TW202322261A - 安裝裝置、安裝方法及電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

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瀬山耕平
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Abstract

安裝裝置針對要層疊的安裝體的載置預定區域的每個假定的載置高度，求出對基於俯視圖像而算出的座標值與基於仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值。校準控制部基於使仰視用拍攝單元與採用沙姆光學系統的俯視用拍攝單元拍攝吻合載置高度而配置的校準標誌並輸出的俯視圖像與仰視圖像，運算所述校準值。安裝控制部調整安裝工具的位置，以使安裝體的接觸預定面成為載置高度，並基於使仰視用拍攝單元拍攝所得的仰視圖像，辨識基準位置，調整俯視用拍攝單元的位置，以使焦點面與載置高度成為同一面，並基於使俯視用拍攝單元拍攝載置預定區域所得的俯視圖像及與載置高度對應的校準值，辨識目標位置。

Description

封裝裝置、封裝方法以及封裝控制程式
本發明涉及一種安裝裝置、安裝方法及安裝控制程式。
在作為現有安裝裝置的一例的接合裝置中，首先，利用相機從正上方拍攝晶片座等作業物件來確認其位置。接下來，使相機退出，然後使支撐接合工具的頭部移動到所述作業物件的正上方來進行接合作業。採用這種結構的接合裝置不僅需要作業時間，對作業目標位置的移動誤差的累計也會成為問題。因此，想到利用能夠從斜方拍攝作業物件的採用了沙姆光學系統的拍攝單元（例如參照專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2014-179560號公報
[發明所要解決的問題] 可是得知，採用沙姆光學系統的拍攝單元就光學系統的構造上的特性來說，周邊環境的溫度變化所伴隨的光學系統元件的微小位移會變成輸出圖像向平面方向的位移並容易顯露出來。輸出圖像向平面方向的位移會導致應載置半導體晶片的目標位置的算出產生誤差，因此，會阻礙將所述半導體晶片高精度地安裝于原本的目標位置。特別是于在安裝於基板上的半導體晶片之上進而重疊安裝其他半導體晶片、也就是所謂的堆疊晶片安裝或2.5維安裝中，載置各半導體晶片的載置面的高度會變化。在這種情況下，針對所述各高度而誤差量有所不同的課題也變得明確。
本發明是為了解決這種問題而完成的，提供一種安裝裝置等，所述安裝裝置即便周邊環境的溫度變化，另外，即便在將多個半導體晶片等安裝體重疊安裝的情況下，也能夠使用採用沙姆光學系統的拍攝單元精確確定載置各安裝體的目標位置，並將所述安裝體載置並安裝於基板上的所述目標位置。
[解決問題的技術手段] 本發明的第一方式中的安裝裝置包括：安裝工具，撿拾並保持安裝體，將其載置並安裝於載置在載台的基板或相對於已經安裝在基板的其他安裝體而設定的載置預定區域；俯視用拍攝單元，將光學系統與拍攝元件滿足沙姆條件而配置，以使與載台的載檯面平行的平面成為焦點面，且用於從相對於載檯面而言與安裝工具相同一側俯視拍攝置預定區域；仰視用拍攝單元，用於從相對於載檯面而言與俯視用拍攝單元相反一側仰視拍攝保持在安裝工具的狀態的安裝體；校準控制部，運算對基於俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像而算出的座標值與基於仰視用拍攝單元所輸出的仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值；以及安裝控制部，將安裝體載置、安裝於載置預定區域，以使保持在安裝工具的安裝體的基準位置與載置預定區域的目標位置吻合，校準控制部基於使俯視用拍攝單元與仰視用拍攝單元拍攝吻合載置高度而配置的校準標誌並輸出的俯視圖像與仰視圖像，運算載置預定區域的每個假定的載置高度的校準值，安裝控制部調整安裝工具的位置，以使安裝體中與載置預定區域接觸的接觸預定面成為載置高度，並基於使仰視用拍攝單元拍攝接觸預定面並輸出的仰視圖像，辨識基準位置，調整俯視用拍攝單元的位置，以使焦點面與載置高度成為同一面，並基於使俯視用拍攝單元拍攝載置預定區域所得的俯視圖像及與載置高度對應的校準值，辨識目標位置。
