JP2015046637A - 接合装置および接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの被接合物をさらに精度良く接合することが可能な接合技術を提供する。【解決手段】両被接合物９１，９２がＺ方向において相対的に移動され被接合物９１と被接合物９２とが接触する（ステップＳ１３）。そして、両被接合物９１，９２の接触状態において、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれΔＤが測定される（ステップＳ１４）。その後、両被接合物９１，９２が水平方向に相対的に移動され両被接合物９１，９２の位置合わせが再度実行され、当該位置ずれΔＤが補正される（ステップＳ１７）。【選択図】図８

Description

本発明は、２つの被接合物を接合する接合装置および接合方法に関する。

２つの被接合物を接合する技術が存在する。たとえば、特許文献１においては、ヘッドに保持された部品とステージに保持された基板とを接合し、当該部品を当該基板に実装する実装装置（接合装置）が記載されている。

このような装置においては、まず非接触状態で２つの被接合物の位置（詳細には水平位置）が検出される。そして、両被接合物の水平位置の検出結果に基づいて、当該両被接合物の水平方向における相対的な位置ずれを解消するように位置合わせ（アライメント）が行われ、その後に両被接合物が接近しさらには接触して当該両被接合物が接合される。

特開２００８−８５３２２号公報

しかしながら、上記のような技術においては、非接触状態の両被接合物が接触する際において、種々の要因によって位置ずれが発生するなどの問題がある。たとえば、両被接合物が互いに接触する際に、物理的な衝撃力が作用するために、両被接合物の水平位置が僅かながらずれてしまうことがある。

近年、加工技術の微細化が進展していることもあり、このような位置ずれが許容されない状況も出現しつつある。

そこで、この発明の課題は、２つの被接合物をさらに精度良く接合することが可能な接合技術を提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合装置であって、前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを所定方向において相対的に移動する相対移動手段と、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とが接触した状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれを測定する測定手段と、前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うアライメント手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係る接合装置において、前記測定手段は、前記第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと前記第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像を取得し、当該撮影画像に基づいて前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明に係る接合装置において、前記測定手段は、前記両アライメントマークを前記所定方向に離間させた状態で前記撮影画像を取得し、前記撮影画像内の前記両アライメントマークに対応する部分のエッジをベクトル相関法により検出することによって、前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明に係る接合装置において、前記測定手段の撮像光学系は、物体からの光の結像位置を調節する焦点位置調節手段を有し、前記撮影画像は、前記所定方向における前記第１のアライメントマークの位置と前記第２のアライメントマークの位置との間の位置の仮想物体からの光が撮像部の撮像面に結像する状態で、取得され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接合装置において、前記測定手段による前記位置ずれの測定動作と前記アライメント手段による前記位置ずれの補正動作とが繰り返し実行されることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係る接合装置において、前記アライメント手段は、前記両被接合物の接触状態を維持したまま前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の発明に係る接合装置において、前記アライメント手段は、表面活性化処理が施された前記両被接合物に対して、前記両被接合物の加圧接触状態を維持したまま前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係る接合装置において、前記相対移動手段は、前記測定手段による前記位置ずれの測定動作の後に、前記両被接合物を前記所定方向において相対的に移動して前記両被接合物の接触状態を一旦解除し、前記アライメント手段は、前記両被接合物の接触解除状態において、前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行い、前記相対移動手段は、前記アライメント手段による前記位置合わせ後において、前記両被接合物を再び接触させる再接触動作を行うことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項８の発明に係る接合装置において、前記相対移動手段は、表面活性化処理が施された前記両被接合物に対して、前記再接触動作を行うことを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係る接合装置において、前記第１の被接合物に設けられた金属バンプと前記第２の被接合物にて前記金属バンプに対向する対向部分とが接触する状態において、前記金属バンプを加熱または冷却する加熱冷却手段、をさらに備え、前記加熱冷却手段は、前記金属バンプと前記対向部分との接触状態において、前記金属バンプを加熱して溶融させ、前記測定手段は、前記金属バンプと前記対向部分との接触状態であり且つ前記金属バンプの加熱溶融状態でもある第１の状態において前記位置ずれを測定し、前記アライメント手段は、前記第１の状態において前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行い、前記加熱冷却手段は、前記位置合わせ後において前記金属バンプを冷却して固化させることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る接合装置において、前記測定手段は、前記加熱冷却手段による前記金属バンプの加熱開始から所定時間経過後に前記位置ずれを測定することを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１１のいずれかの発明に係る接合装置において、前記両被接合物は、接触前において固相状態を有することを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明に係る接合装置において、前記両被接合物の少なくとも一方は、その接合表面に樹脂層を有しており、前記測定手段は、前記樹脂層部分において前記両被接合物が接触した状態において、前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする。

請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項１３のいずれかの発明に係る接合装置において、前記両被接合物の平行度を調節する調節機構、をさらに備え、前記調節機構は、非接触状態における前記両被接合物の位置ずれと接触状態における前記両被接合物の位置ずれとに基づいて、前記両被接合物の接触直前における前記平行度を推定し、その推定結果に基づき、前記両被接合物の平行度を調節することを特徴とする。

請求項１５の発明は、請求項１ないし請求項１４のいずれかの発明に係る接合装置において、前記アライメント手段は、前記測定手段による前記位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まる場合には、前記所定方向に平行な軸周りの回転方向の移動を伴うことなく、前記平面に平行な２つの並進方向に移動して前記位置合わせを行うことを特徴とする。

請求項１６の発明は、第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合方法であって、ａ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを所定方向において相対的に移動し前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを接触させるステップと、ｂ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物との接触状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれを測定するステップと、ｃ）前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うステップと、を備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項１６に記載の発明によれば、第１の被接合物と第２の被接合物とが接触した状態において、両被接合物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれが測定され、当該位置ずれが補正されて両被接合物の位置合わせが行われるので、接触に起因する位置ずれを補正することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像に基づいて両被接合物の位置ずれが測定されるので、測定誤差が少ない。

また特に、請求項３に記載の発明によれば、ベクトル相関法を用いることによって、アライメントマークを精度良く検出することができる。

また特に、請求項４に記載の発明によれば、両被接合物の間に焦点を合わせることによって、非常に高精度に位置ずれを検出することが可能である。

また特に、請求項５に記載の発明によれば、位置ずれの測定動作と位置ずれの補正動作とが繰り返し実行されるので、高精度にアライメントすることができる。

また特に、請求項７に記載の発明によれば、表面活性化処理が施された両被接合物に対して、当該両被接合物の加圧状態を維持したまま位置ずれを補正して両被接合物の位置合わせが行われるので、良好な接合状態を実現することができる。

また特に、請求項１１に記載の発明によれば、金属バンプの加熱開始から所定時間経過後に位置ずれが測定されるので、昇温中のずれを良好に補正することが可能である。

また特に、請求項１５に記載の発明によれば、位置合わせの最終段階において並進方向の移動のみを行うことによって、回転方向の駆動動作に伴う新たな位置ずれの発生を防止し、良好な位置合わせを実現することが可能である。

接合装置の内部構造を示す側面図である。 接合装置の内部構造を示す側面図である。 ステージおよびヘッド付近を示す概略斜視図である。 一方の被接合物に付される２つのアライメントマークを示す図である。 他方の被接合物に付される２つのアライメントマークを示す図である。 両被接合物に関する撮影画像を示す図である。 １組のマークが互いにずれている状態を示す図である。 第１実施形態に係る動作を示すフローチャートである。 両被接合物が正しく配置されている様子（非接触状態）を示す図である。 両被接合物が正しく配置されている様子（接触状態）を示す図である。 両被接合物が傾斜配置される様子を示す図である。 両被接合物がその一端側で接触を開始する様子を示す図である。 両被接合物が、水平方向における位置ずれを伴った状態で接触する様子を示す図である。 両被接合物の接触状態が一旦解除されてアライメント動作が実行される様子を示す図である。 ぼけの無い状態で取得されたマークの撮影画像を示す図である。 ぼけを伴って取得されたマークの撮影画像を示す図である。 アライメントマーク撮影時の合焦状態を説明する図である。 第２実施形態に係る動作を示すフローチャートである。 平行度のずれを伴う状態での接触動作を示す概略図である。 平行度のずれを伴う状態での接触動作を示す概略図である。 平行度のずれを伴う状態での接触動作を示す概略図である。 水平位置ずれ量ΔＤとＺ位置補正量ΔＺとの関係を示す図である。 第３実施形態における動作を示すフローチャートである。 接触状態を維持したまま、両被接合物の相互間の位置ずれが補正される様子を示す図である。 第４実施形態に係る動作を示すフローチャートである。 ヘッドの温度変化を示す図である。 位置ずれが存在する状態を示す図である。 金属バンプの溶融状態において、両被接合物の水平方向における位置合わせが実行される様子を示す図である。 金属バンプの溶融状態において、両被接合物の水平方向における位置合わせが実行される様子を示す図である。 変形例に係る両被接合物を示す図である。 別の変形例に係る両被接合物を示す図である。 さらに別の変形例に係る動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜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実施形態に係る接合装置１（１Ａとも称する）の内部構造を示す側面図である。なお、以下、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。

