JP6723269B2 - 焦点感応オーバーレイターゲットを使用する焦点決定のためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

本開示は、概して計測に関し、より詳細には焦点感応パターンマスクで生成される計測ターゲットに関する。
本出願は、２０１５年５月１５日出願の、ＦＯＣＵＳ−ＳＥＮＳＩＴＩＶＥ ＯＶＥＲＬＡＹ ＴＡＲＧＥＴＳ ＡＮＤ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＭＥＴＨＯＤＳという名称であり、発明者としてウォルター・ディーン・ミーハー（Ｗａｌｔｅｒ Ｄｅａｎ Ｍｉｅｈｅｒ）を挙げる米国仮出願第６２／１６２，５７３号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張し、同仮出願の全体を本願に引用して援用する。
半導体ウエハは、狭線幅および高密度を有するフィーチャを適切に書き込むために、厳しい公差内でリソグラフィツールの焦点領域内に正確に配置されなければならない。焦点感応計測ターゲットは、マークの１つ以上の特性（たとえば２つのフィーチャの位置合わせ）がリソグラフィステップの間ウエハの焦点位置を示すリソグラフィステップの間ウエハ上へパターン化される専用のマークである。焦点感応計測ターゲットは典型的に、リソグラフィツールによって生成されるパターンマスクの画像として生成される。このように、焦点感応パターンマスクは、ウエハに結像されると、公称焦点位置からのウエハの焦点位置の偏差に対応する測定可能に異なった変化を提供する１つ以上のパターン要素を含む。
さらに、半導体製造ラインで使用されることになる焦点感応計測ターゲットを生成するために使用されるパターンマスクが費用効果的であり、かつ製造中の半導体デバイスに書き込むために使用されるパターンマスクと一体化することが望ましい。
米国特許出願公開第２０１４／０１４１５３６号
したがって、以上に特定されるものなどの欠点を解決するためのシステムおよび方法を提供することが望ましいであろう。
本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、リソグラフィマスクが開示される。１つの例示的な実施形態において、リソグラフィマスクは、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素が少なくとも２つのセグメントを含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、試料上に特定の非対称セグメント化パターン要素の画像を生成するための一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能である。別の例示的な実施形態において、試料上の非セグメント化パターン画像の位置が、一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を示す。
本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、リソグラフィシステムが開示される。１つの例示的な実施形態において、リソグラフィシステムは、リソグラフィマスクを固定するように構成されるマスク支持装置を含む。別の例示的な実施形態において、リソグラフィシステムは、リソグラフィマスクに照明を向けるように構成される照明源を含む。別の例示的な実施形態において、リソグラフィシステムは、試料上にリソグラフィマスクの画像を生成するように構成される一組の投影光学系を含む。別の例示的な実施形態において、マスクは、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素が少なくとも２つのセグメントを含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能である。別の例示的な実施形態において、試料上の非セグメント化パターン画像の位置が、一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を示す。
本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、計測システムが開示される。１つの例示的な実施形態において、計測システムは、計測ターゲットを載置した基板を支持するように構成される試料台を含む。別の例示的な実施形態において、計測ターゲットは、リソグラフィマスクの画像と関連付けられ、ここではリソグラフィマスクは、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素が少なくとも２つのセグメントを含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、試料上に特定の非対称セグメント化パターン要素の画像を生成するための一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能である。別の例示的な実施形態において、試料上の非セグメント化パターン画像の位置が、一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を示す。別の例示的な実施形態において、計測システムは、計測ターゲットを照明するように構成される少なくとも１つの照明源を含む。別の例示的な実施形態において、計測システムは、計測ターゲットから照明を受光するように構成される少なくとも１つの検出器を含む。別の例示的な実施形態において、計測システムは、検出器に通信可能に結合され、かつ非セグメント化パターン画像の位置に基づいて一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を決定するように構成される少なくとも１つのコントローラを含む。
本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、リソグラフィシステムの光軸に沿った試料の位置を決定するための方法が開示される。１つの例示的な実施形態において、方法は、一組の投影光学系でリソグラフィマスクの画像を生成することを含む。別の例示的な実施形態において、マスクは、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素が少なくとも２つのセグメントを含む。別の例示的な実施形態において、特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、試料上に特定の非対称セグメント化パターン要素の画像を生成するための一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能である。別の例示的な実施形態において、試料上の非セグメント化パターン画像の位置が、一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を示す。別の例示的な実施形態において、方法は、計測ツールを使用して特定の非対称セグメント化パターン要素と関連付けられる非セグメント化パターン画像の位置を測定することを含む。別の例示的な実施形態において、方法は、非セグメント化パターン画像の測定位置に基づいて試料上のリソグラフィマスクの画像の生成と関連付けられる一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を決定することを含む。
上記の概略の記載も以下の詳細な記載も例証的かつ説明的であるにすぎず、必ずしも特許請求される本発明を限定するわけではないことが理解されるべきである。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、かつ概略の記載と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
本開示の多数の利点は、添付の図を参照することにより当業者によってよりよく理解されるであろう。
本開示の１つ以上の実施形態に従う、試料に１つ以上のパターンをリソグラフ印刷するためのリソグラフィサブシステムを含むシステムを例示する概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、計測サブシステムを例示する概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、計測サブシステムを例示する概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、単一のセグメントを含む非セグメント化パターン要素を例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、２つの追加セグメントに隣接した第１のセグメントを含む対称セグメント化パターン要素を例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、第１のセグメントおよび第１の要素の左の追加セグメントを含む左非対称パターン要素を例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、第１のセグメントおよび第１の要素の右の追加セグメントを含む右非対称パターン要素を例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、セグメントの周期分布を含む複合セグメント化パターン要素を例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、パターン要素に対応する印刷画像と関連付けられるリソグラフィサブシステムの光軸に沿ったレジスト層の例証的なプロファイルを例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、左非対称パターン要素に対応する印刷画像と関連付けられるリソグラフィサブシステムの光軸に沿った試料の複数の場所についてのレジスト層１１６の例証的なプロファイルを例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、右非対称パターン要素に対応する印刷画像と関連付けられるリソグラフィサブシステムの光軸に沿った試料の複数の場所についてのレジスト層の例証的なプロファイルを例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、焦点感応パターンマスクを例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、４つの異なる組のパターン要素を含む焦点感応パターンマスクを例示するブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、印刷画像の測定位置に基づいて試料１１２の焦点位置を決定するための方法を例示するフロー図である。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、一組の非対称パターン要素を含む焦点感応パターンマスクを例示する。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、一組の非対称パターン要素を含む焦点感応パターンマスクを例示する。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、一組の非対称パターン要素を含む焦点感応パターンマスクを例示する。 本開示の１つ以上の実施形態に従う、一組の非対称パターン要素を含む焦点感応パターンマスクを例示する。 リソグラフィシステムの光軸に沿った試料の位置を決定するための方法で行われるステップを例示するフロー図である。
