CN101379605B - 具有包括对准光学装置和目标的设备的光学仪器的半导体加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将光学装置与目标相对准的设备(10)。所述设备包括：框架(12)，用于支撑所述光学装置或所述目标的支撑单元(16)；以及传输装置，配置用于至少相对于框架倾斜支撑单元的，其中配置有球体部分(18，22)，所述部分限定球面(20)，所述支撑单元的倾斜移动由所述球面控制。根据本发明的装置允许在所述光学装置和所述目标之间的倾斜移动，而所述移动不导致焦点的偏移。此外，本发明涉及光学仪器和半导体加工系统。

Description

具有包括对准光学装置和目标的设备的光学仪器的半导体加工系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的设备。

本发明还涉及光学仪器和半导体加工系统。

背景技术

第一段所指的装置众所周知。支撑单元通常容纳诸如摄像机摄像机之类的透镜组合。此设备通常通过其框架安装到某种类型的显微仪器上，该仪器容纳要检查或要观察的目标。通常，目标也能借助相对于设备平移或旋转的某种类型载物台的方式移动。

图1为根据现有技术的显微或光学仪器的示意图。首先示出了要检查的目标1。将用于光学地对准光学装置和目标的已知设备2放置在目标之上，所述设备包括支撑单元3。将摄像机4安装在支撑单元3上，如图1示意性表示。其中使用术语“摄像机”表示任何类型的光学装置。通常，目标1相对于摄像机4沿至少两个方向X和Y上(Y方向垂直图表面)平移，例如通过在执行线性移动的某种类型的载物台(未示出)中容纳目标。使用这些移动以将目标的特定点与摄像机4对准。通常也将设备2配置用于沿与z方向相对应的第三方向上平移摄像机4。使用这种平移移动以相对于摄像机聚焦目标。焦点位于摄像机4的光轴O上，并且通过目标1的表面上的点X表示。

除了沿z方向的平移移动之外，设备2还适用于围绕旋转轴倾斜摄像机4。这种倾斜移动是必要的，例如，在不同的角度下观察目标1，或者每当这种其它装置或工具与目标之间需要无障碍路径时，为另外的装置或工具让路。而且，需要倾斜以用于优化图像的质量或补偿机械偏差。在图1的光学仪器中，通过围绕具有旋转角度α的某一旋转轴A来倾斜摄像机而获得这种倾斜移动。倾斜后的摄像机的位置已经示意性地以虚线示出。如图1中的新的焦点X′所示，这种倾斜移动导致沿y方向的偏移Δy和沿z方向上的偏移Δz。这意味着在倾斜后，摄像机4将在焦点之外，并且在着眼于目标的不同点或者甚至不再能达到目标。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种对准设备，所述对准设备允许在光学装置和目标之间的倾斜移动，其中这些移动不会导致焦点的偏移。

为了实现这一目的，根据本发明的用于对准光学装置和目标的设备的特征在于，配置球体部分，其中所述部分限定球面，并且支撑单元的倾斜移动由所述球面控制。

本发明能参考图1和2最佳地说明。应指出，在所有图中类似的参考数字表示类似的部分。图1为根据现有技术的光学仪器的示意图，已在上面描述。图2为示出了本发明的原理的光学仪器的示意图。在此图中，显示出了摄像机4相对于目标1以旋转角度α倾斜。所述设备包括球体部分5，其中所述部分限定球面6。摄像机4和支撑单元3的倾斜移动由这种球面6控制，因为此实施例中的支撑单元3沿球面6移动。通过确保其表面部分地与球面6重叠的假想球体的中心与摄像机X的焦点重合，这种倾斜移动将不会导致相对目标1的焦点X的任何偏移。由于这种方法，根据定义，同时倾斜支撑单元3和摄像机4将不会导致相应的焦点的任何偏移。因此，通过图2的对准设备，倾斜前的焦点X和倾斜后的焦点X′重合。本领域的技术人员清楚，此处的原理是与倾斜移动相对应的旋转轴A实际上与光学轴O和O’在焦点X、X’处交叉。在图2的示意性示例中，旋转轴与图的表面垂直。然而，应当清楚，当球体部分具有合适尺寸时，可以倾斜任何其它的旋转轴而不会带来任何不想要的偏移，只要这个旋转轴延伸穿过焦点X，并且与光学轴垂直。此处“合适尺寸”意味着表面6应具有足够的尺寸以允许大的倾斜移动。应当清楚，通过球体部分5和支撑单元3的适当结构，可以围绕各种旋转轴倾斜摄像机，而不会引起焦点的任何不需要的偏移。