接合装置１は、減圧下のチャンバ（真空チャンバ）２内で、被接合物９１と被接合物９２とを対向させて加圧および加熱し、両被接合物９１，９２を接合する装置である。ここでは、図９および図１０にも示すように、基板９１とチップ（部品）９２とを接合する状況、より詳細には、基板９１のパッド（電極）９３とチップ９２の金属バンプ（電極）９４とを接合する状況、を想定する。金属バンプ９４としては、適宜のハンダ材料で形成される所謂ハンダバンプを用いることが可能である。また、金属バンプ９４は、これに限定されず、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等の各種の金属材料を用いて形成されるものであってもよい。なお、図９等においては、図示の都合上、パッド９３および金属バンプ９４が誇張して示されている。

また、両被接合物９１，９２（パッド９３および金属バンプ９４）の接合表面には、表面活性化処理が予め施されている。ここでは、接合装置１の外部の装置において、両被接合物９１，９２に対する表面活性化処理が予め施され、その後、当該両被接合物９１，９２が接合装置１に搬入されるものとする。

表面活性化処理は、両被接合物９１，９２の接合表面を活性化する処理であり、ビーム照射部を用いて特定物質（例えばアルゴン）を放出することにより実行される。当該ビーム照射部は、イオン化された特定物質（アルゴン等）を電界で加速し両被接合物９１，９２の接合表面に向けて当該特定物質を放出することにより、両被接合物９１，９２の接合表面を活性化する。換言すれば、ビーム照射部は、両被接合物９１，９２の接合表面に向けてエネルギー波を照射することによって、両被接合物９１，９２の接合表面を活性化する。ビーム照射部としては、原子ビーム照射装置およびイオンビーム照射装置等が用いられる。

また、この接合装置１は、ヘッド２２に保持された部品９２とステージ１２に保持された基板９１とを接合し、当該部品９２を当該基板９１に実装する実装装置であるとも表現される。

この接合装置１は、両被接合物９１，９２の処理空間である真空チャンバ２を備える。真空チャンバ２は、排気管６と排気弁７とを介して真空ポンプ５に接続されている。真空ポンプ５の吸引動作に応じて真空チャンバ２内の圧力が低減（減圧）されることによって、真空チャンバ２は真空状態にされる。また、排気弁７は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、真空チャンバ２内の真空度を調整することができる。

また、両被接合物９１，９２は、ヘッド２２（加圧部材とも称する）の加圧面２２ｆ（図３参照）とステージ１２（加圧部材とも称する）の加圧面１２ｆとの間に介装される。具体的には、上側の被接合物９２は、ヘッド２２（より詳細にはその先端部に設けられた静電チャックあるいは機械式チャック等）によって保持される。同様に、下側の被接合物９１は、当該ステージ１２（より詳細にはその先端部に設けられた静電チャックあるいは機械式チャック等）によって保持される。

ヘッド２２は、当該ヘッド２２に内蔵されたヒータ２２ｈによって加熱され、ヘッド２２に保持された被接合物９２の温度を調整することができる。同様に、ステージ１２は、当該ステージ１２に内蔵されたヒータ１２ｈによって加熱され、ステージ１２上の被接合物９１の温度を調整することができる。また、ヘッド２２は、当該ヘッド２２に内蔵された空冷式の冷却装置等によって当該ヘッド２２自身を室温ＴＨ１付近にまで急速に冷却することもできる。ステージ１２も同様である。ヒータ１２ｈ，２２ｈ（特に２２ｈ）は、金属バンプ９４を溶融させる加熱手段（溶融手段）等として機能するとともに、金属バンプ９４を冷却して再び固化させる冷却手段（固化手段）等としても機能する。すなわち、ヒータ１２ｈ，２２ｈ（特に２２ｈ）は、金属バンプ９４を加熱または冷却する加熱冷却手段として機能する。

これらのヘッド２２およびステージ１２は、いずれも、真空チャンバ２内において、移動可能に設置されている。

ステージ１２は、スライド移動機構１４（図２参照）によってＸ方向に移動（並進移動）可能である。ステージ１２は、図２における比較的左側の待機位置（位置ＰＧ１付近）と比較的右側の接合位置（ヘッド２２直下の位置ＰＧ２付近）との間でＸ方向において移動する。スライド移動機構１４は高精度の位置検出器（リニアスケール）を有しており、ステージ１２は高精度に位置決めされる。

ヘッド２２は、アライメントテーブル２３によってＸ方向およびＹ方向（水平平面に平行な２つの並進方向）に移動（並進移動）されるとともに、回転駆動機構２５によってθ方向（Ｚ軸に平行な軸周りの回転方向）に回転される。ヘッド２２は、後述する位置認識部２８による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル２３および回転駆動機構２５によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。このように、鉛直方向（Ｚ方向）に垂直な平面に沿った各方向（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向）（端的に言えば水平方向）において、ステージ１２とヘッド２２とが相対的に移動することによって、ステージ１２に保持された被接合物９１とヘッド２２に保持された被接合物９２とが水平方向においてアライメントされる。

また、ヘッド２２は、Ｚ軸昇降駆動機構２６によってＺ方向に移動（昇降）される。ステージ１２とヘッド２２とがＺ方向に相対的に移動することによって、ステージ１２に保持された被接合物９１とヘッド２２に保持された被接合物９２とが接触し加圧されて接合される。なお、Ｚ軸昇降駆動機構２６は、複数の圧力検出センサ（ロードセル等）２９，３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）により検出された信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することも可能である。

図３は、ステージ１２およびヘッド２２付近を示す概略斜視図である。なお、図３においては、図示の簡略化のため、ステージ１２およびヘッド２２等は概略形状（略円柱形状）で示されている。

図３にも示すように、接合装置１は、３つのピエゾアクチュエータ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）と３つの圧力検出センサ３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）とをさらに備えている。

３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃとは、ヘッド２２とアライメントテーブル２３との間に設けられている。詳細には、３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、ヘッド２２の上面において互いに異なる位置（非同一直線上の３つの位置）において固定されている。より詳細には、３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、略円柱状のヘッド２２の略円形上面内の外周部付近において略等間隔で配置されている。また、３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、対応する各ピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの上端面とアライメントテーブル２３の下面とを接続している。換言すれば、３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ヘッド２２の加圧面に平行な平面内における３つの独立した位置（非同一直線上の位置）に配置されている。

３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、互いに独立して、Ｚ方向に伸縮可能であり、ヘッド２２の姿勢（詳細には２軸周り（例えばＸ軸周りおよびＹ軸周り）の姿勢角度）および位置（詳細にはＺ方向の位置）を微調整することが可能である。また、３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ヘッド２２の下面（加圧面）２２ｆに平行な平面内における３つの位置（非同一直線上の位置）での加圧力を測定することができる。各位置での加圧力を均等化するように３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを駆動することにより、ヘッド２２の下面２２ｆ（図２参照）とステージ１２の上面（加圧面）１２ｆとを平行に維持して、両被接合物９１，９２を接合することが可能である。

＜１−２．位置認識部＞
また、接合装置１は、被接合物９１，９２の水平位置（詳細にはＸ，Ｙ，θ）を認識する位置認識部２８を備えている。

図１および図２に示すように、位置認識部２８は、被接合物等に関する光像を画像データとして取得する撮像部（カメラ）２８Ｌ，２８Ｍ，２８Ｎを有する。撮像部２８Ｌ，２８Ｍ，２８Ｎは、それぞれ、同軸照明系を有している。なお、撮像部２８Ｍ，２８Ｎの各同軸照明系の光源としては、両被接合物９１，９２およびステージ１２等を透過する光（例えば赤外光）が用いられる。

ここにおいて、図４および図５に示すように、両被接合物９１，９２には、それぞれ、位置合わせ用のマーク（以下、アライメントマークなどとも称する）ＭＫが付されている。例えば、一方の被接合物９１に２つのアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ（図４参照）が設けられ、他方の被接合物９２にも２つのアライメントマークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ（図５参照）が設けられる。

両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（アライメント動作）は、位置認識部（カメラ等）２８により、両被接合物９１，９２に付された各アライメントマークＭＫの位置を認識することによって実行される。

例えば、図２に示すように、位置認識部２８の撮像部２８Ｌは、位置ＰＧ１に存在する被接合物９１の光像を画像データとして取得する。具体的には、真空チャンバ２の外部上方に配置された光源から出射された光は、真空チャンバ２の窓部２ａを透過して被接合物９１（位置ＰＧ１）に到達して反射される。そして、被接合物９１で反射された光は、再び真空チャンバ２の窓部２ａを透過して進行し、撮像部２８Ｌに到達する。このようにして、撮像部２８Ｌは、被接合物９１に関する光像を画像データとして取得する。そして、撮像部２８Ｌは、当該画像データに基づいてアライメントマークＭＫ１（ＭＫ１ａ等）を抽出するとともに、当該アライメントマークＭＫ１の位置を認識し、ひいては被接合物９１の位置を認識する。

