。その取得および蓄積の結果、図１６に示すように、画像１７Ａに、そのファラデーカップ吸収電流信号の絶対値が大きい領域１７Ｂが現れる。領域１７Ｂは、ブランキング開口板１７の開口に相当する。

画像１７Ａの横軸および縦軸は、図１６に示すように、それぞれＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂを表す。即ち、画像１７Ａ内の各点の座標は、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂで表せる。これは、上記走査の際にＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂを互いに独立に変化させるという、上記制約の結果である。
上記制約を満たすには、上記走査を、例えば、ラスター走査とすればよい。より具体的には、上記ファラデーカップ吸収電流信号を取得および蓄積しながらＩ_ＳａをＩ_Ｓａ０－Ｉ_ＳａｗからＩ_Ｓａ０＋Ｉ_Ｓａｗまで変化させた後に、Ｉ_ＳａをＩ_Ｓａ０－Ｉ_Ｓａｗに戻すとともにＩ_Ｓｂを小さなステップだけ増加させることを、Ｉ_Ｓｂ０－Ｉ_ＳｂｗからＩ_Ｓｂ０＋Ｉ_Ｓｂｗまでの区間で続ければよい。その過程においては、Ｉ_ＳａとＩ_Ｓｂを、互いに置き換えてもよい。そうして得られる画像は、横軸方向に２Ｉ_Ｓａｗ、縦軸方向に２Ｉ_Ｓｂｗの大きさを持ち、自身の中心の横軸および縦軸座標をそれぞれＩ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０とする。ここで、Ｉ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０は、上記走査を開始する直前のＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂ、即ちＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂに対して定義される第０のアライメント信号を表し、Ｉ_ＳａｗおよびＩ_Ｓｂｗは、上記走査時におけるＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂの変化幅（片側）を表す。

上記位置ずれ、即ちブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれは、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれと等価である。その位置ずれの横軸および縦軸成分をそれぞれＪ_ＳａおよびＪ_Ｓｂとし、第０のアライメント条件下におけるＪ_ＳａおよびＪ_ＳｂをそれぞれＪ_Ｓａ０およびＪ_Ｓｂ０とし、第０のアライメント条件下における領域１７Ｂの中心の横軸および縦軸座標をそれぞれＩ_ＳａＲ０およびＩ_ＳｂＲ０とすれば、Ｊ_Ｓａ０およびＪ_Ｓｂ０は、それぞれ（９６）および（９７）式で表せる。
Ｊ_Ｓａ０＝Ｉ_Ｓａ０－Ｉ_ＳａＲ０ （９６）
Ｊ_Ｓｂ０＝Ｉ_Ｓｂ０－Ｉ_ＳｂＲ０ （９７）
（９６）および（９７）式より、位置ずれＪ_Ｓａ０およびＪ_Ｓｂ０を零とするには、Ｉ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０を、（９８）式に示す通りに更新すればよい。

この更新は、画像１７Ａの取得の際に電子ビーム１が領域１７Ｂの中心の通過した瞬間を、後に再現することに他ならない。従って、Ｉ_Ｓａ０’ およびＩ_Ｓｂ０’の決定に必要なのは、結局は、Ｉ_ＳａＲ０およびＩ_ＳｂＲ０のみ、即ち、領域１７Ｂの中心の横軸および縦軸座標のみである。
ここで、領域１７Ｂの中心の横軸座標Ｉ_ＳａＲ０および縦軸座標Ｉ_ＳｂＲ０は、それぞれ、例えば、画像１７Ａを構成する画素の強度（絶対値）が最大となる横軸および縦軸座標とすればよい。または、それぞれ、その画素の強度を重みとする、横軸および縦軸座標の加重平均とすればよい。
以上の要領により、位置ずれＪ_Ｓａ０（＝Ｉ_Ｓａ０－Ｉ_ＳａＲ０）およびＪ_Ｓｂ０（＝Ｉ_Ｓｂ０－Ｉ_ＳｂＲ０）が零、即ちブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれが零となる。即ち、その位置ずれを零とするＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂが決定される。

次に、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂの決定は、（９９）式による。

（９９）式は、（１００）および（１０１）式、即ち（１０２）式から導出できる。（１００）および（１０１）式、即ち（１０２）式は、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌが連動比ｒ_Ｓ２１およびｒ_Ｌ２１に基づき制御される条件下におけるＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂを表す。ただし、（９９）式の導出は、Ｉ_ＬａおよびＩ_ＬｂはＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂのいずれとも独立に変化させることを前提とする。
Ｄ_Ａ＝Ｄ_ＯＡ＋ｄ_ＡＳａＩ_Ｓａ＋ｄ_ＡＳｂＩ_Ｓｂ＋ｄ_ＡＬａＩ_Ｌａ＋ｄ_ＡＬｂＩ_Ｌｂ （１００）
Ｄ_Ｂ＝Ｄ_ＯＢ＋ｄ_ＢＳａＩ_Ｓａ＋ｄ_ＢＳｂＩ_Ｓｂ＋ｄ_ＢＬａＩ_Ｌａ＋ｄ_ＢＬｂＩ_Ｌｂ （１０１）

（９９）式において、Ｉ_Ｌａ０およびＩ_Ｌｂ０は、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表す。Ｉ_Ｌａ０’およびＩ_Ｌｂ０’は、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零（Ｄ_Ａ０’およびＤ_Ｂ０’）とすべく更新されるＩ_Ｌａ０およびＩ_Ｌｂ０をそれぞれ表す。
（９９）～（１０２）式中の係数ｄ_ＡＬａ（Ｄ_ＡのＩ_Ｌａによる偏微分）、ｄ_ＡＬｂ（Ｄ_ＡのＩ_Ｌｂによる偏微分）、ｄ_ＢＬａ（Ｄ_ＢのＩ_Ｌａによる偏微分）、およびｄ_ＢＬｂ（Ｄ_ＢのＩ_Ｌｂによる偏微分）は、Ｄ_ＡおよびＤ_ＢのＩ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに関する偏微分係数であり、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに原因するＸＹ差に関する係数を表す。これら係数の決定は、（８）～（１１）式の表す係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを決定する手順（実施例１を参照）と同様の手順による。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ａおよびＩ_ｂではなく、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに対して定義する。即ち、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ａｎおよびＩ_ｂｎではなく、Ｉ_ＬａｎおよびＩ_Ｌｂｎ（いずれにおいてもｎ＝０、１、または２）とする。
一方、（１００）～（１０２）式中の係数ｄ_ＡＳａ、ｄ_ＡＳｂ、ｄ_ＢＳａ、およびｄ_ＢＳｂは、Ｄ_ＡおよびＤ_ＢのＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂに関する偏微分係数であり、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂに原因するＸＹ差に関する係数を表す。これら係数は（９９）式中に現れないため、これら係数の決定は不要である。ここで、これら係数が（９９）式に現れないのは、Ｉ_Ｌａ０およびＩ_Ｌｂ０の更新中、Ｉ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０は固定されることによる。

ただし、（９９）式に基づき決定されたＩ_Ｌａ０’およびＩ_Ｌｂ０’をアライナ１８に入力しても、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０は完全に零とはならない可能性、即ちナイフエッジ２０上のコマ収差は完全に零とはならない可能性がある。このことは、係数ｄ_ＡＬａ、ｄ_ＡＬｂ、ｄ_ＢＬａ、およびｄ_ＢＬｂに含まれる誤差に原因する。さらには、そのＩ_Ｌａ０’およびＩ_Ｌｂ０’をアライナ１８に入力した際に、ブランキング開口板１７の開口からの電子ビーム１の位置ずれが変化する可能性もある。このことは、連動比ｒ_Ｌ２１に含まれる誤差に原因しうるが、より本質的には、ブランキング開口板１７の開口からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させるためのアライナ１８Ｕとアライナ１８Ｌの連動比が簡単にｒ_Ｌ２１だけで表されていることに原因する。即ち、その位置ずれの変化を完全に零にするには、これらアライナの連動比を、アライナ１８Ｕ（または１８Ｌ）のＸ偏向用コイルとアライナ１８Ｌ（または１８Ｕ）のＸ偏向用およびＹ偏向用コイルとの間、そしてアライナ１８Ｕ（または１８Ｌ）のＹ偏向用コイルとアライナ１８Ｌ（または１８Ｕ）のＸ偏向用およびＹ偏向用コイルとの間で、個別に定義する必要がある。その詳細は、後述する（実施例８を参照）。
これらのようなことが問題となる場合は、Ｊ_Ｓａ０およびＪ_Ｓｂ０を零とするＩ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０の更新およびそれらのアライナ１８への入力と、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とするＩ_Ｌａ０およびＩ_Ｌｂ０の更新およびそれらのアライナ１８への入力を、交互に繰り返せばよい。そうすれば、Ｊ_Ｓａ０およびＪ_Ｓｂ０とＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０との両方が、零に収束する。
その際は、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂ、そしてＩ_ＬａおよびＩ_Ｌｂを、それぞれ、（９８’）および（９９’）式に従わせる。

（９８’）式において、Ｉ_Ｓａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｓｂ０ ^（ｍ）は、ｍ（≧１）回目に更新されるＩ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０をそれぞれ表し、Ｉ_ＳａＲ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＳｂＲ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_Ｓａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_Ｓｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＩ_ＳａＲ０およびＩ_ＳｂＲ０をそれぞれ表す。（９９’）式において、Ｉ_Ｌａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｌｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_Ｌａ０およびＩ_Ｌｂ０をそれぞれ表し、Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_Ｌａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_Ｌｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。即ち、（９８’）および（９９’）式は、（９８）および（９９）式をそれぞれ一般化したものである。

以上で説明したように、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差と、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれが、ともに補正される。これらの補正は、先述のように、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計４つあることに基づく。
補足すれば、本実施例では、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零にすべく、画像１７Ａから領域１７Ｂの中心の座標を抽出したが、もし別の開口板がアライナ１８Ｕおよび１８Ｌより電子ビーム１の下流側にあれば、必要に応じて、その別の開口板の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とすることも可能である。その際は、その別の開口板に対して画像１７Ａを取得し、それから領域１７Ｂの中心の座標を抽出すればよい。
ただし、本実施例では、アライナの段数が合計２段（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）であり、かつ補正対象の数が合計２つ（ナイフエッジ２０上のコマ収差、およびブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ）である。そのため、ナイフエッジ２０上のコマ収差の補正を前提とすれば、ブランキング開口板１７および上記のような別の開口板の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれの補正は、１つの高さ位置においてのみ可能である。

ブランキング開口板１７およびその他の開口板の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれの補正を、２つ以上の高さ位置において可能とするには、電子ビーム１のアライメントに関する自由度を増やすべく、アライナの段数を増やせばよい。ただし、アライナの段数を増やす際は、制御の冗長性に注意する必要がある。例えば、アライナの段数を合計３段以上としてナイフエッジ２０上のコマ収差の補正を実施するが、上記位置ずれの補正を１つの高さ位置においてのみ実施するような場合は、補正対象の数よりアライナの段数が多くなる。即ち、電子ビーム１のアライメントに関する自由度が大きくなりすぎる。従って、そのような場合には、制御の冗長性を解消する必要が生じる。そうするには、合計３段以上のうちの１段を用いず、２段のみを用いることか、あるいは、合計３段以上のうちのいくつかを連動させることで、電子ビーム１のアライメントに関する自由度を、２つに減らせばよい。

（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。

本実施例の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５、および実施例７の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例７の装置の動作と同様とする。ただし、本実施例では、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ、ナイフエッジ２０上のコマ収差、またはこれら両方の零への収束を早めるべく、電子ビーム１のアライメントに関する合計４つの自由度を、より積極的に活用する。
具体的には、ナイフエッジ２０上のコマ収差（ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂ）を変化させるアライメントにおいてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ（位置ずれＪ_ＳａおよびＪ_Ｓｂと等価）を変化させないことを、または、そのことと、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメントにおいてナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させないこととの両方を、図る。
即ち、本実施例では、上記位置ずれを変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメントと、上記コマ収差を度外視しつつ上記位置ずれを変化させるアライメントとの組み合わせ、または、上記位置ずれを変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメントと、上記コマ収差を変化させずに上記位置ずれを変化させるアライメントとの組み合わせを、実施する。上記コマ収差を変化させるアライメントにおいて上記位置ずれを変化させないことは、実施例７にも通ずるが、本実施例では、そのことの徹底を図る。

上記アライメントのため、本実施例では、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂを（９２）～（９５）式（実施例７を参照）に従わせることにより発生する不要な位置ずれ成分、不要なコマ収差成分、またはこれら両方を、別の新たな成分により打ち消す。ここで、不要な位置ずれ成分とは、上記位置ずれを構成する成分のうち、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに原因する成分を指す。不要なコマ収差成分とは、上記コマ収差を構成する成分のうち、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂに原因する成分を指す。別の新たな成分とは、Ｉ_２ｂおよびＩ_２ａの新たな増減により発生する上記位置ずれ、コマ収差、またはこれら両方を指す。言い換えれば、本実施例は、実施例７と、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂを従わせる式を異にする。

上記不要な位置ずれ成分、即ちＩ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに原因する位置ずれ成分を低減するには、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを（９２）および（９３）式に従わせ、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂを、（１０３）および（１０４）式に従わせればよい。
Ｉ_２ａ＝ｒ_Ｓ２１Ｉ_Ｓａ＋ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}Ｉ_Ｌａ＋ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｌｂ （１０３）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_Ｓ２１Ｉ_Ｓｂ＋ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｌａ＋ｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}Ｉ_Ｌｂ （１０４）
（１０３）および（１０４）式右辺は、Ｉ_ＬｂおよびＩ_Ｌａに原因する位置ずれを打ち消すための項（ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｌｂおよびｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｌａ）を含む。（１０３）および（１０４）式において、ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}（Ｉ_２ａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}（Ｉ_２ａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}（Ｉ_２ｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}（Ｉ_２ｂのＩ_１ｂによる偏微分）は、いずれも、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差（ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂ）を変化させる連動比であり、それぞれ、アライナ１８ＵのＸ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＸ偏向用コイルの連動比、アライナ１８ＵのＹ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＸ偏向用コイルの連動比、アライナ１８ＵのＸ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＹ偏向用コイルの連動比、およびアライナ１８ＵのＹ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＹ偏向用コイルの連動比を表す。

（９２）、（９３）、（１０３）、および（１０４）式から分かるように、本実施例でも、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂと、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂとが決定されれば、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂがいずれも一意に決定される。Ｉ_Ｓａ、Ｉ_Ｓｂ、Ｉ_Ｌａ、およびＩ_Ｌｂの決定は、本実施例においても、（９８’）および（９９’）式によればよい。ただし、（９９’）式中の係数ｄ_ＡＬａ、ｄ_ＡＬｂ、ｄ_ＢＬａ、およびｄ_ＢＬｂの値が、本実施例と実施例７の間で若干異なる。これは、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂが従う式が、本実施例（（１０３）および（１０４）式）と、実施例７（（９４）および（９５）式）の間で、若干異なることによる。

連動比ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}、即ちブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させる連動比は、アライメント信号Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂと、画像１７Ａから抽出される領域１７Ｂの中心の座標との関係から決定できる。その詳細を、以下に示す。
まず、これらの決定の直前におけるアライメント条件を第０のアライメント条件とし、第０のアライメント条件下におけるアライメント信号Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを、それぞれ、第０のアライメント信号Ｉ_１ａ０およびＩ_１ｂ０とする。そして、先述の要領（実施例７を参照）により、画像１７Ａを取得する。ただし、画像１７Ａの取得のために互いに独立に変化させるアライメント信号は、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂではなく、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂとする。そして、画像１７Ａから、領域１７Ｂの中心の横軸および縦軸座標を抽出し、これらをそれぞれＩ_２ａＲ０およびＩ_２ｂＲ０とする。これらは、第０のアライメント条件下においてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とするＩ_２ａおよびＩ_２ｂに相当する。
次に、Ｉ_１ａに変化量を与え、その際のアライメント条件を第１のアライメント条件とし、第１のアライメント条件下におけるアライメント信号Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを、それぞれ、第１のアライメント信号Ｉ_１ａ１およびＩ_１ｂ１（＝Ｉ_１ｂ０）とし、同様に画像１７Ａ’（図示せず）を取得する。そして、画像１７Ａ’から、領域１７Ｂ’（ブランキング開口板１７の開口に相当する）の中心の横軸および縦軸座標を抽出し、これらをそれぞれＩ_２ａＲ１およびＩ_２ｂＲ１とする。これらは、第１のアライメント条件下においてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とするＩ_２ａおよびＩ_２ｂに相当する。
次に、Ｉ_１ｂに変化量を与え、その際のアライメント条件を第２のアライメント条件とし、第２のアライメント条件下におけるアライメント信号Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを、それぞれ、第２のアライメント信号Ｉ_１ａ２（＝Ｉ_１ａ０）およびＩ_１ｂ２とし、同様に画像１７Ａ’’（図示せず）を取得する。そして、画像１７Ａ’’から、領域１７Ｂ’’（ブランキング開口板１７の開口に相当する）の中心の横軸および縦軸座標を抽出し、これらをそれぞれＩ_２ａＲ２およびＩ_２ｂＲ２とする。これらは、第２のアライメント条件下においてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とするＩ_２ａおよびＩ_２ｂに相当する。
最後に、上記過程における、アライメント信号の変化量と上記位置ずれを零とするＩ_２ａおよびＩ_２ｂの変化量とから、連動比ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}を求める。これらは、それぞれ、（１０５）～（１０８）式で与えられる。

連動比ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}、即ちブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させる連動比は、画像１７Ａの取得のために互いに独立に変化させるアライメント信号を、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂではなく、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂとしても求められる。そうするには、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂと、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれ（ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれと等価）との関係を利用する。その詳細を、以下に示す。
上記関係は、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれの横軸および縦軸成分をそれぞれＪ_１ａおよびＪ_１ｂと置けば、（１０９）および（１１０）式で表せる。
Ｊ_１ａ＝Ｊ_Ｏ１ａ＋ｊ_１ａ１ａＩ_１ａ＋ｊ_１ａ１ｂＩ_１ｂ＋ｊ_１ａ２ａＩ_２ａ＋ｊ_１ａ２ｂＩ_２ｂ
（１０９）
Ｊ_１ｂ＝Ｊ_Ｏ１ｂ＋ｊ_１ｂ１ａＩ_１ａ＋ｊ_１ｂ１ｂＩ_１ｂ＋ｊ_１ｂ２ａＩ_２ａ＋ｊ_１ｂ２ｂＩ_２ｂ
（１１０）
（１０９）および（１１０）式において、Ｊ_Ｏ１ａおよびＪ_Ｏ１ｂは、アライメント信号の全成分が零である条件下における上記位置ずれの横軸および縦軸成分をそれぞれ表す。ｊ_１ａ１ａ（Ｊ_１ａのＩ_１ａによる偏微分）、ｊ_１ａ１ｂ（Ｊ_１ａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｊ_１ａ２ａ（Ｊ_１ａのＩ_２ａによる偏微分）、ｊ_１ａ２ｂ（Ｊ_１ａのＩ_２ｂによる偏微分）、ｊ_１ｂ１ａ（Ｊ_１ｂのＩ_１ａによる偏微分）、ｊ_１ｂ１ｂ（Ｊ_１ｂのＩ_１ｂによる偏微分）、ｊ_１ｂ２ａ（Ｊ_１ｂのＩ_２ａによる偏微分）、およびｊ_１ｂ２ｂ（Ｊ_１ｂのＩ_２ｂによる偏微分）は、いずれも、上記位置ずれに関する偏向感度（ブランキング開口板１７の高さ位置における、単位印加電流当たりの偏向量）を表す。