ここで、添付の図面に例示される開示の主題に詳細に参照がなされることになる。
図１Ａ〜図９を全体的に参照すると、リソグラフィシステムの焦点体積内に試料の位置に感応する計測ターゲットを提供するためのシステムおよび方法が記載される。リソグラフィシステムの光軸に沿った試料の位置を正確に監視および制御することが望ましいことが本明細書で留意されるが、これは試料の焦点位置と称されてもよい。本開示の実施形態は、リソグラフィシステムによって試料上へ結像されると、リソグラフィシステム内の試料の焦点位置に依存する特性をもつ計測ターゲットを提供する計測パターンマスクを対象とする。本開示の追加の実施形態は、公称焦点位置からの試料の焦点位置の偏差が計測ターゲットの平面内のパターン要素の並進に対応する計測ターゲットパターンを提供する計測パターンマスクを対象とする。本開示のさらなる実施形態は、オーバーレイ計測ツールを使用して計測ターゲットのパターン要素の並進を測定し、そしてさらに公称焦点位置からの試料の焦点位置の偏差にパターン要素の測定並進をマッピングすることを対象とする。
リソグラフ印刷の状況で、リソグラフ印刷ツール（たとえば、スキャナ、ステッパなど）の焦点位置の変化への印刷デバイスパターンの１つ以上の特性の依存が焦点位置の辺りで最小であるように「最適焦点」または「等焦点」が選択されてもよいことが本明細書で認識される。対照的に、焦点感応計測パターンマスクは、１つ以上のリソグラフィステップの間、試料の焦点位置の変化への高感応性を呈する試料上の計測ターゲットを提供する。
さらに、（たとえばリソグラフィツールによって）試料上に生成されるパターンマスクの画像は、計測パターン内のフィーチャの近接に極めて依存することがある。この点に関して、計測パターンマスク上の密な間隔のフィーチャが、散乱、回折などといった光学効果に基づいて試料のレジスト層に印刷されるパターンに影響することがある。本開示の実施形態は、印刷パターンの１つ以上の特性（たとえば試料上の印刷パターンの位置、１つ以上の印刷パターンフィーチャの大きさ、１つ以上の印刷パターンフィーチャの側壁角度、など）がリソグラフィステップの間、試料の焦点位置に依存するように密な間隔のフィーチャ（たとえば光近接効果補正（ＯＰＣ）フィーチャ）を活用する焦点感応パターンマスクを対象とする。
この点に関して、焦点感応計測ターゲットの１つ以上の特性（たとえば２つ以上のパターン要素間の並進）が計測ツールによって（たとえばオーバーレイ測定のために典型的に使用される計測ツール、などによって）特性化されてもよい。プロセス感応リソグラフィフィーチャが２００４年１月６日に発行の米国特許第６，６７３，６３８号に全般的に記載されており、同特許の全体を引用して援用する。焦点マスキング構造が２００５年４月２６日に発行の米国特許第６，８８４，５５２号に全般的に記載されており、同特許の全体を引用して援用する。リソグラフィ焦点および露光を決定することが２００８年６月３日に発行の米国特許第７，３８２，４４７号に全般的に記載されており、同特許の全体を引用して援用する。散乱計測信号を使用するプロセス最適化および制御が２００８年４月１日に発行の米国特許第７，３５２，４５３号に全般的に記載されており、同特許の全体を引用して援用する。散乱計測を使用してオーバーレイ誤差を検出することが２００９年７月２１日に発行の米国特許第７，５６４，５５７号に全般的に記載されており、同特許の全体を引用して援用する。
照明源からの光が完全に遮断されるか、または完全に透過／反射されて画像を生成するかいずれかである焦点感応バイナリパターンマスクが製造するのに比較的安価でもよく、かつ多くのリソグラフィシステムに容易に組み込まれてもよいことがさらに認識される。
本開示の全体を通じて使用されるように、用語「試料」は概して、半導体または非半導体材料から形成される基板（たとえばウエハなど）を指す。たとえば、半導体または非半導体材料は、単結晶シリコン、ガリウムヒ素、およびリン化インジウムを含んでもよいが、これらに限定されない。試料は、１つ以上の層を含んでもよい。たとえば、そのような層は、レジスト、誘電材料、導電材料、および半導電材料を含んでもよいが、これらに限定されない。多くの異なる種類のそのような層が当該技術で知られており、そして本明細書で使用される用語試料は、すべての種類のそのような層が形成されてもよい試料を包含するものと意図される。試料上に形成される１つ以上の層は、パターン化されても、またはパターン化されなくてもよい。たとえば、試料は、反復可能なパターン化フィーチャを各々が有する複数のダイを含んでもよい。材料のそのような層の形成および処理は、最終的に完成されたデバイスに帰着してもよい。多くの異なる種類のデバイスが試料上に形成されてもよく、そして本明細書で使用される用語、試料は、当該技術で知られている任意の種類のデバイスが製造されている試料を包含するものと意図される。さらに、本開示の目的で、用語、試料およびウエハは交換可能と解釈されるべきである。加えて、本開示の目的で、用語、パターニング装置、マスクおよびレチクルは交換可能と解釈されるべきである。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態に従う、試料に１つ以上のパターンをリソグラフ印刷するためのリソグラフィサブシステム１０１を含むシステム１００を例示する概念図である。１つの実施形態において、システム１００は、リソグラフィサブシステム１０１から成る。リソグラフィサブシステム１０１は、当該技術で知られている任意のリソグラフ印刷ツールを含んでもよい。たとえば、リソグラフィサブシステム１０１は、スキャナまたはステッパを含んでもよいが、これに限定されない。
別の実施形態において、リソグラフィサブシステム１０１は、照明ビーム１０４を生成するように構成される照明源１０２を含んでもよい。照明ビーム１０４は、紫外（ＵＶ）放射、可視放射または赤外（ＩＲ）放射を含むが、これに限定されない１つ以上の選択される光の波長を含んでもよい。別の実施形態において、照明源１０２によって発される照明ビーム１０４の放射の波長は調整可能である。この点に関して、照明ビーム１０４の放射の波長は、任意の選択される放射の波長（たとえばＵＶ放射、可視放射、赤外放射など）に調節されてもよい。さらに、照明ビーム１０４は、１つ以上の照明のビームを含んでもよい。別の実施形態において、照明源１０２は、当該技術で知られている任意のパターンを有する１つ以上の照明ビーム１０４を生成してもよい。たとえば、照明源１０２は、単極照明源、双極照明源、Ｃカッド照明源、クエーサ照明源、または自由形式照明源を含んでもよいが、これに限定されない。
別の実施形態において、リソグラフィサブシステム１０１は、マスク支持装置１０６を含む。マスク支持装置１０６は、パターンマスク１０８を固定するように構成される。この点に関して、支持装置１０６は、機械的、真空、静電または他のクランプ技法などであるが、これに限定されない、当該技術で知られている任意の手段を活用してパターンマスク１０８を保持してもよい。別の実施形態において、リソグラフィサブシステム１０１は、試料台１１４に設けられる試料１１２の表面上へ照明ビーム１０４によって照明されるパターンマスク１０８の画像を投影するように構成される一組の投影光学系１１０を含む。たとえば、一組の投影光学系１１０は、試料１１２上のレジスト層１１６上へパターンマスク１０８の画像を投影して、パターンマスク１０８に対応するレジスト層１１６上のパターン要素（たとえば計測パターン）を生成（たとえば露光など）するように構成されてもよい。さらに、試料台１１４は、リソグラフィサブシステム１０１の光軸１３６に沿った試料１１２の位置（たとえば試料の焦点位置）を制御してもよい。別の実施形態において、支持装置１０６は、パターンマスク１０８を操作または位置決めするように構成されてもよい。たとえば、支持装置１０６は、システム１００の投影光学系１１０に対して選択位置にパターンマスク１０８を操作してもよい。
別の実施形態において、リソグラフィサブシステム１０１は、リソグラフィサブシステム１０１の様々なサブシステムを制御するコントローラ１１８を含む。別の実施形態において、コントローラ１１８は、メモリ媒体１２０に維持されるプログラム命令を実行するように構成される１つ以上のプロセッサ１１９を含む。この点に関して、コントローラ１１８の１つ以上のプロセッサ１１９は、本開示の全体を通じて記載される様々なプロセスステップのいずれを実行してもよい。さらに、コントローラ１１８は、マスク支持装置１０６および／または試料台１１４に通信可能に結合されて、試料１１２（たとえば試料上のレジスト層１１６など）にパターンマスク１０８上のパターン要素の転送を導いてもよい。本発明のリソグラフィサブシステム１０１が本開示の全体を通じて記載されるパターンマスク設計のいずれを実装してもよいことが本明細書で留意される。マスクベースのリソグラフィ、リー（Ｌｅｅ）他が２００９年６月９日に発行の米国特許第７，５４５，５２０号に全般的に記載されており、同特許の全体を引用して援用する。
図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態に従う、計測サブシステム１５１を例示する概念図である。計測サブシステム１５１は、当該技術で知られている任意の方法を使用して任意の計測メトリック（たとえばオーバーレイ誤差、ＣＤなど）を測定してもよい。１つの実施形態において、計測サブシステム１５１は、試料１１２の１つ以上の画像の生成に基づいて計測データを測定する画像ベースの計測ツールを含む。別の実施形態において、計測サブシステム１５１は、試料からの光の散乱（反射、回折、散漫散乱など）に基づいて計測データを測定する散乱計測ベースの計測システムを含む。
