CN111771267A - 安装装置以及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的安装装置1包括：接合台37，用于保持作为最下层待接合物的布线基板2；接合工具，用于作为与布线基板2相接合的上层待接合物的半导体芯片3；以及上下双视野识别光学系统12，具有用于识别布线基板2的目标66的下层用识别手段以及用于识别半导体芯片3的目标69的上层用识别手段，其中，上下双视野识别光学系统12具有用于布线基板2的第一照明单元22以及用于半导体芯片3的第二照明单元23，第一照明单元22以及第二照明单元23均具有不同光谱波长范围的第一光源52以及第二光源53。根据本发明的安装装置1，就能够对上层待接合物以及下层待接合物的目标进行识别，从而实现多层待接合物之间的接合。

Description

安装装置以及安装方法

技术领域

本发明涉及一种安装装置以及安装方法。

背景技术

以往，有一种安装装置以及安装方法，其是将半导体芯片接合在电路基板上、或将多个半导体芯片一次叠层后进行接合。这种安装装置以及安装方法普遍采用了TSV封装(即through silicon via(硅通孔))技术，其具体是先将作为下层的待接合物的电路基板或半导体芯片与作为上层的待接合物的半导体芯片进行对准后使用TSV封装技术进行封装。近年来，利用近距离无线通信实现叠层后的上层待接合物与下层待接合物之间的无线信号传输，即无线TSV结构正越来越普及。作为在采用TSV或近距离无线技术时的安装方法，需要先将下层的待接合物与上层的待接合物进行对准后再进行接合。

专利文献1以及专利文献2中记载了一种安装装置，其使用上下双视野摄像机来识别下层的晶圆或布线基板与上层的半导体芯片的位置，在将它们对准后进行接合，该上下双视野摄像机具有上视野部以及下视野部，下视野部用于识别作为下层的待接合物的晶圆或布线基板的位置，上视野部用于识别作为上层的待接合物的半导体芯片的位置。在晶圆或布线基板以及半导体芯片上，均配置有用于让上下双视野摄像机在上下视野方向上各自进行识别的对准标记。

专利文献3中记载了一种安装装置，其具有用于识别下层待接合物的布线基板的位置的可见光摄像机、以及用于识别上层待接合物的半导体芯片的位置的红外线摄像机。其中，红外线摄像机是利用红外线从位于半导体芯片上的与布线基板相向的一侧的背面侧透射内部后来识别位于表面侧的对准标记。也就是说，该安装装置在根据可见光摄像机与红外线摄像机的识别结果来进行对准后进行接合。

【先行技术文献】

【专利文献1】特开2017/183628号公报

【专利文献2】特开2017/183451号公报

【专利文献3】特开2013/93509号公报

然而，在专利文献1以及专利文献2的安装装置中，由于所具备的上下双视野摄像机为可见光摄像机，并且使同时识别下层待接合物的晶圆或电路基板以及上层半导体芯片，因此例如当需要进行识别的作为对准标记的目标被配置在无法直接进行识别的内部时就会导致无法识别目标，从而影响对准操作。

另外，在专利文献3中，在安装的用于对准的2台摄像机中，仅有一台红外摄像机可以透射半导体芯片来识别目标，而另一台可见光摄像机，当目标被放置在待接合物内部时就无法进行识别，从而影响对准操作。

因此，本发明鉴于上述情况，目的是提供一种安装装置以及安装方法，无论目标被配置在可直接识别的位置上还是被配置在无法直接识别的内部，均可实现对上层待接合物以及下层待接合物的目标识别，从而实现对处于多个层的待接合物的接合。

发明内容

【1】本发明的安装装置，用于将下层待接合物与上层待接合物叠层后进行接合，其特征在于，包括：接合台，用于保持所述下层待接合物；接合工具，用于保持所述上层待接合物；以及上下双视野识别光学系统，具有用于识别所述下层待接合物的下层用识别手段以及用于识别所述上层待接合物的上层用识别手段，其中，所述上下双视野识别光学系统进一步具有用于所述下层待接合物上的目标的第一照明单元以及用于所述上层待接合物上的目标的第二照明单元，所述第一照明单元以及所述第二照明单元均具有不同光谱波长范围的两种不同类型的光源。

本发明的安装装置具有第一照明单元以及第二照明单元，并且第一照明单元以及第二照明单元均具有不同光谱波长范围的两种不同类型的光源。两种不同类型的光源中，只要将一种设为可见光波长范围，另一种设为红外波长范围，就既能够在可见光波长范围上对被配置在待接合物的可识别位置上的目标进行识别，又能够在红外波长范围上对被配置在待接合物的内部的目标进行识别。这样一来，就能够对目标被配置在可直接识别的位置上的待接合物以及目标被配置在无法直接识别的内部的待接合物均实现对上层待接合物以及下层待接合物的目标识别，从而实现对处于多个层的待接合物的接合。另外，下层用识别手段以及上层用识别手段由后述的识别摄像机等光学系统构成。

另外，由于上下双视野识别光学系统具有不同光谱波长范围的两种不同类型的光源，因此只要在初期启用时预先进行亮度等的光学调整，就无需因待接合物上的目标被放置在表面还是内部等每当目标的配置发生改变时，对具有相应光谱波长范围的光源进行适应性的替换并且进行亮度等的光学调节。因此，可以通过一台安装装置实现具有不同目标的待接合物的两层、三层或四层的多层接合。

