专利名称：适合于将构件放置在衬底上的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于将构件放置在衬底上的装置，该装置设有构件供给装置、 包括吸嘴的构件拾放装置、衬底载体、用于将构件拾放装置从构件供给装置移动至衬底载 体和反向移动的机构以及用于在构件拾放装置从构件供给装置移动至衬底载体和反向移 动的期间确定构件拾放装置的位置的综合测量系统。本发明还涉及这种方法。
背景技术：
在从欧洲专利EP-B1-0. 829. 192获悉的这种装置中，构件拾放装置沿X方向在X 滑动部上移动，X滑动部的末端可沿Y方向在两个平行延伸的Y滑动部上移动。构件拾放 装置在Y方向上的位置由X滑动部相对于Y滑动部的位置确定。构件拾放装置在X方向上 的位置由构件拾放装置相对于X滑动部的位置确定。构件拾放装置的吸嘴所携带的构件可放置在衬底上，其精度取决于确定构件拾放 装置相对于X滑动部和Y滑动部的位置的精度。尤其由于在Y滑动部和吸嘴之间存在着相 对大量的部件，所以吸嘴和Y滑动部之间的刚性相对较低，使得吸嘴在相对较高的加速度 和相关联的加速作用力下可移动到期望位置的精度也相对较低。同时，由于例如各种部件 之间的滑移等，已知的装置对于作为时间的函数的热效应、漂移、蠕变是相对敏感的。此外， 由于在综合测量系统和吸嘴之间存在着相对较大的距离，所以几何偏差可能被放大传送， 这不利于定位精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够以相对精确的方式将构件放置在衬底上的装置。这个目的利用根据本发明的装置来实现，因为该装置还设有远离综合测量系统的 局部测量系统，该局部测量系统用于在衬底上的构件的期望位置的附近几乎连续地确定构 件拾放装置相对于衬底的位置，该局部测量系统位于比综合测量系统更靠近衬底载体的位置。因为局部测量系统位于更靠近衬底载体的位置，所以在局部测量系统和吸嘴之间 的部件数量相当地低，从而实现更高的刚性和稳定性。而且，由于局部测量系统和衬底载体 之间的更短的距离，几何偏差具有更少的影响或者无影响。因此，可将构件移动到期望位置 的精度更高。根据本发明装置的一个实施例，其特征在于，局部测量系统包括位于衬底载体的 附近的栅格以及至少一个连接到构件拾放装置的传感器，通过该传感器可确定构件拾放装 置相对于栅格的位置。栅格包括许多平行延伸的基准线，两个相邻的基准线的距离限定了通过该传感器 而可确定构件拾放装置的位置的精度。这种栅格可相对较容易地定位在衬底载体的附近。 一旦构件拾放装置和相应地连接的传感器被带到由衬底载体支撑的衬底的附近，则通过传感器而可察觉栅格。一旦确定构件拾放装置相对于栅格的位置，则可相对于栅格而将构件 拾放装置精确地移动。栅格还可包括传感器可识别的不同的X图案、Y图案，例如一种制图 板。根据本发明的装置的另一实施例的特征在于，吸嘴至少可在平行于衬底载体而延 伸的平面中相对于构件拾放装置而移动，其中，传感器连接到吸嘴上。按照这种方式，可以不再在衬底上的期望位置的附近移动构件拾放装置，而仅相 对于构件拾放装置而移动吸嘴，使得即将移动的质量相对较小。可通过传感器和栅格而容 易且精确地将这种小质量移动至期望位置。根据本发明的装置的又一实施例的特征在于，构件拾放装置设有第一成像装置， 该第一成像装置用于确定衬底上的构件相对于栅格的期望位置。因为第一成像装置和传感器均连接到构件拾放装置上，所以，通过确定第一成像 装置相对于衬底的位置和传感器相对于栅格的位置而可计算出衬底相对于栅格的位置。根据本发明的装置的又一实施例的特征在于，该装置设有第二成像装置，该第二 成像装置用于确定由构件拾放装置的吸嘴拾取的构件相对于吸嘴的位置。通过第二成像装置，可容易地确定构件相对于吸嘴的位置。还通过确定衬底相对 于栅格的位置，接下来可以使用传感器和栅格而将构件精确地移动到衬底上的期望位置。根据本发明的装置的又一实施例的特征在于，该装置包括基准元件，该基准元件 设有至少第一标记和第二标记中的一个，其中，在通过第二成像装置而产生构件的图像的 期间，同时由第一成像装置和第二成像装置分别产生第一标记和第二标记的图像。