JP2000509558A - マイクロチップを正確に位置固定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、キャリヤ（２）にマイクロチップ（１）を正確に位置固定するための装置に関する。この際、マイクロチップ（１）に方向付けられた結像レンズ系（４）と、カメラ（５）とを備えた光学的な位置監視装置（３）で以て、マイクロチップの正確な調節が監視される。本発明によれば、加熱放射線が位置監視装置（３）に入射され、同じ結像レンズ系（４）を通してマイクロチップ（１）に方向付けられ、ひいては加熱エネルギーが正確に適切な位置にガイドされる。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロチップを正確に位置固定するための装置 本発明は、加熱およびろう接によってキャリヤにマイクロチップを固定するた めの、しかも結像レンズ系を通してマイクロチップにガイドされる加熱放射線を 供給するための、放射線加熱装置として形成された加熱装置と、同じ結像レンズ 系に対応した光学的な監視装置とで以て、キャリヤにマイクロチップを正確に位 置固定するための装置に関する。 マイクロチップの概念は広範囲に規定される。すなわち、サブマウント(Submo unt)とも呼ばれるキャリヤに正確に組み付けられるべき、例えば半導体ダイオー ドまたはマイクロレンズであってよい。 冒頭に述べた形式の公知の方法によって特徴付けられる点は、マイクロチップ を吸引ノズルまたはピンセットで受容し、マイクロマニピュレータで所望に位置 付ける点である。正確な位置調節は画像認識系によって行われ、この画像認識系 は、汎用の形式では鏡筒と結像レンズ系とを備えたカメラを有していて、かつ、 軸方向で組付け位置の上方に設けられている。次いで、マイクロチップをその都 度のキャリヤにまで降下させる。加熱によって、マイクロチップとキャリヤとを 互いにろう接するか、もしくは接着する。加熱装置と しては、抵抗加熱装置またはガス加熱装置が考慮されるか、または、放射線加熱 装置も考慮される。この際に生じる問題点は、比較的狭小なスペースに、熱源の ための多数のサブコンポーネントと、軸方向の位置監視装置とを、スペースに関 して互いに隣接し合うように１装置内に組み込まねばならない点である。さらに 、加熱エネルギーを正確に位置付ける点が、必ずしも良好には達成されない。 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改良して、キャリヤにマイクロチ ップを特に正確に位置決めかつ固定できる、特にコンパクトに形成された、マイ クロチップを正確に位置固定するための装置を提供することである。 このような課題を解決するために、本発明による構成では、光学的な監視装置 が、キャリヤにマイクロチップを正確に位置調節するための光学的な位置監視装 置として形成されているようにした。 本発明の主な利点は、マイクロチップをろう接もしくは接着するための加熱エ ネルギーを、マイクロチップ自体に直接に取り込むことができる点である。この ために同一の結像レンズ系が使用され、この結像レンズ系はマイクロチップを監 視するため、ならびに、光学的な監視装置によって調節位置をコントロールする ために使用される。このようにして、共通の調節および固定を行うための、同軸 の光学的な機能連関(Leist ungskopplung)が得られる。 本発明の有利な実施形態では、光学的な位置監視装置が結像レンズ系の光軸に 配置されている。加熱放射線と、光学的な位置監視装置のために認識可能な放射 線とは側方で供給され、かつ、光学部品を用いて結像レンズ系の光軸に入射され る。このために、ミラーまたは、有利にはビームスプリッタを使用する。本発明 のさらに有利な構成では、これらのビームスプリッタの背後に、放射線出力をコ ントロールかつ制御するための監視系を配置することができる。このために、例 えばフォトダイオードを使用してよい。ビームスプリッタはこの際、放射線出力 の９０％以上を結像レンズ系の方向に変向しかつ僅かな余剰出力をフォトダイオ ードに照射するように構成されている。 光学的な位置監視装置は、カメラと、チューブ形状のボディと、結像レンズ系 とを有しており、しかもカメラは有利には、結像レンズ系の光軸に配置されてい る。