別の実施形態において、照明源１０２は、照明経路１２１を介して試料１１２に照明ビーム１０４を向ける。照明経路１２１は、１つ以上のレンズ１２２を含んでもよい。さらに、照明経路１２１は、照明ビーム１０４を修正および／または調整するために適する１つ以上の追加の光学部品１２４を含んでもよい。たとえば、１つ以上の光学部品１２４は、１つ以上の偏光子、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上のディフューザ、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、または１つ以上のビーム整形器を含んでもよいが、これに限定されない。１つの実施形態において、照明経路１２１は、ビームスプリッタ１２６を含む。別の実施形態において、計測サブシステム１５１は、試料１１２上へ照明ビーム１０４を集束させる対物レンズ１２８を含む。
照明源１０２は、照明経路１２１を介して任意の角度で試料に照明ビーム１０４を向けてもよい。１つの実施形態において、照明源１０２は、試料１１２の表面に対して垂直の入射角で試料１１２に照明ビーム１０４を向ける。別の実施形態において、照明源１０２は、角度（たとえば視射角、４５度角度など）をなして試料１１２に照明ビーム１０４を向ける。
別の実施形態において、計測サブシステム１５１は、集光経路１３２を通じて試料１１２から発出する放射を捕捉するように構成される１つ以上の検出器１３０を含む。集光経路１３２は、１つ以上のレンズ１３４、１つ以上のフィルタ、１つ以上の偏光子、１つ以上のビームブロックまたは１つ以上のビームスプリッタを含むが、これに限定されない、対物レンズ１２８によって集光される照明を導き、および／または修正する複数の光学素子を含んでもよい。
たとえば、検出器１３０は、集光経路１３２における要素（たとえば対物レンズ１２８、１つ以上の光学素子１３４など）によって提供される試料１１２の画像を受信してもよい。別の例として、検出器１３０は、試料１１２から（たとえば正反射、拡散反射などを介して）反射または散乱される放射を受光してもよい。別の例として、検出器１３０は、試料によって生成される放射（たとえば照明ビーム１０４の吸収と関連付けられるルミネッセンスなど）を受光してもよい。別の例として、検出器１３０は、１つ以上の回折次数の試料１１２からの放射（たとえば０次回折、±１次回折、±２次回折など）を受光してもよい。さらに、１つ以上の検出器１３０が、試料１１２から受光される照明を測定するために適する当該技術で知られている任意の光学検出器を含んでもよいことが本明細書で留意される。たとえば、検出器１３０は、ＣＣＤ検出器、ＴＤＩ検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、などを含んでもよいが、これに限定されない。別の実施形態において、検出器１３０は、試料１１２から発出する放射の波長を識別するために適する分光検出器を含んでもよい。さらに、計測サブシステム１５１は、（たとえば計測サブシステム１５１による複数の計測測定（たとえば複数の計測ツール）を容易にするために１つ以上のビームスプリッタによって生成される複数のビーム経路と関連付けられる）複数の検出器１３０を含んでもよい。
別の実施形態において、計測サブシステム１５１は、システム１００のコントローラ１１８に通信可能に結合される。この点に関して、コントローラ１１８は、計測データ（たとえば計測測定結果、ターゲットの画像、瞳孔画像など）または計測メトリック（たとえば精度、ツール誘起偏位、感応性、回折効率、スルーフォーカス傾き、側壁角度、限界寸法など）を含むが、これに限定されない計測データを受信するように構成されてもよい。
図１Ｃは、本開示の別の実施形態に従う、計測サブシステム１５１を例示する概念図である。１つの実施形態において、照明経路１２１および集光経路１３２は、別々の要素を含む。たとえば、照明経路１２１は、試料１１２上へ照明ビーム１０４を集束させる第１の集束素子１６２を利用してもよく、そして集光経路１３２は、試料１１２からの放射を集光する第２の集束素子１６４を利用してもよい。この点に関して、第１の集束素子１６２および第２の集束素子１６４の開口数は異なってもよい。さらに、図１Ｃに描かれる計測サブシステム１５１が試料１１２のマルチアングル照明、および／または（たとえば１つ以上の追加の検出器１３０に結合される）２つ以上の照明源１０２を容易にしてもよいことが本明細書で留意される。この点に関して、図１Ｃに描かれる計測サブシステム１５１は、複数の計測測定を行ってもよい。別の実施形態において、試料１１２への照明ビーム１０４の入射角が試料１１２の周りで旋回する回転可能なアーム（図示せず）の位置によって制御されることができるように、回転可能なアームに１つ以上の光学部品が装着されてもよい。
図２Ａ〜２Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態に従う、パターンマスク１０８上のパターン要素の概念図である。別の実施形態において、焦点感応パターンマスク１０８が、（たとえばリソグラフィサブシステム１０１による）結像の間、試料の焦点位置に基づいてパターン画像（たとえば試料１１２のレジスト１１６上の印刷画像）の１つ以上の特性に影響する１つ以上のＯＰＣフィーチャを含む。さらに、焦点感応パターンマスク１０８と関連付けられるＯＰＣフィーチャは、１つ以上のサブ分解能要素（たとえばリソグラフィサブシステム１０１の投影光学系１１０の分解能より小さい寸法または分離距離をもつ１つ以上の要素）を含んでもよいが、含むことが必要とされない。サブ分解能フィーチャ（たとえばセグメント間の分離距離２２４〜２３０など）の存在が試料のパターン画像に十分に特性化された影響を提供してもよいことが本明細書で留意される。たとえば、サブ分解能フィーチャは、散乱部位を提供する、回折を誘起するなどしてもよい。
図２Ａは、単一のセグメント２１０を含む非セグメント化パターン要素２０２を例示するブロック図である。この点に関して、パターン要素２０２は対称的であり、ＯＰＣフィーチャを含まない。図２Ｂ〜２Ｄは、セグメント化パターン要素２０４〜２０８を例示する。１つの実施形態において、図２Ｂ〜２Ｄに図示されるように、セグメント化パターン要素は、セグメントのすべてが特定の方向に沿って分布されるように配置される２つ以上の追加セグメントを含む。さらに、セグメント化パターン要素は、主要セグメントおよび主要要素より小さい特定の方向に沿った幅を有する２つ以上の追加セグメント（たとえば散乱バーなどのＯＰＣフィーチャ、など）を、必要とはされないが、含んでもよい。図２Ｂは、２つの追加セグメント２１４（たとえば散乱バー）に隣接した第１のセグメント２１２を含む対称セグメント化パターン要素２０４を例示するブロック図である。図２Ｃは、第１のセグメント２１６および第１の要素の左の（たとえば第１のセグメント２１６の第１の側に近接した）追加セグメント２１８（たとえば散乱バー）を含む左非対称パターン要素２０６を例示するブロック図である。図２Ｄは、第１のセグメント２２０および第１の要素の右の（たとえば第１のセグメント２２０の第１の側と反対の第２の側に近接した）追加セグメント２２２（たとえば散乱バー）を含む右非対称パターン要素２０８を例示するブロック図である。左非対称セグメント化パターン要素が、左非対称および右非対称が特定の方位（たとえば参照方位）に従って定義されるように右非対称パターン要素の回転並進でもよいが、そうであることが必要とはされないことが本明細書で留意される。しかしながら、リソグラフィサブシステム１０１が、非対称の方向（たとえば左非対称、右非対称など）が試料１１２上の対応する印刷パターンの１つ以上の特性に影響することができるように構成されてもよいことが本明細書で留意される。たとえば、リソグラフィサブシステムは、パターンマスク１０８の左非対称パターン要素に対応する印刷パターンがパターンマスク１０８の右非対称パターン要素に対応する印刷パターンから区別可能な１つ以上の特性を呈するように、非対称空中撮像（たとえば軸外照明源を通してなど）を提供するように構成されてもよい。
別の実施形態において、焦点感応セグメント化パターン要素のセグメント間の分離距離（たとえばパターン要素２０４〜２０８の分離距離２２４〜２３０、など）は、リソグラフィサブシステム１０１の一組の投影光学系１１０の光学的分解能より小さい。この点に関して、個々のセグメント（あるいは、セグメント間の分離）は、試料１１２のレジスト１１６に投影光学系１１０によって生成されるセグメント化パターン要素の画像（たとえばパターン画像）に完全には解像されなくてもよい。したがって、セグメント化パターン要素２０４〜２０８間の分離がパターン画像で「ぼけて」または単一の非セグメント化要素として出現してもよい。さらに、サブ分解能距離だけ分離されるパターン要素のセグメント（たとえば散乱バーなど）が、非セグメント化パターン要素のパターン画像に影響する光近接効果補正（ＯＰＣ）フィーチャとして作用してもよい。
別の実施形態において、図２Ｅに図示されるように、複合セグメント化パターン要素がセグメントの周期分布を含んでもよい。たとえば、セグメント化パターン要素２３２は、第１の距離２４０だけ分離される非対称パターン要素の５つの事例を含む。さらに、各非対称パターン要素は、主要セグメント２３６および第２の距離２３８だけ主要セグメント２３６から分離される追加セグメント２３４（たとえば散乱バー）を含む。別の実施形態において、すべてのセグメントの幅（たとえばセグメントが分離される方向に沿った長さ）は、投影光学系１１０によって結像される複合セグメント化パターン要素２３２全体のパターン画像が単一のフィーチャを含む（たとえば個々のセグメント２３４，２３６が個々に解像されない）ようにサブ分解能フィーチャである。
別の実施形態において、主要セグメントの周りに非対称に分布される散乱バーなどであるが、これに限定されない非対称フィーチャをもつ非対称パターン要素（たとえば非対称パターン要素２０６〜２０８、複合非対称パターン要素２３２など）は、焦点感応パターン要素として作用する。たとえば、非対称パターン要素のパターン画像の１つ以上の特性（たとえば試料上のパターン画像の位置、試料上のパターン画像の大きさ、など）は、（たとえばリソグラフィサブシステム１０１による）結像の間、試料の焦点位置に依存している。この点に関して、（たとえば計測サブシステム１５１によるなどの）１つ以上の焦点依存特性の測定は、リソグラフィサブシステム１０１によるパターン要素の印刷の間、試料の焦点位置に関するデータを提供してもよい。
パターンマスク１０８は、バイナリ反射または透過素子（たとえばバイナリパターンマスクなど）でもよい。１つの実施形態において、パターンマスク１０８は、セグメント２０８が（たとえば照明ビーム１０４の吸収または反射を通じて）照明ビーム１０４の透過を遮断する透過素子である。したがって、照明ビーム１０４は、一組の投影光学系１１０へセグメント２０８間の空間を通って透過されてもよい。別の実施形態において、パターンマスク１０８は、セグメント２０８が一組の投影光学系１１０に照明ビーム１０４を反射し、そしてセグメント２０８間の空間が照明ビーム１０４を吸収または透過する反射素子である。さらに、パターンマスク１０８のセグメント２０８は、照明ビーム１０４を反射および／または吸収する、当該技術で知られている任意の不透明または半透明材料から形成されてもよい。別の実施形態において、セグメント２０８は、金属を含んでもよい。たとえば、セグメント２０８は、クロム（たとえばクロム合金など）から形成されてもよいが、そうであることが必要とはされない。