本發明的第二方式中的安裝方法是使用安裝裝置的安裝體的安裝方法，所述安裝裝置包括：安裝工具，撿拾並保持安裝體，將其載置並安裝於載置在載台的基板或相對於已經安裝在基板的其他安裝體而設定的載置預定區域；俯視用拍攝單元，將各光學系統與拍攝元件滿足沙姆條件而配置，以使與載台的載檯面平行的平面成為焦點面，且用於從相對於載檯面而言與安裝工具相同一側俯視拍攝置預定區域；以及仰視用拍攝單元，用於從相對於載檯面而言與俯視用拍攝單元相反一側仰視拍攝保持在安裝工具的狀態的安裝體，所述安裝方法具有：校準控制步驟，運算對基於俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像而算出的座標值與基於仰視用拍攝單元所輸出的仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值；以及安裝控制步驟，將安裝體載置並安裝在載置預定區域，以使保持在安裝工具的安裝體的基準位置與載置預定區域的目標位置吻合，校準控制步驟基於使俯視用拍攝單元與仰視用拍攝單元拍攝吻合載置高度而配置的校準標誌並輸出的俯視圖像與仰視圖像，運算載置預定區域的每個假定的載置高度的校準值，安裝控制步驟調整安裝工具的位置，以使安裝體中與載置預定區域接觸的接觸預定面成為載置高度，並基於使仰視用拍攝單元拍攝接觸預定面並輸出的仰視圖像，辨識基準位置，調整俯視用拍攝單元的位置，以使焦點面與載置高度成為同一面，並基於使俯視用拍攝單元拍攝載置預定區域所得的俯視圖像及與載置高度對應的校準值，辨識目標位置。
本發明的第三方式中的安裝控制程式是控制安裝裝置的安裝控制程式，所述安裝裝置包括：安裝工具，撿拾並保持安裝體，將其載置並安裝於載置在載台的基板或相對於已經安裝在基板的其他安裝體而設定的載置預定區域；俯視用拍攝單元，將各光學系統與拍攝元件滿足沙姆條件而配置，以使與載台的載檯面平行的平面成為焦點面，且用於從相對於載檯面而言與安裝工具相同一側俯視拍攝置預定區域；以及仰視用拍攝單元，用於從相對於載檯面而言與俯視用拍攝單元相反一側仰視拍攝保持在安裝工具的狀態的安裝體，所述安裝控制程式使電腦執行如下步驟：校準控制步驟，運算對基於俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像而算出的座標值與基於仰視用拍攝單元所輸出的仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值；以及安裝控制步驟，將安裝體載置並安裝在載置預定區域，以使保持在安裝工具的安裝體的基準位置與載置預定區域的目標位置吻合，校準控制步驟基於使俯視用拍攝單元與仰視用拍攝單元拍攝吻合載置高度而配置的校準標誌並輸出的俯視圖像與仰視圖像，運算載置預定區域的每個假定的載置高度的校準值，安裝控制步驟調整安裝工具的位置，以使安裝體中與載置預定區域接觸的接觸預定面成為載置高度，並基於使仰視用拍攝單元拍攝接觸預定面並輸出的仰視圖像，辨識基準位置，調整俯視用拍攝單元的位置，以使焦點面與載置高度成為同一面，並基於使俯視用拍攝單元拍攝載置預定區域所得的俯視圖像及與載置高度對應的校準值，辨識目標位置。
[發明的效果] 通過本發明，能夠提供安裝裝置等，所述安裝裝置即便周邊環境的溫度變化，另外，即便在將多個半導體晶片等安裝體重疊安裝的情況下，也能夠使用採用沙姆光學系統的拍攝單元精確確定載置各安裝體的目標位置，並將所述安裝體載置並安裝於基板上的所述目標位置。
以下，通過發明的實施方式對本發明進行說明，但並非將請求項中的發明限定於以下實施方式。另外，實施方式中所說明的全部結構未必必須是用於解決課題的手段。此外，在各圖中，在具有同一或同樣結構的構造物存在多個的情況下，為避免變得煩雜，有時對一部分標注符號，其他省略標注相同符號。
圖1是包含作為本實施方式的安裝裝置的接合裝置100的倒裝晶片接合機的整體結構圖。倒裝晶片接合機主要包含接合裝置100及晶片供給裝置500。晶片供給裝置500是將作為安裝體的經切割過的半導體晶片310載置在其上表面並供給至接合裝置100的裝置。具體來說，晶片供給裝置500包含拾取機構510及翻轉機構520。拾取機構510是將所載置的任意半導體晶片310朝向翻轉機構520上推的裝置。翻轉機構520是將由拾取機構510上推來的半導體晶片310吸附、翻轉，由此使其上下方向交換的裝置。在本實施方式中，準備第一半導體晶片310a與第二半導體晶片310b這兩種作為半導體晶片310。接合裝置100是通過下述接合工具120撿拾以經翻轉機構520翻轉過的狀態吸附的第一半導體晶片310a或第二半導體晶片310b，並將其層疊並粘合於引線框架330的裝置。在本實施方式中，將第一半導體晶片310a載置並粘合於引線框架330，將第二半導體晶片310b重疊粘合於第一半導體晶片310a上。引線框架330是載置在載台190的基板的一例。
