CN116936322A - 重叠偏移量算出系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种重叠偏移量算出系统及方法，即便在位于不同层的图案之间的重叠偏移量较大的情况下，也稳定地执行重叠偏移量的准确测定。重叠偏移量算出系统具备控制部，根据通过向试料照射带电粒子束而得到的图像算出图案间的重叠偏移量，基于与第一模板图像的匹配，根据包括位于试料的表面的第一图案的图像的第一图像，决定第一图案的第一位置，基于与第二模板图像的匹配，根据包括位于比试料的表面靠下层的第二图案的图像的第二图像，决定第二图案的第二位置，基于所决定的第一位置调整第一图像中的第一测定区的位置，基于所决定的第二位置调整第二图像中的第二测定区的位置，按照第一、第二测定区的位置调整结果，算出第一、第二图案间的重叠偏移量。

Description

重叠偏移量算出系统及方法
本申请是申请日为2020年3月18日、申请号为202010193732.2、发明名称为“带电粒子束装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及带电粒子束装置。
背景技术
通过进行使用光刻处理及蚀刻处理将形成于光掩模的图案转印到半导体晶片上的工序并重复该工序，来制造半导体器件。在半导体器件的制造工序中，光刻处理及蚀刻处理的好坏以及异物的产生等对制造的半导体器件的成品率较大地造成影响。因此，早期或事先检测制造工序中的异常、不良的产生是重要的。因此，在半导体器件的制造工序中，进行形成在半导体晶片上的图案的测量、检查。尤其是通过近年来的半导体器件的细微化的进一步进展和三维化的进行，可靠地执行不同工序间的图案的重叠管理的重要度高涨。
在以往的装置中，基于通过向半导体器件照射光而得到的反射光，测量在各工序中作成的图案的位置，从而测量在不同工序间的图案的重叠偏移量。但是，由于图案的细微化的进展，在基于光的偏移量的检测方法中，难以得到所需的检测精度。因此，使用分辨率比光高的扫描型电子显微镜来测量图案的重叠偏移量的需求高涨。
例如在专利文献1中提出了利用扫描型电子显微镜来测定通过双图案化形成的两个图案问的偏移量的方法。需要说明的是，专利文献1将形成于半导体器件的表面的两个图案作为测定对象。因此，扫描型电子显微镜能够容易地获取这些图像。
另外，专利文献2所公开的扫描型电子显微镜利用二次电子检测器来检测从形成于照射区域内的表面的图案产生的信号，利用反射电子检测器来检测从形成于照射区域内的下层的图案产生的信号。基于同时检测的两个信号，测量表面图案与下层图案之间的重叠偏移量。通常，二次电子包括较多的试料表面的信息，反射电子包括较多的比试料表面靠下层的内部的信息。
但是，当要使用专利文献2的装置来测量表面图案与下层图案的重叠偏移量时，存在以下的问题。即，在该专利文献2的装置中，根据二次电子图像中的表面图案或反射电子图像中的下层图案中的某一方的图案位置，来决定两方的图像中的图案测量位置。在该情况下，当表面图案与下层图案的位置偏移较大时，可能产生由于测量位置的偏移而无法正常地测量未用于图案对位的一方的图案的情况。另外，在表面图案与下层图案是重复图案的情况下，当表面图案与下层图案之间的重叠偏移变大时，可能算出偏移了重复周期量的测量值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-85138号公报
专利文献2：日本特开2014-86393号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是考虑以上的技术问题而完成的，其目的在于，提供一种带电粒子束装置，即便在位于不同层的图案之间的重叠偏移量较大的情况下，也能够稳定地执行重叠偏移量的准确测定。
用于解决课题的手段
本发明的带电粒子束装置具备：带电粒子束照射部，其向试料照射带电粒子束；第一检测器，其对来自所述试料的二次电子进行检测；第二检测器，其对来自所述试料的反射电子进行检测；以及图像处理部，其基于所述第一检测器的输出，生成第一图像，并且，基于所述第二检测器的输出，生成第二图像，所述第一图像包括位于所述试料的表面的第一图案的图像，所述第二图像包括位于比所述试料的表面靠下层的第二图案的图像。控制部基于针对所述第一图像的第一模板图像，调整所述第一图像中的测定区的位置，并且，基于针对所述第二图像的第二模板图像，调整所述第二图像中的测定区的位置。
发明效果
根据本发明，能够提供即便在位于不同层的图案之间的重叠偏移量较大的情况下也能够稳定地执行准确测定的带电粒子束装置。
附图说明
图1是示出第一实施方式的作为带电粒子束装置的扫描型电子显微镜(SEM)的概要结构的概要图。
图2是概要地示出图像处理单元19的动作的概要图。
图3是对第一实施方式的扫描型电子显微镜中的晶片(试料)的重叠测量的过程进行说明的流程图。
图4是示出作为试料的晶片11的结构例的概要图。
图5是说明向模板图像与测定区的方案的登记方法的具体例的概要图。
图6是对图3的流程图中的步骤S34c～34d的详细过程进行说明的概要图。
图7是对图3的流程图中的步骤S34c～34d的详细过程进行说明的概要图。
图8是对图3的流程图中的步骤S34c～34d的详细过程进行说明的概要图。
图9是对由控制部20执行的计算处理的具体例进行说明的概要图。
图10是示出在第二实施方式中作为测量对象的晶片11的结构例的概要图。
图11用于说明第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例。
图12用于说明第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例。
图13用于说明第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例。
图14用于说明第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例。
图15用于说明第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例。
图16用于说明第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例。
图17是对第二实施方式的装置中的重叠偏移测量的过程进行说明的流程图。
图18是示出在第三实施方式的装置中作为测定对象的晶片11的结构的一例的概要图。
图19是对比较例的模板图像的登记方法进行说明的概要图。
图20是对第三实施方式中的模板图像的登记方法进行说明的概要图。
图21是第三实施方式的装置中的模板图像的登记用的GUI画面111的一例。
图22是第三实施方式的装置中的模板图像的登记用的GUI画面111的一例。
图23是示出在第四实施方式中作为测定对象的晶片11的结构的一例的概要图。
图24是说明参照附近的图案位置偏置数据来决定测定点的偏置量的过程的概要图。