这里的“目标”指的是配置在待接合物的表面或内部的电极等金属部件，在利用近距离无线通信在上层待接合物(例如半导体芯片)与下层待接合物(例如布线基板)之间进行无线信号传输的电子部件中，“目标”可以为线圈天线等。在下述的实施方式中，其相当于对准标记，并且，对于具备线圈天线能功能的部件，也统称为“目标”。

【2】在本发明的安装装置中，所述第一照明单元以及所述第二照明单元均具有光路转换单元，所述光路转换单元可根据所述目标被配置在所述待接合物的光照射侧表面或是所述目标被配置在所述待接合物的内部这样的不同情况相应地切换不同光谱波长范围的所述光源。

如上述般，第一照明单元以及第二照明单元均具有不同光谱波长范围的两种不同类型的光源。因此，只要根据待接合物上的目标配置情况来切换具有合适光谱波长范围的光源，无论目标被配置在可直接识别的位置上还是被配置在无法直接识别的内部，均可实现对目标的识别。

【3】在本发明的安装装置中，所述两种不同类型的光源中，第一光源的光谱波长范围为570nm～680nm，且峰值波长范围为620nm～630nm。

由于第一光源的光谱波长范围为可见光波长范围，因此能够识别来自于待接合物的可识别表面上配置的目标的反射光。即能够对目标进行识别。

【4】在本发明的安装装置中，所述两种不同类型的光源中，第二光源的光谱波长范围为1000nm～1600nm，且峰值波长范围为1050nm～1200nm。

虽然具体情况下将在具体实施方式进行详述，但在此先说明当待接合物为半导体芯片时，包含有目标的元件部是形成在硅基板上的。当光谱波长范围超过1000nm时，硅的光谱透射率就会急剧上升。例如，当待接合物为硅基板上的由包含目标的元件部所构成的半导体元件(以下简称为半导体芯片)的情况下，只要使用光谱波长范围为1000nm～1600nm的第二光源，就能够通过下层用识别手段以及上层用识别手段在透射硅基板或元件部后识别被目标反射后的光。另外，元件部的光谱透射率与硅相同。

【5】在本发明的安装装置中，所述上下双视野识别光学系统进一步具有用于上视野的第一识别摄像机与用于下视野的第二识别摄像机，所述第一识别摄像机以及所述第二识别摄像机在400nm～1600nm光谱波长范围内均具备有效的相对光谱灵敏度。

第一识别摄像机以及第二识别摄像机例如为CCD摄像机。另外，上述“有效的相对光谱灵敏度”指的是各摄像机均具备能够识别能够作为目标来进行解析度的光谱灵敏度。由于第一识别摄像机以及第二识别摄像机在400nm～1600nm光谱波长范围内均具备有效的相对光谱灵敏度，因此就能够在第一光源的光谱波长范围570nm～680nm、第二光源的光谱波长范围1000nm～1600nm内识别目标。

【6】在本发明的安装装置中，所述接合台具有使所述下层待接合物在水平方向上移动的接合台Y轴驱动机构以及接合台X轴驱动机构，所述接合工具具有使所述上层待接合物升降的上下驱动机构以及使所述上层待接合物水平转动的θ驱动机构，所述上下双视野识别光学系统进一步具有将所述上视野部以及所述下视野部移动至各所述目标的可识别位置与非识别位置的光学系统Y轴驱动机构。

只要将安装装置设置为上述这种结构，就能够在通过上下双视野识别光学系统对上层与下层的待接合物的目标进行识别的基础上，根据识别结果来进行上层目标与下层目标之间的的位置对准，然后再将上层待接合物与下层待接合物接合。

【7】本发明的安装方法，使用上述【1】至【6】中任意一项所述的安装装置将待接合物叠层后进行接合，其特征在于，包括：根据所述上层待接合物以及所述下层待接合物上各自目标的配置来切换不同光谱波长范围的所述光源的工序；将所述上层待接合物吸附于所述接合工具的工序；将所述最下层待接合物吸附于所述接合台的工序；将所述上视野部以及所述下视野部移动至能够识别所述上层待接合物上的目标以及所述下层待接合物上的目标的位置上的工序；对所述上层待接合物上的目标进行识别的工序；对所述下层待接合物上的目标进行识别的工序；将所述上层待接合物与所述下层待接合物对准的工序；在进行对准后使所述上视野部以及所述下视野部退避至初始位置的工序；以及将所述上层待接合物接合在所述下层待接合物上的工序。

根据本发明的安装方法，由于根据上层待接合物以及下层待接合物上各自目标的配置来切换光源，因此就能够识别上层以及下层的待接合物上的目标。并且，在基于识别结果将上层待接合物与下层待接合物对准之后将上层待接合物接合在下层待接合物上，这样一来，无论目标被配置在待接合物的可直接识别的位置上还是被配置在无法直接识别的内部，均可实现在识别了上层和下层的目标后在不进行对准的情况下进行接合。

另外，由于能够在两种不同类型的光谱波长范围之间进行切换，因此不必每次根据待接合物上的目标被放置在表面还是内部等情况来切换相应的光源并且进行亮度等的光学调节。通过一台安装装置就能够实现具有不同目标的待接合物的两层、三层或四层的多层接合。

附图说明

图1是展示实施方式涉及的安装装置1大致结构的正面图。

图2是从图1的上方观看上下双视野单元12以及基板保持单元13时的平面图。

图3展示上下双视野识别光学系统12结构的图。

图4是将一例布线基板2放大后进行展示的部分截面图。

图5是将一例半导体芯片3放大后进行展示的部分截面图。

图6是展示光谱波长范围与硅的光谱透射率之间关系的图表。

图7是展示第一光源52的光谱波长范围与相对强度之间关系的图表。

图8是展示第二光源53的光谱波长范围与相对强度之间关系的图表。

图9是展示第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18的光谱波长范围与相对强度之间关系的图表。

