JP2011071225A - アライメント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像部の数を低減しつつ２つの対象物の相対位置を精密に調整することが可能なアライメント装置を提供する。
【解決手段】半導体チップ２１と基板３１との位置合わせを行うアライメント装置１は、ツール２３とステージ３５と撮像部１０とミラー４１，４３と切換制御部と算出部とを備える。ミラー４１，４３は、半導体チップ２１と基板３１との間隙に対して挿脱自在に設けられる。切換制御部は、撮像部１０とミラー４１，４３とを相対的に移動することによって、半導体チップ２１に関する光像がミラー４１を介して撮像部１０に到達する第１の状態と基板３１に関する光像がミラー４３を介して撮像部１０に到達する第２の状態とを切り換える。算出部は、第１の状態にて撮像部１０により取得される第１の撮影画像と第２の状態にて撮影部１０により取得される第２の撮影画像とに基づいて、半導体チップ２１と基板３１との相対位置関係を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つの対象物の位置合わせを行うアライメント装置（接合装置等）に関する。

２つの対象物の位置合わせを行うアライメント装置の１つとして、チップボンディング装置が存在する。当該チップボンディング装置は、基板上に半導体チップ（以下、単にチップとも称する）を位置決めして配置し、基板に対して当該チップをボンディングする装置である。

例えば、特許文献１には、上方のボンディングツールに保持されたチップに対して、下方のボンディングステージに支持された基板の位置を水平方向に移動し、チップと基板とを精密に位置決めした状態で、ボンディングツールを下降させるチップボンディング装置が記載されている。

詳細には、特許文献１に記載されたチップボンディング装置は、２視野カメラ（上下方向を同時に観察する２台のカメラ）を備えており、当該２視野カメラによって、上方のチップと下方の基板との両者に関する画像をそれぞれ取得して水平方向における当該両者の位置ずれを認識する。そして、当該両者の位置ずれ（Ｘ，Ｙ，θの各方向のずれ）を低減するようにボンディングステージが水平面に沿って移動されることによって、チップが基板に対して正確に位置決めされる。その後、ボンディングツールが鉛直方向（Ｚ方向）に下降することによって、チップが基板にボンディング（例えば熱圧着）される。

このような装置によれば、チップと基板との両者の相対的な位置ずれ量がボンディング直前に測定されるので、当該両者の位置合わせを正確に行うことが可能である。

なお、特許文献１においては、上記の２視野カメラとは別に設けられた１視野カメラ（１台のカメラ）をさらに用いて、位置ずれ計測に関するキャリブレーションを行うことなども記載されている。

特開２０００−２６９２４２号公報

上記の特許文献１に記載されるように、２視野カメラ、すなわち合計２台のカメラ（撮像部）を用いることによれば、チップと基板との両者の相対位置関係（具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向のずれ）を求めること、ひいては当該両者を正確に位置決めすることが可能である。

しかしながら、当該両者の相対位置関係を調整するために複数のカメラ（撮像部）を用いると、装置の大型化および／またはコストの増大等を招来することになる、などの問題が存在する。

そこで、この発明は、撮像部の数を低減することが可能なアライメント装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、第１の対象物と第２の対象物との位置合わせを行うアライメント装置であって、前記第１の対象物を保持する第１の保持部と、前記第２の対象物を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部に保持された前記第１の対象物と前記第２の保持部に保持された前記第２の対象物とが第１の方向に離間して配置された状態において前記第１の対象物と前記第２の対象物との間隙に対して挿脱可能に設けられる複数の光路変更手段と、撮像部と、前記撮像部と前記複数の光路変更手段とを相対的に移動することによって、前記第１の対象物に関する光像が前記複数の光路変更手段のうちの第１の光路変更手段を介して前記撮像部に到達する第１の状態と、前記第２の対象物に関する光像が前記複数の光路変更手段のうち第２の光路変更手段を介して前記撮像部に到達する第２の状態とを切り換える切換制御手段と、前記第１の状態にて前記撮像部により取得される第１の撮影画像と前記第２の状態にて前記撮影部により取得される第２の撮影画像とに基づいて、前記第１の方向に略垂直な方向における前記第１の対象物と前記第２の対象物との相対位置関係を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係るアライメント装置において、前記第１の光路変更手段と前記第２の光路変更手段とは、前記第１の方向と異なる第２の方向に配列され、前記切換制御手段は、前記撮像部の移動を伴うことなく前記第１の光路変更手段と前記第２の光路変更手段とを前記第２の方向に移動することによって、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明に係るアライメント装置において、前記第１の光路変更手段と前記第２の光路変更手段とは、前記第１の方向に配列され、前記切換制御手段は、前記第１の光路変更手段の移動と前記第２の光路変更手段の移動とを伴うことなく前記撮像部を前記第１の方向に移動することによって、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第１の光路変更手段は、第１の反射面を有し、前記第２の光路変更手段は、第２の反射面と第３の反射面とを有し、前記第１の対象物に関する光像は、前記第１の対象物上での所定の向きが前記撮像部上での前記第１の方向における第１の向きに対応するように、前記第１の反射面で反射されて前記撮像部に到達し、前記第２の対象物に関する光像は、前記第２の対象物上での前記所定の向きが前記撮像部上での前記第１の方向における前記第１の向きに対応するように、前記第２の反射面と第３の反射面とで反射されて前記撮像部に到達することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記複数の光路変更手段が前記間隙から退避した後に、前記第１の保持部と前記第２の保持部とを前記第１の方向において相対的に移動して、前記第１の対象物と前記第２の対象物との両対象物を接近させる移動手段と、前記両対象物が近接あるいは接触した第３の状態において、前記両対象物に関する光像を前記撮像部に向けて進行させる第３の光路変更手段と、前記第３の状態にて前記撮像部により取得される第３の撮影画像に基づいて、前記両対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータを取得するキャリブレーション手段と、をさらに備えることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の発明に係るアライメント装置において、前記第３の光路変更手段は、前記第１の保持部および前記第２の保持部のうちのいずれか一方の移動動作に連動して移動することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係るアライメント装置において、前記撮像部と光軸を共有し前記両対象物に光を照射する同軸照明系、をさらに備え、前記両対象物の少なくとも一方は、前記同軸照明系の光源からの光を透過する透光性部材であり、前記第３の状態にて前記同軸照明系から出射された光は、前記第３の光路変更手段による進路変更を伴って前記両対象物に向けて進行した後、前記透光性部材における透過を伴って前記両対象物を照射するとともに、前記両対象物にそれぞれ設けられた各マーク部分にて反射され、前記各マーク部分での反射光を含む前記両対象物に関する光像は、前記第３の光路変更手段による進路変更を伴って前記撮像部に向けて進行することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５または請求項６の発明に係るアライメント装置において、前記両対象物に光を照射する光源と、前記光源からの光を前記両対象物に向けて反射する第４の光路変更手段と、をさらに備え、前記両対象物は、いずれも、前記光源からの光を透過する透光性部材であり、前記第３の状態にて前記光源から出射された光は、前記第４の光路変更手段による進路変更を伴って前記両対象物に向けて進行した後、前記両対象物を照射するとともに、前記両対象物にそれぞれ設けられた各マーク部分での遮蔽を伴いつつ前記両対象物を透過して進行し、前記両対象物を透過して進行する光像は、前記第３の光路変更手段による進路変更を伴って前記撮像部に向けて進行することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項５ないし請求項８のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記調整パラメータは、前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像に基づいて前記相対位置関係として算出される第１の位置誤差と、前記第３の撮影画像に基づいて取得される前記両対象物の相対位置関係である第２の位置誤差とに基づいて算出されることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９の発明に係るアライメント装置において、前記第３の撮影画像は、前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像の取得後において、前記第１の方向に略垂直な方向における前記両対象物の駆動動作を伴うことなく、取得され、前記調整パラメータは、前記第１の位置誤差と前記第２の位置誤差との差分値として取得されることを特徴とする。

請求項１ないし請求項１０に記載の発明によれば、撮像部と複数の光路変更手段とを相対的に移動することによって、第１の状態と第２の状態とが切り換えられ、各状態で取得された２つの撮影画像に基づいて、２つの対象物の相対位置関係が算出されるので、撮像部の数を低減することができる。

また特に、請求項５に記載の発明によれば、第３の状態において両対象物に関する光像を第３の光路変更手段によって撮像部に向けて進行させ、当該撮像部により取得される第３の撮影画像に基づいて、両対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータが取得される。したがって、キャリブレーション動作のためにアライメント用の撮像部とは別個の撮像部を設けることを要さず、撮像部の数を低減することが可能である。

