KR20220143941A - 스택 정렬 기법 - Google Patents

Abstract

본 명세서에는 복수의 기판을 포함하는 기판 스택이 개시되며, 기판 스택의 각 기판은 적어도 하나의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 각 기판의 적어도 하나의 정렬 개구부 세트는 광 빔이 각 기판의 대응하는 정렬 개구부들을 통과하도록 정렬되며; 각 기판은 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 정렬 개구부를 포함한다.

Description

스택 정렬 기법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 3월 24일자로 제출되어 그 전체가 참조로 본 명세서에 편입되어 있는 EP 출원 20165332.6의 우선권을 주장한다.

기술분야

본 명세서에 제공된 실시예들은 일반적으로 기판들의 스택 내의 기판들의 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있는 기법들에 관한 것이다. 실시예들은 멀티빔 하전 입자 장치에서 하전 입자들의 서브빔들의 조작을 위한 디바이스의 제조 및/또는 테스팅에 특히 적합하다.

반도체 집적회로(integrated circuit: IC) 칩들을 제조할 때, 제조 프로세스들 중에 기판(즉, 웨이퍼) 또는 마스크 상에는 예를 들면, 광학적 효과들 및 우발적인 입자들의 결과로서 바람직하지 않은 패턴 결함들이 불가피하게 발생하여, 수율을 저하시킨다. 따라서 바람직하지 않은 패턴 결함들의 정도를 모니터링하는 것은 IC 칩들의 제조에 있어서 중요한 프로세스이다. 보다 일반적으로, 기판 또는 다른 물체/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 그 제조 중 및/또는 제조 후의 중요한 프로세스이다.

물체들을 검사하기 위해, 예를 들면 패턴 결함들을 검출하기 위해 하전 입자 빔에 의한 패턴 검사 툴들이 사용되고 있다. 이들 툴은 전형적으로 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)과 같은 전자 현미경 기법들을 이용한다. SEM에서는, 상대적으로 높은 에너지의 전자들의 1차 전자 빔이 상대적으로 낮은 랜딩 에너지(landing energy)로 샘플에 랜딩하기 위해 최종 감속 단계로 타겟으로 지향된다. 전자 빔은 샘플 상에 프로빙 스팟(probing spot)으로서 집속된다. 프로빙 스팟에서의 재료 구조와 전자 빔으로부터의 랜딩 전자들 사이의 상호 작용은 2차 전자들, 후방 산란 전자들, 또는 오제 전자들(Auger electrons)과 같은 전자들을 표면으로부터 방출시킨다. 발생된 2차 전자들은 샘플의 재료 구조로부터 방출될 수 있다. 1차 전자 빔을 샘플 표면 위로 프로빙 스팟으로서 스캔함으로써, 2차 전자들이 샘플 표면을 가로질러 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터 이들 방출된 2차 전자를 수집함으로써, 패턴 검사 툴은 샘플 표면의 재료 구조의 특성을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다.

하전 입자 빔의 다른 용도는 리소그래피이다. 하전 입자 빔은 기판 표면의 레지스트 층과 반응한다. 하전 입자 빔이 지향되는 레지스트 층 상의 위치들을 제어함으로써 레지스트 내에 원하는 패턴이 생성될 수 있다.

하전 입자 장치는 하전 입자들의 하나 이상의 빔을 생성, 조명, 투사, 및/또는 검출하기 위한 장치일 수 있다. 하전 입자 장치 내에는, 하전 입자들의 하나 이상의 빔을 조작하기 위한 다수의 디바이스가 제공된다. 각 디바이스는 기판들의 스택을 포함할 수 있다. 기판들의 스택을 포함하는 디바이스들의 제조 및 테스팅을 개선할 보편적인 필요성이 있다.

본 명세서에 제공된 실시예들은 스택에서 기판들의 상대적인 정렬을 결정하기 위한 기법들을 개시한다. 실시예들은 기판의 스택과 스택의 PCB 지지체의 상대적인 정렬을 결정하는 것도 포함한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 복수의 기판을 포함하는 기판 스택이 제공되며, 기판 스택의 각 기판은 적어도 하나의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 각 기판의 적어도 하나의 정렬 개구부 세트는 광 빔이 각 기판의 대응하는 정렬 개구부들을 통과하도록 정렬되며; 각 기판은 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 정렬 개구부를 포함한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 복수의 기판을 포함하는 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법이 제공되며, 상기 방법은: 기판 스택의 각 기판에 획정된 각각의 복수의 정렬 개구부를 통과한 복수의 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택의 적어도 2개의 기판의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함하고, 기판 스택을 관통하는 각 광 빔 경로에 대해, 광 빔 경로 상의 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 가지며; 복수의 광 빔 경로 중 적어도 2개의 광 빔 경로 각각에 대해, 광 빔 경로 상의 기판들 중 상이한 기판은, 기판 스택의 적어도 2개의 기판 각각에 대해 하나의 기판만의 위치를 나타내는 위치들을 갖는 하나 이상의 광 빔 경로가 존재하도록, 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 제2 양태에 따른 방법을 수행함으로써 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템이 제공된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 툴이 제공되며, 상기 툴은: 제1 양태에 따른 기판 스택을 유지하도록 구성된 스택 홀더; 기판 스택의 표면의 적어도 일부를 조명하도록 구성된 조명기; 및 기판 스택을 통과한 복수의 광 빔에 의거하여 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 광 검출기를 포함한다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 제4 양태에 따른 툴 및 제3 양태에 따른 컴퓨팅 시스템을 포함하는 시스템이 제공된다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법이 제공되며, 기판 스택은 적어도 2개의 기판을 가지며, 기판들 각각에는 각 기판의 각 정렬 개구부와 연관된 기판 스택을 통한 관통 통로가 존재하도록 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들과 정렬되는 복수의 정렬 개구부가 존재하고, 상기 방법은: 복수의 광 빔 - 각 광 빔은 각각의 관통 통로를 통해 기판 스택을 관통하는 광 경로를 따라 통과했음 - 의 상대 위치들을 결정하는 단계; 및 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택의 기판들의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함하고; 관통 통로를 통한 대응하는 광 경로에 대한 관통 통로를 획정하는 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 가지며; 각 광 경로마다, 기판 스택의 상이한 기판은 기판 스택의 대응하는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 직경을 갖는다.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 빔 매니퓰레이터들을 포함하는 기판들의 기판 스택이 제공되며, 기판 스택은 적어도 2개의 기판을 가지며, 각 기판에는 각 기판의 각 정렬 개구부와 연관된 기판 스택을 통한 관통 통로가 존재하도록 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들과 정렬되는 복수의 정렬 개구부가 존재하고; 복수의 관통 통로 각각은 광 빔의 통과를 위한 것이며 광 빔들은 기판 스택의 기판들의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 데 적합하고; 관통 통로를 통한 대응하는 광 경로에 대한 관통 통로를 획정하는 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 가지며; 기판 스택의 상이한 기판은 기판 스택의 대응하는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는다.

본 발명의 제8 양태에 따르면, 인쇄 회로 기판인 PCB와 제33 항 또는 제34 항의 기판 스택의 조합이 제공되며, 기판 스택은 PCB 상에 제공되고, PCB에는 스택 광원과 상호 작용하기 위해 기판 스택의 관통 통로와 정렬되도록 구성된 개구부가 획정되고; PCB의 표면은 PCB 광원과 상호 작용하도록 구성된 복수의 정렬 구조를 포함한다.

본 발명의 제9 양태에 따르면, 인쇄 회로 기판인 PCB와, 빔 경로 개구부들을 위한 복수의 관통 통로가 획정된 기판 스택의 조합이 제공되며, 기판 스택은 PCB 상에 제공되고, PCB의 표면에는 PCB의 정렬을 결정할 수 있도록 광원과 상호 작용하도록 구성된 복수의 정렬 구조가 있다.

본 발명의 제10 양태에 따르면, 기판 스택과 인쇄 회로 기판인 PCB의 상대적인 정렬을 결정하는 방법이 제공되며, 기판 스택은 PCB 상에 제공되고, 상기 방법은: 기판 스택을 관통하는 각각의 복수의 개구부와 PCB의 적어도 하나의 개구부 양자 모두를 통과한 복수의 제1 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 복수의 PCB 정렬 구조에 의존하는 복수의 제2 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및 복수의 제1 및 제2 광 빔의 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제11 양태에 따르면, 제10 양태에 따른 방법을 수행함으로써 PCB와 기판 스택의 정렬을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템이 제공된다.

본 발명의 특정 실시예들을 예시 및 예로서 명시한 첨부 도면들과 연계하여 취해진 이하의 설명으로부터 본 발명의 다른 이점들이 분명해질 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 양태들은 첨부 도면들과 연계하여 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 멀티빔 장치를 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 소스 변환 유닛의 예시적인 구성을 도시하는 예시적인 멀티빔 장치의 개략도이다.
도 4는 실시예에 따른 2개의 기판의 스택을 통한 단면을 나타내는 개략도이다.
도 5는 실시예들에 따른 광 스팟들의 4개의 상이한 상대 위치를 나타낸다.
도 6a와 도 6b는 실시예에 따른 정렬 개구부 세트들의 구성들을 나타낸다.

이제 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 그 예들이 첨부 도면들에 도시되어 있다. 이하의 설명은 달리 명시되지 않는 한 상이한 도면들에서 동일한 숫자들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 이하의 설명에 기재된 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내는 것은 아니다. 오히려, 이들은 첨부된 청구범위에 기술되어 있는 본 발명과 관련된 양태들에 따른 장치들 및 방법들의 예들일 뿐이다.

IC 칩 상의 트랜지스터들, 커패시터들, 다이오드들 등과 같은 회로 컴포넌트들의 패킹 밀도를 크게 높임으로써 디바이스들의 물리적 크기의 축소 및 전자 디바이스들의 컴퓨팅 파워의 향상이 달성될 수 있다. 이는 더욱 더 작은 구조들을 제작할 수 있게 하는 분해능의 향상에 의해 가능해졌다. 예를 들어, 엄지손톱 크기인 2019년 이전에 이용 가능한 스마트폰 IC 칩은 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수 있는데, 각 트랜지스터의 크기는 인간의 머리카락의 1/1000 미만이다. 그래서, 반도체 IC의 제조가 수백 개의 개별 단계를 갖는 복잡하고 시간 소모적인 프로세스라는 것은 놀라운 일이 아니다. 단 한 단계에서의 에러들도 최종 제품의 기능에 극적인 영향을 미칠 가능성이 있다. 단 하나의 "킬러 결함(killer defect)"도 디바이스의 고장을 일으킬 수 있다. 제조 프로세스의 목표는 프로세스의 전체 수율을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 50 단계의 프로세스(단계는 웨이퍼 상에 형성되는 층들의 개수를 나타낼 수 있음)에서 75%의 수율을 얻으려면, 각 개별 단계는 99.4%를 넘는 수율을 가져야 한다. 개별 단계가 95%의 수율을 가지면, 전체 프로세스의 수율은 7 내지 8%까지 낮아지게 된다.

IC 칩 제조 시설에서는 높은 프로세스 수율이 바람직하지만, 시간당 처리되는 기판의 개수로 정의되는 높은 기판(즉, 웨이퍼) 스루풋을 유지하는 것도 필수적이다. 높은 프로세스 수율과 높은 기판 스루풋은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 특히 결함들을 검토하기 위해 운영자의 개입이 필요한 경우에 그렇다. 그래서, (주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: 'SEM')과 같은) 검사 툴들에 의한 마이크로 및 나노 스케일 결함들의 높은 스루풋의 검출 및 식별은 높은 수율과 저비용을 유지하는 데 필수적이다.

SEM은 스캐닝 디바이스와 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는 1차 전자들을 생성하기 위한 전자 소스를 포함하는 조명 장치와, 1차 전자들의 하나 이상의 집속된 빔으로 기판과 같은 샘플을 스캐닝하기 위한 투영 장치를 포함한다. 1차 전자들은 샘플과 상호 작용하여 2차 전자들을 발생시킨다. SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔됨에 따라 검출 장치는 샘플로부터 2차 전자들을 캡처한다. 높은 스루풋의 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 1차 전자들의 복수의 집속 빔, 즉 멀티빔을 사용한다. 멀티빔의 컴포넌트 빔들은 서브빔(sub-beams) 또는 빔릿(beamlets)으로 지칭될 수 있다. 멀티빔은 샘플의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있다. 따라서 멀티빔 검사 장치는 단일 빔 검사 장치보다 훨씬 빠른 속도로 샘플을 검사할 수 있다.

멀티빔 검사 장치에서, 1차 전자 빔들 중 일부의 경로들은 스캐닝 디바이스의 중심축, 즉 1차 전자 광축의 중간점으로부터 멀어지게 변위된다. 모든 전자 빔들이 실질적으로 동일한 입사각으로 및/또는 원하는 피치로 및/또는 샘플 표면 상의 원하는 위치에서 샘플 표면에 도달하도록 하기 위해, 중심축으로부터 보다 큰 반경방향 거리를 갖는 서브빔 경로들은 중심축에 보다 가까운 경로들을 갖는 서브빔 경로들보다 더 큰 각도로 이동하도록 조작되어야 한다. 이러한 보다 강력한 조작은 샘플 기판의 흐릿하고 초점이 맞지 않는 이미지들을 초래하는 수차들을 유발할 수 있다. 특히 중심축 상에 있지 않은 서브빔 경로들의 경우, 이들 서브빔 경로의 매니퓰레이터들은 보다 큰 전압으로 작동되어야 하기 때문에 서브빔들의 수차들은 중심축으로부터의 반경방향 변위와 함께 증가할 수 있다. 이들 수차는 2차 전자들이 검출될 때 이들과 결부된 상태로 남아 있을 수 있다. 따라서 이러한 수차들은 검사 중에 생성되는 이미지들의 품질을 저하시킨다.

알려진 멀티빔 검사 장치의 구현이 아래에서 설명된다.

도면들은 개략적이다. 따라서 도면들에서 컴포넌트들의 상대적 치수들은 명확성을 위해 과장되어 있다. 이하의 도면들의 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들 또는 개체들을 지칭하며, 개별 실시예들과 관련하여 차이점들만이 설명된다. 설명 및 도면들은 전자 광학 장치에 대한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 한정하는 데 사용되지는 않는다는 것이 이해된다. 따라서, 본 문서 전체에 걸쳐서 전자들에 대한 언급들은 보다 일반적으로는 하전 입자들에 대한 언급들로 여겨질 수 있으며, 하전 입자들은 반드시 전자들일 필요는 없다.

