JP2006108371A - 接合装置および接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークの位置を把握するための撮像装置を１個しか持たないにもかかわらず、接合すべき２つのワークの位置を正確に認識し、高い位置決め精度で２つのワークを接合できる接合装置および接合方法を提供する。
【解決手段】 第１ワーク２を保持する保持手段４と、第２ワーク３を吸着保持する吸着保持手段５と、撮像装置６と、撮像装置６を移動可能に支持する撮像装置支持手段７とを含む接合装置１であって、撮像装置６が、プリズム８と、プリズム８を臨んで配置され、１組の撮像レンズ９ａを有する撮像素子９と、プリズム８を介して撮像素子９と対向配置されるミラー１０とを含んで構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、接合装置および接合方法に関する。
本発明の接合装置および接合方法は、たとえば、半導体部品のサブマウント工程、配線基板、リードフレームなどの表面実装工程を含む半導体装置の製造などに際し、ワークの位置決めを行うために好適に使用できる。また、半導体装置の製造以外にも、組み合わせ精度（張り合わせ精度）が必要なワークの接合工程をもつ分野においても使用できる。

半導体部品の基板への搭載は、半導体部品を吸着ノズルなどのピックアップツールにより基板上方まで移動させ、半導体部品および基板の位置を確認して、半導体部品の裏面に形成されるパターンと基板上のパターンとを位置合せしたのち、半導体部品を基板上に接合することにより実施される。この位置合わせには、通常、２組の撮像素子（カメラ）が使用される。

図１５は、２台の撮像素子を用いる、従来の半導体部品接合装置１１０の構成を概略的に示す側面図である。半導体部品接合装置１１０は、３次元方向に移動可能に設けられ、半導体部品１１１を基板１１２に比べて上方に吸着保持する吸着保持手段１１３と、撮像レンズ１１５とを有し、撮像レンズ１１５が吸着保持手段１１３により吸着保持される半導体部品１１１の下面１１１ａを下方から臨むように設けられ、該下面１１１ａに付される図示しないマーカーを認識することにより半導体部品１１１の位置を確認する撮像素子１１４と、基板１１２を保持する保持手段１１６と、撮像レンズ１１７を有し、撮像レンズ１１７が保持手段１１６により保持される基板１１２の上面１１２ａを上方から臨むように設けられ、該上面１１２ａに付される図示しないマーカーを認識することにより基板１１２の位置を確認する撮像素子１１８とを含んで構成される。半導体部品接合装置１１０によれば、半導体部品１１１を基板１１２の上方に搬送する途中で、吸着保持手段１１３により保持される半導体部品１１１の位置を撮像素子１１４により確認し、また保持手段１１６により保持される基板１１２の位置を撮像装置１１８により確認し、その結果に応じ、半導体部品１１１と基板１１２とが予め定められる位置になるように半導体部品１１１の補正移動量を算出し、該補正移動量に応じて吸着保持手段１１３、ひいては吸着保持手段１１３に吸着保持される半導体部品１１１を矢符１１９の方向に水平移動させ、さらに下降させることにより、半導体部品１１１と基板１１２との接合を行う。

接合装置１１０においては、撮像装置１１４，１１８の相対的な位置関係を正確に設定しておく必要がある。位置関係の設定には、通常は、キャリブレーションティーチングなどの手法が用いられる。しかしながら、このように、２組の撮像装置１１４，１１８をそれぞれ独立して用いると、位置関係を正確に設定しても、半導体部品１１１と基板１１２との接合時の加熱により、撮像装置１１４，１１８、特にその鏡筒部が膨張して位置関係が初期設定の状態から変化し、また、鏡筒部の膨張、変形などにより光軸のずれが起こり易くなるので、半導体部品１１１と基板１１２との高精度な位置決めができない。また、接合装置１１０自体の組み立て精度、吸着保持手段１１３の直進性などが、半導体部品１１１と基板１１２との位置決め精度に悪影響を及ぼすことがある。

２組の撮像装置を有する従来の接合装置における欠点に鑑み、２組の撮像装置を一体化した上下２視野１体型鏡筒を備える接合装置が提案される（たとえば、特許文献１参照）。図１６は、特許文献１の接合装置１２０の構成を概略的に示す側面図である。

接合装置１２０は、３次元方向に移動可能に設けられ、半導体部品１１１を吸着保持する吸着保持手段１１３と、吸着保持手段１１３に対向するように吸着保持手段１１３よりも下方に、３次元方向に移動可能に設けられ、基板１１２を保持する保持手段１１７と、吸着保持手段１１３と保持手段１１７との間の空間に設けられる撮像装置１２１と、撮像装置１２１を矢符１２２の方向に移動可能に支持する図示しない移動手段とを含んで構成される。撮像装置１２１は、吸着保持手段１１３と保持手段１１７とを結ぶ線上に、光反射面１２３ａ，１２４ａが位置するように設けられる２つのプリズム１２３，１２４と、撮像レンズ１２５ａ，１２６ａを有し、撮像レンズ１２５ａ，１２６ａがプリズム１２３，１２４の光反射面１２３ａ，１２４ａに水平方向に対向するように設けられる撮像素子１２５，１２６とを含んで構成され、撮像素子１２５，１２６は一体化されている。接合装置１２０によれば、一体化される撮像素子１２５，１２６のうち、撮像素子１２５が、プリズム１２３を介して、吸着保持手段１１３に吸着保持される半導体部品１１１の下面１１１ａに付される図示しないマーカーを認識し、半導体部品１１１の位置を把握する。同様に、撮像素子１２６が、プリズム１２４を介して保持手段１１７に保持される基板１１２の上面１１２ａに付される図示しないマーカーを認識し、基板１１２の位置を把握する。この結果に基づき、半導体部品１１１および／または基板１１２の補正移動量を算出し、移動を行った後、接合を行う。

接合装置１２０においては、２組の撮像素子１２５，１２６が一体化されているので、撮像素子が独立して配置される場合よりは剛性が高く、膨張、変形などによる位置関係の変化、光軸のずれなどは軽減されるけれども、その軽減の度合いは充分ではない。したがって、接合装置１２０においても、２組の撮像素子１２５，１２６を有することが、半導体部品１１１と基板１１２との組み立て精度に悪影響を及ぼし、位置決め精度が低下するのを避けることができない。

特開２００４−１４６５２８号公報

本発明の目的は、接合すべき２つのワークの位置を正確に把握し、高い位置決め精度で２つのワークを接合できる接合装置および接合方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、１つの撮像素子しか含まないにもかかわらず、接合すべき２つのワークの位置を正確に把握できる接合装置および接合方法を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。

本発明は、対向して保持される第１ワークと第２ワークとを接合して一体化させる接合装置において、
第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーおよび第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーをマーカー像として認識する撮像装置と、
撮像装置を３次元方向に移動可能に支持する撮像装置駆動手段とを含み、
撮像装置が、
第１ワークと第２ワークとの間に配置されるプリズムと、
第１ワークと第２ワークとを結ぶ仮想線に対してほぼ垂直な仮想平面であって、プリズムを含む仮想平面内にプリズムを臨んで配置され１組の撮像レンズを有する撮像素子と、
プリズムを介して撮像素子と対向配置されるミラーとを備えることを特徴とする接合装置である。

また本発明の接合装置は、前述の撮像装置が、さらに、撮像素子に近接および離反するようにミラーを移動可能に支持するミラー移動手段を含むことを特徴とする。

さらに本発明の接合装置は、前述の撮像装置が、さらに、第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介して対向するように配置されるハーフミラーと、
ハーフミラーを臨んで設けられ、ハーフミラーによる反射光の光路が、第１および第２ワークとプリズムとを結ぶ光路に重なるように配置され光を出射する落射照明用光源とを含むことを特徴とする。

さらに本発明の接合装置は、前述の撮像装置が、さらに、第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介して対向するように設けられ、第１および第２マーカーと撮像装置との間の光路を個別に遮蔽するシャッター手段を含むことを特徴とする。