第１実施形態に係るアライメント装置の全体構成を示す縦断面図である。 アライメント装置の全体構成を示す別の縦断面図である。 チャンバ内を示す斜視図である。 コントローラ（制御部）の機能ブロックを示す図である。 アライメント動作等を示す図である。 チップの画像が取得される状態を示す図である。 撮像部によりチップの画像が取得される様子を示す図である。 基板の画像が取得される状態を示す図である。 撮像部により基板の画像が取得される様子を示す図である。 チップに付されたマークを示す図である。 基板に付されたマークを示す図である。 チップと基板とに付されたマークを重ねた図を示す。 チップと基板とに付されたマークを重ねた図を示す。 ミラーの退避位置を示す図である。 チップと基板との接合動作を示す図である。 キャリブレーション動作を示す図である。 光源からチップと基板とに光を照射する様子を示す図である。 撮像部がチップと基板との画像を取得する様子を示す図である。 配列ミラー格納部のずれの経時変化を示す図である。 配列ミラー格納部のずれを示す図である。 チップを示す図である。 基板を示す図である。 撮像部で取得されるチップの画像を示す図である。 撮像部で取得される基板の画像を示す図である。 撮像部で取得されるチップの画像と基板の画像とを比較する図である。 第２実施形態に係るアライメント装置を示す図である。 第２実施形態に係るアライメント装置を示す図である。 撮像部で取得される基板の画像を示す図である。 撮像部で取得されるチップの画像と基板の画像とを比較する図である。 第３実施形態に係るアライメント装置のチャンバ内を示す斜視図である。 撮像部がチップの画像を取得する様子を示す図である。 撮像部が基板の画像を取得する様子を示す図である。 第４実施形態に係るアライメント装置を示す図である。 第５実施形態に係るアライメント装置を示す図である。 変形例に係るアライメント装置を示す図である。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．装置構成＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係るアライメント装置１（１Ａとも称する）を示す図（縦断面図）である。また、図３は、チャンバ２内を示す斜視図である。なお、各図においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向等を示している。

このアライメント装置１は、２つの対象物（ここでは半導体チップ２１および基板３１）の水平方向における位置合わせを行った後に、当該２つの対象物を接合する装置である。なお、このアライメント装置１は、接合装置あるいはチップボンディング装置などとも称される。

このアライメント装置１は、半導体チップ２１と基板３１との接合処理等の処理空間であるチャンバ２を備える。

チャンバ２内には、ツール２３と昇降部材２５とが備えられる。また、昇降部材２５の内部には、ミラー２９と、当該ミラー２９を固定するミラー取付部材２８とが設けられている。

ツール２３は、半導体チップ２１を保持する保持部であり、昇降部材２５の下端部に装着される。なお、ツール２３としては、半導体チップ２１の種類等に応じた適宜の形状のものが選択されて装着される。

昇降部材２５は、Ｚ軸昇降駆動機構２７によってＺ軸方向に移動（昇降）され、半導体チップ２１とツール２３とは、昇降部材２５のＺ軸方向の移動動作に連動して移動（昇降）される。Ｚ軸昇降駆動機構２７は、不図示の圧力検出センサにより検出した信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することができる。

ミラー２９は、光の進路（光路）を変更する光路変更手段であり、略矩形の平面形状を有している。また、ミラー２９は、水平面に対して４５度傾いた状態でミラー取付部材２８に固定されている。ミラー取付部材２８は、略三角柱形状を有しており、図１に示すようにミラー取付部材２８の断面は直角二等辺三角形形状を有している。ミラー２９は、当該ミラー取付部材２８の斜面（断面視で当該直角二等辺三角形の斜辺、に対応する面）に取り付けられており、ミラー２９の反射面は、斜め下方を向いている。また、ミラー２９は、昇降部材２５の内部に固定されており、昇降部材２５の移動動作に連動して移動するとともに、昇降部材２５に固定されたツール２３の移動動作にも連動して移動する。

このミラー２９は、当該ミラー２９の−Ｙ側（図１の左側）から＋Ｙ方向（図１の右向き）に進行する光を−Ｚ方向（図１の下向き）に反射する。また、逆に、ミラー２９は、ミラー２９の−Ｚ側（図１の下側）から＋Ｚ方向（図１の上向き）に進行する光を−Ｙ方向に（図１の左方向）に反射する。

また、チャンバ２内には、基板３１を支持（保持）するステージ３３と、ステージ３３を支持するアライメントテーブル３５と、アライメントテーブル３５を支持する回転テーブル３７とがさらに備えられる。

回転テーブル３７は、不図示の回転駆動機構によりθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に回転する。

アライメントテーブル３５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動（並進移動）される。アライメントテーブル３５は、比較的大きな可動範囲（例えば、１００ｍｍ（ミリメートル）程度）を有するとともに、比較的粗い精度（例えば、０．０５ｍｍ（ミリメートル）程度）で位置決めされる。そのため、アライメントテーブル３５は、粗動テーブルとも称される。

ステージ３３は、基板３１を保持する保持部であり、アライメントテーブル３３と同様に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動（並進移動）される。ただし、ステージ３３は、ピエゾアクチュエータ等で構成される駆動機構により微小駆動される。ステージ３３は、比較的小さな可動範囲（例えば、１００μｍ（マイクロメートル）程度）を有するとともに、比較的高い精度（例えば、０．０１μｍ（マイクロメートル）程度）で位置決めされる。なお、ステージ３３は、微動テーブルなどとも称される。

後述するように、アライメントテーブル３５を比較的粗い精度で位置決めした後に、ステージ３３を微小駆動して微調整することによって、ステージ３３ひいては基板３１を非常に高精度に位置決めすることが可能である。

また、アライメント装置１は、図２に示すように、スライド部材４０とＸ軸スライド移動機構４５とをさらに備える。

Ｘ軸スライド移動機構４５は、スライド部材４０をＸ軸方向に移動（並進移動）させる駆動機構である。スライド部材４０は、Ｘ軸スライド移動機構４５によって高精度に位置決めされる。

スライド部材４０は、ツール２３に保持された半導体チップ２１とステージ３３に保持された基板３１とが鉛直方向（Ｚ方向）に離間して配置された状態において、当該半導体チップ２１と当該基板３１との間隙に対して挿脱可能に設けられている。

また、スライド部材４０の内部には、２つのミラー４１，４３がＸ軸方向に配列されて固定されている（図３参照）。

ミラー４１は、光の進路（光路）を変更する光路変更手段であり、略矩形の平面形状を有している。ミラー４１は、水平面に対して４５度傾いた状態（図１参照）でミラー取付部材４２に固定されている。詳細には、ミラー取付部材４２は、略三角柱形状を有しており、図７にも示すようにミラー取付部材４２の断面は直角二等辺三角形形状を有している。ミラー４１は、当該ミラー取付部材４２の斜面（断面視で当該直角二等辺三角形の斜辺、に対応する面）に取り付けられている。ミラー４１の反射面は、斜め上方を向いている。

このミラー４１は、当該ミラー４１の−Ｙ側（図７の左側）から＋Ｙ方向（図７の右向き）に進行する光を＋Ｚ方向（図７の上向き）に反射する。また、逆に、ミラー４１は、当該ミラー４１の＋Ｚ側（図７の上側）から−Ｚ方向（図７の下向き）に進行する光を−Ｙ方向に（図７の左方向）に反射する。

ミラー４３も、光の進路（光路）を変更する光路変更手段であり、略矩形の平面形状を有している。ミラー４３は、水平面に対して４５度傾いた状態（図９参照）でミラー取付部材４４に固定されている。詳細には、ミラー取付部材４４は、略三角柱形状を有しており、図９に示すようにミラー取付部材４４の断面は直角二等辺三角形形状を有している。ミラー４３は、当該ミラー取付部材４４の斜面（断面視で当該直角二等辺三角形の斜辺、に対応する面）に取り付けられている。ミラー４３の反射面は、斜め下方を向いている。

このミラー４３は、当該ミラー４３の−Ｙ側（図９の左側）から＋Ｙ方向（図９の右向き）に進行する光を−Ｚ方向（図９の下向き）に反射する。また、逆に、ミラー４３は、当該ミラー４３の−Ｚ側（図９の下側）から＋Ｚ方向（図９の上向き）に進行する光を−Ｙ方向に（図９の左方向）に反射する。

なお、スライド部材４０においては、ミラー４１，４３などに対応する部分には、光を通過させる孔（不図示）が設けられている。そのため、スライド部材４０の材質等が画像の取得に与える影響は、非常に少ない。

また、アライメント装置１は、撮像部１０（１０Ａとも称する）を備える。図３に示すように、撮像部１０Ａは半導体チップ２１と基板３１との対向空間に対して−Ｙ側に配置される。当該撮像部１０Ａの光軸は、Ｙ軸方向に平行に配置される。換言すれば、撮像部１０Ａの光軸は、半導体チップ２１と基板３１との対向方向（Ｚ方向）とスライド部材４０の進退方向（Ｘ方向）との双方に対して垂直である。また、撮像部１０Ａは、チャンバ２に固定された状態で配置される。なお、これに限定されず、撮像部１０をＺ方向に移動可能に設けるようにしてもよい。

この撮像部１０Ａは、対象物２１（２２），３１の画像を撮像する撮像素子１３（図１７参照）等を備えるとともに、当該対象物２１（２２），３１に対して照明光（具体的には、赤外光）を照射する照明系をも備える。この照明系は、撮像素子１３で受光される光の光軸と照明光の光軸とを（一部で）共有する同軸照明系である。

具体的には、撮像部１０Ａは、撮像素子１３に加えて、光源１１とハーフミラー１５とをさらに備える（図１７参照）。ここでは、光源１１として、赤外光を照射するものを用いる。また、ハーフミラー１５は、水平面に対して４５度傾いた状態で設置され、光源１１から照射された−Ｚ方向に向かう光を＋Ｙ方向に反射する。なお、ここでは照明光として赤外光を用いる場合を例示するが、これに限定されず、赤外光ではなく可視光等を照明光として用いるようにしてもよい。

この実施形態においては、半導体チップ２１に関する撮影画像ＧＡ１の取得動作、基板３１に関する撮影画像ＧＡ２の取得動作、ならびにガラスチップ２２と基板３１とに関する撮影画像ＧＡ３の取得動作においては、それぞれ、撮像部１０Ａの同軸照明系からの照明光（赤外光等）が用いられる。