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...ExB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载台，14...光学显微镜，15、16...放大器，17...电子光学系统控制器，18...载台控制器，19...图像处理单元，20...控制部。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式进行说明。在附图中，功能相同的要素也有时以相同的编号来显示。需要说明的是，附图示出遵照了本公开的原理的实施方式和实装例，但这些用于理解本公开，绝不用于限定地解释本公开。本说明书的记述只不过是典型的例示，在任何意义上都不对本公开的权利要求书或应用例进行限定。
检测器，其对来自为了本领域技术人员实施本公开而充分详细地说明了本说明，但其他实施方式也是可能的，需要理解在不脱离本公开的技术思想的范围和精神的情况下能够变更结构/构造、置换多种要素。因此，不能限定于此地解释以后的记述。
[第一实施方式]
首先，参照图1对第一实施方式的作为带电粒子束装置的扫描型电子显微镜(SEM)的概要结构进行说明。该SEM具备作为电子光学系统的镜筒1和试料室2。
镜筒1具备产生要照射的电子束(带电粒子束)的电子枪3、聚光透镜4、对准器5、ExB滤波器6、偏转器7及物镜8，作为带电粒子束照射部发挥功能。聚光透镜4及物镜8汇集由电子枪3产生的电子束，使其照射到作为试料的晶片11上。为了在晶片11上扫描电子束，偏转器7按照施加电压而使电子束偏转。对准器5构成为产生用于使电子束相对于物镜8对准的电场。ExB滤波器6是用于将从晶片11发出的二次电子取入到二次电子检测器9的滤波器。
另外，在镜筒1及试料室2设置有用于检测来自晶片11(试料)的二次电子的二次电子检测器9(第一检测器)、以及用于检测来自晶片11的反射电子的反射电子检测器10(第二检测器)。需要说明的是，晶片11载置在设置于试料室2的XY载台13上。在XY载台13上，除了载置晶片11之外，还能够载置光束校正用的标准试料。另外，为了对准镜片11，在XY载台13的上方具备用于光学地观察晶片11的光学显微镜14。
该SEM还具备放大器15、16、电子光学系统控制器17、载台控制器18、图像处理单元19及控制部20。放大器15及16将来自二次电子检测器9及反射电子检测器10的检测信号放大后朝向图像处理单元19输出。电子光学系统控制器17按照来自控制部20的控制信号，对镜筒1内的对准器5、ExB滤波器6、偏转器7等进行控制。
载台控制器18按照来自控制部20的控制信号，输出用于驱动XY载台13的驱动信号。控制部20例如能够由通用计算机构成。
图像处理单元19按照从放大器15及16接收到的放大检测信号，生成晶片11的表面的基于二次电子得到的图像P1(第一图像P1)、以及表面的下层的基于反射电子得到的图像P2(第二图像P2)。作为一例，图像处理单元19具备边缘提取部1901、平滑化处理部1902及匹配处理部1903。
边缘提取部1901提取晶片11的表面的图像(第一图像P1)以及比表面靠下层的图像(第二图像P2)所包含的图案的边缘。平滑化处理部1902例如针对第一图像P1及第二图像P2执行平滑化处理，作为由边缘提取部1901进行的边缘提取的前处理。
图2概要地示出图像处理单元19的动作。如示意性所示，匹配处理部1903执行平滑化处理及边缘提取后的第一图像P1与第一图像P1用的模板图像T1之间的匹配。另外，匹配处理部1903执行平滑化处理及边缘提取后的第二图像P2与第二图像P2用的模板图像T2之间的匹配。按照该匹配的结果，在控制部20中调整测定区的位置，并且，测量晶片表面与下层之间的重叠偏移量。这里，能够按照每个图像，来选择平滑化处理的有无及其强度、以及边缘提取处理的执行有无。
控制部20经由电子光学系统控制器17及载台控制器18而负责扫描型电子显微镜(SEM)的整体的控制。虽然省略图示，但是控制部20能够包括：鼠标、键盘等用于供用户指示输入的输入部；显示摄像图像等的显示部；以及硬盘、存储器等存储部。另外，控制部20例如能够具备生成前述的模板图像的模板图像生成部2001、对晶片11中的图案的偏移量进行测量的偏移量测量部2002、以及对测定区的位置进行调整的测定区位置调整部2003。
(动作)
接着，参照图3的流程图，对第一实施方式的扫描型电子显微镜中的晶片(试料)的重叠测量的过程进行说明。
首先，控制部20从未图示的输入部、显示于未图示的显示部的GUI画面，受理作为测定对象的晶片11的选择、所应用的方案(recipe)的选择及重叠偏移测量的执行的要否的选择，开始重叠测量(步骤S31)。控制部20将选择出的晶片11装载到试料室2内的XY载台13上(步骤S32)。
接着，控制部20基于由光学显微镜14拍摄到的光学显微镜像和由二次电子检测器9及/或反射电子检测器10拍摄到的SEM图像，执行晶片11的对准(步骤S33)。之后，控制部20控制XY载台13，使晶片11移动到方案中登记的重叠偏移测定点(步骤S34a)，获取低倍的SEM图像并判断要获取图像的位置，执行必要的调整(步骤S34b)。
接着在步骤S34c中，按照方案中登记的摄像条件，获取SEM图像(第一图像P1、第二图像P2)。控制部20执行获取到的SEM图像(第一图像P1、第二图像P2)与方案中保存的模板图像T1、T2之间的匹配，按照该匹配的结果，调整第一图像P1及第二图像P2中的测定区的位置(步骤S34d)。在方案中，包括与通过来自二次电子检测器9的信号而产生的二次电子图像(第一图像P1)相关的第一模板图像T1、以及与通过来自反射电子检测器10的信号而产生的反射电子图像(第二图像P2)相关的第二模板图像T2。在步骤S34c中，执行第一模板图像T1与第一图像P1的匹配，并且执行第二模板图像T2与第二图像P2的匹配。需要说明的是，之后叙述第一模板图像T1及第二模板图像T2的生成/登记方法。
接着在步骤S34e中，基于步骤S34d中的匹配(测定区的位置调整)的结果，确定第一图像P1与第二图像P2之间的图案图像的位置的不同。基于该不同，计算第一图像P1与第二图像P2的重叠偏移量。控制部20针对在方案中规定的全部测定点，判断重叠偏移量的计算是否结束(步骤S34f)。在残留有测定点的情况下(否)，控制部20使电子束的照射范围向下一个测定点移动，重复进行图像的获取、重叠偏移量的算出。在针对全部测定点而结束了测定的情况下(是)，控制部20从XY载台13卸载晶片11(步骤S35)，输出重叠偏移量的测定结果(步骤S36)。
接着，参照图4及图5，对在图3的流程图中的步骤S34c中利用的方案(模板图像(T1、T2)、测定区等)的登记的详细过程进行说明。图4示出作为试料的晶片11的结构例，图4(a)是晶片11的俯视图，图4(b)是图4(a)的C-C’剖视图。
在图4中，图案41a、41b、41c是形成在晶片11的表面上的图案，图案42a、42b是形成在比晶片11的表面靠下层的位置的图案。表面的图案41a～41c主要基于二次电子检测器9的输出作为第一图像P1被拍摄。另外，下层的图案42a～42b主要基于反射电子检测器10的输出作为第二图像P2被拍摄。在该例中，设计为图案41a、41b、41c的三个图案的重心与图案42a、42b的两个图案的重心一致。