이제 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 도시하는 개략도인 도 1이 참조된다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 메인 챔버(10), 로드 락(load lock) 챔버(20), 전자 빔 툴(40), 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module: EFEM)(30), 및 컨트롤러(50)를 포함한다. 전자 빔 툴(40)은 메인 챔버(10) 내에 위치된다.

EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가 로딩 포트(들)를 포함할 수도 있다. 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)는 예를 들어, 기판들(예를 들면, 반도체 기판들 또는 다른 재료(들)로 제작된 기판들) 또는 검사 대상 샘플들(이하에서는 기판들, 웨이퍼들, 및 샘플들이 총칭적으로 "샘플들"로 지칭됨)을 포함하는 기판 FOUP(front opening unified pod: 전면 개방 통합 포드)를 수용일 수 있다. EFEM(30)의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 샘플들을 로드 락 챔버(20)로 운반한다.

로드 락 챔버(20)는 샘플 주변의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주변 환경의 압력보다 낮은 국소 가스 압력인 진공을 발생시킨다. 로드 락 챔버(20)는 로드 락 챔버(20) 내의 가스 분자들을 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드 락 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 락 챔버가 대기압보다 낮은 제1 압력에 도달하게 할 수 있다. 제1 압력에 도달하고 난 후에, 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 샘플을 로드 락 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 메인 챔버 진공 펌프 시스템은 샘플 주변의 압력이 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10) 내의 가스 분자들을 제거한다. 제2 압력에 도달하고 난 후, 샘플은 전자 빔 툴 - 이에 의해 샘플이 검사될 수 있음 - 로 운반된다. 전자 빔 툴(40)은 단일 빔 또는 멀티빔 전자 광학 장치를 포함할 수 있다.

컨트롤러(50)는 전자 빔 툴(40)에 전자식으로 연결된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성된 (컴퓨터와 같은) 프로세서일 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성된 처리 회로도 포함할 수 있다. 컨트롤러(50)는 메인 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도 1에 도시되어 있으나, 컨트롤러(50)는 이 구조의 일부일 수도 있다는 것이 이해된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치의 컴포넌트 요소들 중 하나에 위치될 수 있거나 컴포넌트 요소들 중 적어도 2개에 걸쳐 분산될 수 있다. 본 발명은 전자 빔 검사 툴을 수용하는 메인 챔버(10)의 예들을 제공하지만, 본 발명의 양태들은 그 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 툴을 수용하는 챔버에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 그 보다는, 전술한 원리들은 제2 압력 하에서 작동하는 장치의 다른 툴들 및 다른 구성들에도 적용될 수 있다는 것이 이해된다.

이제 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부인 멀티빔 검사 툴을 포함하는 예시적인 전자 빔 툴(40)을 도시하는 개략도인 도 2가 참조된다. 멀티빔 전자 빔 툴(40)(본 명세서에서는 장치(40)로도 지칭됨)은 전자 소스(201), 건 애퍼처 플레이트(gun aperture plate)(271), 집광 렌즈(210), 소스 변환 유닛(220), 1차 투영 장치(230), 전동 스테이지(209), 및 샘플 홀더(207)를 포함한다. 전자 소스(201), 건 애퍼처 플레이트(271), 집광 렌즈(210), 소스 변환 유닛(220)은 멀티빔 전자 빔 툴(40)에 의해 구성되는 조명 장치의 컴포넌트들이다. 샘플 홀더(207)는 검사를 위해 샘플(208)(예를 들면, 기판 또는 마스크)을 유지하도록 전동 스테이지(209)에 의해 지지된다. 멀티빔 전자 빔 툴(40)은 2차 투영 장치(250) 및 연관된 전자 검출 디바이스(240)를 더 포함할 수 있다. 1차 투영 장치(230)는 대물 렌즈(231)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(240)는 복수의 검출 소자(241, 242, 및 243)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(beam separator)(233)와 편향 스캐닝 유닛(deflection scanning unit)(232)이 1차 투영 장치(230) 내부에 위치될 수 있다.

1차 빔을 발생시키는 데 사용되는 컴포넌트들은 장치(40)의 1차 전자 광축과 정렬될 수 있다. 이들 컴포넌트는 전자 소스(201), 건 애퍼처 플레이트(271), 집광 렌즈(210), 소스 변환 유닛(220), 빔 분리기(233), 편향 스캐닝 유닛(232), 및 1차 투영 장치(230)를 포함할 수 있다. 2차 투영 장치(250) 및 그 연관된 전자 검출 디바이스(240)는 장치(40)의 2차 전자 광축(251)과 정렬될 수 있다.

1차 전자 광축(204)은 조명 장치인 전자 빔 툴(40)의 부분의 전자 광축에 의해 구성된다. 2차 전자 광축(251)은 검출 장치인 전자 빔 툴(40)의 부분의 전자 광축이다. 1차 전자 광축(204)은 본 명세서에서 1차 광축(참조를 용이하게 하기 위해) 또는 하전 입자 광축으로도 지칭될 수 있다. 2차 전자 광축(251)은 본 명세서에서 2차 광축 또는 2차 하전 입자 광축으로도 지칭될 수 있다.

전자 소스(201)는 캐소드(도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 작동 중에, 전자 소스(201)는 캐소드로부터 1차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 1차 전자들은 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출되거나 가속되어 1차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(203)를 형성하는 1차 전자 빔(202)을 형성한다. 1차 전자 빔(202)은 1차 빔 크로스오버(203)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.

이 구성에서, 1차 전자 빔은 샘플에 도달할 시점에는, 및 바람직하게는 투영 장치에 도달하기 전에 멀티빔이 된다. 이러한 멀티빔은 다수의 다양한 방식으로 1차 전자 빔으로부터 발생될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔은 크로스오버 앞에 위치된 멀티빔 어레이, 소스 변환 유닛(220)에 위치된 멀티빔 어레이, 또는 이들 위치 사이의 임의의 지점에 위치된 멀티빔 어레이에 의해 발생될 수 있다. 멀티빔 어레이는 빔 경로를 가로질러 어레이로 배치된 복수의 전자 빔 조작 요소를 포함할 수 있다. 각 조작 요소는 서브빔을 발생시키도록 1차 전자 빔에 영향을 줄 수 있다. 그래서 멀티빔 어레이는 입사 1차 빔 경로와 상호 작용하여 멀티빔 어레이의 다운빔(down-beam)의 멀티빔 경로를 생성한다.

건 애퍼처 플레이트(271)는 작동 시 쿨롱 효과를 저감하기 위해 1차 전자 빔(202)의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 쿨롱 효과는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 프로브 스팟들(221, 222, 및 223) 각각의 크기를 확대하며, 그에 따라 검사 분해능을 저하시킬 수 있다. 건 애퍼처 플레이트(271)는 쿨롱 애퍼처 어레이로도 지칭될 수 있다.

집광 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)을 집속하도록 구성된다. 집광 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)을 평행 빔이 되어 소스 변환 유닛(220)에 수직으로 입사하게 집속하도록 설계될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 그 제1 주 평면의 위치가 이동 가능하도록 구성될 수 있는 가동식 집광 렌즈일 수 있다. 가동식 집광 렌즈는 자성이 되도록 구성될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 회전 방지 집광 렌즈일 수 있고 및/또는 이동 가능할 수도 있다.

소스 변환 유닛(220)은 이미지 형성 소자 어레이, 수차 보상기 어레이, 빔 제한 애퍼처 어레이, 및 프리벤딩 마이크로 디플렉터(pre-bending micro-deflector) 어레이를 포함할 수 있다. 프리벤딩 마이크로 디플렉터 어레이는 1차 전자 빔(202)의 복수의 1차 서브빔(211, 212, 213)을 편향시켜 빔 제한 애퍼처 어레이, 이미지 형성 소자 어레이, 및 수차 보상기 어레이에 수직으로 진입하게 할 수 있다. 이 구성에서, 이미지 형성 소자 어레이는 멀티빔 경로의 복수의 서브빔, 즉 1차 서브빔(211, 212, 및 213)을 발생시키기 위해 멀티빔 어레이로서 기능할 수 있다. 이미지 형성 어레이는 1차 전자 빔(202)의 복수의 1차 서브빔(211, 212, 및 213)에 영향을 주고 1차 빔 크로스오버(203)의 복수의 평행 이미지(가상 또는 실제) - 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 각각에 하나씩 - 를 형성하기 위해 마이크로 디플렉터들 또는 마이크로렌즈들(또는 양자의 조합)과 같은 복수의 전자 빔 매니퓰레이터를 포함할 수 있다. 수차 보상기 어레이는 필드 곡률 보상기 어레이(도시되지 않음) 및 비점수차 보상기 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 필드 곡률 수차들을 보상하기 위해 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 비점수차 보상기 어레이는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 비점수차들을 보상하기 위해 복수의 마이크로 스티그메이터(micro-stigmator)를 포함할 수 있다. 빔 제한 애퍼처 어레이는 개별 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 직경들을 제한하도록 구성될 수 있다. 도 2는 예로서 3개의 1차 서브빔(211, 212, 및 213)을 도시하고 있는데, 소스 변환 유닛(220)은 임의의 개수의 1차 서브빔을 형성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 컨트롤러(50)는 소스 변환 유닛(220), 전자 검출 디바이스(240), 1차 투영 장치(230), 또는 전동 스테이지(209)와 같은 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분에 연결될 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 컨트롤러(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능들을 수행할 수 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 멀티빔 장치를 포함하여 하전 입자 빔 검사 장치의 작동을 관제하기 위해 다양한 제어 신호들도 발생시킬 수 있다.

집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력(focusing power)을 변화시킴으로써 소스 변환 유닛(220)의 다운빔의 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 전류를 조정하도록 또한 구성될 수 있다. 대체로서 또는 추가적으로, 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 전류들은 개별 1차 서브빔들에 대응하는 빔 제한 애퍼처 어레이 내의 빔 제한 애퍼처들의 반경방향 크기들을 변경함으로써 변경될 수도 있다. 전류는 빔 제한 애퍼처들의 반경방향 크기들과 집광 렌즈(210)의 집속력 양자 모두를 변경함으로써 변경될 수도 있다. 집광 렌즈가 이동 가능하며 자성인 경우, 축외 서브빔들(212, 213)은 회전 각도들로 소스 변환 유닛(220)을 조명하는 결과를 이룰 수 있다. 회전 각도들은 가동식 집광 렌즈의 집속력 또는 제1 주 평면의 위치에 따라 변한다. 회전 방지 집광 렌즈인 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력이 변화되는 동안에도 회전 각도를 불변으로 유지하도록 구성될 수 있다. 가동식이기도 한 이러한 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력과 그 제1 주 평면의 위치가 변할 때 회전 각도들이 변하지 않게 할 수 있다.

대물 렌즈(231)는 검사를 위한 샘플(208) 상에 서브빔들(211, 212, 및 213)을 집속시키도록 구성될 수 있으며, 샘플(208)의 표면 상에 3개의 프로브 스팟(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다.

빔 분리기(233)는 예를 들면, 정전 쌍극자장(electrostatic dipole field)과 자기 쌍극자장(magnetic dipole field)(도 2에는 도시되지 않음)을 발생시키는 정전 디플렉터를 포함하는 빈 필터(Wien filter)일 수 있다. 작동 중에, 빔 분리기(233)는 정전 쌍극자장에 의해 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 개별 전자들에 정전력을 가하도록 구성될 수 있다. 정전력은 빔 분리기(233)의 자기 쌍극자장에 의해 개별 전자들에 가해지는 자력과 크기는 같지만 방향은 반대이다. 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)은 따라서 적어도 실질적으로 0도의 편향각으로 빔 분리기(233)를 적어도 실질적으로 직선으로 통과할 수 있다.

편향 스캐닝 유닛(232)은 작동 중에 샘플(208) 표면의 섹션 내의 개별 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스팟들(221, 222, 및 223)을 스캔하기 위해 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)을 편향시키도록 구성된다. 샘플(208) 상에의 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 또는 프로브 스팟들(221, 222, 및 223)의 입사에 응답하여, 2차 전자들과 후방 산란 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 발생된다. 2차 전자들은 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 및 263)으로 전파된다. 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)은 전형적으로 (전자 에너지 ≤ 50 eV를 갖는) 2차 전자들을 가지며 (50 eV와 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는) 후방 산란 전자들 중 적어도 일부를 또한 가질 수 있다. 빔 분리기(233)는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 경로를 2차 투영 장치(250) 쪽으로 편향시키도록 배치된다. 2차 투영 장치(250)는 후속적으로 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 경로를 전자 검출 디바이스(240)의 복수의 검출 구역(241, 242, 및 243)에 집속시킨다. 검출 구역들은 대응하는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출하도록 배치된 개별 검출 소자들(241, 242, 및 243)일 수 있다. 검출 구역들은 예를 들면, 샘플(208)의 대응하는 스캔된 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 컨트롤러(50) 또는 신호 처리 시스템(도시되지 않음)으로 송신되는 대응하는 신호들을 발생시킨다.

검출 소자들(241, 242, 및 243)은 대응하는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출할 수 있다. 검출 소자들(241, 242, 및 243)에의 2차 전자 빔들의 입사 시에, 이들 소자는 대응하는 강도 신호 출력들(도시되지 않음)을 발생시킬 수 있다. 출력들은 이미지 처리 시스템(예를 들면, 컨트롤러(50))으로 지향될 수 있다. 각 검출 소자(241, 242, 및 243)는 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 검출 소자의 강도 신호 출력은 검출 소자 내의 모든 픽셀들에 의해 발생된 신호들의 합일 수 있다.

컨트롤러(50)는 이미지 획득기(도시되지 않음) 및 스토리지 디바이스(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 퍼스널 컴퓨터(PC), 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스들 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 컨트롤러의 처리 기능의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 그래서, 이미지 획득기는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 스토리지 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오 등, 또는 이들의 조합과 같은, 신호 통신을 가능케 하는 장치(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신하고, 신호에 포함된 데이터를 처리하여, 그로부터 이미지를 구성할 수 있다. 이미지 획득기는 그래서 샘플(208)의 이미지들을 획득할 수 있다. 이미지 획득기는 윤곽들의 생성, 획득된 이미지 상에의 표시자들의 중첩 등과 같은 다양한 후처리 기능들도 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 스토리지는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, RAM(Random Access Memory), 다른 유형의 컴퓨터 가독 메모리 등과 같은 스토리지 매체일 수 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며, 스캔된 미가공 이미지 데이터(raw image data)를 원본 이미지들로 및 후처리 이미지들을 저장하는 데 사용될 수 있다.