例えば、状態ＳＴ１（後述）においては、撮像部１０の同軸照明系から出射され＋Ｙ方向に進行する照明光が、ミラー４１（図７参照）で反射されて半導体チップ２１へと（＋Ｚ方向に）進行し、半導体チップ２１で反射される。そして、半導体チップ２１で反射された光は、今度は逆の進路を辿って進行する。具体的には、当該光（反射光）は、図７に示すように、ミラー４１で反射されて−Ｚ方向から−Ｙ方向に進路を変更して、撮像部１０に到達する。

同様に、状態ＳＴ２（後述）においては、撮像部１０の同軸照明系から出射され＋Ｙ方向に進行する照明光が、ミラー４３（図９参照）で反射されて（−Ｚ方向に）基板３１へと進行し、基板３１で反射される。そして、基板３１で反射された光は、今度は逆の進路を辿って進行する。具体的には、当該光（反射光）は、図９に示すように、ミラー４３で反射されて＋Ｚ方向から−Ｙ方向に進路を変更して、撮像部１０に到達する。

また、状態ＳＴ３（後述）においては、図１７に示すように、撮像部１０の同軸照明系から出射され＋Ｙ方向に進行する照明光（同軸照明系の光源１１から出射されハーフミラー１５によって反射された後に撮像部１０の光軸に沿って＋Ｙ方向に進行する光）は、ミラー２９で反射されて−Ｚ方向に進行して対象物２２，３１へと到達する。そして、当該光は、対象物２２，３１で反射される。対象物２２，３１からの反射光は、図１８に示すように、ミラー２９で反射され撮像部１０の光軸に沿って−Ｙ方向に進行した後、ハーフミラー１５を通過してそのまま直進し撮像素子１３に到達する。

図４は、アライメント装置１のコントローラ１００の機能ブロックを示す図である。図４に示すように、コントローラ（制御部）１００は、各種の機能処理部、具体的には、切換制御部１１１，算出部１１２，キャリブレーション部１１３などを備えている。なお、コントローラ１００は、物理的には、ＣＰＵおよび半導体メモリなどにより構成される。

切換制御部１１１は、上側の半導体チップ２１の画像ＧＡ１を取得する状態ＳＴ１と下側の基板３１の画像ＧＡ２を取得する状態ＳＴ２とを切り換える処理部である。

算出部１１２は、半導体チップ２１と基板３１との両対象物の画像ＧＡ１，ＧＡ２に基づいて、当該両対象物の相対位置関係を算出する処理部である。

キャリブレーション部１１３は、両対象物の位置ずれ計測に関するキャリブレーション処理を実行する処理部である。

＜１−２．アライメント動作および接合動作＞
次に、半導体チップ２１と基板３１とのアライメント動作等について図５のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、アライメント装置１は、半導体チップ２１と基板３１とが鉛直方向（Ｚ方向）に離間して配置された状態にて、上方の半導体チップ２１に関する撮影画像ＧＡ１と下方の基板３１に関する撮影画像ＧＡ２とをそれぞれ取得する（ステップＳ１０）。

また、アライメント装置１は、これらの撮影画像ＧＡ１，ＧＡ２に基づいて、鉛直方向に略垂直な方向（すなわち水平方向）における両対象物２１，３１の相対位置関係を算出する。具体的には、アライメント装置１は、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向）における当該両者の位置ずれを認識する（ステップＳ２０）。

そして、回転テーブル３７が水平面に沿って回転移動することによって当該両者のθ方向（回転方向）の位置ずれが低減され、アライメントテーブル３５とステージ３５とが水平面に沿って並進移動することによって当該両者のＸ，Ｙ方向への位置ずれが低減される（ステップＳ３０）。

その後、昇降部材２５が鉛直方向（Ｚ方向）に下降することによって、ツール２３および半導体チップ２１が昇降部材２５とともに下降し、半導体チップ２１が基板３１に接合される（ステップＳ４０）。

以下では、各ステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０の処理を順次に詳細に説明する。

はじめに、ステップＳ１０において半導体チップ２１の撮影画像ＧＡ１と基板３１の撮影画像ＧＡ２とを取得する処理について、図６〜図９を参照しながら説明する。図６および図７は、半導体チップ２１に関する光像がミラー４１を介して撮像部１０に到達する状態（以下、状態ＳＴ１とも称する）を示す図である。また、図８および図９は、基板３１に関する光像がミラー４３を介して撮像部１０に到達する状態（以下、状態ＳＴ２とも称する）を示す図である。

半導体チップ２１と基板３１とに関する両画像ＧＡ１，ＧＡ２は、切換制御部１１１によって状態ＳＴ１と状態ＳＴ２とが切り換えられることによって取得される。ここでは、スライド部材４０がＸ方向に駆動されることによって、撮像部１０とスライド部材４０とが相対的に移動され、両状態ＳＴ１，ＳＴ２が相互に切り換えられる。図６と図８とを比較すると判るように、状態ＳＴ１と状態ＳＴ２とではスライド部材４０（ミラー４１，４３等）のＸ方向の位置が互いに異なっている。

たとえば、切換制御部１１１は、スライド部材４０を所定の退避位置からＸ軸方向に移動させ、図６に示すように、半導体チップ２１と基板３１との両者の間隙（対向空間）（詳細には、半導体チップ２１の直下且つ基板３１の直上）にミラー４１を移動させる。移動後の状態ＳＴ１においては、図７に示すように、半導体チップ２１の光像は、ミラー４１によって反射され撮像部１０に到達する。撮像部１０は、受光した光像に基づき、撮影画像ＧＡ１を生成する。

また、切換制御部１１１は、スライド部材４０をＸ軸方向（＋Ｘ方向）に移動させ、図８に示すように、半導体チップ２１と基板３１との対向空間にミラー４３を移動させる。移動後の状態ＳＴ２においては、図９に示すように、基板３１の光像は、ミラー４３によって反射され撮像部１０に到達する。撮像部１０は、受光した光像に基づき、撮影画像ＧＡ２を生成する。

このように、切換制御部１１１は、撮像部１０の移動を伴うことなくスライド部材４０（ミラー４１，４３）をＸ軸方向に移動することによって、状態ＳＴ１と状態ＳＴ２とを切り換える。そして、撮像部１０は、状態ＳＴ１にて半導体チップ２１の画像（撮影画像）を取得し、状態ＳＴ２にて基板３１の画像（撮影画像）ＧＡ２を取得する。

このような動作によれば、半導体チップ２１の撮影画像ＧＡ１と基板３１の撮影画像ＧＡ２とを同一の撮像部１０を用いて取得することができるので、当該両者の位置合わせにおいて複数の撮像部を設ける必要がない。

つぎに、ステップＳ２０において算出部１１２が半導体チップ２１と基板３１との両者の画像に基づいて当該両者の相対位置関係を算出する処理について、図１０〜図１３を参照しながら説明する。

図１０は、半導体チップ２１の画像ＧＡ１を示す図であり、図１１は、基板３１の画像ＧＡ２を示す図である。上述したように、画像ＧＡ１は、状態ＳＴ１にて撮像部１０によって取得される画像であり、画像ＧＡ２は、状態ＳＴ２にて撮像部１０によって取得される画像である。

マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂは、半導体チップ２１と基板３１との両者の相対位置関係の算出に使用されるマークであり、アライメントマークとも称する。円環状（ドーナツ状）の比較的大きな２つのマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂは、半導体チップ２１に付されており、点状の比較的小さな２つのマークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂは、基板３１に付されている。マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂはそれぞれ反射部材で形成されている。半導体チップ２１に光が照射されると、当該光は、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ部分で反射される。また、基板３１に光が照射されると、当該光は、マークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ部分で反射される。この結果、画像ＧＡ１（グレースケール画像）にはマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂでの反射部分が白色部分（高輝度部分）として撮影され、画像ＧＡ２（グレースケール画像）にはマークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂでの反射部分が白色部分（高輝度部分）として撮影される。

図１２および図１３は、それぞれ、半導体チップ２１の画像ＧＡ１と基板３１の画像ＧＡ２とを、座標系を合わせた状態で仮想的に重ねて示す図である。図１２は、半導体チップ２１と基板３１との両者の相対位置関係にずれがない場合に対応し、図１３は、当該両者の相対位置関係にずれがある場合に対応する。

当該両者の相対位置関係は、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂの相対位置を用いて算出される。具体的には、算出部１１２は、マークＭＫ１ａとマークＭＫ２ａとの位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）と、マークＭＫ１ｂとマークＭＫ２ｂとの位置ずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）とに基づいて、半導体チップ２１と基板３１との相対的な位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）を算出する。

この後、ステップＳ３０の処理が実行される。ステップＳ３０では、半導体チップ２１と基板３１との両者の相対的な位置ずれ量に基づいて、当該両者の位置合わせが行われる。具体的には、回転テーブル３７を所定の回転軸（Ｚ方向に平行な軸）周りに回転させることによってθ方向のずれが補正される。また、アライメントテーブル３５およびステージ３３をＸ方向およびＹ方向に水平移動することによってＸ方向およびＹ方向のずれが補正される。詳細には、アライメントテーブル３５を比較的粗い精度で位置合わせした後に、ステージ３３を微小駆動して微調整することによって、ステージ３３（ひいては基板３１）を非常に高精度に位置合わせすることが可能である。