（１０９）および（１１０）式から、Ｊ_１ａおよびＪ_１ｂの全微分が得られる。それらは、（１１１）および（１１２）式の通りである。
ΔＪ_１ａ＝ｊ_１ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｊ_１ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｊ_１ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ａ２ｂΔＩ_２ｂ
（１１１）
ΔＪ_１ｂ＝ｊ_１ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｊ_１ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｊ_１ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ｂ２ｂΔＩ_２ｂ
（１１２）
本実施例においてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させることは、ΔＪ_１ａおよびΔＪ_１ｂをともに零としつつ、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂを変化させることに相当する。ΔＪ_１ａおよびΔＪ_１ｂがともに零であれば、（１１１）および（１１２）式から、（１１３）および（１１４）式が成立する。
０＝ΔＩ_１ａ＋ｊ_１ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ａ２ｂΔＩ_２ｂ （１１３）
０＝ΔＩ_１ｂ＋ｊ_１ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ｂ２ｂΔＩ_２ｂ （１１４）
ただし、（１１３）および（１１４）式の導出に、（１１５）～（１１８）式が成立することを用いた。（１１５）～（１１８）式の成立は、画像１７Ａは先述のようにアライメント信号Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを互いに独立に変化させて取得され、従って画像１７Ａの横軸および縦軸がそれぞれＩ_１ａおよびＩ_１ｂを表すことに基づく。

（１１３）および（１１４）式の両辺をΔＩ_１ａで除せば、（１１９）および（１２０）式が得られる。（１１９）および（１２０）式中のｒ_{Ｌ２ａ１ａ}（＝ΔＩ_２ａ／ΔＩ_１ａ）およびｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}（＝ΔＩ_２ｂ／ΔＩ_１ａ）は、（１０５）式で表されたｒ_{Ｌ２ａ１ａ}および（１０７）式で表されたｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}にそれぞれ一致する。
０＝１＋ｊ_１ａ２ａｒ_{Ｌ２ａ１ａ}＋ｊ_１ａ２ｂｒ_{Ｌ２ｂ１ａ} （１１９）
０＝ｊ_１ｂ２ａｒ_{Ｌ２ａ１ａ}＋ｊ_１ｂ２ｂｒ_{Ｌ２ｂ１ａ} （１２０）
次に、（１１３）および（１１４）式の両辺をΔＩ_１ｂで除せば、（１２１）および（１２２）式が得られる。（１２１）および（１２２）式中のｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}（＝ΔＩ_２ａ／ΔＩ_１ｂ）およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}（＝ΔＩ_２ｂ／ΔＩ_１ｂ）は、（１０６）式で表されたｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}および（１０８）式で表されたｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}にそれぞれ一致する。
０＝ｊ_１ａ２ａｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}＋ｊ_１ａ２ｂｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ} （１２１）
０＝１＋ｊ_１ｂ２ａｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}＋ｊ_１ｂ２ｂｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ} （１２２）
ただし、（１２０）および（１２１）式は、ΔＩ_１ｂ／ΔＩ_１ａ＝０およびΔＩ_１ａ／ΔＩ_１ｂ＝０を前提とする。ここで、ΔＩ_１ｂ／ΔＩ_１ａおよびΔＩ_１ａ／ΔＩ_１ｂは、それぞれ、Ｉ_１ｂのＩ_１ａによる偏微分、およびＩ_１ａのＩ_１ｂによる偏微分と見なす。即ち、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂは、先述のように、互いに独立に変化させる。
（１１９）～（１２２）式から、（１２３）および（１２４）式が得られる。即ち、連動比ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}、ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}、およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}は、（１２３）および（１２４）式から求められる。

偏向感度ｊ_１ａ２ａ、ｊ_１ａ２ｂ、ｊ_１ｂ２ａ、およびｊ_１ｂ２ｂは、アライメント信号Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂと、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれＪ_１ａおよびＪ_１ｂとの関係から決定できる。その詳細を、以下に示す。
まず、偏向感度ｊ_１ａ２ａ、ｊ_１ａ２ｂ、ｊ_１ｂ２ａ、およびｊ_１ｂ２ｂの決定の直前におけるアライメント条件を第０のアライメント条件とし、第０のアライメント条件下におけるアライメント信号Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂを、それぞれ、第０のアライメント信号Ｉ_２ａ０およびＩ_２ｂ０とする。そして、先述の要領（実施例７を参照）により、画像１７Ａを取得する。ただし、画像１７Ａの取得のために互いに独立に変化させるアライメント信号は、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂとする。そして、画像１７Ａから、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれの横軸および縦軸成分を抽出し、これらをそれぞれＪ_１ａ０およびＪ_１ｂ０とする。
次に、Ｉ_２ａに変化量を与え、その際のアライメント条件を第１のアライメント条件とし、第１のアライメント条件下におけるアライメント信号Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂを、それぞれ、第１のアライメント信号Ｉ_２ａ１およびＩ_２ｂ１（＝Ｉ_２ｂ０）とする。そして、同様に画像１７Ａ’（図示せず）を取得する。そして、画像１７Ａ’から、領域１７Ｂ’の中心からの画像１７Ａ’の中心の位置ずれの横軸および縦軸成分を抽出し、これらをそれぞれＪ_１ａ１およびＪ_１ｂ１とする。
次に、Ｉ_２ｂに変化量を与え、その際のアライメント条件を第２のアライメント条件とし、第２のアライメント条件下におけるアライメント信号Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂを、それぞれ、第２のアライメント信号Ｉ_２ａ２（＝Ｉ_２ａ０）およびＩ_２ｂ２とする。そして、同様に画像１７Ａ’’（図示せず）を取得する。そして、画像１７Ａ’’から、領域１７Ｂ’’の中心からの画像１７Ａ’’の中心の位置ずれの横軸および縦軸成分を抽出し、これらをそれぞれＪ_１ａ２およびＪ_１ｂ２とする。
最後に、上記過程における、アライメント信号の変化量と上記位置ずれの変化量から、偏向感度ｊ_１ａ２ａ、ｊ_１ａ２ｂ、ｊ_１ｂ２ａ、およびｊ_１ｂ２ｂを求める。これらは、それぞれ（１２５）～（１２８）式で与えられる。

（１２５）～（１２８）式において、ΔＩ_２ａおよびΔＩ_２ｂはそれぞれＩ_２ａおよびＩ_２ｂの変化量Ｉ_２ａｐ－Ｉ_２ａ０およびＩ_２ｂｐ－Ｉ_２ｂ０（いずれにおいてもｐ＝１または２）を表す。ΔＪ_１ａおよびΔＪ_１ｂはそれぞれＪ_１ａおよびＪ_１ｂの変化量Ｊ_１ａｐ－Ｊ_１ａ０およびＪ_１ｂｐ－Ｊ_１ｂ０（いずれにおいてもｐ＝１または２）を表す。
ΔＪ_１ａおよびΔＪ_１ｂは、また、それぞれ（１２９）および（１３０）式で求めてもよい。（１２９）および（１３０）式において、Ｉ_１ａＲおよびＩ_１ｂＲは、領域１７Ｂの中心の横軸および縦軸座標をそれぞれ表す。ΔＩ_１ａＲおよびΔＩ_１ｂＲは、Ｉ_１ａＲおよびＩ_１ｂＲの変化量、具体的には、領域１７Ｂの中心の横軸および縦軸座標からの領域１７Ｂ’または領域１７Ｂ’’の中心の横軸および縦軸座標の差を、それぞれ表す。
ΔＪ_１ａ＝－ΔＩ_１ａＲ （１２９）
ΔＪ_１ｂ＝－ΔＩ_１ｂＲ （１３０）
ΔＪ_１ａおよびΔＪ_１ｂがそれぞれ（１２９）および（１３０）式で表せるのは、第一に、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれ（Ｊ_１ａおよびＪ_１ｂ）が、画像１７Ａの中心からの領域１７Ｂの中心の位置ずれと、大きさ（絶対値）を等しく、向きを逆にすることと、第二に、上記過程において、画像１７Ａの中心からの領域１７Ｂの中心の位置ずれの変化は、領域１７Ｂの座標（Ｉ_１ａＲおよびＩ_１ｂＲ）の変化に等しいことによる。

一方、先述の不要なコマ収差成分、即ちＩ_ＳａおよびＩ_Ｓｂに原因するＸＹ差を低減するには、Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂを、（１３１）～（１３４）式に従わせればよい。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_Ｋａ＋Ｉ_Ｌａ （１３１）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_Ｋｂ＋Ｉ_Ｌｂ （１３２）
Ｉ_２ａ＝ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}Ｉ_Ｋａ＋ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｋｂ＋ｒ_Ｌ２１Ｉ_Ｌａ （１３３）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｋａ＋ｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}Ｉ_Ｋｂ＋ｒ_Ｌ２１Ｉ_Ｌｂ （１３４）
そうするだけでも、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させるアライメントと、ナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させずにその位置ずれを変化させるアライメントの両方が可能となる。しかし、そのうえで、先述の不要な位置ずれ成分、即ちＩ_ＬａおよびＩ_Ｌｂに原因する位置ずれ成分の低減を推し進めれば、先述の不要なコマ収差成分および位置ずれ成分の両方の低減が徹底する。そうするには、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを（１３１）および（１３２）式に従わせ、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂを（１３５）および（１３６）式に従わせればよい。
Ｉ_２ａ＝ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}Ｉ_Ｋａ＋ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｋｂ＋ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}Ｉ_Ｌａ＋ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｌｂ （１３５）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｋａ＋ｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}Ｉ_Ｋｂ＋ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｌａ＋ｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}Ｉ_Ｌｂ （１３６）
（１３３）～（１３６）式右辺は、先述の不要なコマ収差成分、即ちＩ_ＳｂおよびＩ_Ｓａに原因するコマ収差成分を打ち消すための項（ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｋｂおよびｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｋａ）を含む。ただし、（１３１）～（１３６）式において、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂは、それぞれＩ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに書き変えられている。Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂは、ナイフエッジ２０上のコマ収差（ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂ）を変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。

Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂは、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂと、上記位置ずれを変化させるという点では同じであるが、（１０３）および（１０４）式と（１３３）～（１３６）式とを見比べれば分かるように、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂは、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂと、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌの連動比を異にする。
より具体的には、（１０３）および（１０４）式中の連動比ｒ_Ｓ２１（（２２）式を参照）は、先述（実施例１および実施例７を参照）のように、アライナ１８の偏向支点を第２の成形開口板７の高さ位置に一致させる連動比であり、アライナ１８Ｕおよび１８ＬのＸ偏向用コイルとＹ偏向用コイルの両方に共通であった。
これに対して、（１３３）～（１３６）式中の連動比ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}（Ｉ_２ａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}（Ｉ_２ａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}（Ｉ_２ｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}（Ｉ_２ｂのＩ_１ｂによる偏微分）は、いずれも、ナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させる連動比であり、それぞれ、アライナ１８ＵのＸ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＸ偏向用コイルの連動比、アライナ１８ＵのＹ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＸ偏向用コイルの連動比、アライナ１８ＵのＸ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＹ偏向用コイルの連動比、およびアライナ１８ＵのＹ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＹ偏向用コイルの連動比を表す。

Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂ、即ち、ナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメント信号の決定は、（９８’）式によればよい。ただし、その際は、（９８’）式において、Ｉ_Ｓａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｓｂ０ ^（ｍ）をそれぞれＩ_Ｋａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｋｂ０ ^（ｍ）に読み替え、Ｉ_ＳａＲ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＳｂＲ０ ^{（ｍ－１）}をそれぞれＩ_ＫａＲ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＫｂＲ０ ^{（ｍ－１）}に読み替える。ここで、Ｉ_Ｋａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｋｂ０ ^（ｍ）は、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とすべくｍ回目に更新されるＩ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０をそれぞれ表し、Ｉ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０は、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表す。Ｉ_ＫａＲ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＫｂＲ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_Ｋａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_Ｋｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＩ_ＫａＲ０およびＩ_ＫｂＲ０をそれぞれ表し、Ｉ_ＫａＲ０およびＩ_ＫｂＲ０は、第０のアライメント条件下における領域１７Ｂの中心の横軸および縦軸座標をそれぞれ表す。即ち、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂの決定は、（１３７）式による。

Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂ、即ち、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させずにナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させるアライメント信号の決定は、本実施例においても、（９９’）式によればよい。ただし、その際は、（９９’）式中の係数ｄ_ＡＬａ、ｄ_ＡＬｂ、ｄ_ＢＬａ、およびｄ_ＢＬｂの値を改める必要がある。これは、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂが従う式が、本実施例（（１３３）および（１３４）式、または（１３５）および（１３６）式）と、実施例７（（９４）および（９５）式）の間で異なることによる。
補足すれば、本実施例におけるＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂは、（１３８）および（１３９）式で表せる。
Ｄ_Ａ＝Ｄ_ＯＡ＋ｄ_ＡＬａＩ_Ｌａ＋ｄ_ＡＬｂＩ_Ｌｂ （１３８）
Ｄ_Ｂ＝Ｄ_ＯＢ＋ｄ_ＢＬａＩ_Ｌａ＋ｄ_ＢＬｂＩ_Ｌｂ （１３９）
（１３８）および（１３９）式から分かるように、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂは、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂのいずれにも依存しない。即ち、連動比ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}は、Ｉ_ＫａおよびＩ_ＫｂによるＸＹ差の変化を妨げる。

連動比ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}、即ち、ナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させる連動比は、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂに原因するＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂに関する係数から決定できる。その詳細を、以下に示す。
上記係数をｄ_Ａ１ａ（Ｄ_ＡのＩ_１ａによる偏微分）、ｄ_Ａ１ｂ（Ｄ_ＡのＩ_１ｂによる偏微分）、ｄ_Ａ２ａ（Ｄ_ＡのＩ_２ａによる偏微分）、ｄ_Ａ２ｂ（Ｄ_ＡのＩ_２ｂによる偏微分）、ｄ_Ｂ１ａ（Ｄ_ＢのＩ_１ａによる偏微分）、ｄ_Ｂ１ｂ（Ｄ_ＢのＩ_１ｂによる偏微分）、ｄ_Ｂ２ａ（Ｄ_ＢのＩ_２ａによる偏微分）、およびｄ_Ｂ２ｂ（Ｄ_ＢのＩ_２ｂによる偏微分）とすれば、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂは、これらを用いて、（１４０）および（１４１）式でそれぞれ表せる。
Ｄ_Ａ＝Ｄ_ＯＡ＋ｄ_Ａ１ａＩ_１ａ＋ｄ_Ａ１ｂＩ_１ｂ＋ｄ_Ａ２ａＩ_２ａ＋ｄ_Ａ２ｂＩ_２ｂ （１４０）
Ｄ_Ｂ＝Ｄ_ＯＢ＋ｄ_Ｂ１ａＩ_１ａ＋ｄ_Ｂ１ｂＩ_１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａＩ_２ａ＋ｄ_Ｂ２ｂＩ_２ｂ （１４１）
上記係数ｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ１ａ、ｄ_Ｂ１ｂ、ｄ_Ｂ２ａ、およびｄ_Ｂ２ｂは、（８）～（１１）式の表すｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを決定する手順（実施例１を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、これらのうちｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ｂ１ａおよびｄ_Ｂ１ｂを決定する際は、第０、第１、および第２のアライメント信号をＩ_１ａおよびＩ_１ｂに対して定義し、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ２ａおよびｄ_Ｂ２ｂを決定する際は、第０、第１、および第２のアライメント信号をＩ_２ａおよびＩ_２ｂに対して定義する。
（１４０）および（１４１）式から、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの全微分が得られる。それらは、（１４２）および（１４３）式の通りである。
ΔＤ_Ａ＝ｄ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ （１４２）
ΔＤ_Ｂ＝ｄ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ （１４３）
本実施例においてナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させることは、ΔＤ_ＡおよびΔＤ_Ｂをともに零としつつ、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂを変化させることに相当する。ΔＤ_ＡおよびΔＤ_Ｂがともに零であれば、（１４２）および（１４３）式より、（１４４）および（１４５）式が成立する。
０＝ｄ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ （１４４）
０＝ｄ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ （１４５）
（１４４）および（１４５）式の両辺をΔＩ_１ａで除せば、（１４６）および（１４７）式が得られる。
０＝ｄ_Ａ１ａ＋ｄ_Ａ２ａｒ_{Ｋ２ａ１ａ}＋ｄ_Ａ２ｂｒ_{Ｋ２ｂ１ａ} （１４６）
０＝ｄ_Ｂ１ａ＋ｄ_Ｂ２ａｒ_{Ｋ２ａ１ａ}＋ｄ_Ｂ２ｂｒ_{Ｋ２ｂ１ａ} （１４７）
（１４４）および（１４５）式の両辺をΔＩ_１ｂで除せば、（１４８）および（１４９）式が得られる。
０＝ｄ_Ａ１ｂ＋ｄ_Ａ２ａｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}＋ｄ_Ａ２ｂｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ} （１４８）
０＝ｄ_Ｂ１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}＋ｄ_Ｂ２ｂｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ} （１４９）
（１４６）～（１４９）式中のｒ_{Ｋ２ａ１ａ}（＝ΔＩ_２ａ／ΔＩ_１ａ）、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}（＝ΔＩ_２ｂ／ΔＩ_１ａ）、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}（＝ΔＩ_２ａ／ΔＩ_１ｂ）、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}（＝ΔＩ_２ｂ／ΔＩ_１ｂ）は、（１３３）～（１３６）式中のそれらに一致する。（１４６）および（１４７）式は、ΔＩ_１ｂ／ΔＩ_１ａ＝０を、（１４８）および（１４９）式は、ΔＩ_１ａ／ΔＩ_１ｂ＝０を前提とする。ここで、ΔＩ_１ｂ／ΔＩ_１ａおよびΔＩ_１ａ／ΔＩ_１ｂは、それぞれ、Ｉ_１ｂのＩ_１ａによる偏微分、およびＩ_１ａのＩ_１ｂによる偏微分と見なす。即ち、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂは、先述のように、互いに独立に変化させる。
（１４６）～（１４９）式から、（１５０）および（１５１）式が得られる。即ち、連動比ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}は、（１５０）および（１５１）式から求められる。

