CN106663636A - 接合装置以及接合方法 - Google Patents

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Abstract

接合装置10包括：接合头18，将顶部照相机与筒夹一体地保持并移动，顶部照相机24朝向接合作业面配置，筒夹22配置为与顶部照相机24具有偏移；底部照相机28，用于对由筒夹22保持的半导体芯片100相对于筒夹22的位置进行检测，且朝向筒夹22侧设置；参考标记32，配置于底部照相机28的视野内；以及控制部40；且控制部40基于由顶部照相机24识别出的标记32的位置，使接合头18移动之后，基于由底部照相机28识别出的筒夹22相对于参考标记32的位置，而算出偏移的值。由此，本发明提供一种接合装置，无需设置专用的照相机，而可容易地对接合工具与位置检测用照相机的偏移进行检测。

Description

接合装置以及接合方法
技术领域
本发明是涉及一种将芯片(chip)接合于基板上的接合(bonding)装置以及接合方法。
背景技术
作为使半导体元件等芯片接合于基板上的接合装置，以往已知有晶粒接合(diebonding)装置、或覆晶接合(flip chip bonding)装置等。所述接合装置中，利用筒夹(collet)等接合工具(bonding tool)保持并使其移动，而接合于基板上。此处，为了高精度地进行接合，要求在接合前确认由接合工具拾取(pickup)的芯片相对于接合工具的位置、或所述芯片的状况(有无裂纹(crack)或污染等)。因此，以往，在晶粒接合装置等中，在接合工具的移动路径的正下方位置，设置有对已拾取芯片的接合工具进行拍摄的底部照相机(bottom camera)，基于由所述底部照相机所拍摄的图像，而确认芯片相对于接合工具的位置或芯片的状况。
另外，为了高精度地进行接合，也要求准确检测出位于基板上的芯片的安装位置。因此，以往也提出有在接合工具的附近，设置朝向作业面侧的位置检测用照相机，利用所述位置检测用照相机对基板上的芯片安装部进行拍摄，基于所获得的图像对芯片安装部的位置进行检测。一部分中，提出有将所述位置检测用照相机与接合工具隔开规定偏移(offset)量地配置于接合头(bonding head)。在所述接合装置中，接合工具与位置检测用照相机的偏移量会因温度变化或磨耗的经年变化等而发生变化。此种偏移量的变化会导致接合位置的误差。
因此，专利文献1～专利文献6等中揭示有用以检测偏移量的技术。例如，在专利文献1中揭示有如下技术：在对接合零件的位置进行探测的位置探测用照相机与进行接合的工具经偏移的接合装置中，使位置探测用照相机移动至参考(reference)构件的上方，对参考构件与位置探测用照相机的位置关系进行测定，且依照预先记忆的偏移量使工具在参考构件上移动，并利用底部照相机对参考构件与工具的位置关系进行测定，基于这些测定结果而求出准确的偏移量。
另外，在专利文献2中揭示有使用照相机内的摄像元件作为参考构件的技术。另外，在专利文献3、专利文献4中揭示有如下技术：为了修正照相机间距的偏差、或偏移量，有别于位置检测用照相机或底部照相机而设置专用的照相机。进而，在专利文献5、专利文献6中揭示有如下技术：基于由位置检测用照相机及底部照相机所获得的图像而修正照相机间距的偏差或偏移量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2982000号公报
专利文献2：日本专利第4105926号公报
专利文献3：日本专利第4128540号公报
专利文献4：日本专利第5344145号公报
专利文献5：日本专利第2780000号公报
专利文献6：日本专利特开2006-210785号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1、专利文献2的技术基本上是设想应用于打线接合(wirebonding)装置，而未设想应用于如晶粒接合装置、或覆晶接合装置使半导体元件等芯片接合于基板上的接合装置。另外，专利文献1、专利文献2的技术均以设置专用的照相机以进行偏移检测为前提。
专利文献3、专利文献4的技术是设想使芯片接合于基板上的接合装置。然而，在专利文献3、专利文献4的技术中，需要有别于用以对芯片安装位置进行测定的位置检测用照相机及用以对由接合工具保持的芯片进行测定的底部照相机，进而设置专用的照相机以测定偏移量等。专利文献5、专利文献6的技术虽并非使用专用的照相机的构成，但为了测定偏移量等而需要执行复杂且耗费时间的处理。