さらに本発明の接合装置は、前述の撮像装置が、さらに、第２ワークとプリズムとの間に、第２ワーク寄りの側から順に配置されるシャッター手段およびハーフミラーと、
ハーフミラーを介してミラー側と撮像素子側とに対向するように配置される落射照明用光源と、
ミラーとプリズムとの間に設けられ、ミラー側に配置される落射照明用光源とハーフミラーとの間の光路を遮蔽するシャッター手段と、
プリズムと第１ワークとの間に設けられ、第１マーカーと撮像装置との間の光路を遮蔽するシャッター手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、前述のいずれか１つの接合装置により接合する接合方法であって、
第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーを、撮像装置によってマーカー像として認識する第１ワーク認識工程と、
第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーを、撮像装置によってマーカー像として認識する第２ワーク認識工程と、
第１ワーク認識工程および第２ワーク認識工程における第１および第２ワークのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法である。

また本発明は、対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、前述のいずれか１つの接合装置により接合する接合方法であって、
第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーと、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーとを、撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク認識工程と、
第２ワークを平面移動し、再度、第１マーカーと第２マーカーとを撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク再認識工程と、
ワーク認識工程において認識されるマーカー像が、ワーク再認識工程における第２ワークの平面移動分と等しい移動分を移動させたと仮定して仮想マーカー像を作成する仮想像作成工程と、
ワーク認識工程およびワーク再認識工程における２つのマーカー像をＡＮＤ処理して第１ワークのマーカー像を分離し、かつワーク再認識工程におけるマーカー像と仮想マーカー像とをＡＮＤ処理して第２ワークのマーカー像を分離する像分離工程と、
像分離工程における第１および第２ワークのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法である。

また本発明は、対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、前述のいずれか１つの接合装置でありかつ撮像素子としてカラーＣＣＤを備える接合装置により接合する接合方法であって、
第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーと、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーとを、カラーＣＣＤのＲＧＢ分光感度特性により分離可能な異なる波長の光を反射させるかまたは前記異なる波長の光を出射させることにより発光させ、撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク認識工程と、
ワーク認識工程におけるマーカー像を撮像素子のＲＧＢ分光感度特性により２つのマーカー像に分離して認識する像分離工程と、
像分離工程における２つのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法である。

また本発明は、対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、前述のいずれか１つの接合装置により接合する接合方法であって、
第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーを、撮像装置によってマーカー像として認識する第１ワーク認識工程と、
第１マーカーと、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーとを、撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク認識工程と、
第１ワーク認識工程およびワーク認識工程における２つのマーカー像における、各画素間での明るさの差に応じ、ワーク認識工程におけるマーカー像から第２ワークのマーカー像を分離して認識する像分離工程と、
第１ワーク認識工程における第１ワークのマーカー像と、像分離工程における第２ワークのマーカー像との認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法である。

また本発明は、対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、撮像装置がさらに第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介して対向するように設けられ、第１および第２マーカーと撮像装置との間の光路を個別に遮蔽するシャッター手段を含む接合装置により接合する接合方法であって、
第１ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の開放下および第２ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の閉鎖下にて、第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーを撮像装置によってマーカー像として認識する第１ワーク認識工程と、
第１ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の閉鎖下および第２ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の開放下にて、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーを撮像装置によってマーカー像として認識する第２ワーク認識工程と、
第１ワーク認識工程および第２ワーク認識工程における第１および第２ワークのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法である。

さらに本発明の接合方法は、第１および第２ワークのマーカー像の認識結果が、２つのマーカー像の面積変化量および／または面積変化方向についての認識結果であることを特徴とする。

本発明によれば、第１ワークと第２ワークとを接合して一体化する接合装置において、第１および第２ワークに付される第１および第２マーカーをマーカー像として認識する撮像装置と、撮像装置駆動手段とを含み、撮像装置が、第１および第２ワーク間に配置されるプリズムと、プリズムに臨んで配置される撮像素子と、プリズムを介して撮像素子と対向配置されるミラーとを備える接合装置が提供される。このような構成を有する本発明の接合装置は、撮像素子が１組であるにもかかわらず、第１および第２ワークに付される第１および第２マーカーを認識でき、第１および第２ワークの位置を正確に把握できるので、第１および第２ワークを高い位置決め精度で接合できる。また、本発明の接合装置は、撮像素子が１組であるため、第１および第２マーカーを認識する際に、第１および第２ワークを結ぶ仮想線にほぼ垂直な仮想面であって、プリズムを含む仮想面内における撮像素子の移動ずれであれば、第１および第２マーカーの相対的な位置関係は変化しないため、係数補正を行うことなく、第１および第２ワークを精度良く接合できる。さらに、本発明の接合装置は、撮像素子を１組しか有しないので、従来の撮像素子を２組有する接合装置のような不都合が起こらない。

また本発明によれば、ミラーを、撮像素子に対して近接および離反するように移動可能に支持するミラー移動手段を設けることによって、撮像素子と、ミラーを介して結像する第１および第２ワークとの焦点を容易に合わせることができるので、第１および第２ワークに付される第１および第２マーカーを一層正確に認識できる。

また本発明によれば、第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介してハーフミラーを対向配置し、かつ、落射照明用光源を、該光源から出射される光のハーフミラーによる反射光光路が、第１および第２ワークとプリズムとを結ぶ光路に重なるように配置することによって、第１および第２マーカー自体が発光体でなくても、第１および第２マーカーを正確に認識できるという利点が得られる。また、落射照明用光源として、第１および第２マーカーに対して別個に分光特性の異なる照明を使用することができる。その結果、カラーＣＣＤなどの、分光感度により画像を分離できる撮像素子を用いれば、第１および第２マーカーの認識分離処理などを簡単に実施できる。

また本発明によれば、第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介して対向するようにシャッター手段を設け、第１および第２マーカーと撮像装置との間の光路を別個に遮蔽できるように設定することによって、モノクロＣＣＤなどの撮像素子を用いる場合でも、第１および第２マーカーの認識分離処理などを簡単に実施できる。

また本発明によれば、本発明の接合装置において、第１ワークとプリズムとの間にシャッター手段を設け、第２ワークとプリズムとの間に、第２ワーク、シャッター手段、ハーフミラーおよびプリズムの順番でシャッター手段およびハーフミラーを設け、ハーフミラーを介してミラー側と撮像素子側とに対向するように落射照明用光源を配置し、さらにミラーとプリズムとの間にシャッター手段を配置することによって、ハーフミラーを第１および第２ワークとプリズムとの間の２箇所に設けなくても、撮像素子と、第１および第２ワークとの焦点を容易に合わせることができ、第１および第２ワークに付される第１および第２マーカーを正確に確認できる。

また本発明によれば、本発明の接合装置を用いる接合方法であって、第１および第２ワークに付される第１および第２マーカーを、撮像装置によって、それぞれ別個のマーカー像として認識し、その認識結果に応じて第１および／または第２ワークの補正移動量を算出し、それに応じて第１および／または第２ワークを移動させた後、第１および第２ワークを接合する接合方法が提供される。この接合方法によれば、第１および第２マーカーの認識分離処理などを容易に実施でき、第１および第２ワークを高い位置決め精度で接合できる。この接合方法は、たとえば、撮像装置の焦点が第１および第２ワークのいずれか一方にしか合わないような間隔で、第１および第２ワークが保持される場合に特に有効である。

また本発明によれば、本発明の接合装置を用いる接合方法であって、第１および第２マーカーを１つのマーカー像Ａとして認識し、次いで第２ワークを平面移動させて、第１および第２マーカーを１つのマーカー像Ｂとして再認識し、さらにマーカー像Ａが第２ワークの平面移動分を移動すると仮定してマーカー像Ｃを仮想作成し、マーカー像Ａおよびマーカー像ＢをＡＮＤ処理して第１マーカー像を分離して認識し、マーカー像Ｂとマーカー像ＣをＡＮＤ処理して第２マーカー像を分離して認識し、その認識結果に応じて、補正移動量の算出および移動を行うことにより、第１および第２ワークを接合する接合方法が提供される。この接合方法でも、高精度の接合を実現できる。なお、この接合方法は、撮像装置の焦点が第１および第２ワークの両方に合う間隔で、第１および第２ワークが保持される場合に特に有効である。

