CN111094891A - 图案测量装置及图案测量方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种图案测量装置，具备运算装置，该运算装置基于由带电粒子束装置得到的信号，对形成在试料上的图案的尺寸进行测定，所述运算装置具有：位置偏移量算出部，其根据以任意的射束倾转角获取到的图像，算出不同高度的两个图案之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量；图案倾斜量算出部，其通过预先求出的所述位置偏移量与所述图案的倾斜量的关系式，根据所述位置偏移量来算出所述图案的倾斜量；以及射束倾转控制量算出部，其控制射束倾转角，使得与所述图案的倾斜量一致，设定为算出的射束倾转角，再次获取图像而进行图案的测量。

Description

图案测量装置及图案测量方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造工序中的测量技术，尤其涉及深孔、深槽等的图案测量技术。
背景技术
反复进行通过光刻处理及蚀刻处理将形成于光掩膜的图案转印到半导体晶片上的工序，由此来制造半导体装置。在半导体装置的制造过程中，光刻处理、蚀刻处理及其他的好坏、异物产生等，对半导体装置的成品率较大地造成影响。因此，为了早期或事先检测这样的制造过程中的异常或不良产生，在制造过程中进行半导体晶片上的图案的测量、检查，而在要求精度高的测量的情况下，广泛地进行基于扫描型电子显微镜(SEM)的测量。
近年来，微细化的进展变慢，另一方面，以3D-NAND为代表的基于三维化的高集成化的进展显著，不同的工序间的图案的重叠偏移以及较深的孔或槽的图案形状的测量需求提高。例如，报告有基于电子束装置的深孔或深槽的深度测定(专利文献1)、利用了多个检测器信号的不同工序间的重叠测量(专利文献2)。
在上述中，通过蚀刻工艺对深孔或深槽进行加工，但伴随着要加工的图案变深，所要求的加工精度变得严格。因此，在晶片面内对所加工的图案的垂直度、加工深度以及底部尺寸等进行测量并向蚀刻装置进行反馈变得重要。例如，在蚀刻器的状态不好的情况下，存在在晶片外周加工均匀性下降而倾斜地加工图案的情况。
另外，不限于半导体图案，已知如下技术：在利用扫描电子显微镜对立体形状进行观察测量时，使试料台或电子束倾斜，改变相对于试料的入射角度，在与从上表面的照射不同的多个图像使用所谓的立体观察，能够获得图案的高度、侧壁的角度等剖面形状、能够实现三维重构(专利文献3)。在该情况下，课题在于，试料和射束的设定角度精度对所得到的剖面形状或重构的三维形状的精度较大地造成影响，为此，实施高精度地进行角度校正(专利文献4)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-106530号公报
专利文献2：日本特许第5965819号公报(对应美国专利USP9,224,575)
专利文献3：日本特许第4689002号公报(对应美国专利USP6,452,175)
专利文献4：日本特许第4500653号公报(对应美国专利USP7,164,128)
发明内容
发明要解决的课题
随着通过器件的三维化而被加工的槽或孔的图案变得更深，蚀刻工艺的管理变得更为重要。
本发明的目的在于，准确地测量用于对蚀刻工艺进行反馈的信息，即，所加工的图案的底部尺寸、图案倾斜以及图案深度。
用于解决课题的手段
作为用于解决上述课题的一个方案，在本发明中，提供一种使用了电子射束的图案的测量装置，根据以任意的入射射束角获取到的图像，算出所蚀刻的图案的表面部与底部之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量，通过预先求出的所述入射射束和所述蚀刻图案的相对角度与所述位置偏移量的关系式，根据所述位置偏移量来算出图案倾斜量，按照以与蚀刻图案倾斜一致的方式设定的入射射束角再次获取图像而进行图案的测量。