因此，本发明的目的在于提供一种接合装置以及接合方法，所述接合装置是使芯片接合于基板上，且为了进行偏移检测，无需设置专用的照相机，而可容易地对接合工具与位置检测用照相机的偏移进行检测。
解决问题的技术手段
本发明的接合装置是将芯片接合于基板上，其特征在于包括：接合头，将第一照相机与接合工具一体地保持并移动，所述第一照相机朝向接合作业面而配置，所述接合工具配置为与第一照相机具有偏移；第二照相机，用于对由接合工具保持的芯片相对于接合工具的位置进行检测，且朝向接合工具侧而设置；参考标记(reference mark)，配置于第二照相机的视野内；以及控制部，对接合头的移动进行控制；且控制部基于由第一照相机识别出的参考标记的位置，使接合头移动之后，基于由第二照相机识别出的接合工具相对于参考标记的位置，而算出偏移的值。
在另一优选的实施方式中，将由控制部算出的偏移的值反馈(feedback)给下一接合处理而进行接合。在另一优选的实施方式中，第一照相机或第二照相机在随着接合头的移动而拍摄对象物通过照相机的视野内的拍摄时序(timing)，使与所述照相机相应的闪光灯(strobo)发光，由此，无需使接合头停止而对拍摄对象物进行拍摄，且控制部基于无需使接合头停止而获得的拍摄图像，来算出偏移的值。
在又一优选的实施方式中，控制部基于由用以对接合工具相对于参考标记的位置进行检测的第二照相机所拍摄的图像，而对芯片相对于接合工具的位置进行检测。
在又一优选的实施方式中，第二照相机为拍摄红外线的红外线照相机。另外，在又一优选的实施方式中，参考标记配置于第二照相机的景深(depth of field)的端部。在又一优选的实施方式中，第二照相机包括使视野内的焦点位置局部不同的机构。
另一本发明的接合方法是利用包括接合头与第二照相机的接合装置，所述接合头将第一照相机与接合工具一体地保持并移动，所述第一照相机朝向接合作业面而配置，所述接合工具配置为与第一照相机具有偏移，所述第二照相机用于对由接合工具保持的芯片相对于接合工具的位置进行检测，且朝向接合工具侧而设置，所述接合方法的特征在于包括：利用第一照相机对设置于第二照相机的视野内的参考标记的位置进行识别的步骤；基于识别出的参考标记的位置使接合头移动之后，利用第二照相机对接合工具相对于参考标记的位置进行识别的步骤；以及基于识别出的接合工具相对于参考标记的位置，而算出偏移的值的步骤。
发明的效果
根据本发明，可利用现有的接合装置中也设置有的朝向接合作业面而配置的第一照相机与朝向接合工具侧而设置的第二照相机，容易地对偏移进行检测。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的接合装置的构成的图。
图2是表示底部照相机周边的构成的图。
图3是表示参考构件的一例的图。
图4是对偏移测定的原理进行说明的图。
图5是对偏移测定的原理进行说明的图。
图6是对偏移测定的原理进行说明的图。
图7是对偏移测定的原理进行说明的图。
图8是对接合处理的流程进行说明的流程图。
图9是对其他接合处理的流程进行说明的流程图。
图10是表示其他接合装置的构成的图。
图11是表示其他底部照相机周边的构成的图。
图12是表示其他底部照相机的构成的图。
图13是表示其他底部照相机周边的构成的图。
图14是其他底部照相机中所使用的光学构件的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的接合装置10进行说明。图1是表示本发明的实施方式的接合装置10的构成的图。所述接合装置10是将作为电子零件的半导体芯片100(晶粒)位置对准地接合于基板104的安装部的晶粒接合装置。
接合装置10包括芯片供给部12、载置芯片的中间载台(stage)14、支撑基板104的接合载台部16、接合头18、经由Z轴驱动机构23而安装于所述接合头18的筒夹22及作为第一照相机的顶部照相机(top camera)24、作为第二照相机的底部照相机28、设置于底部照相机28附近的参考构件30、使接合头18移动的XY平台(table)26、以及对接合装置10整体的驱动进行控制的控制部40。
在芯片供给部12，在载台20上载置有晶片(wafer)102，其为呈棋盘格状切割(dicing)而被细小地切断的半导体芯片100贴附于背面的膜(film)的状态。所述半导体芯片100利用未图示的移送头而移送并载置于中间载台14。