接合裝置100主要包括頭部110、接合工具120、第一拍攝單元130、第二拍攝單元140、第三拍攝單元150、校準單元170、載台190。頭部110支撐接合工具120、第一拍攝單元130、第二拍攝單元140，能夠通過頭驅動電動機111向平面方向及垂直方向移動。在本實施方式中，平面方向如圖示所示，是由X軸方向與Y軸方向規定的水準方向，垂直方向（高度方向）是與X軸方向及Y軸方向正交的Z軸方向。
接合工具120能夠通過工具驅動電動機121，相對于頭部110向高度方向移動，另外，能夠繞著Z軸旋轉。接合工具120是安裝工具的一例，具有在前端部吸附半導體晶片310的夾頭122及對夾頭122所吸附的半導體晶片310進行加熱的加熱器124。接合工具將吸附於夾頭122的半導體晶片310載置在規定位置，利用夾頭122的前端部進行加壓，並且利用加熱器124進行加熱並粘合。
第一拍攝單元130與第二拍攝單元140是俯視拍攝引線框架330的俯視用拍攝單元。第一拍攝單元130包括第一光學系統131與第一拍攝元件132，且使其光軸朝向接合工具120的下方而傾斜設置在頭部110。第一光學系統131與第一拍攝元件132滿足沙姆條件而配置，以使與載台190的載檯面平行的平面成為焦點面110a。
第二拍攝單元140包括第二光學系統141與第二拍攝元件142，在相對于接合工具120而言與第一拍攝單元130為相反側，使其光軸朝向接合工具120的下方傾斜設置在頭部110。第二光學系統141與第二拍攝元件142滿足沙姆條件而配置，以使與載台190的載檯面平行的平面成為焦點面110a。此外，在以下的說明中，有時將第一拍攝單元130及第二拍攝單元140總稱為“俯視用拍攝單元”。
第三拍攝單元150是用於仰視拍攝保持在接合工具120的夾頭122的狀態的所述半導體晶片310的仰視用拍攝單元。如圖示所示，如果將載台190的載檯面作為分割面，則第三拍攝單元150配置在與配置俯視用拍攝單元的空間相反側的空間。第三拍攝單元150包括第三光學系統151與第三拍攝元件152，且是使其光軸朝向上方而設置。第三拍攝單元150是配置成第三光學系統151及第三拍攝元件152與光軸正交的普通拍攝單元，其焦點面150a與第三拍攝元件152的受光面平行。另外，在以下的說明中，有時將第三拍攝單元150稱為“仰視用拍攝單元”。
校準單元170主要包括標誌驅動電動機171、標誌板172、校準標誌173、支撐台174、杆175。校準標誌173例如是規定成為十字標記的交點的基準位置的參考標記。標誌板172例如是玻璃或透明樹脂的薄板，在其一面印刷了校準標誌173。也就是說，能夠從標誌板172的任一面側觀察校準標誌173。在本實施方式中，校準標誌173印刷於標誌板172中與和第三拍攝單元150對向的表面相反側的表面。此外，只要在標誌板172的兩面分別印刷兩個校準標誌173且相互的基準位置在XY方向上不存在偏移，則標誌板172也可以不透明。在所述情況下，設定標誌板172的厚度，以使與第三拍攝單元150對向的校準標誌173收斂於第三拍攝單元150的景深的範圍內。另外，校準標誌173並不限於印刷，也可以通過貼附封條或標誌板172表面的劃線等來設置。
標誌驅動電動機171使標誌板172繞著Z軸迴旋，由此使校準標誌173向第三拍攝單元150的視野中心附近移動或退出所述視野。另外，標誌驅動電動機171使杆175向高度方向進退。標誌板172的端部可迴旋地緊固在杆175的一端，支撐台174緊固在另一端。第三拍攝單元150固定在支撐台174。也就是說，當標誌板172迴旋而校準標誌173被投入到第三拍攝單元150的視野中時，通過杆175調整兩者的間隔，以使校準標誌173始終成為第三拍攝單元150的焦點面150a。此外，第三光學系統151將隔著焦點面150a的固定深度範圍作為景深，因此只要兩者的間隔處於所述景深的範圍內，則容許偏移。
標誌驅動電動機171通過使杆175向高度方向進退，能夠在將第三拍攝單元150的焦點面150a保持在校準標誌173的印刷面的狀態下調整校準標誌173的高度。具體來說，使校準標誌173的高度與作為載置第一半導體晶片310a的載置預定面的第一預定面330a（引線框架330的上表面）或作為載置第二半導體晶片310b的載置預定面的第二預定面330b（粘合在引線框架330的第一半導體晶片310a的上表面）對齊。換句話說，標誌驅動電動機171通過使杆175向高度方向進退，能夠使第三拍攝單元150的焦點面150a與第一預定面330a或第二預定面330b一致。在所述情況下，校準標誌173也可以從第三拍攝單元150的視野中退出。