通过这种基准元件，可以容易地确定构件相对于第一成像装置的位置和后续相对 于吸嘴的位置。根据本发明的装置的另一实施例的特征在于，基准元件至少包括第三标记，在通 过第一成像装置和第二成像装置而产生图像的期间，通过传感器而可察觉第三标记。因而，每次确定构件相对于吸嘴的位置时，同时可验证第一成像装置相对于传感 器的位置。如果例如由于温度的升高和后续的膨胀，第一成像装置和传感器之间的距离已 经改变，那么，传感器和吸嘴之间的距离也将改变。通过测量这种改变，在将构件放置在衬 底上时，可考虑这种改变。本发明还涉及一种方法，其特征在于，在构件拾放装置从构件供给装置移动至由 衬底载体支撑的衬底的期间，通过综合测量系统而确定构件拾放装置的位置，而在衬底上 的构件的期望位置的附近，通过局部测量系统而几乎连续地确定构件拾放装置的位置，该 构件拾放装置位于比综合测量系统更靠近衬底载体的位置。因为局部测量系统位于更靠近衬底载体的位置，所以在局部测量系统和吸嘴之间 需要存在较少的部件，结果，吸嘴和从而由吸嘴携带的构件可精确地移动至衬底上的期望 位置。
将参照附图，进一步解释本发明，其中图1显示了根据本发明的装置的一个实施例的平面示意图，图2显示了图1中所示的装置的右截面的侧视图，
图3a和3b分别显示了图1中所示的装置的侧视图和平面图，其中，构件拾放装置 位于在基准元件之上。在图中，相似的标号表示相似的部件。
具体实施例方式图1和图2显示了根据本发明的装置1，其设有构件拾放装置2，该构件拾放装置 可从构件供给装置3移动至由衬底载体4支撑的衬底5，反之亦然。图1的右截面显示了图 2中的箭头A-A所示的方向上的平面图。板状基准元件6位于构件供给装置3和衬底载体 5之间。衬底载体在避开构件供给装置3的侧面上设有栅格7。栅格7包括第一系列的平 行延伸的基准线8。栅格7还包括垂直于第一系列的基准线而延伸的第二系列的平行延伸 的基准线9。基准线8、9位于彼此相离例如20微米的距离处。在图中只标出了这些基准线 中的一些。构件拾放装置2包括滑动部10，其可相对于框架11而沿双箭头XI和Y1所指示 的方向分别移动例如400mm和1000mm。构件拾放装置2相对于框架11的位置由众所周知 的综合测量系统确定，该综合测量系统例如与构件拾放装置2的驱动部组合。滑动部10支 撑L形框架12，其可相对于滑动部10由洛伦茨致动器(Lorentz-actuator)沿双箭头X2所 指示的方向移动。L形框架12支撑保持装置13，其可由洛伦茨致动器沿双箭头Y2所指示 的方向移动。通过洛伦茨致动器的移动，可移动例如1mm。保持装置13包括第一成像装置 14、吸嘴15以及传感器单元16。吸嘴15可相对于保持装置13而沿双箭头Z所指示的方向 移动。吸嘴15还可围绕轴线17而沿双箭头Rz所指示的方向旋转。传感器单元16包括沿X方向彼此间隔开的两个编码器18，通过这些编码器而可 察觉到栅格7的基准线。编码器18位于相对接近吸嘴15的位置。传感器单元16刚性地 连接到保持装置13上。编码器16和栅格7共同形成了局部测量系统。基准线之间的20 微米的间距在编码器18中提供了具有20微米的周期的正弦形信号。通过正弦形信号的内 插，可实现5纳米的测量分辨率。装置1设有板状的基准元件6，其在Z方向上位于与衬底5和栅格7的顶部大致相 同的水平面。板状的基准元件6优选为透明的，并设有第一标记20、第二组标记21以及第 三组标记22。第二组标记21位于板状的基准元件6中的开口 23的周围。第三组标记22 以与栅格7相同的方式设有基准线。第一标记20、开口 23的中心24以及第三标记22之间 的距离几乎等于第一成像装置14、轴线17以及编码器18之间的距离(参见图3A和3B)。