接合载台部16是将半导体芯片100接合于基板104的安装部的载台。在所述接合载台部16，设置有使基板104沿水平方向移动的移动机构17、或对所述基板104进行加热的加热器(heater)(未图示)等，它们由控制部40驱动控制。
在接合头18，隔开规定偏移距离地安装有筒夹22及顶部照相机24。筒夹22是将载置于中间载台14的半导体芯片100吸附保持并搬送至接合载台部16，且将半导体芯片接合于设于接合载台部16的基板104的接合工具。筒夹22为长方体形状或圆锥台形状，其中心轴配置于与设置有中间载台14或接合载台部16的作业面垂直的铅垂方向。筒夹22利用接合头18的移动而至少可自中间载台14的正上方移动至接合载台部16的正上方。另外，所述筒夹22经由负责上下移动的Z轴驱动机构23及负责旋转移动的θ轴驱动机构(未图示)而安装于接合头18，从而可相对于接合头18向Z轴进行直线移动及绕Z轴进行转动。
顶部照相机24是用于对由接合载台部16支撑的基板104的安装部的位置进行测定的照相机。顶部照相机24具有朝向铅垂方向下方的光轴，可对载置基板104等的作业面侧进行拍摄。所述顶部照相机24如以下详细说明也用于偏移距离的测定。安装有筒夹22及顶部照相机24的接合头18安装于XY平台26，从而可沿XY方向移动。
底部照相机28固定设置于筒夹22的移动路径的正下方，即，中间载台14与接合载台部16之间。所述底部照相机28具有朝向铅垂上方的光轴。换言之，底部照相机28与筒夹22及顶部照相机24相向而配置，可对筒夹22的前端面(底面)进行拍摄。
在底部照相机28的附近，固定设置有参考构件30。参考构件30如以下详细说明是在对筒夹22及顶部照相机24的偏移距离进行测定时成为基准的构件，且在正反两面的同一位置设置有相同形状的参考标记32。参考构件30设置于如下位置，即，所述参考构件30不会妨碍底部照相机28对筒夹22的拍摄，且参考标记32位于底部照相机28的视野内。
更具体而言，如图2所示，参考构件30设置成所述参考标记32位于底部照相机28的景深的下侧端部(底部照相机28侧端部)。设置于所述位置是为了防止与筒夹22的干涉。即，在本实施方式中，为了测定半导体芯片100相对于筒夹22的位置及测定偏移距离，利用底部照相机28对筒夹22进行拍摄。此时，筒夹22下降至底部照相机28的景深的中央高度附近。为了避免与所述要下降的筒夹22的干涉，且可利用底部照相机28识别参考标记32，在本实施方式中，使参考标记32位于底部照相机28的景深的下侧端部。此处，通常底部照相机28为低倍率，景深大，因此，可防止深度内的筒夹22与参考构件30的干涉。此外，即便在将参考标记32设置于稍微偏离景深的部位时，只要预先登录有未对焦的模糊的图像中成为基准的参考标记32的图像，便可抑制后述的偏移距离的测定精度的劣化。
参考标记32的形状只要可利用照相机识别出在照相机视野内的位置及姿势，则并无特别限定。因此，参考标记32既可为由如图3(a)所示的矩形块所构成的矩形状标记，也可为如图3(b)所示由形成于矩形块内的十字形状的贯通孔所构成的十字形状标记。另外，也可为利用镀铬等对玻璃附上十字形状的图案(pattern)而成的标记。进而，也可为利用镀铬等对底部照相机的透镜(lens)本身附上十字形状的图案而成的标记。再者，在图3中，符号54是利用底部照相机28对筒夹22进行拍摄时所获得的图像(以下称作“第二图像54”)的示意图。
另外，为了进行良好的接合处理，需要参考构件30不妨碍底部照相机28对筒夹22的识别，且参考标记32位于底部照相机28的视野内。因此，如图3所示，参考标记32理想的是位于底部照相机28的视野的端部附近。
在此种接合装置10中，利用筒夹22将载置于中间载台14的半导体芯片100吸引保持，并接合于基板104的安装部。此时，为了担保安装的位置精度，而在接合之前，利用底部照相机28对由筒夹22吸引保持的半导体芯片100相对于筒夹22的位置进行识别，且利用顶部照相机24对基板104上的安装部的位置进行识别。然后，基于由各个照相机24、照相机28识别出的位置，使筒夹22或基板104移动而进行位置对准之后，将半导体芯片100接合于基板104的安装部。