이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 샘플(208)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 어느 기간에 걸쳐 복수 회 샘플링된 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 복수의 이미지를 포함할 수 있다. 복수의 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 복수의 이미지로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(50)는 검출된 2차 전자들의 분포를 획득하기 위한 측정 회로(예를 들면, 아날로그-디지털 변환기)를 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 중에 수집된 전자 분포 데이터는, 샘플 표면에 입사하는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 함께, 검사 중인 샘플 구조들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조들의 다양한 피처들을 드러내는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 그에 따라 샘플에 존재할 수 있는 임의의 결함들을 드러내는 데 사용될 수 있다.

컨트롤러(50)는 샘플(208)의 검사 중에 샘플(208)을 이동시키기 위해 전동 스테이지(209)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(50)는 전동 스테이지(209)가 적어도 샘플 검사 중에, 예를 들면 일정한 속도로 바람직하게는 연속적으로 샘플(208)을 소정 방향으로 이동시키도록 할 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 파라미터들에 따라 샘플(208)의 이동 속도를 변경하도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 스캐닝 프로세스의 검사 단계들의 특성에 따라 스테이지 속도(그 방향을 포함함)를 제어할 수 있다.

도 2는 장치(40)가 3개의 1차 전자 서브빔을 사용하는 것을 보여주고 있으나, 장치(40)는 2개 이상의 1차 전자 서브빔을 사용할 수도 있다는 것이 이해된다. 본 발명은 장치(40)에 사용되는 1차 전자 빔의 개수를 제한하지 않는다.

이제 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 소스 변환 유닛의 예시적인 구성을 도시하는 예시적인 멀티빔 장치의 개략도인 도 3이 참조된다. 장치(300)는 선택 소스(301), 사전 서브빔 형성 애퍼처 어레이(372), (도 2의 집광 렌즈(210)와 유사한) 집광 렌즈(310), 소스 변환 유닛(320), (도 2의 대물 렌즈(231)와 유사한) 대물 렌즈(331), 및 (도 2의 샘플(208)과 유사한) 샘플(308)을 포함할 수 있다. 선택 소스(301), 사전 서브빔 형성 애퍼처 어레이(372), 집광 렌즈(310)는 장치(300)에 의해 구성되는 조명 장치의 컴포넌트들일 수 있다. 소스 변환 유닛(320), 대물 렌즈(331)는 장치(300)에 의해 구성되는 투영 장치의 컴포넌트들일 수 있다. 소스 변환 유닛(320)은, 도 2의 이미지 형성 소자 어레이가 이미지 형성 소자 어레이(322)이고 도 2의 수차 보상기 어레이가 수차 보상기 어레이(324)이며 도 2의 빔 제한 애퍼처 어레이가 빔 제한 애퍼처 어레이(321)이고 도 2의 프리벤딩 마이크로 디플렉터 어레이가 프리벤딩 마이크로 디플렉터 어레이(323)인 도 2의 소스 변환 유닛(220)과 유사할 수 있다. 선택 소스(301), 사전 서브빔 형성 애퍼처 어레이(372), 집광 렌즈(310), 소스 변환 유닛(320), 및 대물 렌즈(331)는 장치의 1차 전자 광축(304)과 정렬된다. 전자 소스(301)는 대체로 1차 전자 광축(304)을 따라서 소스 크로스오버(가상 또는 실제)(301S)를 가지면서 1차 전자 빔(302)을 발생시킨다. 사전 서브빔 형성 애퍼처 어레이(372)는 1차 전자 빔(302)의 주변 전자들을 차단하여 결과적으로 발생되는 쿨롱 효과를 저감시킨다. 쿨롱 효과는 상이한 서브빔 경로들의 전자들 사이의 상호 작용으로 인한 서브빔들에의 수차의 근원이다. 1차 전자 빔(302)은 사전 서브빔 형성 메커니즘의 사전 서브빔 형성 애퍼처 어레이(372)에 의해, 3개의 서브빔(311, 312, 및 313)과 같이, 지정된 개수의 서브빔으로 트림될 수 있다. 이전 및 이하의 설명에서는 3개의 서브빔과 그 경로들이 언급되지만, 설명은 임의의 개수의 서브빔을 갖는 장치, 툴, 또는 시스템을 적용하는 것을 의도하고 있음을 이해해야 한다.

소스 변환 유닛(320)은 1차 전자 빔(302)의 서브빔들(311, 312, 및 313)을 제한하도록 구성된 빔 제한 애퍼처들을 갖는 빔릿(beamlet) 제한 애퍼처 어레이(321)를 포함할 수 있다. 소스 변환 유닛(320)은 이미지 형성 마이크로 디플렉터들(322_1, 322_2, 및 322_3)을 갖는 이미지 형성 소자 어레이(322)를 또한 포함할 수 있다. 각 서브빔의 경로와 연관된 각각의 마이크로 디플렉터가 있다. 마이크로 디플렉터들(322_1, 322_2, 및 322_3)은 서브빔들(311, 312, 및 313)의 경로들을 전자 광축(304) 쪽으로 편향시키도록 구성된다. 편향된 서브빔들(311, 312, 및 313)은 소스 크로스오버(301S)의 가상 이미지들을 형성한다. 가상 이미지들은 대물 렌즈(331)에 의해 샘플(308) 상에 투영되어 그 위에 3개의 프로브 스팟(391, 392, 및 393)인 프로브 스팟들을 형성한다. 각 프로브 스팟은 샘플 표면 상의 서브빔 경로의 입사 위치에 대응한다. 소스 변환 유닛(320)은 서브빔들 각각의 수차들을 보상하도록 구성된 수차 보상기 어레이(324)를 더 포함할 수 있다. 각 서브빔의 수차들은 전형적으로 샘플 표면에 형성되게 되는 프로브 스팟들(391, 392, 및 393)에 존재한다. 수차 보상기 어레이(324)는 마이크로렌즈들을 갖는 필드 곡률 보상기 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기와 마이크로렌즈들은 프로브 스팟들(391, 392 및 393)에서 분명하게 나타난 서브빔들의 필드 곡률 수차들을 보상하도록 구성된다. 수차 보상기 어레이(324)는 마이크로 스티그메이터들(micro-stigmators)을 갖는 비점수차 보상기 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 마이크로 스티그메이터들은, 보상하지 않을 경우 프로브 스팟들(391, 392, 및 393)에 존재하는 비점수차들을 보상하도록 서브빔에 작용하도록 제어된다.

소스 변환 유닛(320)은 서브빔들(311, 312, 및 313)을 각각 벤딩하기 위해 프리벤딩 마이크로 디플렉터들(323_1, 323_2, 및 323_3)을 갖는 프리벤딩 마이크로 디플렉터 어레이(323)를 더 포함할 수 있다. 프리벤딩 마이크로 디플렉터들(323_1, 323_2, 및 323_3)은 서브빔들의 경로를 빔릿 제한 애퍼처 어레이(321) 상으로 벤딩할 수 있다. 빔릿 제한 애퍼처 어레이(321)에 입사하는 서브빔 경로는 빔릿 제한 애퍼처 어레이(321)의 배향 평면에 직교할 수 있다. 집광 렌즈(310)는 서브빔들의 경로를 빔릿 제한 애퍼처 어레이(321) 상으로 지향시킬 수 있다. 집광 렌즈(310)는 3개의 서브빔(311, 312, 및 313)을, 소스 변환 유닛(320)에 수직으로 입사하도록 빔릿 제한 애퍼처 어레이(321)에 대응할 수 있는 1차 전자 광축(304)을 따라 평행한 빔이 되도록 집속시킬 수 있다.

이미지 형성 소자 어레이(322), 수차 보상기 어레이(324), 및 프리벤딩 마이크로 디플렉터 어레이(323)는 서브빔 조작 디바이스들의 복수의 층을 포함할 수 있는데, 그 중 일부는 예를 들면, 마이크로 디플렉터들, 마이크로렌즈들, 또는 마이크로 스티그메이터들의 형태 또는 어레이일 수 있다.

소스 변환 유닛(320)에서, 1차 전자 빔(302)의 서브빔들(311, 312, 및 313)은 각각 이미지 형성 소자 어레이(322)의 마이크로 디플렉터들(322_1, 322_2, 및 322_3)에 의해 1차 전자 광축(304) 쪽으로 편향된다. 서브빔(311)의 경로는 마이크로 디플렉터(322_1)에 도달하기 전에 이미 전자 광축(304)에 대응할 수 있으며, 따라서 서브빔(311)의 경로는 마이크로 디플렉터(322_1)에 의해 편향되지 않을 수 있음을 이해해야 한다.

대물 렌즈(331)는 서브빔들을 샘플(308)의 표면 상에 집속시킨다, 즉 3개의 가상 이미지를 샘플 표면 상에 투영한다. 3개의 서브빔(311 내지 313)에 의해 샘플 표면 상에 형성되는 3개의 이미지는 샘플 표면 상에 3개의 프로브 스팟(391, 392, 및 393)을 형성한다. 서브빔들(311 내지 313)의 편향각들은 3개의 프로브 스팟(391 내지 393)의 축외 수차들을 저감하도록 대물 렌즈(311)에 의해 조정된다. 3개의 편향된 서브빔은 그 결과 대물 렌즈(331)의 전방 초점을 통과하거나 이에 접근한다.

도 2와 도 3의 전술한 컴포넌트들 중 적어도 일부는, 하전 입자들의 하나 이상의 빔 또는 서브빔을 조작하기 때문에 개별적으로 또는 서로 조합하여 매니퓰레이터 어레이 또는 매니퓰레이터로 지칭될 수 있다.

전술한 멀티빔 검사 툴은 단일의 하전 입자 소스를 갖는, 멀티빔 하전 입자 광학 장치 또는 멀티빔 하전 입자 시스템으로 지칭될 수 있는, 멀티빔 하전 입자 장치를 포함한다. 멀티빔 하전 입자 장치는 조명 장치와 투영 장치를 포함한다. 조명 장치는 소스로부터의 전자 빔으로부터 하전 입자들의 멀티빔을 발생시킬 수 있다. 투영 장치는 하전 입자들의 멀티빔을 샘플 쪽으로 투영한다. 샘플 표면의 적어도 일부가 하전 입자들의 멀티빔으로 스캔된다.

멀티빔 하전 입자 장치는 하나 이상의 빔 매니퓰레이터를 포함할 수 있다. 단일 빔 하전 입자 장치에는, 빔의 경로를 조작하기 위한 빔 매니퓰레이터가 있을 수 있다. 멀티빔 하전 입자 장치에는, 멀티빔의 서브빔들을 조작하기 위한 빔 매니퓰레이터들의 어레이, 즉 매니퓰레이터 어레이가 있을 수 있다. 각 빔 매니퓰레이터는 예를 들면, 하전 입자 경로를 조작하기 위한 MEMS 디바이스 또는 임의의 유형의 다른 디바이스/구조일 수 있다. 각 빔 매니퓰레이터는 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 빔 매니퓰레이터를 관통하는 서브빔 경로를 위해 각 빔 매니퓰레이터를 관통하는 개구부가 있을 수 있다. 개구부에 의해 획정되는 관통 통로의 주변은 하나 이상의 전극을 특징으로 할 수 있다. 각 빔 매니퓰레이터는 그 개구부를 관통하는 서브빔 경로를, 렌즈(예를 들면, 집속) 및/또는 편향시키는 것과 같이, 조작하도록 구성된다. 빔 매니퓰레이터들은 N x M 어레이로 제공될 수 있다. N은 예를 들면, 5와 같이, 2 내지 20 사이일 수 있다. M은 예를 들면, 5와 같이, 2 내지 20 사이일 수 있다. 하지만, N과 M은 임의의 값들을 가질 수 있고, N과 M 각각은 수천일 수도 있다.

빔 매니퓰레이터들의 어레이인 매니퓰레이터 어레이는 기판 스택으로 지칭되는 기판들의 스택으로 형성될 수 있다. 기판 스택의 각 기판은 기판 스택을 관통하는 서브빔 경로들을 제공하기 위한 복수의 개구부, 즉 구멍을 포함할 수 있다. 복수의 개구부는 빔 경로 개구부들로 지칭될 수 있다. 매니퓰레이터 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 2개 이상의 기판 세트를 고정시킴으로써, 예를 들면 서로 접착함으로써 구성될 수 있는데, 각 기판 세트는 빔 경로를 따라 다른 기판 세트의 직전 및/또는 직후에 있다. 각 기판 세트는 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다.

각 빔 매니퓰레이터의 성능은 빔 매니퓰레이터를 형성하기 위해 서로 접착된 기판들의 상대적인 정렬에 의존한다. 특히, 상이한 기판 세트들의 대응하는 빔 경로 개구부들 사이의 상당한 오정렬은 기판 스택을 관통하는 하나 이상의 서브빔의 경로를 왜곡하거나, 심각한 경우에는 차단하게 된다.

실시예들은 서로 고정된 기판 세트들의 상대적인 정렬을 결정하기 위한 기법들을 제공한다. 빔 매니퓰레이터들의 어레이를 포함하는 매니퓰레이터 어레이를 형성하기 위해 서로 고정되는 복수의 기판 세트를 참조하여 아래에서 실시예들이 설명된다. 하지만, 실시예들은 단일 빔 매니퓰레이터를 형성하기 위해 서로 고정되는 복수의 기판 세트도 포함한다. 실시예들은 임의의 용도로 서로 고정되는 복수의 기판 세트를 더 포함한다.

위에서 설명한 바와 같이, 각 기판은 서브빔 경로들을 제공하기 위한 복수의 개구부를 포함한다. 실시예들은 빔 경로 개구부들에 더해 각 기판에 복수의 정렬 개구부를 형성하는 것을 포함한다. 기판 스택의 주면측들(major surface sides) 중 하나에 있는 정렬 개구부들은 조명된다. 정렬 개구부들의 위치들 및 직경들은 기판 스택의 기판들의 상대적인 정렬이 기판 스택의 정렬 개구부들을 통과하는 광 빔들의 상대 위치들에 의존하도록 이루어진다. 따라서, 기판 스택의 기판들의 상대적인 정렬은 정렬 개구부들을 통과하는 광 빔들의 검사에 의거하여 결정될 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 2개의 기판의 스택을 통한 단면을 나타내는 개략도이다.