つぎに、半導体チップ２１と基板３１との接合動作（ステップＳ４０）について、図１４および図１５を参照しながら説明する。

半導体チップ２１と基板３１との両者の間隙に挿入されていたスライド部材４０は、当該両者の位置合わせが行われた後においては、図１４に示すように、Ｘ軸スライド移動機構４５によって−Ｘ方向に大きく（例えば数百ｍｍ）離れた退避位置へ移動され、当該間隙から退避する。

この後、図１５に示すようにして、半導体チップ２１と基板３１とが接合される。

図１５は、半導体チップ２１と基板３１とが接合される様子を示す図である。位置Ｐ１は、アライメント時（接合動作開始前）（図６〜図９参照）における半導体チップ２１の位置を示し、位置Ｐ２は、接合動作終了後における半導体チップ２１の位置を示す。

図１５に示すように、半導体チップ２１は、Ｚ軸昇降駆動機構２７による昇降部材２５の移動に連動して位置Ｐ１から位置Ｐ２に降下する。そして、半導体チップ２１と基板３１とは、位置Ｐ２付近にて接合される。

以上のように、この実施形態に係る装置１によれば、撮像部１０と複数のミラー４１，４３とを相対的に移動することによって、状態ＳＴ１と状態ＳＴ２とが切り換えられる。そして、各状態ＳＴ１，ＳＴ２で取得された２つの撮影画像ＧＡ１，ＧＡ２に基づいて、２つの対象物２１，３１の相対位置関係が算出される。したがって、撮像部の数を低減することができる。たとえば、上記の特許文献１のようにアライメント動作を実行するために２つの撮像部を要することなく、１つの撮像部を用いてアライメント動作を実行することが可能である。

＜１−３．キャリブレーション動作＞
上記においては、２つの撮影画像における座標系が互いに正しく調整されていることを前提に説明した。しかしながら、実際には、ミラー４１，４３の取付角度の微小誤差あるいは各種部品寸法の経時変化等に起因して、２つの対象物に関する光の光軸のずれ等が生じ、各撮影画像ＧＡ１，ＧＡ２に関する２つの座標系が正しく調整されていない状況が生じ得る。このような場合には、半導体チップ２１と基板３１との両者の間隙にスライド部材４０が挿入された状態で当該両者の水平方向における相対位置が所望の状態を有していたとしても、当該両者の接近後（鉛直方向における移動後）には、当該両者の水平方向における相対位置は所望の状態からずれてしまう。

そこで、２つの対象物の位置ずれ計測に関するキャリブレーション動作（２つの座標系の関係等を正しく調整する動作等）が適宜のタイミングで行われることが好ましい。

以下では、このようなキャリブレーション動作について図１６を参照しながら説明する。

なお、ここでは、半導体チップ２１に代えてガラスチップ２２を、キャリブレーション用のダミーチップとして用いて、キャリブレーション動作を実行する場合について例示する。ガラスチップ２２は、光源１１からの照明光（赤外光等）を透過する透光性部材である。接合対象物である半導体チップ２１等が、光源１１からの照明光（赤外光等）を透過しない非透光性部材である場合、このキャリブレーション動作においては、半導体チップ２１に代えてガラスチップ２２等の透光性部材を用いることが特に有用である。なお、ガラスチップ２２には、半導体チップ２１と同様に、反射部材であるマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂが付されている。

さて、このキャリブレーション動作では、図１６に示すように、まず、上記の通常のアライメント動作と同様に、ガラスチップ２２と基板３１との両者に関して、水平方向における位置合わせが行われる。具体的には、上記のステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０（図５）の各処理と同様の処理（ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０）が実行される。

その後、当該両者２２，３１の間隙に挿入されていたスライド部材４０は、図１４と同様に、Ｘ軸スライド移動機構４５によって当該間隙から退避する（ステップＳ１４０）。

また、スライド部材４０が両者２２，３１の間隙から退避した後に、ガラスチップ２２がＺ軸方向に下降されることによって、ガラスチップ２２と基板３１とが相対的に接近され、ガラスチップ２２と基板３１との両者が近接あるいは接触した状態（以下、状態ＳＴ３とも称する）が実現される（ステップＳ１５０）。

より具体的には、昇降部材２５が、Ｚ軸昇降駆動機構２７によって鉛直方向（Ｚ方向）に下降され、ツール２３およびガラスチップ２２が昇降部材２５とともに下降し、状態ＳＴ３が実現される（図１７参照）。この際、昇降部材２５の内部のミラー２９も、昇降部材２５の下降動作に伴って下降する。換言すれば、ミラー２９は、昇降部材２５に固定されたツール２３等にも連動して移動（下降）する。

なお、状態ＳＴ３でのガラスチップ２２のＺ方向位置は、上記接合動作における半導体チップ２１と基板３１との接合時点での半導体チップ２１のＺ方向位置に非常に近い位置（理想的には同じ位置）であることが好ましい。端的に言えば、状態ＳＴ３は、半導体チップ２１と基板３１とが接合される状態に非常に近い状態であることが好ましい。

つぎに、この状態ＳＴ３において当該両者に関する撮影画像（キャリブレーション用画像）ＧＡ３が取得される（ステップＳ１６０）。

図１７は、状態ＳＴ３にて、ガラスチップ２２と基板３１との両者に照明光（赤外光）を照射する様子を示す図であり、図１８は、状態ＳＴ３にて、当該両者の画像を取得する様子を示す図である。図１７および図１８を参照しながら、状態ＳＴ３における撮影画像ＧＡ３の取得動作、すなわちステップＳ１６０における動作について説明する。

図１７に示すように、状態ＳＴ３にて撮像部１０の同軸照明系（光源１１等）から出射された照明光は、ハーフミラー１５による進路変更を伴って（ハーフミラー１５によって反射されて）、ミラー２９に向けて＋Ｙ方向に進行する。この状態ＳＴ３においては、ミラー２９は、撮像部１０の同軸照明系（光源１１等）から出射された照明光を受光する位置に存在する。そのため、当該ミラー２９は、当該照明光を−Ｚ方向に向けて反射し、当該照明光を両対象物２２，３１に向けて進行させる。このようにして、撮像部１０からの照明光は、ミラー２９による進路変更を伴ってガラスチップ２２と基板３１との両者に向けて進行する。そして、当該照明光は、ガラスチップ２２における透過を伴って当該両者２２，３１を照射するとともに、当該両者２２，３１にそれぞれ設けられたマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂおよびＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂにて反射される。

また、図１８に示すように、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂでの反射光を含む当該両対象物２２，３１に関する光像は、ミラー２９に向けて＋Ｚ方向に進行する。この状態ＳＴ３においては、ミラー２９は、下方（−Ｚ方向）からの入射光を、撮像部１０へ向けて反射する位置に存在する。そのため、当該ミラー２９は、両対象物２２，３１に関する光像（＋Ｚ方向に進行してきた光像）を反射して、−Ｙ方向の撮像部１０へ向けて進行させる。このようにして、両対象物２２，３１に関する光像は、ミラー２９による進路変更を伴って撮像部１０に向けて進行する。ミラー２９により進路変更された当該両対象物に関する光像は、ハーフミラー１５を透過し、撮像素子１３に到達する。

このようにして、撮像部１０Ａは、状態ＳＴ３にてガラスチップ２２と基板３１とに関する撮影画像ＧＡ３を取得することができる。この撮影画像ＧＡ３（グレースケール画像）においては、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂに相当する領域が白色部分（高輝度部分）として撮影されている。

なお、昇降部材２５およびツール２３には、光を通過させる孔（不図示）が設けられている。そのため、昇降部材２５およびツール２３の材質等がガラスチップ２２と基板３１との両者に関する画像の取得に与える影響は、非常に少ない。

さらに、ステップＳ１７０において、アライメント装置１は、当該撮影画像ＧＡ３に基づいて、両対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータを取得する。

上述のように、ガラスチップ２２と基板３１とに関して、ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０の各処理が既に施されている。そのため、これら２つの対象物２２，３１の間隙にスライド部材４０を挿入した状態（状態ＳＴ１，ＳＴ２）においては、水平方向における両対象物２２，３１の相対的な位置ずれが理論的には解消されている。そして、ステップＳ１３０の後に単にＺ軸方向にガラスチップ２２が下降した状態ＳＴ３においても、水平方向におけるガラスチップ２２と基板３１との相対的な位置ずれは理論的には存在しない。

しかしながら、上述したように、両対象物の接近前に両対象物の水平方向における相対位置にずれ存在しないときであっても、両対象物の接近後（Ｚ方向における移動後）の状態ＳＴ３には、両対象物の水平方向における相対位置にずれが生じていることがある。

そこで、このステップＳ１７０においては、状態ＳＴ３で撮像部１０により取得された撮影画像ＧＡ３に基づいて、両対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータＰＴを取得する。

具体的には、まず、算出部１１２は、ガラスチップ２２と基板３１との両者に関する撮影画像ＧＡ３に基づいて、当該両者２２，３１の相対位置関係を算出する。当該両者２２，３１の相対位置関係は、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂの相対位置を用いて算出される。具体的には、算出部１１２は、マークＭＫ１ａとマークＭＫ２ａとの位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）と、マークＭＫ１ｂとマークＭＫ２ｂとの位置ずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）とに基づいて、ガラスチップ２２と基板３１との相対的な位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）を算出する。

そして、キャリブレーション部１１３は、算出された位置ずれ量に基づいて、両対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータＰＴを取得する。具体的には、算出された位置ずれ量を、２つの座標系相互間のずれであると判定し、当該位置ずれ量を、調整パラメータＰＴとして保存する。そして、以後の（接合動作直前の）アライメント動作においては、調整パラメータＰＴとして保存された位置ずれ量に対して逆向きにずれた位置が正規の基準位置であるとして認識される。