同様に、位置認識部２８の撮像部２８Ｍは、位置ＰＧ２に存在する被接合物９２の光像を画像データとして取得する。具体的には、真空チャンバ２の外部下方に配置された光源から出射された光は、真空チャンバ２の窓部２ｂを透過して被接合物９２（位置ＰＧ２）に到達して反射される。そして、被接合物９２（詳細にはその一部）で反射された光は、再び真空チャンバ２の窓部２ｂを透過して進行し、撮像部２８Ｍに到達する。このようにして、撮像部２８Ｍは、被接合物９２に関する光像を画像データとして取得する。また、撮像部２８Ｍは、当該画像データに基づいてアライメントマークＭＫ２（ＭＫ２ａ等）を抽出するとともに、当該アライメントマークＭＫ２の位置を認識し、ひいては被接合物９２の位置を認識する。

このように、被接合物９１が位置ＰＧ１付近に存在する状態において撮像部２８Ｌによる撮影画像ＧＬが取得され、被接合物９２が位置ＰＧ２付近に存在する状態において撮像部２８Ｍによる撮影画像ＧＭが取得される。その後、ステージ１２がスライド移動機構１４によってＸ方向に移動されることに伴って、被接合物９１が位置ＰＧ２付近へとＸ方向に移動される。

このとき、接合装置１は、各画像ＧＬ，ＧＭに基づいて、各被接合物９１，９２の基準位置からのずれ量をそれぞれ求めておく。そして、接合装置１は、当該ずれ量に基づいて、被接合物９１のＸ方向の移動量を調整するとともに、被接合物９２のＹ方向位置等をも調整する。これにより、被接合物９１が位置ＰＧ２に移動して、両被接合物９１，９２が離間して対向する状態において、両被接合物９１，９２の水平方向における相対位置関係はほぼ正しい状態になる。このような大まかな位置合わせ動作をラフアライメントとも称する。あるいは、当該位置合わせ動作は、後述するような更に精緻なアライメント動作（ファインアライメント動作とも称する）の前に行われるアライメント動作であることから、プリアライメント動作とも称される。

また、後述するように、位置認識部２８は、ファインアライメント動作のための位置測定動作を実行することが可能である。具体的には、位置認識部２８は、両被接合物９１，９２が対向する状態において、撮像部２８Ｍ，２８Ｎの各同軸照明系から出射された照明光の透過光および反射光に関する撮影画像（画像データ）ＧＡを用いて、両被接合物９１，９２の位置を認識することもできる。換言すれば、両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（ファインアライメント動作）は、当該位置認識部（カメラ等）２８により、両被接合物９１，９２に付された２組のアライメントマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を同時に認識することによって実行される。

より詳細には、図１に示すように、撮像部２８Ｍにおける同軸照明系の光源（不図示）から出射された光は、ミラー２８ｅで反射されてその進行方向が変更され上方に進行する。当該光は、さらに、窓部２ｂ（図１）および両被接合物９１，９２の一部（あるいは全部）を透過した後に両被接合物９１，９２の各マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射されると、今度は逆向き（下向き）に進行する。そして、再び、窓部２ｂを透過してミラー２８ｅで反射されて、その進行方向が左向きに変更され、撮像部２８Ｍ内の撮像素子に到達する。位置認識部２８は、このようにして両被接合物９１，９２に関する光像（マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像）を撮影画像ＧＡａ（図６参照）として取得し、当該画像ＧＡａに基づいて両被接合物９１，９２に付された或る１組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）の位置を認識するとともに、当該１組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）を求める（図７参照）。図７は、１組のマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａが互いにずれている状態を示す図である。

同様に、撮像部２８Ｎにおける同軸照明系の光源（不図示）から出射された光は、ミラー２８ｆで反射されてその進行方向が変更され上方に進行する。当該光は、さらに、窓部２ｂ（図１）および両被接合物９１，９２の一部あるいは全部を透過した後に両被接合物９１，９２の各マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂで反射されると、今度は逆向き（下向き）に進行する。そして、再び、窓部２ｂを透過してミラー２８ｆで反射されて、その進行方向が右向きに変更され、撮像部２８Ｎ内の撮像素子に到達する。位置認識部２８は、このようにして両被接合物９１，９２に関する光像（マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む画像）を撮影画像ＧＡｂ（図６参照）として取得し、当該画像ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２に付された他の１組のマーク（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識するとともに、当該１組のマーク（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）を求める。なお、ここでは、撮像部２８Ｍ，２８Ｎによる撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂの撮影動作は、ほぼ同時に実行される。

その後、位置認識部２８は、これら２組のマークの位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）と２組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向における両被接合物９１，９２の相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。そして、位置認識部２８により認識された当該相対的ずれ量ΔＤが低減されるように、ヘッド２２が２つの並進方向（Ｘ方向およびＹ方向）と回転方向（θ方向）とに駆動される。これにより、両被接合物９１，９２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。

このようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に垂直な平面（水平平面）内における位置ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）が測定され、当該位置ずれ量ΔＤを補正するアライメント動作（ファインアライメント動作）が実行される。後述するように、位置ずれ量ΔＤの測定動作は、両被接合物９１，９２の非接触状態において実行されるとともに、両被接合物９１，９２の接触状態においても実行される。

なお、ここでは、２つのカメラ２８Ｍ，２８Ｎを用いて、２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを並列的に（ほぼ同時に）撮影して取得する場合を例示するが、これに限定されない。たとえば、１つのカメラ２８ＭをＸ方向および／またはＹ方向に移動することによって、各撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを逐次的に撮影して取得するようにしてもよい。

＜１−３．接合動作＞
つぎに、図８を参照しながら、第１実施形態に係る動作について説明する。図８は、第１実施形態に係る動作を示すフローチャートである。

図８においては、上述のプリアライメント動作（ラフアライメント動作）は既に実行されているものとする。プリアライメント動作後においては、両被接合物９１，９２は、非接触状態で対向配置されている。

その後、ステップＳ１１，Ｓ１２において、非接触状態におけるファインアライメント動作（上述）がさらに実行される。

具体的には、ステップＳ１１において、まず、非接触状態における両被接合物９１，９２（図９参照）の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図６参照）が取得される。そして、当該２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）がそれぞれ求められる。

詳細には、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを同時に読み取った画像ＧＡａに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘａ，Δｙａ）が算出される。同様に、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを同時に読み取った画像ＧＡｂに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）が算出される。そして、当該ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が測定される。なお、後述するように、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像ＧＡａをベクトル相関法を用いて解析することによれば、より高精度に位置を求めることが可能である。画像ＧＡｂについても同様である。

その後、ステップＳ１２において、当該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を補正すべく、両被接合物９１，９２が相対的に移動する。具体的には、ステージ１２が固定された状態において、ヘッド２２が位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を解消するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する。これにより、両被接合物９１，９２は、水平方向において、非常に高い精度（たとえば許容誤差が０．２マイクロメートル以内）でアライメントされる。図９は、このような状態を示す概念図である。すなわち、図９は、両被接合物９１，９２が水平方向において正しい位置関係を有している状態を示している。なお、図９においては、両被接合物９１，９２は、鉛直方向に離間して配置されており、両被接合物９１，９２は未だ接触していない。

その後、ステップＳ１３において、Ｚ軸昇降駆動機構２６を駆動することによって、ヘッド２２を下降させて、両被接合物９１，９２を接触させる（図１０参照）。図１０は、両被接合物９１，９２が、水平方向において正しい位置関係を有する状態で、接触している様子を示している。なお、このとき、圧力検出センサ２９等の検出結果に基づいて、両被接合物９１，９２の相互間の接触圧が所定値（たとえば０．１Ｎ／ｍｍ^２）になるように調整される。

しかしながら、このような接触動作後においては、実際には、図１３に示すように両被接合物９１，９２は正しい位置関係（図１０）からずれていることが多い。このような接触に伴う位置ずれは、仮に両被接合物９１，９２が接触前に正しい位置関係を有していたとしても、両被接合物９１，９２が接触する際に物理的な衝撃力が作用することなどに起因して生じ得る。

また、特に、このような位置ずれは、次のような要因によって招来されることがある。
具体的には、接触前の時点において、図９のような理想状態（平行配置状態）とは異なる状態（傾斜状態）で両被接合物９１，９２が配置されることがある。より詳細には、図１１に示すように、ステージ１２とヘッド２２との両者の平行度が十分ではなく、当該両者１２，２２（ひいては両被接合物９１，９２）が若干傾いて配置されることがある。

そして、このような場合には、図１２に示すように、被接合物９２の下降に伴って、まず、所定方向における一端側（たとえば図の右側）において被接合物９２が被接合物９１に接触する。その後、当該接触部分での摺動動作を伴いながら被接合物９２が被接合物９１に対して水平方向（たとえば図の右側）に移動するとともに、被接合物９２が他端側（たとえば図の左側）においても下降する。このようにして、両被接合物９１，９２が徐々に平行状態に近づくように相対的な姿勢が変更されて、当該両被接合物９１，９２の接触面積が徐々に増大していく。なお、両被接合物９１，９２の接触動作および摺動動作は、より詳細には、被接合物９２の金属バンプ９４が、当該金属バンプ９４に対向する（被接合物９１の）パッド９３に接触しつつ移動することによって行われる。そして、このような動作の結果、図１３に示すように、両被接合物９１，９２が、水平方向における位置ずれを伴った状態で接触する。

なお、ここでは、位置ずれの要因の一つとして、両被接合物９１，９２の傾斜配置を例示した。ただし、実際には、両被接合物９１，９２が傾斜していない場合にも種々の要因によって、上記のような位置ずれが生じ得る。