根据本发明的一观点，提供一种图案测量装置，该图案测量装置具备运算装置，该运算装置基于由带电粒子束装置得到的信号，对形成在试料上的图案的尺寸进行测定，所述运算装置具有：位置偏移量算出部，其根据以任意的射束倾转角获取到的图像，算出不同高度的两个图案之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量；图案倾斜量算出部，其通过预先求出的所述位置偏移量与所述图案的倾斜量的关系式，根据所述位置偏移量来算出所述图案的倾斜量；以及射束倾转控制量算出部，其控制射束倾转角，使得与所述图案的倾斜量一致，设定为算出的射束倾转角，再次获取图像而进行图案的测量。
需要说明的是，本发明也可以是图案的测量装置、图案的形成方法及用于使计算机执行该图案的形成方法的程序。
发明效果
根据本发明，入射射束到达蚀刻图案的底部，能够实现底部尺寸、蚀刻图案的倾斜角的准确测量。
附图说明
图1A是示出实施例1～5所示的装置的结构例的概要图。
图1B是示出运算装置的一结构例的功能框图。
图2是示出位置偏移测量的原理的图。
图3A是示出入射射束倾转的效果的图。
图3B是接着图3A的图。
图4是示出用于修正入射射束的倾转量的修正系数算出工艺的一例的图。
图5是实施例1的制程顺序的说明图。
图6A是示出实施例2的入射射束相对于孔图案的倾转修正的原理的图。
图6B是接着图6A的图。
图7是示出实施例2的入射射束相对于孔图案的倾转修正的一例的图。
图8是示出实施例2的针对孔图案的测量结果输出的一例的图。
图9是示出实施例3中的基于工艺变化的修正系数变化的一例的图。
图10是示出实施例3的追加了关系式算出处理的制程顺序的一例的图。
图11是示出实施例4的修正系数的更新的效果的图。
图12是示出实施例5的制程顺序例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式(实施例)详细进行说明。
以下，作为使用通过带电粒子束的照射而获取到的图像并基于试料的上层的图案的位置与下层的图案的位置的偏移量以与图案的倾斜一致的方式控制入射射束的图案尺寸测量装置的一例，对使用了扫描型电子显微镜的例子进行说明。这只是本发明的一例，本发明不限定于以下说明的实施方式。
在本发明中，带电粒子束装置，广泛包括使用带电粒子束来拍摄试料的图像的装置。作为带电粒子束装置的一例，举出使用了扫描型电子显微镜的检查装置、评析装置、图案测量装置。另外，也能够应用于通用的扫描型电子显微镜、具备扫描型电子显微镜的试料加工装置、试料解析装置。另外，以下，带电粒子束装置也包括将上述的带电粒子束装置通过网络而连接的系统、上述的带电粒子束装置的复合装置。
在本说明书中，说明“试料”为形成有图案的半导体晶片的例子，但不限于此。
实施例1
图1A是示出实施例1的图案测量装置的结构例的图，装置主体由作为电子光学系统的镜筒1以及试料室2构成。镜筒1包括电子枪3、聚光透镜4、物镜8、偏转器7、对准器5、二次电子检测器9、E×B滤波器6、反射电子检测器10。由电子枪3产生的一次电子束(照射电子)通过聚光透镜4和物镜8向晶片11收敛地照射。对准器5对准一次电子束向物镜8入射的位置。通过偏转器7，相对于晶片11扫描一次电子束。偏转器7按照来自射束扫描控制器17的信号，相对于晶片11扫描一次电子束。通过一次电子束的照射从晶片11得到的二次电子通过E×B滤波器6而朝向二次电子检测器9的方向，由二次电子检测器9进行检测。另外，来自晶片11的反射电子由反射电子检测器10检测。统称二次电子和反射电子，将通过电子束照射而从试料得到的信号称为信号电子。在带电粒子光学系统中，除此以外也可以包括其他透镜、电极、检测器，一部分也可以与上述不同，带电粒子光学系统的结构不限于此。设置于试料室2的XY工作台13按照来自工作台控制器18的信号，相对于镜筒1而移动晶片11。在XY工作台13上，安装有射束校正用的标准试料12。另外，本装置具有晶片对准用的光学显微镜14。来自二次电子检测器9及反射电子检测器10的信号通过放大器15或放大器16被进行信号转换，送至图像处理板19，形成为图像。另外，本实施例的重叠图案尺寸测量装置由控制PC20控制装置整体的动作。需要说明的是，在控制PC中包括鼠标、键盘等用于用户指示输入的输入部、显示画面的监视器等显示部、硬盘、存储器等存储部。另外，这里也可以设置以下说明的进行运算的运算装置20a。