また本発明によれば、カラーＣＣＤを撮像素子とする本発明の接合装置を用いる接合方法であって、第１および第２マーカーを、カラーＣＣＤのＲＧＢ分光感度特性により分離可能な異なる波長の光を反射させるかまたは前記異なる波長の光を出射させることによって発光させて１つマーカー像として認識し、このマーカー像をカラーＣＣＤのＲＧＢ分光感度特性により分離して第１および第２マーカー像として認識し、補正移動量の算出および移動を行う接合方法により、高精度の接合を実現できる。なお、第１および第２マーカーの発光は、異なる波長の光の照射によるかまたは第１および第２マーカーが異なる波長の光を出射し、それ自体が発光するようにして実現できる。

また本発明によれば、まず第１ワークの第１マーカーを撮像装置によって第１マーカー像として認識し、次いで第１および第２マーカーを１つのマーカー像Ｓとして認識し、第１マーカー像およびマーカー像Ｓにおける各画素間の明るさの差に応じて、マーカー像Ｓから第２マーカーのマーカー像（第２マーカー像）を分離して認識し、第１および第２マーカー像の認識結果に応じて、補正移動量の算出および移動を行えば、第１および第２ワークを高精度で接合できる。なお、上記における「各画素間での明るさの差」とは、具体的には、各画素間での明るさの比較において、明るさが所定量以上増加することを意味し、マーカー像Ｓから明るさが所定量以上増加する部分のみを取り出すことによって、第２マーカー像が得られる。

また本発明によれば、第１および第２ワークとプリズムとの間にそれぞれシャッター手段を設けることによって、第１および第２マーカーを別個のマーカー像として認識し、補正移動量の算出および移動を行うことにより、高精度の接合を実現できる。

また本発明によれば、本発明の接合方法において、第１および第２マーカー像について、２つのマーカー像の面積変化量および／または面積変化方向に応じて、第１ワークと第２ワークとのずれ量を算出し、さらにそれに基づいて第１および／または第２ワークを面積変化が最小になるように移動させることにより、非常に高い精度で第１ワークと第２ワークとを接合できる。

本発明の接合装置および接合方法は、２つのワーク（部品）を接合するのに用いられる。図１は、２つのワークの接合を説明する斜視図である。第１ワーク１０１は、図示しない保持手段により保持され、その上面１０１ａに位置合わせ用マーカー１０１ｂが形成される。また第２ワーク１０２は、図示しない３次元方向に移動可能に設けられる吸着保持手段により第１ワーク１０１の上方で吸着保持され、その下面１０２ａに位置合わせ用マーカー１０２ｂが形成される。第１ワーク１０１および第２ワーク１０２は、そのマーカー１０１ｂとマーカー１０２ｂとで位置合わせされ、第２ワーク１０２を矢符１０４の方向に下降させて接合され、接合体（製品）１０３が得られる。

ここで、第１ワーク１０１はサブマウント、第２ワーク１０２は半導体レーザーチップであるけれども、それに限定されず、上面または下面にマーカーを付することが可能なものであれば、使用可能である。

位置合わせ用マーカー１０１ｂ，１０２ｂは、同じ形状に図示されるけれども、それに限定されず、異なる形状でもよい。また、位置合わせ用マーカー１０１ｂ，１０２ｂは、第１ワーク１０１および第２ワーク１０２の上面または下面の一部に形成されるけれども、それに限定されず、上面または下面の全面に形成されてもよい。

また、第１ワーク１０１および第２ワーク１０２を図示しない保持手段および吸着保持手段に供給する方法は特に限定されないけれども、たとえば、シート、トレイ、ベルト、コンベアなどに載置して供給する方法、人力により供給する方法などが挙げられる。

図２は、本発明の実施の第１形態である接合装置１の構成を概略的に示す側面図である。接合装置１は、第１ワーク２を保持する保持手段４と、第２ワーク３を吸着保持し、３次元方向に移動可能に設けられる吸着保持手段５と、保持手段４と吸着保持手段５との間に設けられる撮像装置６と、撮像装置６を上下方向ならびに保持手段４および吸着保持手段５に近接および離反する方向に移動可能に支持する撮像装置支持手段７とを含んで構成される。ここで、上下方向とは、接合装置１の設置面１０５を水平方向とした場合の、水平方向に垂直な鉛直方向を意味する。

第１ワーク２および第２ワーク３は、上下方向に対向するように、それぞれ保持手段４および吸着保持手段５により保持される。第１ワーク２の第２ワーク３を臨む上面２ａには、図示しない第１マーカーが付される。また、第２ワーク３の下面３ａには、第１マーカーに対応して、図示しない第２マーカーが付される。

保持手段４は、第１ワーク２を保持して固定するものであり、第１ワーク２を載置して固定するマウント手段４ａと、マウント手段４ａを支持するマウント手段支持部材４ｂとを含んで構成される。マウント手段支持部材４ｂは、必要に応じて、その内部に設けられる図示しない駆動手段により矢符１１の方向（ＸＹ方向）に移動可能に設けられる。さらに保持手段４は、図示しない加熱手段および／または加圧手段をその内部に有し、第１ワーク２と第２ワーク３との接合に際し、これらに荷重および／または熱を加えられるように設計することもできる。接合装置１に供給される第１ワーク２は、マウント手段支持部材４ｂの表面に載置され、固定化される。また、第１ワーク２と第２ワーク３との間で位置合わせ（移動補正）が終了し、両者の接合が行われる際には、両者を加圧および／または加熱することにより、接合を円滑に実施できる。

吸着保持手段５は、たとえば真空吸引などの吸着手段により第２ワーク３を吸着保持して固定する吸着装置５ａと、図示しない駆動手段により吸着装置５ａを矢符１１の方向（ＸＹ方向）に移動可能に支持する吸着装置支持部材５ｂと、図示しない駆動手段により吸着装置支持部材５ｂを矢符１２の方向（上下方向）に移動可能に支持する支持部材５ｃとを含んで構成される。さらに吸着保持手段５は、たとえば吸着装置５ａの内部に、保持手段４と同様の図示しない加熱手段および／または加圧手段を有し、第１ワーク２と第２ワーク３との接合に際し、これらに荷重および／または熱を加えられるように設計される。接合装置１に供給される第２ワーク３は、吸着装置５ａにより吸着され、固定化される。そして、後述の方法により、第１ワーク２と第２ワーク３とのずれ量（移動補正量）が算出され、それに応じて吸着装置５ａを矢符１１の方向に適宜移動させることによって、第１ワーク２と第２ワーク３とが精度良く位置合わせされる。さらに、位置合わせが終了した後、第２ワーク３が第１ワーク２と接する位置まで吸着装置支持部材５ｂを下降させ、両者を加圧および／または加熱することにより、接合を円滑に実施できる。

撮像装置６は、第１ワーク２と第２ワーク３との間に配置されるプリズム８と、第１ワーク２と第２ワーク３とを結ぶ仮想線に対してほぼ垂直な仮想平面であって、プリズム８を含む仮想平面内にプリズム８を臨んで配置され、１組の撮像レンズ９ａを有する撮像素子９と、プリズム８を介して撮像素子９と対向配置されるミラー１０とを含んで構成される。撮像装置６は、第１ワーク２の上面２ａに付される図示しない第１マーカーおよび第２ワーク３の下面３ａに付される図示しない第２マーカーを、マーカー像として認識する。その認識結果に基づいて、第１ワーク２および／または第２ワーク３の位置補正が行われる。ここで、プリズム８には、たとえば、キューブ型ビームスリッターが用いられる。撮像素子９には、たとえば、カラーＣＣＤ（ＲＧＢの３種の素子を内蔵するＣＣＤ）、モノクロＣＣＤ（１種の素子からなるＣＣＤ）などの各種ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサなどが用いられる。