上記のような接触後の位置ずれを解消することを企図して、この実施形態に係る接合装置１は、被接合物９１と被接合物９２とが接触した状態において、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれを測定する。そして、当該接合装置１は、当該位置ずれを補正して両被接合物の位置合わせを行う。このような動作によれば、両被接合物９１，９２を水平方向において更に正確に位置決めした状態で、当該両被接合物９１，９２を接合することが可能である。

具体的には、まず、ステップＳ１４（図８）において、「接触状態」（図１３）における両被接合物９１，９２の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図６参照）が取得される。そして、当該２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）がそれぞれ測定される。

ここにおいて、両被接合物９１，９２の接触状態（ステップＳ１４）においては、被接合物９１の表面上の凸部であるパッド９３と被接合物９２の表面上の凸部である金属バンプ９４とが接触している。一方、被接合物９１の表面上の非凸部に設けられたマークＭＫ１と被接合物９２の表面上の非凸部に設けられたマークＭＫ２とは、図９（あるいは図１１）等に示すように、Ｚ方向において離間して配置されている。

そして、このステップＳ１４においても、ステップＳ１１と同様に、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを同時に読み取った画像ＧＡａに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘａ，Δｙａ）が算出される。同様に、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを同時に読み取った画像ＧＡｂに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）が算出される。そして、ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が測定される。

その後、ステップＳ１５において、当該位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まっていないと判定されると、ステップＳ１６に進む。なお、位置ずれ量が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かは、たとえば、３つの位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の全てがそれぞれの許容誤差範囲に収まっている旨の条件を充足するか否かに基づいて判定されればよい。

ステップＳ１６においては、両被接合物９１，９２がＺ方向において相対的に離れる向きに移動され、両被接合物９１，９２の接触状態が一旦解除される（図１４参照）。詳細には、ヘッド２２が上昇されることによって、両被接合物９１，９２の接触状態が解除される。

そして、ステップＳ１７において、両被接合物９１，９２の非接触状態、すなわち両被接合物９１，９２が水平方向において自由に移動可能な状態にて、両被接合物９１，９２が当該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を補正すべく相対的に移動され、位置合わせ動作（アライメント動作）が実行される（図１４参照）。具体的には、ステージ１２が固定された状態において、ヘッド２２が、位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を解消するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する（図１４の左向き矢印参照）。

その後、ステップＳ１３に戻り、接合装置１は、Ｚ軸昇降駆動機構２６を駆動して、ヘッド２２を下降させ、両被接合物９１，９２を再度接触させる。

そして、ステップＳ１４の動作、すなわち接触状態における両被接合物９１，９２の位置ずれ測定動作が再度実行され、ステップＳ１５に進む。

上記のような動作（特に、接触状態における位置ずれ測定動作、および位置ずれを補正する補正動作）が、１回、あるいは所定周期（たとえば１秒）間隔等で複数回繰り返し実行されることによれば、両被接合物９１，９２相互間における接触動作自体に起因する位置ずれが低減される。したがって、両被接合物９１，９２は、接触後の最終状態においても、水平方向において非常に高い精度（たとえば許容誤差が０．２マイクロメートル以内）でアライメントされる（図１０参照）。

そして、ステップＳ１５において、両被接合物９１，９２の位置ずれが許容誤差範囲内に収まっていると判定されると、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９においては、両被接合物９１，９２が加圧されるとともに加熱され、両被接合物９１，９２が接合される。具体的には、被接合物９２の金属バンプ９４が被接合物９１のパッド９３に接触した状態で、金属バンプ９４が加熱溶融されパッド９３に対して接合される。その後、適宜の冷却期間を経て金属バンプ９４が固化した後に加圧状態が解除される。このようにして、両被接合物９１，９２が良好にアライメントされて接合される。

以上のように、この実施形態に係る動作によれば、接触状態における実際の位置ずれが測定され、当該位置ずれを補正するアライメント動作が実行されるので、両被接合物９１，９２を非常に高精度にアライメントすることが可能である。この結果、両被接合物９１，９２等で構成されるデバイス（半導体デバイス）等が非常に精密に製造される。

また、上記のステップＳ１１，Ｓ１４においては、上述したように、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ａと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ａとの双方を含む撮影画像ＧＡａが取得される（図４〜図６参照）。同様に、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ｂと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ｂとの双方を含む撮影画像ＧＡｂが取得される。そして、撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２の位置ずれが測定される。

ここにおいて、位置測定用の撮影画像ＧＡａは、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ａと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ａとが同時に読み取られて取得された画像である。同様に、位置測定用の撮影画像ＧＡｂは、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ｂと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ｂとが同時に読み取られて取得された画像である。

仮に２つのアライメントマークを２つの異なる画像でそれぞれ別個に読み取る場合には、当該２つの画像の座標系相互間のマッチング誤差等に起因する相対的な位置誤差が、２つのアライメントマークの位置ずれ検出時に生じ得る。たとえば、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ａを画像ＧＣで取得し、被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ａを別の画像ＧＤで読み取る場合には、画像ＧＣにおける座標系と画像ＧＤにおける座標系とのマッチング誤差等に起因して、２つのアライメントマークのＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの相互間のずれ量に誤差が生じ得る。特に、２つの画像ＧＣ，ＧＤが別個の時点で取得されるために、種々の振動等によって２つのアライメントマークのＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの相対位置関係が正しく把握されず、誤差が生じることもある。

一方、上記実施形態の態様によれば、撮影画像ＧＡａは、両被接合物９１，９２に付されたアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを同時に読み取って取得された画像である。したがって、当該画像ＧＡａを用いることによれば、上記のような誤差の発生を防止できる。画像ＧＡｂに関しても同様である。

また、上記実施形態では、ステップＳ１１，Ｓ１４において、両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａをＺ方向に離間させた状態で撮影画像ＧＡａが取得され、撮影画像ＧＡａ内の両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａに対応する部分のエッジがベクトル相関法により検出される。

図１５は、ぼけの無い状態で取得されたマークＭＫ１ａの撮影画像（円形形状）を示す概念図であり、図１６は、ぼけを伴って取得されたマークＭＫ１ａの撮影画像（円形形状）を示す概念図である。本実施形態に係るベクトル相関法においては、エッジ図形の特徴量（たとえばエッジ部分での濃淡情報（濃淡の傾斜方向））がベクトル化された状態で取得される。そして、両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの画像に関するエッジ部分でのベクトルの「向き」の情報が主に用いられて比較動作が実行される。そのため、両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの画像を画素単位で比較する場合に比べて、画像のぼけ具合による影響が低減される。

このように、ベクトル相関法を用いることによれば、画像のぼけ具合による影響を低減することが可能であり、アライメントマークの位置を精度良く検出することができる。なお、撮影画像ＧＡｂにおいても同様である。

また、上記実施形態の撮像部２８Ｍ，２８Ｎは、それぞれ、物体からの光の結像位置を調節する焦点位置調節機構を有している。焦点位置調節機構は、撮影レンズのレンズ位置を移動させ、所定の被写体距離に存在する物体からの光を撮像面に結像させることによって、当該物体の像を合焦状態で撮影させることができる。そして、撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂは、それぞれ、たとえば次のような合焦状態態で取得される。

具体的には、撮影画像ＧＡａは、アライメントマークＭＫ１ａのＺ方向位置ＰＺ１（ＰＺ１ａ）とアライメントマークＭＫ２ａのＺ方向位置ＰＺ２（ＰＺ２ａ）との間のＺ方向位置ＭＰ（図１７参照）の仮想物体からの光が撮像部２８Ｍの撮像面に結像する状態で、取得される。同様に、撮影画像ＧＡｂは、アライメントマークＭＫ１ｂのＺ方向位置ＰＺ１（ＰＺ１ｂ）とアライメントマークＭＫ２ｂのＺ方向位置ＰＺ２（ＰＺ２ｂ）との間のＺ方向位置ＭＰの仮想物体からの光が撮像部２８Ｍの撮像面に結像する状態で、取得される。

このように、両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの間（好ましくは中間（中央））に焦点を合わせることによれば、両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａのぼけ具合のバランスを図り（一方のぼけ具合が非常に大きくなることを防止し）、高精度に位置ずれを検出することが可能である。

また、上記実施形態においては、表面活性化処理が施された両被接合物９１，９２（具体的には、パッド９３および金属バンプ９４）に対して、ステップＳ１３の接触動作が（多くの場合）複数回繰り返し実行される。この接触動作（加圧接触動作）によれば、接合界面における不要な再吸着物層が押し破られて除去され、接合界面におけるボイドが低減された良好な活性化接合が達成され得る。より詳細には、再吸着物層がこの接触動作に伴って押し破られて除去され、当該再吸着物層の下の新生面が露出することによって、良好な接合が実現される。

一般的に、２つの接合表面はそれぞれ微視的には比較的大きな凹凸を有しており、比較的少数の点で接触している。仮に、１回の接触動作のみで再吸着物層を押し破ろうとするとすると、比較的少数の点（たとえば１点）で再吸着物層を潰すことになるため、比較的大きな圧力を要する。