補足すれば、これら連動比は、（１５０’）および（１５１’）式によっても表せる。

（１５０’）および（１５１’）式は、（１５０）および（１５１）式中のＸＹ差に関する係数ｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ１ａ、ｄ_Ｂ１ｂ、ｄ_Ｂ２ａ、およびｄ_Ｂ２ｂを、それぞれ偏向コマ収差係数ｋ_Ａ１ａ（Ｋ_ＡのＩ_１ａによる偏微分）、ｋ_Ａ１ｂ（Ｋ_ＡのＩ_１ｂによる偏微分）、ｋ_Ａ２ａ（Ｋ_ＡのＩ_２ａによる偏微分）、ｋ_Ａ２ｂ（Ｋ_ＡのＩ_２ｂによる偏微分）、ｋ_Ｂ１ａ（Ｋ_ＢのＩ_１ａによる偏微分）、ｋ_Ｂ１ｂ（Ｋ_ＢのＩ_１ｂによる偏微分）、ｋ_Ｂ２ａ（Ｋ_ＢのＩ_２ａによる偏微分）、およびｋ_Ｂ２ｂ（Ｋ_ＢのＩ_２ｂによる偏微分）に置き換えて得られる式である。ただし、これら偏向コマ収差係数は、本実施例では直接測定できない。本実施例で直接測定できるのは、ＸＹ差に関する係数ｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ１ａ、ｄ_Ｂ１ｂ、ｄ_Ｂ２ａ、およびｄ_Ｂ２ｂである。

以上で説明したように、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させるアライメントにおいて、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させないことを、または、そのことと、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメントにおいてナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させないこととの両方を、図る。これらアライメントのうち前者においてブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させないことは、実施例７にも通ずるが、本実施例では、そのことの徹底を図る。これらの工夫により、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ、ナイフエッジ２０上のコマ収差、またはこれら両方の、零への収束が早まる。

ただし、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌを、連動比ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}に基づき制御すると、その際のアライナ１８の全体的な偏向感度が減少する。その結果、画像１７Ａから領域１７Ｂの中心の座標Ｉ_ＫａＲ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＫｂＲ０ ^{（ｍ－１）}が抽出できず、それゆえＩ_Ｋａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｋｂ０ ^（ｍ）が決定できない事態が生じうる。これは、その偏向感度の減少とともに画像１７Ａが小さくなり、その結果、画像１７Ａに領域１７Ｂが含まれなくなるか、または画像１７Ａの大きさが領域１７Ｂの大きさより小さくなる可能性があることによる。このようなアライナ１８の偏向感度の減少は、アライナ１８Ｕの偏向感度を、アライナ１８Ｌの偏向感度が打ち消すことによる。

上記偏向感度の減少が問題となる場合は、アライメント信号Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂは、上述したようにそれぞれ（１３３）および（１３４）式、または（１３５）および（１３６）式に従わせるが、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂは、それぞれ（１３１）および（１３２）式ではなく、（１５２）および（１５３）式に従わせるようにすればよい。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_Ｋａ＋Ｉ_Ｌａ＋Ｉ_Ｔａ （１５２）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_Ｋｂ＋Ｉ_Ｌｂ＋Ｉ_Ｔｂ （１５３）
（１５２）および（１５３）式において、Ｉ_ＴａおよびＩ_Ｔｂは、画像１７Ａの取得に特化されたアライメント信号を表す。これらアライメント信号は、（１３３）～（１３６）、（１５２）、および（１５３）式から分かるように、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌのうち、アライナ１８Ｕのみに作用する。即ち、ブランキング開口板１７の走査は、アライナ１８Ｕのみによる。
このような工夫により、アライナ１８Ｕの偏向感度がアライナ１８Ｌの偏向感度により打ち消されることがなくなり、従って上記事態が回避できる。補足すれば、もしアライナ１８Ｕによる電子ビーム１の偏向を補強すべく、アライナ１８ＬにＩ_ＴａおよびＩ_Ｔｂに比例する成分を入力してこれらのアライナを連動させるならば、アライナ１８の全体的な偏向感度が増し、上記事態の回避がより確実となる。

Ｉ_ＴａおよびＩ_Ｔｂにより画像１７Ａを取得すれば、画像１７Ａの横軸および縦軸は、それぞれＩ_ＴａおよびＩ_Ｔｂを表すようになる。そのうえで、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれ（ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれと等価）をＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂとすれば、Ｊ_ＴａおよびＪ_Ｔｂは、それぞれ（１５４）および（１５５）式で表せる。
Ｊ_Ｔａ＝Ｊ_ＯＴａ＋ｊ_ＴａＫａＩ_Ｋａ＋ｊ_ＴａＫｂＩ_Ｋｂ （１５４）
Ｊ_Ｔｂ＝Ｊ_ＯＴｂ＋ｊ_ＴｂＫａＩ_Ｋａ＋ｊ_ＴｂＫｂＩ_Ｋｂ （１５５）
ただし、（１５４）および（１５５）式は、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂがそれぞれ（１５２）および（１５３）式に従うことと、Ｉ_２ａおよびＩ_２ｂがそれぞれ（１３５）および（１３６）式に従うことを前提とする。（１５４）および（１５５）式において、Ｊ_ＯＴａおよびＪ_ＯＴｂは、アライメント信号Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂがともに零である条件下におけるＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂをそれぞれ表す。ｊ_ＴａＫａ（Ｊ_ＴａのＩ_Ｋａによる偏微分）、ｊ_ＴａＫｂ（Ｊ_ＴａのＩ_Ｋｂによる偏微分）、ｊ_ＴｂＫａ（Ｊ_ＴｂのＩ_Ｋａによる偏微分）、およびｊ_ＴｂＫｂ（Ｊ_ＴｂのＩ_Ｋｂによる偏微分）は、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに原因する上記位置ずれに関する偏向感度（ブランキング開口板１７の高さ位置における、単位印加電流当たりの偏向量）を表す。
（１５４）および（１５５）式から分かるように、Ｊ_ＴａおよびＪ_Ｔｂは、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂのいずれにも依存しない。即ち、上記連動比ｒ_{Ｌ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｌ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｌ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｌ２ｂ１ｂ}は、Ｉ_ＬａおよびＩ_Ｌｂによる、ブランキング開口板１７の開口からの電子ビーム１の位置ずれの発生を妨げる。

目的のＩ_ＫａおよびＩ_Ｋｂ、即ち（１５４）および（１５５）式の表すＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂを零とするＩ_ＫａおよびＩ_Ｋｂは、（１５６）式で与えられる。

（１５６）式は、（１５４）および（１５５）式から導出される。（１５６）式において、Ｉ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０は、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表し、Ｉ_Ｋａ０’およびＩ_Ｋｂ０’は、Ｊ_Ｔａ０およびＪ_Ｔｂ０を零とすべく更新されるＩ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０をそれぞれ表す。ここで、Ｊ_Ｔａ０およびＪ_Ｔｂ０は、第０のアライメント条件下におけるＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂをそれぞれ表す。
（１５６）式を一般化すれば、（１５６）式は、（１５６’）式となる。

（１５６’）式において、Ｉ_Ｋａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｋｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０をそれぞれ表し、Ｊ_Ｔａ０ ^{（ｍ－１）}およびＪ_Ｔｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_Ｋａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_Ｋｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＪ_Ｔａ０およびＪ_Ｔｂ０をそれぞれ表す。偏向感度ｊ_ＴａＫａ、ｊ_ＴａＫｂ、ｊ_ＴｂＫａ、およびｊ_ＴｂＫｂの決定は、（１２５）～（１２８）式の表す偏向感度ｊ_１ａ２ａ、ｊ_１ａ２ｂ、ｊ_１ｂ２ａ、およびｊ_１ｂ２ｂを決定する手順と同様の手順による。ただしその際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに対して定義し、測定対象を、位置ずれＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂとする。

（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。

本実施例の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５、実施例７、および実施例８の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。

本実施例の装置の動作は、ナイフエッジ２０上のコマ収差に加え、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを補正するという点において、基本的に、実施例８の装置の動作と同様とする。これらの補正は、先述のように、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計４つあることに基づく。ただし、上記位置ずれの補正は、少なくとも１段のアライナがブランキング開口板１７より電子ビーム１の上流側に配置されることを前提とする。
本実施例は、しかし、実施例８と、アライメント信号の決定および入力の方法を異にする。具体的には、本実施例では、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれ（Ｊ_１ａ０およびＪ_１ｂ０）とＸＹ差（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）をいずれも零とするアライメント信号（Ｉ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０およびＩ_２ｂ０）の全てを一度に決定し、これらを一度にアライナ１８（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）に入力する。
これに対し、実施例８では、上記位置ずれを零とするアライメント信号（Ｉ_Ｓａ０およびＩ_Ｓｂ０、またはＩ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８への入力と、ＸＹ差（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）を零とするアライメント信号（Ｉ_Ｌａ０およびＩ_Ｌｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８への入力とを、個別に行った。

より詳細には、本実施例では、Ｊ_１ａ、Ｊ_１ｂ、Ｄ_Ａ、およびＤ_Ｂを、（１５７）式で表す。（１５７）式は、（１０９）、（１１０）、（１４０）、および（１４１）式を１つにまとめた式である。本実施例では、そして、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零とするＩ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０およびＩ_２ｂ０を、（１５８）式から決定する。

（１５８）式は、（１５７）式から導出される。（１５８）式において、Ｉ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、およびＩ_２ｂ０は、Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表す。Ｊ_１ａ０およびＪ_１ｂ０は、第０のアライメント条件下におけるＪ_１ａおよびＪ_１ｂをそれぞれ表す。Ｉ_１ａ０’、Ｉ_１ｂ０’、Ｉ_２ａ０’、およびＩ_２ｂ０’は、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零とすべく更新されるＩ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、およびＩ_２ｂ０をそれぞれ表す。
（１５８）式を一般化すれば、（１５８）式は、（１５８’）式となる。

（１５８’）式において、Ｉ_１ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_１ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_２ａ０ ^（ｍ）、およびＩ_２ｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、およびＩ_２ｂ０をそれぞれ表す。Ｊ_１ａ０ ^{（ｍ－１）}、Ｊ_１ｂ０ ^{（ｍ－１）}、Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}、およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_１ａ０ ^{（ｍ－１）}、Ｉ_１ｂ０ ^{（ｍ－１）}、Ｉ_２ａ０ ^{（ｍ－１）}、およびＩ_２ｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＪ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。
（１５８’）式からＩ_１ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_１ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_２ａ０ ^（ｍ）、およびＩ_２ｂ０ ^（ｍ）を求めることと、それらをアライナ１８に入力することを交互に繰り返せば、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零に収束させることができる。即ち、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ、およびナイフエッジ２０上のコマ収差を、ともに零に収束させることができる。

（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（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例１０として、以下に説明する。

本実施例の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５、および実施例７～実施例９の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例における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は、図１（または図１２）に示した装置の光学系、測定系、および制御系の構成に同じとする。

本実施例においても、アライナ１８Ｕは、図１に示すように、第２の成形開口板７の高さ位置付近に配置され、アライナ１８Ｌは、縮小レンズ８の高さ位置付近に配置されるが、これらは、先述（実施例１を参照）のように、他の高さ位置に配置してもよい。例えば、これらのうちの一方を第２の成形開口板７とブランキング開口板１７の間に配置し、もう一方を縮小レンズ８と対物レンズ９の間に配置するようにしてもよい。ただし、以降では、アライナ１８Ｕは第２の成形開口板７の高さ位置付近に配置され、アライナ１８Ｌは縮小レンズ８の高さ位置付近に配置されるものとする。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例８の装置の動作と同様とするが、本実施例では、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれは度外視し、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差とを補正する。これらの補正は、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計４つあることに基づく。ここで、ナイフエッジ２０上のコマ収差および軸外色収差は、いずれも、互いに直交する２成分からなる。
これに対し、実施例８では、ナイフエッジ２０上の軸外色収差は度外視し、ナイフエッジ２０上のコマ収差と、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとを補正した。そのため、そのコマ収差を補正した後、ナイフエッジ２０上に、軸外色収差が残存した。言い換えれば、その補正の副作用として、ナイフエッジ２０上の軸外色収差が発生または変化することを許した。
本実施例では、上記目的、即ち上記コマ収差と軸外色収差の補正のため、２種類のアライメントを実施する。具体的には、上記軸外色収差を変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメントと、上記コマ収差を変化させずに上記軸外色収差を変化させるアライメントを実施する。言い換えれば、本実施例は、実施例８と、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ｂ、およびＩ_２ｂを従わせる式を異にする。

以降で、本実施例のコマ収差および軸外色収差補正の詳細を説明する。ただし、まずはその前提として、ナイフエッジ２０上の軸外色収差、その測定、そして上記２種類のアライメントを、順に説明する。

一般に、荷電粒子ビームの軸外色収差は、そのビームの加速電圧の変動に原因する成分と、そのビームに対するレンズおよびアライナ類の励磁電流の変動に原因する成分とから成る。これら成分は、そのアライナ類の励磁電流の変動に原因する成分を除けば、いずれも、そのビームの軌道に依存する。
ナイフエッジ２０上の軸外色収差を表す収差図形を軸外色収差図形Ｓ_Ｈ（複素数）とすれば、Ｓ_Ｈは、図１の光学系における上記変動を用いて、（１５９）式に示すように表せる。

（１５９）式において、Φ_０は、電子ビーム１の加速電圧（軸上電位）を表し、ΔΦ_０は、その変動を表す。Ｉ_ｑ（１≦ｑ≦Ｑ）は、ナイフエッジ２０上の軸外色収差を生みうるレンズおよびアライナ類の励磁電流を表し、ΔＩ_ｑは、それら励磁電流の変動を表す。従って、（１５９）式右辺第１および第２項は、それぞれ、電子ビーム１の加速電圧変動、およびそれらレンズおよびアライナ類の励磁電流変動に由来する軸外色収差成分に相当する。ここで、ｑは、ナイフエッジ２０上の軸外色収差を生みうるレンズおよびアライナ類に与えられる番号を表し、Ｑは、それらレンズおよびアライナ類の最大個数を表す。本実施例においてナイフエッジ２０上の軸外色収差を生みうるレンズおよびアライナ類は、具体的には、縮小レンズ８、対物レンズ９、アライナ１８Ｕ、およびアライナ１８Ｌである。従って、本実施例において、Ｑは４に等しい。Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩｑ（ともに複素数）は、ともに、ナイフエッジ２０上の軸外色収差に関する係数を表す。
軸外色収差図形Ｓ_Ｈ（ΔΦ_０，ΔＩ_１，ΔＩ_２，…，ΔＩ_Ｑ）は、ΔΦ_０ｍｉｎ≦ΔΦ_０≦ΔΦ_０ｍａｘの範囲内の全てのΔΦ_０、およびΔＩ_ｑｍｉｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑｍａｘ（１≦ｑ≦Ｑ）の範囲内の全てのΔＩ_ｑに対して定義される。ここで、ΔΦ_０ｍｉｎおよびΔΦ_０ｍａｘは、ΔΦ_０の最小および最大値をそれぞれ表し、ΔＩ_ｑｍｉｎおよびΔＩ_ｑｍａｘは、ΔＩ_ｑの最小および最大値をそれぞれ表す。
軸外色収差図形Ｓ_Ｈの例を、図１７に示す。ただし、図１７の軸外色収差図形Ｓ_Ｈは、便宜上、ΔΦ_０ｍｉｎ≦ΔΦ_０≦ΔΦ_０ｍａｘかつΔＩ_ｑ＝０（１≦ｑ≦Ｑ）を前提とする。図１７の軸外色収差図形Ｓ_Ｈは、より詳細には、Ｈ_ＣΦの実部および虚部がともに正であるときの例である。
以降では、便宜上、（１５９）式を、（１６０）式に改める。（１６０）式において、Ｉ及びΔＩは、全てのｑに関するＩ_ｑおよびΔＩ_ｑの代表値をそれぞれ表す。ここで、全てのｑに関するＩ_ｑおよびΔＩ_ｑは、ＩおよびΔＩとの間に、（１６１）式に示す関係を持つ。これについては後述する。Ｈ_ＣＩ（複素数）は、Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩｑと同様に、上記軸外色収差に関する係数である。Ｈ_ＣＩは、（１６２）式で与えられる。
Ｓ_Ｈ（ΔΦ_０，ΔＩ）＝Ｈ_ＣΦ（ΔΦ_０／Φ_０）－Ｈ_ＣＩ（２ΔＩ／Ｉ） （１６０）
ΔＩ_ｑ／Ｉ_ｑ＝ΔＩ／Ｉ （１６１）

軸外色収差図形Ｓ_Ｈ（ΔΦ_０，ΔＩ）の大きさは、（１６０）式から分かるように、係数Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩに依存する。より具体的には、（１６０）式から分かるように、電子ビーム１の加速電圧変動に由来する軸外色収差成分は、Ｈ_ＣΦに比例し、上記レンズおよびアライナ類の励磁電流変動に由来する軸外色収差成分は、Ｈ_ＣＩに比例する。そのため、係数Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩは、ナイフエッジ２０上の軸外色収差の指標となる。
係数Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩは、上記レンズおよびアライナ類の磁場分布と、電子ビーム１に含まれる各主光線の軌道とに依存する。Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩは、従って、上記レンズ類の磁場分布が不変のもとで、アライメント信号が零のときの、任意の高さ位置（例えば材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置）における上記各主光線の位置および傾きと、アライメント信号との関数として表せる。より具体的には、Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩはともに、上記各主光線の位置および傾きとアライメント信号との線形結合の形式で表せる。即ち、Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩはともに、上記各主光線の位置および傾き、さらにはアライメント信号と、これらのいずれにも依存しない係数（軸外色収差係数）との積の総和である。Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩは、従って投影図形１１内の位置に依存するが、以降では、投影図形１１の大きさは十分に小さく、従ってＨ_ＣΦおよびＨ_ＣＩは投影図形１１内で一定と見なす。
加速電圧変動ΔΦ_０は、より具体的には、電子ビーム１を生む電子銃（図示せず）の中に備えられた陰極に印加される電圧（対接地電圧）の変動とともに、電子ビーム１を構成する電子のエネルギー分散（速度分散）をも表しうる。これは、ある荷電粒子ビームを構成する荷電粒子のエネルギー（速度）はその荷電粒子ビームの加速電圧に換算できることによる。これを考慮すれば、加速電圧変動ΔΦ_０は、時間の関数として、（１６３）式で表せる。
ΔΦ_０（ｔ）＝ΔΦ_０Ｃ（ｔ）＋ΔΦ_０Ｅ （１６３）
（１６３）式において、ΔΦ_０Ｃ（ｔ）は、上記陰極に印加される対接地電圧の変動（陰極電圧変動）を表し、ｔは、時間を表す。ΔΦ_０Ｅは、電子ビーム１を構成する電子のエネルギー分散を加速電圧に換算したものを表す。ただし、便宜上、ΔΦ_０Ｃの符号は、ΔΦ_０の符号と同じとする。
励磁電流変動ΔＩ_ｑは、より具体的には、レンズ制御部２４およびアライナ制御部２３の出力電流の変動を表す。この変動も、加速電圧変動ΔΦ_０と同様に、時間の関数として表せる。