图10是展示第一例实施方式涉及的安装方法的主要工序流程图。

图11是第一例主要工序的说明图。

图12是展示第二例实施方式涉及的安装方法的主要工序流程图。

图13是第二例主要工序的说明图。

具体实施方式

以下，将依据附图，对本发明的实施方式涉及的安装装置1以及安装方法进行说明。

【安装装置1的结构】

图1是展示实施方式涉及的安装装置1大致结构的正面图。图2是从图1的上方观看上下双视野单元12以及基板保持单元13时的平面图。另外，图2也是展示主要构成部件配置的布局图。在以下说明中，将图1中图示的左右方向设为Y方向或Y轴、将图示的纵深方向设为X方向或X轴、将图示的上下方向设为Z方向或Z轴。安装装置1是用于将作为待接合物的布线基板、半导体芯片或晶圆等电子部件叠层后进行接合的装置。图1中，作为接合的示例，将布线基板2作为待接合物中的下层待接合物，将半导体芯片3作为待接合物中的上层待接合物。

安装装置1具有配置在基架10上底座11，底座11上具有用于对作为下层待接合物的布线基板2与作为上层待接合物的半导体芯片3进行识别的上下双视野光学系统12；用于保持布线基板2的基板保持单元13；以及用于吸附并保持配置在基板保持单元13上方的半导体芯片3的接合头14。上下双视野光学系统12具有用于识别布线基板2的下视野部15以及用于识别半导体芯片3的上视野部16，并且进一步具有用于从下视野部15、上视野部16各自输入图像的第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18。第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18为CCD摄像机。

下视野部15、上视野部16以及第一识别摄像机17、第二识别摄像机18作为识别摄像机单元19能够一体化地沿Y方向以及X方向移动。识别摄像机单元19具有使识别摄像机单元19沿Y方向移动的光学系统Y轴驱动机构20以及沿X方向移动的光学系统X轴驱动机构21。光学系统Y轴驱动机构20用于将下视野部15以及上视野部16移动至连接布线基板2与半导体芯片3的光轴P的延长线上的位置、以及移动至从光轴P退避后的位置(在图1中用(15)、(16)来表示位置)。在图2中，下视野部15以及上视野部16表示从光轴P退避后的位置。上下双视野光学系统12进一步具有一对第一照明单元22以及第二照明单元23(具体参照图3)。

如图2所示，从第一照明单元22射出的具有规定的光谱波长范围的光被导入光纤24后经由第一分束器25、第一棱镜26、第三棱镜28后穿过作为光路窗口32的下视野部15后照射至上层的半导体芯片3处。该光的光路用Ld来表示。另一方面，从第二照明单元23射出的具有规定的光谱波长范围的光被导入光纤27后经由第二分束器29、第二棱镜30、第三棱镜28后穿过作为光路窗口31的下视野部15后照射至下层的布线基板2处。该光的光路用Lu来表示。在图2中，图示了上视野部16的光路窗口32。此结构中，将由第一识别摄像机17、第一分束器25、第一棱镜26以及第三棱镜28构成的光学系统称为上层用识别手段，将由第二识别摄像机18、第二分束器29以及第二棱镜28构成的光学系统称为下层用识别手段。关于上下双视野光学系统12的构成以及作用，将参照图3进行进一步后述。

基板保持单元13具有配置在底座11上的作为接合台驱动机构的接合台Y轴驱动机构35以及接合台X轴驱动机构36，在接合台驱动机构36上配置有用于吸附保持作为最下层待接合物的布线基板2的接合头37。在图1、图2的示例中，由于布线基板2与半导体芯片3为双层结构，因此布线基板2为最下层待接合物，其相对于作为上层待接合物的半导体芯片3为下层待接合物。

接合头14固定在框架41上，该框架41延展在沿X方向固定在基板保持单元13的两侧的支柱40上方。接合头14的下方前端部上具有用于吸附保持半导体芯片3的接合工具42，接合工具42固定在接合工具架43上，接合工具架43固定在工具架保持部44上。接合头14具有使上层半导体芯片3相对于布线基板2升降的上下升降驱动机构45、以及使其在水平面上旋转的θ驱动机构46。上下升降驱动机构45具有将半导体芯片3朝布线基板2按压的功能。接合工具架43与工具架保持部44之间配置有称重传感器47。配置称重传感器47是为了对在将半导体芯片3接合在布线基板2上时的按压力进行适度的控制。θ驱动机构46具有将半导体芯片3的水平方向上的姿态与布线基板2在水平方向上的姿态相迎合。接下来，将对上下双视野光学系统12的结构以及作用参照图3进行说明。

图3展示上下双视野识别光学系统12结构的图。其中，图3(a)为平面图，图3(b)为从左侧方观看图3(a)时的侧面图，图中标示有识别摄像机单元19。另外，图3也是展示上下双视野光学系统12的主要构成部件配置的说明图。上下双视野光学系统12具有识别摄像机单元19、用于对作为上层待接合物的半导体芯片3进行光照射的第一照明单元22、以及用于对作为下层待接合物的布线基板2进行光照射的第二照明单元23。