パターンマスク１０８は、当該技術で知られている任意の結像設定で（たとえばリソグラフィサブシステム１０１によって）活用されてもよい。たとえば、パターンマスク１０８は、セグメント２０８が試料１１２のレジスト層１１６のパターン化要素としてポジ型に結像されるポジ型マスクでもよい。別の例として、パターンマスク１０８は、セグメント２０８が試料１１２のレジスト層１１６のネガ型パターン要素（たとえば間隙、空間など）を形成するネガ型マスクでもよい。
図２Ａ〜図２Ｄおよび対応する記載に例示されるパターン要素が単に例示目的で提供されており、限定的と解釈されるべきでないことがさらに留意される。たとえば、パターン要素は、任意の方向に沿って分布される任意の数のセグメントを含んでもよい。
図３は、本開示の１つ以上の実施形態に従う、リソグラフィサブシステム１０１の光軸１３６に沿ったレジスト層１１６の例証的なプロファイルを例示するブロック図である。レジスト層１１６の例証的なプロファイルは、レジスト層１１６が光軸１３６に沿った公称焦点位置に設置されて、パターン要素２０２〜２０８の画像に対応する印刷要素と関連付けられる。１つの実施形態において、非セグメント化パターン要素２０２の画像と関連付けられる印刷要素３０２は、光軸１３６に関して対称プロファイルを呈する。別の実施形態において、対称散乱バーを含むパターン要素２０４の画像と関連付けられる印刷要素３０４も対称プロファイルを呈する。この点に関して、パターン要素２０２および２０４は、焦点無感応パターン要素と考えられてもよい。しかしながら、散乱バーは、レジスト１１６上へ結像されないとはいえ、印刷要素３０４の側壁角度に（セグメントの光近接効果を介して）影響する（たとえば、図３に例示されるように、印刷要素３０４の側壁角度は印刷パターン３０２の側壁角度より急である）。別の実施形態において、左非対称散乱バーを含むパターン要素２０６と関連付けられる印刷要素３０６は、非対称プロファイルを呈する。たとえば、印刷要素３０６の左側壁角度は、散乱バーによって影響され、それに応じて右側壁角度より急である。別の実施形態において、右非対称散乱バーを含むパターン要素２０８と関連付けられる印刷要素３０８は、非対称プロファイルを呈する。たとえば、印刷要素３０８の右側壁角度は、散乱バーによって影響され、それに応じて左側壁角度より急である。この点に関して、非対称散乱バーは、光軸１３６に関して印刷パターンの非対称を誘起するＯＰＣ要素として作用してもよい。したがって、パターン要素の限界寸法（ＣＤ）、側壁角度または中心場所などであるが、これに限定されないパターン要素の１つ以上の特性が（たとえば計測サブシステム１５１によって）測定されても、そして結像の間、試料１１２の焦点位置を計算するために使用されてもよい。
図４Ａおよび図４Ｂは、光軸１３６に沿った試料１１２の複数の場所についてのレジスト層１１６の例証的なプロファイルを例示するブロック図である。レジスト層１１６の例証的なプロファイルは、本開示の１つ以上の実施形態に従って、非対称パターン要素２０６〜２０８の画像に対応する印刷パターンと関連付けられる。１つの実施形態において、印刷パターンの１つ以上の特性が試料の焦点位置に応じて異なる。たとえば、印刷要素４０２〜４０６と関連付けられる左側壁角度は、パターン要素２０６の左非対称により試料１１２の焦点位置の関数として強く異なる一方、右側壁角度は、試料の焦点位置によってそれ程には影響されない。同様に、印刷要素４０８〜４１２と関連付けられる右側壁角度は、パターン要素２０８の右非対称により試料１１２の焦点位置の関数として強く異なる一方、左側壁角度は、試料の焦点位置によってそれ程には影響されない。別の実施形態において、図４Ａおよび図４Ｂに図示されるように、左非対称パターン要素２０６と関連付けられる印刷要素４０２〜４０６は、さらに右非対称パターン要素２０８と関連付けられる印刷要素４０８〜４１２から区別可能である。別の実施形態（図示せず）において、左非対称パターン要素２０６および右非対称パターン要素２０８と関連付けられる印刷要素４０２〜４１２は、試料１１２の焦点位置の関数としてレジストプロフィルの同様の回転並進変形を提供する。
別の実施形態において、試料の焦点位置の偏差が１つ以上のパターン要素の測定可能な並進として表されるように、パターンマスクはオーバーレイ計測ターゲットの特徴的な設計を含む。たとえば、典型的なイメージング計測オーバーレイターゲット（たとえば高度イメージング計測（ＡＩＭ）ターゲット、ボックスインボックスターゲットなど）は、オーバーレイ誤差（たとえば１つの層の、別の層に対する並進）がイメージング計測オーバーレイターゲットのパターン要素間の相対的な並進として表されるように、１つ以上の処理ステップと関連付けられる１つ以上のパターン要素を含んでもよい。それに応じて、焦点感応計測ターゲットは、試料の焦点位置の偏差が焦点感応計測ターゲットの１つ以上のパターン要素の測定可能な並進として表されるように、イメージング計測オーバーレイターゲットを模倣するように設計されてもよい。焦点感応マスクが、イメージング計測オーバーレイターゲットまたは散乱計測オーバーレイターゲットを含むが、これに限定されない任意のオーバーレイ計測ターゲットを模倣するように設計されてもよいことが本明細書で留意される。オーバーレイ計測ターゲットを模倣する焦点感応計測ターゲットが商用のオーバーレイ計測ツールによって容易に特性化されてもよいことがさらに留意される。さらに、商用のオーバーレイ計測ツールの出力は、パターンマスクが結像されたときに測定「オーバーレイ誤差」を試料の焦点位置に変換するために（たとえばコントローラ１１８によって）さらに解析されてもよい。たとえば、焦点感応計測ターゲットは、公称（または所望の）焦点位置に位置決めされる試料に測定オーバーレイ誤差が対応しないように設計されてもよい。この点に関して、オーバーレイ計測ツールによる測定オーバーレイ誤差は、公称位置に対する試料の焦点位置の誤差（たとえばオフセット）に対応してもよい。
別の実施形態において、非対称パターン要素をもつ焦点感応パターンマスクが、ターゲット上の任意の数のプロセス層に対する（たとえば焦点感応パターンマスクの画像と関連付けられる印刷要素を含む）対応する印刷計測ターゲットを生成するために使用されてもよい。たとえば、焦点感応マスクは、単一の層に対する試料の焦点位置を特性化するために適する計測ターゲットを生成するために使用されてもよい。別の例として、焦点感応マスクは、任意の数のプロセス層に対する試料の焦点位置を特性化するために適する計測ターゲットを生成するために使用されてもよい。この点に関して、焦点感応パターンマスクが、計測ターゲットの１つ以上の層に印刷パターンを生成するために使用されてもよく、そして焦点無感応パターンマスク（たとえば対称要素をもつパターンマスクなど）が、計測ターゲットの１つ以上の追加の層に印刷パターンを生成するために使用されてもよい。別の実施形態において、単一の計測ターゲットが、焦点感応および焦点無感応の両パターンマスクと関連付けられるパターン要素を含む。したがって、焦点無感応パターンマスクと関連付けられる印刷パターン要素は、焦点感応パターンマスクと関連付けられる印刷パターン要素の相対位置の測定のための基準点として役立ってもよい。さらに、焦点感応および焦点無感応の両パターンマスクと関連付けられる印刷パターン要素を含む計測ターゲットは、従前のオーバーレイデータ（たとえば試料上の１つ以上のプロセス層間の並進）および１つ以上のプロセス層に対する試料の焦点位置を同時に提供してもよい。
図５は、本開示の１つ以上の実施形態に従う、焦点感応パターンマスク５００を例示するブロック図である。焦点感応パターンマスク５００は、２層ＡＩＭ計測オーバーレイターゲットに特徴的でもよい。１つの実施形態において、パターンマスク５００は、１つ以上のセル５０２〜５０８を含む。さらに、各セル５０２〜５０８は、パターンマスク５００が結像される試料の焦点位置に依存する１つ以上の特性をもつ少なくとも１つの非対称パターン要素を含む。たとえば、図３〜４Ｂに図示されるように、パターン画像の検出可能な位置（たとえばパターン配置誤差（ＰＰＥ））は、試料１１２の焦点場所の関数として異なってもよい。別の実施形態において、第１のセル５０２は、反対方向に非対称を有する二組の非対称パターン要素５１０、５１２を含む。たとえば、パターン要素５１０は、主要セグメント５２０の第１の側（たとえば図５の向きによる「上側」）に散乱バー５１８を含む一方、パターン要素５１２は、主要セグメント５２４の第１の側と反対の第２の側（たとえば図５の向きによる「底側」）に散乱バー５２２を含む。この点に関して、パターンマスク５００が結像される試料の焦点場所の偏差は、パターン要素５１０およびパターン要素５１２に対応する印刷パターンの反対方向への並進に帰着してもよい。したがって、パターン要素５１０およびパターン要素５１２に対応する印刷パターンの位置ずれは計測ツール（たとえば計測サブシステム１５１）を介して測定可能でもよく、そして試料の焦点位置は（たとえばコントローラ１１８によって）決定されてもよい。
別の実施形態において、パターンマスク５００のセル５０４は、セル５０２の回転事例（たとえば直交回転バージョン）である。この点に関して、パターンマスク５００は、（たとえば試料のピッチおよびヨーを測定するためになど）２次元に沿った試料の焦点位置の変動に感応する。さらに、セル５０６および５０８は、それぞれ、セル５０２および５０４の反復事例でもよい。
図６は、本開示の１つ以上の実施形態に従う、４つの異なる組のパターン要素を含む焦点感応パターンマスク６００を例示するブロック図である。焦点感応パターンマスク６００は、４層ＡＩＭオーバーレイ計測ターゲットに特徴的でもよい。１つの実施形態において、各セル６０２〜６０８は、反対方向に非対称を有する二組の非対称パターン要素６１０および６１２を含む。したがって、パターンマスク６００が結像される試料の偏差は、パターン要素６１０およびパターン要素６１２に対応する印刷要素の反対方向への並進に帰着してもよい。別の実施形態において、焦点感応パターンマスク６００は、対称散乱バーをもつ一組のパターン要素６１４、および散乱バーをもたない一組のパターン要素６１６（たとえば一組の非セグメント化パターン要素）を含む。したがって、パターン要素６１４および６１６に対応する印刷要素の特性は、試料の焦点場所に依存しなくてもよい。この点に関して、計測ツール（たとえば計測サブシステム１５１）は、（たとえばパターン要素６１０、６１２と関連付けられる）非対称印刷パターン要素と（たとえば６１４，６１６と関連付けられる）対称印刷パターン要素との間の相関的な並進を監視して、さらに試料の焦点場所を決定してもよい。焦点感応パターンマスク上の複数の異なる組のパターン要素（たとえば非対称セグメント化パターン要素、対称セグメント化パターン要素、対称非セグメント化パターン要素など）が、印刷要素の側壁角度または相対位置などであるが、これに限定されない、対応する印刷パターンの複数の特性の測定を容易にしてもよいことが本明細書で留意される。