撮像装置支持手段７は、撮像装置６を図示しない駆動手段により矢符１３の方向（上下方向）に移動可能に支持する支持部材７ａと、撮像装置支持部材７ａを図示しない駆動手段により矢符１４の方向（保持手段４および吸着保持手段５に近接および離反する方向）に移動可能に支持する移動部材７ｂとを含んで構成される。撮像装置支持手段７は、移動部材７ｂによって、撮像装置６のプリズム８が第１および第２ワーク２，３を結ぶ仮想線上に位置するように、撮像装置６を配置する。そして、第１ワーク２の上面２ａおよび第２ワーク３の下面３ａに付される第１および第２マーカーに焦点を合わせる際に、撮像装置支持部材７ａおよび／または移動部材７ｂによってその位置を調整する。さらに、第１および第２ワーク２，３の位置決めが終了し、吸着保持手段５に保持される第２ワーク３を第１ワーク２に向けて下降させ、両者を接合する際には、撮像装置６が吸着保持手段５の下降の障害にならないように、たとえば移動部材７ｂにより、撮像装置６を保持手段４から離反する方向に移動させる。

さらに、接合装置１は、図示しない制御手段を含む。制御手段は、撮像装置６により認識される第１および第２マーカーの認識結果（マーカー像）を記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手段に記憶される認識結果（マーカー像）を任意に選択される移動分だけ移動させた仮想マーカー像を作成して認識し、その認識結果を記憶する仮想像作成手段と、データ記憶手段および／または仮想像作成手段に記憶される認識結果に応じて、第１ワーク２と第２ワーク３とを接合するために予め定める位置関係になるように、第１ワーク２および／または第２ワーク３の補正移動量を算出するデータ補正手段と、データ補正手段において得られる補正移動量に基づいて第１ワーク２および／または第２ワーク３を移動させる指示を保持手段４および／または吸着保持手段５に与える移動制御手段とを含んで構成される。制御手段よれば、撮像装置により認識される第１および第２マーカーの認識結果に応じて、第１ワーク２および／または第２ワーク３の補正移動量が算出され、それに基づいて第１ワーク２および／または第２ワーク３を正しい位置に移動させる。

接合装置１を使用する、第１ワーク２と第２ワーク３との接合方法を、図３を参照しつつ説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、撮像装置６により認識されるマーカー像を示す図面である。

第１ワーク２の上面２ａには、中心点ｃ１を有する十字状の第１マーカーが付される。第２ワーク３の下面３ａには、中心点ｃ２を有する十字状の第２マーカーが付される。なお、第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図３（ａ）では、第１ワーク２の第１マーカーに焦点が合う高さまで撮像装置６を移動し、第１マーカーを第１マーカー像１５として認識する。このとき、撮像装置６の、第２ワーク３のマーカーに対する焦点が合わない位置で第２ワーク３を保持する。

図３（ｂ）では、第２ワーク３の第２マーカーに焦点が合う高さまで撮像装置６を移動し、第２マーカーを第２マーカー像１６として認識する。このとき、撮像装置６の、第１ワーク２の第１マーカーに対する焦点が合わない位置に、第２ワーク３を保持する。

図３（ｃ）では、第１マーカー像１５および第２マーカー像１６の認識結果から、第１および第２マーカー像１５，１６の中心ｃ１，ｃ２の位置関係を認識し、中心ｃ１，ｃ２が重なるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その算出結果に基づいて第２ワーク３を移動させ、第２ワーク３を第１ワーク２に向けて下降させる。その際、第２ワークの下降の障害にならないように、撮像装置６を第１ワーク２と第２ワーク３との間から移動させた後に、第２ワーク３を下降させる。第２ワーク３を、その下面３ａが第１ワーク２の上面２ａに接する位置まで下降させた後、加熱および／または加圧（押圧）が施され、第１ワーク２と第２ワーク３とが接合され、接合体が得られる。

図４は、本発明の実施の第２形態である接合装置２０の構成を概略的に示す側面図である。接合装置２０は、接合装置１に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

接合装置２０は、撮像装置６ａが、接合装置１における撮像装置６の構成に加えて、ミラー移動手段２１を含むことを特徴とする。

ミラー移動手段２１は、ミラー１０を、プリズム８に対して近接および離反する方向に移動可能に支持するように設けられる。ミラー移動手段２１によって、ミラー１０とプリズム８ひいては撮像素子９との間の距離を適宜調整し、それとともに、撮像装置支持手段７によって、撮像装置６を適宜移動させることによって、撮像装置６の、第１ワーク２および第２ワーク３のいずれか一方または両方に対する焦点を一層容易に合わせることができ、第１および第２マーカーをマーカー像として正確に認識することができる。撮像装置支持手段７は、特に第１ワーク２の第１マーカーに対する撮像装置６の焦点を合わせるのに用いられる。またミラー移動手段２１は、特に、第２ワーク３の第２マーカーに対する撮像装置６の焦点を合わせるのに用いられる。

接合装置２０を使用する、第１ワーク２と第２ワーク３との接合方法を、図５を参照しつつ説明する。図５（ａ）〜（ｈ）は、撮像装置６ａにより認識されるマーカー像を示す図面である。

第１ワーク２の上面２ａには、中心点ｃ３を有し、図中上下方向に垂直な方向の幅が狭い棒状の第１マーカーが図中上下方向に付される。第２ワーク３の下面３ａには、中心点ｃ４を有し、図中上下方向の幅が狭い棒状の第２マーカーが第１マーカーに対して垂直方向に付される。なお、第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図５（ａ）では、まず、撮像装置６ａを上下移動させ、第１ワーク２の第１マーカーに焦点を合わせる。このとき、第１ワーク２を接合装置２０に供給する高さが一定であれば、焦点調整のための撮像装置６ａの上下移動は次のワークからは不要になる。次に、ミラー移動手段２１によりミラー１０を移動させ、撮像装置６ａの、第２ワーク３の第２マーカーに対する焦点を合わせる。このとき、第１ワーク２と第２ワーク３との距離が一定になるように接合装置２０にワークが供給されるのであれば、焦点調整のためのミラー１０の移動は次のワークからは不要になる。焦点調整の後、撮像装置６ａによって、第１および第２マーカーを１つのマーカー像２２として認識する。マーカー像２２は、第１マーカー像２２ａと第２マーカー像２２ｂとが部分的に重なった像である。

図５（ｂ）では、第２ワーク３を任意に選択される移動量だけ平面移動させ、その後、第１および第２マーカーを１つのマーカー像２３として認識する。第２マーカー像２３ｂが、マーカー像２２における第２マーカー像２２ｂに比較して、異なる位置にあることが明らかである。

図５（ｃ）では、図５（ａ）におけるマーカー像２２を、図５（ｂ）における第２ワーク３と同じ移動分だけ平面移動させた仮想マーカー像２４を作成し、該仮想マーカー像２４を認識する。

図５（ｄ）では、マーカー像２２およびマーカー像２３をＡＮＤ処理する。ここで、ＡＮＤ処理とは、２値化処理（明るさのレベル（閾値）により、０または１に置き換える処理）された２つのマーカー像（ここでは、マーカー像２２およびマーカー像２３）に対し、両方の像で１になる部分だけを「１」に置き換え、片方の像だけで「１」である部分および片方または両方の像で「０」になる部分を「０」に置き換えて２値像を作る処理のことである。

具体的には、マーカー像２２，２３を重ね合わせ、マーカー像２５を合成する。マーカー像２５において、破線斜線部分（マーカー像２２ｂ，２３ｂのマーカー像２２ａまたは２３ａと重ならない部分）は片方の像だけで「１」になる部分であり、ＡＮＤ処理では「０」に置き換えられる。また、実線斜線部分（マーカー像２２ａまたは２３ａの部分）は両方の像で「１」になる部分であり、ＡＮＤ処理では「１」に置き換えられる。ＡＮＤ処理で「１」になる部分が分離される。

図５（ｅ）では、図５（ｄ）に示すＡＮＤ処理により分離される、第１マーカー像２２ａ（または２３ａ）を示す。

図５（ｆ）では、マーカー像２３および仮想マーカー像２４を重ね合わせ、マーカー像２６を合成する。このマーカー像２６を図５（ｄ）の場合と同様にしてＡＮＤ処理する。マーカー像２６において、破線斜線部分のマーカー像２３ｂとは重ならない部分は片方の像だけで「１」になる部分であり、ＡＮＤ処理では「０」に置き換えられる。また、実線斜線部分であるマーカー像２３ｂは両方の像で「１」になる部分であり、ＡＮＤ処理では「１」に置き換えられる。ＡＮＤ処理で「１」になる部分が分離される。