上記変動および分散、即ち、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃ、エネルギー分散ΔΦ_０Ｅ、および励磁電流変動ΔＩ_ｑのうち、エネルギー分散ΔΦ_０Ｅは電子ビーム１のぼけに寄与し、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃおよび励磁電流変動ΔＩ_ｑは電子ビーム１の位置ずれに寄与する。ただし、もしΔΦ_０ＣおよびΔＩ_ｑの変動速度が速く、それゆえ投影図形１１の露光時間（多くの場合、１μｓ以下）内にこれらが大きく変動すれば、ΔΦ_０ＣおよびΔＩ_ｑは、電子ビーム１の位置ずれよりも電子ビーム１のぼけに、より大きく寄与する。
本実施例の装置を含め、可変成形電子ビーム描画装置においては、多くの場合、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃおよび励磁電流変動ΔＩ_ｑのいずれかまたは両方を故意に大きくしない限り、これらのいずれよりも、エネルギー分散ΔΦ_０Ｅの方が大きい。そのため、ナイフエッジ２０上の軸外色収差、即ち軸外色収差図形Ｓ_Ｈは、多くの場合、主にエネルギー分散ΔΦ_０Ｅによる電子ビーム１のぼけとして表れる。従って、可変成形電子ビーム描画装置における軸外色収差図形Ｓ_Ｈは、多くの場合、電子ビーム１のぼけとして、（１６４）式で表して差し支えない。即ち、その収差図形は図１７の収差図形と見なして差し支えない。（１６４）式において、ΔΦ_０は、ΔΦ_０Ｅに等しい。
Ｓ_Ｈ＝Ｈ_ＣΦ（ΔΦ_０／Φ_０） （１６４）

ただし、本実施例の装置を含め、可変成形電子ビーム描画装置における軸外色収差の測定は、電子ビーム１のぼけとしての軸外色収差図形Ｓ_Ｈを、ナイフエッジ２０またはその他の手段により測定することによるのではなく、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃまたは励磁電流変動ΔＩ_ｑを故意に大きく発生させ、その変動による電子ビーム１の位置ずれとしての軸外色収差図形Ｓ_Ｈを、ナイフエッジ２０またはその他の手段により測定することによる。この測定の目的は、Ｓ_Ｈの大きさの取得ではなく、Ｈ_ＣΦあるいはＨ_ＣＩｑ（またはＨ_ＣＩ）の大きさの取得である。この測定は、先述の、加速電圧またはレンズ励磁電流のウォブリングを利用した軸外色収差測定と原理を同じくする。
補足すれば、電子ビーム１のぼけとしての軸外色収差図形Ｓ_Ｈを、ナイフエッジ２０またはその他の手段により測定することは、もとより現実的ではない。これは、軸外色収差図形Ｓ_Ｈによるぼけを、それ以外のぼけと区別して測定することが困難であることによる。ここで、軸外色収差図形Ｓ_Ｈによるぼけ以外のぼけは、先述の、ナイフエッジ２０に由来する見かけ上のぼけ、即ち、電子ビーム１の流れる方向がナイフエッジ２０のエッジ端面に対して成す角度（図２６Ａおよび図２６Ｂを参照）に依存するぼけを含む。

本実施例における軸外色収差の測定は、より具体的には、電子ビーム１の加速電圧または縮小レンズ８、対物レンズ９、アライナ１８Ｕ、およびアライナ１８Ｌの励磁電流を変化、即ちΦ_０ＣまたはＩ_ｑ（１≦ｑ≦Ｑ）を変化させ、これらの変化に伴う投影図形１１のＸ方向およびＹ方向の位置の変化を、ナイフエッジ法により評価することによる。その際、電子ビーム１により、ナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙが、それぞれＸ方向およびＹ方向に走査され、そうして得られるファラデーカップ吸収電流信号の波形から、投影図形１１のＸ方向およびＹ方向の位置が抽出される。
そのための測定系およびそれに対する制御は、従来の可変成形電子ビーム描画装置における測定系（図２４を参照）およびそれに対する制御や、実施例１における測定系（図１を参照）およびそれに対する制御と、基本的に同じである。従って、ナイフエッジ２０を、先述のように、電子反射体に置き換えてもよい。ただしその際は、電子反射体で反射される電子を、反射電子検出器（図示せず）で受け、それから得られる反射電子信号の波形を解析する。
補足すれば、本実施例の装置を含め、可変成形電子ビーム描画装置において、上記レンズおよびアライナ類の励磁電流として、対物レンズ９の励磁電流を変化させるのは一般的であるが、上述のように縮小レンズ８やアライナ１８Ｕおよび１８Ｌの励磁電流までをも変化させるのは、一般的ではない。ここで、もしアライナ１８Ｕおよび１８Ｌによる電子ビーム１の偏向量の絶対値が十分に小さければ、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌによるナイフエッジ２０上の軸外色収差も小さくなり、その分だけ、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌの励磁電流を変化させる必要は低下する。さらには、もし縮小レンズ８の中心からの電子ビーム１の位置ずれも小さければ、縮小レンズ８の生むナイフエッジ２０上の軸外色収差も小さくなり、その分だけ、縮小レンズ８の励磁電流を変化させる必要も低下する。

上記測定において電子ビーム１の加速電圧を変化させるには、電子ビーム１を発生する電子銃（図示せず）を電子銃制御部（図示せず）により制御する。より具体的には、その電子銃内の陰極に印加される対接地電圧を変化させる。
ただし、この電圧は、連続的に（滑らかに）ではなく、離散的に変化させる。即ち、電子銃制御部（図示せず）には、異なる複数の加速電圧からなるデータセットを与える。

上記測定において縮小レンズ８、対物レンズ９、アライナ１８Ｕ、およびアライナ１８Ｌの励磁電流を変化させるには、レンズ制御部２４およびアライナ制御部２３の出力電流を変化させる。その際は、これら励磁電流を、同時に同じ割合だけ変化させる。即ち、全てのｑに関するΔＩ_ｑおよびＩ_ｑに、（１６１）式に示した制約を課す。
ただし、これら励磁電流は、連続的にではなく、離散的に変化させる。即ち、アライナ制御部２３およびレンズ制御部２４には、異なる複数の励磁電流値からなるデータセットを与える。

上述のように全てのｑに関するΔＩ_ｑおよびＩ_ｑに（１６１）式による制約を課せば、（１５９）式は、（１６０）式に改められる。
（１６０）式は、さらに、（１６５）式に改められる。ただし、ここで、Ｈ_ＣＩは、Ｈ_ＣΦとの間に（１６６）式の関係を持つ。
Ｓ_Ｈ＝Ｈ_ＣΦ｛（ΔΦ_０／Φ_０）－（２ΔＩ／Ｉ）｝ （１６５）
Ｈ_ＣＩ＝Ｈ_ＣΦ （１６６）
このことは、（１６７）式が成立すれば、（１６５）式の表すＳ_Ｈは零になることを意味する。言い換えると、（１６８）式が成立すれば、電子ビーム１の加速電圧変動に由来する軸外色収差は、上記レンズおよびアライナ類の励磁電流変動に由来する軸外色収差に等しくなる。
ΔＩ／Ｉ＝（ΔΦ_０／Φ_０）／２ （１６７）
ΔＩ／Ｉ＝－（ΔΦ_０／Φ_０）／２ （１６８）
従って、上述のように全てのｑに関するΔＩ_ｑおよびＩ_ｑに（１６１）式による制約を課せば、Ｈ_ＣΦは、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃからだけでなく、励磁電流変動ΔＩからも求められる。同様に、Ｈ_ＣＩは、励磁電流変動ΔＩからだけでなく、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃからも求められる。ただし、ここで、ΔΦ_０ＣはΔΦ_０に等しい。

このことは、（１６８）式が成立すれば、（１６９）式を満たす解が、ΔΦ_０およびΔＩのいずれに対しても、近似的に同じ変化を示すことを意味する。ここで、（１６９）式は、電子ビーム１を構成する光線の軌道に関する方程式（軌道方程式）であり、（１６９）式を満たす解は、それら光線の軌道を表す。
Ｆ（ｚ，Φ_０，Ｂ_０，Ｂ_１）
＝ｄ^２ｕ／ｄｚ^２－ｉ（η／Φ_０ ^１／２）｛Ｂ_０（ｄｕ／ｄｚ）＋（ｄＢ_０／ｄｚ）ｕ／２－Ｂ_１｝
＝０ （１６９）
（１６９）式を満たす軌道の変化は、色収差に相当し、特に、（１６９）式を満たす軌道のうち主光線に対応する軌道の示す変化は、軸外色収差に相当する。（１６９）式において、ｕ（複素数）は電子ビーム１を構成する光線の軌道、Ｂ_０（実数）は軸上レンズ磁場、Ｂ_１（複素数）は偏向磁場、η（＝｛ｅ／（２ｍ）｝^１／２）は定数を表す。ここで、ｅは素電荷、ｍは電子質量を表す。以降では、（１６９）式を、便宜上、（１７０）式に置き換える。
Ｆ（ｚ，Φ_０，Ｉ）
＝ｄ^２ｕ／ｄｚ^２－ｉ（η／Φ_０ ^１／２）｛ＩＣ_０（ｄｕ／ｄｚ）＋Ｉ（ｄＣ_０／ｄｚ）ｕ／２－ＩＣ_１｝ （１７０）
（１６９）式中のＢ_０およびＢ_１と、（１７０）式中のＩ、Ｃ_０、およびＣ_１との間には、（１７１）および（１７２）式で示される関係がある。
Ｂ_０（ｚ）＝ＩＣ_０（ｚ） （１７１）
Ｂ_１（ｚ）＝ＩＣ_１（ｚ） （１７２）
（１６８）式が成立すればΔΦ_０およびΔＩのいずれに対しても上記解、即ち上記軌道が近似的に同じ変化を示すのは、（１６８）式が成立するとき、上記加速電圧をΦ_０からΦ_０＋ΔΦ_０に変化させて得られる軌道方程式Ｆ（ｚ，Φ_０＋ΔΦ_０，Ｉ）と、上記励磁電流をＩからＩ＋ΔＩに変化させて得られる軌道方程式Ｆ（ｚ，Φ_０，Ｉ＋ΔＩ）が、近似的に互いに等しくなること、即ち（１７３）式が近似的に成立することによる。
Ｆ（ｚ，Φ_０＋ΔΦ_０，Ｉ）＝Ｆ（ｚ，Φ_０，Ｉ＋ΔＩ） （１７３）
（１６８）式が成立するときに（１７３）式が成立するのは、第一に、（１７３）式左辺および右辺が、（１７０）式より、近似的に、それぞれ（１７４）および（１７５）式で表せることと、第二に、（１７４）および（１７５）式は、（１６８）式が成立すれば、互いに等しくなることとによる。
Ｆ（ｚ，Φ_０＋ΔΦ_０，Ｉ）＝ｄ^２ｕ／ｄｚ^２
－ｉ（η／Φ_０ ^１／２）｛ＩＣ_０（ｄｕ／ｄｚ）＋Ｉ（ｄＣ_０／ｄｚ）ｕ／２－ＩＣ_１｝｛１－（ΔΦ_０／Φ_０）／２｝ （１７４）
Ｆ（ｚ，Φ_０，Ｉ＋ΔＩ）＝ｄ^２ｕ／ｄｚ^２
－ｉ（η／Φ_０ ^１／２）｛ＩＣ_０（ｄｕ／ｄｚ）＋Ｉ（ｄＣ_０／ｄｚ）ｕ／２－ＩＣ_１｝（１＋ΔＩ／Ｉ） （１７５）

以降では、便宜上、係数Ｈ_ＣΦを、陰極電圧変動ΔΦ_０Ｃからではなく、励磁電流変動ΔＩから求めるものとする。即ち、陰極電圧は不変（加速電圧Φ_０は不変）とし、そのうえで、縮小レンズ８、対物レンズ９、アライナ１８Ｕ、およびアライナ１８Ｌの励磁電流に、（１６１）式による制約を課す。そして、軸外色収差図形Ｓ_Ｈを、（１７６）式で表す。（１７６）式中の係数Ｈ_Ｃは、（１７７）式で記述できる。
Ｓ_Ｈ＝－Ｈ_Ｃ（２ΔＩ／Ｉ） （１７６）
Ｈ_Ｃ＝Ｈ_Ａ＋ｉＨ_Ｂ （１７７）
即ち、係数Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩを、係数Ｈ_Ｃ（複素数）に統一する。（１７６）式の表すＳ_Ｈは、（１６４）式の表す軸外色収差図形Ｓ_Ｈと、収差図形（図８を参照）の形を同じくする。
（１７７）式において、Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂは、Ｈ_Ｃの実部および虚部をそれぞれ表す。Ｈ_Ｃ、Ｈ_Ａ、およびＨ_Ｂは、Ｈ_ＣΦおよびＨ_ＣＩと同様に、上記レンズおよびアライナ類の磁場分布と、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道とに依存する係数であり、ナイフエッジ２０上の軸外色収差の指標となる。
補足すれば、本実施例の装置を含め、可変成形電子ビーム描画装置においては、電子ビーム１の加速電圧を変化させることよりも、上記レンズおよびアライナ類の励磁電流を変化させることの方が容易であることが多い。これは、可変成形電子ビーム描画装置においては、固定された上記レンズおよびアライナ類の励磁電流に対して電子ビーム１の加速電圧を調節することではなく、固定された電子ビーム１の加速電圧に対して上記レンズおよびアライナ類の励磁電流を調節することが普通であることによる。

係数Ｈ_Ｃを決定するには、まず、（１６８）式による制約のもとで、ＩおよびΔＩを、例えばそれぞれ対物レンズ９の励磁電流およびその変化とし、ΔＩの値を変え、その値毎に、軸外色収差図形Ｓ_Ｈの実部および虚部を、それぞれナイフエッジ２０Ｘおよび２０Ｙにより測定する。その際、軸外色収差図形Ｓ_Ｈの実部および虚部は、それぞれ、投影図形１１のＸ方向およびＹ方向の位置の変化として表れる。次に、異なる複数の値を持つΔＩに対してプロットされたこれらの測定値に対する近似直線のそれぞれの勾配（１次係数）を求める。異なる複数の値を持つΔＩに対して得られる軸外色収差図形Ｓ_Ｈの実部および虚部の例を、図１８に示す。
上記実部および虚部は、ナイフエッジ２０上の軸外色収差の直交２成分であり、それぞれ、（１７８）および（１７９）式で表せる。（１７８）および（１７９）式は、いずれも、（１７６）および（１７７）式から導出される。
Ｒｅ（Ｓ_Ｈ）＝－Ｈ_Ａ（２ΔＩ／Ｉ）＝（－２Ｈ_Ａ／Ｉ）ΔＩ （１７８）
Ｉｍ（Ｓ_Ｈ）＝－Ｈ_Ｂ（２ΔＩ／Ｉ）＝（－２Ｈ_Ｂ／Ｉ）ΔＩ （１７９）
（１７８）および（１７９）式から分かるように、上記実部および虚部に対する近似直線の勾配は、それぞれ、－２Ｈ_Ａ／Ｉおよび－２Ｈ_Ｂ／Ｉに等しい。従って、これらをそれぞれ－２／Ｉで除せば、係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂが得られる。即ち、係数Ｈ_Ｃ（＝Ｈ_Ａ＋ｉＨ_Ｂ）が決定できる。あるいは、上記勾配は必ずしも－２／Ｉで除さなくてもよい。即ち、上記勾配－２Ｈ_Ａ／Ｉおよび－２Ｈ_Ｂ／Ｉそのものを、上記軸外色収差の指標としてもよい。
補足すれば、上記近似関数は、原理的には、上記実部および虚部の測定点数をそれぞれ最低２点とすれば求められる。しかし、これら測定点数をそれぞれ３点以上とすれば、ナイフエッジ法に由来する測定誤差の影響が軽減され、従って係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂの測定の信頼性が向上する。

係数Ｈ_Ｃ、Ｈ_Ａ、およびＨ_Ｂは、先述の依存性のため、アライメント信号次第で零となる。これら係数が零であれば、ΔΦ_０およびΔＩのいずれにもよらず、上記軸外色収差は零となる。先述の、加速電圧またはレンズ励磁電流のウォブリングを利用したビームアライメントは、この原理に基づく。本実施例では、係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂを零とするアライメント信号とともに、ＸＹ差Ｄ_Ａ及びＤ_Ｂを零とするアライメント信号を決定する。
その説明のため、係数Ｈ_Ｃを、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂの線形結合の形式で、（１８０）式で表す。
Ｈ_Ｃ＝Ｈ_ＯＣ＋ｈ_Ｃ１ａＩ_１ａ＋ｈ_Ｃ１ｂＩ_１ｂ＋ｈ_Ｃ２ａＩ_２ａ＋ｈ_Ｃ２ｂＩ_２ｂ （１８０）
係数Ｈ_Ｃがこのように表せるのは、係数Ｈ_Ｃは、先述のように、アライメント信号が零のときの、任意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位置および傾きと、アライメント信号との線形結合の形式で表せることによる。（１８０）式において、Ｈ_ＯＣ（複素数）は、アライメント信号の全成分が零のときにナイフエッジ２０上に現れている軸外色収差に関する係数を表し、ナイフエッジ２０の高さ位置における上記各主光線の位置と傾きに依存する。ｈ_Ｃ１ａ、ｈ_Ｃ１ｂ、ｈ_Ｃ２ａ、およびｈ_Ｃ２ｂ（いずれも複素数）は、それぞれＨ_ＣのＩ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂに関する偏微分係数であり、それぞれＩ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂに原因するナイフエッジ２０上の軸外色収差に関する係数を表す。Ｈ_ＯＣ、ｈ_Ｃ１ａ、ｈ_Ｃ１ｂ、ｈ_Ｃ２ａ、およびｈ_Ｃ２ｂは，それぞれの実部および虚部を用いて、それぞれ（１８１）～（１８３）式で表せる（いずれにおいてもｐ＝１または２）。
Ｈ_ＯＣ＝Ｈ_ＯＡ＋ｉＨ_ＯＢ （１８１）
ｈ_Ｃｐａ＝ｈ_Ａｐａ＋ｉｈ_Ｂｐａ （１８２）
ｈ_Ｃｐｂ＝ｈ_Ａｐｂ＋ｉｈ_Ｂｐｂ （１８３）
（１８１）～（１８３）式を用いれば、（１８０）式は、（１８４）および（１８５）式で表せる。
Ｈ_Ａ＝Ｈ_ＯＡ＋ｈ_Ａ１ａＩ_１ａ＋ｈ_Ａ１ｂＩ_１ｂ＋ｈ_Ａ２ａＩ_２ａ＋ｈ_Ａ２ｂＩ_２ｂ （１８４）
Ｈ_Ｂ＝Ｈ_ＯＢ＋ｈ_Ｂ１ａＩ_１ａ＋ｈ_Ｂ１ｂＩ_１ｂ＋ｈ_Ｂ２ａＩ_２ａ＋ｈ_Ｂ２ｂＩ_２ｂ （１８５）
（１８４）および（１８５）式から、Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂの全微分がそれぞれ得られる。それらは、（１８６）および（１８７）式の通りである。
ΔＨ_Ａ＝ｈ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｈ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｈ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｈ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ （１８６）
ΔＨ_Ｂ＝ｈ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｈ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｈ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｈ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ （１８７）
係数ｈ_Ｃ１ａ、ｈ_Ｃ１ｂ、ｈ_Ｃ２ａ、ｈ_Ｃ２ｂ、ｈ_Ａ１ａ、ｈ_Ａ１ｂ、ｈ_Ａ２ａ、ｈ_Ａ２ｂ、ｈ_Ｂ１ａ、ｈ_Ｂ１ｂ、ｈ_Ｂ２ａ、およびｈ_Ｂ２ｂは、係数Ｈ_Ｃとは異なり、アライメント信号が零のときの、任意の高さ位置における上記各主光線の位置および傾きにも、アライメント信号にも、依存しない。以降では、係数ｈ_Ｃ１ａ、ｈ_Ｃ１ｂ、ｈ_Ｃ２ａ、ｈ_Ｃ２ｂ、ｈ_Ａ１ａ、ｈ_Ａ１ｂ、ｈ_Ａ２ａ、ｈ_Ａ２ｂ、ｈ_Ｂ１ａ、ｈ_Ｂ１ｂ、ｈ_Ｂ２ａ、およびｈ_Ｂ２ｂを、偏向色収差係数と称す。