カメラには、有利にはフィルタ、特にエッジフィルタが前置されており、こ のエッジフィルタは光学的な位置監視装置の光線、すなわち可視光線または赤外 線のためにのみ透過性であって、加熱放射線の波長のためには不透過性である。 このような手段によって、カメラは、加熱装置の加熱放射線から効果的に防護さ れる。 加熱放射線を発生させるために、有利にはレーザが 用いられる。なぜならば、レーザによって極めて高いエネルギー密度が得られる からである。本発明では特に、ＮｄＹａｇレーザまたは、ファイバによって集束 された高出力−半導体レーザ系が適している。キセノンランプ(Xenon-Dampflamp e)、またはこれと類似のものを変化実施例として用いてもよい。 装置に加熱放射線を供給するために光導波路が設けられていると、有利である 。光線をファイバまたはファイバ束を用いて鏡筒内に入射すれば、鏡筒構造を極 めて狭小に構成することができる。 本発明のさらに別の構成では、加熱放射線用の焦点位置と、監視放射線用の焦 点位置とを合致させるために、加熱放射線を平行化して焦点制御するためのレン ズ系が設けられている。このようなレンズ系はさらに、加熱放射線をまず平行化 させるために役立つ。 以下に、本発明の実施例を図面につき詳述する。この図面には、本発明による 装置の構造が概略的に図示されている。 図面の下方領域には、キャリヤ２上に静置しているマイクロチップ１が図示さ れている。光学的な位置監視装置３が実質的には、カメラ５と鏡筒６と結像レン ズ系４とから構成されている。結像レンズ系４は光軸１５を有しており、この光 軸１５においてカメラ５がセンタリングして配置されている。画像認識するため の照明装置１０によって可視光線または赤外線が発生 させられ、この光線は側方から鏡筒６内に入射される。このような光線は、ビー ムスプリッタ８を介して光軸１５に沿ってマイクロチップ１の方向に変向される 。光軸１５は鏡筒６の中心で軸方向に延びている。当該実施例ではレーザとして 形成された加熱装置９が加熱放射線を発生せしめ、この加熱放射線はファイバ１ ２を介して側方で鏡筒６に達する。ファイバ１２の端部には、加熱放射線を平行 化させるためのレンズ系１４が設けられているので、加熱放射線は互いに平行に 、ビームスプリッタ７に照射され、かつ、このビームスプリッタ７から９０％以 上が結像レンズ系４およびマイクロチップ１の方向に変向される。この平行化レ ンズ系１４によって、加熱放射線もやはり結像レンズ系の光軸１５に入射させら れ、かつ、加熱放射線の焦点位置が調節可能であって、例えば画像認識するため の光線の焦点位置に合致させることができる。ビームスプリッタ７は加熱放射線 の少ない放射線成分を透過させるので、放射線出力の１０％以下に相当するこの ような成分は、主要構成部材としてフォトダイオードを有する監視系１１に照射 される。このような監視系１１で以て放射エネルギーを測定し、かつ要求に応じ て制御することができる。照明装置用ならびに加熱装置用の側方の接続部と、カ メラとの間にはエッジフィルタ１３が設けられており、このエッジフィルタ１３ は照明装置１０の光線のためにのみ透過性であり、加 熱装置の波長範囲においては不透過性である。さらに、カメラ５は別の接続部１ ６を有しており、この接続部１６で以て、記録された画像をデータ処理装置に供 給する。 このような装置によって、マイクロチップを調節かつ固定するための極めて良 好な方法が実施可能である。最初に、マイクロチップのため、特にレンズのため の設置位置をカメラで調節する。マイクロチップをマイクロマニピュレータで前 記位置に持ってきて、この位置に降下させる。光パルスを用いて、画像認識系の レンズ系によってマイクロチップを固定する。これによって保証されるように、 マイクロチップは正確に位置固定されており、加熱すべき位置が実際に加熱され る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年４月２３日（１９９８．４．２３） 【補正内容】 冒頭に述べた形式の公知の方法によって特徴付けられる点は、マイクロチップ を吸引ノズルまたはピンセットで受容し、マイクロマニピュレータで所望に位置 付ける点である。