図５（ｇ）では、図５（ｆ）に示すＡＮＤ処理により分離される第２マーカー像２３ｂを示す。

図５（ｈ）では、第１マーカー像２２ａおよび第２マーカー像２３ｂの認識結果から、第１マーカー像２２ａおよび第２マーカー像２３ｂの中心ｃ３，ｃ４の位置関係を把握し、中心ｃ３，ｃ４が重なるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その算出結果に基づいて第２ワーク３を移動させる。引き続き、図５（ａ）〜（ｇ）の操作を行い、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかを確認する。認識結果に基づき、必要であれば、さらに補正移動を行う。図５（ａ）〜（ｇ）の操作は、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかが確認されるまで、繰り返し実施するのが好ましい。

図５により説明される接合方法において、第１および第２ワーク２，３の第１および第２マーカーは、１つのマーカー像として認識する場合に、両者が直交するように付されるのが好ましい。また、第１および第２マーカーのうち、一方は、図中上下方向（Ｙ軸方向）の幅が広くかつ上下方向に直交する方向（Ｘ軸方向）の幅が狭い形状であり、もう一方は、Ｙ軸方向の幅が狭くかつＸ軸方向の幅が広い形状であることが好ましい。このような形状のマーカーを使用することにより、２つのマーカー像を容易に識別できるので、図５（ｂ）での操作において、第２ワーク３の平面移動量を相対的に少なくすることができる。

図６は、本発明の実施の第３形態である接合装置３０の構成を概略的に示す側面図である。接合装置３０は、接合装置２０に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

接合装置３０は、撮像装置６ｂが撮像装置６ａの構成に加えて、撮像素子９としてカラーＣＣＤを用い、さらに第１および第２ワーク２，３とプリズム８との間に、プリズム８を介して対向するように配置される一対のハーフミラー３１，３２と、ハーフミラー３１，３２を臨んで設けられる落射照明用光源３３，３４とを含むことを特徴とする。

撮像素子９として用いられるカラーＣＣＤは、図７に示すように、ＲＧＢに対して高い感度（ＲＧＢ分光感度特性）を有する。図７はカラーＣＣＤの分光感度特性を示すグラフである。カラーＣＣＤを用いることにより、第１および第２マーカーを１つのマーカー像として認識する場合に、そのＲＧＢ分光感度特性を利用して、第１マーカー像および第２マーカー像を個別に分離できる。すなわちカラーＣＣＤは、Ｒ（レッド）に感度の高い素子、Ｇ（グリーン）に感度の高い素子およびＢ（ブルー）に感度の高い素子を含み、１つの像から、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成分の３つの像を認識できる。この分光感度特性を利用すれば、たとえば、第１マーカーにレッドの光を照射してその反射光として第１マーカー像を認識し、かつ第２マーカーにブルーの光を照射してその反射光として第２マーカー像を認識すれば、第１マーカー像はレッド光の像として存在し、ブルー光の像としては存在せず、また、第２マーカー像はブルー光の像として存在し、レッド光の像として存在しないので、２つの像が重なっている場合でも、２つのマーカー像を容易に分離できる。

ハーフミラー３１，３２は、落射照明用光源３３，３４から出射される光を反射し、かつ第１および第２ワーク２，３からの反射光を透過してプリズム８に導く。

落射照明用光源３３，３４は、該光源３３，３４から出射され、ハーフミラー３１，３２によって反射される光の光路が、第１および第２ワーク２，３とプリズム８とを結ぶ光路に重なるように配置される。落射照明用光源３３，３４には、たとえば、第１ワーク２用の光源である光源３３に赤色ＬＥＤ照明を使用し、また第２ワーク３用の光源である光源３４に青色ＬＥＤ照明を使用するように、波長が異なりかつカラーＣＣＤのＲＧＢ分光感度特性により分離可能な光を出射する２種類の光源を用いる。図８は、カラーＣＣＤのＲＧＢ分光特性を示すグラフである。図８から、カラーＣＣＤは、青、赤、緑などの各色のＬＥＤ照明から出射される光を、各々の波長に基づいて認識することがわかる。

落射照明用光源３３，３４から出射される光は、それぞれハーフミラー３１，３２により反射され、第１および第２ワーク２，３に到達し、第１および第２ワーク２，３を照明する。第１および第２ワーク２，３を照明する光は、第１ワーク２の上面２ａおよび第２ワーク３の下面３ａによって反射され、ハーフミラー３１，３２を透過する。この反射光のうち、第１ワーク２により反射され、ハーフミラー３１を透過する反射光は、プリズム８に入射して屈折し、プリズム８の反射面８ａからミラー１０の方向に出射し、ミラー１０によって再度反射されて撮像素子９に到達し、マーカー像が認識される。また、第２ワーク３により反射され、ハーフミラー３２を透過する反射光は、プリズム８の反射面８ａによってミラー１０の方向に反射され、さらにミラー１０によって再度反射され、撮像素子９に到達し、第２マーカー像として認識される。なお、ここで使用される第１および第２ワーク２，３の第１および第２マーカーは、これらを照明する光の波長帯を反射しやすい着色を施したものであることが好ましい。

接合装置３０によれば、まず、該装置３０に供給される第１および第２ワーク２，３を、それぞれ保持手段４および吸着保持手段５により保持する。第１および第２ワーク２，３の保持位置にあわせて、撮像装置６ｂおよび／またはミラー１０を移動させ、撮像素子９の第１および第２マーカーに対する焦点を合わせる。この状態で、落射照明用光源３３，３４から光を出射し、第１および／または第２ワーク２，３を照明し、第１および／または第２マーカーをマーカー像として認識する。認識結果に応じて、第１および／または第２ワーク２，３の補正移動量が算出され、それに基づいて第１および／または第２ワーク２，３が移動され、正規分の補正移動が実施されたことを確認した上で、接合が行われ、接合体（製品）が得られる。

接合装置３０を使用する、第１ワーク２と第２ワーク３との接合方法を、図９を参照しつつ説明する。図９（ａ）〜（ｃ）は、撮像装置６ｂにより認識されるマーカー像を示す図面である。

第１ワーク２の上面２ａには、中心ｃ５を有する十字状の第１マーカーが付される。第２ワーク３の下面３ａには、中心ｃ６を有する十字状の第２マーカーが付される。なお、第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図９（ａ）では、まず、撮像装置６ｂを上下移動させ、第１ワーク２の第１マーカーに焦点を合わせる。このとき、第１ワーク２を接合装置２５に供給する高さが一定であれば、焦点調整のための撮像装置６ｂの上下移動は次からは不要になる。焦点調整の後、落射照明用光源３３（赤色ＬＥＤ光源）から第１ワーク２に赤色光を照射し、その反射光を撮像装置６ｂにより第１マーカー像３５ａとして認識する。

次いで、ミラー１０を移動させ、撮像装置６ｂの、第２ワーク３の第２マーカーに対する焦点を合わせる。このとき、第１ワーク２と第２ワーク３との距離が一定になるように接合装置３０にワークが供給されるのであれば、焦点調整のためのミラー１０の移動は次からは不要になる。焦点調整の後、落射照明用光源３４（青色ＬＥＤ光源）から第２ワーク３に青色光を照射し、その反射光を撮像装置６ｂにより第２マーカー像３５ｂとして認識する。

このとき、第１マーカー像３５ａと第２マーカー像３５ｂとが部分的に重なった１つのマーカー像３６として認識される。このマーカー像３６に対して、撮像装置６ｂ内の撮像素子９（カラーＣＣＤ）により、ＲＧＢ分光を行い、赤色光に対して感度の高い素子を用いて、赤色光の像として存在する第１マーカー像３５ａを分離して認識する。

図９（ｂ）では、マーカー像３６に対して、撮像装置６ｂ内の撮像素子９（カラーＣＣＤ）により、ＲＧＢ分光を行い、青色光に対して感度の高い素子を用いて、青色光のマーカー像として存在する第２マーカー像３５ｂを分離して認識する。

