JP2009526394A - 光学装置を対象物と合わせるための器具を備える光学機器を持つ半導体処理システム - Google Patents

光学装置を対象物と合わせるための器具を備える光学機器を持つ半導体処理システム Download PDF

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Abstract

本発明は光学装置を対象物と合わせるための器具(10)に関する。器具は、枠(12)、前記光学装置又は前記対象物を支持するための支持単位(16)、及び支持単位を枠に関して少なくとも傾けるために配置される移動装置(14)を備え、そこでは球状体(18、22)の1区分が提供され、その区分は球面(20)を画成し、及び支持単位の傾斜運動は前記球面によって制御される。本発明に従う器具は、前記光学装置及び前記対象物の間の傾斜運動を許容する一方、そのような運動が焦点における変動を導かない。さらに、本発明は前記器具を備える光学機器及び半導体処理システムに関する。

Description

光学装置及び対象物を合わせるための器具、光学機器及び半導体処理システムであり、本発明は国際出願時請求の範囲第1項の前文に従う器具に関する。
本発明は更に、光学機器及び半導体処理システムに関する。
最初の段落において述べる器具は普通既知のものである。支持単位(ユニット)は通常、カメラのようなレンズの組立体(アセンブリー)を保持する。器具は概して、その枠(フレーム)と共に、ある種の微視的機器に装着され、その機器は、調べられ、又は視察されるべき対象物に適応する。一般に、対象物はまた、器具に関して対象物を平行移動させ(translates)、又は回転させるある種の台(ステージ)によって動くこともできる。
図1は、先行技術に従う微視的又は光学的な機器の概略図である。まず、調べられるべき対象物1を示す。光学装置及び対象物を光学的に合わせる(aligning、一列に並べる)ための既知の器具2を、対象物より上に置き、その器具は支持単位3を備える。カメラ4は、それが図1において図式的に例示されるように、支持単位3に装着される。用語‘カメラ’を、本明細書において、任意の種類の光学装置を指し示すために用いる。一般的には、対象物1は、カメラ4に関して少なくとも2種の方向x及びy(y-方向は、作図の面に対し垂直である)において、例えば、線形運動を実行するある種の台(示さず)において対象物に適応させることによって、並行移動することができる。そのような運動は、対象物の特定の点(スポット)をカメラ4に合わせるのに用いられる。器具2はまた通常、カメラ4を第3の方向において、z-方向に対応して平行移動するために配置される(arranged)。あるものは、対象物をカメラに関して集中させるためにこの平行移動を用いる。焦点はカメラ4の光軸O上に位置され、及び対象物1の表面で、点Xによって指し示される。
z-方向における平行移動運動に加え、器具2は回転の軸についてカメラ4を傾けるために適合される。このような傾斜運動(tilting movement)は、例えば、対象物1を異なる角度の下で視察するのに、又は別の装置又は道具について、そのような他の装置又は道具及び対象物の間の明りょうな経路(clear path)が必要なときにはいつでも道を開けるのに必要である。さらに、傾斜は画像(イメージ)の質の最適化のために、又は機械の耐性について補償するために必要なことがある。図1からの光学機器において、そのような傾斜運動は、回転角度αを有する回転Aの一定の軸についてカメラを傾けることによって得られる。傾斜後のカメラの位置は、点線によって図式的に例示される。図1で新しい焦点X’によって指し示されるように、そのような傾斜運動は、双方のy方向における変動(シフト)Δy及びz-方向における変動Δzを招く。これは、それを傾けた後、カメラ4で焦点がずれ、及び対象物の異なる点が見られ、又はもはや対象物にさえ達しないことを意味する。
本発明の目的は、光学装置及び対象物の間で傾斜運動を許容する調整器具(alignment apparatus)を提供し、そこにおいて、そのような運動は焦点における変動を導かない。
この目的を達成するため、本発明に従い光学装置及び対象物を合わせるための器具は、球状体の1区分(セグメント)が提供され、その区分は球面を画成し、及び支持単位の傾斜運動は前記球面によって制御されることにおいて特徴付けられる。