在带电粒子束装置中，除此之外也包括控制各部分的动作的控制部、基于从检测器输出的信号而生成图像的图像生成部(省略图示)。控制部、图像生成部也可以通过专用的电路基板而构成为硬件，还可以通过由与带电粒子束装置连接的计算机执行的软件而构成。在由硬件构成的情况下，能够通过将执行处理的多个运算器在布线基板上、或者半导体芯片或封装内集成而实现。在由软件构成的情况下，能够通过在计算机搭载高速的通用CPU并执行用于执行所希望的运算处理的程序而实现。也能够通过记录有该程序的记录介质对现有的装置进行升级。另外，这些装置、电路、计算机间通过有线或无线的网络而连接，适当地收发数据。
图1B是示出以下所示的进行运算的运算装置的一结构例的功能框图。
如图1B所示，运算装置具有位置偏移量出部算出部20a-1、图案倾斜量算出部20a-2以及射束倾转控制量算出部20a-3。
位置偏移量出部算出部20a-1根据以任意的射束倾转角获取到的图像，算出不同高度的两个图案之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量。
图案倾斜量算出部20a-2通过预先求出的所述位置偏移量与所述图案的倾斜量(图案倾斜量)的关系式，根据所述位置偏移量来算出所述图案的倾斜量。
射束倾转控制量算出部20a-3算出射束倾转控制量，使得与图案倾斜一致。
然后，设定为算出的射束倾转控制量，再次获取图像而进行图案的测量。
对准器5通过上级的偏向器使电子射束从理想光轴偏离，通过下级的偏向器，使电子射束偏向，使得成为所希望的倾斜角。在图1A中例示出具有两级偏向器的倾斜射束用偏向器，但也可以根据目的、要求精度而装备多级。另外，也可以通过使XY工作台倾斜，向试料照射倾斜射束。
电子射束的入射角能够相对于XY工作台或试料进行校正。例如，具备蚀刻为金字塔形状的图案来作为标准试料12，能够通过偏向器使电子射束偏向，由此，使电子射束轨道与理想光轴一致，使得在图像中显现的金字塔的四个面成为相同的形状。另外，也能够基于金字塔的各面的几何学的运算来调整电子射束的轨道，使得成为所希望的倾斜角。基于这样的运算来决定偏向器的偏向条件(控制值)。通过按照多个角度以电子射束成为准确的倾斜角的方式对射束的轨道进行校正，并存储此时的偏向器的控制值，从而能够适当地进行后述的多个照射角度下的射束照射。通过以预先校正的偏向条件进行射束照射，能够自动地执行使用了倾斜射束的测定。
在本实施例中，将试料与电子射束的相对角度设为射束入射角度，但也可以将理想光轴与电子射束的相对角度定义为射束入射角度。在通常的电子束测量装置(SEM)中，基本上与XY工作台的移动轨道(X方向和Y方向)垂直地设定电子射束轨道。将Z方向定义为零度，在X方向、Y方向上，均以正、负的数字示出倾斜角。通过组合X与Y而能够设定所谓的方向的角度。
接着，使用图2，来说明使用了通过射束扫描得到的波形信号(轮廓波形)的图案表面与底部间的偏移量测定的概要。图2(a)是槽形状图案G的剖视图。下部的尺寸形成得比槽的上部的尺寸小，侧壁相对于试料的垂线(Z轴)具有0.1度到0.2度的相对角。图2(b)和(c)是示出基于针对图2(a)所例示的图案的射束扫描而分别通过检测器9及检测器10得到的图像的一例的图。在这些图像中，显示出将Y方向作为长边方向的槽状的图案。在进行射束扫描的情况下，在X方向上呈线状地进行扫描，并且，使扫描位置在Y方向上移动，由此进行二维扫描。图像的中心部相当于槽底，通常看起来比上部暗。