第一照明单元22具有不同光谱波长范围的第一光源52与第二光源53、反射镜54、用于切换反射镜54的位置的光路转换单元55。第一光源52的光谱波长范围为可见光波长范围，第二光源53的光谱波长范围为红外波长范围。关于第一光源52以及第二光源53的光谱波长范围，将参照图7以及图8后述。光路转换单元55具有将反射镜54的位置在能够对从第一光源52射出的可见光进行反射的位置、与能够对从第二光源53射出的可红外线进行反射的位置之间进行切换的功能。即，光路转换单元55能够将射出的光的光谱波长范围在可见光与红外线之间进行切换。图3(a)表示从第二光源53射出的近红外线对半导体芯片3进行照射。

由于第二照明单元23具有与第一照明单元22相同的结构，因此其共通部分使用与第一照明单元22相同的符号，并省略详细说明。在第二照明单元23中，反射镜54被配置为将从第一光源52射出的可见光照射入布线基板2。光路转换单元56的结构虽然与光路转换单元55相同，但在选择光谱波长范围时是各自独立进行驱动控制的。在反射镜54上形成由Al或Cu等构成的覆盖膜，该覆盖膜在从可见光光谱波长范围直至红外波长范围内具有很高的反射特性。

在识别摄像机单元19中，对应上视野部16的第一识别摄像机17与对应上视野部15的第二识别摄像机18被各自配置在镜筒57、58中。第一识别摄像机17与第二识别摄像机18可以使用相同规格的摄像机。镜筒57的图示左侧方配置有第一分束器25，镜筒58的图示左侧方配置有第二分束器29。虽然省略的图示，但在第一分束器25与第一识别摄像机17之间配置有第一镜片，第二分束器29与第二识别摄像机18之间配置有第二镜片。

镜筒57的前端侧配置有第一棱镜26，镜筒58的前端侧配置有第二棱镜30，第一棱镜26与第二棱镜30之间配置有第三棱镜28。第一照明单元22与镜筒47之间由光纤24连接，第二照明单元23与镜筒58之间由光纤27连接。

如图3(b)所示，在上下双视野识别光学系统12的下方，也就是下视野部15的下方配置有布线基板2，在上视野部16的上方配置有半导体芯片3。布线基板2被吸附保持在接合台37上。接合台37上设置有用于吸附的真空路60。半导体芯片3被吸附在接合工具42上。接合工具42上设置有真空路61。图3中记载的布线基板2以及半导体芯片3的图示是被简化的图示。在说明上下双视野识别光学系统12的作用前，线对作为待接合物的布线基板2以及半导体芯片3的结构参照图4自己图5进行说明。

图4是将一例布线基板2放大后进行展示的部分截面图。布线基板2为刚性基板或柔性基板或晶圆，目标66被形成在布线基板主体65上。布线基板2上形成有未图示的布线图案，目标66为布线图案的一部分。目标66不从布线基板主体65的表面65a突出。在本示例中，目标66的表面为光照射面，其作为光反射面。另外，在本示例中，由于是通过接合台37对布线基板主体65的背面65b一侧进行吸附，因此布线基板2为最下层待接合物，并且相对于上层待接合物的半导体芯片3，其作为下层待接合物。

图5是将一例半导体芯片3放大后进行展示的部分截面图。图5中所示半导体芯片3改变了与图4中所示布线基板2在厚度方向上的放大率。半导体芯片3为形成硅基板67上的元件部68，元件部68上形成有未图示的电路元件和布线图案、以及目标69。目标69被形成在无法从外部进行识别的半导体芯片3的内部。在本示例中，目标66的表面为光照射面，其作为光反射面。硅基板67上的与元件部68相反一侧的面(背面侧)上形成有接合层70。可以采用热硬化性的接合剂或黏着剂来作为接合层70。另外，在本示例中，由于是通过接合工具42对元件部68的表面68a进行吸附，因此半导体芯片3相对于下层布线基板2为上层待接合物。

另外，位于布线基板2一侧的目标66以及位于半导体芯片3一侧的目标69为布线基板2以及半导体芯片3上形成的电极等布线图案中的一部分金属部分，在利用近距离无线通信在上层待接合物(半导体芯片3)与下层待接合物(布线基板2)之间进行无线信号传输的电子部件中，“目标66、69”为线圈天线。在本示例中，将目标66、69作为对准标记来利用。

接下来，将参照图3对上下双视野识别光学系统12的作用进行说明。从第一照明单元22的第二光源53射出的近红外线如图示实线般，在反射镜54处向X轴方向放射后照射至第一分束器25。近红外线在第一分束器25处向与Y轴相平行的方向反射，并在第一棱镜26处再次朝X轴反向反射，并进一步在第三棱镜28处射向半导体芯片3。近红外线在透射硅基板67后照射至目标69。近红外线在目标69处反射后，在与射入时相反的方向上经由第三棱镜28、第一棱镜26，并透射第一分束器25到达第一识别摄像机17。由此，第一识别摄像机17就识别出了半导体芯片3上的目标69。

另一方面，从第二照明单元23的第二光源52射出的可见光线如图示虚线般，在反射镜54处向X轴方向放射后照射至第二分束器29。可见光线在第二分束器29处向与Y轴相平行的方向反射，并在第二棱镜30处再次朝X轴反向反射，并进一步在第三棱镜28处射向布线基板2。可见光线对布线基板2上的目标66进行照射。可见光线在目标66处反射后，在与射入时相反的方向上经由第三棱镜28、第二棱镜30，并透射第二分束器29到达第二识别摄像机18。由此，第二识别摄像机18就识别出了布线基板2上的目标66。