本発明は、図1及び2を参照して、最も良く説明することができる。似た参照番号は、すべての図面において、似た部品(パーツ)に言及することが留意される。図1は、先行技術に従う光学機器の概略図であり、及び上述したものである。図2は、本発明の原理を例示する光学機器の概略図である。この図において、カメラ4が回転角αを有する対象物1に関して傾くことが指し示される。器具は球状体5の1区分を備え、その区分は球面6を定める。カメラ4の支持単位3と一緒の傾斜運動は、この球面6によって制御され、これは、この具体例において支持単位3が球面6に沿って動くからである。想像上の球状体の中心が、それの表面が部分的に球面6と重複し、カメラXの焦点と一致することを確実にすることによって、そのような傾斜運動は、対象物1について、焦点Xの任意の変動も導かない。この尺度(measure)によって、支持単位3をカメラ4と一緒に傾斜することは、対応する焦点の任意の変動も定義によって招かない。このようにして、図2からの調整器具2を用い、傾斜前の焦点Xは、傾斜後の焦点X’と一致する。この技術において熟練した者に明らかであるように、本明細書での原理は、回転Aの軸であって、傾斜運動に対応する軸が、光軸O及びO’と焦点X、X’で実際に交差することである。図2の図式的な例において、回転の軸は、図面の表面に垂直である。しかし、球状の区分が適宜に必要な大きさにされる(dimensioned)とき、回転のそのような軸が焦点Xを通して延び、及び光軸に対し垂直であるならば、任意の望まれない変動を伴わない回転の他の任意の軸にわたる傾斜が可能であることは、明らかにされる。本明細書では、‘適宜に必要な大きさにされる’は、表面6が有意な傾斜運動を許容するのに十分な寸法(次元)を持つ必要があることを意味する。球状体5の1区分及び支持単位3の適切な構築を用い、焦点において任意の望まれない変動を伴わずに回転の種々の軸についてカメラを傾けることが可能であることは、明らかになる。
カメラ及び対象物の相互の位置の反転は、本発明の器具も原理も、いずれもの適宜な機能化(functioning)に影響を及ぼさないことは、明らかになる。
したがって、本発明は光学装置及び対象物を回転の軸について相互に傾けるのを可能にする一方、それらの間での焦点の任意の変動も防ぐ、簡便な器具を提供する。
好適例において、球状体の第1の区分及び球状体の第2の区分が提供され、球状体の第1の区分は第1の球面を定め、及び球状体の第2の区分は第2の球面を定め、第1の球面に対応する球状体の中心は、第2の球面に対応する球状体の中心に実質一致し、及び第1及び第2の球面は互いに関して移動可能である。この具体例は、球状体の区分に関して、支持単位の運動を促進(容易に)する。第1及び第2の区分が互いに関して動くときに、第1の球面が第2の球面と結び付く(couples with)とき、それは特に好まれる。このように、複雑な軸受(ベアリング)の使用を回避することができる。さらに、枠が球状体の第1の区分を備え、及び移動(輸送)装置が球状体の第2の区分を備え、及び第2の球面が第1の球面に沿って移動可能であるとき、それは有利である。双方の好適例は、本発明に従う器具の簡便で、及び効果的な設計を提供する。
別の好適例によると、固定装置(locking device)が提供され、その固定装置は、支持単位が枠に関して固定される固定された条件及び支持単位が枠に関して移動可能な開放された条件の間で器具をそれぞれ変化させるために配置される。この具体例は、任意の望まれない、又は時期尚早(premature)の運動でも、器具を固定された条件に変化させることによる支持単位によって防止することを可能にする。本明細書では、固定装置が固定板状体(プレート)を備えることが有利であり、その板状体は、固定された条件及び開放された条件のそれぞれに変化するときに、球状体の第2の区分を球状体の第1の区分に固定し、及び開放する。これは、手動で操作することができる固定装置の簡便でなお効果的な設計を提供する。
本発明はまた、上述の具体例の1種に従う器具を備える光学機器及び前記器具の支持単位に装着されるレンズの組立体に関する。好ましくは、器具は微視的な機器に対してその枠と共に装着され、その機器は対象物を保持するための台(ステージ)を備え、その台は、レンズの組立体に関して少なくとも1種の方向において移動可能である。本発明に従う器具は、あるものが対象物に関してレンズの組立体を傾けたいときに、これらの種類の光学機器において有利に適用することができる。