此处，以往，此种筒夹22与基板104的位置对准是以筒夹22与顶部照相机24的偏移距离始终固定为前提而进行。然而，实际上偏移距离会因温度变化或经年变化而发生微妙变化。而且，若偏移距离自预先规定的偏移基准距离D发生变化，便会产生相当于所述变化量的误差，而导致接合的位置精度恶化。
因此，一部分中提出有为了进行偏移测定设置专用的照相机、或者设置复杂的步骤而对偏移距离进行测定。然而，在此种现有的技术中，有随着专用照相机的追加而导致成本增加、或随着复杂且耗费时间的步骤的追加而导致处理时间长期化等问题。
因此，在本实施方式中，基于由现有的接合装置10中也搭载有的顶部照相机24及底部照相机28所获得的图像而进行偏移距离的测定。另外，通过与通常的接合步骤并行地进行此种偏移距离测定，也实现处理时间长期化的防止。在对所述偏移距离测定的流程进行说明之前，参照图4、图5等对本实施方式的偏移距离测定的原理进行简单说明。
首先，为了对偏移距离进行测定，控制部40预先记忆有偏移基准距离D、第一基准位置及第二基准位置。偏移基准距离D是筒夹22与顶部照相机24的设计上或目前的偏移距离。本来偏移距离应成为所述基准距离D，但实际上会因温度变化或经年变化而产生少许误差Δo。
第一基准位置是如图4(a)所示在使顶部照相机24位于底部照相机28的正上方的状态，即，顶部照相机24的光轴与底部照相机28的光轴一致的状态下，由顶部照相机24所获得的图像内的参考标记32的位置。再者，以下，将利用所述顶部照相机24对底部照相机28侧进行拍摄时所获得的图像称作第一图像52。所述第一图像52既可使用顶部照相机24的照明以反射型的照明(同轴照明等)方式进行拍摄，也可使用底部照相机28的同轴照明以背光(backlight)方式进行拍摄。
第二基准位置是如图4(b)所示在使筒夹22位于底部照相机28的正上方的状态，即，筒夹22的中心轴与底部照相机28的光轴一致的状态下，由底部照相机28所获得的第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置。第二图像54也可使用底部照相机28的照明以反射型的照明(同轴照明等)方式进行拍摄。
然后，如图5所示，对筒夹22与顶部照相机24的偏移距离为D+Δo的情况进行考虑。在所述情况下，如图5(a)所示，使顶部照相机24移动至底部照相机28的大致正上方，获取第一图像52。此时，当顶部照相机24的光轴与底部照相机28的光轴之间有偏差量Δa时，第一图像52内的参考标记32距第一基准位置偏差Δa。所述第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa可通过对第一图像52进行分析而获取。
继而，自所述状态，如图5(b)所示，使顶部照相机24及筒夹22移动偏移基准距离D。此时，若顶部照相机24及筒夹22的偏移距离为偏移基准距离D(即，若无误差Δo)，则第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置也自第二基准位置来看偏差Δa，在第二图像54内，筒夹22理应看起来为虚线的矩形22_1。然而，当偏移距离产生有误差量Δo时，第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置自第二基准位置来看偏差Δb＝Δo-Δa。所述筒夹22的偏差量Δb可通过对第二图像54进行分析而获取。然后，将根据第一图像52及第二图像54所获得的Δa及Δb相加，由此获得偏移距离的误差量Δo(Δo＝Δa+Δb)。
再者，在图5所例示的例子中，在未消除第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa的状态下使接合头18移动偏移基准距离D，因此，偏移距离的误差量Δo成为Δo＝Δa+Δb。但是，也可如图6(b)所示，在移动相当于偏移基准距离D之前，以第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa成为零的方式，即，以第一图像52内的参考标记32位于第一基准位置的方式使接合头18移动之后，使接合头18移动偏移基准距离D。在所述情况下，第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置偏差量Δb仍为误差量Δo。