別の実施形態において、パターンマスク６００のセル６０４は、セル６０２の回転事例（たとえば直交回転バージョン）である。この点に関して、パターンマスク６００は、（たとえば試料のピッチおよびヨーを測定するためになど）試料の焦点位置の次元における変動に感応する。さらに、セル６０６および６０８は、それぞれ、セル６０２および６０４の反復事例でもよい。
図７は、本開示の１つ以上の実施形態に従う、焦点感応パターンマスクのパターン要素と関連付けられる試料１１２のレジスト１１６における印刷画像（たとえば印刷要素）の測定位置に基づいて試料１１２の焦点位置を決定するための方法を例示するフロー図である。たとえば、印刷要素の測定位置は、オーバーレイ計測ツール（たとえば計測サブシステム１５１）によるオーバーレイ位置として測定されてもよい。１つの実施形態において、ステップ７０２は、第１の印刷要素のオーバーレイ位置を測定することを含む。たとえば、第１の印刷要素のオーバーレイ位置は：
ＯＬ１（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘ０１，Ｙ０１）＋ＯＬ（Ｘ，Ｙ）＋（ｂ・ＦＸ，ｃ・ＦＹ）
として記載されてもよく、式中Ｘ０１およびＹ０１は非対称セグメント（たとえば散乱バーなど）の存在により第１の印刷要素と関連付けられるオフセットを表し、ＯＬは真のオーバーレイ誤差であり、ＦＸおよびＦＹはＸおよびＹ方向に測定される焦点位置誤差（たとえば公称焦点位置からの試料焦点位置の偏差）に対応し、ならびにｂおよびｃは（たとえば試料の焦点位置の偏差の関数として測定オーバーレイの感応性に対応する、などの）倍率を表す。
別の実施形態において、ステップ７０４は、第２の印刷要素のオーバーレイ位置を測定することを含む。たとえば、第２の印刷要素のオーバーレイ位置は：
ＯＬ２（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘ０２，Ｙ０２）＋ＯＬ（Ｘ，Ｙ）＋（−ｂ・ＦＸ−ｃ・ＦＹ）
として記載されてもよく、式中Ｘ０２およびＹ０２は非対称セグメント（たとえば散乱バーなど）の存在により第２の印刷要素と関連付けられるオフセットを表す。
別の実施形態において、ステップ７０６は、第１の印刷要素の測定オーバーレイから第２の印刷要素の測定オーバーレイを減算することを含む。たとえば：
ＯＬ１−ＯＬ２＝（Ｘ０１−Ｘ０２，Ｙ０１−Ｙ０２）＋（２ｂ・ＦＸ，２ｃ・ＦＹ）。
別の実施形態において、ステップ７０８は、試料の焦点位置を計算することを含む。たとえば、ＸおよびＹ方向に測定される試料の焦点位置は：
として計算されてもよい。
さらに、総オーバーレイは：
として計算されてもよい。
別の実施形態において、焦点感応パターンマスクによって生成される計測ターゲットは、試料の焦点位置が散乱計測オーバーレイ計測ツールによって収集されるオーバーレイデータから計算されることができるように製作されてもよい。
散乱計測オーバーレイ計測ツールで活用される計測ターゲット（たとえばオーバーレイターゲットなど）が典型的に格子上格子構造を含むことが本明細書で認識される。たとえば、格子上格子散乱計測オーバーレイターゲットのセルが、計測ターゲットの１つの層に一連の周期構造（たとえば回折格子）を、第２の層の少なくとも第２の一連の周期構造上に積み重ねて含んでもよい。この点に関して、計測ターゲットのセルは、少なくとも２つの積み重ねられる回折格子から形成される。追加的に、オーバーレイターゲットは、複数の回折格子間の異なる所定のオフセット（たとえば横方向並進）をもつ複数のセルを含んでもよい。この点に関して、オーバーレイ測定がセルの各々にわたって一定であるオフセットを測定し、これは次いで、半導体プロセスの２つの層の位置合わせ誤差と関連付けられてもよい。
散乱計測オーバーレイ計測ツールで、試料１１２上の計測ターゲットに入射する照明ビーム１０４が、計測サブシステム１５１によって捕捉される放射の波長（たとえば計測サブシステム１５１の入射瞳を通して入射する放射の波長）と関連付けられるデータを提供してもよい画像平面に設置される検出器１３０（たとえば分光計）によって少なくとも部分的に検出される明確な回折パターンを生成するであろうことが本明細書でさらに認識される。したがって、散乱計測オーバーレイ計測ツールの瞳面に設置される検出器１３０（たとえばＣＣＤ検出器）は、光がシステムに入射する角度と関連付けられるデータを提供する。この点に関して、瞳面の各ピクセルは、照明ビーム１０４の異なる回折角と関連付けられる計測ターゲットの反射率を測定する。
したがって、オーバーレイ測定は、オーバーレイターゲットのセルの各々の測定間の差分信号を生成することによって散乱計測オーバーレイ計測ツールで行われてもよい。たとえば、計測ターゲットからのゼロ次回折を測定するように構成される散乱計測オーバーレイ計測ツールが、単一の方向に沿ったオーバーレイオフセットを決定するために異なる所定のオフセットをもつ計測ターゲットの４つのセルからの測定を必要としてもよい。別の例として、計測ターゲットからの１次回折（たとえば＋１および−１回折次数）を測定するように構成される散乱計測オーバーレイ計測ツールが、単一の方向に沿ったオーバーレイオフセットを決定するために異なる所定のオフセットをもつ計測ターゲットの２つのセルからの測定を必要としてもよい。この点に関して、差分信号は、計測ターゲットの２つのセルの各々からの測定のピクセル単位減算でもよい。しかしながら、特定の散乱計測オーバーレイ計測ツールまたは特定の散乱計測ターゲットの記載が単に例示目的で提供されており、限定的と解釈されるべきでないことが本明細書で留意される。任意の散乱計測オーバーレイ計測ツールに適する焦点感応計測ターゲット、または計測ターゲットからの散乱計測データを捕捉および／または解析する方法は、本開示の趣旨および範囲内である。
図８Ａ〜図８Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態に従う、散乱計測測定のための焦点感応パターンマスクを例示するブロック図である。焦点感応パターンマスクの画像と関連付けられる計測ターゲットが格子上格子構造体を生成する２つ以上の材料の層上にパターン要素を典型的に含むであろうことが本明細書で留意される。さらに、異なるパターンマスク（たとえば焦点感応パターンマスクまたは焦点無感応パターンマスク）が、２つ以上の層に対するパターン要素を生成するために使用されてもよい。１つの実施形態において、計測ターゲットの第１の層（たとえば「最下層」）が焦点無感応パターンマスクで製作される。したがって、計測ターゲットの第１の層上に格子構成を形成するパターン要素の位置は、試料の焦点位置に無感応である。さらに、計測ターゲットの第２の層（たとえば「上層」）が（たとえば図８Ａ〜８Ｄに例示される）焦点感応パターンマスクで製作される。したがって、第２の層のパターン要素の位置は、試料の焦点位置に依存する。この点に関して、試料の焦点位置の偏差は、第２の層のパターン要素の並進に帰着してもよい。そのような並進は、散乱計測オーバーレイ計測ツールによって測定されても、そしてさらに（たとえば計測ターゲットの第２の層のパターン要素の印刷の間）試料の焦点位置を（たとえばコントローラ１１８を介して）計算するために使用されてもよい。
図８Ａは、セル８０２〜８０８を含む焦点感応パターンマスク８００を例示する。別の実施形態において、セル８０２は、一組の非対称パターン要素を含む。たとえば、一組の非対称パターン要素は、主要セグメント８１２および−Ｘ方向（たとえば図８Ａの向きによる「左」方向）に主要セグメント８１２から分離される散乱バー８１０を含んでもよい。別の実施形態において、パターンマスク８００のセル８０４〜８０８は、第１の方向に向けられるが、第１の方向に異なる所定の並進オフセットをもつ同様に離間した非対称パターン要素を含む。
図８Ｂは、セル８１６〜８２２を含む焦点感応パターンマスク８１４を例示する。別の実施形態において、セル８１６は、一組の非対称パターン要素を含む。たとえば、一組の非対称パターン要素は、主要セグメント８２６および−Ｙ方向（たとえば図８Ｂの向きによる「下」方向）に主要セグメント８２６から分離される散乱バー８２４を含んでもよい。別の実施形態において、パターンマスク８１４のセル８１６〜８２２は、第１の方向に向けられるが、第１の方向に異なる所定の並進オフセットをもつ同様に離間した非対称パターン要素を含む。
図８Ｃは、セル８３０〜８３６を含む焦点感応パターンマスク８２８を例示する。別の実施形態において、セル８３０は、一組の非対称パターン要素を含む。たとえば、一組の非対称パターン要素は、主要セグメント８３８および＋Ｘ方向（たとえば図８Ｃの向きによる「右」方向）に主要セグメント８３８から分離される散乱バー８４０を含んでもよい。別の実施形態において、パターンマスク８２８のセル８３０〜８３６は、第１の方向に向けられるが、第１の方向に異なる所定の並進オフセットをもつ同様に離間した非対称パターン要素を含む。
図８Ｄは、セル８４４〜８５０を含む焦点感応パターンマスク８４２を例示する。別の実施形態において、セル８４４は、一組の非対称パターン要素を含む。たとえば、一組の非対称パターン要素は、主要セグメント８５２および＋Ｙ方向（たとえば図８Ｄの向きによる「上」方向）に主要セグメント８５２から分離される散乱バー８５４を含んでもよい。別の実施形態において、パターンマスク８４２のセル８４４〜８５０は、第１の方向に向けられるが、第１の方向に異なる所定の並進オフセットをもつ同様に離間した非対称パターン要素を含む。
別の実施形態において、第１の層に対して焦点無感応パターンマスクおよび第２の層に焦点感応パターンマスク８００，８１４，８２８，８４２を使用して生成される計測ターゲットと関連付けられる散乱計測オーバーレイ測定は、（たとえば試料のピッチおよびヨーを得るために）ＸおよびＹの両軸に沿った散乱計測オーバーレイ測定を使用して試料の焦点位置を決定するために活用される。詳細には、焦点位置（たとえば現実の焦点位置と公称焦点位置との間の差分）は、２つの８セル計測ターゲットを使用して測定されるオーバーレイ誤差間の差に比例してもよい。たとえば、第１の８セル計測ターゲットが、第２の層に焦点感応パターンマスク８００および８１４ならびに第１の層に対して焦点無感応パターンマスクを使用して製作されてもよい。同様に、第２の８セル計測ターゲットが、第２の層に対して焦点感応マスク８２８および８４２ならびに第１の層に対して焦点無感応パターンマスクを使用して製作されてもよい。さらに、オーバーレイは、２つの８セル計測ターゲットからの測定オーバーレイ誤差の平均として測定されてもよい。