さらに、本発明は半導体処理システムに関し、それは次のもの、即ち
-機械的枠、
-半導体構成要素(components)に適応させる(accommodating)ための担体(キャリヤー)、
-半導体構成要素を処理するような道具(ツール)、
-上述の具体例の1種に従う器具であり、器具が処理システムにその枠と共に装着されるもの、
-前記器具の支持単位に装着されるレンズの組立体
を備える。
好ましくは、半導体処理システムの担体はウェファに適応し、そのウェファは箔(ホイル)上に置かれ、及び複数の半導体構成要素を保持し、及び道具は個々の半導体構成要素をウェファから取り上げ(pick)、及び半導体構成要素の包装のための外の部材(メンバー)上でそれらを設置する(place)ための取上げ及び設置(ピックアンドプレース)の単位である。
そのような処理システムは、半導体構成要素の適宜な位置決め上での制御を可能にし、そこでは、あるものはデジタルカメラに適用されることが多く、それはレンズの組立体と一致して(in line with)置かれる。デジタルカメラによって生じる像(picture)は、半導体構成要素を処理する道具を制御するために用いられる。カメラの光軸が対応する半導体構成要素と共に垂直に合わされることは非常に重要である。この目的のため、観察された構成要素に関してカメラを傾け、不明りょうな像について、又は左の部分が例えば右の部分より明りょうである像について修正することができるのは、重要なことである。後者は、あるものが右の(正しい)構成成分を認識するために像認知ソフトウェアを適用するとき、困難性を与えることがある。大方の半導体処理システムがそのような傾斜運動について配置するためにあまり余地を残さず(do not leave much room)、及び構成要素を処理する処理能力時間が非常に重要であるので、本発明に従う器具は半導体処理の組立体のために有利に適用することができる。器具は多く空間(スペース)を必要とせずに、及び装着されるカメラの傾斜を、その焦点の変動を伴わずに許容する。
本発明は、とりわけ国際公開(WO)2004/64124号パンフレットにて記述されるようなチップ移送器具において、及びWO2004/55870にて記述されるようなワイヤボンディング器具において、好都合に適用することができる。双方の国際出願のWO2004/06424及びWO2004/55870を、参考として本明細書において組込む。
本明細書において用いるような‘第1/第2の球面に対応する球状体’によって、想像上の球状体が意味され、そこでは、‘球面’が前記想像上の球状体の表面の各部分と重複する。
本発明を更に添付の図面を参照して説明し、図の説明は(図面の簡単な説明)の項に移す。
初期において述べたように、似た参照番号は図面において似た部品に言及する。
図1及び2は、この説明の導入の一部で議論している。これらの図は、それぞれ先行技術及び本発明に従う光学装置及び対象物を合わせる(一列に並べる)ことの原理を例示するのに役立つ。
次に、図3及び4を参照し、本発明の第1の具体例に従う器具10を、それぞれ組立て、及び分解した条件において示す。器具は、枠12、移動装置14及び支持単位16を備える。支持単位は光学装置又は調べるべき対象物を支持するのに適合され、以下に説明されるように、移動装置14に装着される。そのような装置又は対象物の自由な光路を持つように、支持単位は孔(ホール)17を備え、一方ねじ28が装置又は対象物の装着を許容するように提供される。
移動装置14は柱筒形部分30を備え、その部分は、その外部表面(示さず)上の連絡(thread)が設けられる柱筒形の包装材(ケース)31を備える。柱筒形部分30は、移動装置14の本体(ボディ)15に関して回転することができる。この回転運動は柱筒形の孔33の内部表面上に設けられる連絡によって可能にされ、その連絡は柱筒形の包装材31の外部表面上の連絡と結び付く。柱筒形部分30を回転させることによって、支持単位のこの単位が、z-方向において移動装置14に関して、図4から明らかなように平行移動する。