도 4의 기판 스택은 제1 기판(404)과 제2 기판(405)을 포함한다. 기판 스택이 광원(418)에 의해 조명될 때, 제1 기판이 하전 입자들에 의해 조명되는 첫 번째 기판이기 때문에 제1 기판(404)은 업빔(up-beam) 기판(404)으로 지칭될 수 있다. 제2 기판은 다운빔(down-beam) 기판으로 지칭될 수 있다. 제1 기판(404)은 제1 정렬 개구부 세트(412, 413, 및 414)를 포함한다. 제1 기판(404)은 제2 정렬 개구부 세트(415, 416, 및 417)를 또한 포함한다. 제1 기판(404)은 하전 입자들의 멀티빔의 하전 입자 빔 경로들을 위한 빔 경로 개구부들(427)도 포함한다. 빔 경로 개구부들(427)은 제1 정렬 개구부 세트와 제2 정렬 개구부 세트 사이에서 제1 기판(404)의 주면(major surface)에 패턴을 이루어 배치된다.

제2 기판은 제1 정렬 개구부 세트(406, 407, 및 408)를 포함한다. 제2 기판은 제2 정렬 개구부 세트(409, 410, 및 411)를 또한 포함한다. 제2 기판(405)은 하전 입자들의 멀티빔의 하전 입자 빔 경로들을 위한 빔 경로 개구부들(426)도 포함한다. 빔 경로 개구부들(426)은 제1 정렬 개구부 세트와 제2 정렬 개구부 세트 사이에서 제2 기판(405)의 주면에 패턴을 이루어 배치된다.

제2 기판(405)은 애퍼처 어레이일 수 있다. 기판 스택이 멀티빔 하전 입자 장치에 사용될 때, 애퍼처 어레이는 하전 입자들에 의해 조명되는 기판 스택의 주면이다. 제2 기판(405)의 빔 경로 개구부들 모두는 제1 기판(404)의 대응하는 빔 경로 개구부들보다 더 좁은 직경을 가질 수 있다. 애퍼처 어레이의 빔 경로 개구부들은 서브빔들을 규정한다. 서브빔들의 크기와 형상은 빔 경로 개구부들을 따라서의 빔 매니퓰레이터들에도 의존하게 된다.

본 실시예에서 제2 기판(405)은 기준 기판으로 지칭될 수 있다. 기준 기판은 이에 대해 기판 스택의 나머지 기판들의 위치들이 규정되는 기판이다. 기판 스택의 임의의 기판이 기준 기판으로 사용될 수 있으나, 기준 기판은 애퍼처 어레이를 포함하는 기판인 것이 바람직하다. 이는 애퍼처 어레이를 포함하는 기판이 서브빔들을 규정하며 그에 따라 기판 스택의 나머지 기판들 어느 것보다도 매니퓰레이터 어레이의 성능에 더 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

도 4에서, 광 스팟들(402) 각각의 직경은 제2 기판(405)의 빔 부분 개구부들의 직경에 의존한다. 제1 기판(404)의 빔 경로 개구부들은 제2 기판의 빔 경로 개구부들보다 더 큰 직경을 갖기 때문에 광 스팟들(402) 각각의 직경은 제1 기판(404)의 빔 부분 개구부들의 직경에 의존하지 않는다.

제2 기판(405)의 제1 정렬 개구부 세트에서, 정렬 개구부(407)는 정렬 개구부들(406과 408)보다 좁은 직경을 갖는다. 정렬 개구부(407)는 나머지 정렬 개구부들(406과 408) 사이에 위치될 수 있다. 유사하게, 제2 기판(405)의 제2 정렬 개구부 세트에서, 정렬 개구부(410)는 정렬 개구부들(409와 411)보다 좁은 직경을 갖는다. 정렬 개구부(410)는 나머지 정렬 개구부들(409와 411) 사이에 위치될 수 있다.

제1 기판(404)의 제1 정렬 개구부 세트에서, 정렬 개구부들(412와 414)은 정렬 개구부(413)보다 더 좁은 직경을 갖는다. 정렬 개구부(413)는 나머지 정렬 개구부들(412와 414) 사이에 위치될 수 있다. 유사하게, 제1 기판(404)의 제2 정렬 개구부 세트에서, 정렬 개구부들(415와 417)은 개구부(416)보다 더 좁은 직경을 갖는다. 정렬 개구부(416)는 나머지 정렬 개구부들(415와 417) 사이에 위치될 수 있다.

정렬 개구부들(412, 414, 415, 417, 407, 및 410) 모두의 직경은 모두 실질적으로 동일할 수 있다. 이들의 직경은 예를 들면, 100 내지 1500 ㎛의 범위일 수 있다.

정렬 개구부들(413, 416, 406, 408, 409, 및 411) 모두의 직경은 모두 실질적으로 동일할 수 있다. 이들의 직경은 예를 들면, 200 내지 2000 ㎛의 범위일 수 있다.

광원(418)은 제1 기판(404)의 노출된 주면의 정렬 개구부들을 조명하도록 구성된다. 제1 기판(404)의 노출된 주면이 조명되면, 광학적 광 빔들(401)은 제1 기판(404)과 제2 기판(405) 양자 모두의 제1 정렬 개구부 세트를 통과할 수 있다. 광학적 광 빔들(402)도 제 1 기판(404)과 제 2 기판(405) 양자 모두의 빔 경로 개구부들을 통과할 수 있다. 광학적 광 빔들(403)도 제1 기판(404)과 제2 기판(405) 양자 모두의 제2 정렬 개구부 세트를 통과할 수 있다.

정렬 개구부를 통과한 각 광 빔의 경우, 광 빔의 스팟 크기는 광 빔이 통과한 정렬 개구부의 최소 직경에만 의존할 수 있다. 또한, 광 스팟의 위치는 최소 직경을 갖는 정렬 개구부를 포함하는 기판의 위치에만 의존할 수 있다.

따라서, 제1 기판(404)의 경우, 정렬 개구부들(412, 414, 415, 및 417)은 각각 이들 정렬 개구부를 통과하는 광 빔들의 스팟 크기를 결정할 수 있다. 이는 제1 기판(404)의 정렬 개구부들(412, 414, 415, 및 417) 모두가 제2 기판(405)의 대응하는 정렬 개구부들(406, 408, 409, 및 411)보다 좁은 직경을 갖기 때문이다. 따라서 이들 정렬 개구부를 통과하는 광 빔들의 위치는 제1 기판(404)의 위치에만 의존하고 제2 기판(405)의 위치에는 의존하지 않을 수 있다.

유사하게, 제2 기판(405)의 경우, 정렬 개구부들(407과 410)은 각각 이들 정렬 개구부를 통과하는 광 빔들의 스팟 크기를 결정한다. 이는 제2 기판(405)의 정렬 개구부들(407과 410) 양자 모두가 제1 기판(404)의 대응하는 정렬 개구부들(413과 416)보다 좁은 직경을 갖기 때문이다. 따라서 이들 정렬 개구부를 통과하는 광 빔들의 위치는 제2 기판(405)의 위치에만 의존하고 제1 기판(404)의 위치에는 의존하지 않을 수 있다.

정렬 개구부들(407과 410)은 기준 기판에 위치되어 광 스팟의 크기와 위치를 규정하는 개구부들이기 때문에 기준 개구부들로 지칭될 수 있다. 정렬 개구부들(412, 414, 415, 및 417)은 기준 기판에 위치되지 않고 광 스팟의 크기와 위치를 규정하는 개구부들이기 때문에 비교 개구부들로 지칭될 수 있다.

실시예들은 정렬 개구부들을 통과한 광 빔들의 상대 위치들에 의거하여 기판 스택의 기판들의 상대적인 정렬을 결정할 수 있다. 특히, 기준 개구부들(407과 410)에 의거하여 생성되는 광 스팟들과 비교 개구부들(412, 414, 415, 및 417)에 의거하여 생성되는 광 스팟들의 상대 위치들은 제1 기판(404)과 제2 기판(405)(즉, 기준 기판)의 상대적인 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다.

광 빔들은 카메라와 같은 광 검출기의 표면 상에 광 스팟들을 형성할 수 있다. 광 검출기는 도 4에는 도시되지 않았다. 각 광 스팟은 기판 스택을 통과한 광 빔의 위치를 나타낼 수 있다. 광 검출기는 형성된 광 스팟들에 대응하는 신호를 발생시킬 수 있다. 광 검출기는 발생된 신호로부터 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 광 검출기는 광 스팟 위치들을 나타내는 상기 데이터를 생성할 수 있는 외부 프로세서에 신호를 전송할 수 있다. 실시예들은 기판 스택과 광 검출기의 광축 사이의 어떠한 틸트도 보상하기 위해 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 처리하는 것을 포함한다. 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터는 하나 이상의 이미지를 생성하기 위해 이미지 생성기에 제공되어 이미지 생성기에 의해 사용될 수 있다. 기판들의 상대적인 정렬은 하나 이상의 이미지에서의 광 스팟들의 상대 위치들에 의거하여 결정될 수 있다. 하지만, 실시예들은 어떠한 이미지도 생성하는 일 없이 기판들의 정렬을 결정하기 위해 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 자동으로 사용하는 것도 포함한다.

광 스팟 위치들을 나타내는 획득된 데이터에 의거하여 기판들의 정렬을 결정하기 위한 프로세스들 모두는 컴퓨팅 시스템에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 이미지 생성기를 포함할 수 있다.

실시예들은 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 생성하기 위한 툴을 포함한다. 툴은 기판 스택을 유지하도록 구성된 홀더를 포함할 수 있다. 툴은 기판 스택의 주면들 중 하나의 적어도 일부를 조명하도록 구성된 조명기(illuminator)를 포함할 수 있다. 툴은 광 빔들의 위치들을 검출하기 위한 하나 이상의 광 검출기를 포함할 수 있다. 툴은 광 스팟 위치들을 나타내는 획득된 데이터에 의거하여 기판들의 정렬을 결정하기 위한 전술한 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다. 혹은, 컴퓨팅 시스템은 툴로부터 원격에 있을 수 있다.

도 4에서, 각 기판은 실질적으로 평면의 구조를 갖는다. 각 기판의 평면은 (데카르트 좌표 기하학에서) x-y 평면에 있는 것으로 정의될 수 있다. 기판들은 x-y 평면에 실질적으로 직교하는 방향으로, 즉 z 방향으로 z 축을 따라 적층된다. 제1 기판(404)은 제2 기판(405)과 적절하게 정렬된 것으로 도시되어 있다. 특히, 기판들의 주면들은 실질적으로 평행한 평면들에 있으며, 기판들의 빔 경로 개구부들은 대응하는 위치들을 갖는다.

각 기판의 정렬 개구부 세트들은 기준 개구부들(407과 410)과 비교 개구부들(412, 414, 415, 및 417)이 기판 스택의 평면 내의 방향을 따라, 예를 들면 x 방향으로 배치되도록 구성된다. 각 기판의 제1 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 기준 개구부(407)가 2개의 비교 개구부(412와 414) 사이에 위치되도록 배치된다. 제1 기판과 제2 기판이 적절히 정렬되면, 기준 개구부(407)에 대응하는 광 스팟은 비교 개구부들(412와 414)에 대응하는 광 스팟들과 등거리에 있을 수 있다. 유사하게, 각 기판의 제1 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 기준 개구부(410)가 2개의 비교 개구부(415와 417) 사이에 위치되도록 배치된다. 제1 기판과 제2 기판이 적절히 정렬되면, 기준 개구부(410)에 대응하는 광 스팟은 비교 개구부들(415와 417)에 대응하는 광 스팟들과 등거리에 있을 수 있다. 각 기판에서, 빔 경로 개구부들은 x축과 같은 축을 따라 제1 및 제2 정렬 개구부 세트와 정렬될 수 있다. 빔 경로 개구부들은 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 각각과 등거리에 있을 수 있다.

기판들의 평면들에서 x축에 직교하는 방향, 즉 y축을 따라, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 실질적으로 0의 변위를 가질 수 있다.

도 5는 2개의 기판을 포함하는 기판 스택의 정렬 개구부들을 통과한 광 빔들(401, 402, 및 403)의 광 스팟들의 4개의 상이한 상대 위치의 예들의 평면도를 나타낸다. 광 스팟들의 4개의 상이한 상대 위치의 예들은 도 4에 나타낸 제1 기판(404)과 제2 기판(405)의 4개의 상이한 상대적인 정렬에 대응할 수 있다.

제1 예(501)는 제1 기판(404)과 제2 기판(405) 사이에 올바른 정렬이 있을 때의 광 스팟 패턴을 보여준다. 제2 내지 제4 예는 3가지 상이한 유형의 오정렬이 있는 광 스팟 패턴들을 보여준다.

제1 예(501)에서의 광 스팟들의 상대 위치들은 도 4에 대해 위에서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 기판이 x, y, 및 Rz(여기서 Rz는 z축을 중심으로 한 회전량임)에서 적절하게 정렬되었음을 나타낸다. (도 5에서 가장 좌측에 있는) 제1 정렬 개구부 세트와 (도 5에서 가장 우측에 있는) 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두로부터의 광 스팟들은 모두 실질적으로 x축을 따라 정렬되어 있다. 이는 기판들이 y 방향에 대해서 및 Rz 회전 위치에 대해서 실질적으로 정렬되어 있음을 나타낸다. 즉, y 방향으로 기판들의 실질적인 오정렬이 없으며 Rz는 적절하다. 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두 내로부터의 광 스팟들은 모두 x 방향으로 실질적으로 균등하게 이격되어 있다. 이는 두 기판이 x 방향으로 실질적으로 정렬되었음을 나타낸다. 즉, x 방향에서 기판들 사이에는 실질적인 오정렬이 없다.

제2 예(502)에서의 생성된 광 스팟들의 상대 위치들은 제1 및 제2 기판이 y 및 Rz에서는 적절히 정렬되어 있지만 x에서는 오정렬되었음을 나타낸다. 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두 내로부터의 광 스팟들은 모두 실질적으로 x축 상에 놓여 있다. 이는 기판들이 y 방향에 대해서 및 Rz 회전 위치와 실질적으로 정렬되어 있음을 나타낸다. 하지만, 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두 내로부터의 검출된 광 스팟들은 x축을 따라 불균등하게 이격되어 있다. 즉, 각 정렬 개구부 세트에 대응하는 중앙의 광 스팟은 광 스팟들 사이의 중심 위치로부터 동일한 방향으로 동일한 크기로 변위되어 있다. 이는 x 방향으로의 두 기판 사이의 오정렬을 나타낸다.