別の実施形態において、第１の層に対して焦点無感応パターンマスクならびに第２の層に焦点感応パターンマスク８００および焦点感応パターンマスク８２８の各々を使用して生成される計測ターゲットは、Ｘ軸に沿った散乱計測オーバーレイ測定を使用して試料の焦点位置を決定するために活用される。別の実施形態において、第１の層に対して焦点無感応パターンマスクおよび第２の層に焦点感応パターンマスク８１４，８４２を使用して生成される計測ターゲットは、Ｙ軸に沿った散乱計測オーバーレイ測定を使用して試料の焦点位置を決定するために活用される。
別の実施形態において、焦点感応パターンマスクを使用して生成される計測ターゲットの感応性は、試料の焦点位置の範囲に対して、および照明ビーム１０４によって試料に入射するエネルギーの露光量の範囲に対してパターン要素が（たとえばリソグラフィサブシステム１０１によって）印刷されている焦点露光マトリックス（ＦＥＭ）を使用して較正される。さらに、基準焦点計測ターゲット（たとえば位相シフト焦点モニタ（ＰＳＦＭ）と関連付けられる焦点計測ターゲットなど）がＦＥＭとともに製作されてもよい。この点に関して、焦点感応パターンマスクを使用して生成される計測ターゲットの１つ以上の特性が既知の試料焦点オフセット値と相関されてもよい。
図９は、リソグラフィシステムの光軸に沿った試料の位置を決定するための方法９００で行われるステップを例示するフロー図である。システム１００の文脈で本明細書にすでに記載した実施形態および実施技術が方法９００に及ぶと解釈されるべきであることを出願人は留意する。しかしながら、方法９００がシステム１００のアーキテクチャに限定されないことがさらに留意される。１つの実施形態において、方法は、一組の投影光学系でリソグラフィマスクの画像を生成するステップ９０２を含む。たとえば、マスクは、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含んでもよく、特定の非対称セグメント化パターン要素の画像は、非セグメント化パターン画像である。この点に関して、試料上の非セグメント化パターン画像の位置が、一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を示してもよい。別の実施形態において、方法は、計測ツールを使用して特定の非対称セグメント化パターン要素と関連付けられる非セグメント化パターン画像の位置を測定するステップ９０４を含む。たとえば、試料に印刷される非セグメント化パターン要素の上部の位置が測定される。さらに、非セグメント化パターン要素の位置は、焦点無感応パターン要素、または位置が非セグメント化パターン要素と反対方向に変化するように構成されるパターン要素などであるが、これに限定されない１つ以上の追加の印刷パターン要素に関して測定されてもよい。別の実施形態において、方法は、非セグメント化要素の測定位置に基づいて試料上のリソグラフィマスクの画像の生成と関連付けられる一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を決定するステップ９０６を含む。たとえば、システム１００のコントローラ１１８が、一組の投影光学系の光軸に沿った試料の場所を決定するために使用されてもよいが、使用されることが必要とはされない。
図１Ａ〜図１Ｃを再び参照すると、照明源１０２は、照明ビーム１０４を生成するために適する当該技術で知られている任意の照明源を含んでもよい。たとえば、照明源１０２は、単色光源（たとえばレーザ）、２つ以上の別個の波長を含むスペクトルをもつ多色光源、広帯域光源、または波長掃引光源を含んでもよいが、これに限定されない。さらに、照明源１０２は、限定はされないが、白色光源（たとえば可視波長を含むスペクトルをもつ広帯域光源）、レーザ源、自由形式照明源、単極照明源、多極照明源、アークランプ、無電極ランプ、またはレーザ維持プラズマ（ＬＳＰ）源から形成されてもよい。さらに、照明ビーム１０４は、自由空間伝搬または導波光（たとえば光ファイバ、光パイプなど）を介して送り出されてもよい。
別の実施形態において、システム１００は、試料１１２を固定するために適する試料台１１４を含む。試料台１１４は、当該技術で知られている任意の試料台アーキテクチャを含んでもよい。たとえば、試料台１１４は、リニアステージを含んでもよいが、これに限定されない。別の例として、ステージアセンブリ１１４は、回転ステージを含んでもよいが、これに限定されない。さらに、試料１１２は、半導体ウエハなどであるが、これに限定されないウエハを含んでもよい。
別の実施形態において、試料１１２への照明ビーム１０４の入射角は調整可能である。たとえば、試料１１２への照明ビーム１０４の入射角を制御するために、ビームスプリッタ１２６および対物レンズ１２８を通る照明ビーム１０４の経路が調節されてもよい。この点に関して、照明ビーム１０４は、照明ビーム１０４が試料１１２への垂直の入射角を有するようにビームスプリッタ１２６および対物レンズ１２８を通る公称経路を有してもよい。さらに、試料１１２への照明ビーム１０４の入射角は、（たとえば回転可能ミラー、空間光変調器、自由形式照明源などによって）ビームスプリッタ１２６上で照明ビーム１０４の位置および／または角度を修正することによって制御されてもよい。
コントローラ１１８の１つ以上のプロセッサ１１９は、当該技術で知られている任意の処理要素を含んでもよい。この意味で、１つ以上のプロセッサ１１９は、アルゴリズムおよび／または命令を実行するように構成される任意のマイクロプロセッサ型デバイスを含んでもよい。１つの実施形態において、１つ以上のプロセッサ１１９は、本開示の全体を通じて記載されるように、システム１００を動作させるように構成されるプログラムを実行するように構成されるデスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、または任意の他のコンピュータシステム（たとえば、ネットワーク化コンピュータ）から成ってもよい。用語「プロセッサ」が、非一時的なメモリ媒体１２０からプログラム命令を実行する１つ以上の処理要素を有する任意のデバイスを包含するように広く定義されてもよいことがさらに認識される。さらに、本開示の全体を通じて記載されるステップは、単一のコントローラ１１８または、代替的に、複数のコントローラ１１８によって実施されてもよい。追加的に、コントローラ１１８は、共通のハウジングに、または複数のハウジング内に収容される１つ以上のコントローラ１１８を含んでもよい。このように、任意のコントローラまたはコントローラの組合せは、システム１００への統合に適するモジュールとして別にパッケージされてもよい。
メモリ媒体１２０は、関連する１つ以上のプロセッサ１１９によって実行可能なプログラム命令を記憶するために適する当該技術で知られている任意の記憶媒体を含んでもよい。たとえば、メモリ媒体１２０は、非一時的なメモリ媒体を含んでもよい。別の例として、メモリ媒体１２０は、リードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気または光メモリデバイス（たとえば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含んでもよいが、これらに限定されない。メモリ媒体１２０が１つ以上のプロセッサ１１９と共通のコントローラハウジングに収容されてもよいことがさらに留意される。１つの実施形態において、メモリ媒体１２０は、１つ以上のプロセッサ１１９およびコントローラ１１８の物理場所に対して遠隔に設置されてもよい。たとえば、コントローラ１１８の１つ以上のプロセッサ１１９は、ネットワーク（たとえば、インターネット、イントラネットなど）を通じてアクセス可能な遠隔メモリ（たとえば、サーバ）にアクセスしてもよい。したがって、上記記載は、本発明に対する限定ではなく、単に例示と解釈されるべきである。
別の実施形態において、コントローラ１１８は、照明源１０２に（たとえばフィードバックに応じて）１つ以上の選択された波長の照明を提供するように指示する。一般的な意味で、コントローラ１１８は、計測サブシステム１５１内の任意の要素と通信可能に結合されてもよい。別の実施形態において、コントローラ１１８は、光学部品１６２および／または照明源１０２に通信可能に結合されて、照明ビーム１０４と試料１１２との間の入射角の調整を指示する。さらに、コントローラ１１８は、検出器１３０から受信されるデータを解析し、そして計測サブシステム１５１内またはシステム１００外の追加の部品にデータを供給してもよい。
本開示の実施形態は、１つ以上の照明角度をもつ分光エリプソメータ、（たとえば回転補償子を使用して）ミュラー行列要素を測定するための分光エリプソメータ、単波長エリプソメータ、角度分解エリプソメータ（たとえばビームプロファイルエリプソメータ）、分光反射率計、単波長反射率計、角度分解反射率計（たとえばビームプロファイル反射率計）、イメージングシステム、瞳結像システム、分光イメージングシステムまたは散乱計を含むが、これに限定されない、当該技術で知られている任意の種類の計測システムを組み込んでもよい。さらに、計測システムは、単一の計測ツールまたは複数の計測ツールを含んでもよい。複数の計測ツールを組み込む計測システムが米国特許第７，４７８，０１９号に全般的に記載されている。主に反射光学系に基づく集束ビームエリプソメトリが米国特許第５，６０８，５２６号に全般的に記載されており、同特許の全体を本願に引用して援用する。幾何光学によって定められる大きさを越える照明点の拡散を引き起こす光回折の影響を緩和するアポダイザの使用が米国特許第５，８５９，４２４号に全般的に記載されており、同特許の全体を本願に引用して援用する。同時複数入射角照明を伴う高開口数ツールの使用が米国特許第６，４２９，９４３号によって全般的に記載されており、同特許の全体を本願に引用して援用する。
計測ツールが、限界寸法（ＣＤ）、オーバーレイ、側壁角度、膜厚またはプロセス関連パラメータ（たとえば焦点、線量など）などであるが、これに限定されない１つ以上のターゲットの特性を測定してもよいことが本明細書でさらに認識される。ターゲットは、たとえばメモリダイにおける格子など、本質的に周期的である一定の関心領域を含んでもよい。計測ターゲットは、様々な空間特性をさらに備えてもよく、典型的に１つ以上のリソグラフで異なった露光で印刷されたかもしれない１つ以上の層にフィーチャを含んでもよい１つ以上のセルから構成される。ターゲットまたはセルは、二重または四重の回転対称、鏡映対称などの様々な対称を備えてもよい。そのような計測構造の例が米国特許第６，９８５，６１８号に記載されており、同特許の全体を本願に引用して援用する。異なるセルまたはセルの組合せが異なった層または露光ステップに属してもよい。個々のセルは孤立した非周期フィーチャを備えてもよいか、あるいは、それらは１、２もしくは３次元周期構造または非周期および周期構造の組合せから構成されてもよい。周期構造はセグメント化されていなくてもよく、または、それらは、それらを印刷するために使用されるリソグラフィプロセスの最小限の、またはそれに近い設計ルールで細かくセグメント化されたフィーチャから構成されてもよい。計測ターゲットは、計測構造の同じ層で、または上位、下位の層で、または層間でダミー化構造と連結されても、または近接していてもよい。ターゲットは、厚さが計測ツールによって測定されることができる複数の層（たとえば膜）を含むことができる。ターゲットは、（たとえば、位置合わせ、オーバーレイ位置決め動作などでの）使用のために半導体ウエハに配置されるターゲット設計を含むことができる。さらに、ターゲットは、半導体ウエハ上の複数の部位に設置されてもよい。たとえば、ターゲットは、スクライブライン内に（たとえば、ダイ間に）設置されても、および／またはダイ自体に設置されてもよい。複数のターゲットが、米国特許第７，４７８，０１９号に記載されるように、同じまたは複数の計測ツールによって同時にまたは連続的に測定されてもよく、同特許の全体を本願に引用して援用する。