以上のようにしてキャリブレーション動作が実行される。

このようなキャリブレーション動作の終了後には、キャリブレーション用の対象物であるガラスチップ２２が、次の接合動作に向けて、当該接合動作における実際の対象物である半導体チップ２１に付け替えられる。その後、上述したような当該半導体チップ２１と基板３１とのアライメント動作（ステップＳ１０〜Ｓ３０）および接合動作（ステップＳ４０）が実行される。ただし、当該接合動作直前のアライメント動作は、上述のキャリブレーション動作で取得された調整パラメータＰＴを用いて２つの座標系の相互間の関係が校正された状態で、実行される。

以上のような動作によれば、状態ＳＴ３においては、両対象物２２，３１に関する光像は、ミラー２９による進路変更を伴って撮像部に向けて進行し、（アライメント用途にも兼用される）撮像部１０により取得される。そして、当該撮像部１０により取得された撮影画像ＧＡ３に基づいて、２つの対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータＰＴが取得される。すなわち、アライメント用の撮像部１０を用いてキャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得され、当該画像ＧＡ３を用いたキャリブレーションが行われる。したがって、キャリブレーション動作のためにアライメント用の撮像部とは別個の撮像部を設けることを要さず、撮像部の数を低減することが可能である。たとえば、上記特許文献１の装置は、アライメント動作とキャリブレーション動作との双方を行うために、３つの撮像部を備えている。これに対して、この実施形態に係る装置は、１つの撮像部の撮像部を備えることによって、アライメント動作とキャリブレーション動作との双方を行うことが可能である。

＜２．第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

上記第１実施形態においては、ミラー４１を用いて半導体チップ２１の画像ＧＡ１を取得し、ミラー４３を用いて基板３１の画像ＧＡ２を取得する場合を例示した。

一方、この第２実施形態においては、ミラー４３の代わりにペンタミラー４７（図２６および図２７参照）を用いて基板３１の画像を取得する場合を例示する。なお、半導体チップ２１の画像の取得については、第１実施形態と同様に、ミラー４１を使用する。また、ペンタミラー４７も、ミラー４３と同様に、光の進路（光路）を変更する。ただし、後述するように、ペンタミラー４７を経由して撮像部１０へと到達する光像の上下は、ミラー４３を経由して撮像部１０へと到達する光像の上下とは逆向きである。

上記第１実施形態に係るアライメント装置１のスライド部材４０は、Ｘ軸スライド移動機構４５によってＸ方向に高精度に移動して、２つの画像ＧＡ１，ＧＡ２を撮影する。このＸ方向における移動の際、スライド部材４０は、理論上はＺ方向には移動しない。また、スライド部材４０は、Ｚ方向において正確に位置決めされており、実際にもＺ方向には殆ど移動しない。そのため、通常は、スライド部材４０がＸ方向に移動しても、半導体チップ２１と基板３１との両者の画像のＺ軸方向への位置ずれは、殆ど発生しない。したがって、第１実施形態に係るアライメント装置１は、通常は、非常に良好に動作する。

しかしながら、スライド部材４０は、時間の経過に伴う熱膨張や当該スライド部材４０自体の重さ（自重）によって、Ｚ軸方向にずれ（たわみ）を生じることがある。図１９は、スライド部材４０のＺ軸方向における変位（ずれ量）ΔＺの経時変化を示す図である。図１９に示すように、スライド部材４０のＺ方向における変位ΔＺは、アライメント装置１の動作開始から所定時間経過後（たとえば２時間経過後）には、比較的大きな量ΔＺ１（たとえば５μｍ（マイクロメートル））になることがある。

このとき、第１実施形態に係るアライメント装置１（１Ａ）においては、次述するような状況が生じるため、当該変位ΔＺは、半導体チップ２１の撮影画像と基板３１の撮影画像とを用いた両対象物２１，３１の相対位置算出に影響を及ぼす。

以下では、スライド部材４０が位置ＥＰ（次述）から位置ＳＰ（次述）にずれた場合における、撮像部１０による撮影画像（画像ＧＡ１，ＧＡ２）への影響について図２０〜図２５を参照しながら説明する。なお、ここでは簡単化のため、スライド部材４０のＺ方向における変位と、当該変位後の撮像部１０で取得される画像上での変位とがいずれも値ΔＺであるとして説明する。ただし、実際には、撮像部１０の光学系による像の拡大によって、これらの変位は互いに異なることが多い。

図２０は、スライド部材４０が、−Ｚ方向（基板３１側）に変位ΔＺずれた様子を誇張して示す図である。位置ＥＰ（破線）はスライド部材４０の本来の位置を示し、位置ＳＰ（実線）はスライド部材４０が−Ｚ方向に変位ΔＺずれた位置を示す。

図２１は、半導体チップ２１を示し、図２２は、基板３１を示す図である。なお、ここでは、各光像の向き等を示すため、便宜上、各対象物２１，３１および各撮影画像ＧＡ１，ＧＡ２に共通のアルファベット「Ａ」の文字を付して示すものとする。

画像ＧＡ１の撮像時において、半導体チップ２１の光像は、ミラー４１を介して撮像部１０へ到達する（図７参照）。具体的には、半導体チップ２１に関する光像は、半導体チップ２１上での＋Ｙ方向（右向き）（図２１参照）が撮像部１０上での＋Ｚ方向（Ｚ方向における上向き）（図２３参照）に対応するように、ミラー４１の反射面で反射されて撮像部１０に到達する。

図２３は、ミラー４１を介して撮像部１０により取得される（半導体チップ２１の）画像ＧＡ１を示す図である。図２３においては、２つの画像ＧＡ１（詳細には画像ＧＡ１ｓ，ＧＡ１ｅ）が示されている。画像ＧＡ１ｓ（実線）は、スライド部材４０が位置ＳＰに存在するときに撮像部１０により取得される画像ＧＡ１であり、画像ＧＡ１ｅ（破線）は、スライド部材４０が位置ＥＰに存在するときに撮像部１０により取得される画像ＧＡ１である。図２３で示すように、画像ＧＡ１ｓは、画像ＧＡ１ｅに対して矢印ＡＲ１の向き（下向き）に変位ΔＺずれている。

また、第１実施形態においては、ミラー４３が基板３１の光像を撮像部１０に向けて反射できるように、スライダ部材４０（４０Ａ）がＸ方向に移動され当該ミラー４３が撮像部１０の光軸上に配置される。このような移動によって、基板３１の光像がミラー４３を介して撮像部１０に到達する状態ＳＴ２が実現される。

このとき、図９にも示すように、基板３１に関する光像ＧＡ２は、基板３１上での＋Ｙ方向（右向き）（図２２参照）が撮像部１０上での−Ｚ方向（Ｚ方向における下向き）（図２４参照）に対応するように、ミラー４３の反射面（１つの反射面）で反射されて撮像部１０に到達する。

図２４は、アライメント装置１Ａのミラー４３を介して撮像部１０により取得される画像ＧＡ２を示す図である。図２４においては、２つの画像ＧＡ２（詳細には画像ＧＡ２ｓ，ＧＡ２ｅ）が示されている。画像ＧＡ２ｓ（実線）は、スライド部材４０が位置ＳＰに存在するときに撮像部１０により取得される画像ＧＡ２であり、画像ＧＡ２ｅ（破線）は、スライド部材４０が位置ＥＰに存在するときに撮像部１０により取得される画像ＧＡ２である。図２４で示すように、画像ＧＡ２ｓは、画像ＧＡ２ｅに対して下向き（矢印ＡＲ２の向き）に変位ΔＺずれている。

図２５は、ミラー４１を介して取得される画像ＧＡ１（図中にて左側）とミラー４３を介して取得される基板３１の画像ＧＡ２（図中にて右側）とを比較する図である。図２５においては、両画像ＧＡ１，ＧＡ２に関する両座標系の上下方向における向きを合わせて両画像ＧＡ１，ＧＡ２が比較されている。図２５に示すように、画像ＧＡ１ｓは、画像ＧＡ１ｅに対して下向き（矢印ＡＲ１の向き）に変位ΔＺずれている。一方、画像ＧＡ２ｓは、画像ＧＡ２ｅに対して上向き（矢印ＡＲ２の向き）に変位ΔＺずれている。換言すれば、画像ＧＡ１（ＧＡ１ｓ）のずれの向きと画像ＧＡ２（ＧＡ２ｓ）のずれの向きとは逆である。

このように、変位ΔＺが存在するときには、画像ＧＡ１ｓと画像ＧＡ２ｓとが上下方向において互いに逆向きにずれる。このとき、変位ΔＺの大きさが不明であるため、画像ＧＡ１ｓ，ＧＡ２ｓのみによっては半導体チップ２１と基板３１との相対位置関係を算出することは困難である。たとえば、両対象物２１，３１が正しい位置関係を有しているにもかかわらず両対象物２１，３１の各マークの像がスライダ４０のＺ方向のずれ（変位ΔＺ）に起因してずれている状態と、両対象物２１，３１が正しい位置に存在しないために、両対象物２１，３１の各マークの像がずれている状態とを、判別することが困難である。