接着，参照图5，来说明向模板图像和测定区的方案登记的登记方法的具体例。
图5(a)是图4所示的晶片11的二次电子图像(第一图像P1)，第一图像P1中主要包括形成在晶片11的表面上的图案41a～41c。图5(a)那样的第一图像P1显示在未图示的显示部的GUI画面上。当由用户在该GUI画面上设定模板区51时，控制部20计算模板区51的中心坐标52(坐标值(SX，SY))，将图5(b)所示那样的模板图像53(第一模板图像T1)作为方案的一部分而保存。
另外，如图5(c)所示，在第一图像P1显示在GUI画面上的状态下，通过用户将测定区54a、54b、54c设定在图案41a～41c的位置。该测定区54a～54c被设定为用于测定图案41a～41c的线宽等的测定区。当设定测定区54a～54c后，通过控制部20来计算测定区54a～54c的中心坐标55a(坐标值(MX1，MY1))、55b(坐标值(MX2，MY2))、55c(坐标值(MX3，MY3))，进而将这些中心坐标55a～55c的从中心坐标52偏置的偏置量(ΔMX1，ΔMY1)、(ΔMX2，ΔMY2)、(ΔMX3，ΔMY3)保存到方案中。这些中心坐标55a～55c的偏置量也作为测定区54a～54c的位置信息而保存到方案中。偏置量(ΔMX1，ΔMY1)、(ΔMX2，ΔMY2)、(ΔMX3，ΔMY3)能够如以下那样表示。
(ΔMX1，ΔMY1)＝(MX1，MY1)-(SX，SY)
(ΔMX2，vMY2)＝(MX2，MY2)-(SX，SY)
(ΔMX3，ΔMY3)＝(MX3，MY3)-(SX，SY)
图5(d)是图4所示的晶片11的反射电子图像(第二图像P2)，在第二图像P2中主要包括位于比晶片11的表面靠下层的图案42a～42b。图5(d)那样的第二图像P2显示在GUI画面上。当由用户在该GUI画面上设定模板区56后，由控制部20计算模板区56的中心坐标57(TX，TY)，将图5(e)所示的模板图像58(第二模板图像T2)作为方案的一部分而保存。
另外，如图5(f)所示，在第二图像P2显示在GUI画面上的状态下，通过用户将测定区59a及59b设定在图案42a及42b的位置。该测定区59a及59b被设定为用于测定图案42a及42b的线宽等的测定区。当设定测定区59a及59b后，通过控制部20来计算测定区59a及59b的中心坐标60a(坐标值(NX1，NY1))、60b(坐标值(NX2，NY2))，进而将这些中心坐标60a～60b的从中心坐标57偏置的偏置量(ΔNX1，ΔNY1)、(ΔNX2，ΔNY2)保存到方案中。这些中心坐标60a～60b的偏置量作为测定区59a～59b的位置信息而保存到方案中。偏置量(ΔNX1，ΔNY1)、(ΔNX2，ΔNY2)能够如以下那样表示。
(ΔNX1，ΔNY1)＝(NX1，NY1)-(TX，TY)
(ΔNX2，ΔNY2)＝(NX2，NY2)-(TX，TY)
接着，参照图6～图8对图3的流程图中的步骤S34c～34d的详细过程进行说明。这里，如图5所示，以在作为晶片11的表面图案的第一图像P1与比表面靠下层的第二图像P2之间产生了偏移的情况为例来进行说明。
图6(a)是晶片11的俯视图，图6(b)示出图6(a)的D-D’剖面。图案61a、61b、61c是形成在晶片11的表面上的图案，图案62a、62b是在比晶片11的表面靠下层形成的图案。在通常的晶片11中，如图4那样，图案42a～42b位于图案41a～41c的中间的位置。与此相对，在该图6的例子中，图案62a、62b形成在相对于表面的图案61a、61b、61c从本来应存在的位置朝+X方向偏移了的位置。在本实施方式中，通过使用第一图像P1用的模板图像T1和第二图像P2用的模板图像T2这两个模板图像，即便在不同层之间产生了重叠偏移的情况下，也能够准确地调整测定区，稳定地执行准确测定。
作为比较例，针对如下情况进行说明：仅使用第一图像P1用的模板图像T1作为模板图像，基于模板图像T1进行第二图像P2的测定位置的调整。图7(a)是在步骤S34c中获取到的第一图像P1(二次电子图像)，确定特征与方案中保存的模板图像T1一致的匹配范围71。然后，算出该匹配范围71的中心坐标72(坐标值(SX’，SY’)的从模板区51的中心坐标52(坐标值(SX，SY))偏移的偏移量(ΔSX，ΔSY)。
根据该偏移量(ΔSX，ΔSY)，测定区73a～73c的中心坐标74a、74b、74c的坐标值(MX1’，MY1’)、(MX2’，MY2’)、(MX3’，MY3’)成为如下(参照图7(b))。
(MX1’，MY1’)＝(SX，SY)+(ΔMX1，ΔMY1)+(ΔSX，ΔSY)
(MX2’，MY2’)＝(SX，SY)+(ΔMX2，ΔMY2)+(ΔSX，ΔSY)
(MX3’，MY3’)＝(SX，SY)+(ΔMX3，ΔMY3)+(ΔSX，ΔSY)
这里，在第一图像P1中实施了图像获取位置的调整(步骤S34b)的情况下，认为几乎没有表面图案的位置偏移(ΔSX，ΔSY)。因此，当设为ΔSX＝0、ΔSY＝0时，测定区73a～73c的中心坐标74a、74b、74c的坐标值(MX1’，MY1’)、(MX2’，MY2’)、(MX3’，MY3’)成为如下。
(MX1’，MY1’)＝(SX，SY)+(ΔMX1，ΔMY1)
(MX2’，MY2’)＝(SX，SY)+(ΔMX2，ΔMY2)
(MX3’，MY3’)＝(SX，SY)+(ΔMX3，ΔMY3)
即，测定区73a、73b、73c的位置成为与作为方案而设定的测定区相同的位置。
由于在作为二次电子图像的第一图像P1中进行图像获取位置的调整，因此，图像内的表面图案的61a、61b、61c的位置也是与方案设定时相同的位置。因此，各个测定区73a、73b、73c相对于表面图案61a、61b、61c被准确地设定。
另一方面，在仅使用第一图像P1用的模板图像T1作为模板图像并基于模板图像T1进行第二图像P2的测定区的位置的调整的情况下，如以下说明的那样，不能相对于图案62a、62b准确地设定测定区，其结果是，可能不会准确地执行测定。参照图7(c)对这种情况进行说明。
图7(c)是在拍摄到图6那样的晶片11的情况下与图7(a)的第一图像P1(二次电子图像)同时获取到的第二图像P2(反射电子图像)的例子。在该第二图像P2中，从通常的位置朝+X方向偏移地拍摄了图案62a、62b。
在这样的第二图像P2中，图案62a、62b的测定用的测定区76a、76b的中心坐标77a、77b(坐标值(NX1’，NY1’)、(NX2’，NY2’)分别成为如下。
(NX1’，NY1’)＝(SX’，SY’)+(ΔNX1，ΔNY1)+(ΔSX，ΔSY)
(NX2’，NY2’)＝(SX’，SY’)+(ΔNX2，ΔNY2)+(ΔSX，ΔSY)
当与上述同样地设为ΔSX＝0、ΔSY＝0时，成为如下。
(NX1’，NY1’)＝(SX’，SY’)+(ΔNX1，ΔNY1)