图2(b)是主要对二次电子的信号进行检测的检测器9所得到的图像，槽的两端蚀刻部看起来较亮。另外，图2(c)是主要对反射电子的信号进行检测的检测器10所得到的图像，随着槽变深，亮度减少。图2(d)是示出A-A’的位置处的一条线的信号强度波形例的图。由于二次电子容易从试料面出来，因此，槽的两端蚀刻部具有亮度的峰值。在本实施例1中，基于阈值设定来测定图案尺寸。作为阈值而设定最大亮度的50％，根据阈值与信号波形的交点a1和a2，通过式(a1+a2)/2而算出槽上部的中点a3。同样，图2(e)示出B-B’的位置处的一条线的信号强度波形，越是槽的较深的部分，亮度变得越低。作为阈值而设定最大亮度的10％，根据阈值与信号波形的交点b1和b2，通过式(b1+b2)/2而算出槽上部的中点b3。接着，将槽的底部的中心位置相对于槽的表面的中心位置的偏移作为(b3-a3)而算出。
以下，通过图3A、3B来说明以与图案形状的倾斜一致的方式使射束倾转的底部观察的必要性。图3A(a)是槽形状图案的剖视图，槽上图案以相对于试料的垂线(Z轴)倾斜了-α°的方式被蚀刻。图3A(b)到图3A(e)是示出基于针对图2(a)所例示的图案的射束扫描而通过检测器9及检测器10得到的图像的一例的图。这里，检测器9所得到的二次电子图像针对不同的三个入射角(-2α°，-α°，0°)，如图3A(b)所示那样以图像的中心与表面部的槽的中心始终一致的方式被获取。图3A(c)到(e)分别表示入射角-2α°、-α°、0°时的检测器10所得到的反射电子图像。图3A(c)是入射角度为-2α°时的反射电子像，槽的底部的中心相较于图像中心朝左(-X)方向偏移，因此，偏移量(b13)成为负值。另外，通过底部的左侧被侧壁隐藏，从而底部尺寸(b12-b13)被测量得比实际小。图3A(d)是入射角度为-α°时的反射电子像，由于槽的底部的中心与图像中心一致，因此，偏移量(b23)为0，此时，不成为侧壁的阴影而观察到槽底整体，因此，能够准确地测量底部尺寸(b22-b23)。图3A(e)是入射角度为0°时的反射电子像，由于槽的底部的中心相较于图像中心朝右(+X)方向偏移，因此，偏移量(b33)成为正值。另外，通过底部的右侧被侧壁隐藏，从而底部尺寸(b32-b33)被测量得比实际小。图3B(f)汇总了射束入射角与底部尺寸及位置偏移量的关系，底部尺寸在位置偏移量成为0的射束入射角成为最大值，随着位置偏移量的绝对值变大，底部尺寸也测量得较小。即，若要准确地测量底部尺寸，则需要以图案的上下部间的位置偏移量成为0的方式设定射束入射角。另外，即便在图案倾斜量的测定中，由于在底部的一部分被侧壁的阴影隐藏的状态下位置偏移量相较于实际被测量得小而产生误差，因此，也期望位置偏移量较小的状态下的测量。
在要控制入射角使得位置偏移量成为0的情况下，预先测定射束入射角与位置偏移量的变化的关系而求出关系式，使用该关系式，将射束入射角变更与测定出的位置偏移量相当的量，使用图4来说明求出关系式的步骤。
图4(a)是示出算出图案和入射射束的相对角度与表面-底部间的偏移量的关系式的过程的流程图。本关系式算出处理(步骤31)重复进行射束倾转设定(步骤32)与位置偏移量测量(步骤33)，直至预先设定的条件全部完成(否)。在是否为最后的条件的判断过程(步骤34)中，当判定为完成至最后的条件时(是)，根据一系列的测量结果而执行关系式算出(步骤35)的处理。图4(b)是将横轴设为射束倾转角且将纵轴设为测量出的位置偏移量而绘制了测量结果的图，针对测定结果，例如通过最小二乘法而求出近似式，由此算出关系式。在本实施例中，作为近似式而使用了一阶函数(Y＝AX+B)，但近似式的格式不限于此，也可以为更高阶的函数(例如三阶式)。在以一阶式近似了的情况下，一阶系数(A)是位置偏移相对于射束倾转的变化的变化量(nm/deg)，0阶系数(B)表示在用于关系式的算出的槽图案不垂直的情况下与图案倾斜相应的值。在与后述的蚀刻图案倾斜配合的射束倾转控制中，在根据测量出的偏移量算出蚀刻图案的倾斜时使用一阶系数(A)。即，当根据0度的入射射束而测量出的位置偏移量为ΔY时，通过以下的式子算出与图案的倾斜一致的射束倾转角(ΔX)。
ΔX＝-AY/A