一方、第２実施形態に係るアライメント装置１（１Ｂ）によれば、変位ΔＺによる悪影響を排除することが可能である。

図２６は、第２実施形態に係るアライメント装置１（１Ｂ）を示す斜視図である。

この第２実施形態においては、半導体チップ２１の画像の取得については、第１実施形態と同様に、ミラー４１を用いる。この結果、図２３と同様の画像ＧＡ１が取得される。

その一方で、この第２実施形態においては、ミラー４３の代わりにペンタミラー４７（図２７参照）を用いて、基板３１の画像を取得する。具体的には、切換制御部１１１は、ペンタミラー４７が基板３１の光像を撮像部１０に向けて反射できるように、スライダ部材４０（４０Ｂ）をＸ方向に移動させ当該ペンタミラー４７を撮像部１０の光軸上に移動させる。この結果、基板３１の光像がペンタミラー４７を介して撮像部１０に到達する状態ＳＴ２（ＳＴ２ｂ）が実現される。

図２７は、このような状態ＳＴ２ｂを示す図である。

撮像部１０は、状態ＳＴ２ｂにおいて、基板３１の画像を取得する。具体的には、基板３１に関する光像は、ペンタミラー４７の下側（−Ｚ側）から上方（＋Ｚ方向）に向けて進行し、ペンタミラー４７の２つの反射面４７ｐ，４７ｑで反射されることにより−Ｙ方向に進路を変えて進行し撮像部１０に到達する。詳細には、基板３１に関する当該光像は、基板３１上での＋Ｙ方向（右向き）（図２２参照）が撮像部１０上での＋Ｚ方向（Ｚ方向における上向き）（図２８参照）に対応するように、ペンタミラー４７の２つの反射面４７ｐ，４７ｑで反射されて撮像部１０に到達する。なお、ペンタミラー４７を介して撮像部１０に到達した光像の向きは、第１実施形態においてミラー４３（図９参照）で反射され撮像部１０に到達した光像の向きと逆である。第１実施形態においては、図９に示すように、基板３１に関する当該光像は、基板３１上での＋Ｙ方向（右向き）が撮像部１０上での−Ｚ方向（下向き）に対応するように、ミラー４３の１つの反射面で反射されて撮像部１０に到達する。

図２８は、第２実施形態の状態ＳＴ２ｂにおいてペンタミラー４７を介して取得される（基板３１の）画像ＧＡ２を示す図である。図２８においては、２つの画像ＧＡ２（詳細には画像ＧＡ２ｓ，ＧＡ２ｅ）が示されている。図２８の画像ＧＡ２ｓ（実線）は、スライド部材４０が位置ＳＰに存在するときに撮像部１０により取得される画像ＧＡ２を示している。また、図２８の画像ＧＡ２ｅ（破線）は、スライド部材４０が位置ＥＰに存在するときに撮像部１０により取得される画像ＧＡ２を示している。図２８に示すように、画像ＧＡ２ｓは、画像ＧＡ２ｅに対して矢印ＡＲ１の向き（下向き）に変位ΔＺずれている。

図２９は、ミラー４１を介して取得される画像ＧＡ１（左図）とペンタミラー４７を介して取得される画像ＧＡ２（右図）とを比較する図である。図２９に示すように、画像ＧＡ１の変位ΔＺ（画像ＧＡ１ｅに対する画像ＧＡ１ｓの変位）と画像ＧＡ２の変位ΔＺ（画像ＧＡ２ｅに対する画像ＧＡ２ｓの変位）とは、同じ大きさであり且つ同じ向き（矢印ＡＲ１の向き）である。すなわち、両画像ＧＡ１，ＧＡ２内での半導体チップ２１の光像と基板３１の光像とは同じ向きに同じ大きさずれる。そのため、両画像ＧＡ１，ＧＡ２の相互間においては、変位ΔＺに起因する上下方向における相対的なずれは存在しない。したがって、経時変化等に起因してスライド部材４０のＺ方向における変位ΔＺが発生したときでも、両画像ＧＡ１ｓ，ＧＡ２ｓを比較することによって、両対象物の位置を正確に測定することが可能である。

このように第２実施形態に係るアライメント装置１Ｂにおいては、ミラー４１が半導体チップ２１の光像を１度反射し、ペンタミラー４７が基板３１の光像を２度反射することによって、撮像部１０によって取得される画像ＧＡ１，ＧＡ２は上下方向において互いに同一の向きで取得される。したがって、経時変化等に起因してスライド部材４０のＺ方向における変位ΔＺが発生したときでも、両画像ＧＡ１，ＧＡ２は上下方向において互いに同一の向きにずれるため、当該変位ΔＺの影響を受けることなく両対象物２１，３１の相対位置関係を正確に測定することが可能である。

＜３．第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

上記第１実施形態においては、撮像部１０が固定された状態において（撮像部１０の移動を伴うことなく）スライド部材４０をＸ軸方向に移動させることによって、状態ＳＴ１と状態ＳＴ２とが切り換えられる場合を例示した。

この第３実施形態においては、スライド部材６０（図３０参照）が固定された状態において撮像部１０（１０Ｂ）をＺ軸方向に移動させることによって、撮像部１０とスライド部材６０とを相対的に移動させ、状態ＳＴ１１と状態ＳＴ１２とが切り換えられる場合を例示する。なお、ミラー６１（後述）とミラー６３（後述）とは、Ｚ方向に配列されている（図３０参照）。状態ＳＴ１１は、半導体チップ２１の光像がミラー６１を介して撮像部１０Ｂに到達する状態であり、状態ＳＴ１２は、基板３１の光像がミラー６３を介して撮像部１０Ｂに到達する状態である。

また、第３実施形態においては、撮像部１０Ｂ（後述）が半導体チップ２１と基板３１との対向空間に対して（−Ｙ側ではなく）＋Ｘ側に配置される。そして、このような配置変更に伴ってミラー６１，６３，２９Ｂの向きはミラー４１，４３，２９Ａの向きとは異なっている。具体的には、ミラー６１，６３，２９Ｂは、対象物からの反射光が＋Ｘ側に進行するように配置されている。

以下、第３実施形態に係るアライメント装置１（１Ｃ）について、図３０〜図３２を用いて説明する。図３０は、第３実施形態に係るアライメント装置１Ｃのチャンバ２内を示す斜視図である。また、図３１は、撮像部１０Ｂによって半導体チップ２１の画像が取得される様子を示し、図３２は、撮像部１０Ｂによって基板３１の画像が取得される様子を示す図である。

図３０に示すように、第３実施形態に係るアライメント装置１（１Ｃ）は、撮像部１０（１０Ｂ）およびスライド部材６０等を備える。

撮像部１０Ｂは、当該撮像部１０Ｂの光軸がＸ軸に平行になるように配置される。また、当該撮像部１０Ｂは、Ｚ軸スライド機構１２に保持されており、当該Ｚ軸スライド機構１２によってＺ軸方向に移動される。

また、スライド部材６０は、ミラー６１，６３を備える。ミラー６１，６３は、スライド部材６０内においてＺ方向（鉛直方向）に配列されて固定されている。

ミラー６１は、ミラー取付部材６２に固定されている。ミラー６１はミラー４１と同様の構成を有しており、ミラー取付部材６２はミラー取付部材４２と同様の構成を有している。ただし、ミラー６１は、対象物２１からの反射光が＋Ｘ方向に進行するように配置されている。

より詳細には、ミラー６１は、ミラー６１の＋Ｘ側（図３１の右側）から−Ｘ方向（図３１の左向き）に進行する光を＋Ｚ方向（図３１の上向き）に反射する。また、逆に、ミラー６１は、ミラー６１の＋Ｚ側（図３１の上側）から−Ｚ方向（図３１の下向き）に進行する光を＋Ｘ方向（図３１の右方向）に反射する。

ミラー６３は、ミラー取付部材６４に固定されている。ミラー６３はミラー４３と同様の構成を有しており、ミラー取付部材６４はミラー取付部材４４と同様の構成を有している。ただし、ミラー６３は、対象物３１からの反射光が＋Ｘ方向に進行するように配置されている。

より詳細には、ミラー６３は、ミラー６３の＋Ｘ側（図３２の右側）から−Ｘ方向（図３２の左向き）に進行する光を−Ｚ方向に（図３２の下向き）反射する。また、逆に、ミラー６３は、ミラー６３の−Ｚ側（図３２の下側）から＋Ｚ方向（図３２の上向き）に進行する光を＋Ｘ方向に（図３２の右方向）に反射する。

図３１は、半導体チップ２１の光像がミラー６１を介して撮像部１０Ｂに到達する状態ＳＴ１１を示している。状態ＳＴ１１においては、半導体チップ２１の光像がミラー６１によって撮像部１０に向けて反射されている。撮像部１０Ｂがミラー６１に正対する高さにまでＺ方向に移動することによって、状態ＳＴ１１は実現される。

図３２は、基板３１の光像がミラー６３を介して撮像部１０Ｂに到達する状態ＳＴ１２を示している。状態ＳＴ１２においては、基板３１の光像がミラー６３によって撮像部１０に向けて反射されている。撮像部１０Ｂがミラー６３に正対する高さにまでＺ方向において移動することによって、状態ＳＴ１２は実現される。

上述したように、この第３実施形態においては、スライド部材６０の移動（換言すれば、ミラー６１，６３の移動）を伴うことなく撮像部１０ＢをＺ軸方向に移動することによって、状態ＳＴ１１と状態ＳＴ１２とが切り換えられる。このような切換動作は、切換制御部１１１によって実行される。

この第３実施形態に係るアライメント装置１Ｃによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、この第３実施形態に係るミラー２９（２９Ｂ）は、第１実施形態のミラー２９（２９Ａ）と同様の構成を有する一方で、異なる向きに配置されている点においてミラー２９Ａと相違する。具体的には、撮像部１０Ｃが半導体チップ２１と基板３１との対向空間に対して＋Ｘ側に配置されていることに応じて、ミラー２９Ｂは、＋Ｘ側の撮像部１０Ｃに向けて光の進路を変更するように配置される。