図９（ｃ）では、第１マーカー像３５ａおよび第２マーカー像３５ｂの認識結果から、第１および第２マーカー像３５ａ，３５ｂの中心ｃ５，ｃ６の位置関係を把握し、中心ｃ５，ｃ６が重なるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その算出結果に基づいて第２ワーク３を移動させる。引き続き、図９（ａ）および（ｂ）の操作を行い、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかを確認する。認識結果に基づき、必要であれば、さらに補正移動を行う。図９（ａ）および（ｂ）の操作は、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかが確認されるまで、繰り返し実施するのが好ましい。この後、撮像装置６ｂを第２ワーク２の降下および第１ワーク２との接合に支障のない位置まで移動させ、第１ワーク２と第２ワーク３とを接合することにより、接合体（製品）が得られる。

本実施の形態の接合装置３０において、撮像素子９にはカラーＣＣＤが使用されるけれども、モノクロＣＣＤも使用可能である。また、落射照明用光源３３，３４にはＬＥＤ光源が使用されるけれども、ハロゲン光源などの他の光源も使用可能である。

接合装置３０において、撮像素子９にモノクロＣＣＤを用い、かつ落射照明用光源３３，３４にハロゲン光源を用いるものを接合装置３０ａと呼ぶ。接合装置３０ａによる第１ワーク２と第２ワーク３との接合方法を、図１０を参照しつつ説明する。図１０（ａ）〜（ｅ）は、接合装置２５ａの撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。

第１ワーク２の上面２ａには、中心点ｃ７を有する十字状の第１マーカーが付される。第２ワーク３の下面３ａには、中心点ｃ８を有する十字状の第２マーカーが付される。なお、第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図１０（ａ）では、第２ワーク３を吸着保持手段５により吸着保持する前に、撮像装置を上下移動させ、第１ワーク２の第１マーカーに焦点を合わせる。このとき、第１ワーク２を接合装置３０ａに供給する高さが一定であれば、焦点調整のための撮像装置の上下移動は次のワークからは不要になる。焦点調整の後、第１マーカーを第１マーカー像３７として認識する。

図１０（ｂ）では、第２ワーク３を吸着保持手段５により吸着保持した後、ミラー１０を移動させて、撮像装置の第１ワーク２の第１マーカーおよび第２ワーク３の第２マーカーの両方に対する焦点を合わせ、第１マーカー像３８ａと第２マーカー像３８ｂとが部分的に重なり合った１つのマーカー像３８として認識する。このとき、接合装置３０ａに対する第１ワーク２と第２ワーク３との供給距離が一定であれば、次のワークからは焦点調整のためのミラー１０の移動は不要になる。

図１０（ｃ）および（ｄ）では、第１マーカー像３７とマーカー像３８とを、各画素間での明るさの変化について比較し、明るさが所定量分以上増加する部分だけを分離する。第１マーカー像３７と第１マーカー像３８ａとはほぼ完全に重なり合い、明るさの変化もほとんどなく、第２マーカー像３８ｂの部分（実線部分）だけが明るさが大幅に増加するので、第２マーカー像３８ｂのみが分離され、認識される。

図１０（ｅ）では、第１マーカー像３７と第２マーカー像３８ｂとの認識結果から、第１および第２ワーク２，３が所定の位置関係（中心ｃ７と中心８とが重なる位置関係）になるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その結果に基づいて、第２ワーク３を平面移動させる。引き続き、図１０（ａ）〜（ｅ）の操作を行い、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかを確認する。認識結果に基づき、必要であれば、さらに補正移動を行う。図１０（ａ）〜（ｅ）の操作は、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかが確認されるまで、繰り返し実施するのが好ましい。この後、撮像装置を第２ワーク２の降下および第１ワーク２との接合に支障のない位置まで移動させ、第１ワーク２と第２ワーク３とを接合することにより、接合体（製品）が得られる。

次に、接合装置３０ａを使用する、第１ワーク２と第２ワーク３との別の接合方法を、図１１を参照しつつ説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）は、接合装置３０ａの撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。

第１ワーク２の上面２ａには、正方形の第１マーカーが付される。第２ワーク３の下面３ａには、１辺の長さが第１マーカーよりも大きい正方形の第２マーカーが付される。なお、第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図１１（ａ）では、第２ワーク３を吸着保持手段５により吸着保持する前に、撮像装置を上下移動させ、第１ワーク２の第１マーカーに焦点を合わせる。このとき、第１ワーク２を接合装置３０ａに供給する高さが一定であれば、焦点調整のための撮像装置の上下移動は次のワークからは不要になる。焦点調整の後、第１マーカーを第１マーカー像３９として認識する。

図１１（ｂ）では、第２ワーク３を吸着保持手段５により吸着保持した後、ミラー１０を移動させて、撮像装置の第１ワーク２の第１マーカーおよび第２ワーク３の第２マーカーの両方に対する焦点を合わせ、第１マーカー像４０ａと第２マーカー像４０ｂとが部分的に重なり合った１つのマーカー像４０として認識する。このとき、接合装置３０ａに対する第１ワーク２と第２ワーク３との供給距離が一定であれば、次のワークからは焦点調整のためのミラー１０の移動は不要になる。

マーカー像４０において、第１マーカー像４０ａを基準にして、図に向かって左方向への認識部分の増加長さをＸｌ、右方向への増加長さをＸｒ、上方向への増加長さをＹｕおよび下方向への増加長さをＹｄとする。Ｘ１、Ｘｒ、ＹｕおよびＹｄはいずれも増加長さを示すので、０または０を超える数値である。図においては、Ｘｌ＝Ｙｕ＝０であり、ＸｒおよびＹｄは図に示す長さである。

図１１（ｃ）では、第１マーカー像３９とマーカー像４０との、面積変化量および面積変化方向の認識結果に応じて、第１マーカーに対する第２マーカーのずれ量を算出し、第１および第２ワーク２，３が所定の位置関係（第１マーカーの対角線の交点である中心と第２マーカーの対角線の交点である中心とが重なる位置関係）になり、かつ面積変化が最小になるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その結果に基づいて、第２ワーク３を平面移動させる。引き続き、図１１（ａ）〜（ｃ）の操作を行い、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかを確認する。認識結果に基づき、必要であれば、さらに補正移動を行う。このとき、｜Ｘｌ−Ｘｒ｜≦所定量、｜Ｙｕ−Ｙｄ｜≦所定量となるように補正移動を繰り返すことにより、必要とされる位置合わせ精度が得られる。特に、Ｘｌ−Ｘｒ＝０およびＹｕ−Ｙｄ＝０のときに、第１マーカー像４０ａ（または３９）の中心（対角線交点）と第２マーカー像４０ｂの中心（対角線交点）とが一致する。図１１（ａ）〜（ｃ）の操作は、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかが確認されるまで、繰り返し実施するのが好ましい。この後、撮像装置を第２ワーク２の降下および第１ワーク２との接合に支障のない位置まで移動させ、第１ワーク２と第２ワーク３とを接合することにより、接合体（製品）が得られる。

本実施の形態では、第１マーカーよりも大きい寸法の第２マーカーを用いるけれども、第１および第２マーカーが同じ寸法であってもよい。

図１２は、本発明の実施の第４形態である接合装置４５の構成を概略的に示す側面図である。接合装置４５は、接合装置３０に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

接合装置４５は、撮像装置６ｃが接合装置３０における撮像装置６ｂの構成に加え、さらに第１および第２ワーク２，３とハーフミラー３１，３２との間に、プリズム８およびハーフミラー３１，３２を介して対向し、開閉自在に設けられるシャッター手段４６，４７を含むことを特徴とする。

シャッター手段４６，４７は、主に、第１および第２ワーク２，３と撮像装置６ｃとの間の光路を個別に遮蔽することを目的として設けられる。シャッター手段４６，４７を設けることによって、第１ワーク２と撮像装置６ｃとの間の光路または第２ワーク３と撮像装置６ｃとの間の光路をそれぞれ別個に遮断することができ、第１および第２マーカーを別々に認識することが可能である。