제3 예(503)에서의 생성된 광 스팟들의 상대 위치들은 제1 및 제2 기판이 x 및 Rz에서는 적절히 정렬되어 있으나 y에서는 오정렬되었음을 나타낸다. 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두로부터의 광 스팟들 중 일부 - 전부는 아님 - 는 x축 상에 놓여 있다. 특히, 각 세트의 중앙의 스팟들은 각 세트의 나머지 광 스팟들에 대해, 유사한 변위 및 방향의 y 방향으로의 변위를 갖는다. 이는 y 방향으로의 기판의 오정렬이 있음을 나타낸다. 이러한 광 스팟 패턴은 Rz에서의 회전 정렬을 나타낸다. 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두 내로부터의 광 스팟들은 모두 x 방향을 따라 실질적으로 균등하게 이격되어 있으며, 이는 기판들이 x 방향으로 정렬되었음을 나타낸다. 즉, x 방향으로의 두 기판의 실질적인 오정렬이 없다.

제4 예(504)에서의 생성된 광 스팟들의 상대 위치들은 제1 및 제2 기판이 x 및 y에서는 적절히 정렬되어 있으나 Rz에서는 오정렬되었음을 나타낸다. 제1 정렬 개구부 세트에 대응하는 광 스팟들은 x 방향으로 정렬되어 있으며, 중앙 정렬 개구부는 양(+)의 y 방향으로 지칭될 수 있는 y 방향으로 일정량만큼 변위되어 있다. 제2 정렬 개구부 세트에 대응하는 광 스팟들은 x 방향으로 정렬되어 있으며, 중앙 개구부는 제1 정렬 개구부 세트의 중앙 스팟과 동일한 양만큼이지만 반대의 y 방향으로, 즉 음의 y 방향으로 y 방향으로 변위되어 있다. 두 세트 모두의 중앙 정렬 개구부의 상반 방향으로의 이 유사한 크기의 변위는 기판들이 y 방향으로 정렬되어 있으며 Rz에서, 즉 z축을 중심으로 회전 변위되었음을 나타낸다. 즉, 두 기판은 Rz에서 오정렬되어 있다. 제1 및 제2 정렬 개구부 세트 양자 모두 내로부터의 광 스팟들은 모두 x 방향으로 실질적으로 균등하게 이격되어 있으며, 이는 두 기판이 x 방향으로 실질적으로 정렬되었음을 나타내는데; 즉, x 방향으로의 기판들의 실질적인 오정렬이 없다.

따라서, 광 스팟들의 상대 위치들은 x, y, 및 Rz에서 제1 기판(404)과 제2 기판(405)의 상대 위치들을 결정하는 데 사용될 수 있다. x, y, 및/또는 Rz에서의 실제 기판 오정렬은 복수의 개별 오정렬 성분을 포함하도록 결정될 수 있는데, 각 오정렬 성분은 x, y, 및 Rz 중 하나에 있다. 기준 기판 이외의 기판 스택의 각 기판에 대해, 기준 기판에 대한 기판의 x, y, 및 Rz 각각에서의 상대적인 정렬 성분들에 대한 공차(tolerance) 레벨들이 설정될 수 있다. 공차 레벨들은 각 기판의 위치 결정에 있어서의 자유도로 지칭될 수 있다. 공차 레벨들은 기판 스택의 각 기판마다 상이할 수 있다. 기준 기판에 대한 기판 스택의 기판들 모두의 상대적인 정렬 성분들이 설정된 공차 레벨들 내에 있는 경우 기판 스택은 정렬 성능 사양 내에 있는 것으로 결정될 수 있다.

기판 스택의 각 기판에 대해, 적어도 하나의 광 빔의 스팟 크기와 위치가 상기 기판의 위치에만 의존할 수 있는 기판 스택을 관통하는 적어도 하나의 광 빔 경로가 있을 수 있다. 즉, 기판 스택의 각 기판에 대해서 및 광 빔 경로들 중 적어도 하나에서, 상기 기판은 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들 모두보다 좁은 직경을 갖는 적어도 하나의 정렬 개구부를 포함할 수 있다.

상이한 광 빔 경로들의 경우, 스팟 크기를 규정하는 정렬 개구부의 가장 좁은 직경은 상이한 기판들 간에 다를 수 있다. 이는 기판 스택의 각 기판의 위치가 기판에 대한 적어도 하나의 광 스팟에 의해 개별적으로 식별될 수 있게 한다.

각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 개수는 기판 스택의 기판들의 개수에 의존할 수 있다. 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 개수는, 기판마다 그 위치에만 대응하는 적어도 하나의 광 스팟이 존재하도록 기판 스택의 기판들의 개수 이상일 수 있다. 구성에서는 기판 스택의 기판들의 개수보다 적어도 하나 더 많은 개구부가 있다.

실시예들은 기판 스택의 임의의 개수의 기판의 상대적인 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 스택의 기판들의 개수는 2 내지 20개일 수 있다.

실시예들은 단 하나의 정렬 개구부 세트가 있는 것도 포함하지만, 바람직하게는 적어도 2개의 정렬 개구부 세트가 있다. 바람직하게는, 2개의 정렬 개구부 세트는 기판의 주면의 상반 단부들에 위치된다. 예를 들어, 2개의 정렬 개구부 세트는 도 5에 나타낸 바와 같이, x축의 상반 단부들에 위치될 수 있다. 정렬 개구부 세트들 사이의 비교적 큰 간격은 Rz 정렬에 대한 결정의 정확도를 높인다.

전술한 바와 같이, 정렬 개구부 세트들은 빔 경로 개구부들의 양측에 제공될 수 있다. 각 정렬 개구부 세트는 정렬 개구부들이, 빔 매니퓰레이터들을 제공하기 위해 필요할 수 있는 각 기판의 액티브 영역들에 효력을 미치거나 달리 영향을 미치지 않도록 빔 경로 개구부들로부터 상당한 거리만큼 이격될 수 있다.

실시예들은 함께 접착된 기판 세트의 2개 이상의 기판이 성능 사양 한계 내에서 x, y, 및 Rz에서 정렬되었는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 기판들의 정렬이 성능 사양 내에 있지 않은 경우, 기판 세트들을 포함하는 최종 제품에 결함이 없도록 그 기판 세트를 파기하도록 결정이 이루어질 수 있다. 혹은, 기판들을 접착 해제하고 이들을 조정된 정렬 상태로 재접착하도록 결정이 이루어질 수 있다.

실시예들은 함께 접착된 2개 이상의 기판 세트를 포함하는 기판 스택이 x, y, 및 Rz에서 적절하게 정렬되었는지를 결정하는 데에도 사용될 수 있다. 기판 세트들이 적절하게 정렬되지 않은 경우, 기판 스택을 포함하는 최종 제품에 결함이 없도록 기판 스택을 파기하도록 결정이 이루어질 수 있다. 혹은, 기판 세트들을 접착 해제하고 이들을 조정된 정렬 상태로 재접착하도록 결정이 이루어질 수 있다.

복수의 기판을 포함하는 각 기판 세트에 대해, 기판들은 기판 세트의 각 기판에 대해, 적어도 하나의 광 빔의 스팟 크기와 위치가 상기 기판의 위치에만 의존하는 기판 세트를 관통하는 적어도 하나의 광 빔 경로가 존재하도록 배치될 수 있다. 혹은, 기판들은 기판들 중 일부의 경우, 기판들의 위치들에 의존하는 광 빔 스팟 크기들 및 위치들이 존재하지 않도록 구성될 수 있다. 이는 예를 들면, 기판 세트의 기판들 중 일부의 x, y, 및 Rz 위치들의 정확도가 기판 세트의 기판들 모두에 중요하지 않은 경우에 적절할 수 있다.

실시예들은 기판들 또는 기판 세트들이 서로 접착되기 전에 기판들 또는 기판 세트들의 x, y, 및 Rz에서의 상대적인 정렬을 결정하는 것을 또한 포함한다. 광 스팟 위치들은 기판들 또는 기판 세트들이 서로 접착되기 전에 적절하게 정렬되도록 x, y, 및 Rz에서 기판들 또는 기판 세트들의 위치들을 조정하는 데 사용될 수 있다.

각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 구성, 즉 배치는 실질적으로 동일할 수 있다. 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적인 직선으로 구성되도록 구성될 수 있다. 혹은, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 복수의 실질적인 직선으로 구성되도록 구성될 수 있다.

도 6a는 정렬 개구부 세트의 가능한 구성을 도시한다. 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 2개의 직교하는 실질적인 직선으로 구성되도록 구성된다. 직교 선들 - 이를 따라 정렬 마크들이 정렬됨 - 은 x 및 y축과 평행하다. 도 6a는 정렬 개구부들의 예시적인 상대 위치들만을 나타내고 있다는 점에 유의해야 한다. 도 6a는 정렬 개구부들의 상대적인 직경들, 즉 크기들을 나타내지는 않는데, 이는 이들은 기판 스택의 기판들 간에 다르기 때문이다.

도 6a에 도시된 정렬 개구부 세트는 3개 이상의 기판을 포함하는 기판 스택에 사용될 수 있다. 예를 들어, 정렬 개구부 세트는 5개의 기판을 포함하는 기판 스택에 사용될 수 있다. 기판 스택의 기판들 중 하나는 기준 기판 - 이에 대해 다른 기판들의 정렬이 결정됨 - 일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기준 기판은 빔 경로 개구부들이 서브빔 경로들을 획정하는 애퍼처 어레이인 기판일 수 있다. 정렬 개구부(601)는 기준 기판에서 가장 좁을 수 있다. 정렬 개구부(601)는 따라서 기준 개구부로 지칭될 수 있다. 정렬 개구부들(602, 603, 604, 605, 606, 및 607) 모두에 대해, 가장 좁은 정렬 개구부들은 기준 기판 이외의 기판이다. 정렬 개구부들(602, 603, 604, 605, 606, 및 607) 모두는 따라서 비교 개구부들로 지칭될 수 있다.

정렬 개구부들(603과 604)은 양자 모두 동일한 기판에서 가장 좁을 수 있으며 따라서 상기 동일한 기판의 비교 개구부들일 수 있다. 이것의 이점은, 이들 비교 개구부를 포함하는 기판이 기준 기판과 정확하게 정렬되면, 정렬 개구부들(601, 603, 및 604)에 의해 생성되는 광 스팟들이 모두 x 방향으로 정렬되고 균등하게 이격된다는 점이다. 따라서 도 5를 참조하여 앞서 설명한 기법들이 임의의 오정렬 성분들을 결정하는 데 용이하게 사용될 수 있다.

유사하게, 정렬 개구부들(606과 607)은 양자 모두, 정렬 개구부들로서 정렬 개구부들(603과 604)을 갖는 기판과는 다른, 동일 기판의 비교 개구부들일 수 있다. 비교 개구부들로서 정렬 개구부들(606과 607)을 갖는 기판이 기준 기판과 정확하게 정렬되면, 정렬 개구부들(601, 606, 및 607)에 의해 생성되는 광 스팟들은 모두 y 방향으로 정렬되고 균등하게 이격된다. 따라서 도 5를 참조하여 앞서 설명한 기법들이 임의의 오정렬 성분들을 결정하는 데 용이하게 사용될 수 있다.

정렬 개구부(602)는 나머지 정렬 개구부들 중 어느 것도 비교 개구부가 아닌 기판의 비교 개구부일 수 있다. 따라서 단 하나의 광 스팟만이 정렬 개구부(602)가 비교 개구부인 기판의 위치를 나타내게 된다. 비교 및 기준 개구부들로부터의 광 스팟들의 x 및 y 방향의 변위들이 결정될 수 있다. 이로부터, 정렬 개구부(602)가 비교 개구부인 기판과 기준 기판의 상대적인 정렬이 결정될 수 있다.

유사하게, 정렬 개구부(605)는 나머지 정렬 개구부들 중 어느 것도 비교 개구부가 아닌 기판의 비교 개구부일 수 있다. 따라서 단 하나의 광 스팟만이 정렬 개구부(605)가 비교 개구부인 기판의 위치를 나타내게 된다. 비교 및 기준 개구부들로부터의 광 스팟들의 x 및 y 방향의 변위들이 결정될 수 있다. 이로부터, 정렬 개구부(605)가 비교 개구부인 기판과 기준 기판의 상대적인 정렬이 결정될 수 있다.

기준 기판에 대한 상대적인 정렬은 2개 이상의 비교 개구부를 갖는 기판들의 경우에 보다 높은 정확도로 결정될 수 있다. 하지만, 기판의 정렬이 성능 사양을 충족하는지 여부는 기판에 단 하나의 비교 개구부만이 존재할 때에도 여전히 결정될 수 있다. 따라서, 가장 임계적인 정렬 공차들을 갖는 기판 스택의 기판들은 바람직하게는 2개 이상의 비교 개구부를 갖는다. 기판 스택의 나머지 기판들에는 단 하나의 비교 개구부를 갖는 것이 적절할 수 있으며, 유익하게는 필요한 정렬 개구부들의 개수를 줄일 수 있다.

도 6a에 도시된 정렬 개구부 세트는 바람직하게는 추가적인 정렬 개구부 세트와 함께 사용될 수 있다. 추가적인 정렬 개구부 세트는 예를 들면, 도 6a에 도시된 것과 동일하거나 도 6b에 도시된 바와 같을 수 있다. 도 6b에 도시된 정렬 개구부 세트는 도 6a에 도시된 정렬 개구부 세트의 실질적인 경상(mirror image)일 수 있다. 즉, 상이한 정렬 개구부 세트들의 정렬 개구부들의 위치들은 y축에 대해 반사 대칭을 가질 수 있다. 도 6a와 도 6b의 정렬 개구부 세트들은 기판의 주면의 상반 단부들에 제공될 수 있다. 도 6b의 정렬 개구부 세트들은 정렬 개구부들(601', 602', 603', 604', 605', 606', 및 607')이 각 기판에 도 6a의 정렬 개구부들(601, 602, 603, 604, 605, 606및 607)과 동일한 기준 및 비교 개구부들의 대응을 제공하도록 구성될 수 있다.

2개 이상의 정렬 개구부 세트의 사용은 제공되는 비교 개구부들의 개수를 증가시킨다. 이는 임의의 오정렬을 결정할 수 있는 정확도와, 하나 이상의 비교 개구부가 제공될 수 있는 기판들의 개수 양자 모두를 증가시킨다.

도 6a와 도 6b에 도시된 2개의 정렬 개구부 세트에는 추가 정렬 개구부들이 부가될 수 있다. 각각의 추가 정렬 개구부는 기판 스택의 기판에 비교 개구부를 제공하게 된다. 바람직하게는, 각각의 추가 정렬 개구부는 x 방향으로만 또는 y 방향으로만 기준 개구부로부터 변위되도록 y 방향 또는 x 방향을 따라 위치된다. 하지만, 정렬 개구부는 적어도 기준 개구부(407)에 대한 그 상대 위치가 결정될 수 있는 한 임의의 위치에서 정렬 개구부 세트에 배치될 수 있다. 특히, 실시예들은 도 6a와 도 6b의 x 및 y 방향에 대해 대각선을 따라 추가 정렬 개구부들을 제공하는 것을 포함한다.