另外，也可如图7所示，将获取第一图像52之后的接合头18的移动量不设为偏移基准距离D，而设为考虑第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa所得的距离，即，D-Δa。在所述情况下，移动距离D-Δa之后，所获得的第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置偏差量Δb仍为误差量Δo。
此处，如由之前的说明可知，在本实施方式中，当测定偏移距离时，必须利用底部照相机28对筒夹22进行拍摄而获得第二图像54。在本实施方式中，在筒夹22将半导体芯片100拾取之后且在半导体芯片100接合于基板104之前，即，在筒夹22吸引保持半导体芯片100的期间，进行所述第二图像54的获取。而且，基于所获得的第二图像54，不仅测定偏移距离，也测定半导体芯片100相对于筒夹22的位置。换言之，在本实施方式中，利用一次的拍摄处理而同时进行偏移距离的测定与半导体芯片100的位置测定。由此，可减少为了测定偏移距离而要追加的特别的步骤，从而可防止处理时间的长期化。
接下来，参照图8对利用所述接合装置10进行接合的流程进行说明。图8是表示利用本实施方式的接合装置10进行接合的流程的流程图。图8是利用图6中所说明的原理而获取偏移距离时的接合处理的流程。
当将半导体芯片100接合于基板104上时，首先，控制部40使接合头18移动，使筒夹22位于中间载台14的正上方(S10)。在所述状态下，使筒夹22下降，利用所述筒夹22的前端吸引保持并拾取半导体芯片100(S12)。然后，完成吸引保持半导体芯片100之后，使筒夹22上升至规定的高度以防止干涉。
接下来，控制部40使接合头18移动，使顶部照相机24位于底部照相机28的正上方，即，位于参考构件30上(S14)。然后，在所述状态下，利用顶部照相机24对底部照相机28侧进行拍摄，而获取第一图像52(S16)。控制部40基于所述第一图像52，对第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa进行运算。然后，基于所述所获得的Δa，以第一图像52内的参考标记32位于第一基准位置的方式，即，以成为图7(b)的状态的方式使接合头18移动(S18)。
第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa成为零之后，继而，控制部40使接合头18移动规定的偏移基准距离D(S20)。利用所述移动，筒夹22位于底部照相机28的几乎正上方。成为所述状态之后，利用底部照相机28对筒夹22进行拍摄，而获取第二图像54(S22)。再者，当进行所述拍摄时，使筒夹22下降至底部照相机28的景深的大致中央高度。控制部40基于所述第二图像54，而算出偏移距离的误差量Δo及半导体芯片100相对于筒夹22的位置偏差量等(S24)。在所述情况下，偏移距离的误差量Δo如参照图7所说明成为所获得的第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置偏差量Δb(Δo＝Δb)。另外，控制部40与现有技术同样地，基于所获得的第二图像54，也进行半导体芯片100相对于筒夹22的位置偏差量的运算、或半导体芯片100的良好与否的判断等。当图像分析的结果为判断出半导体芯片100产生有裂纹等缺陷时，中止所述半导体芯片100的接合处理。当半导体芯片100无缺陷时，控制部40记忆此时所获得的偏移距离的误差量Δo及半导体芯片100的位置偏差量等。
继而，控制部40使顶部照相机24移动至基板104的安装部上(S26)。然后，基于由顶部照相机24所获得的图像，而算出安装部的准确的位置。接下来，控制部40使接合头18移动，使筒夹22移动至安装部的正上方(S28)。当所述移动控制时，考虑步骤S24中所获得的偏移距离的误差量Δo及半导体芯片100的位置偏差量，以筒夹22位于安装部的正上方的方式进行修正。然后，最终使筒夹22下降至基板104附近，将半导体芯片100接合于基板104的安装部(S30)。一个半导体芯片100的接合结束之后，回到步骤S10，进行下一半导体芯片100的接合。再者，在下一接合处理中，理想的是将测定所得的真实的偏移矩离，即，规定的偏移距离D加上误差量Δo所得的D+Δo作为新的偏移距离(D＝D+Δo)进行反馈。