接合装置４５を使用する、第１ワーク２と第２ワーク３との接合方法は、図３に示す場合と同様にして実施できる。以下、図３を参照しつつ説明する。

第１ワーク２の上面２ａには、中心点ｃ１を有する十字状の第１マーカーが付される。第２ワーク３の下面３ａには、中心点ｃ２を有する十字状の第２マーカーが付される。第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図３（ａ）では、シャッター手段４６を開放し、シャッター手段４７を閉鎖した状態で、第１ワーク２の第１マーカーに焦点が合う高さまで撮像装置６ｃを上下移動し、第１マーカーを第１マーカー像１５として認識する。第１ワーク２の接合装置４５への供給高さが一定であれば、次回からは焦点調整のための撮像装置６ｃの移動は不要である。

図３（ｂ）では、シャッター手段４６を閉鎖し、シャッター手段４７を開放した状態で、第２ワーク３の第２マーカーに焦点が合うまで撮像装置６ｃおよびミラー１０を移動し、第２マーカーを第２マーカー像１６として認識する。第１および第２ワーク２，３を接合装置４５へ供給する際の間隔が一定であれば、次回からはミラー１０の移動は不要である。

図３（ｃ）では、第１マーカー像１５および第２マーカー像１６の認識結果から、第１および第２マーカー像１５，１６の中心ｃ１，ｃ２の位置関係を認識し、中心ｃ１，ｃ２が重なるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その算出結果に基づいて第２ワーク３を移動させる。図３（ａ）および図３（ｂ）の操作は、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかが確認されるまで、繰り返し実施するのが好ましい。この後、撮像装置を第２ワーク２の降下および第１ワーク２との接合に支障のない位置まで移動させ、第１ワーク２と第２ワーク３とを接合することにより、接合体（製品）が得られる。

図１３は、本発明の実施の第５形態である接合装置５０の構成を概略的に示す側面図である。接合装置５０は、接合装置４５に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

接合装置５０は、撮像装置６ｄの構成に特徴を有する。すなわち、接合装置５０は、プリズム８とミラー１０との間にシャッター手段５１が設けられ、かつ、シャッター手段５１を臨み、ハーフミラー３２およびシャッター手段５１を介して落射照明用光源３４に対向するように、落射照明用光源５２が設けられることを特徴とする。なお、接合装置５０は、接合装置４５におけるハーフミラー３１および落射照明用光源３３を有しない点をも特徴とする。ここで、落射照明用光源５２は、第１ワーク２の認識に用いられる光源である。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、シャッター手段５１の構成およびシャッター手段５１による落射照明用光源５２の開放遮断機構を概略的に示す、落射照明用光源５２の側から見た側面図である。シャッター手段５１は、１／４円状の板状部材において、凹部５３および切り欠き部５４を有し、回転軸５５により矢符５６，５７の方向に角変位可能に支持される板状部材である。凹部５３は、プリズム８と、シャッター手段５１を介してプリズム８に対向するように配置されるミラー１０との間の空間を、開放状態にするために設けられる。切り欠き部５４は、落射照明用光源５２と、シャッター手段５１を介して落射照明用光源５２に対向するように配置されるハーフミラー３２との間の空間を開放状態にし、落射照明用光源５２から出射される光を、ハーフミラー３２により、接合装置５０の設置面１０５に対して垂直である鉛直方向の下方向に進路変更し、第１ワーク２を照明するために設けられる。凹部５３および切り欠き部５４は、凹部５３がプリズム８とミラー１０との間を開放状態にする時、切り欠き部５４が落射照明用光源５２とハーフミラー３２との間に位置せず、また切り欠き部５４が落射照明用光源５２とハーフミラー３２との間を開放状態にし、凹部５３がプリズム８とミラー１０との間に位置しないように設けられる。回転軸５５は、図示しない駆動手段によりその軸線回りに回転駆動し、それに伴って、シャッター手段５１が矢符５６，５７の方向に角変位する。

図１４（ａ）では、シャッター手段５１は、落射照明用光源５２とハーフミラー３２とを遮断し、その凹部５３がプリズム８とミラー１０との間に位置する。すなわち、落射照明用光源５２から出射する光は、遮断により、ハーフミラー３２、ひいては第１ワーク２に達しない。なお、このとき、シャッター手段５１の切り欠き部５４は、落射照明用光源５２とハーフミラー３２との間およびプリズム８とミラー１０との間のいずれにも存在しない。そして、図１４（ａ）に示す位置にあるシャッター手段５１を、回転軸５５により、矢符５６の方向に９０°角変位させると、シャッター手段５１は、図１４（ｂ）に示す位置になる。

図１４（ｂ）では、シャッター手段５１は、その切り欠き部５４が落射照明用光源５２
とハーフミラー３２との間を開放状態にする。したがって、落射照明用光源５２から出射される光は、ハーフミラー３２を介して第１ワーク２に照射される。なお、このとき、シャッター手段５１の凹部５３は、落射照明用光源５２とハーフミラー３２との間およびプリズム８とミラー１０との間のいずれにも存在しない。そして、図１４（ｂ）に示すシャッター手段５１を、回転軸５５により、矢符５７の方向に９０°角変位させると、シャッター手段５１は、図１４（ａ）に示す位置になる。

撮像装置６ｄにおいて、第１および第２ワーク２，３の両方およびいずれか一方に焦点を合わせるには、撮像装置支持手段７およびミラー移動手段２１が用いられる。

第１ワーク２の落射照明の光源は、落射照明用光源５２である。たとえば、シャッター手段５１を図１４（ｂ）に示す位置とし、シャッター手段４６を開放しかつシャッター手段４７を閉鎖すると、落射照明用光源５２から出射される光がシャッター手段５１の切り欠き部５４を通過し、ハーフミラー３２に入射し、そこで入射方向に対して直角方向に反射され、第１ワーク２に到達して第１ワーク２を照明する。また、第１マーカーまたは第２マーカーの選択的な認識は、シャッター手段４６または４７とシャッター手段５１と連動させ、開閉することによっても実施できる。

接合装置５０を使用する、第１ワーク２と第２ワーク３との接合方法は、図３に示す場合と同様にして実施できる。以下、図３を参照しつつ説明する。

第１ワーク２の上面２ａには、中心点ｃ１を有する十字状の第１マーカーが付される。第２ワーク３の下面３ａには、中心点ｃ２を有する十字状の第２マーカーが付される。第２ワーク３は第１ワーク２よりも上方に保持され、第１ワーク２の上面２ａと、第２ワーク３の下面３ａとが互いに対向するように配置される。

図３（ａ）では、シャッター手段５１を図１４（ｂ）に示す位置とし、シャッター手段４６を開放しかつシャッター手段４７を閉鎖した状態で、第１ワーク２の第１マーカーに焦点が合う高さまで撮像装置６ｄを上下移動し、第１マーカーを第１マーカー像１５として認識する。第１ワーク２の接合装置５０への供給高さが一定であれば、次回からは焦点調整のための撮像装置６ｄの移動は不要である。

図３（ｂ）では、シャッター手段５１を図１４（ａ）に示す位置とし、シャッター手段４６を閉鎖しかつシャッター手段４７を開放した状態で、第２ワーク３の第２マーカーに焦点が合うまでミラー１０を移動し、第２マーカーを第２マーカー像１６として認識する。第１および第２ワーク２，３を接合装置５０に供給する際の間隔が一定であれば、次回からはミラー１０の移動は不要である。

図３（ｃ）では、第１マーカー像１５および第２マーカー像１６の認識結果から、第１および第２マーカー像１５，１６の中心ｃ１，ｃ２の位置関係を把握し、中心ｃ１，ｃ２が重なるように、第２ワーク３の補正移動量を算出する。その算出結果に基づいて第２ワーク３を移動させる。図３（ａ）および（ｂ）の操作は、第２ワーク３が正規の補正移動量分だけ平面移動したかが確認されるまで、繰り返し実施するのが好ましい。この後、撮像装置を第２ワーク２の降下および第１ワーク２との接合に支障のない位置まで移動させ、第１ワーク２と第２ワーク３とを接合することにより、接合体（製品）が得られる。