本明細書に記載された主題は、時に他の部品内に含まれる、またはそれと接続される異なる部品を例示する。そのように描かれたアーキテクチャが単に例証的であること、および実際、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実装されることができることが理解されるべきである。概念的な意味で、同じ機能性を達成する任意の部品の配置は、所望の機能性が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能性を達成するために本明細書で組み合わされた任意の２つの部品は、アーキテクチャまたは中間の部品に関係なく、所望の機能性が達成されるように互い「と関連付けられて」みなされることができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの部品は、所望の機能性を達成するために互いに「接続」または「結合」されると見られることもでき、そしてそのように関連付けられることが可能な任意の２つの部品は、所望の機能性を達成するために互いに「結合可能」であると見られることもできる。結合可能の具体例は、物理的に対話可能なおよび／もしくは物理的に対話している部品、ならびに／またはワイヤレスで対話可能なおよび／もしくはワイヤレスで対話している部品、ならびに／または論理的に対話可能なおよび／もしくは論理的に対話している部品を含むが、これらに限定されない。
本開示およびその付随する利点の多くが上記記載によって理解されるであろうと思われ、そして開示された主題から逸脱することなく、またはその実質的な利点のすべてを犠牲にすることなく、部品の形状、構成および配置に様々な変更がなされてもよいことが明らかであろう。記載される形態は単に説明的であり、そのような変更を包含し、含むことが以下の請求項の意図である。さらには、本発明が添付の請求項によって定められることが理解されるべきである。

Claims (30)

  1. 少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を備え、特定の非対称セグメント化パターン要素が、少なくとも２つのセグメントを含み、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、試料上に前記特定の非対称セグメント化パターン要素の前記画像を生成するための一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の場所を示し、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、非セグメント化フィーチャを構成し、前記非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントが、非セグメント化画像を介して試料上に生成された前記非セグメント化フィーチャの１以上の次元に寄与し、前記非セグメント化フィーチャは、１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットの部分を含み、前記１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットは、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントから生成され、前記少なくとも２つのセグメントは、１以上の非対称散乱バーと１以上のオーバーレイターゲットパターンを含む、
    リソグラフィマスク。
  2. 請求項１に記載のリソグラフィマスクであって、
    前記非対称セグメント化パターン要素とは異なる少なくとも１つの追加のパターン要素をさらに備えることを特徴とするリソグラフィマスク。
  3. 請求項２に記載のリソグラフィマスクであって、前記一組の投影光学系によって生成される前記試料上の前記少なくとも１つの追加のパターン要素の画像の位置が、前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った前記試料の前記場所に対して一定であることを特徴とするリソグラフィマスク。
  4. 請求項３に記載のリソグラフィマスクであって、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、
    非セグメント化パターン要素または対称セグメント化パターン要素の少なくとも１つから成ることを特徴とするリソグラフィマスク。
  5. 請求項２に記載のリソグラフィマスクであって、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、追加の非対称セグメント化パターン要素であり、特定の追加のパターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記一組の投影光学系によって生成される前記試料上の前記特定の追加のパターン要素の画像が追加の非セグメント化パターン画像であるように、前記一組の投影光学系の前記分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記追加の非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の前記場所を示し、前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った試料の偏差が、第１の方向に沿った前記非セグメント化パターン画像の前記位置の偏差および前記第１の方向と反対の第２の方向に沿った前記追加の非セグメント化パターン画像の偏差を生成することを特徴とするリソグラフィマスク。
  6. 請求項２に記載のリソグラフィマスクであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、複数のセル構造にわたって分布される２つ以上のセグメント化パターン要素を含み、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、複数のセル構造にわたって分布される２つ以上の追加のパターン要素を含むことを特徴とするリソグラフィマスク。
  7. 請求項１に記載のリソグラフィマスクであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、実質的に不透明材料から成ることを特徴とするリソグラフィマスク。
  8. 請求項７に記載のリソグラフィマスクであって、前記実質的に不透明材料が、金属を含むことを特徴とするリソグラフィマスク。
  9. 請求項１に記載のリソグラフィマスクであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、バイナリパターン要素から成ることを特徴とするリソグラフィマスク。
  10. リソグラフィマスクを固定するように構成されるマスク支持装置であって、前記リソグラフィマスクが、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含み、特定の非対称セグメント化パターン要素が、少なくとも２つのセグメントを含む、マスク支持装置と、
    前記リソグラフィマスクに照明を向けるように構成される照明源と、
    試料上に前記特定の非対称セグメント化パターン要素の画像を生成するように構成される一組の投影光学系であって、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の前記画像が非セグメント化パターン画像であるように、前記一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の場所を示す、一組の投影光学系とを備え、
    前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、非セグメント化フィーチャを構成し、前記非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントが、非セグメント化画像を介して試料上に生成された前記非セグメント化フィーチャの１以上の次元に寄与し、前記非セグメント化フィーチャは、１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットの部分を含み、前記１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットは、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントから生成され、前記少なくとも２つのセグメントは、１以上の非対称散乱バーと１以上のオーバーレイターゲットパターンを含む、
    リソグラフィシステム。
  11. 請求項１０に記載のリソグラフィシステムであって、前記リソグラフィマスクが、
    前記非対称セグメント化パターン要素とは異なる少なくとも１つの追加のパターン要素をさらに備えることを特徴とするリソグラフィシステム。
  12. 請求項１１に記載のリソグラフィシステムであって、前記一組の投影光学系によって生成される前記試料上の前記少なくとも１つの追加のパターン要素の画像の位置が、前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った前記試料の前記場所に対して一定であることを特徴とするリソグラフィシステム。
  13. 請求項１２に記載のリソグラフィシステムであって、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、
    非セグメント化パターン要素または対称セグメント化パターン要素の少なくとも１つから成ることを特徴とするリソグラフィシステム。