由于布线基板2的目标66与半导体芯片3的目标69能够以相同的位置基准进行识别，因此就能够通过图像处理来计算出第一设备摄像机17识别出的目标69与第二设备摄像机18识别出的目标66之间的位置偏移。图像处理由未图示的控制部来进行，控制部在计算出X方向以及Y方向上的位置偏移量、以及相对于X轴以及Y轴的角度θ偏移量后，进行偏移量补正(对准)。像这样在将布线基板2与半导体芯片3对准后，进行两者的接合。使用安装装置1的具体安装方法将参照图10～图13后述。

当待接合物如图5中的半导体芯片3般，识别对象的目标69被配置在无法直接识别的内部时，就需要照射的光线的光谱波长范围为能够透射硅基板67。因此，下面将参照图6对能够透射硅基板67的光谱波长范围进行说明。

图6是展示光谱波长范围与硅的光谱透射率之间关系的图表。图6中横轴表示光谱波长(nm)，纵轴表示光谱透射率(与最大光谱透射率的比例)。如图6所示般，光谱透射率会在光谱波长超过1000nm后急剧上升，并在1200nm～1600nm的范围的达到0.55(55％)。光谱波长范围为1000nm～1600nm的区域时为近红外线区域。因此，只要将第二光源的光谱波长范围设置在1000nm～1600nm就能够透射硅基板67。另外，当前半导体芯片3的总厚度普遍在200μm至10μm以下，呈现轻薄化趋势。半导体芯片3的硅基板67的厚度大致为总厚度的1/2左右。当光谱波长范围为可见光波长范围(1000nm以下)时，就无法透射硅基板67。因此，下面将参照图7、图8对第一光源52以及第二光源53的合适光谱波长范围进行说明。

图7是展示第一光源52的光谱波长范围与相对强度之间关系的图表。图7中横轴表示光谱波长(nm)，纵轴表示相对强度(相对于峰值的比例)。如图7所示般，第一光源52的理想的光谱特性为：光谱波长范围为570nm～680nm且峰值波长为620nm～630nm。由于第一光源52的光谱波长范围为可见光波长范围，因此能够识别配置在作为待接合物的布线基板2的可直接识别的表面上的目标66。

图8是展示第二光源53的光谱波长范围与相对强度之间关系的图表。图8中横轴表示光谱波长(nm)，纵轴表示相对强度(相对于峰值的比例)。如图8所示般，第二光源53的理想的光谱特性为：光谱波长范围为1000nm～1600nm且峰值波长为1050nm～1200nm。由于第二光源53的光谱波长范围为近红外线波长范围，因此如图6般，只要光谱波长范围在1000nm以上，从第二光源53射出光就能够在透射硅基板67后识别目标69。另外，也可以确认元件部68的光谱透射率与硅基板67大致相同。第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18在图7以及图8所示的第一光源52以及第二光源53的光谱波长范围内需要具备足够的光谱灵敏度。关于这一点，将参照图9具体说明。

图9是展示第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18的光谱波长范围与相对强度之间关系的图表。图9中横轴表示光谱波长(nm)，纵轴表示相对强度(相对于峰值的比例)。如图7、图8所示般，第一光源52的光谱波长范围为可见光570nm～680nm，第二光源53的光谱波长范围为近红外线1000nm～1600nm。如图9所示，具有相同结构的第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18在光谱波长范围570nm～680nm以及1000nm～1600nm上均具备能够进行识别的有效相对灵敏度。

在上述说明的安装装置1中，第一镜片、第二镜片(均未图示)、第一分束器25、第二分束器29、第一棱镜26、第二棱镜30以及第三棱镜28等光学透射部件最好采用从可见光直至近红外线光谱波长范围在均具有高透射率的光学构件。

上述说明的安装装置1包括：用于保持作为下层待接合物的布线基板2接合台37；用于保持与作为下层待接合物的布线基板2或半导体芯片3A相接合的作为上层待接合物的半导体芯片3的接合工具42；以及上下双视野识别光学系统12，具有用于识别下层待接合物的目标66的下层用识别手段与用于识别上层待接合物的目标69的上层用识别手段。上下双视野识别光学系统12进一步具有用于下层待接合物的目标66的第一照明单元22、以及用于上层待接合物的目标69的第二照明单元23，第一照明单元22以及第二照明单元23各自具有不同光谱波长范围的第一光源52以及第二光源53。

只要将两种不同类型的光谱波长范围中的一种即第一光源52设置为可见光波长范围，另一种即第二光源53设置为近红外线波长范围，就能够利用可见光识别作为下层待接合物的布线基板2的可直接识别位置上配置的目标66、或是利用仅供外线识别作为上层待接合物的半导体芯片3的内部配置的目标69。这样一来，就能够同时对目标66配置在可直接识别位置上的待接合物与目标69配置在内部的待接合物进行识别，从而能够对多个层的待接合物进行接合。

另外，由于上下双视野识别光学系统12具有不同光谱波长范围的第一光源52以及第二光源53，因此无需因待接合物上的目标被放置在表面还是内部等每当目标的配置发生改变时，对具有相应光谱波长范围的光源进行适应性的替换并且进行亮度等的光学调节，通过一台安装装置1就能够实现具有不同目标的待接合物的两层、三层或四层的多层接合。

在安装装置1中，第一照明单元22以及第二照明单元23均具有光路切换单元55、56。该光路切换单元55、56能够根据当目标66位于待接合物(布线基板2)的光照射面一侧时，或是当目标69位于待接合物(半导体芯片3)内部时相对应地切换为具有不同光谱波长范围的第一光源52或第二光源53。