기판 스택은 전형적으로 인쇄 회로 기판인 PCB 상에 제공된다. PCB는 기판 스택에 대한 물리적 지지와 기판 스택의 기판들에의 전기적 연결 양자 모두를 제공할 수 있다. PCB는 기판 스택 이외의 다른 컴포넌트들도 지지할 수 있다. 따라서 디바이스의 제조 프로세스들은 PCB 상에 기판 스택을 위치시키는 프로세스를 포함할 수 있다. 실시예들은 기판 스택이 PCB 상에 적절하게 위치되었는지를 결정하는 기법들을 포함한다. PCB에는 기판 스택과 PCB의 상대적인 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있는 PCB 정렬 구조들이 제공된다.

PCB는 상부 주면(upper major surface)과 하부 주면을 갖는 평면 구조일 수 있다. 기판 스택은 PCB의 상부 주면 상에 제공될 수 있다. PCB의 주면들의 치수들은 기판 스택의 모든 기판들의 주면들의 대응하는 치수들보다 클 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 기판 스택은 복수의 정렬 개구부 세트 및 또한 빔 경로 개구부들을 포함할 수 있다. 사용 시에 하전 입자들의 멀티빔이 빔 경로 개구부들과 PCB를 관통하는 단일 개구부 양자 모두를 통해 이동할 수 있도록 PCB를 관통하는 하나의 큰 개구부가 있을 수 있다. PCB의 단일 개구부는 광 빔들이 정렬 개구부 세트들을 통해서 및 또한 PCB를 통해서 이동할 수 있도록 충분히 클 수 있다. 혹은, PCB는 기판 스택을 통과하는 광 빔들 모두가 PCB도 통과할 수 있도록 추가 개구부들을 포함할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, PCB에는 기판 스택과 PCB의 상대적인 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있는 PCB 정렬 구조들이 제공된다. PCB 정렬 구조는 PCB의 상부 주면 상에 제공된 마커를 포함할 수 있다. 마커는 예를 들면, 피듀셜 마크(fiducial mark)와 같은 광 반사기일 수 있다. 마커는 특징적인 패턴을 가질 수 있다. PCB 정렬 구조는 달리 PCB를 통한 관통 통로일 수도 있다.

각 PCB 정렬 구조는 조립 후에 기판 스택에 의해 덮이는 PCB의 상부 주면의 영역으로부터 이격될 수 있다. 각 PCB 정렬 구조는 따라서 기판 스택이 PCB 상에 있을 때 기판 스택에 의해 덮이지 않는다. PCB 정렬 구조들은 기판 스택이 올바른 정렬로 PCB 상에 위치될 때 PCB 정렬 구조들이 평면도에서 스택의 정렬 개구부 세트들과 실질적으로 선형으로 정렬되도록 배치될 수 있다. 실시예에서, 기판 스택은 적어도 2개의 PCB 정렬 구조 사이에 배치되며, PCB 정렬 구조들은 x 방향으로 기판 스택의 정렬 개구부 세트들과 실질적으로 선형으로 정렬된다.

실시예들은 스택과 PCB의 상부 주면들을 조명함으로써 PCB와 기판 스택의 상대적인 정렬을 결정하는 것을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 기판 스택의 위치에 의존하는 광 빔들에 의한 조명은 PCB와, 또한 기판 스택을 관통하는 정렬 개구부 세트들 및/또는 빔 경로 개구부들 양자 모두를 통과할 수 있다. 기판 스택의 위치는 정렬 개구부 세트들 및/또는 빔 경로 개구부들을 관통하는 광 빔들의 위치에 의거하여 결정될 수 있다.

조명은 광 반사기인 각 PCB 정렬 구조로부터 반사된 광 빔(들)도 발생시키게 된다. PCB의 위치는 반사된 광 빔(들)의 위치에 의거하여 결정될 수 있다.

조명은 PCB를 관통하는 개구부인 각 PCB 정렬 구조를 통과하는 투과된 광 빔(들)도 발생시키게 된다. PCB의 위치는 투과된 광 빔(들)의 위치에 의거하여 결정될 수 있다.

x, y, 및 Rz에서의 PCB와 기판 스택의 상대적인 정렬은 기판 스택의 위치에 의존하는 광 빔들로부터의 광 스팟들과 PCB의 위치에 의존하는 광 빔들로부터의 광 스팟들의 상대 위치들에 의거하여 결정될 수 있다.

투과된 광 빔(들)으로부터의 광 스팟들은 기판 스택을 통과한 광 빔들로부터의 광 스팟들과 동일한 평면에 생성될 수 있다. 반사된 광 빔(들)으로부터의 광 스팟들은 나머지 광 빔들로부터의 광 스팟들과는 다른 평면에 생성될 수 있다.

광 빔들은 카메라들과 같은 하나 이상의 광 검출기의 표면에 광 스팟들을 형성할 수 있다. 각 광 스팟은 기판 스택을 통과했거나 PCB 정렬 구조의 위치에 의존하는 광 빔의 위치를 나타낼 수 있다. 광 스팟이 입사하는 각 광 검출기에 의해 광 스팟 신호가 발생될 수 있다. 각 광 스팟 신호는 광자 검출기에 의해 발생된 광 스팟 위치 데이터를 나타낼 수 있다. 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터는 하나 이상의 광 검출기에 의해 발생 및/또는 캡처될 수 있다. 실시예들은 PCB 및/또는 기판 스택과 하나 이상의 광 검출기의 광축들 사이의 어떠한 틸트도 보상하기 위해 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 처리하는 것을 포함한다. 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터는 하나 이상의 이미지를 생성하기 위해 이미지 생성기에 제공되어 이미지 생성기에 의해 사용될 수 있으며, 기판 스택과 PCB의 상대적인 정렬은 하나 이상의 이미지에서의 광 스팟들의 상대 위치들에 의거하여 결정될 수 있다. 하지만, 실시예들은 기판 스택과 PCB의 상대적인 정렬을 결정하기 위해 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 자동으로 사용하는 것도 포함한다.

광 스팟 위치들을 나타내는 획득된 데이터에 의거하여 PCB와 기판 스택의 정렬을 결정하기 위한 프로세스들 모두는 컴퓨팅 시스템에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 이미지 생성기를 포함할 수 있다.

실시예들은 광 스팟 위치들을 나타내는 데이터를 생성하기 위한 툴을 포함한다. 툴은 기판 스택이 그 위에 놓인 PCB를 유지하도록 구성된 홀더를 포함할 수 있다. 툴은 PCB와 기판 스택의 주면들 중 하나의 적어도 일부를 조명하도록 구성된 조명기를 포함할 수 있다. 툴은 광 빔들의 위치들을 검출하기 위한 하나 이상의 광 검출기를 포함할 수 있다. 툴은 광 스팟 위치들을 나타내는 획득된 데이터에 의거하여 PCB와 기판 스택의 정렬을 결정하기 위한 전술한 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다. 혹은, 컴퓨팅 시스템은 툴로부터 원격에 있을 수 있다.

실시예들은 함께 접착된 기판 스택과 PCB가 성능 사양 한계 내에서 x, y, 및 Rz에서 정렬되었는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 정렬이 성능 사양 내에 있지 않은 경우, PCB 상의 기판 스택을 포함하는 최종 제품에 결함이 없도록 PCB와 기판 스택을 파기하도록 결정이 이루어질 수 있다. 혹은, 기판 스택과 PCB를 접착 해제하도록 결정이 이루어질 수 있다. 기판 스택과 PCB는 그리고 나서 수정된 정렬 상태로 재접착될 수 있다.

실시예들은 기판 스택의 기판들의 상대적인 Rx, Ry, 및 z 위치들을 결정하는 기법도 포함한다.

앞서 설명한 바와 같이, 기판 스택의 각 기판은 실질적으로 x-y 평면에 있는 실질적으로 평면의 구조를 갖는다. 기판 스택의 기판들은 z 방향으로 적층된다. x 방향을 중심으로 한 회전 변위는 Rx로 지칭된다. y 방향을 중심으로 한 회전 변위는 Ry로 지칭된다. 기판 스택의 각 기판의 상부 주면은 실질적으로 평면, 예를 들면 직사각형일 수 있다. 직사각형의 변들은 각각 실질적으로 x 방향 및 y 방향일 수 있다.

기판 스택의 각 기판의 경우, x 방향 및 y 방향의 그 치수들은 그 위에 있는 기판 스택의 기판들 모두의 치수들 이상일 수 있다. 즉, 기판 스택의 최상부의 기판은 기판 스택의 기판들 모두 중에서 x 방향 및 y 방향으로 최소의 치수들을 가질 수 있다. 기판 스택의 각각의 다른 기판의 x 방향 및 y 방향의 치수들은 그 바로 위의 기판의 치수들 이상일 수 있다. 기판 스택은 계단형 피라미드의 외관을 가질 수 있는데, 각 계단은 기판 스택의 기판의 주면의 노출된 부분에 대응한다. 기판 스택은 연속적으로 단면적이 작아지는 계단형 기판들일 수 있다.

실시예들은 기판 스택의 상면에 걸쳐 높이 맵(height map)을 생성하기 위해 광학 높이 센서를 사용하는 것을 포함한다. 다수의 알려진 광학 높이 센서가 사용될 수 있다. 이들은 방출 및 반사된 광 빔들에 의거하여 표면까지의 z 방향 거리를 측정할 수 있다. 광 빔들은 레이저 빔들일 수 있다. 높이 맵은 기판 스택의 기판들 각각의 상부 주면들의 노출된 표면들의 z 위치를 나타낸다. 실시예들은 기판 스택의 기판들의 상대적인 Rx, Ry, 및 z 위치를 결정하기 위해 광학 높이 맵에 의해 제공되는 z 위치들의 변동을 사용하는 것을 포함한다.

실시예들은 PCB 상의 기판 스택의 광학 높이 맵을 획득하는 것과, PCB와 기판 스택의 상대적인 Rx, Ry, 및 z 위치를 결정하기 위해 광학 높이 맵을 사용하는 것도 포함한다.

실시예들은 전술한 기법들의 다수의 수정 및 변형을 포함한다.

도 4에서는, 기판 스택의 아래에 위치된 광원(418)으로부터의 광으로 기판 스택을 조명함으로써 광 스팟들이 발생된다. 실시예들은 기판 스택의 위에 위치된 광원(418)으로부터의 광으로 기판 스택을 조명함으로써 광 스팟들을 발생시키는 것도 포함한다.

멀티빔 하전 입자 장치는 검사(또는 계측 검사) 툴의 컴포넌트 또는 전자 빔 리소그래피 툴의 일부일 수 있다. 실시예들에 따른 멀티빔 하전 입자 장치는 단지 SEM만이 아니라 일반적으로 전자현미경 검사법 및 리소그래피를 포함하는 다수의 다양한 용도로 사용될 수 있다.

실시예들은 실시예들의 기법들에 따라 제작된 빔 매니퓰레이터 디바이스를 포함하는 멀티빔 검사 및/또는 계측 툴을 포함한다. 빔 매니퓰레이터 디바이스는 하전 입자들의 멀티빔을 샘플에 투사하도록 배치된 스캐닝 디바이스의 일부일 수 있다. 멀티빔 검사 툴은 조명된 샘플로부터 수신되는, 2차 전자들과 같은, 하전 입자들을 검출하도록 배치된 검출기를 포함할 수 있다.

실시예들은 전술한 빔 매니퓰레이터 디바이스를 포함하는 멀티빔 리소그래피 툴도 포함한다.

특히, 멀티빔 하전 입자 장치는 전술한 빔 매니퓰레이터 디바이스와, 도 1 내지 도 3을 참조하여 위에서 설명한 장치들의 컴포넌트들 중 임의의 것 양자 모두를 포함할 수 있다.

멀티빔 하전 입자 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 단일의 하전 입자 소스를 포함할 수 있다. 혹은, 멀티빔 하전 입자 장치는 복수의 하전 입자 소스를 포함할 수도 있다. 소스마다 개별 컬럼이 있을 수 있으며, 실시예들에 따른 매니퓰레이터 디바이스가 각 컬럼에 제공될 수 있다. 혹은, 멀티빔 하전 입자 장치는 복수의 하전 입자 소스 및 단 하나의 컬럼을 포함할 수도 있다.

실시예들 전체에 걸쳐 z 방향이 기술되는데 이는 하전 입자 광축일 수 있다. 이 축은 조명 장치를 통과하여 조명 장치로부터 출력되는 하전 입자들의 경로를 기술한다. 출력 멀티빔의 서브빔들은 모두 하전 입자 광축에 실질적으로 평행할 수 있다. 하전 입자 광축은 조명 장치의 기계 축과 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.

실시예들의 특히 바람직한 용도는 하전 입자 장치에서 빔 매니퓰레이터로 사용하기 위한 기판 스택과 PCB의 제조 및 테스팅에 있다. 하지만, 실시예들의 기법들은 보다 일반적으로는 임의의 용도로 사용하기 위한 임의의 기판 스택과 PCB의 제조 및 테스팅에 적용될 수 있다. 실시예들은 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정할 수 있게 한다. 실시예들은 PCB와 PCB 상에 위치된 임의의 컴포넌트의 상대적인 정렬을 결정하는 데에도 사용될 수 있다.

실시예들은 이하의 진술을 포함한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 복수의 기판을 포함하는 기판 스택이 제공되며, 기판 스택의 각 기판은 적어도 하나의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 각 기판의 적어도 하나의 정렬 개구부 세트는 광 빔이 각 기판의 대응하는 정렬 개구부들을 통과하도록 정렬되며; 각 기판은 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 정렬 개구부를 포함한다.

바람직하게는, 기판 스택의 각 기판은 복수의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 스택의 각 기판의 각 정렬 개구부 세트는 기판 스택의 기판들 각각에 대해, 나머지 기판들에 대한 하나의 기판의 위치를 나타내는 적어도 하나의 광 빔 경로가 정렬 개구부 세트들을 통해서 존재하도록 구성된다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 복수의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적으로 수직으로 서로 교차하는 2개의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

바람직하게는, 기판 스택은 빔 매니퓰레이터들의 어레이를 포함하고; 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 하전 입자들의 멀티빔의 서브빔을 조작하도록 구성된다.

바람직하게는, 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 N x M 어레이이고; N은 5와 같이, 2 내지 20 사이이며; M은 5와 같이, 2 내지 20 사이이다.