在式子中带有负是因为在消除位置偏移量的方向上进行射束偏移。本在实施例1中，为了算出关系式，改变入射射束的角度而获取数据，但也可以在固定了入射射束的角度的状态下使试料的倾斜度变化而获取数据。
接着，通过图5的流程图，来说明本实施例中的制程处理(步骤41)的顺序。在开始制程时，执行晶片加载(步骤42)和对准(步骤43)。以下，针对在制程中设定的各测定点，首先将射束倾转设定为初始值(步骤44)，之后，测量图案上下部的尺寸值与上下间的位置偏移量(步骤45)，使用预先求出的关系式的一阶系数，算出图案的倾斜角(步骤46)。进行算出的倾斜量是否在阈值以内的判定(步骤47)，若在阈值以内，则将在(步骤45)中测量出的尺寸值与在(步骤46)中算出的图案倾斜量设为确定值并向下一个测定点移动。如果在阈值外，则以与图案倾斜配合的方式设定射束倾转角(步骤48)，进行尺寸与位置偏移量的重新测定。当判断为在制程中设定的全部的测定点结束了时(步骤49)，卸载晶片(步骤50)，制程结束(步骤51)。
实施例2
以下，针对本发明的实施例2的基于图案测量装置的孔图案测量技术进行说明。在实施例1所示的槽图案的情况下，仅朝一个方向控制入射射束即可，但在本实施例2所示的孔图案的情况下，需要在X与Y这两个方向上控制射束倾斜。在本实施例2中，预先求出X方向与Y方向的修正式，在各个方向上进行修正。
图6A(a)是孔形状图案的剖视图，相对于试料的垂线(Z轴)而蚀刻出孔H。图6A(b)中，相对于X方向不同的三个射束入射角而图示出以孔图案的顶部的中心成为图像的中心的方式拍摄时的底部的形状和中心位置。在入射角与图案的蚀刻方法一致的情况下(入射角0°)，顶部与底部的中心一致。另一方面，在入射射束向-X侧倾斜的情况下(入射角-αx°)，底部相对于顶部朝-X方向偏移。同样，在入射射束向+X侧倾斜的情况下(入射角+αx°)，底部相对于顶部朝+X方向偏移。这样，通过测量相对于入射射束角的偏移量，算出图6A(c)所示的X方向的射束入射角与X方向的位置偏移量的关系式。以下示出关系式。
OVLx＝Ax*Tx
另外，图6B(d)中，相对于Y方向不同的三个射束入射角而图示出以孔图案的顶部的中心成为图像的中心的方式拍摄时的底部的形状和中心位置。在入射角与图案的蚀刻方法一致的情况下(入射角0°)，顶部与底部的中心一致。在入射射束向-Y侧倾斜的情况下(入射角-αy°)，底部相对于顶部朝-Y方向偏移。同样，在入射射束向+Y侧倾斜的情况下(入射角+αy°)，底部相对于顶部朝+Y方向偏移。这样，通过测量相对于入射射束角的偏移量，算出图6B(e)所示的Y方向的射束入射角与X方向的位置偏移量的关系式。
以下示出关系式。
OVLy＝Ay*Ty
例如，如图7所示，在孔图案的底部的中心在X方向和Y方向上分别位置偏移了OVLx和OVLy的情况下，使入射射束朝X方向倾转-(OVLx/Ax)，朝Y方向倾转-(OVLy/Ay)，由此，能够与孔图案的蚀刻方向平行地照射射束。
这里，本实施例2的制程顺序除了入射射束的修正方向成为X和Y这两个方向这一点之外，与实施例1相同。
图8示出本实施例2中的测量结果输出的例子。相对于各测定点，显示出晶片的X坐标(列61)、晶片的Y坐标(列62)、晶片内的X坐标(列63)、晶片内的Y坐标(列64)、孔的顶部径(列65)、孔的底部径(列66)、X方向的图案倾斜(列67)、Y方向的图案倾斜(列68)、图案倾斜方向(列69)、图案的绝对倾斜量(列70)。
这里，分别通过以下的式子算出图案倾斜方向和图案的绝对倾斜量。
(图案倾斜方向)＝atan{(Y方向的图案倾斜)/(X方向的图案倾斜)}
Figure BDA0002392484390000101
Figure BDA0002392484390000102
实施例3
在实施例1中，说明了如下步骤：通过预先求出入射射束、蚀刻图案的相对角度以及位置偏移量的关系式，根据位置偏移量的测量结果来算出图案倾斜量。若测量对象的蚀刻图案的形状固定，则能够使用相同的关系式，但例如在图案的深度变化了的情况下，需要再次重新求出关系式。