正確な位置調節は画像認識系によって行われ、この画像認識系 は、汎用の形式では鏡筒と結像レンズ系とを備えたカメラを有していて、かつ、 軸方向で組付け位置の上方に設けられている。次いで、マイクロチップをその都 度のキャリヤにまで降下させる。加熱によって、マイクロチップとキャリヤとを 互いにろう接するか、もしくは接着する。加熱装置としては、抵抗加熱装置また はガス加熱装置が考慮されるか、または、放射線加熱装置も考慮される。この際 に生じる問題点は、比較的狭小なスペースに、熱源のための多数のサブコンポー ネントと、軸方向の位置監視装置とを、スペースに関して互いに隣接し合うよう に１装置内に組み込まねばならない点である。さらに、加熱エネルギーを正確に 位置付ける点が、必ずしも良好には達成されない。 ヨーロッパ特許出願公開第３２６０２０号明細書により公知の、レーザ接合(L aser-Bonden)するための装置では、レーザの加熱放射線の供給も、ビデオマイク ロスコープによる光学的な監視も、（半透過性の）ミラーを介して行われ、この ミラーは光軸に配置されている。監視と加熱放射線の供給とは同一の結像レンズ 系によって行われるが、しかしながら、ビデオマイク ロスコープは光軸から離反して配置されている。 デザインエンジニアリング(Design Engineering)２３２（1987年,第27頁〜第2 8頁）により、光学的に監視するためのカメラで以てろう接を達成するための装 置が公知である。この装置においても、光学的な監視と、加熱放射線の供給とは 同一の結像レンズ系によって行われ、カメラは光軸から離反して配置されている 。 ヨーロッパ特許出願公開第４９１１９２号明細書により専ら公知であるレーザ 加工装置では、光軸に配置された半透過性のミラーを介して、加工すべき対象物 を監視装置で観察することができる。 これらの全３つの装置における共通点は、光軸の側方に配置されたカメラに基 づき、もしくはビデオマイクロスコープに基づき、扱いにくい構造を有している 点である。 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改良して、キャリヤにマイクロチ ップを特に正確に位置決めかつ固定できる、特にコンパクトに形成された、マイ クロチップを正確に位置固定するための装置を提供することである。 このような課題を解決するために、本発明による構成では、光学的な位置監視 装置のカメラが結像レンズ系の光軸に配置されており、かつ、加熱放射線のため に不透過性のフィルタが前記カメラに前置されているようにした。 本発明の主な利点は、コンパクトな構造で、マイクロチップをろう接もしくは 接着するための加熱エネルギーを、マイクロチップ自体に直接に取り込むことが できる点である。このために同一の結像レンズ系が使用され、この結像レンズ系 はマイクロチップを監視するため、ならびに、光学的な監視装置によって調節位 置をコントロールするために使用される。このようにして、共通の調節および固 定を行うための、同軸の光学的な機能連関(Leistungskopplung)が得られる。 本発明の有利な実施形態では、加熱放射線と、光学的な位置監視装置のために 認識可能な放射線とは側方で供給され、かつ、光学部品を用いて結像レンズ系の 光軸に入射される。このために、ミラーまたは、有利にはビームスプリッタを使 用する。本発明のさらに有利な構成では、これらのビームスプリッタの背後に、 放射線出力をコントロールかつ制御するための監視系を配置することができる。 このために、例えばフォトダイオードを使用してよい。ビームスプリッタはこの 際、放射線出力の９０％以上を結像レンズ系の方向に変向しかつ僅かな余剰出力 をフォトダイオードに照射するように構成されている。 光学的な位置監視装置は、カメラと、チューブ形状のボディと、結像レンズ系 とを有しており、しかもカメラは有利には、結像レンズ系の光軸に配置されてい る。カメラにはフィルタ、特にエッジフィルタが前置 されており、このエッジフィルタは光学的な位置監視装置の光線、すなわち可視 光線または赤外線のためにのみ透過性であって、加熱放射線の波長のためには不 透過性である。このような手段によって、カメラは、加熱装置の加熱放射線から 効果的に防護される。 請求の範囲 １．