바람직하게는, 각 기판은 적어도 제1 및 제2 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 상의 각 정렬 개구부 세트는 빔 매니퓰레이터들의 어레이에 대해 기판의 상이한 부분 상에 있으며; 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 제1 정렬 개구부 세트와 제2 정렬 개구부 세트 사이에 배치된다.

바람직하게는, 각 기판의 제1 및 제2 정렬 개구부 세트는 기판의 주면의 상반 단부들에 위치된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 복수의 기판을 포함하는 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법이 제공되며, 상기 방법은: 기판 스택의 각 기판에 획정된 각각의 복수의 정렬 개구부를 통과한 복수의 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택의 적어도 2개의 기판의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함하고, 기판 스택을 관통하는 각 광 빔 경로에 대해, 광 빔 경로 상의 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 가지며; 복수의 광 빔 경로 중 적어도 2개의 광 빔 경로 각각에 대해, 광 빔 경로 상의 기판들 중 상이한 기판은, 기판 스택의 적어도 2개의 기판 각각에 대해 하나의 기판만의 위치를 나타내는 위치들을 갖는 하나 이상의 광 빔 경로가 존재하도록, 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는다.

바람직하게는, 기판들 모두의 정렬 개구부 직경들은 기판들 각각에 대해 하나 이상의 광 빔 경로의 위치들이 하나의 기판에만 의존하도록 구성된다.

바람직하게는, 기판 스택의 각 기판은 실질적인 평면 구조를 가지며; 기판 스택의 기판들은 평면 구조에 실질적으로 직교하는 방향으로 적층된다.

바람직하게는, 기판 스택의 각 기판은 복수의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 스택의 각 기판의 각 정렬 개구부 세트는 기판 스택의 기판들 각각에 대해, 나머지 기판들에 대한 하나의 기판의 위치를 나타내는 적어도 하나의 광 빔 경로가 정렬 개구부 세트들을 통해서 존재하도록 구성된다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 구성은 실질적으로 동일하다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 복수의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

바람직하게는, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적으로 수직으로 서로 교차하는 2개의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

바람직하게는, 기판 스택은 빔 매니퓰레이터들의 어레이를 포함하고; 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 하전 입자들의 멀티빔의 서브빔을 조작하도록 구성된다.

바람직하게는, 기판들 중 하나 이상은 빔 매니퓰레이터들의 어레이의 하나 이상의 빔 매니퓰레이터의 적어도 일부를 포함한다.

바람직하게는, 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 N x M 어레이이고; N은 5와 같이, 2 내지 20 사이이며; M은 5와 같이, 2 내지 20 사이이다.

바람직하게는, 각 기판은 적어도 제1 및 제2 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 상의 각 정렬 개구부 세트는 빔 매니퓰레이터들의 어레이에 대해 기판의 상이한 부분 상에 있으며; 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 제1 정렬 개구부 세트와 제2 정렬 개구부 세트 사이에 배치된다.

바람직하게는, 각 기판의 제1 및 제2 정렬 개구부들은 기판의 주면의 상반 단부들에 위치된다.

바람직하게는, 제1 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 배치는 제2 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 배치와 경면 대칭성(mirror symmetry)을 갖는다.

바람직하게는, 상기 방법은: 복수의 광 빔이 기판 스택을 통과하도록 기판들의 기판 스택 상의 정렬 개구부들을 조명하는 단계; 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 광 빔 위치들을 나타내는 데이터에 의거하여 기판 스택의 기판들의 상대적인 정렬을 결정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 광 빔 위치들을 나타내는 데이터에 의거하여 복수의 광 빔의 상대 위치들을 나타내는 하나 이상의 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 광 빔 위치들을 나타내는 데이터는 광 검출기에 의해 획득되며, 상기 방법은 기판 스택과 광 검출기의 광축 사이의 어떠한 틸트도 보상하기 위해 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 처리하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 결정된 기판들의 x, y, 및 Rz 정렬에 의거하여 기판 스택 내의 기판들의 정렬이 성능 사양을 충족하는지를 결정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 제2 양태에 따른 방법을 수행함으로써 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템이 제공된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 툴이 제공되며, 상기 툴은: 제1 양태에 따른 기판 스택을 유지하도록 구성된 스택 홀더; 기판 스택의 표면의 적어도 일부를 조명하도록 구성된 조명기; 및 기판 스택을 통과한 복수의 광 빔에 의거하여 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 광 검출기를 포함한다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 제4 양태에 따른 툴 및 제3 양태에 따른 컴퓨팅 시스템을 포함하는 시스템이 제공된다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법이 제공되며, 기판 스택은 적어도 2개의 기판을 가지며, 기판들 각각에는, 각 기판의 각 정렬 개구부와 연관된 기판 스택을 통한 관통 통로가 존재하도록 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들과 정렬되는 복수의 정렬 개구부가 존재하고, 상기 방법은: 복수의 광 빔 - 각 광 빔은 각각의 관통 통로를 통해 기판 스택을 관통하는 광 경로를 따라 통과했음 - 의 상대 위치들을 결정하는 단계; 및 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택의 기판들의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함하고; 관통 통로를 통한 대응하는 광 경로에 대한 관통 통로를 획정하는 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 가지며; 각 광 경로마다, 기판 스택의 상이한 기판은 기판 스택의 대응하는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 직경을 갖는다.

바람직하게는, 광 경로들은 각 광 경로가 기판 스택의 나머지 기판에 대한 기판 스택의 하나의 기판을 나타내는 위치를 갖도록, 및/또는 광 경로들의 상대 위치들이 기판 스택의 기판들의 x, y, 및 Rz 정렬을 나타내도록 구성된다.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 빔 매니퓰레이터들을 포함하는 기판들의 기판 스택이 제공되며, 기판 스택은 적어도 2개의 기판을 가지며, 각 기판에는, 각 기판의 각 정렬 개구부와 연관된 기판 스택을 통한 관통 통로가 존재하도록 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들과 정렬되는 복수의 정렬 개구부가 존재하고; 복수의 관통 통로 각각은 광 빔의 통과를 위한 것이며 광 빔들은 기판 스택의 기판들의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 데 적합하고; 관통 통로를 통한 대응하는 광 경로에 대한 관통 통로를 획정하는 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 가지며; 기판 스택의 상이한 기판은 기판 스택의 대응하는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는다.

바람직하게는, 각 관통 통로는 상이한 광 경로의 통과를 위한 것이고, 각 광 경로는 기판 스택의 나머지 기판들에 대한 기판 스택의 하나의 기판을 나타내는 위치를 가지며, 및/또는 광 경로들의 상대 위치들은 기판 스택의 기판들의 x, y, 및 Rz 정렬을 나타낸다.

본 발명의 제8 양태에 따르면, 인쇄 회로 기판인 PCB와 제33 항 또는 제34 항의 기판 스택의 조합이 제공되며, 기판 스택은 PCB 상에 제공되고, PCB에는 스택 광원과 상호 작용하기 위해 기판 스택의 관통 통로와 정렬되도록 구성된 개구부가 획정되고; PCB의 표면은 PCB 광원과 상호 작용하도록 구성된 복수의 정렬 구조를 포함한다.

바람직하게는, PCB와 기판 스택은 스택 광원과 기판 스택의 관통 통로 및 PCB의 대응하는 개구부와의 상호 작용 및 PCB 광원과 복수의 정렬 구조와의 상호 작용이 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정할 수 있도록 구성된다.

본 발명의 제9 양태에 따르면, 인쇄 회로 기판인 PCB와, 빔 경로 개구부들을 위한 복수의 관통 통로가 획정된 기판 스택의 조합이 제공되며, 기판 스택은 PCB 상에 제공되고, PCB의 표면에는 PCB의 정렬을 결정할 수 있도록 광원과 상호 작용하도록 구성된 복수의 정렬 구조가 있다.

본 발명의 제10 양태에 따르면, 기판 스택과 인쇄 회로 기판인 PCB의 상대적인 정렬을 결정하는 방법이 제공되며, 기판 스택은 PCB 상에 제공되고, 상기 방법은: 기판 스택을 관통하는 각각의 복수의 개구부와 PCB의 적어도 하나의 개구부 양자 모두를 통과한 복수의 제1 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 복수의 PCB 정렬 구조에 의존하는 복수의 제2 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및 복수의 제1 및 제2 광 빔의 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, PCB 정렬 구조들은 복수의 제2 광 빔 중 적어도 일부를 반사하도록 구성된 마커들을 PCB 상에 포함하고; 복수의 제2 광 빔의 위치들은 복수의 제2 광 빔이 PCB 상의 각각의 복수의 마커로부터 반사된 후에 결정된다.

바람직하게는, PCB 정렬 구조들은 PCB에 하나 이상의 정렬 개구부를 포함하고; 복수의 제2 광 빔의 위치들은 복수의 제2 광 빔이 PCB를 관통하는 각각의 복수의 정렬 개구부를 통과한 후에 결정된다.

바람직하게는, 복수의 제2 광 빔 중 어느 것도 기판 스택을 통과하지 않는다.

바람직하게는, 상기 방법은: PCB와 기판 스택을 조명하는 단계; 복수의 제1 및 제2 광 빔의 위치들을 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및 복수의 제1 및 제2 광 빔의 위치들을 나타내는 획득된 데이터에 의거하여 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 하나 이상의 이미지는 광 검출기에 의해 생성되고, 상기 방법은 기판 스택과 광 검출기의 광축 사이의 어떠한 틸트도 보상하기 위해 복수의 제1 및 제2 광 빔의 위치들을 나타내는 데이터를 처리하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 결정된 x, y, 및 Rz 정렬에 의거하여 PCB와 기판 스택의 상대적인 정렬이 성능 사양을 충족하는지를 결정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제11 양태에 따르면, 제10 양태에 따른 방법을 수행함으로써 PCB와 기판 스택의 정렬을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템이 제공된다.

본 발명이 다양한 실시예들과 연계하여 설명되었으나, 여기에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시를 고려함으로써 본 발명의 다른 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 분명해질 것이다. 본 명세서와 예들은 예시로서만 간주되며, 본 발명의 진정한 범위와 정신은 다음의 청구범위와 조항들에 의해 명시됨이 의도된다.

이하의 조항들이 제공된다: 조항 1: 복수의 기판을 포함하는 기판 스택에서, 기판 스택의 각 기판은 적어도 하나의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 각 기판의 적어도 하나의 정렬 개구부 세트는 광 빔이 각 기판의 대응하는 정렬 개구부들을 통과하도록 정렬되며; 각 기판은 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 정렬 개구부를 포함한다.

조항 2: 조항 1에 따른 기판 스택에서, 기판 스택의 각 기판은 복수의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 스택의 각 기판의 각 정렬 개구부 세트는 기판 스택의 기판들 각각에 대해, 나머지 기판들에 대한 하나의 기판의 위치를 나타내는 적어도 하나의 광 빔 경로가 정렬 개구부 세트들을 통해서 존재하도록 구성된다.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2 중 어느 하나의 조항에 따른 기판 스택에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

조항 4: 조항 1 또는 조항 2 중 어느 하나의 조항에 따른 기판 스택에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 복수의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

조항 5: 조항 1 또는 조항 2에 따른 기판 스택에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적으로 수직으로 서로 교차하는 2개의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

조항 6: 임의의 이전 조항에 따른 기판 스택에서, 기판 스택은 빔 매니퓰레이터들의 어레이를 포함하고; 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 하전 입자들의 멀티빔의 서브빔을 조작하도록 구성된다.

조항 7: 조항 6에 따른 기판 스택에서, 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 N x M 어레이이고; N은 5와 같이, 2 내지 20 사이이며; M은 5와 같이, 2 내지 20 사이이다.

조항 8: 임의의 이전 조항에 따른 기판 스택에서, 각 기판은 적어도 제1 및 제2 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 상의 각 정렬 개구부 세트는 빔 매니퓰레이터들의 어레이에 대해 기판의 상이한 부분 상에 있으며; 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 제1 정렬 개구부 세트와 제2 정렬 개구부 세트 사이에 배치된다.

조항 9: 조항 8에 따른 기판 스택에서, 각 기판의 제1 및 제2 정렬 개구부 세트는 기판의 주면의 상반 단부들에 위치된다.

조항 10: 복수의 기판을 포함하는 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법은: 기판 스택의 각 기판에 획정된 각각의 복수의 정렬 개구부를 통과한 복수의 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택의 적어도 2개의 기판의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함하고, 기판 스택을 관통하는 각 광 빔 경로에 대해, 광 빔 경로 상의 기판들 중 하나의 정렬 개구부는 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 가지며; 복수의 광 빔 경로 중 적어도 2개의 광 빔 경로 각각에 대해, 광 빔 경로 상의 기판들 중 상이한 기판은, 기판 스택의 적어도 2개의 기판 각각에 대해 하나의 기판만의 위치를 나타내는 위치들을 갖는 하나 이상의 광 빔 경로가 존재하도록, 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는다.

조항 11: 조항 10에 따른 방법에서, 기판들 모두의 정렬 개구부 직경들은 기판들 각각에 대해 하나 이상의 광 빔 경로의 위치들이 하나의 기판에만 의존하도록 구성된다.

조항 12: 조항 10 또는 조항 11에 따른 방법에서, 기판 스택의 각 기판은 실질적인 평면 구조를 가지며; 기판 스택의 기판들은 평면 구조에 실질적으로 직교하는 방향으로 적층된다.

조항 13: 조항 10 내지 조항 12 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 기판 스택의 각 기판은 복수의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 스택의 각 기판의 각 정렬 개구부 세트는 기판 스택의 기판들 각각에 대해, 나머지 기판들에 대한 하나의 기판의 위치를 나타내는 적어도 하나의 광 빔 경로가 정렬 개구부 세트들을 통해서 존재하도록 구성된다.

조항 14: 조항 13에 따른 방법에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 구성은 실질적으로 동일하다.

조항 15: 조항 13 또는 조항 14 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

조항 16: 조항 13 또는 조항 14 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 복수의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

조항 17: 조항 13 또는 조항 14 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 정렬 개구부들이 실질적으로 수직으로 서로 교차하는 2개의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성된다.

조항 18: 조항 10 내지 조항 17 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 기판 스택은 빔 매니퓰레이터들의 어레이를 포함하고; 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 하전 입자들의 멀티빔의 서브빔을 조작하도록 구성된다.

조항 19: 조항 18에 따른 방법에서, 기판들 중 하나 이상은 빔 매니퓰레이터들의 어레이의 하나 이상의 빔 매니퓰레이터의 적어도 일부를 포함한다.