例如，如图9(a)、(b)所示，在蚀刻的层的深度从D变化到D+ΔD的情况下，即便图案的倾斜角相同，为(-α°)，所测量的位置偏移量也变大。即，如图9(c)的图表所示，在图9(a)和图9(b)中，每单位射束倾转变化的位置偏移的变化量(nm/deg)不同。因此，每当蚀刻工艺变化时，需要进行关系式的重新测定和向制程的重叠登记，装置的运用效率变差。因此，在本实施例3中，提供了一种即便在蚀刻工艺变化的情况下也不需要关系式的重新登记的方法。
如与图5对应的图10所示，在晶片的对准(步骤43)之后，追加关系式算出处理(步骤31)。关系式算出的步骤与在实施例1中使用图4说明的步骤相同，但关系式算出用的各种参数(晶片内的摄像位置、使入射射束角变化的范围)被预先登记在制程中。
实施例4
当修正射束倾转时的修正系数存在误差时，为了收敛于位置偏移量＝0，需要更多的重试。例如，图11(a)是针对实际的图案预先求出的修正系数偏移且修正量不足的情况，但在持续使用相同的修正系数的情况下，即便第二次重试，也未收敛于位置偏移量容许范围。因此，在第二次重试时，将第一次重试的测量结果反映到修正量中。在图11(b)中，在第二次重试时，作为修正系数而使用(OVL1-OVL0)/Tilt1，由此，在第二次重试时，能够收敛于位置偏移量＝0附近。
在本实施例4中，在图5的设定射束倾转角的工艺(步骤48)中，在第二次重试以后，根据目前为止的重试结果，来追加更新修正系数的处理。
实施例5
在半导体器件的制造工序的测量中，吞吐量成为重要的要素。因此，在用于将射束倾转修正为适当的角度的测定与基于修正后的射束倾转角的最终测定中，设定不同的条件。
在本实施例5中，在倾斜修正用的位置偏移量测量工艺(步骤52)中，利用帧相加次数少的条件以高速进行拍摄，在射束倾转角确定后的尺寸&图案倾斜测定时(步骤53)，获取帧相加多且SN高的图像，高精度地进行测长。
另外，作为本实施例5的另一方式，在位置偏移量测量工艺中(步骤52)，为了缩短计算时间，在图像内仅测量多个图案的内的一部分，在位置偏移量为容许值以内的情况下，不用重新获取图像，而是在相同的图像中，针对全部的图案执行尺寸&图案倾斜测定(步骤53)。
作为又一方式，在位置偏移量测量中(步骤52)，对图像内的多个图案的位置偏移量进行测量，在尺寸&图案倾斜测定中(步骤53)，以与各个图案一致的倾斜角依次对各个图案进行拍摄，进行各个图案的高精度测定。
在上述的实施方式中，关于图示的结构等，不限定于此，能够在发挥本发明的效果的范围内适当变更。除此之外，在不脱离本发明的目的的范围内能够适当变更来实施。
另外，本发明的各构成要素能够任意地取舍选择，具备进行了取舍选择的结构的发明也包含在本发明内。
附图标记说明：
1：镜筒，2：试料室，3：电子枪，4：聚光透镜，5：对准器，6：E×B滤波器，7：偏转器，8：物镜，9：二次电子检测器，10：反射电子检测器，11：晶片，12：标准试料，13：XY工作台，14：光学显微镜，15、16：放大器，17：射束扫描控制器，18：工作台控制器，19：图像处理板，20：控制PC，31～35：关系式算出的各步骤，41～53：实施例中的制程顺序的各步骤。
本说明书中引用的全部刊物、专利及专利申请直接通过引用而被组入到本说明书中。

Claims (18)

1.一种图案测量装置，具备运算装置，该运算装置基于由带电粒子束装置得到的信号，测定形成在试料上的图案的尺寸，
所述运算装置具有：
位置偏移量算出部，其根据以任意的射束倾转角获取到的图像，算出不同高度的两个图案之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量；
图案倾斜量算出部，其通过预先求出的所述位置偏移量与所述图案的倾斜量的关系式，根据所述位置偏移量来算出所述图案的倾斜量；以及
射束倾转控制量算出部，其控制射束倾转角，使得与所述图案的倾斜量一致，
设定为算出的射束倾转角，再次获取图像而进行图案的测量。