(NX2’，NY2’)＝(SX’，SY’)+(ΔNX2，ΔNY2)
即，在仅基于第一图像P1用的模板图像T1而进行位置调整的情况下，测定区76a、76b的位置成为与方案设定时相同的位置。与此相对，第二图像P2内的图案62a、62b相较于方案设定时的图像而朝+X方向偏移。因此，产生如下问题：从内部图案78a、78b朝左方向偏移地设定了测定区76a、76b，无法实现准确的位置偏移测量。
接着，参照图8来说明按照本发明的第一实施方式并使用第一图像P1用的模板图像T1和第二图像P2用的模板图像T2这两个模板图像来调整测定区的位置的过程。图8(a)是在作为方案的图像获取顺序的步骤34c(图3)中获取到的第一图像P1(二次电子图像)的一例。这里，确定特征与方案中保存的模板图像T1一致的匹配范围71。然后，算出该匹配范围71的中心坐标72(坐标值(SX’，SY’))的从模板区51的中心坐标52(坐标值(SX，SY))偏移的偏移量(ΔSX，ΔSY)。通过与图7的例子相同的理由，设为ΔSX＝0、ΔSY＝0，测定区73a、73b、73c的中心坐标74a、74b、74c的坐标值(MX1’，MY1’)、(MX2’，MY2’)、(MX3’，MY3’)成为如下。
(MX1’，MY1’)＝(SX，SY)+(ΔMX1，ΔMY1)
(MX2’，MY2’)＝(SX，SY)+(ΔMX2，ΔMY2)
(MX3’，MY3’)＝(SX，SY)+(ΔMX3，ΔMY3)
由于在作为二次电子图像的第一图像P1中进行图像获取位置的调整，因此，图像内的表面图案61a、61b、61c的位置也是与方案设定时相同的位置。因此，各个测定区73a、73b、73c相对于表面图案61a，61b，61c准确地被设定。
图8(c)是在拍摄到图6那样的晶片11的情况下与图8(a)的第一图像P1(二次电子图像)同时获取到的第二图像P2(反射电子图像)的例子。与方案中保存的模板图像T2一致的匹配范围86被确定。然后，算出匹配范围86的中心坐标87(坐标值(TX’，TY’))的从方案登记时的模板区56的中心坐标57(坐标值(TX，TY))偏移的偏移量(ΔTX，ΔTY)。根据模板图像T2的位置的偏移量，如下那样运算测定区88a、88b的中心坐标89a、89b的坐标值(NX1’，NY1’)、(NX2’，NY2’)。
(NX1’，NY1’)＝(TX，TY)+(ΔNX1，ΔNY1)+(ΔTX，ΔTY)
(NX2’，NY2’)＝(TX，TY)+(ΔNX2，ΔNY2)+(ΔTX，ΔTY)
这样，测定区88a、88b的位置成为从方案设定时偏移了(ΔTX，ΔTY)的位置。(ΔTX，ΔTY)表示第二图像P2上的图案62a、62b的从方案设定时偏移的偏移量。因此，各个测定区88a、88b被设定在与图案62a、62b一致的位置。
接着，对由控制部20执行的计算处理的具体例进行说明。图9(a)是基于从二次电子检测器9输出的检测信号得到的第一图像P1的一例。在第一图像P1中包含形成于晶片11的表面的图案61a、61b、61c的图像。如图9(b)所示，沿着图9(a)的A-A'线的信号强度的变化曲线在与图案61a～61c的边缘对应的位置处具有峰值。控制部20按照该信号强度的变化，在测定区73a、73b、73c计算图案61a～61c的边缘位置及重心位置。
具体而言，在测量区73a判定为图案61a的边缘的位置的X坐标是a1，a2，在测定区73b判定为图案61b的边缘的位置的X坐标是a3、a4，在测定区73c判定为图案61c的边缘的位置的X坐标是a5、a6。在该情况下，按照下式来标注图案61a、61b、61c的重心位置的X坐标aC1、aC2、aC3。
aC1＝(a1+a2)/2
aC2＝(a3+a4)/2
aC3＝(a5+a6)/2
另外，按照下式来标注三个图案61a～61c的重心位置的X坐标ac。
aC＝(aC1+aC2+aC3)/3
图9(c)是基于从反射电子检测器10输出的检测信号得到的第二图像P2的一例。在第二图像P2中包括在比晶片11的表面靠下层形成的图案62a、62b的图像。如图9(d)所示，沿着图9(c)的B-B’线的信号强度的变化曲线在图案62a、62b的部分处，由于构成图案的物质的不同而信号强度发生变化。即，第二图像P2成为在图案62a及62b的部分处具有较高的对比度的图像。控制部20按照该对比度、即信号强度的变化，在测定区88a及88b计算图案62a及62b的边缘位置及重心位置。
具体而言，在测定区88a判定为图案62a的边缘的位置的X坐标是b1、b2，在测定区88b判定为图案62b的边缘的位置的X坐标是b3、b4。在该情况下，按照下式来标注图案62a，62b的重心位置的X坐标bC1、bC2。
bC1＝(b1+b2)/2
bC2＝(b3+b4)/2
另外，按照下式来标注两个图案62a、62b的重心位置的X坐标bC。
bC＝(bC1+bC2)/2
而且，通过下式来求出表面的图案61a～61与其下层的图案62a～62b之间的重叠偏移量Δx。
Δx＝bC-aC
如以上说明的那样，根据该第一实施方式，基于二次电子检测器9的输出，生成包括位于晶片11的表面的图案的图像的第一图像P1，并且，基于反射电子检测器10的输出，生成包括位于比晶片11的表面靠下层的图案的图像的第二图像P2。然后，针对第一图像P1，利用生成为第一图像P1用的模板图像T1来进行测定区的调整，针对第二图像P2，利用另外生成为第二图像P2用的模板图像T2来进行测定区的调整，其结果是，能够计算重叠的偏移量。因此，根据该第一实施方式，即便在晶片11中跨越多层而形成的图案的重叠偏移量较大的情况下，也能够稳定地执行重叠偏移量的准确测定。
[第二实施方式]
接着，参照图10～图17，对本发明的第二实施方式的作为带电粒子束装置的扫描型电子显微镜(SEM)进行说明。该第二实施方式的装置在使用二次电子图像用的模板图像T1和反射电子图像用的模板图像T2这一点，与第一实施方式的装置相同。该实施方式在用于进行模板图像的登记等的用户接口画面中与第一实施方式不同。
在第二实施方式中，为了方便说明，如图10所示，以在晶片11上跨越三层而形成有图案的情况为例进行说明。但是，第二实施方式的装置当然不限定于这种构造的晶片的测量。图10(a)是从照射电子的照射方向观察晶片11时的俯视图，图10(b)是沿着图10(a)的E-E'线的剖视图。
在晶片11的表面S0上形成有图案101a、101b，在表面S0的下层(晶片11的内部)的第一层S1形成有图案103，在比第一层S1更靠下层的第二层S2形成有图案102a、102b。需要说明的是，图10所示的晶片11在设计数据上被设计为，两个图案101a、101b的重心的位置、两个图案102a、102b的重心的位置、以及图案103的重心的位置全部一致。
接着，参照图11～图16，对第二实施方式的扫描型电子显微镜(SEM)的图形用户界面(GUI)画面111的一例进行说明。在该GUI画面111中，能够执行包括模板图像的登记及删除、测定条件的登记及删除以及测定坐标的登记及删除的各种设定动作。如上所述，在本实施方式的装置中，能够将作为二次电子图像的第一图像P1用的模板图像T1和作为反射电子图像的第二图像P2用的模板图像T2作为构成方案的数据的一部分而登记。在图10那样的晶片11为对象的情况下，针对第二图像P2，能够对多个层S1、S2分别登记模板图像T2’、T2”。