一方、上記実施形態において、ステップＳ１３の接触動作が複数回繰り返し実行される場合には、両被接合物９１，９２の再接触動作（ステップＳ１３）に伴って多数の箇所で再吸着物層が押し破られて除去され、両者の接合表面相互間での接触点が増大し、両被接合物９１，９２が多数の点で接触する。たとえば、１回目の接触動作直後よりも２回目の接触動作直後の方が、両被接合物９１，９２は比較的多数の点で接触する。そのため、多数の点において新生面が露出して良好な接合が実現される。また、１回のみの接触動作が行われる場合に比べて、比較的小さな圧力（接触圧）でも良好な接合が可能になる。

＜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、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

この第２実施形態においては、接触後の位置ずれ測定に応じて平行度の調整動作をも実行する場合について例示する。

上述したように、図１０のようにステージ１２とヘッド２２との両者の平行度が十分ではなく、当該両者１２，２２が傾いて配置され、ひいては両被接合物９１，９２が傾斜して（非平行状態で）配置されることがある。そして、このような傾斜に起因して、接触状態におけるずれ等が大きくなることがある。

そこで、この第２実施形態においては、接触後の位置ずれ測定に応じて平行度の調整動作をも実行する。具体的には、図１８に示すように、接触後の位置ずれ測定（ステップＳ１４）に応じて、平行度の調整動作（ステップＳ２２）が１回のみ実行される。なお、図１８は、この第２実施形態に係る動作を示すフローチャートである。

詳細には、ステップＳ１４の次のステップＳ２１において、平行度調整動作（ステップＳ２２）が既に実行されたか否かの判定動作が実行される。そして、平行度調整動作が実施済みである場合にはステップＳ２１からステップＳ１５に進み、平行度調整動作が未実施である場合にはステップＳ２１からステップＳ２２に進む。ここでは、まず、平行度調整動作が未実施でありステップＳ２２に進むものとする。

図１９〜図２１は、平行度のずれを伴う状態での接触動作（ステップＳ１３）を示す概略図である。これらの図を参照しながら、ステップＳ２２の動作等について説明する。

図１９（図１２も参照）に示すような右肩下がりの傾斜状態を有する被接合物９２が被接合物９１に対して図の右側において接触した後、その接触部分において摺動動作を伴いながら、両被接合物９１，９２の相互間の傾斜角度が低減されていき、当該両被接合物９１，９２が徐々に接触していく（図２０参照）。そして、最終的に、両被接合物９１，９２が互いに平行に配置されて接触する状態においては、図２１（図１３も参照）に示すように、両被接合物９１，９２の水平向における位置ずれは、値ΔＤに到達する。

ここにおいて、非接触状態での位置ずれ測定動作（ステップＳ１１）においては誤差ΔＤ（ΔＤ０とも表記する）が全く存在しない（ΔＤ０＝０）と仮定すると、接触状態での位置ずれ測定動作（ステップＳ１４）における測定結果ΔＤ（ΔＤ１とも表記する）は、対向面の摺動動作に伴う位置ずれ量であると考えられる。このように、「非接触状態」における両被接合物９１，９２の位置ずれΔＤ０と「接触状態」における両被接合物９１，９２の位置ずれΔＤ１との差（ΔＤ１−ΔＤ０）は、両被接合物９１，９２の接触時における摺動動作に伴う位置ずれ量ＤＤであるとして求められる。

また、このような水平方向の位置ずれ量ＤＤは、被接合物９２の傾斜角度、換言すれば、被接合物９２の端位置でのＺ方向ずれ量ΔＺとの間に所定の関係を有している。図２２は、位置ずれ量ＤＤとＺ方向変位量ΔＺとの関係を示す図である。なお、図２２の関係は、予め実験等によって求められればよい。

具体的には、接触前における被接合物９２の所定位置（図の右端位置）でのＺ方向変位量（平行状態との比較変位）ΔＺが大きくなるにつれて、接触に伴う位置ずれ量ＤＤは大きくなる。換言すれば、被接合物９２の被接合物９１に対する傾斜角度が大きくなるにつれて、位置ずれ量ＤＤは大きくなる。すなわち、両被接合物９１，９２の接触前の傾斜角度が大きい程、両被接合物９１，９２は接触時に大きくずれる。

この実施形態においては、ステップＳ２２において、位置ずれ量ＤＤと変位ΔＺとの関係（図２２）に基づいて、両被接合物９１，９２の平行度を調節する。具体的には、３つのピエゾアクチュエータ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の伸縮量を適宜に調整することによって、Ｘ方向の一端側位置でのヘッド２２のＺ方向変位ΔＺが変更される。たとえばＸ方向において被接合物９２の右端位置をその左端位置に比べて値ΔＺ上昇させることによって、被接合物９２の両被接合物９１，９２に対する姿勢を変更する。Ｙ方向においても同様の姿勢調整動作を行えばよい。このように、位置ずれ量ＤＤに対応する変位ΔＺを解消するようにヘッド２２の姿勢を変更する。

このようにして、ピエゾアクチュエータ３１を用いてヘッド２２の傾斜角度を変更することによって、ヘッド２２のステージ１２に対する平行度を調整する。この結果、両被接合物９１，９２の非接触状態における平行度が調整される。

なお、位置ずれ量ＤＤと変位ΔＺとの関係を用いて両被接合物９１，９２の平行度を調整することは、非接触状態における両被接合物の位置ずれと接触状態における両被接合物の位置ずれとに基づいて両被接合物の接触直前における平行度を計測（推定）し、その計測結果（推定結果）に基づいて両被接合物の平行度を調節（調整）することである、とも表現される。

このような平行度調整動作が、図１８のステップＳ２２において実行される。そして、両被接合物９１，９２の平行度が理想状態に近づいた後に、ステップＳ１１，Ｓ１２における非接触状態でのアライメント動作が再度実行される。その後、ステップＳ１３での接触動作が再度実行される。

平行度調整動作（ステップＳ２２）の後に両被接合物９１，９２が再び接触する際（ステップＳ１３）には、両被接合物９１，９２が非平行であることに起因する誤差が低減される。そのため、次のステップＳ１４で測定される位置ずれ量も低減される。そして、平行度調整動作が実施済みである旨がステップＳ２１で判定されると、ステップＳ２１からステップＳ１５に進む。ステップＳ１５以降においては、第１実施形態と同様の動作が実行される。

以上のような動作によれば、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、特にこの第２実施形態では、ステップＳ２２にて、非接触状態における両被接合物の位置ずれと接触状態における両被接合物の位置ずれとに基づいて、両被接合物の接触直前における平行度が推定され、その推定結果に基づき、両被接合物の平行度が調節される。そして、その後に、再度、両被接合物９１，９２が接触する。そのため、非平行状態に起因する無用な力が接触時（再接触時）に作用することを防止できるので、接触後（再接触後）の位置ずれ量を特に低減することができる。

なお、この第２実施形態においては、ステップＳ２２の平行度調整動作は、（ステップＳ２１での判定動作によって）１回のみ実行される場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、数回繰り返して実行するようにしてもよい。これによれば、平行度に関する誤差を徐々に低減することが可能である。

＜３．第３実施形態＞
第１実施形態においては、接触後の位置ずれを解消するために、被接合物９２を一旦上昇させて両被接合物９１，９２を一旦非接触状態にする場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、両被接合物９１，９２の接触状態を維持したまま当該両被接合物９１，９２の位置ずれを補正して当該両被接合物９１，９２の位置合わせを行うようにしてもよい。第３実施形態においては、このような変形例について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図２３は、第３実施形態における動作を示すフローチャートである。図２３に示すように、この実施形態においては、所定量以上の位置ずれが存在すると判定される（ステップＳ１５）場合には、ステップＳ１６（図８）の接触解除動作を伴うことなくそのままステップＳ２７に進む。

そして、ステップＳ２７においては、図２４に示すように、両被接合物９１，９２の接触状態（加圧接触状態）が維持されたまま当該両被接合物９１，９２の水平方向における位置合わせが実行される。具体的には、ステップＳ１４で検出された位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を補正すべく、ヘッド２２が水平方向（詳細にはＸ方向、Ｙ方向およびθ方向）に移動され、位置合わせ動作（アライメント動作）が実行される。これにより、位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が補正される。

このような態様によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、当該位置ずれを補正するアライメント動作が両被接合物９１，９２の接触状態を維持したまま実行されるので、接触状態解除のための動作に要する時間を短縮することができる。なお、第３実施形態の態様は、両被接合物９１，９２の相互間の接触面積が小さい場合（および／または接触抵抗が小さい場合）など、両被接合物９１，９２が接触状態のまま動き易い場合等に特に有用である。

また、第３実施形態においては、表面活性化処理が施された両被接合物９１，９２（具体的には、パッド９３および金属バンプ９４）が接触状態を維持したまま摺動する。そして、このような摺動動作を１回以上（特に複数回繰り返して）実行することによれば、接合界面における不要な再吸着物層がこの摺動動作に伴って押し破られて除去され、接合界面におけるボイドが低減された良好な活性化接合が達成され得る。より詳細には、再吸着物層がこの摺動動作に伴って押し破られて除去され、当該再吸着物層の下の新生面が露出することによって、良好な接合が実現される。