如由以上的说明可知，在本实施方式中，基于由以往在接合装置10中便设置有的顶部照相机24及底部照相机28所拍摄的图像而算出偏移距离的误差量Δo。因此，无需为了偏移测定设置专用的照相机，从而可有效地防止接合装置10的成本增加(cost up)。另外，在本实施方式中，为了进行半导体芯片100相对于筒夹22的位置偏差等的运算而所需的底部照相机28对筒夹22的拍摄步骤仍是为了进行偏移距离的误差量Δo的运算而所需的底部照相机28对筒夹22的拍摄步骤。换言之，利用原本所需的步骤进行偏移距离的误差量Δo的测定，因此，也可有效地防止处理时间的长期化。
接下来，参照图9对其他接合处理的流程进行说明。图9是表示利用图7中所说明的原理而获取偏移距离时的接合处理的流程的流程图。
在所述接合处理中，利用顶部照相机24获取第一图像52(S16)之后，不进行使顶部照相机24位于第一基准位置的微调整步骤(S18)，而在对第一图像52内的参考标记32的偏差量Δa进行运算(S32)之后，立刻使接合头移动D-Δa(S34)。然后，将之后所获得的第二图像54内的筒夹22相对于参考标记32的位置偏差量Δb作为偏移的误差量Δo而算出。
通过设为所述构成，可省略对顶部照相机的位置进行微调整的步骤(S18)，而可进一步缩短处理时间。尤其是根据无需对顶部照相机24的位置进行微调整的步骤的所述构成，也可并行地进行筒夹22对半导体芯片100的拾取(S12)与顶部照相机24对第一图像52的获取(S16)。即，当获取第一图像52时，接合头18当然必须静止。如此，仅为了获取第一图像52而使接合头18静止会导致处理时间的长期化。另一方面，当拾取半导体时，接合头18必须静止。若在必须使所述接合头18静止的拾取期间，利用顶部照相机24获取第一图像52，便无需耗费多余的处理时间，而可有效地防止处理时间的长期化。因此，也能够以在使筒夹22位于中间载台14的正上方时底部照相机28位于顶部照相机24的正下方的方式，设定顶部照相机24及底部照相机28的位置，而并行地进行半导体芯片100的拾取与第一图像52的获取。若设为所述构成，接合头18仅进行与现有的接合处理同样的移动，无需专用的处理时间以进行偏移测定。
再者，在之前的说明中，仅列举将自芯片供给部12供给的半导体芯片100暂时载置于中间载台14的中间载台14方式的接合装置10为例，但本实施方式的技术也可应用于将自晶片102拾取的半导体芯片100直接接合于基板104的直接拾取(direct pickup)方式的接合装置10。另外，在之前的说明中，例示了晶粒接合装置，但本实施方式的技术只要是对芯片状的零件进行处理的接合装置，也可应用于其他接合装置，例如覆晶接合装置。另外，不仅可应用于半导体芯片，也可应用于将微机电系统(micro-electro mechanical system，MEMS)器件、生物器件(Bio Device)、半导体封装等某一单片配设于其他物件的同样的工艺(process)。
图10是应用本实施方式的技术的直接拾取方式的晶粒接合装置10的概略构成图。所述晶粒接合装置10与图1的接合装置10不同，省略了中间载台14。晶片102设置有切割带(dicing tape)等，在所述切割带的背面设置有顶起单元(unit)60。筒夹22将被所述顶起单元60向上方顶起的半导体芯片100吸引保持，并向基板104上搬送。也可在自所述晶片102向基板104移动的中途预先设置底部照相机28及参考构件30。
另外，在之前的说明中，对为了获取第一图像、第二图像，而使筒夹22及顶部照相机24分别在底部照相机28的正上方暂时停止的例子进行了说明。然而，也可通过使顶部照相机24及底部照相机28的照明进行闪光发光，而无需使筒夹22及顶部照相机24静止，便获取第一图像、第二图像。
例如，在顶部照相机24通过底部照相机28的正上方的时序(即，作为拍摄对象物的参考构件30通过顶部照相机24的视野内的拍摄时序)，使内置于顶部照相机24的照明进行闪光发光，并且利用顶部照相机24进行拍摄，而获取第一图像。另外，在筒夹22通过底部照相机28的正上方的时序(即，作为拍摄对象物的筒夹22通过底部照相机28的视野内的拍摄时序)，使内置于底部照相机28的照明进行闪光发光，并且利用底部照相机28进行拍摄，而获取第二图像。此时，闪光发光时间t1理想的是设为1μs以下，而且，为了以如此短时间进行发光，理想的是使用发光二极管(light emitting diode，LED)照明作为照相机24、照相机28的照明。进而，若预先将照相机24、照相机28的曝光时间t2设为长于闪光发光时间t1，仅在闪光发光的时间t1的期间便实质上进行曝光。换言之，通过调整闪光发光的时序，可调整第一图像及第二图像的获取时序。