より詳細には、ミラー２９Ｂは、状態ＳＴ３において、撮像部１０Ｂから出射されミラー２９Ｂの＋Ｘ側から−Ｘ方向に進行する光を、−Ｚ方向に反射して、両対象物２２，３１に照射する。また、逆に、ミラー２９Ｂは、ミラー２９Ｂの−Ｚ側から＋Ｚ方向に進行する光（両対象物２２，３１からの反射光）を＋Ｘ方向に反射する。

このようなミラー２９Ｂを用いることによれば、状態ＳＴ３において、上記第１実施形態と同様の撮影画像ＧＡ３を取得し、上記第１実施形態と同様のキャリブレーション動作を実行することが可能である。

なお、この第３実施形態においては、撮像部１０Ｂが半導体チップ２１と基板３１との対向空間に対して＋Ｘ側に配置される場合を例示した。ただし、これに限定されず、上記第１実施形態と同様に、撮像部１０Ｂを半導体チップ２１と基板３１との対向空間に対して−Ｙ側に配置するとともに、対象物からの反射光が−Ｙ側に進行するように、ミラー６１，６３，２９Ｂの向きをミラー４１，４３，２９Ａと同じ向きに配置するようにしてもよい。

＜４．第４実施形態＞
第４実施形態は、第３実施形態の変形例である。以下では、第３実施形態との相違点を中心に説明する。

上記第３実施形態においては、ミラー６１を用いて半導体チップ２１の画像を取得し、ミラー６３を用いて基板３１の画像を取得する場合を例示した。

この第４実施形態においては、ミラー６３の代わりにペンタミラー６７（図３３参照）を用いて基板３１の画像を取得する場合を例示する。ペンタミラー６７は、第２実施形態におけるペンタミラー４７と同様の役割を果たす。これにより、第４実施形態においては、第２実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

図３３は、第４実施形態に係るアライメント装置１Ｄを示す図である。図３３に示すように、このアライメント装置１Ｄは、ミラー６１を介して半導体チップ２１の画像ＧＡ１を取得し、ペンタミラー６７を介して基板３１の画像ＧＡ２を取得する。より詳細には、ミラー６１が半導体チップ２１の光像を１度反射することによって画像ＧＡ１が取得され、ペンタミラー６７が基板３１の光像を２度反射することによって画像ＧＡ２が取得される。そして、第２実施形態で説明した原理と同様の原理により、経時変化等に起因してスライド部材６０のＺ方向における変位ΔＺが発生したときでも、撮像部１０によって取得される画像ＧＡ１，ＧＡ２が同一方向にずれる。

したがって、当該変位ΔＺの影響を受けることなく両対象物２１，３１の相対位置関係を正確に測定することが可能である。

このように、第４実施形態に係るアライメント装置１Ｄによれば、第２実施形態に係るアライメント装置１Ｂと同様の効果を得ることができる。

＜５．第５実施形態＞
上記各実施形態では、キャリブレーション動作において、両対象物２２，３１で反射された光を用いて画像ＧＡ３が取得される場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、両対象物２２，３１を透過する光を用いて画像ＧＡ３が取得されるようにしてもよい。

第５実施形態においては、このような変形例について説明する。この第５実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

この第５実施形態においては、基板３１の代わりに赤外光を透過する基板３２（図３４参照）を用いる。そして、それぞれ赤外光を透過する両対象物２２，３２を用いて、当該両対象物２２，３２を透過した透過光を受光し、キャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得する。この点において、赤外光（照明光）を透過しない基板３１と赤外光を透過するガラスチップ２２とを用いてキャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得する上記各実施形態と相違する。

図３４は、第５実施形態に係るアライメント装置１（１Ｅ）を示す図である。

図３４に示すように、アライメント装置１Ｅは、撮像部１０Ａの同軸照明系の光源とは別の光源５０をさらに備えるとともに、ミラー２９とは別のミラー３９をアライメントテーブル３５内部にさらに備える。

光源５０は、ミラー３９と同じ高さ（Ｚ方向位置）に配置され、ミラー３９に向けて照明光（具体的には、赤外光）を出射する。当該光は、ミラー３９で反射されて、ガラスチップ２２と基板３２とに照射される。

ミラー３９は、ミラー２９（２９Ａ）と同様の構成を有している。ただし、ミラー３９の反射面は、斜め上方を向いている点で、ミラー２９と相違する。図３４に示すように、ミラー３９は、ミラー３９の−Ｙ側（左側）から＋Ｙ方向（右向き）に進行する光を＋Ｚ方向（上向き）に反射する。

なお、ステージ３３およびアライメントテーブル３５には、光を通過させる孔（不図示）が設けられている。そのため、ステージ３３およびアライメントテーブル３５の材質等がガラスチップ２２と基板３２との両者に関する画像の取得に与える影響は、非常に少ない。

この第５実施形態のキャリブレーションにおいては、ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０（図１６）の各処理が終了すると、次のようにしてステップＳ１６０の処理が実行される。具体的には、状態ＳＴ３にて光源５０から出射された赤外光は、ミラー３９による進路変更（＋Ｙ→＋Ｚ）を伴ってガラスチップ２２と基板３２との両対象物に向けて進行する。この後、当該両対象物を照射するとともに、当該両対象物にそれぞれ設けられたマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂでの遮蔽を伴いつつ当該両対象物２２，３２を透過して進行する。そして、当該両対象物２２，３２を透過して進行する光像は、ミラー２９による進路変更（＋Ｚ→−Ｙ）を伴って撮像部１０Ｃに向けて進行する。

このようにして、撮像部１０Ａは、状態ＳＴ３にてガラスチップ２２と基板３１とに関する撮影画像ＧＡ３（ＧＡ３ｂ）を取得することができる。この撮影画像ＧＡ３ｂにおいては、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂが黒色部分（低輝度部分）として撮影されている。

その後、上記第１実施形態と同様にして、ステップＳ１７０の動作が実行される。

以上のように第５実施形態に係るアライメント装置１Ｅによれば、両対象物２２，３１を透過する光を用いて画像ＧＡ３を取得し、当該画像ＧＡ３を用いてキャリブレーション動作を実行することが可能である。

＜６．変形例等＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。

たとえば、第５実施形態においては、光源５０がミラー３９側に配置され、撮像部１０がミラー２９側に配置される場合を例示したが、これに限定されず、逆に、光源５０がミラー２９側に配置され、撮像部１０がミラー３９側に配置されるようにしてもよい。

図３５は、このような変形例を示す図である。図３５の装置においては、撮像部１０はＺ軸スライド機構１４によってＺ方向に移動可能に設けられる。そして、撮像部１０は、状態ＳＴ３においてミラー３９の高さに移動し、両対象物を透過した光を受光して撮影画像ＧＡ３を取得する。

詳細には、状態ＳＴ３にて光源５０から出射された光は、ミラー２９による進路変更（＋Ｙ→−Ｚ）を伴ってガラスチップ２２と基板３２との両対象物に向けて進行する。この後、当該光は、当該両対象物を照射するとともに、当該両対象物にそれぞれ設けられたマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂでの遮蔽を伴いつつ当該両対象物を透過して進行する。そして、当該両対象物を透過して進行する光像は、ミラー３９による進路変更（−Ｚ→−Ｙ）を伴って撮像部１０に向けて進行する。

このような変形例によっても上記第５実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、上記各実施形態においては、昇降部材２５がＺ軸方向に移動（昇降）する場合（換言すれば、上側の対象物２１が昇降する場合）を例示したが、これに限定されず、ステージ３３等をＺ軸方向に移動（昇降）して下側の対象物３１等を昇降させるようにしてもよい。端的に言えば、上下を逆転させるようにしてもよい。さらに、この場合において、ミラー２９を昇降部材２５の内部ではなくアライメントテーブル３５の内部に設け、第１実施形態と同様にして当該ミラー２９を用いて撮影画像ＧＡ３を取得するようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、ガラスチップ２２と基板３１との両対象物が鉛直方向に離間して配置された状態にて当該両対象物の水平方向への位置合わせ（ステップＳ１３０）が行われた後、当該両対象物が互いに接近するように鉛直方向に移動され、当該移動後の状態ＳＴ３にて検出される当該両対象物の位置ずれが位置ずれ計測に関する調整パラメータＰＴとして取得される場合（図１６参照）を例示したが、これに限定されない。

たとえば、当該両対象物の水平方向への位置合わせ（ステップＳ１３０）が行われることなく、位置ずれ計測に関する調整パラメータＰＴが取得されるようにしてもよい。具体的には、アライメント装置１は、まず、ステップＳ１１０，Ｓ１２０と同様の動作を行い、撮影画像ＧＡ１，ＧＡ２に基づいて当該両対象物の相対位置関係を算出する。換言すれば、当該両対象物が鉛直方向に離間して配置された状態において、当該両対象物の位置ずれ（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）が第１の位置誤差ＥＲ１として求められる。その後、アライメント装置１は、ステップＳ１３０の動作（すなわち当該両対象物の水平方向への位置合わせ動作）を行うことなく、ステップＳ１４０，Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０の動作を実行する。ただし、ステップＳ１７０においては、状態ＳＴ３にて取得された画像ＧＡ３に基づいて当該両対象物の相対位置関係（位置ずれ：（ΔＸ，ΔＹ，Δθ））が第２の位置誤差ＥＲ２として取得されるとともに、第１の位置誤差ＥＲ１と第２の位置誤差ＥＲ２との差分値が位置ずれ計測に関する調整パラメータ（補正値）ＰＴとして取得される。