参照图11及图12，说明该GUI画面111中的第一图像P1(二次电子图像)用的模板图像T1的登记及其测定条件的登记的过程。如图11所示，在GUI画面111上，配置有布局图显示区112、图像显示区113、方案条件显示区114。
布局图显示区112是能够选择性地显示可掌握晶片11的整体像的晶片布局图图像、或者可掌握构成晶片11的一部分的芯片的构造的芯片布局图图像的区域。能够通过点击配置于布局图显示区112的下部的晶片布局图选择按钮115a或者芯片布局图选择按钮115b，来进行晶片布局图图像与芯片布局图图像的显示的切换。在图11中示出芯片布局图被选择、显示的状态，并示出选择了芯片布局图，因此，芯片布局图选择按钮115b被高亮显示。在芯片布局图图像显示于布局图显示区112的状态下点击芯片布局图图像的所希望的位置(116)，由此，能够使XY载台13向芯片布局图图像内的选择出的位置(116)移动。
图像显示区113是用于显示拍摄到的SEM图像(第一图像P1(二次电子图像)或第二图像P2(反射电子图像))的区域。图像显示区113能够选择性地显示第一图像P1或第二图像P2，该显示的切换能够通过点击二次电子图像选择按钮117a或反射电子图像选择按钮117b来进行。图11例示地图示出通过点击二次电子像选择按钮117a而使图像显示区113显示第一图像P1的状态。在与图像显示区113相邻的位置处，显示有显示倍率变更按钮118、图像获取按钮119、图像条件设定按钮120、模板选择按钮121、测定区选择按钮122、测定点选择按钮148。
显示倍率变更按钮118是用于变更显示在图像显示区113的SEM图像(第一图像P1或第二图像P2)的显示倍率的按钮。另外，图像获取按钮119是用于进行如下指示的按钮，该指示用于获取SEM图像并显示于图像显示区113，并且将SEM图像的图像数据存储于未图示的存储器。另外，图像条件设定按钮120是用于设定显示倍率以外的图像的条件的按钮。
模板选择按钮121是用于指示使选择模板图像用的画面显示的按钮。另外，测定区选择按钮122是用于设定针对第一图像P1或第二图像P2设定测定区的模式的按钮。另外，测定点选择按钮148是用于选择在第一图像P1或第二图像P2中选择测定点的模式的按钮。
方案条件显示区114是用于针对模板图像、测定条件及测定坐标而执行登记及删除来作为构成方案的一部分的数据的显示区。在方案条件显示区114的上方，配置有模板登记标签123、测定条件登记标签124及测定坐标登记标签125。
当点击模板登记标签123时，在方案条件显示区114显示用于登记或删除模板图像的画面。在方案条件显示区114的模板图像登记用的画面中，作为一例，按照该图像的种类而配置模板图像的显示栏。模板图像显示栏例如能够包括：用于登记第一图像P1(表面S0的二次电子图像)用的模板图像T1的第一登记画面126；用于登记反射电子图像的第一层S1用的模板图像T2’(BSE-1)的第二登记画面127；以及用于登记反射电子图像的第二层S2用的模板图像T2”的第三登记画面128(BSE-2)。
另外，当点击测定条件登记标签124时，在方案条件显示区114显示用于登记或删除各种测定条件的画面(详细之后参照图12、图14进行叙述)。此外，当点击测定坐标登记标签125时，在方案条件显示区114显示用于登记或删除测定坐标的画面(详细之后参照图16进行叙述)。
在XY载台13移动到位置116之后点击图像获取按钮119时，获取SEM图像(第一图像P1和第二图像P2)。在登记作为二次电子图像的第一图像P1中的模板图像T1的情况下，首先，点击二次电子图像选择按钮117a，使第一图像P1显示于图像显示区113，接着通过模板选择按钮121来设定模板选择模式。之后，基于显示于图像显示区113的第一图像P1来选择模板区126。
在模板图像T1显示于第一登记画面126的状态下点击其下部的登记按钮129b时，登记所显示的模板图像T1，当登记完成时，在第一登记画面126中显示所登记的模板图像129a。也能够通过点击删除按钮129c来删除所登记的模板图像129a。通过使用登记画面127、128、登记按钮130b、131b、删除按钮130c、131c执行同样的过程，也能够进行第二图像P2用的模板图像T2(T2’、T2”)的登记及删除。
图12示出在GUI画面111中点击测定条件登记标签124而在方案条件显示区114显示处第一图像P1用的测定条件登记用画面的状态。在作为二次电子图像的第一图像P1中的测定条件的登记中，在使第一图像P1显示于图像显示区113的状态下点击测定区选择按钮122，由此设定测定区选择模式。在显示于图像显示区113的第一图像P1上选择测定区140a、140b。
在点击了测定区选择按钮122之后点击测定条件登记标签124时，在方案条件显示区114显示测定部位显示区141、图案位置测定条件显示区142以及重叠偏移测定条件显示区143。
在测定部位显示区141显示第一图像P1或第二图像P2、以及表示测定区的图形(例：虚线的矩形图形)。在图案位置测定条件显示区142，表示测定对象的图像(第一图像P1或第二图像P2)的种类的记号、表示所使用的模板图像的种类的记号及重心测定方向等测定条件以一览的形式显示在图案位置测定条件列表144a中。在登记所显示的测定条件的情况下，点击登记按钮144b。另外，在编辑所显示的测定条件的情况下，点击编辑按钮144c，在删除的情况下点击删除按钮144d。
重叠偏移测定条件显示区143是用于登记、编辑或删除对跨越晶片11的多个层而形成的图案的重叠偏移进行测定时的测定条件的区域。通过利用登记按钮145b显示窗口而进行向重叠偏移测定条件列表145a的登记。仅在图案位置测定条件列表144a中登记有至少两个以上的测定条件的情况下，能够进行重叠偏移测定条件的登记。
在想要变更所登记的重叠偏移测定条件的情况下点击编辑按钮145c，显示编辑用的窗口。另外，在想要删除重叠偏移测定条件的情况下，点击删除按钮145d，显示删除用的窗口。
接着，参照图13～图14，对第二图像P2(反射电子图像)用的模板图像T2的登记及测定条件的登记的过程进行说明。与第一图像P1的情况同样地，在GUI画面111上配置有布局图显示区112、图像显示区113及方案条件显示区114。
在图13中，当点击反射电子图像选择按钮117b时，第二图像P2显示于图像显示区113。在该状态下点击模板选择按钮121时，设定模板选择模式。之后，基于显示于图像显示区113的第二图像P2来选择模板区151。
在模板图像T2’显示于第二登记画面127的状态下点击登记按钮130b时，登记所显示的模板图像T2’。当登记完成时，在第二登记画面127中显示所登记的模板图像130a(T2’)。能够通过点击删除按钮130c来删除所登记的模板图像130a。