在板状的基准元件6的避开构件拾放装置2的侧面，装置1设有第二成像装置25， 其轴线26与开口 23的中心24 —致。在第二成像装置25的图像场中，两个标记21也位于 开口 23的附近。精确地测量标记20、21以及22的相对位置，并从而是已知的。装置1如下地运行。沿双箭头X1、Y1所指示的方向将构件拾放装置2移动至指定在构件供给装置3之 上的位置。然后，吸嘴15沿向下的方向移动，从而通过施加于吸嘴15的负压而可拾取构件 27。然后，构件拾放装置2移动至位于板状的基准元件6之上的位置。图3A和3B中指明 了这种位置。通过第一成像装置14，产生了第一标记20的图像。同时，通过第二成像装置 25，产生了第二标记21、构件27以及安装在构件27底侧的连接点28的图像。通过编码器
618，还可察觉第三标记22。因为标记20、21以及22的相对位置是已知的，所以从由第一成 像装置14和第二成像装置25所产生的图像和从由编码器18所察觉的栅格线而可确定构 件27在X方向、Y方向以及艮方向上相对于编码器18的定向。接下来，将构件拾放装置2移动至指定在衬底5之上的位置。衬底5设有标记，该 标记也被称为基准，即将放置的构件的期望位置相对于该基准是已知的。该基准由第一成 像装置14察觉。同时，由编码器18确定第一成像装置14相对于栅格7的位置。从所获得 的信息可知基准的位置，并从而知道即将放置的构件27相对于栅格7的期望位置。构件拾 放装置2被移动至期望位置，同时由编码器18和栅格7精确地测量移动。在期望位置的附 近，使构件拾放装置2停止。现在，保持装置13的洛伦茨致动器由编码器18控制，结果，保 持装置13、吸嘴15以及由吸嘴15支撑的构件27沿X2方向和Y2方向而相对于构件拾放装 置2移动至衬底5之上的期望位置。如果优选，那么，还可沿Rz方向将构件27旋转到期望的定向。一旦构件27位于 期望位置之上，则吸嘴15沿Z方向而向下移动，并将构件27放置在衬底上。在不使用编码器18和栅格5的情况下，可实现大约10微米的放置精度。通过编 码器18和栅格7以及通过保持装置13相对于构件拾放装置2的移动，可实现0. 1微米的 放置精度。一旦编码器18移动到栅格7之外的区域，则通过例如位于构件拾放装置2和保持 装置13之间的传感器(未标出)，可测量保持装置13相对于构件拾放装置2的位置。这种 传感器可以不如编码器18和栅格7精确。还可以在构件供给装置3的附近提供栅格，该栅格可与栅格7相比，从而还可精确 地进行构件27的拾取。还可以将保持装置13刚性地连接到构件拾放装置2上，同时，靠近衬底5上的期 望位置，由编码器18和栅格7引导并控制构件拾放装置2的移动。栅格还可具有基准标记，其用作用于编码器的出发点。栅格在基准线之间可具有不同的间距。栅格还可包括例如不同规则的X、Y平面图 案，以替代基准线。还可使用干涉仪、感应测量系统等作为局部测量系统，以替代编码器和栅格。还可使用其它可相对精确地执行相对较小的移动的致动器，以替代洛伦茨致动
器o还可通过第一成像装置而察觉呈现在衬底上的迹线图案(图形)，以替代基准。例如根据W02004/064472中所述的方法，还可以通过第一成像装置而确定构件相 对于吸嘴的位置。
权利要求
一种适合于将构件放置在衬底上的装置，所述装置设有构件供给装置、包括吸嘴的构件拾放装置、衬底载体、用于将所述构件拾放装置从所述构件供给装置移动至所述衬底载体和反向移动的机构以及用于在所述构件拾放装置从所述构件供给装置移动至所述衬底载体和反向移动的期间确定所述构件拾放装置的位置的综合测量系统，其特征在于，所述装置还设有远离所述综合测量系统的局部测量系统，该局部测量系统用于在所述衬底上的构件的期望位置的附近几乎连续地确定所述构件拾放装置相对于所述衬底的位置，所述局部测量系统位于比所述综合测量系统更靠近所述衬底载体的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述局部测量系统包括位于所述衬底载 体的附近的栅格以及至少一个连接到所述构件拾放装置的传感器，通过所述传感器可确定 所述构件拾放装置相对于所述栅格的位置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述吸嘴至少可在平行于所述衬底载体 而延伸的平面中相对于所述构件拾放装置而移动，其中，所述传感器连接到所述吸嘴上。