本実施の形態では、シャッター手段５１として、図１４に示す板状部材が用いられるけれども、それに限定されない。たとえば、接合装置５０の設置面１０５に対する鉛直方向において、ハーフミラー３２と光源５２とに対向する部分である上部およびプリズム８とミラー１０とに対向する部分である下部に分かれ、それぞれの部分が独立して開閉自在に設けられ、一方の部分を開放しかつもう一方の部分を閉鎖することにより、落射照明用光源５２から照射される光をそのまま第１ワーク２まで到達させるかまたは遮断することができる。

２つのワークの接合を説明する斜視図である。 本発明の実施の第１形態である接合装置の構成を概略的に示す側面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。 本発明の実施の第２形態である接合装置の構成を概略的に示す側面図である。 図５（ａ）〜（ｈ）は撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。 本発明の実施の第３形態である接合装置の構成を概略的に示す側面図である。 カラーＣＣＤの分光感度特性を示すグラフである。 ＬＥＤ照明の分光特性を示すグラフである。 図９（ａ）〜（ｃ）は撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。 図１０（ａ）〜（ｅ）は撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は撮像装置により認識されるマーカー像を示す図面である。 本発明の実施の第４形態である接合装置の構成を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の第５形態である接合装置の構成を概略的に示す側面図である。 図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、シャッター手段の構成および該シャッター手段による光源の遮断機構を概略的に示す側面図である。 従来の半導体部品接合装置の構成を概略的に示す側面図である。 特許文献１に記載の接合装置の構成を概略的に示す側面図である。

符号の説明

１，２０，３０，３０ａ，４５，５０ 接合装置
２，１０１ 第１ワーク
２ａ，１０１ａ 第１ワークの上面
３，１０２ 第２ワーク
３ａ，１０２ａ 第２ワークの下面
４ 保持手段
４ａ マウント手段
４ｂ マウント手段支持部材
５ 吸着保持手段
５ａ 吸着装置
５ｂ 吸着装置支持部材
５ｃ 支持部材
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 撮像装置
７ 撮像装置支持手段
７ａ 撮像装置支持部材
７ｂ 移動部材
８ プリズム
８ａ プリズムの反射面
９ 撮像素子
９ａ 撮像レンズ
１０ ミラー
１１，１２，１３，１４，５６，５７，１０４ 矢符
１５，２２ａ，２３ａ，３５ａ，３７，３８ａ，３９，４０ａ 第１マーカー像
１６，２２ｂ，２３ｂ，３５ｂ，３８ｂ，４０ｂ 第２マーカー像
２１ ミラー移動手段
２２，２３，３６，３８，４０ マーカー像
３１，３２ ハーフミラー
３３，３４，５２ 落射照明用光源
４６，４７，５１ シャッター手段
５３ 凹部
５４ 切り欠き部
５５ 回転軸
１０１ｂ 第１マーカー
１０２ｂ 第２マーカー
１０３ 接合体（製品）
１０５ 接合装置設置面

Claims (11)

1. 対向して保持される第１ワークと第２ワークとを接合して一体化させる接合装置において、
   第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーおよび第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーをマーカー像として認識する撮像装置と、
   撮像装置を３次元方向に移動可能に支持する撮像装置駆動手段とを含み、
   撮像装置が、
   第１ワークと第２ワークとの間に配置されるプリズムと、
   第１ワークと第２ワークとを結ぶ仮想線に対してほぼ垂直な仮想平面であって、プリズムを含む仮想平面内にプリズムを臨んで配置され１組の撮像レンズを有する撮像素子と、
   プリズムを介して撮像素子と対向配置されるミラーとを備えることを特徴とする接合装置。
2. 撮像装置が、さらに、撮像素子に近接および離反するようにミラーを移動可能に支持するミラー移動手段を含むことを特徴とする請求項１記載の接合装置。
3. 撮像装置が、さらに、第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介して対向するように配置されるハーフミラーと、
   ハーフミラーを臨んで設けられ、ハーフミラーによる反射光の光路が、第１および第２ワークとプリズムとを結ぶ光路に重なるように配置され光を出射する落射照明用光源とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の接合装置。
4. 撮像装置が、さらに、第１および第２ワークとプリズムとの間に、プリズムを介して対向するように設けられ、第１および第２マーカーと撮像装置との間の光路を個別に遮蔽するシャッター手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の接合装置。
5. 撮像装置が、さらに、第２ワークとプリズムとの間に、第２ワーク寄りの側から順に配置されるシャッター手段およびハーフミラーと、
   ハーフミラーを介してミラー側と撮像素子側とに対向するように配置される落射照明用光源と、
   ミラーとプリズムとの間に設けられ、ミラー側に配置される落射照明用光源とハーフミラーとの間の光路を遮蔽するシャッター手段と、
   プリズムと第１ワークとの間に設けられ、第１マーカーと撮像装置との間の光路を遮蔽するシャッター手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の接合装置。
6. 対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、請求項１〜５のいずれか１つの接合装置により接合する接合方法であって、
   第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーを、撮像装置によってマーカー像として認識する第１ワーク認識工程と、
   第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーを、撮像装置によってマーカー像として認識する第２ワーク認識工程と、
   第１ワーク認識工程および第２ワーク認識工程における第１および第２ワークのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
   算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法。
7. 対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、請求項１〜５のいずれか１つの接合装置により接合する接合方法であって、
   第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーと、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーとを、撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク認識工程と、
   第２ワークを平面移動し、再度、第１マーカーと第２マーカーとを撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク再認識工程と、
   ワーク認識工程において認識されるマーカー像が、ワーク再認識工程における第２ワークの平面移動分と等しい移動分だけ移動させたと仮定して仮想マーカー像を作成する仮想像作成工程と、
   ワーク認識工程およびワーク再認識工程における２つのマーカー像をＡＮＤ処理して第１ワークのマーカー像を分離し、かつワーク再認識工程におけるマーカー像と仮想マーカー像とをＡＮＤ処理して第２ワークのマーカー像を分離する像分離工程と、
   像分離工程における第１および第２ワークのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
   算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法。
8. 対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、請求項１〜５のいずれか１つの接合装置でありかつ撮像素子としてカラーＣＣＤを備える接合装置により接合する接合方法であって、
   第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーと、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーとを、カラーＣＣＤのＲＧＢ分光感度特性により分離可能な異なる波長の光を反射させるかまたは前記異なる波長の光を出射させることにより発光させ、撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク認識工程と、
   ワーク認識工程におけるマーカー像を撮像素子のＲＧＢ分光感度特性により２つのマーカー像に分離して認識する像分離工程と、
   像分離工程における２つのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
   算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法。
9. 対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、請求項１〜５のいずれか１つの接合装置により接合する接合方法であって、
   第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーを、撮像装置によってマーカー像として認識する第１ワーク認識工程と、
   第１マーカーと、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーとを、撮像装置によって１つのマーカー像として認識するワーク認識工程と、
   第１ワーク認識工程およびワーク認識工程における２つのマーカー像における、各画素間での明るさの差に応じ、ワーク認識工程におけるマーカー像から第２ワークのマーカー像を分離して認識する像分離工程と、
   第１ワーク認識工程における第１ワークのマーカー像と、像分離工程における第２ワークのマーカー像との認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
   算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法。
10. 対向して保持される第１ワークと第２ワークとを、請求項４の接合装置により接合する接合方法であって、
    第１ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の開放下および第２ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の閉鎖下にて、第１ワークの第２ワークを臨む面に付される第１マーカーを撮像装置によってマーカー像として認識する第１ワーク認識工程と、
    第１ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の閉鎖下および第２ワークとプリズムとの間に設けられるシャッター手段の開放下にて、第１マーカーに対応して第２ワークに付される第２マーカーを撮像装置によってマーカー像として認識する第２ワーク認識工程と、
    第１ワーク認識工程および第２ワーク認識工程における第１および第２ワークのマーカー像の認識結果に応じ、第１ワークと第２ワークとを接合するために予め定める位置関係になるように、第１および／または第２ワークの補正移動量を算出する移動量算出工程と、
    算出される補正移動量に応じて第１および／または第２ワークを移動させる移動工程とを含むことを特徴とする接合方法。
11. 第１および第２ワークのマーカー像の認識結果が、２つのマーカー像の面積変化量および／または面積変化方向についての認識結果であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の接合方法。

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