この具体例における支持単位16は、本体15の側部表面21に、ねじ29又は他の任意の種類の留め具手段(fastening means)によってでも装着される。3種の平行な溝(スロット)25、27は、以下の通り、支持単位16のz-方向において平行移動運動を可能にする。ねじが分離されるとき、あるものは柱筒形部分30を手動で回転させることができ、その回転はz-方向において平行移動運動を導く。この運動の間、ピン19は、移動装置14の側部の表面17から延び、溝25と結び付き、及び支持単位16の平行移動を案内する。
この具体例において支持単位及び移動装置は2種の別々の部品であるが、それは支持単位をz-方向において平行移動するために必要であり、支持単位及び移動装置として双方が機能する1種の統合した統一された部分(unitary part)を持つことも可能である。これは、移動装置及び支持単位の間の相対的な運動が必要でないときに可能になる。
枠12は、微視的な機器又は他の任意の種類の光学機器にでも枠を装着するために、ねじ26を受けるための孔(示さず)を備える。これはねじ26を解放することによって示されないが、器具10を、そのような機器に関して、Z-方向に対して垂直な方向において動かすことが可能である。さらに、枠12は球状体18の区分を備え、それは第1の球面20を定める。
移動装置14は球状体22の第2の区分を備え、それは第2の球面24を定める。この表面24は、区分22の底部分の側で置かれ、及び従って、図4において見ることができない。移動装置14の第2の球面24は枠12の第1の球面20と結び付く。固定装置32は、第2の球面24を第1の球面20に関してそれぞれ固定し、及び開放するために提供され、一方、それらの間の運動は開放された条件において可能であるに過ぎない。固定装置32の機能化は、以下において更に詳細に説明する。
固定装置32がその開放された条件にあるとき、移動装置14及び支持単位16を枠12に関して動かすことが可能である。そのような運動の間、第2の球面24は第1の球面20に沿って動く。好ましくは、双方の球面は相互の運動を促進するために特別な被膜で被覆され、それは例えば、双方の表面、テフロン(登録商標)の被膜又はニッケル-テフロン（登録商標）の被膜のようなものの間で、摩擦及び磨耗を減らすための被膜であることができる。
第1の球面20に沿った第2の球面24の動きのとき、支持単位が枠に関しての傾斜運動を実行するのを引き起こされる。以下に議論されるように、対応する運動は手動で作動させることができる。図2を用いて例示される原理及び対応する上記記載と関連して、図3及び4において示す器具は、支持単位16に、機器上に置かれる対象物に関して装着される光学装置を傾けるのを可能にし、その機器は、器具の枠12と、光学装置及び対象物の間で任意の焦点の変動を伴わずに接続される。機器は、例えば台又は他の種類のx、y-卓(テーブル)を備える。この対象物はまた、対象物及び装置の位置が逆にされるときに達成することもできることは明らかである。つまり、対象物は支持単位に対して装着され、及び光学装置は機器の部分である。
図4において最も明らかに見ることができように、固定装置32は貫通孔40を持つ固定板状体34、及び細長い部材36であって、その少なくとも1端部(end portion)(示さず)で連絡を備えるものを含む。球状体22の第2の区分は貫通孔42を備え、及び球状体18の第1の区分は孔44を備え、それは連絡(示さず)を備える。細長い部材36は、固定板状体34の孔40、球状体22の第2の区分の孔42を通して延び、及び球状体18の第1の区分の孔44において延びる。細長い部材は他の構成要素に関して回転する。部材36が回転するとき、その端部での連絡は、球状体18の第1の区分の孔44における連絡と結び付く。その回転運動が促進されるように、部材36は取っ手(ハンドル)38を備える。図4から、球状体22の第2の区分における孔42の直径が、球状体18の第1の区分における孔44でよりも著しく大きいことが明らかである。
第1の具体例に従う器具の機能化は次の通りである。固定装置32の固定条件から始めるとき、あるものは細長い部材36を反時計回りに回転させ、それは、固定板状体によって、球状体の第2の区分22が球状体18の第1の区分から開放されることを生じさせる。これは、第1の球面20に沿って第2の球面24を動かすのを許容する。この運動の範囲は、それぞれ、球状体の第1及び第2の区分において孔42、44の間の直径における相互の違いによって定められる。したがって、球状体22の第1の区分における孔42の直径は、球状体18の第1の区分における孔44の直径より大いに大きく、好ましくは少なくとも3倍大きい。器具は、一方において固定装置32を操作するために取っ手38を握りながら、移動装置及び支持単位の本体15を、他方において第1の球面18に沿ってそれら動かすために握ることによって、手動により最も良好に操作することができる。