조항 20: 조항 18 또는 조항 19에 따른 방법에서, 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 N x M 어레이이고; N은 5와 같이, 2 내지 20 사이이며; M은 5와 같이, 2 내지 20 사이이다.

조항 21: 조항 13 내지 조항 20 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 각 기판은 적어도 제1 및 제2 정렬 개구부 세트를 포함하고; 기판 상의 각 정렬 개구부 세트는 빔 매니퓰레이터들의 어레이에 대해 기판의 상이한 부분 상에 있으며; 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 제1 정렬 개구부 세트와 제2 정렬 개구부 세트 사이에 배치된다.

조항 22: 조항 21에 따른 방법에서, 각 기판의 제1 및 제2 정렬 개구부들은 기판의 주면의 상반 단부들에 위치된다.

조항 23: 조항 21 또는 조항 22의 방법에서, 제1 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 배치는 제2 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들의 배치와 경면 대칭성을 갖는다.

조항 24: 조항 10 내지 조항 23 중 어느 하나의 조항에 따른 방법은, 복수의 광 빔이 기판 스택을 통과하도록 기판들의 기판 스택 상의 정렬 개구부들을 조명하는 단계; 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 광 빔 위치들을 나타내는 데이터에 의거하여 기판 스택의 기판들의 상대적인 정렬을 결정하는 단계를 더 포함한다.

조항 25: 조항 24에 따른 방법은, 광 빔 위치들을 나타내는 데이터에 의거하여 복수의 광 빔의 상대 위치들을 나타내는 하나 이상의 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다.

조항 26: 조항 24 또는 조항 25에 따른 방법에서, 광 빔 위치들을 나타내는 데이터는 광 검출기에 의해 획득되며, 상기 방법은 기판 스택과 광 검출기의 광축 사이의 어떠한 틸트도 보상하기 위해 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 처리하는 단계를 더 포함한다.

조항 27: 조항 10 내지 조항 26 중 어느 하나의 조항에 따른 방법은, 결정된 기판들의 x, y, 및 Rz 정렬에 의거하여 기판 스택 내의 기판들의 정렬이 성능 사양을 충족하는지를 결정하는 단계를 더 포함한다.

조항 28: 조항 10 내지 조항 27 중 어느 하나의 조항에 따른 방법을 수행함으로써 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템.

조항 29: 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 툴은: 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나의 조항에 따른 기판 스택을 유지하도록 구성된 스택 홀더; 기판 스택의 표면의 적어도 일부를 조명하도록 구성된 조명기; 및 기판 스택을 통과한 복수의 광 빔에 의거하여 광 빔 위치들을 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 광 검출기를 포함한다.

조항 30: 조항 29에 따른 툴 및 조항 28에 따른 컴퓨팅 시스템을 포함하는 시스템.

조항 31: 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법으로서, 기판 스택은 적어도 2개의 기판을 가지며, 기판들 각각에는, 각 기판의 각 정렬 개구부와 연관된 기판 스택을 통한 관통 통로가 존재하도록 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들과 정렬되는 복수의 정렬 개구부가 존재하고, 상기 방법은: 복수의 광 빔 - 각 광 빔은 각각의 관통 통로를 통해 기판 스택을 관통하는 광 경로를 따라 통과했음 - 의 상대 위치들을 결정하는 단계; 및 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택의 기판들의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함하고; 관통 통로를 통한 대응하는 광 경로에 대한 관통 통로를 획정하는 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 가지며; 각 광 경로마다, 기판 스택의 상이한 기판은 기판 스택의 대응하는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 직경을 갖는다.

조항 32: 조항 31에 따른 방법에서, 광 경로들은 각 광 경로가 기판 스택의 나머지 기판에 대한 기판 스택의 하나의 기판을 나타내는 위치를 갖도록, 및/또는 광 경로들의 상대 위치들이 기판 스택의 기판들의 x, y, 및 Rz 정렬을 나타내도록 구성된다.

조항 33: 빔 매니퓰레이터들을 포함하는 기판들의 기판 스택으로서, 기판 스택은 적어도 2개의 기판을 가지며, 각 기판에는, 각 기판의 각 정렬 개구부와 연관된 기판 스택을 통한 관통 통로가 존재하도록 기판 스택의 나머지 기판들의 대응하는 정렬 개구부들과 정렬되는 복수의 정렬 개구부가 존재하고; 복수의 관통 통로 각각은 광 빔의 통과를 위한 것이며 광 빔들은 기판 스택의 기판들의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 데 적합하고; 관통 통로를 통한 대응하는 광 경로에 대한 관통 통로를 획정하는 기판들 중 하나의 기판의 정렬 개구부는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 가지며; 기판 스택의 상이한 기판은 기판 스택의 대응하는 관통 통로를 획정하는 나머지 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는다.

조항 34: 조항 33에 따른 기판들의 기판 스택에서, 각 관통 통로는 상이한 광 경로의 통과를 위한 것이고, 각 광 경로는 기판 스택의 나머지 기판들에 대한 기판 스택의 하나의 기판을 나타내는 위치를 가지며, 및/또는 광 경로들의 상대 위치들은 기판 스택의 기판들의 x, y, 및 Rz 정렬을 나타낸다.

조항 35: 인쇄 회로 기판인 PCB와 조항 33 또는 조항 34의 기판 스택의 조합으로서, 기판 스택은 PCB 상에 제공되며, PCB에는 스택 광원과 상호 작용하기 위해 기판 스택의 관통 통로와 정렬되도록 구성된 개구부가 획정되고; PCB의 표면은 PCB 광원과 상호 작용하도록 구성된 복수의 정렬 구조를 포함한다.

조항 36: 조항 35의 조합에서, PCB와 기판 스택은 스택 광원과 기판 스택의 관통 통로 및 PCB의 대응하는 개구부와의 상호 작용 및 PCB 광원과 복수의 정렬 구조와의 상호 작용이 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정할 수 있도록 구성된다.

조항 37: 인쇄 회로 기판인 PCB와, 빔 경로 개구부들을 위한 복수의 관통 통로가 획정된 기판 스택의 조합으로서, 기판 스택은 PCB 상에 제공되며, PCB의 표면에는 PCB의 정렬을 결정할 수 있도록 광원과 상호 작용하도록 구성된 복수의 정렬 구조가 있다.

조항 38: 기판 스택과 인쇄 회로 기판인 PCB의 상대적인 정렬을 결정하는 방법으로서, 기판 스택은 PCB 상에 제공되며, 상기 방법은: 기판 스택을 관통하는 각각의 복수의 개구부와 PCB의 적어도 하나의 개구부 양자 모두를 통과한 복수의 제1 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 복수의 PCB 정렬 구조에 의존하는 복수의 제2 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및 복수의 제1 및 제2 광 빔의 결정된 위치들에 의거하여 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 포함한다.

조항 39: 조항 38에 따른 방법에서, PCB 정렬 구조들은 복수의 제2 광 빔 중 적어도 일부를 반사하도록 구성된 마커들을 PCB 상에 포함하고; 복수의 제2 광 빔의 위치들은 복수의 제2 광 빔이 PCB 상의 각각의 복수의 마커로부터 반사된 후에 결정된다.

조항 40: 조항 39에 따른 방법에서, PCB 정렬 구조들은 PCB에 하나 이상의 정렬 개구부를 포함하고; 복수의 제2 광 빔의 위치들은 복수의 제2 광 빔이 PCB를 관통하는 각각의 복수의 정렬 개구부를 통과한 후에 결정된다.

조항 41: 조항 38 내지 조항 40 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 복수의 제2 광 빔 중 어느 것도 기판 스택을 통과하지 않는다.

조항 42: 조항 38 내지 조항 41 중 어느 하나의 조항에 따른 방법은, PCB와 기판 스택을 조명하는 단계; 복수의 제1 및 제2 광 빔의 위치들을 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및 복수의 제1 및 제2 광 빔의 위치들을 나타내는 획득된 데이터에 의거하여 기판 스택과 PCB의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계를 더 포함한다.

조항 43: 조항 38 내지 조항 41 중 어느 하나의 조항에 따른 방법에서, 하나 이상의 이미지는 광 검출기에 의해 생성되고, 상기 방법은 기판 스택과 광 검출기의 광축 사이의 어떠한 틸트도 보상하기 위해 복수의 제1 및 제2 광 빔의 위치들을 나타내는 데이터를 처리하는 단계를 더 포함한다.

조항 44: 조항 38 내지 조항 41 중 어느 하나의 조항에 따른 방법은, 결정된 x, y, 및 Rz 정렬에 의거하여 PCB와 기판 스택의 상대적인 정렬이 성능 사양을 충족하는지를 결정하는 단계를 더 포함한다.

조항 45: 조항 38 내지 조항 44 중 어느 하나의 조항에 따른 방법을 수행함으로써 PCB와 기판 스택의 정렬을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템.

위의 설명은 예시를 위한 것으로 한정하고자 함이 아니다. 그래서, 아래에 기술된 청구범위 및 위에 제공된 조항들의 범위로부터 일탈함이 없이 설명된 바와 같이 수정이 이루어질 수 있음이 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 명확할 것이다.

Claims (15)

1. 복수의 기판을 포함하는 기판 스택(substrate stack)으로서,
   상기 기판 스택의 각 기판은 적어도 하나의 정렬 개구부 세트(alignment opening set)를 포함하고;
   각 기판의 상기 적어도 하나의 정렬 개구부 세트는 광 빔이 각 기판의 대응하는 정렬 개구부들을 통과하도록 정렬되며;
   각 기판은 나머지 기판들의 상기 대응하는 정렬 개구부들보다 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 정렬 개구부를 포함하는,
   기판 스택.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 기판 스택의 각 기판은 복수의 정렬 개구부 세트를 포함하고;
   상기 기판 스택의 각 기판의 각 정렬 개구부 세트는 상기 기판 스택의 기판들 각각에 대해, 나머지 기판들에 대한 상기 하나의 기판의 위치를 나타내는 적어도 하나의 광 빔 경로가 상기 정렬 개구부 세트들을 통해서 존재하도록 구성되는,
   기판 스택.
3. 제1 항 또는 제2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 상기 정렬 개구부들이 실질적인 직선; 실질적으로 수직으로 서로 교차하는 복수의 실질적인 직선 또는 2개의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성되는,
   기판 스택.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판 스택은 빔 매니퓰레이터들(beam manipulators)의 어레이를 포함하고;
   상기 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 하전 입자들의 멀티빔의 서브빔을 조작하도록 구성되는,
   기판 스택.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 N x M 어레이이고;
   N은 5와 같이, 2 내지 20 사이이며;
   M은 5와 같이, 2 내지 20 사이인,
   기판 스택.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각 기판은 적어도 제1 및 제2 정렬 개구부 세트를 포함하고;
   기판 상의 각 정렬 개구부 세트는 상기 빔 매니퓰레이터들의 어레이에 대해 상기 기판의 상이한 부분 상에 있으며;
   상기 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 상기 제1 정렬 개구부 세트와 상기 제2 정렬 개구부 세트 사이에 배치되는,
   기판 스택.
7. 제6 항에 있어서,
   각 기판의 상기 제1 및 제2 정렬 개구부 세트는 상기 기판의 주면(major surface)의 상반 단부들(opposite ends)에 위치되는,
   기판 스택.
8. 복수의 기판을 포함하는 기판 스택의 기판들의 정렬을 결정하는 방법으로서,
   상기 기판 스택의 각 기판에 획정된 각각의 복수의 정렬 개구부를 통과한 복수의 광 빔의 위치들을 결정하는 단계; 및
   상기 결정된 위치들에 의거하여 상기 기판 스택의 적어도 2개의 기판의 상대적인 x, y, 및 Rz 정렬을 결정하는 단계:
   를 포함하며,
   상기 기판 스택을 관통하는 각 광 빔 경로에 대해, 상기 광 빔 경로 상의 상기 기판들 중 하나의 상기 정렬 개구부는 상기 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 가지며;
   상기 복수의 광 빔 경로 중 적어도 2개의 광 빔 경로 각각에 대해, 상기 광 빔 경로 상의 상기 기판들 중 상이한 기판은, 상기 기판 스택의 적어도 2개의 기판 각각에 대해 상기 하나의 기판만의 위치를 나타내는 위치들을 갖는 하나 이상의 광 빔 경로가 존재하도록, 상기 광 빔 경로 상의 각각의 하나 이상의 다른 기판의 하나 이상의 다른 정렬 개구부 모두보다 작은 직경을 갖는 정렬 개구부를 갖는,
   방법.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 기판들 모두의 상기 정렬 개구부 직경들은 상기 기판들 각각에 대해 상기 하나 이상의 광 빔 경로의 위치들이 상기 하나의 기판에만 의존하도록 구성되는,
   방법.
10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 기판 스택의 각 기판은 실질적인 평면 구조를 가지며; 상기 기판 스택의 기판들은 상기 평면 구조에 실질적으로 직교하는 방향으로 적층되는,
    방법.
11. 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 스택의 각 기판은 복수의 정렬 개구부 세트를 포함하고; 상기 기판 스택의 각 기판의 각 정렬 개구부 세트는 상기 기판 스택의 기판들 각각에 대해, 나머지 기판들에 대한 상기 하나의 기판의 위치를 나타내는 적어도 하나의 광 빔 경로가 상기 정렬 개구부 세트들을 통해서 존재하도록 구성되는,
    방법.
12. 제11 항에 있어서,
    각 정렬 개구부 세트의 정렬 개구부들은 상기 정렬 개구부들이 실질적인 직선; 복수의 실질적인 직선; 또는 실질적으로 수직으로 서로 교차하는 2개의 실질적인 직선을 포함하는 패턴을 만들도록 구성되는,
    방법.
13. 제8 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 스택은 빔 매니퓰레이터들의 어레이를 포함하고; 상기 어레이의 각 빔 매니퓰레이터는 하전 입자들의 멀티빔의 서브빔을 조작하도록 구성되는,
    방법.
14. 제11 항 또는 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 기판은 적어도 제1 및 제2 정렬 개구부 세트를 포함하고;
    기판 상의 각 정렬 개구부 세트는 상기 빔 매니퓰레이터들의 어레이에 대해 상기 기판의 상이한 부분 상에 있으며;
    상기 빔 매니퓰레이터들의 어레이는 상기 제1 정렬 개구부 세트와 상기 제2 정렬 개구부 세트 사이에 배치되는,
    방법.
15. 제14 항에 있어서,
    각 기판의 상기 제1 및 제2 정렬 개구부들은 상기 기판의 주면의 상반 단부들에 위치되는,
    방법.

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