本実施例で実施する２種類のアライメント、即ち、ナイフエッジ２０上の軸外色収差を変化させずにそこに現れているコマ収差を変化させるアライメントと、ナイフエッジ２０上のコマ収差を変化させずにそこに現れている軸外色収差を変化させるアライメントは、それぞれ、（１８６）および（１８７）式のΔＨ_ＡおよびΔＨ_Ｂを零としつつＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂを変化させるアライナ１８Ｕと１８Ｌの連動比と、（１４２）および（１４３）式（実施例８を参照）のΔＤ_ＡおよびΔＤ_Ｂを零としつつ係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂを変化させるアライナ１８Ｕと１８Ｌの連動比に基づく。即ち、本実施例では、アライメント信号Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂを、（１８８）～（１９１）式に従わせる。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_Ｋａ＋Ｉ_Ｈａ （１８８）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_Ｋｂ＋Ｉ_Ｈｂ （１８９）
Ｉ_２ａ＝ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}Ｉ_Ｋａ＋ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｋｂ＋ｒ_{Ｈ２ａ１ａ}Ｉ_Ｈａ＋ｒ_{Ｈ２ａ１ｂ}Ｉ_Ｈｂ （１９０）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｋａ＋ｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}Ｉ_Ｋｂ＋ｒ_{Ｈ２ｂ１ａ}Ｉ_Ｈａ＋ｒ_{Ｈ２ｂ１ｂ}Ｉ_Ｈｂ （１９１）
（１８８）～（１９１）式において、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂは、上記コマ収差（ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂ）を変化させずに上記軸外色収差（係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂ）を変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表し、Ｉ_ＨａおよびＩ_Ｈｂは、上記軸外色収差を変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。ｒ_{Ｈ２ａ１ａ}（Ｉ_２ａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{Ｈ２ａ１ｂ}（Ｉ_２ａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{Ｈ２ｂ１ａ}（Ｉ_２ｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{Ｈ２ｂ１ｂ}（Ｉ_２ｂのＩ_１ｂによる偏微分）は、いずれも、上記軸外色収差を変化させずに上記コマ収差を変化させる連動比であり、それぞれ、アライナ１８ＵのＸ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＸ偏向用コイルの連動比、アライナ１８ＵのＹ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＸ偏向用コイルの連動比、アライナ１８ＵのＸ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＹ偏向用コイルの連動比、およびアライナ１８ＵのＹ偏向用コイルとアライナ１８ＬのＹ偏向用コイルの連動比を表す。

連動比ｒ_{Ｈ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｈ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｈ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｈ２ｂ１ｂ}、即ち、上記軸外色収差を変化させずに上記コマ収差を変化させる連動比は、（１９２）および（１９３）式で与えられる。

（１９２）および（１９３）式は、それぞれ、（１５０）および（１５１）式中のＸＹ差に関する係数ｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ１ａ、ｄ_Ｂ１ｂ、ｄ_Ｂ２ａ、およびｄ_Ｂ２ｂ（実施例８を参照）を、偏向色収差係数ｈ_Ａ１ａ、ｈ_Ａ１ｂ、ｈ_Ａ２ａ、ｈ_Ａ２ｂ、ｈ_Ｂ１ａ、ｈ_Ｂ１ｂ、ｈ_Ｂ２ａ、およびｈ_Ｂ２ｂに置き換えて得られるものである。これら偏向色収差係数は、（１５０）および（１５１）式中の係数ｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ１ａ、ｄ_Ｂ１ｂ、ｄ_Ｂ２ａ、およびｄ_Ｂ２ｂを決定する手順（実施例８を参照）と同様の手順により決定できる。ただしその際は、測定対象を係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂとする。
連動比ｒ_{Ｋ２ａ１ａ}、ｒ_{Ｋ２ａ１ｂ}、ｒ_{Ｋ２ｂ１ａ}、およびｒ_{Ｋ２ｂ１ｂ}、即ち、上記コマ収差を変化させずに上記軸外色収差を変化させる連動比は、本実施例においても、（１５０）および（１５１）式で与えられる。

上記連動比に基づきアライナ１８Ｕおよび１８Ｌを制御すれば、係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂは、（１９４）および（１９５）式でそれぞれ表せ、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂは、（１９６）および（１９７）式でそれぞれ表せる。
Ｈ_Ａ＝Ｈ_ＯＡ＋ｈ_ＡＫａＩ_Ｋａ＋ｈ_ＡＫｂＩ_Ｋｂ （１９４）
Ｈ_Ｂ＝Ｈ_ＯＢ＋ｈ_ＢＫａＩ_Ｋａ＋ｈ_ＢＫｂＩ_Ｋｂ （１９５）
Ｄ_Ａ＝Ｄ_ＯＡ＋ｄ_ＡＨａＩ_Ｈａ＋ｄ_ＡＨｂＩ_Ｈｂ （１９６）
Ｄ_Ｂ＝Ｄ_ＯＢ＋ｄ_ＢＨａＩ_Ｈａ＋ｄ_ＢＨｂＩ_Ｈｂ （１９７）
（１９４）および（１９５）式において、ｈ_ＡＫａ、ｈ_ＡＫｂ、ｈ_ＢＫａ、およびｈ_ＢＫｂは、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに原因するナイフエッジ２０上の軸外色収差に関する偏向色収差係数を表す。これら偏向色収差係数は、（８）～（１１）式の表す係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを決定する手順（実施例１を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに対して定義し、さらに、測定対象を、係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂとする。（１９６）および（１９７）式において、ｄ_ＡＨａ、ｄ_ＡＨｂ、ｄ_ＢＨａ、およびｄ_ＢＨｂは、Ｉ_ＨａおよびＩ_Ｈｂに原因するＸＹ差に関する係数を表す。これら係数も、（８）～（１１）式の表す係数ｄ_Ａａ、ｄ_Ａｂ、ｄ_Ｂａ、およびｄ_Ｂｂを決定する手順（実施例１を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ＨａおよびＩ_Ｈｂに対して定義する。

（１９４）および（１９５）式から、（１９８）式が得られ、（１９６）および（１９７）式から、（１９９）式が得られる。（１９８）式は、Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０を零とするＩ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０を与える式である。（１９９）式は、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とするＩ_Ｈａ０およびＩ_Ｈｂ０を与える式である。

（１９８）および（１９９）式において、Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０は、第０のアライメント条件下におけるＨ_ＡおよびＨ_Ｂをそれぞれ表す。Ｉ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０は、Ｉ_ＫａおよびＩ_Ｋｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表し、Ｉ_Ｋａ０’およびＩ_Ｋｂ０’は、Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０を零とすべく更新されるＩ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０をそれぞれ表す。Ｉ_Ｈａ０およびＩ_Ｈｂ０は、Ｉ_ＨａおよびＩ_Ｈｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表し、Ｉ_Ｈａ０’およびＩ_Ｈｂ０’は、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とすべく更新されるＩ_Ｈａ０およびＩ_Ｈｂ０をそれぞれ表す。
（１９８）および（１９９）式を一般化すれば、（１９８）および（１９９）式は、それぞれ（１９８’）および（１９９’）式となる。

（１９８’）および（１９９’）式において、Ｉ_Ｋａ０ ^（ｍ）、Ｉ_Ｋｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_Ｈａ０ ^（ｍ）、およびＩ_Ｈｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_Ｋａ０、Ｉ_Ｋｂ０、Ｉ_Ｈａ０、およびＩ_Ｈｂ０をそれぞれ表す。Ｈ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＨ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_Ｋａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_Ｋｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＨ_Ａ０およびＨ_Ｂ０をそれぞれ表す。Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_Ｈａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_Ｈｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。
（１９８’）式に基づくＩ_Ｋａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｋｂ０ ^（ｍ）の決定およびそれらのアライナ１８への入力と、（１９９’）式に基づくＩ_Ｈａ０ ^（ｍ）およびＩ_Ｈｂ０ ^（ｍ）の決定およびそれらのアライナ１８への入力を交互に繰り返せば、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零に収束、即ちナイフエッジ２０上の軸外色収差とコマ収差の両方を零に収束させることができる。即ち、ナイフエッジ２０上の軸外色収差とコマ収差が、ともに補正される。

以上で説明したように、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差が、ともに補正される。これらの補正は、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計４つあることに基づく。
補足すれば、本実施例では、上述の通り、合計２つの補正対象に対しアライナの段数を合計２段としたが、これを合計３段以上としてもよい。そのようにしても、上記コマ収差および軸外色収差の両方を補正することができる。ただし、その場合、補正対象の数よりアライナの段数が多くなるので、電子ビーム１のアライメントに関する自由度が大きくなりすぎる。従って、それによる冗長性を解消することが必要になる。そのためには、先述（実施例７を参照）のように、合計３段以上のうちの１段を用いず、２段のみを用いることか、あるいは、合計３段以上のうちのいくつかを連動させることで、問題の自由度を減らせばよい。

（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（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例１１として、以下に説明する。

本実施例の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５、および実施例７～実施例１０の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。

本実施例は、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差の両方を補正するという点において、基本的に、実施例１０と動作を同じくする。これらの補正は、先述のように、合計２段のアライナ（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計４つあることに基づく。
本実施例は、しかし、実施例１０と、アライメント信号の決定および入力の方法を異にする。具体的には、本実施例では、ナイフエッジ２０上の軸外色収差に関する係数（Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０）とＸＹ差（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）をいずれも零とするアライメント信号（Ｉ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、およびＩ_２ｂ０）の全てを一度に決定し、これらを一度にアライナ１８（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）に入力する。
これに対し、実施例１０では、上記係数（Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０）を零とするアライメント信号（Ｉ_Ｋａ０およびＩ_Ｋｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８への入力と、ＸＹ差（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）を零とするアライメント信号（Ｉ_Ｈａ０およびＩ_Ｈｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８への入力とを、個別に行った。

より詳細には、本実施例では、Ｈ_Ａ、Ｈ_Ｂ、Ｄ_Ａ、およびＤ_Ｂを、（２００）式で表す。（２００）式は、（１８４）、（１８５）、（１４０）、および（１４１）式を１つにまとめた式である。本実施例では、そして、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零とするＩ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、およびＩ_２ｂ０を、（２０１）式から決定する。（２０１）式は、（２００）式から導出される。

（２０１）式を一般化すれば、（２０１）式は、（２０１’）式となる。

（２０１’）式において、Ｉ_１ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_１ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_２ａ０ ^（ｍ）、およびＩ_２ｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、およびＩ_２ｂ０をそれぞれ表し、Ｈ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}、Ｈ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}、Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}、およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_１ａ０ ^{（ｍ－１）}、Ｉ_１ｂ０ ^{（ｍ－１）}、Ｉ_２ａ０ ^{（ｍ－１）}、およびＩ_２ｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８に入力して得られるＨ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。
（２０１’）式からＩ_１ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_１ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_２ａ０ ^（ｍ）、およびＩ_２ｂ０ ^（ｍ）を求めることと、それらをアライナ１８に入力することを交互に繰り返せば、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零に収束させることができる。即ち、ナイフエッジ２０上の軸外色収差およびコマ収差を、ともに零に収束させることができる。

（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（可変成形電子ビーム描画装置）を、実施例１２として、以下に説明する。その説明のため、本実施例の可変成形電子ビーム描画装置の光学系および制御系の構成を、図１９に示す。ただし、図１９において、第２の成形開口板７より電子ビーム１の上流側の光学系、およびアライナ制御部２３以外の制御部は、省略している。図１９には、便宜上、３回非点発生器３０および３回非点発生器制御部３１を含まない構成例を示した。

本実施例の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５、および実施例７～実施例１１の可変成形電子ビーム描画装置と構成を同じくするが、本実施例では、アライナの段数の合計数が増える。より具体的には、本実施例では、アライナ１８に加え、アライナ３２が用いられる。

図１９から分かるように、本実施例では、上記アライナのうち、アライナ１８が第２の成形開口板７とブランキング開口板１７の間に配置され、アライナ３２が縮小レンズ８と対物レンズ９の間に配置される。アライナ１８およびアライナ３２の段数は、それぞれ２段および１段であり、従って、本実施例におけるアライナの段数は、合計３段となる。
これらのアライナの配置および段数は、しかし、上記に限定されない。例えば、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌのうちの一方を、アライナ３２とともに、縮小レンズ８と対物レンズ９の間に配置してもよいし、アライナ１８およびアライナ３２の段数をそれぞれ２段とし、アライナの段数を合計４段としてもよい。ただし、アライナの段数を４段以上とする場合は、先述の冗長性（実施例７および実施例１０を参照）に注意する必要がある。以降では、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌがともに第２の成形開口板７とブランキング開口板１７の間に、アライナ３２が縮小レンズ８と対物レンズ９の間に配置され、従ってアライナの段数が合計３段であるとの前提のもとで、議論を進める。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１０の装置の動作と同様とするが、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差を補正するだけでなく、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれをも補正する。従って、本実施例における補正対象の数は、合計３つである。これらの補正は、合計３段のアライナ（アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計６つあることに基づく。ここで、ナイフエッジ２０上のコマ収差、ナイフエッジ２０上の軸外色収差、およびブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれは、いずれも、互いに直交する２成分からなる。ただし、上記位置ずれの補正は、少なくとも１段のアライナがブランキング開口板１７より電子ビーム１の上流側に配置されることを前提とする。

本実施例では、上記目的のため、３種類のアライメントを実施する。具体的には、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差のいずれも変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させるアライメント、その位置ずれと上記コマ収差のいずれも変化させずに上記軸外色収差を変化させるアライメント、およびその位置ずれと上記軸外色収差のいずれも変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメント、を実施する。

本実施例では、上記３種類のアライメントのため、実施例１～実施例５、および実施例７～実施例１１においてそうしたように、アライナ１８ＵのＸ偏向用およびＹ偏向用コイルに入力されるアライメント信号をＩ_１ａおよびＩ_１ｂとし、アライナ１８ＬのＸ偏向用およびＹ偏向用コイルに入力されるアライメント信号をＩ_２ａおよびＩ_２ｂとし、そのうえで、アライナ３２のＸ偏向用およびＹ偏向用コイルに入力されるアライメント信号を、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂとする。そして、これらのアライメント信号を、（２０２）～（２０７）式に従わせる。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_ＫＨａ＋Ｉ_ＬＫａ＋Ｉ_ＬＨａ （２０２）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_ＫＨｂ＋Ｉ_ＬＫｂ＋Ｉ_ＬＨｂ （２０３）
Ｉ_２ａ＝ｒ_{ＫＨ２ａ１ａ}Ｉ_ＫＨａ＋ｒ_{ＫＨ２ａ１ｂ}Ｉ_ＫＨｂ
＋ｒ_{ＬＫ２ａ１ａ}Ｉ_ＬＫａ＋ｒ_{ＬＫ２ａ１ｂ}Ｉ_ＬＫｂ＋ｒ_{ＬＨ２ａ１ａ}Ｉ_ＬＨａ＋ｒ_{ＬＨ２ａ１ｂ}Ｉ_ＬＨｂ
（２０４）
Ｉ_２ｂ＝ｒ_{ＫＨ２ｂ１ａ}Ｉ_ＫＨａ＋ｒ_{ＫＨ２ｂ１ｂ}Ｉ_ＫＨｂ
＋ｒ_{ＬＫ２ｂ１ａ}Ｉ_ＬＫａ＋ｒ_{ＬＫ２ｂ１ｂ}Ｉ_ＬＫｂ＋ｒ_{ＬＨ２ｂ１ａ}Ｉ_ＬＨａ＋ｒ_{ＬＨ２ｂ１ｂ}Ｉ_ＬＨｂ
（２０５）
Ｉ_３ａ＝ｒ_{ＫＨ３ａ１ａ}Ｉ_ＫＨａ＋ｒ_{ＫＨ３ａ１ｂ}Ｉ_ＫＨｂ
＋ｒ_{ＬＫ３ａ１ａ}Ｉ_ＬＫａ＋ｒ_{ＬＫ３ａ１ｂ}Ｉ_ＬＫｂ＋ｒ_{ＬＨ３ａ１ａ}Ｉ_ＬＨａ＋ｒ_{ＬＨ３ａ１ｂ}Ｉ_ＬＨｂ
（２０６）
Ｉ_３ｂ＝ｒ_{ＫＨ３ｂ１ａ}Ｉ_ＫＨａ＋ｒ_{ＫＨ３ｂ１ｂ}Ｉ_ＫＨｂ
＋ｒ_{ＬＫ３ｂ１ａ}Ｉ_ＬＫａ＋ｒ_{ＬＫ３ｂ１ｂ}Ｉ_ＬＫｂ＋ｒ_{ＬＨ３ｂ１ａ}Ｉ_ＬＨａ＋ｒ_{ＬＨ３ｂ１ｂ}Ｉ_ＬＨｂ
（２０７）
（２０２）～（２０７）式において、ｒ_{ＫＨｐａ１ａ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{ＫＨｐａ１ｂ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{ＫＨｐｂ１ａ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{ＫＨｐｂ１ｂ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ｂによる偏微分）（いずれにおいてもｐ＝２または３）は、ナイフエッジ２０上のコマ収差（ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂ）と軸外色収差（係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂ）のいずれも変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ（位置ずれＪ_１ａ及びＪ_１ｂと等価）を変化させる連動比を表す。ｒ_{ＬＫｐａ１ａ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{ＬＫｐａ１ｂ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{ＬＫｐｂ１ａ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{ＬＫｐｂ１ｂ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ｂによる偏微分）（いずれにおいてもｐ＝２または３）は、上記位置ずれおよびコマ収差のいずれも変化させずに上記軸外色収差を変化させる連動比を表す。ｒ_{ＬＨｐａ１ａ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{ＬＨｐａ１ｂ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{ＬＨｐｂ１ａ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{ＬＨｐｂ１ｂ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ｂによる偏微分）（いずれにおいてもｐ＝２または３）は、上記位置ずれおよび軸外色収差のいずれも変化させずに上記コマ収差を変化させる連動比を表す。Ｉ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂは、上記コマ収差および軸外色収差のいずれも変化させずに上記位置ずれを変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。Ｉ_ＬＫａおよびＩ_ＬＫｂは、上記位置ずれおよびコマ収差のいずれも変化させずに上記軸外色収差を変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。Ｉ_ＬＨａおよびＩ_ＬＨｂは、上記位置ずれおよび軸外色収差のいずれも変化させずに上記コマ収差を変化させるアライメント信号の互いに独立な２成分を表す。