另外，就获取第一图像及第二图像时使内置于顶部照相机24及底部照相机28的各照明进行闪光发光的触发器(trigger)而言，控制部40自安装于XY平台的编码器(encorder)对接合头18的筒夹22的位置进行检测，由此，获取筒夹22及顶部照相机24分别通过底部照相机28的正上方的时序。由此，在装置的通常的接合顺序(sequence)中不会对节拍时间(tact time)造成影响，而可获取并修正筒夹22与顶部照相机24的偏移量的变化。
此处，当将顶部照相机24及筒夹22的移动速度设为v，将顶部照相机24及底部照相机28的倍率设为β时，照相机24、照相机28的摄像元件的图像的抖动量Δa成为Δa＝β×v×t1。若以抖动量Δa小于1像素的方式调整移动速度v或闪光发光时间t1，可获得与使筒夹22及顶部照相机24静止时同等的图像。另外，例如即便假设抖动量Δa为1像素以上，若已知各种参数(parameter)(β、v、t1)的值，可容易地通过取得所述抖动量Δa的平均值而修正所述抖动，并求出真值。其结果，无需使筒夹22及顶部照相机24停止，便可获取第一图像及第二图像，因此，可进一步缩短装置的处理时间。
另外，在之前的说明中，列举了每一个半导体芯片100的接合处理时均进行偏移测定的例子，但偏移测定也可不每次进行，也可仅在特定的时序进行。例如，偏移测定也可仅在经过规定时间时、或规定个数的芯片的接合结束时、接合装置的启动时、晶片102的更换时进行。
另外，在之前的说明中，仅例示了半导体芯片100小于筒夹22的情况，但也有半导体芯片100大于筒夹22的底面，筒夹22的底面整体被半导体芯片100覆盖的情况。在所述情况下，无法检测半导体芯片100相对于筒夹22的位置偏差量、或筒夹22相对于参考标记32的位置偏差量Δb。因此，为了避免此种问题，也可将底部照相机28设为红外线照相机(尤其是近红外线照相机)，利用红外光源对筒夹22进行识别。近红外线会以某种程度透过作为半导体芯片100的原材料的硅，因此，通过使用红外线照相机，也可识别被半导体芯片100覆盖的筒夹22的形状。另外，通过使用红外线照相机，不仅可检测半导体芯片100的表面的裂纹，也可检测芯片内部的裂纹。
另外，在本实施方式中，为了防止筒夹22与参考构件30的干涉，将参考标记32配置于底部照相机28的景深的端部。然而，根据照相机的不同，也有无法获得充分的景深而无法充分确保参考构件30与筒夹22之间的距离的情况。为了避免所述问题，也可将底部照相机28设为具有两个工作距离(working distance)(焦点位置)的双焦点(double focus)构成。为了设为双焦点构成，例如在底部照相机28的摄像元件与被摄体之间局部地配置或去除使工作距离(焦点位置)变化的光学构件即可。
例如，也可如图11所示，在底部照相机28的覆盖玻璃55的一部分设置孔或缺口，而去除与参考标记32相向的部分的覆盖玻璃55。此处，就工作距离(焦点位置)而言，透过覆盖玻璃55的情况较未透过覆盖玻璃55的情况变长。因此，当设为如图11的构成时，底部照相机28的视野内设置有覆盖玻璃55的大部分与未设置覆盖玻璃55的部分(参考标记32的对向部分)相比，可使焦点位置远离底部照相机28。具体而言，当将覆盖玻璃55的厚度设为d，将折射率设为n时，工作距离(焦点位置)的延长量a成为因此，若例如覆盖玻璃55的厚度d＝1.5mm，折射率n＝1.52，则工作距离(焦点位置)延长即，即便将不受覆盖玻璃55的影响的参考标记32与受到覆盖玻璃55的影响的筒夹22分别设置成工作距离(焦点位置)，两者也隔开距离a。其结果，可防止两者的干涉，并使参考标记32及筒夹22的两者对焦。
另外，作为其他实施方式，也可如图12所示，设置局部地覆盖摄像元件56的前表面的覆盖玻璃55。在所述情况下，自透镜的后侧主平面至摄像元件(像面)的距离S*等于短了(1-1/n)。在所述情况下，若将倍率设为β，则物体面的位置的变化量a成为因此，若例如倍率β＝0.7，覆盖玻璃的厚度d＝1mm，折射率n＝1.52，则成为由此，在所述情况下，即便将不受覆盖玻璃55的影响的参考标记32与受到覆盖玻璃55的影响的筒夹22分别设置成工作距离(焦点位置)，两者也可隔开距离a，从而可防止两者的干涉。