2.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
所述射束倾转控制量算出部控制为，去除因视野修正量而对倾转角造成的影响。
3.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
在所述位置偏移量比阈值大的情况下，执行以与所述图案的倾斜量一致的方式设定射束倾转角的图像的重新获取处理。
4.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
该图案测量装置具有二次电子检测用和反射电子检测用的至少两个以上的检测器，根据从二次电子像算出的表面的图案位置和从反射电子像算出的蚀刻形状的底部附近图案位置，算出位置偏移量。
5.根据权利要求4所述的图案测量装置，其中，
该图案测量装置具有在表面图案位置与底部附近的图案位置之间设定偏置的功能。
6.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
以多个射束倾转角照射射束，根据按照各射束倾转角的位置偏移量的测量值而算出所述位置偏移量与所述图案的倾斜量的关系式。
7.根据权利要求6所述的图案测量装置，其中，
对于不同的两个方向，独立地保持所述关系式。
8.根据权利要求6所述的图案测量装置，其中，
在制程开始时对所述关系式进行测量。
9.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
所述运算装置重复执行位置偏移量的算出、基于关系式的图案倾斜量的算出以及使射束倾转与图案倾斜量配合的图像获取的工艺，直至位置偏移量成为规定值以内。
10.根据权利要求9所述的图案测量装置，其中，
在各测定点，根据修正时的数据对关系式进行修正，并且进行射束倾转量的修正。
11.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
在使射束倾转与图案倾斜配合的课程和之后的图案测量过程中，使用不同的图像获取条件。
12.根据权利要求11所述的图案测量装置，其中，
针对使射束倾转与图案倾斜配合的过程，与之后的图案测量过程相比，使用图像获取时间较短的条件。
13.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
在使射束倾转与图案倾斜配合的课程和之后的图案测量过程中，使用不同的测量条件。
14.根据权利要求13所述的图案测量装置，其中，
在使射束倾转与图案倾斜配合的课程中，与之后的图案测量过程相比，所测定的图案的数量较少。
15.根据权利要求1所述的图案测量装置，其中，
根据图像获取时的射束倾转角、位置偏移量以及关系式，算出图案的倾斜量，作为测量值而输出。
16.根据权利要求15所述的图案测量装置，其中，
所述图案的倾斜量作为相对于试料面上的倾斜方向的倾斜角度以及相对于与试料垂直的方向的倾斜角度而输出。
17.根据权利要求15所述的图案测量装置，其中，
所述图案的倾斜量作为相对于试料面上的不同的两个方向的倾斜量而输出。
18.一种图案测量方法，包括如下运算，在该运算中，基于由带电粒子束装置得到的信号，测定形成在试料上的图案的尺寸，
所述运算的方法具有：
位置偏移量算出步骤，在该位置偏移量算出步骤中，根据以任意的射束倾转角获取到的图像，算出不同高度的两个图案之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量；
图案倾斜量算出步骤，在该图案倾斜量算出步骤中，通过预先求出的所述位置偏移量与所述图案的倾斜量的关系式，根据所述位置偏移量来算出所述图案的倾斜量；以及
射束倾转控制量算出步骤，在该射束倾转控制量算出步骤中，控制射束倾转角，使得与所述图案的倾斜量一致，
设定为算出的射束倾转角，再次获取图像而进行图案的测量。
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