应当清楚，摄像机和目标的相互位置的交换不会影响本发明的设备和原理的正确功能。

因此，本发明提供一种简单的设备，所述设备使得能够围绕旋转轴互相倾斜光学装置和目标，同时避免它们之间的焦点的任何偏移。

在一个优选实施例中，配置球体的第一部分和球体的第二部分，球体的第一部分限定第一球面，而球体的第二部分限定第二球面，与第一球面相对应的球体的中心实质上与和第二球面相对应的球体的中心相重合，并且第一和第二球面相对彼此可移动。此实施例使支撑单元相对于球体部分的移动变得容易。当第一和第二部分相对彼此移动时，当第一球面和第二球面耦合时是尤其有利的。以此方式，可以避免复杂支架的使用。此外，当框架包括球体的第一部分并且运输装置包括球体的第二部分时，并且第二球面可沿第一球面移动时，这是有益的。较优的实施例都提供了根据本发明设备的简单而有效的设计。

根据另一优选实施例，提供一种锁定装置，所述锁定装置配置用于分别在锁定状态和释放状态之间改变所述设备，其中，在锁定状态中，支撑单元相对于框架是锁定的，在释放状态中，支撑单元相对于框架是可移动的。此实施例通过将所述设备改变到锁定状态，使得能够防止支撑单元的任何不需要或过早的移动。此处，锁定装置包括锁定板是有益的，，其中当分别变化到锁定状态和释放状态时，所述板将球体的第二部分锁定和释放到球体的第一部分。这提供了可手工操作的锁定装置的简单而有效的设计。

本发明也涉及包括根据上述实施例之一的设备和安装到所述设备的支撑单元的透镜组合。较优地，所述设备安装到具有框架的显微仪器上，所述仪器包括用于容纳目标的载物台，所述载物台在相对于透镜组合沿至少一个方向上是可移动的。当需要相对于目标倾斜透镜组合时，根据本发明的设备可以有益地应用到这些类型的光学仪器中。

此外，本发明涉及一种半导体加工系统，所述系统包括：

机器框架；

载体，用于容纳半导体部件；

工具，用于处理所述半导体部件；

根据上述实施例之一的设备，所述设备通过其框架安装到所述加工系统；

透镜组合，安装到所述设备的支撑单元。

较优地，半导体加工系统的载体容纳晶片，所述晶片被放置在箔片上并且保持多个半导体部件，并且所述工具为拾取放置(pick andplace)单元，用于从晶片拾取单独的半导体部件，并且将它们放置在用于封装所述半导体部件的外部构件上。

这种加工系统实现了半导体部件的正确位置的控制，其中通常应用与透镜组合呈直线设置的数字摄像机。使用数字摄像机产生的图片用于控制处理所述半导体部件的工具。摄像机的光学轴与相应的半导体部件垂直对准是非常重要的。为此目的，能够将摄像机相对于所观察的部件倾斜以校正不清楚的图片或例如其中左边部分比右边部分清楚的图片是重要的。后者在应用图片识别软件以识别邮编部件时存在困难。由于通常半导体加工系统不会留出很多空间来布置用于这种倾斜移动，而且处理所述部件的生产时间是非常重要的，所以根据本发明的设备可以有益地应用到半导体加工组件。所述设备不需要很多空间，并且允许安装到所述设备的摄像机倾斜而不偏移其焦点。