另外，也可不使工作距离(焦点位置)变化，而配置使直至参考标记32为止的光路弯曲的光学构件作为参考构件30。图13是所述情况的底部照相机28的构成图，图14是配置于所述底部照相机28的光学构件58的立体图。所述例子的光学构件58包含：棱镜(prism)或反射镜(mirror)58a，具有相对于底部照相机28的光轴成45°的反射面；以及玻璃块58b，在内部形成有参考标记32。在玻璃块58b的内部，作为参考标记32发挥功能的点状标记沿铅垂方向以等间隔排列有多个。所述点状标记可通过使用例如飞秒激光(femtosecond laser)等超短脉冲激光(pulse laser)而形成于玻璃块58b内。若将所述光学构件58配置于底部照相机28的视野端部，自摄像元件至参考标记32为止的光路会弯曲。而且，由此，可将参考构件30偏离本来的工作距离(焦点位置)而配置，从而可防止筒夹22与参考构件30的干涉。另外，如图14所示，若将作为参考标记32的点状标记沿铅垂方向排列配置，即便顶部照相机24的焦点位置发生变化，也可使其中任一点状标记进行对焦。
另外，为了防止干涉，也可将参考构件30设为运转式。在所述情况下，例如也可在使参考构件30预先退避至退避位置的状态下，使筒夹22下降至底部照相机28的工作距离(焦点位置)而进行图像拍摄，然后，在使筒夹22上升的状态下使参考构件30移动至退避前的基准位置而进行图像拍摄。然后，将所获得的两个图像合成，而特定出筒夹22相对于参考构件30的参考标记32的位置。
不论如何，根据本实施方式，无需追加新的照相机，且无需另外追加复杂且耗费时间的步骤，便可获取筒夹22与顶部照相机24的偏移量的变化。
符号的说明
10：接合装置
12：芯片供给部
14：中间载台
16：接合载台部
17：移动机构
18：接合头
20：载台
22：筒夹
23：Z轴驱动机构
24：顶部照相机
26：XY平台
28：底部照相机
30：参考构件
32：参考标记
40：控制部
52：第一图像
54：第二图像
55：覆盖玻璃
56：摄像元件
58：光学构件
60：顶起单元
100：半导体芯片
102：晶片
104：基板

Claims (8)

1.一种接合装置，其将芯片接合于基板上，所述接合装置包括：
接合头，将第一照相机与接合工具一体地保持并移动，所述第一照相机朝向接合作业面而配置，所述接合工具配置为与所述第一照相机具有偏移；
第二照相机，用于对由所述接合工具保持的芯片相对于接合工具的位置进行检测，且朝向所述接合工具侧而设置；
参考标记，配置于所述第二照相机的视野内；以及
控制部，对所述接合头的移动进行控制；且
所述控制部是
基于由所述第一照相机识别出的参考标记的位置，使所述接合头移动之后，基于由所述第二照相机识别出的所述接合工具相对于参考标记的位置，而算出所述偏移的值。
2.根据权利要求1所述的接合装置，其中
将由所述控制部算出的所述偏移的值反馈给下一接合处理而进行接合。
3.根据权利要求1或2所述的接合装置，其中
所述第一照相机或第二照相机在随着所述接合头的移动而拍摄对象物通过照相机的视野内的拍摄时序，使与所述照相机相应的闪光灯发光，由此，无需使所述接合头停止而对所述拍摄对象物进行拍摄，
所述控制部基于无需使所述接合头停止而获得的拍摄图像，而算出所述偏移的值。
4.根据权利要求1所述的接合装置，其中
所述控制部基于由用以对所述接合工具相对于所述参考标记的位置进行检测的第二照相机所拍摄的图像，对所述芯片相对于接合工具的位置进行检测。
5.根据权利要求4所述的接合装置，其中
所述第二照相机是拍摄红外线的红外线照相机。
6.根据权利要求1所述的接合装置，其中
所述参考标记配置于所述第二照相机的景深的端部。
7.根据权利要求1所述的接合装置，其中
所述第二照相机包括使视野内的焦点位置局部地不同的机构。
8.一种接合方法，其将芯片接合于基板上，所述接合方法包括：
准备包括接合头与第二照相机的接合装置的步骤，
所述接合头将第一照相机及接合工具一体地保持并移动，所述第一照相机朝向接合作业面而配置，所述接合工具配置为与所述第一照相机具有偏移，
所述第二照相机用于对由所述接合工具保持的芯片相对于接合工具的位置进行检测，且朝向所述接合工具侧而设置；
利用所述第一照相机对设置于所述第二照相机的视野内的参考标记的位置进行识别的步骤；
基于识别出的所述参考标记的位置，使所述接合头移动之后，利用所述第二照相机对接合工具相对于所述参考标记的位置进行识别的步骤；以及
基于识别出的所述接合工具相对于所述参考标记的位置，而算出所述偏移的值的步骤。
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