上記連動比は、位置ずれＪ_１ａおよびＪ_１ｂ、係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂ、そしてＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂから決定できる。その詳細を、以下に示す。
まず、位置ずれＪ_１ａおよびＪ_１ｂは、本実施例においては、（２０８）および（２０９）式で表せる。
Ｊ_１ａ＝Ｊ_Ｏ１ａ＋ｊ_１ａ１ａＩ_１ａ＋ｊ_１ａ１ｂＩ_１ｂ＋ｊ_１ａ２ａＩ_２ａ＋ｊ_１ａ２ｂＩ_２ｂ＋ｊ_１ａ３ａＩ_３ａ＋ｊ_１ａ３ｂＩ_３ｂ （２０８）
Ｊ_１ｂ＝Ｊ_Ｏ１ｂ＋ｊ_１ｂ１ａＩ_１ａ＋ｊ_１ｂ１ｂＩ_１ｂ＋ｊ_１ｂ２ａＩ_２ａ＋ｊ_１ｂ２ｂＩ_２ｂ＋ｊ_１ｂ３ａＩ_３ａ＋ｊ_１ｂ３ｂＩ_３ｂ （２０９）
（２０８）および（２０９）式において、ｊ_１ａ３ａ（Ｊ_１ａのＩ_３ａによる偏微分）、ｊ_１ａ３ｂ（Ｊ_１ａのＩ_３ｂによる偏微分）、ｊ_１ｂ３ａ（Ｊ_１ｂのＩ_３ａによる偏微分）、およびｊ_１ｂ３ｂ（Ｊ_１ｂのＩ_３ｂによる偏微分）は、Ｉ_３ａまたはＩ_３ｂによる上記位置ずれに関する偏向感度（ブランキング開口板１７の高さ位置における、単位印加電流当たりの偏向量）を表す。偏向感度ｊ_１ａ３ａ、ｊ_１ａ３ｂ、ｊ_１ｂ３ａ、およびｊ_１ｂ３ｂは、（１２５）～（１２８）式の表す偏向感度ｊ_１ａ２ａ、ｊ_１ａ２ｂ、ｊ_１ｂ２ａ、およびｊ_１ｂ２ｂを決定する手順（実施例８を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂに対して定義する。
補足すれば、本実施例では、偏向感度ｊ_１ａ３ａ、ｊ_１ａ３ｂ、ｊ_１ｂ３ａ、およびｊ_１ｂ３ｂは、いずれも零となる。これは、本実施例では、アライナ３２が、ブランキング開口板１７より電子ビーム１の下流側にあることによる。即ち、その位置関係が成立する限り、アライナ３２によりブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれが変化することはない。

次に、係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂは、本実施例においては、（２１０）および（２１１）式で表せる。
Ｈ_Ａ＝Ｈ_ＯＡ＋ｈ_Ａ１ａＩ_１ａ＋ｈ_Ａ１ｂＩ_１ｂ＋ｈ_Ａ２ａＩ_２ａ＋ｈ_Ａ２ｂＩ_２ｂ＋ｈ_Ａ３ａＩ_３ａ＋ｈ_Ａ３ｂＩ_３ｂ （２１０）
Ｈ_Ｂ＝Ｈ_ＯＢ＋ｈ_Ｂ１ａＩ_１ａ＋ｈ_Ｂ１ｂＩ_１ｂ＋ｈ_Ｂ２ａＩ_２ａ＋ｈ_Ｂ２ｂＩ_２ｂ＋ｈ_Ｂ３ａＩ_３ａ＋ｈ_Ｂ３ｂＩ_３ｂ （２１１）
（２１０）および（２１１）式において、ｈ_Ａ３ａ（Ｈ_ＡのＩ_３ａによる偏微分）、ｈ_Ａ３ｂ（Ｈ_ＡのＩ_３ｂによる偏微分）、ｈ_Ｂ３ａ（Ｈ_ＢのＩ_３ａによる偏微分）、およびｈ_Ｂ３ｂ（Ｈ_ＢのＩ_３ｂによる偏微分）は、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂに原因するナイフエッジ２０上の軸外色収差に関する偏向色収差係数を表す。これら偏向色収差係数は、（１９２）および（１９３）式中の偏向色収差係数ｈ_Ａ１ａ、ｈ_Ａ１ｂ、ｈ_Ａ２ａ、ｈ_Ａ２ｂ、ｈ_Ｂ１ａ、ｈ_Ｂ１ｂ、ｈ_Ｂ２ａ、およびｈ_Ｂ２ｂを決定する手順（実施例１０を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂに対して定義する。

そして、ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂは、本実施例においては、（２１２）および（２１３）式で表せる。
Ｄ_Ａ＝Ｄ_ＯＡ＋ｄ_Ａ１ａＩ_１ａ＋ｄ_Ａ１ｂＩ_１ｂ＋ｄ_Ａ２ａＩ_２ａ＋ｄ_Ａ２ｂＩ_２ｂ＋ｄ_Ａ３ａＩ_３ａ＋ｄ_Ａ３ｂＩ_３ｂ （２１２）
Ｄ_Ｂ＝Ｄ_ＯＢ＋ｄ_Ｂ１ａＩ_１ａ＋ｄ_Ｂ１ｂＩ_１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａＩ_２ａ＋ｄ_Ｂ２ｂＩ_２ｂ＋ｄ_Ｂ３ａＩ_３ａ＋ｄ_Ｂ３ｂＩ_３ｂ （２１３）
（２１２）および（２１３）式において、ｄ_Ａ３ａ（Ｄ_ＡのＩ_３ａによる偏微分）、ｄ_Ａ３ｂ（Ｄ_ＡのＩ_３ｂによる偏微分）、ｄ_Ｂ３ａ（Ｄ_ＢのＩ_３ａによる偏微分）、およびｄ_Ｂ３ｂ（Ｄ_ＢのＩ_３ｂによる偏微分）は、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂに原因するＸＹ差に関する係数を表す。これら係数は、（１５０）および（１５１）式中の係数ｄ_Ａ１ａ、ｄ_Ａ１ｂ、ｄ_Ａ２ａ、ｄ_Ａ２ｂ、ｄ_Ｂ１ａ、ｄ_Ｂ１ｂ、ｄ_Ｂ２ａ、およびｄ_Ｂ２ｂを決定する手順（実施例８を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂに対して定義する。

（２０８）～（２１３）式から、Ｊ_１ａおよびＪ_１ｂ、Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂ、そしてＤ_ＡおよびＤ_Ｂの全微分が得られる。それらは、（２１４）～（２１９）式の通りである。
ΔＪ_１ａ＝ｊ_１ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｊ_１ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｊ_１ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ａ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｊ_１ａ３ａΔＩ_３ａ＋ｊ_１ａ３ｂΔＩ_３ｂ （２１４）
ΔＪ_１ｂ＝ｊ_１ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｊ_１ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｊ_１ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ｂ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｊ_１ｂ３ａΔＩ_３ａ＋ｊ_１ｂ３ｂΔＩ_３ｂ （２１５）
ΔＨ_Ａ＝ｈ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｈ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｈ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｈ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｈ_Ａ３ａΔＩ_３ａ＋ｈ_Ａ３ｂΔＩ_３ｂ （２１６）
ΔＨ_Ｂ＝ｈ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｈ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｈ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｈ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｈ_Ｂ３ａΔＩ_３ａ＋ｈ_Ｂ３ｂΔＩ_３ｂ （２１７）
ΔＤ_Ａ＝ｄ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｄ_Ａ３ａΔＩ_３ａ＋ｄ_Ａ３ｂΔＩ_３ｂ （２１８）
ΔＤ_Ｂ＝ｄ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｄ_Ｂ３ａΔＩ_３ａ＋ｄ_Ｂ３ｂΔＩ_３ｂ （２１９）
（２１４）～（２１９）式より、（２２０）～（２２５）式が成立する。ここで、（２２０）および（２２１）式は、Ｊ_１ａおよびＪ_１ｂの変化がともに零（ΔＪ_１ａ＝ΔＪ_１ｂ＝０）のときに成立し、（２２２）および（２２３）式は、Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂの変化がともに零（ΔＨ_Ａ＝ΔＨ_Ｂ＝０）のときに成立し、（２２４）および（２２５）式は、Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂの変化がともに零（ΔＤ_Ａ＝ΔＤ_Ｂ＝０）のときに成立する。（２２０）および（２２１）式の導出には、（１１５）～（１１８）式を用いた。
０＝ΔＩ_１ａ＋ｊ_１ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ａ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｊ_１ａ３ａΔＩ_３ａ＋ｊ_１ａ３ｂΔＩ_３ｂ （２２０）
０＝ΔＩ_１ｂ＋ｊ_１ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｊ_１ｂ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｊ_１ｂ３ａΔＩ_３ａ＋ｊ_１ｂ３ｂΔＩ_３ｂ （２２１）
０＝ｈ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｈ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｈ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｈ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｈ_Ａ３ａΔＩ_３ａ＋ｈ_Ａ３ｂΔＩ_３ｂ （２２２）
０＝ｈ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｈ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｈ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｈ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｈ_Ｂ３ａΔＩ_３ａ＋ｈ_Ｂ３ｂΔＩ_３ｂ （２２３）
０＝ｄ_Ａ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ａ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ａ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ａ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｄ_Ａ３ａΔＩ_３ａ＋ｄ_Ａ３ｂΔＩ_３ｂ （２２４）
０＝ｄ_Ｂ１ａΔＩ_１ａ＋ｄ_Ｂ１ｂΔＩ_１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａΔＩ_２ａ＋ｄ_Ｂ２ｂΔＩ_２ｂ＋ｄ_Ｂ３ａΔＩ_３ａ＋ｄ_Ｂ３ｂΔＩ_３ｂ （２２５）
（２２０）～（２２５）式の両辺をΔＩ_１ａで除せば、（２２６）～（２３１）式が得られる。
０＝１＋ｊ_１ａ２ａｒ_２ａ１ａ＋ｊ_１ａ２ｂｒ_２ｂ１ａ＋ｊ_１ａ３ａｒ_３ａ１ａ＋ｊ_１ａ３ｂｒ_３ｂ１ａ
（２２６）
０＝ｊ_１ｂ２ａｒ_２ａ１ａ＋ｊ_１ｂ２ｂｒ_２ｂ１ａ＋ｊ_１ｂ３ａｒ_３ａ１ａ＋ｊ_１ｂ３ｂｒ_３ｂ１ａ
（２２７）
０＝ｈ_Ａ１ａ＋ｈ_Ａ２ａｒ_２ａ１ａ＋ｈ_Ａ２ｂｒ_２ｂ１ａ＋ｈ_Ａ３ａｒ_３ａ１ａ＋ｈ_Ａ３ｂｒ_３ｂ１ａ
（２２８）
０＝ｈ_Ｂ１ａ＋ｈ_Ｂ２ａｒ_２ａ１ａ＋ｈ_Ｂ２ｂｒ_２ｂ１ａ＋ｈ_Ｂ３ａｒ_３ａ１ａ＋ｈ_Ｂ３ｂｒ_３ｂ１ａ
（２２９）
０＝ｄ_Ａ１ａ＋ｄ_Ａ２ａｒ_２ａ１ａ＋ｄ_Ａ２ｂｒ_２ｂ１ａ＋ｄ_Ａ３ａｒ_３ａ１ａ＋ｄ_Ａ３ｂｒ_３ｂ１ａ
（２３０）
０＝ｄ_Ｂ１ａ＋ｄ_Ｂ２ａｒ_２ａ１ａ＋ｄ_Ｂ２ｂｒ_２ｂ１ａ＋ｄ_Ｂ３ａｒ_３ａ１ａ＋ｄ_Ｂ３ｂｒ_３ｂ１ａ
（２３１）
（２２０）～（２２５）式の両辺をΔＩ_１ｂで除せば、（２３２）～（２３７）式が得られる。
０＝ｊ_１ａ２ａｒ_２ａ１ｂ＋ｊ_１ａ２ｂｒ_２ｂ１ｂ＋ｊ_１ａ３ａｒ_３ａ１ｂ＋ｊ_１ａ３ｂｒ_３ｂ１ｂ
（２３２）
０＝１＋ｊ_１ｂ２ａｒ_２ａ１ｂ＋ｊ_１ｂ２ｂｒ_２ｂ１ｂ＋ｊ_１ｂ３ａｒ_３ａ１ｂ＋ｊ_１ｂ３ｂｒ_３ｂ１ｂ
（２３３）
０＝ｈ_Ａ１ｂ＋ｈ_Ａ２ａｒ_２ａ１ｂ＋ｈ_Ａ２ｂｒ_２ｂ１ｂ＋ｈ_Ａ３ａｒ_３ａ１ｂ＋ｈ_Ａ３ｂｒ_３ｂ１ｂ
（２３４）
０＝ｈ_Ｂ１ｂ＋ｈ_Ｂ２ａｒ_２ａ１ｂ＋ｈ_Ｂ２ｂｒ_２ｂ１ｂ＋ｈ_Ｂ３ａｒ_３ａ１ｂ＋ｈ_Ｂ３ｂｒ_３ｂ１ｂ
（２３５）
０＝ｄ_Ａ１ｂ＋ｄ_Ａ２ａｒ_２ａ１ｂ＋ｄ_Ａ２ｂｒ_２ｂ１ｂ＋ｄ_Ａ３ａｒ_３ａ１ｂ＋ｄ_Ａ３ｂｒ_３ｂ１ｂ
（２３６）
０＝ｄ_Ｂ１ｂ＋ｄ_Ｂ２ａｒ_２ａ１ｂ＋ｄ_Ｂ２ｂｒ_２ｂ１ｂ＋ｄ_Ｂ３ａｒ_３ａ１ｂ＋ｄ_Ｂ３ｂｒ_３ｂ１ｂ
（２３７）
（２２６）～（２３７）式のそれぞれにおいて、連動比ｒ_ｐａ１ａ（＝ΔＩ_ｐａ／ΔＩ_１ａ）、ｒ_ｐａ１ｂ（＝ΔＩ_ｐａ／ΔＩ_１ｂ）、ｒ_ｐｂ１ａ（＝ΔＩ_ｐｂ／ΔＩ_１ａ）およびｒ_ｐｂ１ｂ（＝ΔＩ_ｐｂ／ΔＩ_１ｂ）（いずれにおいてもｐ＝２または３）は、それぞれ、ナイフエッジ２０上のコマ収差（ＸＹ差Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂ）と軸外色収差（係数Ｈ_ＡおよびＨ_Ｂ）のいずれも変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ（位置ずれＪ_１ａおよびＪ_１ｂと等価）を変化させる連動比ｒ_{ＫＨｐａ１ａ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{ＫＨｐａ１ｂ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{ＫＨｐｂ１ａ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{ＫＨｐｂ１ｂ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ｂによる偏微分）（いずれにおいてもｐ＝２または３）、上記位置ずれおよびコマ収差のいずれも変化させずに上記軸外色収差を変化させる連動比ｒ_{ＬＫｐａ１ａ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{ＬＫｐａ１ｂ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{ＬＫｐｂ１ａ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{ＬＫｐｂ１ｂ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ｂによる偏微分）（いずれにおいてもｐ＝２または３）、そして上記位置ずれおよび軸外色収差のいずれも変化させずに上記コマ収差を変化させる連動比ｒ_{ＬＨｐａ１ａ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ａによる偏微分）、ｒ_{ＬＨｐａ１ｂ}（Ｉ_ｐａのＩ_１ｂによる偏微分）、ｒ_{ＬＨｐｂ１ａ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ａによる偏微分）、およびｒ_{ＬＨｐｂ１ｂ}（Ｉ_ｐｂのＩ_１ｂによる偏微分）（いずれにおいてもｐ＝２または３）、のうちのいずれか２種類の連動比を表しうる。ただし、（２２６）～（２３７）式は、ΔＩ_１ｂ／ΔＩ_１ａ＝０およびΔＩ_１ａ／ΔＩ_１ｂ＝０を前提とする。ここで、ΔＩ_１ｂ／ΔＩ_１ａおよびΔＩ_１ａ／ΔＩ_１ｂは、それぞれ、Ｉ_１ｂのＩ_１ａによる偏微分、およびＩ_１ａのＩ_１ｂによる偏微分と見なす。即ち、（２２６）～（２３７）式は、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを互いに独立に変化させることを前提とする。

（２２６）～（２３７）式から、（２３８）～（２４３）式が導出できる。（２３８）～（２４３）式は、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差のいずれも変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを変化させる連動比ｒ_{ＫＨｐａ１ａ}、ｒ_{ＫＨｐａ１ｂ}、ｒ_{ＫＨｐｂ１ａ}、およびｒ_{ＫＨｐｂ１ｂ}（いずれにおいてもｐ＝２または３）を与える式、上記位置ずれおよびコマ収差のいずれも変化させずに上記軸外色収差を変化させる連動比ｒ_{ＬＫｐａ１ａ}、ｒ_{ＬＫｐａ１ｂ}、ｒ_{ＬＫｐｂ１ａ}、およびｒ_{ＬＫｐｂ１ｂ}（いずれにおいてもｐ＝２または３）を与える式、そして上記位置ずれおよび軸外色収差のいずれも変化させずに上記コマ収差を変化させる連動比ｒ_{ＬＨｐａ１ａ}、ｒ_{ＬＨｐａ１ｂ}、ｒ_{ＬＨｐｂ１ａ}、およびｒ_{ＬＨｐｂ１ｂ}（いずれにおいてもｐ＝２または３）を与える式である。

（２３８）～（２４３）式の表す連動比に基づきアライナ１８および３２を制御すれば、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差のいずれも変化させずにブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを補正すること、その位置ずれと上記コマ収差のいずれも変化させずに上記軸外色収差を補正すること、およびその位置ずれと上記軸外色収差のいずれも変化させずに上記コマ収差を補正することが、いずれも可能となる。

本実施例におけるアライメント信号のうち、まず、Ｉ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂの決定は、（２４４）式による。

（２４４）式において、Ｉ_ＫＨａ０’およびＩ_ＫＨｂ０’は、Ｊ_１ａ０およびＪ_１ｂ０を零とすべく更新されるＩ_ＫＨａ０およびＩ_ＫＨｂ０をそれぞれ表し、Ｉ_ＫＨａ０およびＩ_ＫＨｂ０は、Ｉ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表す。Ｉ_{ＫＨａＲ０}およびＩ_{ＫＨｂＲ０}は、第０のアライメント条件下における、領域１７Ｂ（図１６を参照）の中心の横軸および縦軸座標をそれぞれ表す。即ち、Ｉ_{ＫＨａＲ０}およびＩ_{ＫＨｂＲ０}は、画像１７Ａ（図１６を参照）から決定する。ただし、本実施例では、画像１７Ａの横軸および縦軸は、それぞれ、Ｉ_ＳａおよびＩ_Ｓｂではなく、Ｉ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂを表す。
次に、Ｉ_ＬＫａおよびＩ_ＬＫｂの決定は、（２４５）式による。