同样地，在图像显示区113中显示有第二图像P2的状态下选择模板区152，并点击方案条件显示区114内的第三登记画面128的登记按钮131b，由此，登记所显示的模板图像T2”。此时，在第三登记画面128中显示所登记的模板图像131a(T2”)，但在模板图像131a中隐藏处于不同层的图案，由此，设定从匹配值算出的对象去除的隐藏区131d。通过点击删除按钮131c而删除所登记的模板图像131a。
图14示出如下状态：在GUI画面111中，在图像显示区113显示第二图像P2，在选择了测定区161的状态下点击测定条件登记标签124，在方案条件显示区114显示出第二图像P2用的测定条件登记用画面。在针对第一层S1的第二图像P2中的测定条件的登记中，在将第二图像P2及测定区161显示于图像显示区113的状态下点击测定区选择按钮122，由此设定测定区选择模式。在显示于图像显示区113的第二图像P2上，选择与图案103一致的测定区161。
在点击测定区选择按钮122之后点击测定条件登记标签124时，在方案条件显示区114显示测定部位显示区141、图案位置测定条件显示区142以及重叠偏移测定条件显示区143。以下，通过与第一图像P1的情况相同的方法来登记各种测定条件。
图15示出如下状态：在GUI画面111中，在图像显示区113显示第二图像P2，在选择了测定区171a、171b的状态下点击测定条件登记标签124，在方案条件显示区114显示出第二图像P2用的测定条件登记用画面。在针对第二层S2的第二图像P2中的测定条件的登记中，在将第二图像P2及测定区171a、171b显示于图像显示区113的状态下点击测定区选择按钮122，由此设定测定区选择模式。在显示于图像显示区113的第二图像P2上，选择与图案102a、102b一致的测定区171a、171b。
在选择了测定区171a、171b的状态下点击登记按钮144b时，针对第二层S2的第二图像P2的测定条件被登记于图案位置测定条件列表的第三级。这里，在测定部位显示区141，以图形的形式显示有在图案位置测定条件列表144a中选择的测定条件。
在通过重叠偏移测定条件区143的登记按钮145b而显示的重叠偏移测定条件列表145a中，能够通过选择成为基准的测定条件(基准)、要算出相对于基准的偏移的测定条件、重心测定方向(X方向、Y方向、XY方向)，来进行重叠偏移测定条件的登记。这里，作为重心测定方向，能够仅选择以测定条件测定的方向。能够通过编辑按钮145c来进行所登记的重叠偏移测定条件的变更，通过删除按钮145d来进行条件的删除。
图16示出如下状态：在GUI画面111中，在图像显示区113显示了第一图像P1的状态下点击测定坐标选择标签125，在方案条件显示区114显示出测定坐标登记用的画面。
如图16所示，在布局图显示区112显示出晶片布局图的状态下点击布局图上的选择点146时，能够向晶片11上的任意点移动。在测定坐标的登记中，分开使用晶片布局图和芯片布局图，并且使XY载台13向想要登记测定坐标的位置移动。在通过点击测定点选择按钮148而设定测定点选择模式时，在图像显示区113的中央部显示测定点选择标记147。在该状态下点击测定坐标登记标签125时，图16所示的测定坐标登记用的画面被显示于方案条件显示区114。作为一例，在测定坐标登记用的画面中包括测定坐标表150a、登记按钮150b、编辑按钮150c、删除按钮150d。
测定坐标表150a包括所登记的测定点的坐标的一览。当点击登记按钮150b时，图像显示区113所示的测定点选择标记147的坐标被登记于测定坐标表150。能够通过编辑按钮150c对测定坐标进行微调整，另外，能够通过删除按钮150d将不要的测定坐标删除。
以下，参照图17的流程图，对第二实施方式的装置中的重叠偏移测量的过程进行说明。图17(a)是示出该过程的整体流程的流程图，图17(b)是更加详细地说明步骤S184的流程图。
首先，针对所登记的全部模板图像(例如T1、T2’、T2”)，通过模板图像与获取到的SEM图像(第一图像P1或第二图像P2)的匹配，来算出获取SEM图像中的从模板图像偏置的偏置量(步骤S182、步骤S183)。
接着，针对方案中登记的全部测定条件而测定图案的重心位置(步骤S184、步骤S185)。这里，能够按照利用对应的模板图像的偏置量而进行的测定位置的修正(步骤S184a)、图案边缘位置的检测(步骤S184b)、基于图案边缘位置而进行的重心位置的算出(步骤S184c)的顺序，来执行图案的重心位置测定。之后，基于作为方案而登记的模板图像来进行测定区的调整，按照该调整量，算出图案之间的重叠偏移量(步骤S186、步骤S187)。
[第三实施方式]
接着，参照图18～图22对本发明的第三实施方式的作为带电粒子束装置的扫描型电子显微镜(SEM)进行说明。该第三实施方式的装置在使用二次电子图像(第一图像P1)用的模板图像T1和反射电子图像(第二图像P2)用的模板图像T2这一点，与上述实施方式相同。该实施方式在模板图像的登记的方法中与上述实施方式不同。
图18示出在第三实施方式的装置中作为测定对象的晶片11的结构的一例。图18(a)是从照射电子的入射方向观察晶片11时的主视图，图18(b)示出图18(a)的F-F'剖面。
在晶片11的表面上形成有以纵向作为长边方向的图案201，在表面的下层形成有以横向作为长边方向的图案202a、202b。图案202a、202b将与图案201交叉的方向作为长边方向，与图案201交叉。
图18(c)是晶片11的二次电子图像(第一图像P1)，包括形成于表面的图案201的像。另外，图18(d)是晶片11的反射电子图像(第二图像P2)，晶片11的下层的图案202a、202b的一部分与图案201重复而被图案201隐藏。
参照图19，对比较例的模板图像的登记方法进行说明。在该比较例中，以包含下层的图案211a、211b的整体的方式选择一个模板区。这样的方法在图19那样的具有在上下层重复的图案排列的晶片中，可能产生接下来说明的问题。
在图19(a)所示的反射电子图像(第二图像P2)中，下层的图案211a、211b形成为相对于表面的图案212无重叠偏移。在该情况下，以包括下层的图案211a、211b整体的方式选择模板区213。
图19(b)和图19(c)示出下层的图案214a、214b相对于表面的图案215向右侧偏移的位置的情况。在该情况下，如图19(b)所示，需要以包含下层的图案214a、214b的方式选择模板区216。
但是，在反射电子图像(第二图像P2)中表面的图案215的对比度较高的情况下，可能产生选择了虽然如图19(c)那样包含表面的图案215但不包含下层的图案214a、214b的整体的模板区217的情况。在该情况下，关于下层的图案，无法设定适当的模板图像T2。
对此，在第三实施方式中，关于图18那样的具有重复的图案的晶片中的模板图像的登记，采用以下的方法来解决该问题。
参照图20，对第三实施方式中的模板图像的登记方法进行说明。在得到图20(a)所示的第二图像P2的情况下，针对下层的图案221a、221b，能够设定多个(例如两个)模板区(第一模板区223和第二模板区224)。第一模板区223设定为包含图案221a、221b的一端(左端)。另一方面，第二模板区224设定为包含图案221a、221b的另一端(右端)。按照两种模板区223、224来设定模板图像T2。