このような態様によっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また特に、当該両対象物の水平方向への位置合わせ（ステップＳ１３０）を要しないため、キャリブレーション動作が簡略化される。さらに、水平方向への位置合わせに伴う駆動誤差が全く生じないため、より正確なキャリブレーション動作が可能になる。

また、上記各実施形態においては、ガラスチップ２２を用いて状態ＳＴ３にてキャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得する場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、実際の接合動作（ステップＳ４０）中に、半導体チップ２１と基板３１とが近接ないし接触した状態ＳＴ３ｂでキャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得するようにしてもよい。

また、上記第５実施形態においては、照明光を透過する両対象物２２，３２を用いてキャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得する技術を第１実施形態に適用する改変例を例示したが、これに限定されない。同様に、第２実施形態〜第４実施形態において、照明光を透過する両対象物２２，３２を用いてキャリブレーション用の画像ＧＡ３を取得するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態においては、半導体チップ２１の画像ＧＡ１がミラー４１を用いて取得され、基板３１の画像ＧＡ２はペンタミラー４７を用いて取得される場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、ミラー４１とペンタミラー４７とをそれぞれ上記第２実施形態とは上下反転させて配置し、当該ペンタミラー４７を用いて半導体チップ２１の画像を取得し、ミラー４１を用いて基板３１の画像を取得するようにしてもよい。

また、上記第４実施形態においては、半導体チップ２１の画像ＧＡ１がミラー６１を用いて取得され、基板３１の画像ＧＡ２はペンタミラー６７を用いて取得される場合（図３３）を例示したが、これに限定されない。たとえば、ペンタミラー６７とミラー６１とをこの順序で上から下に配列するともに、ミラー６１とペンタミラー６７とをそれぞれ上記第４実施形態とは上下反転させて配置し、当該ペンタミラー６７を用いて半導体チップ２１の画像を取得し、ミラー６１を用いて基板３１の画像を取得するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態および第４実施形態においては、ペンタミラーを用いる場合を例示したが、これに限定されず、ペンタミラーに代えてペンタプリズムを用いるようにしてもよい。さらに、同様に、ミラーに代えて、プリズム（直角プリズム等）を用いるようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、半導体チップ２１と基板３１との相対位置関係のずれを算出するために、マークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ（図１０参照）とマークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ（図１１）とを用いる場合を例示したが、これに限定されない。他のマークを用いて２つの対象物の相対位置関係を求めるようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、光を透過する孔が、スライド部材４０、昇降部材２５、ツール２３、ステージ３３およびアライメントテーブル３５に設けられる場合を例示したが、これに限定されない。これらのスライド部材４０、昇降部材２５、ツール２３、ステージ３３およびアライメントテーブル３５として、照明光（赤外光等）を透過する透光性部材を用いるようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、チップと基板とを位置決めした状態でチップを基板に接続するチップボンディング装置を例示したが、これに限定されず、アライメント動作を伴う接合装置等（すなわち、その他のアライメント装置）に上記の思想を適用するようにしてもよい。例えば、半導体ウエハと半導体ウエハとを接合する際に、接合平面に平行な方向における位置決め動作等に上記の思想を適用するようにしてもよい。

１ アライメント装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 撮像部
２１ 半導体チップ
ＧＡ１，ＧＡ２ 画像
２２ ガラスチップ
２３ ツール
２５ 昇降部材
２９，３９，４１，４３，６１，６３ ミラー
３１，３２ 基板
３３ ステージ
４０ スライド部材
４７，４９，６７，６９ ペンタミラー
６０ スライド部材
１００ コントローラ

Claims (10)

1. 第１の対象物と第２の対象物との位置合わせを行うアライメント装置であって、
   前記第１の対象物を保持する第１の保持部と、
   前記第２の対象物を保持する第２の保持部と、
   前記第１の保持部に保持された前記第１の対象物と前記第２の保持部に保持された前記第２の対象物とが第１の方向に離間して配置された状態において前記第１の対象物と前記第２の対象物との間隙に対して挿脱可能に設けられる複数の光路変更手段と、
   撮像部と、
   前記撮像部と前記複数の光路変更手段とを相対的に移動することによって、前記第１の対象物に関する光像が前記複数の光路変更手段のうちの第１の光路変更手段を介して前記
   撮像部に到達する第１の状態と、前記第２の対象物に関する光像が前記複数の光路変更手段のうち第２の光路変更手段を介して前記撮像部に到達する第２の状態とを切り換える切換制御手段と、
   前記第１の状態にて前記撮像部により取得される第１の撮影画像と前記第２の状態にて前記撮影部により取得される第２の撮影画像とに基づいて、前記第１の方向に略垂直な方向における前記第１の対象物と前記第２の対象物との相対位置関係を算出する算出手段と、
   を備えることを特徴とするアライメント装置。
2. 請求項１に記載のアライメント装置において、
   前記第１の光路変更手段と前記第２の光路変更手段とは、前記第１の方向と異なる第２の方向に配列され、
   前記切換制御手段は、前記撮像部の移動を伴うことなく前記第１の光路変更手段と前記第２の光路変更手段とを前記第２の方向に移動することによって、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換えることを特徴とするアライメント装置。
3. 請求項１に記載のアライメント装置において、
   前記第１の光路変更手段と前記第２の光路変更手段とは、前記第１の方向に配列され、
   前記切換制御手段は、前記第１の光路変更手段の移動と前記第２の光路変更手段の移動とを伴うことなく前記撮像部を前記第１の方向に移動することによって、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換えることを特徴とするアライメント装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のアライメント装置において、
   前記第１の光路変更手段は、第１の反射面を有し、
   前記第２の光路変更手段は、第２の反射面と第３の反射面とを有し、
   前記第１の対象物に関する光像は、前記第１の対象物上での所定の向きが前記撮像部上での前記第１の方向における第１の向きに対応するように、前記第１の反射面で反射されて前記撮像部に到達し、
   前記第２の対象物に関する光像は、前記第２の対象物上での前記所定の向きが前記撮像部上での前記第１の方向における前記第１の向きに対応するように、前記第２の反射面と第３の反射面とで反射されて前記撮像部に到達することを特徴とするアライメント装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアライメント装置において、
   前記複数の光路変更手段が前記間隙から退避した後に、前記第１の保持部と前記第２の保持部とを前記第１の方向において相対的に移動して、前記第１の対象物と前記第２の対象物との両対象物を接近させる移動手段と、
   前記両対象物が近接あるいは接触した第３の状態において、前記両対象物に関する光像を前記撮像部に向けて進行させる第３の光路変更手段と、
   前記第３の状態にて前記撮像部により取得される第３の撮影画像に基づいて、前記両対象物の位置ずれ計測に関する調整パラメータを取得するキャリブレーション手段と、
   をさらに備えることを特徴とするアライメント装置。
6. 請求項５に記載のアライメント装置において、
   前記第３の光路変更手段は、前記第１の保持部および前記第２の保持部のうちのいずれか一方の移動動作に連動して移動することを特徴とするアライメント装置。
7. 請求項５または請求項６に記載のアライメント装置において、
   前記撮像部と光軸を共有し前記両対象物に光を照射する同軸照明系、
   をさらに備え、
   前記両対象物の少なくとも一方は、前記同軸照明系の光源からの光を透過する透光性部材であり、
   前記第３の状態にて前記同軸照明系から出射された光は、前記第３の光路変更手段による進路変更を伴って前記両対象物に向けて進行した後、前記透光性部材における透過を伴って前記両対象物を照射するとともに、前記両対象物にそれぞれ設けられた各マーク部分にて反射され、
   前記各マーク部分での反射光を含む前記両対象物に関する光像は、前記第３の光路変更手段による進路変更を伴って前記撮像部に向けて進行することを特徴とするアライメント装置。
8. 請求項５または請求項６に記載のアライメント装置において、
   前記両対象物に光を照射する光源と、
   前記光源からの光を前記両対象物に向けて反射する第４の光路変更手段と、
   をさらに備え、
   前記両対象物は、いずれも、前記光源からの光を透過する透光性部材であり、
   前記第３の状態にて前記光源から出射された光は、前記第４の光路変更手段による進路変更を伴って前記両対象物に向けて進行した後、前記両対象物を照射するとともに、前記両対象物にそれぞれ設けられた各マーク部分での遮蔽を伴いつつ前記両対象物を透過して進行し、
   前記両対象物を透過して進行する光像は、前記第３の光路変更手段による進路変更を伴って前記撮像部に向けて進行することを特徴とするアライメント装置。
9. 請求項５ないし請求項８のいずれかに記載のアライメント装置において、
   前記調整パラメータは、前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像に基づいて前記相対位置関係として算出される第１の位置誤差と、前記第３の撮影画像に基づいて取得される前記両対象物の相対位置関係である第２の位置誤差とに基づいて算出されることを特徴とするアライメント装置。
10. 請求項９に記載のアライメント装置において、
    前記第３の撮影画像は、前記第１の撮影画像および前記第２の撮影画像の取得後において、前記第１の方向に略垂直な方向における前記両対象物の駆動動作を伴うことなく、取得され、
    前記調整パラメータは、前記第１の位置誤差と前記第２の位置誤差との差分値として取得されることを特徴とするアライメント装置。

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