用于拾起和放置芯片裸片的系统和方法技术方案

根据本发明专利技术的一个方面，提供了一种被布置在为芯片制造过程中拾起和放置芯片裸片2的芯片裸片2操纵器装置，其中成像系统11包括：弧形凸球面镜13，被布置在第二离轴位置B并相对于中心位置5定心；折叠式反射镜4，被布置在凸球面镜13和中心位置5之间的光路中，用于将光路折叠至第三离轴位置C；以及弧形凹球面镜15，被布置在第三离轴位置C并具有将中心位置5和元件2中至少一个成像在图像检测系统9上的曲率。成像系统11对中心位置5的成角度的图像检测进行校正。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种被布置为在元件组装过程中拾起和放置元件的操纵器装置。
技术介绍
一元件放置的示例是在裸片放置的领域中。在当前的被设计用来将裸片快速(数量级裸片/秒)且准确(数量级10微米)地放置在基底上的贴片设备(die-bondequipment)中，准确度取决于诸多机器参数。通常，用于获得准确放置的策略如下所示I、由向下看的相机(以观察基底)和拾取工具组成的接合头(bond head)。 2、从供体基底拾起裸片(例如晶圆)。3、将该裸片移动至上视相机(upward looking camera)以测量该裸片相对于该拾取工具的方向，并校正任何偏差(misalignment)。4、将该接合头移动至基底上的放置位置。利用相机的图像来得到接合头的位置信肩、O5、移动该接合头以将该裸片定位在该放置位置的上方。6、放置该裸片。需要步骤5的原因是该拾取工具与相机不能位于该接合头上面的相同位置。因此在测量该放置位置之后，需要这样的步骤在该步骤期间和之后，不能核实该位置。基于相机单元和拾取工具的尺寸，这个“盲”区(“blind”st印)大约为5到10厘米长。这个盲区的准确度取决于这些承载体和计量学的准确度，并且需要复杂的校准方案。因此在实际中总体的放置准确度可能仍然太低。需要进一步降低放置误差。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种被布置为在元件组装过程中拾起和放置元件的操纵器装置，所述操纵器装置包括Z向行程部，被布置为相对于基底上的放置位置沿着Z轴放置元件；致动系统，被布置为使元件相对于所述放置位置对准；拾取头，被布置在所述Z向行程部上用来拾取元件并将所述元件放置在所述放置位置上；以及对准系统，被联接到所述致动系统；其中所述对准系统包括图像检测系统，被布置在第一离轴位置(A，在图2中)上，并被布置为接收来自所述元件的光。所述对准系统进一步包括成像系统，所述成像系统包括被布置在第二离轴位置(B)处的弧形凹球面镜；折叠式反射镜，被布置在光路中，用于将光折叠至第三离轴位置(C);以及弧形凸球面镜，被布置在所述第三离轴位置(C)并具有将所述元件成像在所述图像检测系统上的曲率。成像系统对成角度的图像检测进行校正。因此，元件的全部视场将聚焦到图像检测系统上。用于对元件进行成像的光学装置，通过用光源取代相机或用分束器接入光，也可用来照明元件。附图说明图I示出了机器组织(machine setup)中图像检测系统的示意图；图2示出了在图I中所提及的成像系统的实施例的详细视图；图3示出了根据另一方面的实施例。具体实施例方式请看图1，提出了一种芯片裸片(chip die)操纵器装置1，其在本领域中被称为“接合头”，所述“接合头”具有用于提供裸片2和基底6的并置视野(collocated view)并放置在相同位置的光学系统。有了该系统，放置位置5可以用已经位于所需放置位置处的裸片2来测量。通过能看到裸片的下面的光学系统，可消除上述盲区5。这大致上是“瞄准射击”原则，其中，在检测之后，不需要用致动器3进行额外的XY移动。剩下的唯一移动是利用Z向行程部(Z-stroke)4进行实际放置。该移动可以依靠机械可重复性实现。因此，放 置准确度确实不再取决于机械的准确度。注意到CN1738526公开了一种固定的相机布置，该相机布置借由半透明镜，在某一角度下同时对裸片以及基底上的放置位置进行成像。