第一照明单元22以及第二照明单元23均具有不同光谱波长范围的第一光源52或第二光源53。因此只要根据待接合物的目标配置相应地切换为具有合适的光谱波长范围的光源，无论目标被配置在可直接识别的位置上还是被配置在无法直接识别的内部，均可实现对目标的识别。

上述两种不同类型的光源中，第一光源52的光谱波长范围为570nm～680nm且峰值波长为620nm～630nm。由于第一光源52的光谱波长范围为可见光波长范围，因此能够识别配置在作为下层待接合物的布线基板2的可直接识别的表面上的目标66的反射光。即，能够识别目标66。

上述两种不同类型的光源中，第二光源53的光谱波长范围为1000nm～1600nm且峰值波长为1050nm～1200nm。由于当光谱波长范围超过1000nm时，硅的光谱透射率就会急剧上升，因此只要使用光谱波长范围为1000nm～1600nm的第二光源53，就能够通过第一识别摄像机17识别在透射硅基板67后在目标69处反射的光线。另外，由于元件部68的光谱透射率与硅基板67大致相同，因此能够同时从硅基板67一侧以及元件部68一侧对目标进行识别。

上下双视野识别光学系统12具有用于上视野16的第一识别摄像机17与用于下视野15的第二识别摄像机18，由于第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18在400nm～1600nm光谱波长范围内均具备有效的相对光谱灵敏度，因此就能够在第一光源52的光谱波长范围570nm～680nm、第二光源53的光谱波长范围1000nm～1600nm内识别目标。

接合台37具有使作为下层待接合物的布线基板2或半导体芯片3A在水平方向上移动的接合台Y轴驱动机构35以及接合台X轴驱动机构36，接合工具42具有使作为上层待接合物的半导体芯片3升降的上下驱动机构45以及使上层待接合物沿接合台37的上端面水平转动的θ驱动机构46。上下双视野识别光学系统12进一步具有将上视野部16以及下视野部15移动至下层一侧的目标的可识别位置与非识别位置的光学系统Y轴驱动机构20。

根据把上述结构，就能够通过上下双视野识别光学系统12对上层与下层的待接合物的目标进行识别的基础上，在根据识别结果来进行上层目标与下层目标之间的的位置对准后将作为上层待接合物的半导体芯片3接合在作为下层待接合物的布线基板2或半导体芯片3A上。

【安装方法】

接下来，将参照附图对使用安装装置1的安装方法进行说明。以下以将作为上层待接合物的半导体芯片3接合在作为下层待接合物的布线基板2上为例来进行说明。

图10是展示第一例实施方式涉及的安装方法的主要工序流程图。图11是第一例主要工序的说明图。在图11中，缩尺与实际情况下不同。下面将依照图10中的工序流程来进行说明。首先，将第一照明单元22以及第二照明单元23的光源的光谱波长范围切换为与待接合物的目标配置相对应的光谱波长范围(步骤S1)。即，选择第一光源52或第二光源53中的一种。具体来说，在第一照明单元22处，通过光路切换单元55将反射镜54的位置移动至具有近红外线波长范围的第二光源53的光路上。另一方面，在第二照明单元23处，通过光路切换单元56将反射镜54的位置移动至具有可见光波长范围的第一光源52的光路上(图3所示的状态)。上述工序通过控制装置中的程序来进行控制。

接着，将上层的半导体芯片3输送至接合工具42的下方并通过接合工具42来吸附半导体芯片3(步骤S2)。在该工序中，通过未图示的输送装置从未图示的芯片托盘中将半导体芯片3输送至能够使目标69进入光路窗口32的形成范围内，并使接合工具42下降后进行吸附。

接着，将下层的布线基板2输送至接合台37的下方并吸附布线基板2(步骤S3)。在该工序中，接合台37通过机械臂等输送装置将布线基板2从基板送料机处输送至可吸附位置并进行吸附。接着，驱动接合台Y轴驱动机构35以及接合台X轴驱动机构36将布线基板2移动至第二识别摄像机18能够识别布线基板2即目标66的位置上(步骤S4)。

接着，驱动光学系统Y轴驱动机构20以及光学系统X轴驱动机构21，将上视野部16以及下视野部15移动至能够识别半导体芯片3的目标69与布线基板的目标66的位置上(步骤S5)。即，移动识别摄像机单元19使下视野部15以及上视野部16被配置于布线基板2与半导体芯片3之间。

接着，如图11(a)所示，通过第一识别摄像机17识别半导体芯片3的目标69(步骤S6)，然后，通过第二识别摄像机18识别布线基板2的目标66(步骤S7)。由于图11(a)所示的识别摄像机单元19已在图3(a)、图3(b)中说明了，因此此处进行省略。另外，图11使用了与图3相同的符号。然后，通过控制部计算出识别出的目标69与目标66之间的位置偏移方向和位置偏移量，根据计算出的结果对布线基板2的目标66与半导体芯片3的目标69进行位置对准(步骤S8)。在进行位置对准后，可能还需要进行补正，X轴方向以及Y轴方向上的位置偏移需要驱动接合台Y轴驱动机构35以及接合台X轴驱动机构36来进行补正，相对于X轴或Y轴的姿态(θ)需要驱动接合头14的驱动机构46来进行补正。当布线基板2的目标66比半导体芯片3的目标69更大时，只要目标69比目标66更加位于内侧，就能够判定为已完成补正。