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述构件拾放装置设有第一成像装 置，该第一成像装置用于确定所述衬底上的构件相对于所述栅格的期望位置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置设有第二成像装置，该第二成像 装置用于确定由所述构件拾放装置的吸嘴拾取的构件相对于所述吸嘴的位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置包括基准元件，该基准元件设有 至少第一标记和第二标记中的一个，其中，在通过所述第二成像装置而产生所述构件的图 像的期间，同时由所述第一成像装置和所述第二成像装置分别产生所述第一标记和所述第 二标记的图像。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基准元件至少包括第三标记，在通过 所述第一成像装置和所述第二成像装置而产生图像的期间，通过所述传感器而可察觉所述第三标记。
8.一种适合于将构件放置在衬底上的方法，所述装置设有构件供给装置、包括吸嘴的 构件拾放装置、衬底载体、用于将所述构件拾放装置从所述构件供给装置移动至所述衬底 载体和反向移动的机构以及用于在所述构件拾放装置从所述构件供给装置移动至所述衬 底载体和反向移动的期间确定所述构件拾放装置的位置的综合测量系统，其特征在于，在 所述构件拾放装置从所述构件供给装置移动至由所述衬底载体支撑的衬底的期间，通过所 述综合测量系统而确定所述构件拾放装置的位置，而在所述衬底上的构件的期望位置的附 近，通过局部测量系统而几乎连续地确定所述构件拾放装置的位置，所述局部测量系统位 于比所述综合测量系统更靠近所述衬底载体的位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述局部测量系统包括位于所述衬底载 体的附近的栅格以及至少一个连接到所述构件拾放装置的传感器，通过所述传感器而可确 定所述构件拾放装置相对于所述栅格的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过连接到所述构件拾放装置上的第一 成像装置而确定所述衬底上的构件相对于所述栅格的期望位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过第二成像装置而确定由所述构件 拾放装置的吸嘴拾取的构件相对于所述吸嘴的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述装置包括基准元件，该基准元件设有至少第一标记和第二标记，其中，在通过所述第二成像装置而产生所述构件的图像的期 间，同时由所述第一成像装置和所述第二成像装置分别产生所述第一标记和所述第二标记 的图像。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基准元件至少包括第三标记，其 中，在通过所述第一成像装置和所述第二成像装置而产生图像的期间，通过所述传感器而 可察觉所述第三标记。
全文摘要
本发明提供了一种适合于将构件放置在衬底上的装置及其方法，该装置设有构件供给装置、包括吸嘴的构件拾放装置、衬底载体、用于将构件拾放装置从构件供给装置移动至衬底载体和反向移动的机构以及用于在构件拾放装置从构件供给装置移动至衬底载体和反向移动的期间确定构件拾放装置的位置的综合测量系统。该装置还设有远离综合测量系统的局部测量系统，该局部测量系统用于在衬底上的构件的期望位置的附近几乎连续地确定构件拾放装置相对于衬底的位置，该局部测量系统位于比综合测量系统更靠近衬底载体的位置。
文档编号H05K13/08GK101868140SQ201010165228
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者J·H·A·范德里特 申请人:阿森姆布里昂有限公司