（２４５）式において、Ｉ_ＬＫａ０およびＩ_ＬＫｂ０は、Ｉ_ＬＫａおよびＩ_ＬＫｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表し、Ｉ_ＬＫａ０’およびＩ_ＬＫｂ０’は、Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０を零とすべく更新されるＩ_ＬＫａ０およびＩ_ＬＫｂ０をそれぞれ表す。ｈ_ＡＬＫａ、ｈ_ＡＬＫｂ、ｈ_ＢＬＫａ、およびｈ_ＢＬＫｂは、Ｉ_ＬＫａおよびＩ_ＬＫｂに原因する軸外色収差に関する偏向色収差係数を表す。これら偏向色収差係数の決定は、（１９８）および（１９８’）式中のｈ_ＡＫａ、ｈ_ＡＫｂ、ｈ_ＢＫａ、およびｈ_ＢＫｂを決定する手順（実施例１０を参照）と同様の手順による。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ＬＫａおよびＩ_ＬＫｂに対して定義する。
そして、Ｉ_ＬＨａおよびＩ_ＬＨｂの決定は、（２４６）式による。

（２４６）式において、Ｉ_ＬＨａ０およびＩ_ＬＨｂ０は、Ｉ_ＬＨａおよびＩ_ＬＨｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表し、Ｉ_ＬＨａ０’およびＩ_ＬＨｂ０’は、Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を零とすべく更新されるＩ_ＬＨａ０およびＩ_ＬＨｂ０をそれぞれ表す。ｄ_ＡＬＨａ、ｄ_ＡＬＨｂ、ｄ_ＢＬＨａ、およびｄ_ＢＬＨｂは、Ｉ_ＬＨａおよびＩ_ＬＨｂに原因するＸＹ差に関する係数を表す。これら係数の決定は、（１９９）および（１９９’）式中の係数ｄ_ＡＨａ、ｄ_ＡＨｂ、ｄ_ＢＨａ、およびｄ_ＢＨｂを決定する手順（実施例１０を参照）と同様の手順による。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ＬＨａおよびＩ_ＬＨｂに対して定義する。
（２４４）～（２４６）式を一般化すれば、（２４４）～（２４６）式は、（２４４’）～（２４６’）式となる。

（２４４’）～（２４６’）式において、Ｉ_ＫＨａ０ ^（ｍ）、Ｉ_ＫＨｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_ＬＫａ０ ^（ｍ）、Ｉ_ＬＫｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_ＬＨａ０ ^（ｍ）、およびＩ_ＬＨｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_ＫＨａ０、Ｉ_ＫＨｂ０、Ｉ_ＬＫａ０、Ｉ_ＬＫｂ０、Ｉ_ＬＨａ０、およびＩ_ＬＨｂ０をそれぞれ表す。Ｉ_{ＫＨａＲ０} ^{（ｍ－１）}およびＩ_{ＫＨｂＲ０} ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_ＫＨａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＫＨｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）および３２に入力して得られるＩ_{ＫＨａＲ０}およびＩ_{ＫＨｂＲ０}をそれぞれ表す。Ｈ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＨ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_ＬＫａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＬＫｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８および３２に入力して得られるＨ_Ａ０およびＨ_Ｂ０をそれぞれ表す。Ｄ_Ａ０ ^{（ｍ－１）}およびＤ_Ｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_ＬＨａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＬＨｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８および３２に入力して得られるＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０をそれぞれ表す。
（２４４’）式に基づくＩ_ＫＨａ０ ^（ｍ）およびＩ_ＫＨｂ０ ^（ｍ）の決定とそれらのアライナ１８および３２への入力、（２４５’）式に基づくＩ_ＬＫａ０ ^（ｍ）およびＩ_ＬＫｂ０ ^（ｍ）の決定とそれらのアライナ１８および３２への入力、そして（２４６’）式に基づくＩ_ＬＨａ０ ^（ｍ）およびＩ_ＬＨｂ０ ^（ｍ）の決定とそれらのアライナ１８および３２への入力を、順に繰り返せば、Ｊ_１ａ０およびＪ_１ｂ０、Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０、そしてＤ_Ａ０およびＤ_Ｂ０を、全て零に収束させることができる。即ち、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ、ナイフエッジ２０上の軸外色収差、およびナイフエッジ２０上のコマ収差を、全て零に収束させることができる。補足すれば、これらアライメント信号の決定および入力の順序は、ここで示した順序に限定されない。

ただし、アライナ１８およびアライナ３２を連動比ｒ_{ＫＨｐａ１ａ}、ｒ_{ＫＨｐａ１ｂ}、ｒ_{ＫＨｐｂ１ａ}、およびｒ_{ＫＨｐｂ１ｂ}に基づき制御すると、アライナ１８の全体的な偏向感度の絶対値が減少し、それとともに画像１７Ａの大きさが小さくなり、その結果、画像１７Ａに領域１７Ｂが含まれなくなるか、または画像１７Ａの大きさが領域１７Ｂの大きさより小さくなる可能性がある。このようなアライナ１８の偏向感度の減少は、先述のように、アライナ１８Ｕの偏向感度を、アライナ１８Ｌの偏向感度が打ち消すことによる（実施例８を参照）。
上記偏向感度の減少が問題となる場合は、それを解消すべく、アライメント信号Ｉ_２ａ、Ｉ_２ｂ、Ｉ_３ａ、およびＩ_３ｂは、（２０４）～（２０７）式に従わせるが、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂは、（２０２）および（２０３）式ではなく、それぞれ（２４７）および（２４８）に従わせるようにすればよい。
Ｉ_１ａ＝Ｉ_ＫＨａ＋Ｉ_ＬＫａ＋Ｉ_ＬＨａ＋Ｉ_Ｔａ （２４７）
Ｉ_１ｂ＝Ｉ_ＫＨｂ＋Ｉ_ＬＫｂ＋Ｉ_ＬＨｂ＋Ｉ_Ｔｂ （２４８）
（２４７）および（２４８）式中のＩ_ＴａおよびＩ_Ｔｂは、先述のように、画像１７Ａの取得に特化されたアライメント信号である。
アライメント信号Ｉ_２ａ、Ｉ_２ｂ、Ｉ_３ａ、およびＩ_３ｂを（２０４）～（２０７）式、Ｉ_１ａおよびＩ_１ｂを（２４７）および（２４８）式に従わせれば、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂ（ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれと等価）は、それぞれ（２４９）および（２５０）式で表せる。
Ｊ_Ｔａ＝Ｊ_ＯＴａ＋ｊ_{ＴａＫＨａ}Ｉ_ＫＨａ＋ｊ_{ＴａＫＨｂ}Ｉ_ＫＨｂ （２４９）
Ｊ_Ｔｂ＝Ｊ_ＯＴｂ＋ｊ_{ＴｂＫＨａ}Ｉ_ＫＨａ＋ｊ_{ＴｂＫＨｂ}Ｉ_ＫＨｂ （２５０）
（２４９）および（２５０）式において、ｊ_{ＴａＫＨａ}（Ｊ_ＴａのＩ_ＫＨａによる偏微分）、ｊ_{ＴａＫＨｂ}（Ｊ_ＴａのＩ_ＫＨｂによる偏微分）、ｊ_{ＴｂＫＨａ}（Ｊ_ＴｂのＩ_ＫＨａによる偏微分）、およびｊ_{ＴｂＫＨｂ}（Ｊ_ＴｂのＩ_ＫＨｂによる偏微分）は、Ｉ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂに原因する上記位置ずれに関する偏向感度（ブランキング開口板１７の高さ位置における、単位印加電流当たりの偏向量）を表す。これら偏向感度は、（１５６）および（１５６’）式中の偏向感度ｊ_ＴａＫａ、ｊ_ＴａＫｂ、ｊ_ＴｂＫａ、およびｊ_ＴｂＫｂを決定する手順（実施例８を参照）と同様の手順により決定できる。ただし、その際は、第０、第１、および第２のアライメント信号を、Ｉ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂに対して定義する。
目的のＩ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂ、即ち（２４９）および（２５０）式の表すＪ_ＴａおよびＪ_Ｔｂを零とするＩ_ＫＨａおよびＩ_ＫＨｂは、（２５１）式で与えられる。（２５１）式において、Ｉ_ＫＨａ０ ^（ｍ）およびＩ_ＫＨｂ０ ^（ｍ）は、Ｊ_Ｔａ０およびＪ_Ｔｂ０を零とすべくｍ回目に更新されるＩ_ＫＨａ０およびＩ_ＫＨｂ０をそれぞれ表し、Ｊ_Ｔａ０ ^{（ｍ－１）}およびＪ_Ｔｂ０ ^{（ｍ－１）}は、Ｉ_ＫＨａ０ ^{（ｍ－１）}およびＩ_ＫＨｂ０ ^{（ｍ－１）}をアライナ１８および３２に入力して得られるＪ_Ｔａ０およびＪ_Ｔｂ０をそれぞれ表す。

以上で説明したように、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差が補正されるだけでなく、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれが補正される。これらの補正は、先述のように、合計３段のアライナ（アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計６つあることに基づく。

補足すれば、もしアライナ３２をアライナ１８Ｕおよび１８Ｌとともにブランキング開口板１７より電子ビーム１の上流側に配置すると、アライナの段数が、実質的に、３段ではなく２段となる。即ち、電子ビーム１のアライメントに関する自由度が、実質的に、６つではなく４つとなる。従って、第一にナイフエッジ２０上のコマ収差を補正すること、第二にナイフエッジ２０上の軸外色収差を補正すること、第三にブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを零とすることを、同時に実現することが困難になる。
これは、ブランキング開口板１７の高さ位置における電子ビーム１の軌道に関する自由度は４つ（その軌道の位置および角度のそれぞれにつき、互いに線形独立な２成分）しかなく、従って、ブランキング開口板１７からナイフエッジ２０までの範囲における、電子ビーム１のアライメントに関する自由度も４つしかないことによる。即ち、例えばブランキング開口板１７の開口の中心に電子ビーム１を通せば、電子ビーム１のアライメントに関する自由度は２つ（上記軌道の角度の互いに線形独立な２成分）しか残らず、従って、ナイフエッジ２０上のコマ収差および軸外色収差のいずれか一方しか補正できない。

ここで留意すべきは、次の２点である。第一の点は、ブランキング開口板１７からナイフエッジ２０までの範囲における電子ビーム１の軌道を変化させることなく第２の成形開口板７からブランキング開口板１７までの範囲における電子ビーム１の軌道を変化させることで、第２の成形開口板７からブランキング開口板１７までの範囲において自由に軸外色収差を発生または変化させることは、アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２の全てが磁界型である限り、不可能なことである。第二の点は、第２の成形開口板７からブランキング開口板１７までの範囲におけるコマ収差の発生または変化により、ブランキング開口板１７からナイフエッジ２０までの範囲において発生しているコマ収差を打ち消すことは、非現実的なことである。
上記軸外色収差の発生または変化（上記第一の点）が不可能なのは、ブランキング開口板１７の高さ位置における電子ビーム１の軌道（位置および角度）が一意に決まれば、第２の成形開口板７からブランキング開口板１７までの範囲（レンズ磁場のない範囲）において発生する軸外色収差も一意に決まることによる。上記コマ収差の打ち消し（上記第二の点）が非現実的なのは、その範囲で発生するコマ収差は、ブランキング開口板１７からナイフエッジ２０までの範囲で発生するコマ収差、即ち縮小レンズ８および対物レンズ９の生むコマ収差に比べて、桁違いに小さいことによる。
補足すれば、第２の成形開口板７からブランキング開口板１７までの範囲において発生する軸外色収差は、その範囲において偏向された電子ビーム１の軌道を電子ビーム１の上流側に延長して定義される仮想的な軌道の、物面（第２の成形開口板７）における位置の変動に換算できる。その位置は、第２の成形開口板７からブランキング開口板１７までの範囲における電子ビーム１の軌道の詳細によらず、ブランキング開口板１７の高さ位置における電子ビーム１の軌道で決まる。

（実施例１３）
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１３として、以下に説明する。

本実施例の可変成形電子ビーム描画装置は、基本的に、実施例１２の可変成形電子ビーム描画装置と、構成を同じくする。即ち、本実施例における可変成形電子ビーム描画装置の光学系も、図１９に示すように、アライナ３２を備える。

本実施例の装置の動作は、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差に加え、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれを補正するという点において、基本的に、実施例１２の装置の動作と同様とする。これらの補正は、先述のように、合計３段のアライナ（アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２）のそれぞれにより、互いに線形独立な２方向に電子ビーム１が偏向され、従って電子ビーム１のアライメントに関する自由度が合計６つあることに基づく。ただし、上記位置ずれの補正は、少なくとも１段のアライナがブランキング開口板１７より電子ビーム１の上流側に配置されることを前提とする。
本実施例は、しかし、実施例１２と、アライメント信号の決定および入力の方法を異にする。具体的には、本実施例では、領域１７Ｂの中心からの画像１７Ａの中心の位置ずれ（Ｊ_１ａ０およびＪ_１ｂ０）、ナイフエッジ２０上の軸外色収差に関する係数（Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０）、そしてＸＹ差（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）をいずれも零とするアライメント信号（Ｉ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、Ｉ_２ｂ０、Ｉ_３ａ０、およびＩ_３ｂ０）の全てを一度に決定し、これらを一度にアライナ１８（アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ）および３２に入力する。
これに対し、実施例１２では、上記位置ずれを零とするアライメント信号（Ｉ_ＫＨａ０およびＩ_ＫＨｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８および３２への入力と、上記係数（Ｈ_Ａ０およびＨ_Ｂ０）を零とするアライメント信号（Ｉ_ＬＫａ０およびＩ_ＬＫｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８および３２への入力と、ＸＹ差（Ｄ_Ａ０およびＤ_Ｂ０）を零とするアライメント信号（Ｉ_ＬＨａ０およびＩ_ＬＨｂ０）の決定およびそれらのアライナ１８および３２への入力とを、個別に行った。

より詳細には、本実施例では、Ｊ_１ａ、Ｊ_１ｂ、Ｈ_Ａ、Ｈ_Ｂ、Ｄ_Ａ、およびＤ_Ｂを、（２５２）式で表す。（２５２）式は、（２０８）～（２１３）式を１つにまとめた式である。本実施例では、そして、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零とするＩ_１ａ０、Ｉ_１ｂ０、Ｉ_２ａ０、Ｉ_２ｂ０、Ｉ_３ａ０、およびＩ_３ｂ０を、（２５３）式から決定する。（２５３）式は、（２５２）式から導出される。

（２５３）式において、Ｉ_３ａ０およびＩ_３ｂ０は、Ｉ_３ａおよびＩ_３ｂに対して定義される第０のアライメント信号をそれぞれ表し、Ｉ_３ａ０’およびＩ_３ｂ０’は、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零とすべく更新されるＩ_３ａ０およびＩ_３ｂ０をそれぞれ表す。ここで、Ｉ_３ａ０’およびＩ_３ｂ０’は、Ｉ_１ａ０’、Ｉ_１ｂ０’、Ｉ_２ａ０’、およびＩ_２ｂ０’との連携のもとで、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零とする。ただし、（２５３）式中のｊ_１ａ３ａ、ｊ_１ａ３ｂ、ｊ_１ｂ３ａ、およびｊ_１ｂ３ｂは、先述のように、いずれも零となる（実施例１２を参照）。
（２５３）式を一般化すれば、（２５３）式は、（２５３’）式となる。（２５３’）式において、Ｉ_３ａ０ ^（ｍ）およびＩ_３ｂ０ ^（ｍ）は、ｍ回目に更新されるＩ_３ａ０およびＩ_３ｂ０をそれぞれ表す。

（２５３’）式からＩ_１ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_１ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_２ａ０ ^（ｍ）、Ｉ_２ｂ０ ^（ｍ）、Ｉ_３ａ０ ^（ｍ）、およびＩ_３ｂ０ ^（ｍ）を求めることと、それらをアライナ１８および３２に入力することを交互に繰り返せば、Ｊ_１ａ０、Ｊ_１ｂ０、Ｈ_Ａ０、Ｈ_Ｂ０、Ｄ_Ａ０、およびＤ_Ｂ０を全て零に収束させることができる。即ち、ブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれ、ナイフエッジ２０上の軸外色収差、およびナイフエッジ２０上のコマ収差を全て零に収束させることができる。

（実施例１４）
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１４として、以下に説明する。

本実施例の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５、および実施例７～実施例１３の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、本実施例の可変成形電子ビーム描画装置は、アライナ類（アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２）を備える代わりに、レンズ類（縮小レンズ８および対物レンズ９）の機械的軸合わせのための機構（ＸＹ移動機構、図示せず）、および開口類（ブランキング開口板１７）の機械的軸合わせのための機構（ＸＹ移動機構、図示せず）を備える。

本実施例では、上記機構によって縮小レンズ８、対物レンズ９、およびブランキング開口板１７を移動させることにより、縮小レンズ８、対物レンズ９、およびブランキング開口板１７を、電子ビーム１に対してアライメントする。言い換えれば、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差、ナイフエッジ２０上の軸外色収差、およびブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれの、いくつかまたは全ての変化を、アライメント信号（Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、およびＩ_２ｂ、または、Ｉ_１ａ、Ｉ_１ｂ、Ｉ_２ａ、Ｉ_２ｂ、Ｉ_３ａ、およびＩ_３ｂ）の増減によるのではなく、縮小レンズ８、対物レンズ９、およびブランキング開口板１７の移動による。
これに対して、実施例１～実施例５、および実施例７～実施例１３では、アライナ類（実施例１～実施例５および実施例７～実施例１１では、アライナ１８Ｕおよび１８Ｌ、実施例１２および実施例１３では、アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２）により電子ビーム１を偏向することにより、電子ビーム１を、縮小レンズ８、対物レンズ９、およびブランキング開口板１７に対してアライメントしていた。
上記機構は、縮小レンズ８、対物レンズ９、およびブランキング開口板１７のそれぞれを、互いに線形独立な２方向に移動させる。従って、上記機構によるこれら３要素のアライメントは、合計６（＝２×３）つの自由度を有する。そのため、本実施例では、ナイフエッジ２０上のコマ収差、ナイフエッジ２０上のコマ収差とブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとの両方、ナイフエッジ２０上のコマ収差と軸外色収差との両方、そしてナイフエッジ２０上のコマ収差および軸外色収差とブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとの全ての、いずれもが補正可能である。

（実施例１５）
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１５として、以下に説明する。その説明のため、本実施例のスポット電子ビーム描画装置の光学系の構成を、図２０に示す。図２０には、便宜上、３回非点発生器３０および先述の機構（実施例１４を参照）を含まない構成例を示した。