对准结束后，通过光学系统Y轴驱动机构20移动识别摄像机单元19，使上视野部16以及下视野部15从半导体芯片3与布线基板2之间的交差区域处退避(步骤S9)。

接着，如图11(b)所示般，驱动接合头14的上下驱动机构45使接合工具42下降将半导体芯片3按压在布线基板2上并通过接合层70来接合(步骤S10)。接合时的按压力通过称重传感器来进行适宜地控制。当要在布线基板2上接合单个半导体芯片3时，只要在接合后对电子部件进行去料(步骤S11)即可完成整个安装工序。当在布线基板2上接合半导体芯片3后，能够进一步堆叠半导体芯片。具体将参照图12以及图13中的第二例进行说明。

图12是展示第二例实施方式涉及的安装方法的主要工序流程图。图13是第二例主要工序的说明图。在图13中，缩尺与实际情况下不同。如图13所示，第二例是在第一例(参照图11)中在布线基板2上接合半导体芯片3后进一步接合半导体芯片3的结构。因此，将最下层待接合物设为布线基板2，将接合在布线基板2上的待接合物作为下层待接合物设为半导体芯片3A，将半导体芯片3A上接合的待接合物作为上层待接合物设为半导体芯片3B来进行说明。下面将依照图12中的工序流程进行说明。

首先，将第一照明单元22以及第二照明单元23的光源的光谱波长范围切换为与待接合物的目标配置相对应的光谱波长范围(步骤S1)。即，选择第一光源52或第二光源53中的一种。虽然图中省略了图示，但会参照图3来进行说明。在第一照明单元22处，通过光路切换单元55将反射镜54的位置移动至具有近红外线波长范围的第二光源53的光路上。另一方面，在第二照明单元23处，通过光路切换单元56将反射镜54的位置移动至具有近红外线波长范围的第二光源53的光路上。

接着，将上层的半导体芯片3B输送至接合工具42的下方并通过接合工具42来吸附半导体芯片3B(步骤S2)。在该工序中，与第一例以往通过未图示的输送装置从未图示的芯片托盘中将半导体芯片3B输送至能够使目标69A进入光路窗口32的形成范围内，并使使用接合工具42进行吸附。

接着，将与半导体芯片3A接合的布线基板2输送至接合台37并吸附布线基板2(步骤S3)。在该工序中，接合台37通过机械臂等输送装置将布线基板2从与第一例相同的基板送料机处输送至可吸附位置并进行吸附。接着，驱动接合台Y轴驱动机构35以及接合台X轴驱动机构36将布线基板2移动至第二识别摄像机18能够识别下层半导体芯片3A即目标66的位置上(步骤S4)。

接着，驱动光学系统Y轴驱动机构20以及光学系统X轴驱动机构21，将上视野部16以及下视野部15移动至能够识别半导体芯片3A的目标69与半导体芯片3B的目标69A的位置上(步骤S5)。即，移动识别摄像机单元19使下视野部15以及上视野部16被配置于半导体芯片3A与半导体芯片3B之间。另外，图13中虽然图示的下视野部15(识别摄像机单元19)与半导体芯片3A之间的间隙较小，但实际上在接合后的半导体芯片3B的上层还留有能够进一步堆叠2层或3层半导体芯片的间隙。

接着，如图13(a)所示，通过第一识别摄像机17识别作为上层待接合物的半导体芯片3B的目标69A(步骤S6)，然后，通过第二识别摄像机18识别作为下层待接合物的半导体芯片3A的目标69(步骤S7)。由于图13(a)所示的识别摄像机单元19已在图3(a)、图3(b)中说明了，因此此处进行省略。另外，图13使用了与图3相同的符号。然后，通过控制部计算出识别出的目标69A与目标69B之间的位置偏移方向和位置偏移量，根据计算出的结果对半导体芯片3A的目标69与半导体芯片3B的目标69A进行位置对准(步骤S8)。X轴方向以及Y轴方向上的位置偏移需要驱动接合台Y轴驱动机构35以及接合台X轴驱动机构36来进行补正，相对于X轴或Y轴的姿态(θ)需要驱动接合头14的驱动机构46来进行补正。当半导体芯片3A的目标69比半导体芯片3B的目标69A更大时，只要目标69A比目标69更加位于内侧，就能够判定为已完成补正。

对准结束后，通过光学系统Y轴驱动机构20移动识别摄像机单元19，使上视野部16以及下视野部15从半导体芯片3A与半导体芯片3B之间的交差区域处退避(步骤S9)。

接着，如图13(b)所示般，驱动接合头14的上下驱动机构45使接合工具42下降将半导体芯片3B按压在半导体芯片3A上并通过接合层70来接合(步骤S10)。接合时的按压力通过称重传感器47来进行适宜地控制。当要在布线基板2上接合单个半导体芯片3A后，再进一步在半导体芯片3A上接合一个半导体芯片3B时，只要在接合后对电子部件进行去料(步骤S11)即可完成整个安装工序。不过，如要在半导体芯片3B上进一步接合其他半导体芯片3时，需要重复步骤S2至步骤S10，并在将规定数量的半导体芯片3接合后再进行去料。