另一方面，如图20(b)所示，也可能存在如下情况：下层的图案225a、225b相对于表面图案226朝左方向偏移，在下层的图案225a、225b的右端不存在配置模板区的位置。在该情况下，仅在下层的图案225a、225b的左端设定模板区227。当设定该一个模板区227时，能够设定与此对应的模板图像T2。
另外，如图20(c)所示，也可能存在如下情况：下层的图案228a、228b相对于表面图案229朝右方向偏移，在下层的图案228a、228b的左端不存在配置模板区的位置。在该情况下，仅在下层的图案228a、228b的右端设定模板区230。当设定该一个模板区230时，能够设定与此对应的模板图像T2。
这样，通过能够在第二图像P2中预先设定多个模板区(第一模板区和第二模板区)，即便下层的图案相对于表面的图案向某一个方向偏移，也能够适当地设定模板图像。
参照图21和图22，对第三实施方式的装置中的模板图像的登记用的GUI画面111的一例和其动作的过程进行说明。在图21、图22中，说明针对一个第二图像P2而登记两个模板图像的情况，也对其效果进行说明。
参照图21，来说明在GUI画面111上进行作为反射电子图像的第二图像P2用的模板图像的登记的过程。在该图21的画面中，点击模板选择按钮121，设定模板选择模式。然后，基于显示于图像显示区113的第二图像P2来选择模板区231a、231b。模板区231a、231b优选被选择为不包含表面的图案201的图像。
在这样的选择了两个模板区231a、231b的状态下点击登记按钮129c时，在第一登记画面126中，登记与模板区231a、231b对应的模板图像129a。
接着，参照图22，来说明在GUI画面111上针对第二图像P2用而进一步进行其他模板图像的登记的过程。在该图22的画面中，点击模板选择按钮121，设定模板选择模式，之后基于显示于图像显示区113的第二图像P2来选择模板区232a、232b。模板区232a、232b优选被选择在与模板区231a、231b不同的位置，并且不包含表面的图案201的图像这样的位置。
在这样的选择了两个模板区232a、232b的状态下点击登记按钮129e时，在第一登记画面126中，登记与模板区232a、232b对应的模板图像129b。这里，模板图像129在第二图像P2中能够作为主要的(主的)模板图像而使用，模板图像129b能够作为预备的(副的)模板图像而使用。模板图像129b也可以仅使用于在模板图像129a中得不到充分的一致率而判断为不合适的情况，还可以对模板图像129a及模板图像129b各自的匹配率进行比较，优先使用得到高匹配率的一方。即，模板图像生成部2001能够构成为，在针对第二图像P2而生成了多个模板图像的情况下，基于各自的与第二图像P2的一致率而采用多个模板图像中的任一个。
需要说明的是，模板图像129a及模板图像129b也可以同时显示在第一登记画面126中，还可以通过滚动条233选择性地显示在第一登记画面126中。需要说明的是，作为模板图像129a是否合适的判断基准，也可以在一致率的基础上，或者代替一致率，而使用模板图像129a或模板图像129b的匹配中的偏移量的平均值。
[第四实施方式]
接着，参照图23～图24，对本发明的第四实施方式的作为带电粒子束装置的扫描型电子显微镜(SEM)进行说明。该第四实施方式的装置在使用二次电子图像用的模板图像T1和反射电子图像用的模板图像T2这一点与上述实施方式相同。该实施方式在测定区的调整的方法及重叠偏移量的确定方法中与上述实施方式不同。
图23示出在第四实施方式中作为测定对象的晶片11的结构的一例。图23(a)是从照射电子的入射方向观察晶片11时的主视图，图23(b)示出图23(a)的G-G'剖面。
在晶片11的表面上形成有以纵向为长边方向的图案301a、301b、301c。图案301a～301c在X方向上以等间隔P周期性地形成。另外，在比晶片11的表面靠下层的位置，形成有同样以纵向为长边方向的图案302a、302b、302c、302d。图案302a～d与表面的图案301a～d同样地，以等间隔P周期性地形成。图案301a～c、302a～d在设计数据上在从晶片11的正面观察的情况下，以P/2的间隔等间隔地形成。如图23(c)所示，以包括晶片11的反射电子图像的多个图案中的例如两个图案的图像303a、303b的方式设定模板区304。
接着，参照图24，来说明参照附近的图案位置偏置数据而决定测定点的偏置量的过程。图24(a)是从照射电子的入射方向观察晶片11时的主视图，图24(b)示出图24(a)的H-H'剖面。该晶片11在设计数据上如图23那样具有以等间隔形成图案301a～c、302a～d的构造，但在实际上制造的晶片11中，下层图案312a、312b、312c相对于图案301a、301b、301c偏置了周期P的约1/2(P/2)。
这样，在上下层具有平行延伸的图案，在产生了偏置的情况下，可能产生不清楚在左右的哪个方向上产生了偏置的情况。因此，该第四实施方式的装置构成为，通过以下说明的方式来确定产生了偏置的方向，按照该确定结果来进行测定区位置的调整，进而执行重叠偏移的测量。
图24(c)、图24(d)示出拍摄图24(a)所示的晶片11而得到的反射电子图像(第二图像P2)和所设定的匹配位置313、315的例子。该图24(c)、图24(d)的第二图像P2表示以表面的图案301a～c的位置与模板图像T1中的位置一致的方式进行位置调整后的图像。
在下层的图案302a～d的匹配中，下层的图案302a～d是周期性的，因此，考虑如图24(c)那样相对于图像的左侧的下层图案312a、312b选择匹配位置313的情形和如图24(d)那样相对于图像的右侧的下层图案312b、312c选择匹配位置315的情形。在图24(c)中，箭头314表示选择了匹配位置313的情况下的下层图案的偏置量，箭头316表示选择了匹配位置315的情况下的下层图案的偏置量。箭头314表示下层图案向左侧偏置，反之，箭头316表示下层图案向右侧偏置。
参照图24(e)和图24(f)来说明判断偏置量及偏置方向的方法。如图24(e)所示，在当前的晶片11上测定出测定点317的情况下，在判定该测定点317处的偏置量及偏置方向时，能够参照处于与测定点317最近的测定完的测定点318处的偏置量及偏置方向，来决定测定点317处的偏置量。
例如，若在测定点317处得到图24(f)那样的第二图像P2及匹配位置320、在最近的点318处得到图24(c)那样的偏置量及方向，则能够参照该偏置量及方向，来决定测定点317处的偏置量及方向。在测定点317处得到多个偏置量及偏置量的候补的情况下，能够将与测定点318处的偏置量及方向近似的候补选择为测定点317处的偏置量及方向。
需要说明的是，在第四实施方式中，采用了参照与当前的测定点最近的测定点的结果的规格，但也可以使用根据多个测定点的结果而近似的近似式。另外，也可以采用将通过模板匹配算出的各测长点处的图案偏置量与重叠偏移测量结果配合地输出的规格。