具体地，本发明适用于如WO2004/64124中说明的芯片转移设备和WO2004/55870中说明的引线键合设备。将所述国际专利申请WO2004/06424和WO2004/55870结合在此作为参考。

此处使用的‘与第一/第二球面相对应的球体’，意味着假想的球体，其中‘球面’与所述假想球体的表面的各个部分重叠。

附图说明

下面参考附图进一步解释本发明，其中：

图1为根据现有技术的光学仪器的示意图；

图2为示出本发明原理的光学仪器的示意图；

图3为根据第一实施例的设备的透视图；

图4为根据第一实施例的设备的透视分解图；

图5为光学仪器的透视图；

图6为半导体加工系统的示意图。

具体实施方式

如前所述，图中类似的参考数字表示类似的部分。

图1和2已在此说明书的引言部分讨论。这些图用来分别说明根据现有技术和本发明对准光学装置和目标的原理。现在参考图3和图4，分别示出在组合和分解情况下根据本发明第一实施例的设备10。所述设备包括框架12、传输装置14和支撑单元16。支撑单元适用于支撑光学装置或要检查的目标，并且如下所述将支撑单元安装到传输装置14。为了使这种装置或目标具有自由光学路径，所述支撑单元配置有孔17，同时将螺钉28配置用于允许安装所述装置或目标。

传输装置14设置有柱状部分30，所述部分包括外表面上设置有螺纹(未示出)的柱状套管31。柱状部分30可以相对于传输装置14的本体15旋转。通过设置在柱状孔33内表面上的螺纹实现这种旋转移动，所述螺纹与柱状套管31的外表面上的螺纹耦合。通过旋转柱状部分30，所述支撑单元将相对于传输装置14沿z方向上平移，这根据图4将很清楚。此实施例中的支撑单元16借助螺钉29或其它类型的固定装置安装到本体15的侧表面21。三个平行的槽缝25、27实现下述的支撑单元16沿着z方向上的平移移动。当螺钉分离时，可手工旋转柱状部分30，所述旋转导致沿z方向上的平移移动。在此移动期间，从传输装置14的侧表面17延伸的销19与槽缝25耦合，并且引导支撑单元16的平移。

虽然在此实施例中，支撑单元和传输装置为两个分离的部分，这对于沿z方向上平移支撑单元是必要的，也可以具有既作为支撑单元又作为传输装置的一个集成单一部分。当不需要传输装置和支撑单元之间的相对移动时，这是可能的。

框架12包括用以接收螺钉26的孔(未示出)，以便将所述框架安装到显微仪器或任意其它类型的光学仪器中。虽然未示出，但通过释放螺钉26可以沿垂直于z方向的方向上相对于这种仪器移动所述设备10。此外，框架12包括限定了第一球面20的球体部分18。

传输装置14包括限定了第二球面24的球体的第二部分22。表面24设置于部分22的底侧，因此在图4不可见。传输装置14的第二球面24与框架12的第一球面20耦合。锁定装置32配置用于分别相对于第一球面20锁定和释放所述第二球面24，而它们之间的移动仅可能出现在释放状态下。下面详细说明锁定装置32的功能。

当锁定装置32处于其释放状态时，可以相对于框架12移动传输装置14和支撑单元16。在此移动期间，第二球面24沿着第一球面20移动。较优地，两个球形表面都涂有特殊的涂层以使相互移动变得容易，例如，可以是诸如聚四氟乙烯(Teflon)涂层或镍-聚四氟乙烯涂层之类的涂层，用以减少两个表面之间的摩擦和磨损。