在上述说明的安装方法第一例中，作为上层待接合物的半导体芯片3的目标69与作为下层待接合物的布线基板2的目标66的配置为：目标69配置在可直接识别的位置上，目标69配置在无法直接识别的待接合物的内部。通过切换具有可见光波长范围的第一光源52和具有红外线波长范围的第二光源53，就能够识别作为上层待接合物的半导体芯片3的目标69以及作为下层待接合物的布线基板2的目标66。并且根据识别结果对半导体芯片3与布线基板2进行对准后进行接合。因此，无论目标被配置在待接合物的可直接识别的位置上还是被配置在无法直接识别的内部，均可实现在识别了上层和下层的目标后在不进行对准的情况下进行接合。

另外，在安装方法的第二例中，在布线基板2上接合半导体芯片3(此处为下层待接合物半导体芯片3A)后，进一步堆叠半导体芯片3B并接合。即，布线基板2为最下层待接合物，半导体芯片3A为下层待接合物，半导体芯片3B为上层待接合物。由于半导体芯片3A、3B各自配置有无法从外部识别的目标69、69A，因此均由来自于具有近红外线波长范围的第二光源53的光线进行照射，目标69、69A能够通过第一识别摄像机17以及第二识别摄像机18来进行识别。根据安装方法的第二例，就能够在半导体芯片3B上进一步堆叠半导体芯片。

另外，由于能够切换两种不同类型的光源，因此无需因待接合物上的目标被放置在表面还是内部等每当目标的配置发生改变时，对具有相应光谱波长范围的光源进行适应性的替换并且进行亮度等的光学调节，无论下层以及上层的待接合物的两个目标是被配置在可识别的位置上还是被配置在无法直接识别的内部，均通过一台安装装置1进行识别，还能够岁目标的配置位置各不相同的待接合物进行2层、3层、4层等多层接合。

本发明不限于上述实施方式中的形态，能够在不脱离本发明主旨的范围内实施各种形态，例如，虽然上述实施方式中是使用具有近红外波长范围的第二光源53来透射硅基板67，但也可以其他光源来透射除硅基板以外的电子部件。

符号说明

1…安装装置；2…布线基板(最下层待接合物)；3、3A、3B…半导体芯片；12…上下双视野识别光学系统；15…下视野部；16…上视野部；17…第一识别摄像机；18…第二识别摄像机；19…识别摄像机单元；20…光学系统Y轴驱动机构；22…第一照明单元；23…第二照明单元；24、27…光纤；25…第一分束器；26…第一棱镜；28…第三棱镜；29…第二分束器；30…第二棱镜；31、32…光路窗口；35…接合台Y轴驱动机构；36…接合台X轴驱动机构；37…接合台；42…接合工具；45…上下驱动机构；46…θ驱动机构；52…第一光源；53…第二光源；54…反射镜；55、56…光路转换单元；66、69、69A…目标。

Claims (7)

1.一种安装装置，用于将下层待接合物与上层待接合物叠层后进行接合，其特征在于，包括：

接合台，用于保持所述下层待接合物；

接合工具，用于保持所述上层待接合物；以及

上下双视野识别光学系统，具有用于识别所述下层待接合物的下层用识别手段以及用于识别所述上层待接合物的上层用识别手段，

其中，所述上下双视野识别光学系统进一步具有用于所述下层待接合物上的目标的第一照明单元以及用于所述上层待接合物上的目标的第二照明单元，

所述第一照明单元以及所述第二照明单元均具有不同光谱波长范围的两种不同类型的光源。

2.根据权利要求1所述的安装装置，其特征在于：

其中，所述第一照明单元以及所述第二照明单元均具有光路转换单元，所述光路转换单元可根据所述目标被配置在所述待接合物的光照射侧表面或是所述目标被配置在所述待接合物的内部这样的不同情况相应地切换不同光谱波长范围的所述光源。

3.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于：

其中，所述两种不同类型的光源中，第一光源的光谱波长范围为570nm～680nm，且峰值波长范围为620nm～630nm。

4.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于：

其中，所述两种不同类型的光源中，第二光源的光谱波长范围为1000nm～1600nm，且峰值波长范围为1050nm～1200nm。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的安装装置，其特征在于：

其中，所述上下双视野识别光学系统进一步具有用于上视野的第一识别摄像机与用于下视野的第二识别摄像机，

所述第一识别摄像机以及所述第二识别摄像机在400nm～1600nm光谱波长范围内均具备有效的相对光谱灵敏度。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的安装装置，其特征在于：

其中，所述接合台具有使所述下层待接合物在水平方向上移动的接合台Y轴驱动机构以及接合台X轴驱动机构，

所述接合工具具有使所述上层待接合物升降的上下驱动机构以及使所述上层待接合物水平转动的θ驱动机构，

所述上下双视野识别光学系统进一步具有将所述上视野部以及所述下视野部移动至各所述目标的可识别位置与非识别位置的光学系统Y轴驱动机构。

7.一种安装方法，使用权利要求1至6中任意一项所述的安装装置将待接合物叠层后进行接合，其特征在于，包括：

根据所述上层待接合物以及所述下层待接合物上各自目标的配置来切换不同光谱波长范围的所述光源的工序；

将所述上层待接合物吸附于所述接合工具的工序；

将所述最下层待接合物吸附于所述接合台的工序；

将所述上视野部以及所述下视野部移动至能够识别所述上层待接合物上的目标以及所述下层待接合物上的目标的位置上的工序；

对所述上层待接合物上的目标进行识别的工序；

对所述下层待接合物上的目标进行识别的工序；

将所述上层待接合物与所述下层待接合物对准的工序；

在进行对准后使所述上视野部以及所述下视野部退避至初始位置的工序；以及

将所述上层待接合物接合在所述下层待接合物上的工序。

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