上述したように、一般的には、２つの接合表面はそれぞれ微視的には比較的大きな凹凸を有しており、比較的少数の点で接触している。仮に、摺動動作を伴わずに鉛直方向の圧力のみによって再吸着物層を押し破って除去しようとすると、比較的少数の点（たとえば１点）で再吸着物層を潰すことになるため比較的大きな圧力を要する。

一方、上記第３実施形態において、ステップＳ２７の水平移動動作（加圧摺動動作）が繰り返し実行される場合には、両被接合物９１，９２の摺動動作に伴って多数の箇所で再吸着物層が押し破られて除去され、両者の接合表面相互間での接触点が増大し、両被接合物９１，９２が多数の点で接触する。このような動作によれば、多数の点において新生面が露出して良好な接合が実現される。また、水平移動動作（加圧摺動動作）を伴わない場合に比べて、比較的小さな圧力（接触圧）でも良好な接合が可能になる。

＜４．第４実施形態＞
上記第１実施形態等においては、パッド９３と金属バンプ９４とが固相のまま位置合わせされた後に、当該パッド９３と金属バンプ９４とが加熱され接合される場合について例示した。

この第４実施形態では、パッド９３と金属バンプ９４とが接触し且つ金属バンプ９４が加熱され溶融した加熱溶融状態において、両被接合物９１，９２の位置ずれを測定し当該位置ずれを補正して両被接合物９１，９２の位置合わせを行い、当該位置合わせ後において金属バンプ９４を冷却して固化させる場合について例示する。すなわち、金属バンプ９４の加熱溶融状態において、アライメント動作を実行する場合について説明する。

図２５は、第４実施形態の動作を示すフローチャートである。以下では、図２５を参照しながら、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３は、それぞれ、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３（図８）と同様の動作である。ステップＳ３３において両被接合物９１，９２が接触状態にされ加圧処理が開始される（時刻Ｔ１）とともに、ステップＳ３４において加熱処理が開始される。

図２６はこの実施形態における温度プロファイルを示す図である。図２６に示されるように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間ＴＭ５１（例えば２秒程度）は昇温段階であり、当該期間ＴＭ５１において、ヘッド２２の温度は温度ＴＨ１まで上昇する。温度ＴＨ１は、金属バンプ９４の融点（溶融温度）ＭＴよりも高い温度である。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間ＴＭ５２（例えば５秒程度）は温度維持段階（定温段階）であり、当該期間ＴＭ５２においては、ヘッド２２の温度は温度ＴＨ１に維持される。時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間ＴＭ５３（例えば１５秒程度）は冷却段階であり、当該期間ＴＭ５３においては、ヘッド２２に内蔵された空冷式の冷却装置（冷却部）等によってヘッド２２が室温ＲＴ付近にまで冷却される。

この第４実施形態においては、原則として定温期間ＴＭ５２において、位置ずれ測定動作および再アライメント処理が実行される。そして、当該定温期間ＴＭ５２内において位置ずれ量ΔＤが第１の許容誤差範囲ＲＧ１（後述）内に収まるときには、図２６に示すように、期間ＴＭ５２経過後において直ちに冷却処理が実行される（図２６の太実線参照）。一方、当該定温期間ＴＭ５２経過後においても位置ずれ量が第１の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まらないときには、所定期間（たとえば３秒）を上限値とする延長期間ＴＭ５５にわたって、位置ずれ測定動作および再アライメント処理を継続する（図２６の太破線参照）。そして、当該延長期間ＴＭ５５内において位置ずれ量ΔＤが第１の許容誤差範囲ＲＧ１（後述）内に収まる場合には、冷却処理が直ちに実行される。また、延長期間ＴＭ５５の経過後において位置ずれ量ΔＤが第２の許容誤差範囲ＲＧ２内に収まる場合にも、冷却処理が直ちに開始される。一方、延長期間ＴＭ５５の経過後においても位置ずれ量ΔＤが第２の許容誤差範囲ＲＧ２内に収まらない場合には、エラー処理（例外処理）を実行する。なお、第２の許容誤差範囲ＲＧ２は、第１の許容誤差範囲ＲＧ１よりも広い範囲として設定される。たとえば、Ｘ方向位置に関して、−０．２マイクロメートル以上且つ＋０．２マイクロメートル以下の範囲が第１の許容誤差範囲ＲＧ１として定められ、−０．３マイクロメートル以上且つ＋０．３マイクロメートル以下の範囲が第２の許容誤差範囲ＲＧ２として定められる。同様に、Ｙ方向位置およびθ方向位置についても、それぞれ、第１の許容誤差範囲ＲＧ１および第２の許容誤差範囲ＲＧ２が定められる。

ステップＳ３５においては、昇温段階が終了するまで（換言すれば期間ＴＭ５１が経過するまで）待機する処理が実行される。このステップＳ３５の待機処理期間においては、図２６の昇温段階の処理、すなわち金属バンプ９４の加熱溶融処理が実行される。詳細には、金属バンプ９４と当該金属バンプ９４に対向するパッド９３（対向部分）との接触状態において、金属バンプ９４が加熱溶融される。

その後、ステップＳ３６においては、両被接合物９１，９２の接触状態且つ金属バンプ９４の加熱溶融状態において、位置ずれ測定が実行される。図２７に示すように、定温段階の継続中において、第１の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まらない位置ずれ量ΔＤが存在するときには、ステップＳ３７，Ｓ３８を経由してステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９においては、両被接合物９１，９２の接触状態且つ金属バンプ９４の加熱溶融状態が維持されたまま、当該両被接合物９１，９２の水平方向における位置合わせが実行される（図２８参照）。具体的には、ステップＳ３６で検出された位置ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）を補正すべく、ヘッド２２が水平方向（詳細にはＸ方向、Ｙ方向およびθ方向）に移動され、位置合わせ動作（アライメント動作）が実行される。図２８においては、ヘッド２２が例えば白矢印の向きに移動される様子が示されている。これにより、位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が補正され、両被接合物９１，９２が正しい位置関係を有する状態へと遷移する（図２９参照）。特に、この第４実施形態のステップＳ３９においては、金属バンプ９４が溶融状態であるため、金属バンプ９４と当該金属バンプ９４に対向するパッド９３とが互いに接触したまま、両被接合物９１，９２は水平方向において容易に移動することが可能である。

その後、再びステップＳ３６に戻り、ステップＳ３６〜ステップＳ３９の動作が繰り返される。このように、期間ＴＭ５２においては、接触状態における位置ずれ測定動作と、接触状態を維持したままでの位置ずれ補正動作とが繰り返し実行される。より詳細には、たとえば数百ｍｓ（ミリ秒）ごとにこれらの動作が繰り返し実行される。なお、定温段階ＴＭ５２中において、位置ずれ量が第１の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まっている場合には、ステップＳ３９の処理を実行することなく、ステップＳ３７からステップＳ４１を経由して再びステップＳ３６に戻る。

そして、定温段階ＴＭ５２が終了したことがステップＳ４１において判定されると、ステップＳ４３に進む。換言すれば、定温段階ＴＭ５２の終了後において、位置ずれ誤差が第１の許容誤差範囲ＲＧ１内であることが判定されると、ステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３では、ヘッド２２に内蔵された冷却部により冷却処理が実行され、金属バンプ９４が冷却され固化する。そして、図２６の冷却期間ＴＭ５３の経過後において、両被接合物９１，９２の加圧状態が解除される。このような動作により、両被接合物９１，９２が良好にアライメントされて接合される。

一方、位置ずれ量ΔＤが未だ第１の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まらず、且つ、定温段階終了後の延長期間ＴＭ５５が未終了（詳細には延長期間ＴＭ５５の上限値が未経過）である場合には、ステップＳ３７，Ｓ３８を経由してステップＳ３９の処理が再度実行される。ステップＳ３９では、両被接合物９１，９２の接触状態且つ金属バンプ９４の加熱溶融状態が維持されたまま、当該両被接合物９１，９２の水平方向における位置合わせが実行される（図２８参照）。

また、定温段階終了後の延長期間ＴＭ５５が終了した後においても、位置ずれ量ΔＤが未だ第１の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まらない場合には、ステップＳ３７，Ｓ３８を経由してステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、位置ずれ量ΔＤが第２の許容誤差範囲ＲＧ２内に収まるか否かが判定される。

位置ずれ量ΔＤが第２の許容誤差範囲ＲＧ２内に収まる場合には、そのままステップＳ４３に進み、冷却処理が実行される。

一方、位置ずれ量ΔＤが第２の許容誤差範囲ＲＧ２内にも収まらない場合には、ステップＳ４２からステップＳ４４に進み、エラー処理（不良品排除処理）が実行される。

以上のような動作によれば、第１実施形態等と同様に、接触状態における実際の位置ずれが測定され、当該位置ずれを補正するアライメント動作が実行されるので、両被接合物９１，９２を非常に高精度にアライメントすることが可能である。

また、当該位置ずれを補正するアライメント動作が両被接合物９１，９２の接触状態維持したまま実行されるので、接触解除のための動作に要する時間を短縮することができる。

また特に、金属バンプ９４と対向パッド９３との接触を伴うアライメント動作においては、一般的には、金属バンプ９４と対向パッド９３との接触時の衝撃力等に起因する位置ずれが生じ得る。また、金属バンプ９４が加熱され溶融される際（特に昇温段階）にも、金属バンプ９４が固相から液相に変化することに伴う位置ずれが生じ得る。