当沿着第一球面20移动第二球面24时将导致支撑单元执行相对于框架的倾斜移动。如下所述，相应的移动可以手动操纵。结合图2示出的原理和相应的上述描述，应当清楚，图3和4中所示的设备使得能够实现安装到支撑单元16上的光学装置相对于设置在仪器上的目标的倾斜，将所述仪器与所述设备的框架12连接，而不会带来光学装置和目标之间的任何焦点偏移。例如，所述仪器包括载物台或其它类型的x，y-工作台。应当清楚，当目标的位置和装置的位置交换时，也可实现此目的。也就是，目标安装在支撑单元上，而光学装置为仪器的一部分。

如图4所示最清楚可见，锁定装置32包括具有通孔40的锁定板34和至少在末端部分配置有螺纹(未示出)的延长构件36。球体22的第二部分包括通孔42，并且球体18的第一部分包括配置有螺纹(未示出)的孔44。延长构件36通过锁定板34的孔40、球体22的第二部分的孔42延伸，并且沿球体18的第一部分的孔44中延伸。延长构架相对于其它部件旋转。当旋转构件36时，其末端部分的螺纹与球体18的第一部分的孔44中的螺纹耦合。为使其旋转移动容易，构件36包括把手38。从图4清楚可知，球体22的第二部分中的孔42的直径比球体18的第一部分中的孔44大得多。

根据第一实施例的设备的功能如下。当从锁定装置32的锁定状态开始逆时针旋转延长构件36时，这将导致锁定板从球体18的第一部分释放球体的第二部分22。这允许沿着第一球面20移动第二表面24。此移动的范围分别由球体的第一和第二部分中的孔42、44之间的相互直径差限定。因此球体22的第一部分中的孔42的直径比球体18的第一部分中的孔44的直径大得多，较优地，至少大三倍。通过一只手抓握把手38以操作锁定装置32，而通过另一只手抓握传输装置的本体15和支撑单元以沿着第一球面18移动它们，可以最佳地操作所述设备。

图5为光学仪器50的透视图，所述光学仪器50包括上述设备和借助螺钉28安装到所述设备的支撑单元16上的透镜组合52。在组合52的顶部上安装摄像机54，较优地，安装数字摄像机。在支撑单元16的另一侧，在设备10上安装第二透镜组合56。在此第二组合的一端分别设置光源58和反射镜单元60。联合地设置两个透镜组合52、56、光源58和反射镜单元60用于通过摄像机54根据面向反射镜的目标产生的合适图片。

图6为半导体加工系统70的示意图，其中所述半导体加工系统包括机器框架72和晶片载体74，其容纳放置在箔片上的晶片，并且保持多个半导体部件。此外，设置用于从晶片拾取单独的半导体部件并且将它们放置在外部构件78上的拾取放置单元76。外部构件为所谓的锥体(taper)，其包括配置有沿条带的纵向延伸的多个凹槽的延长条带。使用此锥体以产生用于单个半导体部件的封装，并且根据所谓的‘卷轴-卷轴原理’(reel-to-reel-principle)的系统而应用。为了清楚起见，拾取放置单元76以虚线示出。

加工系统70的特征在于存在三个光学仪器81、83、85，所述仪器其或多或少类似于前面段落中描述的仪器50。每个仪器分别借助安装部分73、75、77安装到机器框架72。安装部分73、75、77连接到各个仪器的框架。每个仪器具有特定的功能，它们也通过观测由相应的光学仪器的反射镜单元限定的各个光学路径80、82、84(见图5)在图6中得到。

与光学路径80相对应的光学仪器81观测晶片载体74上的晶片。与光学路径82相对应的光学仪器83观测已经通过拾取放置单元76从晶片拾取的单个半导体部件，同时该部件由真空装置所保持。最终，与光学路径84相对应的光学仪器85观测容纳由拾取放置单元76放置在其中的半导体部件的构件78。