図5は光学機器50の斜視図であり、それは、前述のような器具及びねじ28によって前記器具の支持単位16に装着されるレンズ52の組立体を備える。組立体52の頂部分上に、カメラ54、好ましくはデジタルカメラを装着する。支持単位16の他の側で、レンズ56の第2の組立体を器具10に装着する。この第2の組立体の端部で、それぞれ光源58及び鏡(ミラー)単位60を置く。共同して、双方のレンズ52、56の組立体、光源58、及び鏡単位60は、鏡に向かう対象物についてカメラ54によって生じる適宜な像を提供する。
図6は半導体処理システム70の概略図であり、それは数ある中でも、機械的な枠72及びウェファ担体74を備え、それは箔上に置かれ、及び複数の半導体構成要素を保持するウェファに適応する。さらにまた、個々の半導体構成要素をウェファから取り上げ、及びそれらを外の部材78上に設置するための取上げ及び設置の単位76が提供される。外の部材はいわゆる先細物(テーパー)であり、それは細条(ストリップ)の縦断面において延びる複数の凹部を備える細長い細条を含む。先細物は個々の半導体構成要素用の包装を創作するために用いられ、及びいわゆる‘オープンリール式原理(reel-to-reel-principl)’に従うシステムに対して、及びそれからのものに適用される。明快さの理由のために、取上げ及び設置の単位76を点線において示す。
処理システム70は3種の光学機器81、83、85の存在によって特徴付けられ、それらは以前の段落において記載されるように、機器50に多少類似する。機器の各々は、それぞれ装着部品73、75、77によって、機械的枠72に装着される。装着部品73、75、77は、それぞれの機器の枠に接続される。各々の機器は特定の機能を持ち、それは対応する光学機器(図5参照)の鏡単位によって定めるようなそれぞれの光路80、82、84を観察することによって、図6において取り出すことができる。
光路80に対応する光学機器81はウェファ担体74上でウェファを観察する。光路82に対応する光学機器83は取上げ及び設置の単位76によってウェファから取上げられた個々の半導体構成要素を観察し、その一方、構成要素は減圧装置によって保持される。最後に、光路84に対応する光学機器85は、半導体構成要素に適応する部材78が取上げ及び設置の単位76によってそれらにおいて設置されることを観察する。
光路80、82、84の違いに関し、平行移動運動、及び又は鏡の正確な立体配置(configuration)は光学機器81、83、85の各々について異なることができる。
前に述べたように、概して、残されない半導体処理システムは、半導体構成要素に関してデジタルカメラの運動用に配置するための多くの余地を残さない(does not leave do not leave)。さらにまた、光学機器82の場合には、あるものは、適宜な半導体構成要素を見出すために生じさせるデジタル像を用いる。この目的のため、特別なソフトウェアは、像を分析し、及び適宜な構成要素を見出すのに用いられる。光路80がウェファに対して完全に垂直でない場合、ソフトウェアは正しい構成要素を見出すことができない。このように、任意の不均衡について修正するために、対応するデジタルカメラをウェファに関して傾けることが求められる。そのような不均衡は簡単に起こり得、それは、あるものが、例えば普通に、ある種の針(ニードル)装置を用いるからであり、それは、半導体構成要素で、その後部上で取上げられるべき必要性があり、ウェファ担体の箔から前記構成要素の開放を促進するものを押し出すからである。上記の双方の考慮は、本発明に従う器具の適用をこの特定の目的のために非常に有利にする。器具は余り空間を開けることを必要とせず、及びそれに対し装着されるカメラの傾斜を、その焦点の変動を伴わないで許容する。さらに、あるものは、支持単位を手によって枠に関して傾けることにより、簡単に、及び正確に調節を実行することができ、その一方同時に、デジタルカメラの像が観察される。