これに対して、この第４実施形態においては、金属バンプ９４と対向パッド９３との接触後において、実際の位置ずれが測定され、当該位置ずれを補正するアライメント動作が実行されるので、金属バンプ９４と対向パッド９３との接触時の衝撃力等に起因する位置ずれが良好に補正される。

また、金属バンプ９４が加熱溶融された後に、実際の位置ずれが測定されるとともに当該位置ずれを補正するアライメント動作が実行されるので、金属バンプ９４が固相から液相に変化することに伴う位置ずれをも良好に補正することができる。また、特に、上記実施形態においては、金属バンプ９４の加熱開始から所定時間経過後（詳細には昇温段階終了後）に位置ずれが測定されているので、溶融開始直後からの初期段階（昇温段階）において顕著に現れる位置ずれを、良好に補正することが可能である。

なお、この第４実施形態では、ステップＳ４１で定温段階ＴＭ５２の終了を待ってからステップＳ４３に進む場合を例示しているが、これに限定されず、位置ずれ量ΔＤが第１の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まっている場合には、定温段階ＴＭ５２に関する所定期間（たとえば５秒）の経過を待たずにステップＳ４３（冷却処理）に直ちに進むようにしてもよい。

また、ここでは、２つの許容誤差範囲ＲＧ１，ＲＧ２を設けているが、これに限定されない。たとえば、定温期間ＴＭ５２経過後においても位置ずれ量ΔＤが所定の許容誤差範囲ＲＧ１内に収まらないときには、直ちにエラー処理等を実行するようにしてもよい。

また、ここでは、延長期間ＴＭ５５を設ける場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、延長期間ＴＭ５５を設けることなく（換言すれば、延長期間ＴＭ５５をゼロ（秒）に設定し）、ステップＳ３８（図２５）で定温段階が終了したことが判定されるとステップＳ４２に進むようにしてもよい。

＜５．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、上記各実施形態においては、ファインアライメント用の撮影部として２台のカメラ２８Ｍ，２８Ｎが固定配置される場合を例示したがこれに限定されず、１台のカメラが移動して２箇所のアライメントマーク付近の画像をそれぞれ撮影するようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、ステージ１２がＸ方向に移動される場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、ステージ１２は固定されるようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、ヘッド２２がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に移動されることによって、ヘッド２２とステージ１２とがこれらの方向に相対的に移動される場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、逆に、ヘッド２２が固定され、且つ、ステージ１２がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に移動されることによって、ヘッド２２とステージ１２とがこれらの方向に相対的に移動されるようにしてもよい。

上記各実施形態においては、２つの被接合物９１，９２としてチップと基板との組み合わせを例示したが、これに限定されない。たとえば、半導体ウエハ（シリコン（Ｓｉ）基板）の接合にも上記の思想を適用することが可能である。詳細には、図３０に示すように、各半導体ウエハ９１，９２の接合面側に金（Ａｕ）の薄膜９５，９６がそれぞれ形成された半導体ウエハ９１，９２を相互に接合する場合に適用することも可能である。あるいは、図３１に示すように、半導体ウエハ９１（詳細にはその接合表面）上において部分的に（一部に）樹脂層９７を設けておき、半導体ウエハ９２と半導体ウエハ９１上の樹脂層９７とを接合する場合にも上記の思想を適用することが可能である。樹脂層９７としては、たとえば熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂を用いることができる。より詳細には、樹脂層９７部分において両半導体ウエハ９１，９２が接触した状態において、水平方向における位置ずれを測定する。そして、水平方向における位置ずれを補正して両半導体ウエハ９１，９２を相互に接合した後に、樹脂層９７を硬化させるようにすればよい。これによれば、樹脂層９７を水平方向において精密に位置決めし、樹脂封止等を行うことができる。なお、水平方向における位置ずれの補正動作は、半導体ウエハ９２と流動性を有する樹脂層９７との接触状態を維持しつつ行われることが好ましい。また、樹脂層は、両半導体ウエハ９１，９２の接合表面の双方に設けられるようにしてもよい。さらに、このような樹脂層は、両被接合物９１，９２のうちの少なくとも一方の全面にわたって設けられるようにしてもよい。

また、図３２に示すように、上記第２実施形態と上記第３実施形態とを組み合わせた動作を実行するようにしてもよい。図３２においては、図１８におけるステップＳ１６，Ｓ１７の代わりにステップＳ２７（図２３）が実行される。

同様に、上記第２実施形態と上記第４実施形態とを組み合わせた動作を実行するようにしてもよい。具体的には、図２５の加熱処理開始（ステップＳ３４）よりも前において（換言すれば金属バンプ９４の溶融前において）、平行度調整動作等（図１８のステップＳ１４，Ｓ２２参照）を実行するようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、ステップＳ１７（，Ｓ２７）において、位置ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）を解消するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する場合が例示されているが、これに限定されない。

たとえば、ステップＳ１７（，Ｓ２７）において、位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まっている場合には、θ方向（Ｚ軸に平行な軸周りの回転方向）の移動を伴うことなく、Ｘ方向およびＹ方向（水平平面に平行な２つの並進方向）のみに移動して位置合わせを行うようにしてもよい。

一般的には、θ方向の移動を伴う場合には、当該θ方向の移動に起因して、並進方向の位置ずれが新たに発生することがある。

これに対して、このような変形例によれば、位置合わせの最終段階において並進方向の移動のみを行うことにより、そのような新たな位置ずれの発生を防止し、効率的に位置合わせを行うことが可能である。

なお、位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かは、たとえば、３つのずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の全てがそれぞれの許容誤差範囲に収まっている旨の条件を充足するか否かに基づいて判定されればよい。ただし、これに限定されず、３つのずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の一部（たとえばΔθのみ）がその許容誤差範囲に収まっている旨の条件、を充足するか否かに基づいて、位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かが判定されるようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、水平方向における３つの位置ずれ（Δｘ，Δｙ，Δθ）を測定する場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、水平方向における２つの位置ずれ（Δｘ，Δｙ）のみを測定するようにしてもよい。この場合には、１つの撮像部（たとえば２８Ｍ）のみを用いて画像ＧＡａを取得し、Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれのみを測定するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、上記接合装置１の外部において、両被接合物９１，９２の接合表面に対する表面活性化処理が予め施される場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、接合装置１の内部において、表面活性化処理を予め施すようにしてもよい。

１ 接合装置
２ 真空チャンバ
１２ ステージ
２２ ヘッド
２２ｈ ヒータ
２３ アライメントテーブル
２８Ｌ，２８Ｍ，２８Ｎ 撮像部（カメラ）
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ ピエゾアクチュエータ
９１，９２ 被接合物
９３ パッド
９４ 金属バンプ
９５，９６ 薄膜
９７ 樹脂層
ＧＡａ，ＧＡｂ 撮影画像
ＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ アライメントマーク
ΔＤ，Δｘ，Δｙ，Δθ 位置ずれ量
ΔＺ Ｚ方向変位量

上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合装置であって、前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを所定方向において相対的に移動する相対移動手段と、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とが接触した状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれを測定する測定手段と、前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うアライメント手段と、を備え、前記測定手段は、前記第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと前記第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像を、前記両アライメントマークを前記所定方向に離間させた状態で取得し、前記測定手段の撮像光学系は、物体からの光の結像位置を調節する焦点位置調節手段を有し、前記撮影画像は、前記所定方向における前記第１のアライメントマークの位置と前記第２のアライメントマークの位置との間の位置の仮想物体からの光が撮像部の撮像面に結像する状態で、取得され、前記測定手段は、前記撮影画像内の前記両アライメントマークに対応する部分のエッジをベクトル相関法により検出することによって当該撮影画像に基づき前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする。

請求項２の発明は、第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合方法であって、ａ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを所定方向において相対的に移動し前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを接触させるステップと、ｂ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物との接触状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれを測定するステップと、ｃ）前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うステップと、を備え、前記ステップｂ）は、ｂ−１）前記第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと前記第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像を取得するステップと、ｂ−２）前記撮影画像に基づいて前記両被接合物の前記位置ずれを測定するステップと、を有し、前記ステップｂ−１）においては、前記両アライメントマークが前記所定方向に離間された状態、且つ、焦点位置調節手段によって物体からの光の結像位置が調節され前記所定方向における前記第１のアライメントマークの位置と前記第２のアライメントマークの位置との間の位置の仮想物体からの光が撮像部の撮像面に結像する状態で、前記撮影画像が取得され、前記ステップｂ−２）においては、前記撮影画像内の前記両アライメントマークに対応する部分のエッジをベクトル相関法により検出することによって、前記両被接合物の前記位置ずれが測定されることを特徴とする。