考虑光学路径80、82、84的差异，反射镜的平移移动和确切结构可以针对各个光学仪器81、83、85而不同。

如之前指出，通常，半导体加工系统不会留出很大空间以布置用于数字摄像机相对于半导体部件的移动。此外，在光学仪器82的情况下，使用产生的数字图片以找到合适的半导体部件。为此目的，使用特定的软件以分析所述图片，并且找到正常的部件。如果光学路径80不完全垂直于晶片，软件将不能找到正确的部件。因此，需要相对于晶片倾斜相应的数字摄像机，以校正任何未对准。这种未对准能容易地发生，例如，由于通常应用一些类型的针状装置，所述针状装置推动需要从其背面拾取的半导体部件，以促使将所述部件从晶片载体的箔片上释放。上述考虑使得根据本发明设备的应用于此特定目的非常有益。所述设备不需要很多的空间，并且允许安装到所述设备的摄像机的倾斜，同时避免焦点的偏移。此外，在观测数字摄像机图片的同时，可以容易地和准确地通过相对于框架手动倾斜支撑单元而实现调节。

由于如上述段落说明的需要(缺少空间和垂直对准)对于多种类型的半导体加工系统很重要，根据本发明的设备也能有益地使用到引线键合器、管芯键合器、锥体、管芯分类器和探针。

应该注意的是，上述实施例示出而非限定本发明，而不脱离权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域的普通技术人员能够设计多个替代实施例。在权利要求中，任何放置在括号中的参考标记不应被认为限定权利要求。动词“包括”与其变形不排除与任何权利要求或整个说明书中列出的不同的元件或步骤的存在。单个元件不排除多个这种元件存在，反之亦然。

Claims (8)

1.一种设备(10)，用于对准光学装置和目标，所述设备包括：

框架(12)；

支撑单元(16)，用于支撑光学装置或目标；

传输装置(14)，配置用于至少相对于框架倾斜支撑单元；

其中，配置球体部分(18，22)，所述部分限定球面(20，24)，并且支撑单元的倾斜移动由所述球面控制；

其特征在于，配置球体的第一部分(18)和球体的第二部分(22)，球体的第一部分限定第一球面(20)，并且球体的第二部分限定第二球面(24)，与第一球面相对应的球体中心实质上和与第二球面相对应的球体中心重合，并且第一和第二球面相对彼此是可移动的；

框架(12)包括球体的第一部分(18)，并且传输装置(14)包括球体的第二部分(22)，而且第二球面沿着第一球面是可移动的，从而在使得光学装置和目标之间的焦点不偏移情况下控制倾斜移动。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，当第一和第二部分相对彼此移动时，第一球面(20)与第二球面(24)相耦合。

3.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，配置锁定装置(32)，所述锁定装置配置用于分别在锁定状态和释放状态之间改变所述设备，在所述锁定状态中，支撑单元(16)相对于框架(12)是锁定的，在所述释放状态中，支撑单元相对框架是可移动的。

4.根据权利要求3所述的设备(10)，其特征在于，锁定装置(32)包括锁定板(34)，当分别改变到锁定状态和释放状态时，所述板将球体的第二部分(22)锁定和释放到球体的第一部分(18)。

5.一种光学仪器(50，81，83，85)，包括根据权利要求1至4中任一项所述的设备(10)和安装到所述设备的支撑单元(16)的透镜组合。

6.根据权利要求5所述的光学仪器(50，81，83，85)，其特征在于，利用框架将所述设备安装到显微仪器上，所述仪器包括用于保持目标的载物台，所述载物台相对于透镜组合沿至少一个方向上是可移动的。

7.一种半导体加工系统(70)，包括：

机器框架(72)；

载体，用于容纳半导体部件；

工具，用于加工半导体部件；

根据权利要求1至4中任一项所述的设备，所述设备通过它的框架安装到所述加工系统；

透镜组合，安装到所述设备的支撑单元。

8.根据权利要求7所述的半导体加工系统，其特征在于，载体(74)容纳晶片，所述晶片放置在箔片上并且保持多个半导体部件，所述工具是拾取放置单元(76)，用于从晶片拾取单独的半导体部件，并且将所述半导体部件放置在用于封装半导体部件的外部构件上。

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