以前の段落において記載するような双方の必要条件(余地及び垂直な調整の欠如)が多くの種類の半導体処理システムにとって重要であるので、本発明に従う器具は、ワイヤーボンダー(wire-bonders)、ダイボンダー、先細物、ダイソーター(分類機)及び探索子(プローブ)のために有利に用いることもできる。
上記の具体例が本発明を制限するよりはむしろ実例を示すものであり、及びこの技術における熟練する者が添付の請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲から外れることなく、多くの他の具体例を設計することができることは、留意する必要がある。請求の範囲において、括弧に設置される任意の参照符号は、請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。動詞の“備える”及びその活用は、任意の請求項又は全体としての明細において挙げられるもの以外の要素又は工程の存在を除外しない。要素の単数の参照は、そのような要素の複数の参照を除外せず、又はその逆も同様である。
先行技術に従う光学機器の概略図である。 本発明の原理を例示する光学機器の概略図である。 第1の具体例に従う器具の斜視図である。 第1の具体例に従う器具の遠近法による分解図である。 光学機器の斜視図である。 半導体処理システムの概略図である。

Claims (10)

  1. 光学装置及び対象物を合わせるための器具であって、次のもの、即ち
    -枠、
    -光学装置又は対象物を支持するための支持単位、
    -支持単位を枠に関して少なくとも傾けるために配置される移動装置
    を備え、
    球状体の1区分が提供され、その区分が球面を画成し、及び支持単位の傾斜運動が前記球面によって制御されることを特徴とする、器具。
  2. 球状体の第1の区分及び球状体の第2の区分が提供され、球状体の第1の区分は第1の球面を画成し、及び球状体の第2の区分は球状体の第2の球面を画成し、第1の球面に対応する球状体の中心は第2の球面に対応する球状体の中心に実質一致し、及び第1及び第2の球面は互いに関して移動可能であることを特徴とする、請求項1記載の器具。
  3. 第1の球面は、第1及び第2の区分が互いに関して動くとき、第2の球面と結び付くことを特徴とする、請求項2記載の器具。
  4. フレームは球状体の第1の区分を備え、及び移動装置は球状体の第2の区分を備え、及び第2の球面は第1の球面に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項2記載の器具。
  5. 固定装置が提供され、固定装置は、支持単位が枠に関して固定される固定した条件及び支持単位が枠に関して移動可能である開放した条件の間で器具をそれぞれ変化させるために配置されることを特徴とする、請求項1記載の器具。
  6. 固定装置は固定板状体を備え、板状体は、球状体の第2の区分を、固定した条件及び開放した条件にそれぞれ変化させるとき、球状体の第1の区分に対して固定し、及び開放することを特徴とする、請求項5又は請求項4記載の器具。
  7. 光学機器であって、請求項1-6の何れかに従う器具、及び前記器具の支持単位に装着されるレンズの組立体を備える、光学機器。
  8. 器具は、微視的機器をその枠と共に装着され、その機器は対象物を保持するための台を備え、その台はレンズの組立体に関して少なくとも1種の方向において移動可能であることを特徴とする、請求項7記載の光学機器。
  9. 半導体処理システムであって、次のもの、即ち
    -機械的枠、
    -半導体構成要素に適応させるための担体、
    -半導体構成要素を処理するための道具、
    -請求項1-6の何れかに従う器具であり、その器具が処理システムにその枠と共に装着されるもの、
    -前記器具の支持単位に装着されるレンズの組立体
    を備える、システム。
  10. 担体はウェファに適応し、そのウェファは、箔上に置かれ、及び複数の半導体構成要素を保持し、及び道具は個々の半導体構成要素をウェファから取り上げ、及び半導体構成要素を包装するための外の部材上にそれらを設置するような取上げ及び設置の単位であることを特徴とする、請求項9記載の半導体処理システム。
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