  14. 請求項１１に記載のリソグラフィシステムであって、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、追加の非対称セグメント化パターン要素であり、特定の追加のパターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記一組の投影光学系によって生成される前記試料上の前記特定の追加のパターン要素の画像が追加の非セグメント化パターン画像であるように、前記一組の投影光学系の前記分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記追加の非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の前記場所を示し、前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った試料の偏差が、第１の方向に沿った前記非セグメント化パターン画像の前記位置の偏差および前記第１の方向と反対の第２の方向に沿った前記追加の非セグメント化パターン画像の偏差を生成することを特徴とするリソグラフィシステム。
  15. 請求項１１に記載のリソグラフィシステムであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、複数のセル構造にわたって分布される２つ以上のセグメント化パターン要素を含み、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、複数のセル構造にわたって分布される２つ以上の追加のパターン要素を含むことを特徴とするリソグラフィシステム。
  16. 請求項１０に記載のリソグラフィシステムであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、実質的に不透明材料から成ることを特徴とするリソグラフィシステム。
  17. 請求項１６に記載のリソグラフィシステムであって、前記実質的に不透明材料が、金属を含むことを特徴とするリソグラフィシステム。
  18. 請求項１０に記載のリソグラフィシステムであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、バイナリパターン要素から成ることを特徴とするリソグラフィシステム。
  19. 計測ターゲットを載置した前記基板を支持するように構成される試料台であって、前記計測ターゲットが、リソグラフィマスクの画像と関連付けられ、前記リソグラフィマスクが、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含み、特定の非対称セグメント化パターン要素が、少なくとも２つのセグメントを含み、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、試料上に前記特定の非対称セグメント化パターン要素の前記画像を生成するための一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の場所を示す、試料台であり、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、非セグメント化フィーチャを構成し、前記非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントが、非セグメント化画像を介して試料上に生成された前記非セグメント化フィーチャの１以上の次元に寄与し、前記非セグメント化フィーチャは、１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットの部分を含み、前記１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットは、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントから生成され、前記少なくとも２つのセグメントは、１以上の非対称散乱バーと１以上のオーバーレイターゲットパターンを含む、試料台と、
    前記計測ターゲットを照明するように構成される少なくとも１つの照明源と、
    前記計測ターゲットからの照明を受光するように構成される少なくとも１つの検出器と、
    前記検出器に通信可能に結合され、かつ前記非セグメント化パターン画像の前記位置に基づいて前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った前記試料の前記場所を決定するように構成される少なくとも１つのコントローラとを備えることを特徴とする、計測システム。
  20. 請求項１９に記載の計測システムであって、前記計測ターゲットからの前記照明が、反射照明、散乱照明、または発光照明の少なくとも１つを含むことを特徴とする計測システム。
  21. 請求項１９に記載の計測システムであって、前記リソグラフィマスクが、
    前記非対称セグメント化パターン要素とは異なる少なくとも１つの追加のパターン要素をさらに備えることを特徴とする計測システム。
  22. 請求項２１に記載の計測システムであって、前記一組の投影光学系によって生成される前記試料上の前記少なくとも１つの追加のパターン要素の画像の位置が、前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った前記試料の前記場所に対して一定であることを特徴とする計測システム。
  23. 請求項２２に記載の計測システムであって、前記計測ターゲットが、第１の層及び第２の層を有する格子上格子計測ターゲットであり、前記非セグメント化パターン画像が、前記格子上格子計測ターゲットの前記第１の層と関連付けられ、前記少なくとも１つの追加のパターン要素の前記画像が、前記格子上格子計測ターゲットの前記第２の層と関連付けられ、前記コントローラは、前記非セグメント化パターン画像の前記位置に基づいて前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った前記試料の前記場所を決定することを特徴とする計測システム。
  24. 請求項２２に記載の計測システムであって、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、
    非セグメント化パターン要素または対称セグメント化パターン要素の少なくとも１つから成ることを特徴とする計測システム。
  25. 請求項２１に記載の計測システムであって、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、追加の非対称セグメント化パターン要素であり、特定の追加のパターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記一組の投影光学系によって生成される前記試料上の前記特定の追加のパターン要素の画像が追加の非セグメント化パターン画像であるように、前記一組の投影光学系の前記分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記追加の非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の前記場所を示し、前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った試料の偏差が、第１の方向に沿った前記非セグメント化パターン画像の前記位置の偏差および前記第１の方向と反対の第２の方向に沿った前記追加の非セグメント化パターン画像の偏差を生成することを特徴とする計測システム。
  26. 請求項２１に記載の計測システムであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、複数のセル構造にわたって分布される２つ以上のセグメント化パターン要素を含み、前記少なくとも１つの追加のパターン要素が、複数のセル構造にわたって分布される２つ以上の追加のパターン要素を含むことを特徴とする計測システム。
  27. 請求項１９に記載の計測システムであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、実質的に不透明材料から成ることを特徴とする計測システム。
  28. 請求項２７に記載の計測システムであって、前記実質的に不透明材料が、金属を含むことを特徴とする計測システム。
  29. 請求項１９に記載の計測システムであって、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、バイナリパターン要素から成ることを特徴とする計測システム。
  30. リソグラフィシステムの光軸に沿った試料の位置を決定するための方法であって、
    一組の投影光学系でリソグラフィマスクの画像を生成することであり、前記リソグラフィマスクが、少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素を含み、特定の非対称セグメント化パターン要素が、少なくとも２つのセグメントを含み、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の連続するセグメント間の分離距離が、前記特定の非対称セグメント化パターン要素の画像が非セグメント化パターン画像であるように、試料上に前記特定の非対称セグメント化パターン要素の前記画像を生成するための一組の投影光学系の分解能より小さいように構成可能であり、前記試料上の前記非セグメント化パターン画像の位置が、前記一組の投影光学系の光軸に沿った前記試料の場所を示すことであり、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素が、非セグメント化フィーチャを構成し、前記非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントが、非セグメント化画像を介して試料上に生成された前記非セグメント化フィーチャの１以上の次元に寄与し、前記非セグメント化フィーチャは、１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットの部分を含み、前記１以上の焦点感応オーバーレイ計測ターゲットは、前記少なくとも１つの非対称セグメント化パターン要素の前記少なくとも２つのセグメントから生成され、前記少なくとも２つのセグメントは、１以上の非対称散乱バーと１以上のオーバーレイターゲットパターンを含む、ことと、
    計測ツールを使用して前記特定の非対称セグメント化パターン要素と関連付けられる前記非セグメント化パターン画像の前記位置を測定することと、
    前記非セグメント化パターン画像の前記測定位置に基づいて前記一組の投影光学系の前記光軸に沿った前記試料の前記場所を決定することを含む、方法。
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