請求項３の発明は、第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合装置であって、前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とが非接触で対向した状態において、前記両被接合物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第１の位置ずれを測定する測定手段と、前記第１の位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うアライメント手段と、前記第１の位置ずれの補正後において、前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを前記所定方向において相対的に移動して、前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを接触させる相対移動手段と、を備え、前記測定手段は、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とが接触した状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第２の位置ずれを測定し、前記相対移動手段は、前記第２の位置ずれの測定動作の後に、前記両被接合物を前記所定方向において相対的に移動して前記両被接合物の接触状態を一旦解除し、前記アライメント手段は、前記両被接合物の接触解除状態において、前記第２の位置ずれを解消するように前記両被接合物を前記所定方向に垂直な平面内において相対的に移動し、前記相対移動手段は、前記両被接合物の前記接触状態が一旦解除され且つ前記両被接合物が相対的に移動された後において、前記両被接合物を再び接触させる再接触動作を行うことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明に係る接合装置において、前記測定手段による前記第２の位置ずれの測定動作と前記アライメント手段による前記第２の位置ずれの補正動作とが繰り返し実行されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明に係る接合装置において、前記両被接合物の平行度を調節する調節機構、をさらに備え、前記調節機構は、非接触状態における前記両被接合物の位置ずれと接触状態における前記両被接合物の位置ずれとに基づいて、前記両被接合物の接触直前における前記平行度を推定し、その推定結果に基づき、前記両被接合物の平行度を調節することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３ないし請求項５のいずれかの発明に係る接合装置において、前記アライメント手段は、前記測定手段による前記第２の位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まる場合には、前記両被接合物の接触解除状態において、前記所定方向に平行な軸周りの回転方向の移動を伴うことなく、前記平面に平行な２つの並進方向において前記両被接合物を相対的に移動することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項３ないし請求項６のいずれかの発明に係る接合装置において、前記両被接合物は、接触前において固相状態を有することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項３ないし請求項７のいずれかの発明に係る接合装置において、前記相対移動手段は、表面活性化処理が施された前記両被接合物に対して、前記再接触動作を行うことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項３ないし請求項８のいずれかの発明に係る接合装置において、前記測定手段は、前記第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと前記第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像を、前記両アライメントマークを前記所定方向に離間させた状態で取得し、前記測定手段の撮像光学系は、物体からの光の結像位置を調節する焦点位置調節手段を有し、前記撮影画像は、前記所定方向における前記第１のアライメントマークの位置と前記第２のアライメントマークの位置との間の位置の仮想物体からの光が撮像部の撮像面に結像する状態で、取得され、前記測定手段は、前記撮影画像内の前記両アライメントマークに対応する部分のエッジをベクトル相関法により検出することによって当該撮影画像に基づき前記両被接合物の前記第２の位置ずれを測定することを特徴とする。

請求項１０の発明は、第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合方法であって、ａ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とが非接触で対向する状態において、前記両被接合物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第１の位置ずれを測定するステップと、ｂ）前記第１の位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うステップと、ｃ）前記ステップｂ）の後に、前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを前記所定方向において相対的に移動し前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを接触させるステップと、ｄ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物との接触状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第２の位置ずれを測定するステップと、ｅ）前記第２の位置ずれの測定動作の後に、前記両被接合物を前記所定方向において相対的に移動して前記両被接合物の接触状態を一旦解除するステップと、ｆ）前記両被接合物の接触解除状態において、前記第２の位置ずれを解消するように、前記所定方向に垂直な平面内において前記両被接合物を相対的に移動するステップと、ｇ）前記ステップｆ）の後に、前記両被接合物を再び接触させる再接触動作を行うステップと、を備えることを特徴とする。

請求項１および請求項２に記載の発明によれば、第１の被接合物と第２の被接合物とが接触した状態において、両被接合物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれが測定され、当該位置ずれが補正されて両被接合物の位置合わせが行われるので、接触に起因する位置ずれを補正することができる。

また、第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像に基づいて両被接合物の位置ずれが測定されるので、測定誤差が少ない。

さらに、ベクトル相関法を用いることによって、アライメントマークを精度良く検出することができる。

請求項３ないし請求項１０に記載の発明によれば、非接触対向状態における第１の位置ずれが補正された後に第１の被接合物と第２の被接合物とが接触した状態において、両被接合物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第２の位置ずれが測定され、両被接合物の接触解除状態において、第２の位置ずれを解消するように両被接合物が相対的に移動され、その後に両被接合物が接触するので、接触に起因する位置ずれを良好に補正することができる。

また特に、請求項４に記載の発明によれば、第２の位置ずれの測定動作と第２の位置ずれの補正動作とが繰り返し実行されるので、高精度にアライメントすることができる。

また特に、請求項６に記載の発明によれば、位置合わせの最終段階において並進方向の移動のみを行うことによって、回転方向の駆動動作に伴う新たな位置ずれの発生を防止し、良好な位置合わせを実現することが可能である。

Claims (16)

1. 第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合装置であって、
   前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを所定方向において相対的に移動する相対移動手段と、
   前記相対移動手段による相対移動動作により前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とが接触した状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれを測定する測定手段と、
   前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うアライメント手段と、
   を備えることを特徴とする接合装置。
2. 請求項１に記載の接合装置において、
   前記測定手段は、前記第１の被接合物に付された第１のアライメントマークと前記第２の被接合物に付された第２のアライメントマークとの両アライメントマークを含む撮影画像を取得し、当該撮影画像に基づいて前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする接合装置。
3. 請求項２に記載の接合装置において、
   前記測定手段は、前記両アライメントマークを前記所定方向に離間させた状態で前記撮影画像を取得し、前記撮影画像内の前記両アライメントマークに対応する部分のエッジをベクトル相関法により検出することによって、前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする接合装置。
4. 請求項３に記載の接合装置において、
   前記測定手段の撮像光学系は、物体からの光の結像位置を調節する焦点位置調節手段を有し、
   前記撮影画像は、前記所定方向における前記第１のアライメントマークの位置と前記第２のアライメントマークの位置との間の位置の仮想物体からの光が撮像部の撮像面に結像する状態で、取得されることを特徴とする接合装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の接合装置において、
   前記測定手段による前記位置ずれの測定動作と前記アライメント手段による前記位置ずれの補正動作とが繰り返し実行されることを特徴とする接合装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接合装置において、
   前記アライメント手段は、前記両被接合物の接触状態を維持したまま前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うことを特徴とする接合装置。
7. 請求項６に記載の接合装置において、
   前記アライメント手段は、表面活性化処理が施された前記両被接合物に対して、前記両被接合物の加圧接触状態を維持したまま前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うことを特徴とする接合装置。
8. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接合装置において、
   前記相対移動手段は、前記測定手段による前記位置ずれの測定動作の後に、前記両被接合物を前記所定方向において相対的に移動して前記両被接合物の接触状態を一旦解除し、
   前記アライメント手段は、前記両被接合物の接触解除状態において、前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行い、
   前記相対移動手段は、前記アライメント手段による前記位置合わせ後において、前記両被接合物を再び接触させる再接触動作を行うことを特徴とする接合装置。
9. 請求項８に記載の接合装置において、
   前記相対移動手段は、表面活性化処理が施された前記両被接合物に対して、前記再接触動作を行うことを特徴とする接合装置。
10. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接合装置において、
    前記第１の被接合物に設けられた金属バンプと前記第２の被接合物にて前記金属バンプに対向する対向部分とが接触する状態において、前記金属バンプを加熱または冷却する加熱冷却手段、
    をさらに備え、
    前記加熱冷却手段は、前記金属バンプと前記対向部分との接触状態において、前記金属バンプを加熱して溶融させ、
    前記測定手段は、前記金属バンプと前記対向部分との接触状態であり且つ前記金属バンプの加熱溶融状態でもある第１の状態において前記位置ずれを測定し、
    前記アライメント手段は、前記第１の状態において前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行い、
    前記加熱冷却手段は、前記位置合わせ後において前記金属バンプを冷却して固化させることを特徴とする接合装置。
11. 請求項１０に記載の接合装置において、
    前記測定手段は、前記加熱冷却手段による前記金属バンプの加熱開始から所定時間経過後に前記位置ずれを測定することを特徴とする接合装置。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の接合装置において、
    前記両被接合物は、接触前において固相状態を有することを特徴とする接合装置。
13. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の接合装置において、
    前記両被接合物の少なくとも一方は、その接合表面に樹脂層を有しており、
    前記測定手段は、前記樹脂層部分において前記両被接合物が接触した状態において、前記両被接合物の前記位置ずれを測定することを特徴とする接合装置。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の接合装置において、
    前記両被接合物の平行度を調節する調節機構、
    をさらに備え、
    前記調節機構は、非接触状態における前記両被接合物の位置ずれと接触状態における前記両被接合物の位置ずれとに基づいて、前記両被接合物の接触直前における前記平行度を推定し、その推定結果に基づき、前記両被接合物の平行度を調節することを特徴とする接合装置。
15. 請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の接合装置において、
    前記アライメント手段は、前記測定手段による前記位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まる場合には、前記所定方向に平行な軸周りの回転方向の移動を伴うことなく、前記平面に平行な２つの並進方向に移動して前記位置合わせを行うことを特徴とする接合装置。
16. 第１の被接合物と第２の被接合物との両被接合物を接合する接合方法であって、
    ａ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを所定方向において相対的に移動し前記第１の被接合物と前記第２の被接合物とを接触させるステップと、
    ｂ）前記第１の被接合物と前記第２の被接合物との接触状態において、前記両被接合物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれを測定するステップと、
    ｃ）前記位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行うステップと、
    を備えることを特徴とする接合方法。