需要说明的是，本发明不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细进行的说明，并不一定限定于具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，另外，也能够对某个实施方式的结构追加其他实施方式的结构。另外，针对各实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。另外，例如也可以通过在集成电路中设计等而以硬件的形式实现上述的各结构、功能、处理部、处理方式等中的一部分或全部。

Claims (15)

1.一种重叠偏移量算出系统，具备控制部，根据通过向试料照射带电粒子束而得到的图像，算出图案间的重叠偏移量，其中，
所述控制部：
基于与第一模板图像的匹配，根据包括位于所述试料的表面的第一图案的图像的第一图像，决定所述第一图案的第一位置，
基于与第二模板图像的匹配，根据包括位于比所述试料的表面靠下层的第二图案的图像的第二图像，决定所述第二图案的第二位置，
基于所决定的所述第一位置，调整所述第一图像中的第一测定区的位置，
基于所决定的所述第二位置，调整所述第二图像中的第二测定区的位置，
按照所述第一测定区、所述第二测定区的位置调整结果，算出所述第一图案与所述第二图案间的重叠偏移量。
2.根据权利要求1所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述第一图像是通过向所述试料照射所述带电粒子束而得到的二次电子图像，
所述第二图像是通过向所述试料照射所述带电粒子束而得到的后方散射电子图像。
3.根据权利要求1所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述第一图案包括多个第一重复图案，所述第二图案包括多个第二重复图案。
4.根据权利要求3所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述第一测定区由与所述多个第一重复图案对应地设置的多个第一重复测定区构成，所述第二测定区由与所述多个第二重复图案对应地设置的多个第二重复测定区构成。
5.根据权利要求1所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述控制部决定对所述第一模板图像设定的第一模板区的中心位置，并且决定对所述第二模板图像设定的第二模板区的中心位置。
6.根据权利要求5所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述控制部决定所述第一模板图像中的所述第一测定区的中心位置，并且决定所述第二模板图像中的所述第二测定区的中心位置。
7.根据权利要求6所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述控制部：
作为所述第一测定区的位置信息，计算在所述第一模板图像中所述第一测定区的中心位置从所述第一模板区的中心位置偏移的偏移量，
作为所述第二测定区的位置信息，计算在所述第二模板图像中所述第二测定区的中心位置从所述第二模板区的中心位置偏移的偏移量。
8.根据权利要求1所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述重叠偏移量算出系统还具备模板图像生成部，该模板图像生成部基于所述第一图像而生成所述第一模板图像，并且，基于所述第二图像而生成所述第二模板图像。
9.根据权利要求8所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述模板图像生成部在所述第二图像包括多个层的图像的情况下，针对所述多个层的每一个，生成所述第二模板图像。
10.根据权利要求9所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述模板图像生成部构成为能够在所述第二图像的一部分设定隐藏区。
11.根据权利要求8所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述模板图像生成部构成为能够针对所述第二图像所包含的一个图像设定多个模板区，并且基于该多个模板区而生成所述第二模板图像。
12.根据权利要求8所述的重叠偏移量算出系统，其中，
所述模板图像生成部构成为，在针对所述第二图像生成多个所述第二模板图像的情况下，按照与所述第二图像的一致率，采用多个所述第二模板图像中的任一个第二模板图像。
13.一种重叠偏移量算出方法，根据通过向试料照射带电粒子束而得到的图像，算出图案间的重叠偏移量，其中，
基于与第一模板图像的匹配，根据包括位于所述试料的表面的第一图案的图像的第一图像，决定所述第一图案的第一位置，
基于与第二模板图像的匹配，根据包括位于比所述试料的表面靠下层的第二图案的图像的第二图像，决定所述第二图案的第二位置，
基于所决定的所述第一位置，调整所述第一图像中的第一测定区的位置，
基于所决定的所述第二位置，调整所述第二图像中的第二测定区的位置，
按照所述第一测定区、所述第二测定区的位置调整结果，算出所述第一图案与所述第二图案间的重叠偏移量。
14.一种重叠偏移量算出系统，具备控制部，根据通过向试料照射带电粒子束而得到的图像，算出图案间的重叠偏移量，其中，
所述控制部：
根据包括位于所述试料的表面的第一图案的图像的第一图像，基于与方案中登记的第一模板图像的匹配，决定所述第一图案的第一位置，
根据包括位于比所述试料的表面靠下层的第二图案的图像的第二图像，基于与所述方案中登记的第二模板图像的匹配，决定所述第二图案的第二位置，
基于所决定的所述第一位置以及所述方案中登记的所述第一模板图像中的第一测定区的位置，调整所述第一图像中的所述第一测定区的位置，
基于所决定的所述第二位置以及所述方案中登记的所述第二模板图像中的第二测定区的位置，调整所述第二图像中的所述第二测定区的位置，
按照所述第一测定区、所述第二测定区的位置调整结果，算出所述第一图案与所述第二图案间的重叠偏移量。
15.一种重叠偏移量算出方法，根据通过向试料照射带电粒子束而得到的图像，算出图案间的重叠偏移量，其中，
根据包括位于所述试料的表面的第一图案的图像的第一图像，基于与方案中登记的第一模板图像的匹配，决定所述第一图案的第一位置，
根据包括位于比所述试料的表面靠下层的第二图案的图像的第二图像，基于与所述方案中登记的第二模板图像的匹配，决定所述第二图案的第二位置，
基于所决定的所述第一位置以及所述方案中登记的所述第一模板图像中的第一测定区的位置，调整所述第一图像中的所述第一测定区的位置，
基于所决定的所述第二位置以及所述方案中登记的所述第二模板图像中的第二测定区的位置，调整所述第二图像中的所述第二测定区的位置，
按照所述第一测定区、所述第二测定区的位置调整结果，算出所述第一图案与所述第二图案间的重叠偏移量。
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