然而，成角度的相机位置所需的焦深要求是不容易解决的。此外，在前述公开出版物中公开的对裸片和放置位置同时进行相机配准仍会导致放置误差，该放置误差被认为是过高的。相应地，可以从放置准确度中消除机器准确度，从而使该系统通过选择更准确的视觉传感器来朝着更高准确度的方向按比例绘制(scale)。另外，相比于非并置测量系统，减少了校准工作。图I示出了共轴视觉系统的一个配置。图像检测系统9被安放为与工具成某一角度。通过使用半透明镜10或立方分束器(beamsplitter cube), —个相机可用来观看基底6的顶部和裸片的底部。为了减少两视图间的干扰，可以添加在基底与裸片视图之间切换的快门。然而，也可使用独立的对准系统来对放置位置5和裸片2进行成像。另夕卜，当裸片尺寸远大于相机的视场时，可添加第二相机90以用来提高围绕垂直的Z轴的旋转测量的准确度。相应地，公开了一种被布置用来在元件组装过程中拾起和放置元件的操纵器装置1，该操纵器装置I包括被布置为相对于基底6上的放置位置5沿着Z轴放置的Z向行程部4 ;被布置为使元件2相对于放置位置5对准的致动系统3 ;被布置在Z向行程部4上的用来拾取元件2并将元件2放置在放置位置5上的拾取头7 ；以及与致动系统3联接的对准系统8 ;其中对准系统8包括被布置在第一离轴位置A上并用来接收来自放置位置5的光的图像检测系统9。该致动系统原则上可以使用任何参考坐标，并且通常被设计用来在垂直于Z轴的平面上运动。一个示例为XY致动器，该XY致动器控制在这样的参考系中的XY和R(XYZ)运动在该参考系中，线形Z向行程部限定了 Z向。该组织不需要在放置动作期间在基底6平面内的进一步运动，就能够使裸片与基底6对准。将裸片放置到基底6上唯一所需的运动是Z向移动。该Z向移动可以被校准，例如通过在透明的基底6上方进行虚拟放置。带参考标识的这种透明的基底6允许利用下方的相机来核实实际的放置。该透明基底可以被放置在机器中的专属位置，从而允许在规则的裸片放置之间进行核实测量。基于该校准，可以计算出在真正的基底6上方的确切位置。通过使用第二 Z向行程部，可以利用第二 Z向致动器在基底6的局部高度上改变放置动作的Z向位置，而无需改变Z向致动器4的放置形成部的机械Z向位置。另外，这些Z向致动器中的任何一个都可以用来将图像聚焦到图像检测器上。图2给出了在图I中所提及的对准系统8的进一步的细节。该系统8包括含有Schwarzschild(史瓦兹齐德)放大物镜的成像系统11，该Schwarzschild放大物镜被改良成在某一角度下对物体平面进行成像。根据本专利技术的一个方面，成像系统11包括被布置在第二离轴位置B的弧形凹球面镜13和用来将光路折叠(fold)至第三离轴位置C的折叠式反射镜14 ；以及被布置在第三离轴位置C的弧形凸球面镜15，该弧形凸球面镜15具有将中心位置5成像在图像检测系统9上的曲率。在某一角度下的检查会导致图像作为焦距的函数而发生偏移。因此，聚焦距离的可重复性是重要的。可以通过几种方式来实现聚焦的可重复性I、致力于图像对比度，需要小的焦点深度(高数值孔径(NA))2、通过将一个或更多个(激光)点、线或其它图案投射到裸片和基底上来进行三角测量3、通过利用两个或更多个相机观看裸片和基底上的相同区域来进行三角测量 4、瞳孔掩蔽5、干涉测量技术6、共焦技术如前所述，在裸片的尺寸大于相机的视场的情况下，可以使用第二相机90来提高旋转准确度。然而在实际中仅有一个相机可以以高的可重复性放置在相同的焦距处。第二相机90的焦距的波动会导致在一个方向上测量误差增大。这仍然允许垂直于该方向的准确位置测量。两个相机一起将导致三个参数的测量刚好能来测量侧卧位和围绕垂直轴的旋转。尽管原则上，弧形可完全围绕Z轴延伸，但是通过半圆形部分的弧形可获得芯片裸片2操纵器装置I的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文·约翰·凡·斯维特，利昂·凡·道仁，阿德里亚努斯·约翰尼斯·皮德勒斯·玛利亚·弗米尔，基斯·墨德麦尔，
申请(专利权)人：荷兰应用自然科学研究组织TNO，
类型：发明
国别省市：