本実施例のスポット電子ビーム描画装置は、基本的に、実施例１～実施例１４の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。

本実施例の装置において電子ビーム１をスポットビームとするには、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２０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の間に結び、さらに光源の像１９を材料１０またはナイフエッジ２０上に結べばよい。その際は、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１を参照）は、いずれも不要であるが、これらのうち第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、これら開口板の開口の形状は円形としてもよい。

本実施例の装置の動作は、基本的に、実施例１～実施例１４の装置の動作と同様とする。即ち、本実施例でも、材料１０およびナイフエッジ２０の高さ位置に現れるコマ収差、その高さ位置に現れるコマ収差とブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとの両方、その高さ位置に現れるコマ収差と軸外色収差との両方、または、その高さ位置に現れるコマ収差および軸外色収差とブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとの全て、が補正される。
ただし、本実施例では、ナイフエッジ２０が、可変成形ビームとしての電子ビーム１ではなく、スポットビームとしての電子ビーム１により走査される。
第１の成形開口板３または第２の成形開口板７を上述のように明るさ絞りとして利用する場合は、第１の成形開口板３または第２の成形開口板７、即ち明るさ絞りを、Ｘ方向およびＹ方向に移動させることを、電子ビーム１のアライメントの一部とすることが可能である。即ち、その明るさ絞りのＸ方向およびＹ方向の移動により、電子ビーム１に含まれる主光線の軌道が変わる。従って、その明るさ絞りに機械的軸合わせのための機構（ＸＹ移動機構、図示せず）を設ければ、その機構および明るさ絞りを、アライナの代わりとして用いることができる。

上記コマ収差および軸外色収差の際、ナイフエッジ２０上の球面収差および軸上色収差が低減されていれば、上記コマ収差がより敏感に測定され、従って上記コマ収差の測定および補正精度が向上する。ただし、その球面収差および軸上色収差の低減（補正）には、図２０の光学系に、球面収差補正器（図示せず）および色収差補正器（図示せず）を設けることが必要となる。
補足すれば、上記球面収差および軸上色収差の測定および補正の際に、上記コマ収差および軸外色収差が低減されていれば、上記球面収差および軸上色収差の測定感度は向上し、従ってこれらの測定および補正精度が向上する。即ち、上記コマ収差および軸外色収差の測定および補正と、上記球面収差および軸上色収差の補正は、交互に繰り返すのがよい。

（実施例１６）
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１６のとして、以下に説明する。

本実施例の走査型電子顕微鏡は、基本的に、実施例１５の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１０を、観察試料（図示せず）に置き換える。

本実施例の走査型電子顕微鏡には、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。これらのうち、二次電子検出器は、上記観察試料より上方（電子ビーム１の上流側）に設けられ、透過電子検出器は、上記観察試料より下方（電子ビーム１の下流側）に設けられる。

本実施例の電子顕微鏡の動作は、基本的に、実施例１５のスポット電子ビーム描画装置の動作と同様とする。即ち、本実施例でも、電子ビーム１により照射される面の高さ位置に現れるコマ収差、その高さ位置に現れるコマ収差とブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとの両方、その高さ位置に現れるコマ収差と軸外色収差との両方、または、その高さ位置に現れるコマ収差および軸外色収差とブランキング開口板１７の開口の中心からの電子ビーム１の位置ずれとの全て、が補正される。ただし、本実施例では、電子ビーム１により照射される面は、材料１０の表面ではなく、上記観察試料の表面、またはナイフエッジ２０の表面である。

本実施例の電子顕微鏡は、電子ビーム１を、材料１０に対する描画ではなく、上記観察試料の観察に用いる。より詳細には、上記観察試料を電子ビーム１で走査する際に、上記二次電子検出器により二次電子を検出すれば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察が可能となり、上記透過電子検出器により透過電子を検出すれば、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）観察が可能となる。
従って、本実施例の目的は、電子ビーム描画装置における寸法精度の向上ではなく、これら電子顕微鏡における観察分解能の向上である。

本実施例でも、実施例１５でそうしたように、上記高さ位置に現れるコマ収差および軸外色収差のいずれかまたは両方を測定する測定媒体として、ナイフエッジ２０（または電子反射体）を走査すればよいが、本実施例では、ナイフエッジ２０を走査する代わりに、上記観察試料を走査してもよい。そうして得られる像または信号を解析すれば、上記観察試料上における電子ビーム１のぼけおよび位置が測定でき、従って、上記観察試料上におけるコマ収差および軸外色収差が測定できる。
上記観察試料上における電子ビーム１のぼけの測定、即ち上記コマ収差の測定は、より具体的には、上記観察試料の走査により得られる電子像の画像解析（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の際に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）による。これら手法は、コマ収差の測定および補正ではなく、デフォーカスおよび非点収差のいずれかまたは両方の測定および補正に向けられたものであるが、これら手法は、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方向のそれぞれ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。従って、これら手法は、上記コマ収差の測定および補正に応用できる。

上記観察試料上における電子ビーム１の位置の測定、即ち上記軸外色収差の測定は、より具体的には、上記観察試料の走査により得られる電子像の、電子ビーム１の加速電圧のウォブリングまたは上記軸外色収差を生みうるレンズおよびアライナ類の励磁電流のウォブリングによる、全体的な移動を、画像解析により評価することによる。この測定は、従来から走査電子顕微鏡において実施されている軸外色収差の測定と基本的に同じである。

（実施例１７）
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１７として、以下に説明する。その説明のため、本実施例の透過型電子顕微鏡の光学系の構成を、図２１に示す。図２１では、対物レンズ９より電子ビーム１の上流側の光学系が省略されている。

本実施例の透過型電子顕微鏡は、部分的に、実施例１６の走査型電子顕微鏡と構成を同じくする。
ただし、本実施例では、図２１に示すように、観察試料３３の下方（電子ビーム１の下流側）に、拡大光学系３４および透過電子像検出器３５が設けられる。観察試料３３は、薄膜状の試料である。拡大光学系３４は、図２１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、アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２とからなる。対物レンズ９’と拡大レンズ３６および３７は、対物レンズ９とともに、レンズ制御部２４（図１を参照）により制御され、アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２は、アライナ制御部２３（図１を参照）により制御される。

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、便宜上、その像は明視野像とする。
ここで、対物絞り３８は、明るさ絞りとして働く。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。対物絞り３８の高さ位置は、より具体的には、対物レンズ９’の後方焦点面の高さ位置とするか、またはその高さ位置と光学的に共役な高さ位置とする。図２１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。

拡大光学系３４には、さらに、３回非点収差を発生させる多極子として、３回非点発生器３０が設けられる。３回非点発生器３０は、図２１においては磁界型の多極子（例えば８極子）であるが、これを、静電型の多極子としてもよい。３回非点発生器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、その高さ位置と光学的に共役な高さ位置（拡大レンズ３６の下方）とする。図２１の光学系では、３回非点発生器３０の高さ位置は、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。３回非点発生器３０は、３回非点発生器制御部３１（図１２を参照）により制御される。

本実施例では、まず、観察試料３３が電子ビーム１により照射される。そして、観察試料３３を透過した電子ビーム１が、拡大光学系３４により、透過電子像検出器３５まで伝送される。ここで、拡大光学系３４は、観察試料３３（物面）に対する結像光学系として、観察試料の像３９を、透過電子像検出器３５（像面）上に結ぶ。即ち、本実施例の光学系（拡大光学系３４を含む）は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）として機能する。
上記照射のため、本実施例では、図２１に示すように、光源の像１９が、対物レンズ９より電子ビーム１の上流側に結ばれる。より詳細には、光源の像１９の高さ位置は、対物レンズ９の物側焦点面の高さ位置に一致する。これは、観察試料３３に、平行ビームとしての電子ビーム１を当てる目的からである。
これに対し、実施例１６では、光源の像１９は、観察試料（図示せず）の高さ位置に結ばれていた。従って、その高さ位置において、電子ビーム１のビーム径が最小となっていた。

本実施例の目的は、観察試料３３の透過電子顕微鏡観察、およびその際における観察分解能の向上である。
そのため、本実施例では、透過電子像検出器３５により観察試料の像３９が電子画像として取得され、さらに、透過電子像検出器３５上のコマ収差が、または透過電子像検出器３５上のコマ収差と軸外色収差の両方が、補正される。
ここで、透過電子像検出器３５上のコマ収差および軸外色収差とは、より詳細には、観察試料３３から透過電子像検出器３５までの間で発生し、透過電子像検出器３５（像面）上に現れるコマ収差および軸外色収差である。

透過電子像検出器３５上のコマ収差および軸外色収差の測定は、観察試料の像３９から、電子ビーム１のぼけおよび位置を抽出することによる。これらの抽出には、先述の、画像解析により電子ビーム１のぼけおよび位置を得る手法（実施例１６を参照）が適用できる。従って、本実施例には、ナイフエッジ２０（または電子反射体）およびその走査はいずれも不要であり、その走査に用いられる偏向器、即ち対物偏向器１３も不要である。

本実施例において３回非点発生器３０の高さ位置を上記高さ位置とするのは、電子ビーム１に含まれる主光線の、３回非点発生器３０の高さ位置における、３回非点発生器３０の中心軸からの位置ずれを構成する成分のうち、電子ビーム１のアライメントに依存しない成分（それら主光線のそれぞれの、電子ビーム１の中心軸からの位置ずれ）が大きくなることを防ぐためである。その位置ずれ成分が大きくなると、３回非点発生器３０による３回非点収差の発生とともに副次的に発生する収差を構成する成分のうち、補正できない成分が大きくなる（実施例２および実施例３を参照）。３回非点発生器３０の高さ位置を上記高さ位置とすれば、電子ビーム１に含まれる主光線は、３回非点発生器３０の高さ位置において一点に交わり、従って、その位置ずれ成分が最小となる。ここで、それら主光線は、全て、対物絞り３８の開口の中心を通る。

本実施例における電子ビーム１のアライメントは、基本的には、アライナ１８Ｕ、１８Ｌ、および３２のいくつかまたは全てによるが、そのアライメントの一部を、光源の像１９をＸ方向およびＹ方向に移動させることに置き換えることが可能である。これは、光源の像１９の移動により、観察試料３３に対する電子ビーム１の入射角が変わり、従って、観察試料３３を透過する電子ビーム１の出射角が変わることによる。ただしその際は、電子ビーム１の出射角の変化に応じて、対物絞り３８をＸ方向およびＹ方向に移動させる。ここで、光源の像１９の移動は、光源の像１９より電子ビーム１の上流側にアライナ（図示せず）を設け、それにより電子ビーム１を偏向することによればよく、対物絞り３８の移動は、対物絞り３８に機械的軸合わせのための機構（ＸＹ移動機構、図示せず）を設け、その機構を働かせることによればよい。

上記コマ収差および軸外色収差の測定の際、透過電子像検出器３５上の球面収差および軸上色収差が低減されていれば、上記コマ収差および軸外色収差がより敏感に測定され、従って、上記コマ収差および軸外色収差の測定および補正精度が向上する。ただし、その球面収差および軸上色収差の低減（補正）には、図２１の光学系に、球面収差補正器（図示せず）および色収差補正器（図示せず）を設けることが必要となる。
補足すれば、上記コマ収差および軸外色収差の測定および補正と、上記球面収差および軸上色収差の補正は、先述（実施例１５を参照）のように、交互に繰り返すのがよい。

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ものである。例えば、実施例１～実施例１７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。ただしその際は、電子ビーム１を発生する電子銃（図示せず）を、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）に置き換える。

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、１３，１３Ｕ，１３Ｌ 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、１８，１８Ｕ，１８Ｌ，３２ アライナ、２０ ナイフエッジ、２１ ファラデーカップ、２３ アライナ制御部、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 ３回非点発生器、３１ ３回非点発生器制御部、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３回非点発生信号、５１ 第１の３回非点発生信号、５２ 第２の３回非点発生信号、６１ 包絡線、６２ 半径、Ｓ_Ｈ 軸外色収差図形

Claims (12)

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を備え、
   前記光学系は、前記荷電粒子ビームにより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、
   前記少なくとも１段のレンズは、前記被照射面上に、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り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り照射される薄膜の透過像かを結び、
   前記ぼけ測定手段は、前記被照射面の高さ位置における、前記荷電粒子ビームのぼけを測定する、
   ことを前提とする荷電粒子ビーム装置であって、
   前記光源、前記開口板、または前記薄膜から、前記被照射面までの間に、静電型または磁界型の多極子を備え、
   前記多極子に３回非点収差を発生させるための３回非点発生信号を、前記多極子に入力することで、前記被照射面の高さ位置に前記３回非点収差を発生し、
   前記３回非点発生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方向のそれぞれに沿って測定し、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３回非点発生信号の強度と、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３回非点発生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、前記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を表すという第一の方法か、
   または、前記３回非点発生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３回非点発生信号の強度と、前記３回非点発生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３回非点発生信号の強度との差を、第二の差として決定し、前記第二の差により、前記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分を表すという第二の方法により、
   前記被照射面の高さ位置に現れているコマ収差の成分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。
2. 前記第二の方法において、予め、前記ぼけの、前記単一の方向の大きさを最小とする前記３回非点発生信号の強度と、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３回非点発生信号の強度との平均に等しい強度の前記３回非点発生信号を、前記多極子に入力しておき、
   前記平均を、前記３回非点発生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３回非点発生信号の強度とする、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 前記荷電粒子ビームの２回非点収差を低減する２回非点補正手段をさらに備え、
   前記第一の方法または前記第二の方法において、前記３回非点発生信号の強度を増減する際に副次的に発生または変化する、前記被照射面の高さ位置における前記２回非点収差が、前記２回非点補正手段により低減されるように、前記多極子による前記３回非点収差の発生と前記２回非点補正手段による前記２回非点収差の低減とを互いに連動させる、請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
4. 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さらに備え、
   前記光学系は、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の偏向により前記荷電粒子ビームで前記ぼけ測定媒体を走査する走査手段を備え、
   前記ぼけ測定手段は、前記走査手段により前記ぼけ測定媒体を走査し、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、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
5. 前記走査手段による前記ぼけ測定媒体の走査は、前記３回非点発生信号に、前記多極子に前記荷電粒子ビームを偏向させるための信号を重畳することによる、請求項４に記載の荷電粒子ビーム装置。
6. 前記３回非点発生信号は、互いに独立な２成分から構成され、
   前記３回非点発生信号を構成する互いに独立な２成分は、前記３回非点収差を構成する、互いに直交する２成分を発生させ、
   前記第一の方法または前記第二の方法による前記コマ収差の成分の取得を、前記３回非点発生信号を構成する互いに独立な２成分のそれぞれについて行うことで、前記コマ収差の２成分を取得する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
7. 前記荷電粒子ビームの前記被照射面内の位置を測定するための位置測定手段をさらに備え、
   前記荷電粒子ビームに含まれる主光線群が前記被照射面の高さ位置において示す色収差を、軸外色収差とし、
   前記荷電粒子ビームの加速電圧に変化を与えるか、または前記少なくとも１段のレンズのうちのいくつかまたは全ての強度に変化を与え、
   前記位置測定手段により、前記加速電圧の変化に伴う、または前記少なくとも１段のレンズのうちのいくつかまたは全ての強度の変化に伴う、前記荷電粒子ビームの前記被照射面内の位置の変化を測定し、
   該測定された前記被照射面内の位置の変化の互いに直交する２成分により、前記軸外色収差の２成分を表すことで、前記軸外色収差の２成分を取得する、請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置。
8. 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り前記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、
   前記アライメント手段の段数は、前記荷電粒子ビームの流れる方向に合計１段以上とし、
   前記アライメント手段の各段は、前記荷電粒子ビームを、前記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、
   前記コマ収差の２成分が小さくなるように、前記アライメント手段により前記荷電粒子ビームの軌道を変化させる、請求項６または請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
9. 前記アライメント手段には、互いに独立な２成分から構成されるアライメント信号が入力され、
   前記偏向手段は、前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分を、または前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分のそれぞれにそれぞれが比例する互いに独立な２成分を受け、
   前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分のそれぞれは、前記アライメント手段に、前記荷電粒子ビームの軌道を、前記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向のそれぞれに向けて変化させ、
   前記コマ収差の２成分が小さくなるように前記アライメント手段により前記荷電粒子ビームの軌道を変化させる際は、
   前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分の現在値と、前記コマ収差の２成分の、前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分に関する偏微分係数と、前記コマ収差の２成分の現在値とから、前記コマ収差の２成分を零とする、前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分の強度を決定し、該決定された強度の、前記アライメント信号を構成する互いに独立な２成分を、前記アライメント手段に入力する、請求項８に記載の荷電粒子ビーム装置。
10. 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り前記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、
    前記アライメント手段の段数は、前記荷電粒子ビームの流れる方向に合計２段以上とし、
    前記光源、前記開口板、または前記薄膜から前記被照射面までの間に、前記光源の像、前記開口板の開口の透過像、または前記薄膜の透過像の明るさを制御する明るさ絞りを備え、
    前記アライメント手段の少なくとも１段を、前記明るさ絞りより前記荷電粒子ビームの上流側に配置し、
    前記明るさ絞りの開口の中心からの前記荷電粒子ビームの位置ずれを測定する手段を備え、
    前記アライメント手段の各段は、前記荷電粒子ビームを、前記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、
    前記位置ずれを測定する手段により、前記位置ずれの互いに線形独立な２成分を測定し、前記コマ収差の２成分と前記位置ずれの互いに線形独立な２成分とが小さくなるように、前記アライメント手段により前記荷電粒子ビームの軌道を変化させる、請求項６または請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
11. 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り前記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、
    前記アライメント手段の段数は、前記荷電粒子ビームの流れる方向に合計２段以上とし、
    前記アライメント手段の各段は、前記荷電粒子ビームを、前記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、
    前記コマ収差の２成分と前記軸外色収差の２成分とが小さくなるように、前記アライメント手段により前記荷電粒子ビームの軌道を変化させる、請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
12. 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り前記荷電粒子ビームをアライメントするアライメント手段を備え、
    前記アライメント手段の段数は、前記荷電粒子ビームの流れる方向に合計３段以上とし、
    前記光源、前記開口板、または前記薄膜から前記被照射面までの間に、前記光源の像、前記開口板の開口の透過像、または前記薄膜の透過像の明るさを制御する明るさ絞りを備え、
    前記アライメント手段の少なくとも１段を、前記明るさ絞りより前記荷電粒子ビームの上流側に配置し、
    前記明るさ絞りの開口の中心からの前記荷電粒子ビームの位置ずれを測定する手段を備え、
    前記アライメント手段の各段は、前記荷電粒子ビームを、前記荷電粒子ビームの流れる方向に垂直で互いに線形独立な２方向に偏向する偏向手段からなり、
    前記位置ずれを測定する手段により、前記位置ずれの互いに線形独立な２成分を測定し、前記コマ収差の２成分と前記軸外色収差の２成分と前記位置ずれの互いに線形独立な２成分とが小さくなるように、前記アライメント手段により前記荷電粒子ビームの軌道を変化させる、請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。

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