マイクロチップ（１）に方向付けられた結像レンズ系（４）と一緒に光学 的に位置監視するためのカメラ（５）と、加熱によってキャリヤ（２）にマイク ロチップ（１）を固定するため、かつ、加熱放射線を供給するための、放射線加 熱装置として形成された加熱装置とで以て、キャリヤ（２）にマイクロチップ（ １）を正確に位置固定するための装置であって、加熱放射線が光学的な位置監視 装置（３）の前記結像レンズ系（４）を通してガイドされている形式のものにお いて、 光学的な位置監視装置（３）のカメラ（５）が結像レンズ系（４）の光軸（１ ５）に配置されており、前記カメラ（５）にフィルタ（１３）が前置されており 、該フィルタ（１３）が加熱放射線のために不透過性であることを特徴とする、 マイクロチップを正確に位置固定するための装置。 ２．ミラーが設けられており、該ミラーによって加熱放射線が結像レンズ系（ ４）の光軸（１５）に入射されている、請求項１記載の装置。 ３．第２のミラーが設けられており、第２の該ミラーによって、光学的な位置 監視装置（３）のために認識可能な放射線が、結像レンズ系（４）の光軸（１５ ）に入射されている、請求項１または２項記載の装置 。 ４．ミラーがそれぞれビームスプリッタ（７，８）として形成されており、そ れぞれのビームスプリッタ（７，８）の背後に、放射線出力をコントロールかつ 制御するための監視系（１１）が設けられている、請求項２または３記載の装置 。 ５．レーザまたはキセノンランプが、加熱放射線を発生させるために設けられ ている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。 ６．加熱放射線を供給するための光導波路が設けられている、請求項１から５ までのいずれか１項記載の装置。 ７．加熱放射線を平行化かつ焦点制御するためのレンズ系（１４）が設けられ ている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．加熱によってキャリヤ（２）にマイクロチップ（１）を固定するための、 しかも結像レンズ系（４）を通してマイクロチップ（１）にガイドされる加熱放 射線を供給するための、放射線加熱装置として形成された加熱装置と、同じ結像 レンズ系（４）に対応した光学的な監視装置とで以て、キャリヤ（２）にマイク ロチップ（１）を固定するための装置において、 光学的な監視装置が、キャリヤ（２）にマイクロチップ（１）を正確に位置調 節するための光学的な位置監視装置（３）として形成されていることを特徴とす る、マイクロチップを正確に位置固定するための装置。 ２．光学的な位置監視装置（３）が結像レンズ系（４）の光軸（１５）に配置 されている、請求項１記載の装置。 ３．ミラーが設けられており、該ミラーによって加熱放射線が結像レンズ系（ ４）の光軸（１５）に入射されている、請求項１または２記載の装置。 ４．第２のミラーが設けられており、第２の該ミラーによって、光学的な位置 監視装置（３）のために認識可能な放射線が、結像レンズ系（４）の光軸（１５ ）に入射されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。 ５．ミラーがそれぞれビームスプリッタ（７，８）として形成されており、そ れぞれのビームスプリッタ（７，８）の背後に、放射線出力をコントロールかつ 制御するための監視系（１１）が設けられている、請求項３または４記載の装置 。 ６．光学的な監視装置がカメラ（５）を有しており、該カメラ（５）が結像レ ンズ系（４）の光軸（１５）に配置されている、請求項１から５までのいずれか １項記載の装置。 ７．カメラ（５）にフィルタ（１３）が前置されており、該フィルタ（１３） が加熱放射線のために不透過性である、請求項６記載の装置。 ８．レーザまたは、他の放射線源が、加熱放射線を発生させるために設けられ ている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。 ９．加熱放射線を供給するための光導波路が設けられている、請求項１から８ までのいずれか１項記載の装置。 10．加熱放射線を平行化かつ焦点制御するためのレンズ系（１４）が設けられ ている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。