圖2是接合裝置100的系統結構圖。接合裝置100的控制系統主要包含運算處理部210、存儲部220、輸入輸出裝置230、第一拍攝單元130、第二拍攝單元140、第三拍攝單元150、頭驅動電動機111、工具驅動電動機121、標誌驅動電動機171。
運算處理部210是進行接合裝置100的控制與程式的執行處理的處理器（中央處理器（CPU：Central Processing Unit））。處理器也可以是與專用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）或圖形處理單元（Graphics Processing Unit，GPU）等運算處理晶片聯合的結構。運算處理部210讀出存儲在存儲部220中的接合控制程式，執行與接合控制相關的各種處理。
存儲部220是非易失性存儲媒體，例如包含硬碟驅動器（Hard Disk Drive，HDD）。存儲部220除了能存儲接合控制程式以外，還能存儲用於控制或運算的各種參數值、函數、對照表等。存儲部220特別是存儲校準資料221。校準資料221具體在下文中說明，是與下述校準值相關的資料，所述校準值是對於同一觀察對象，對基於俯視圖像而算出的座標值與基於仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準。
輸入輸出裝置230例如包含鍵盤、滑鼠、顯示器，是受理使用者進行的功能表操作或將資訊提示給使用者的裝置。例如，運算處理部210也可以將所獲取的俯視圖像或仰視圖像顯示在作為輸入輸出裝置230之一的顯示器。
第一拍攝單元130從運算處理部210接收拍攝要求信號並執行拍攝，將第一拍攝元件132所輸出的第一俯視圖像作為圖像信號發送給運算處理部210。第二拍攝單元140從運算處理部210接收拍攝要求信號並執行拍攝，將第二拍攝元件142所輸出的第二俯視圖像作為圖像信號發送給運算處理部210。第三拍攝單元150從運算處理部210接收拍攝要求信號並執行拍攝，將第三拍攝元件152所輸出的仰視圖像作為圖像信號發送給運算處理部210。
頭驅動電動機111自運算處理部210接收驅動信號，使頭部110向水平面方向及高度方向移動。工具驅動電動機121自運算處理部210接收驅動信號，使接合工具120向高度方向移動並繞著Z軸旋轉。標誌驅動電動機171自運算處理部210接收驅動信號，使標誌板172迴旋，使杆175向高度方向進退。
運算處理部210也承擔作為功能運算部的作用，所述功能運算部根據接合控制程式所指示的處理執行各種運算。運算處理部210能作為圖像獲取部211、驅動控制部212、校準控制部213、接合控制部214發揮功能。圖像獲取部211向第一拍攝單元130、第二拍攝單元140、第三拍攝單元150發送拍攝要求信號，獲取第一俯視圖像、第二俯視圖像、仰視圖像的圖像信號。驅動控制部212向頭驅動電動機111、工具驅動電動機121、標誌驅動電動機171發送與控制量對應的驅動信號，由此使頭部110、接合工具120、標誌板172、第三拍攝單元150向目標位置移動。另外，向拾取機構510及翻轉機構520發送驅動信號，由此將成為目標的半導體晶片310上推，或將所述半導體晶片310吸附並翻轉。
校準控制部213控制圖像獲取部211或驅動控制部212等，由此，基於使俯視用拍攝單元與仰視用拍攝單元拍攝吻合載置高度而配置的校準標誌173並輸出的俯視圖像與仰視圖像，運算載置預定區域的每個假定的載置高度的校準值。具體來說，校準控制部213調整標誌板172的位置，以使校準標誌173與半導體晶片310的載置預定區域成為同一面，調整頭部110的位置，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a也與所述載置預定區域成為同一面。另外，如果如上所述那樣調整標誌板172的位置，則仰視用拍攝單元的焦點面150a也與所述載置預定區域成為同一面，因此在所述調整後，使仰視用拍攝單元拍攝校準標誌173。
接合控制部214是安裝控制部的一例，基於通過控制圖像獲取部211及驅動控制部212等，使仰視用拍攝單元拍攝保持在接合工具120的半導體晶片310並輸出的仰視圖像，辨識半導體晶片310的基準位置。此時，接合控制部214調整接合工具120的位置，以使所述半導體晶片310中與載置預定區域接觸的接觸預定面變得與所述載置預定區域的載置高度相等，另外，進行調整，以使仰視用拍攝單元的焦點面150a也變得與所述載置預定區域的載置高度相等。接下來，使接合工具120將所述半導體晶片310載置並接合於載置預定區域，以使所述基準位置與基於使俯視用拍攝單元拍攝要載置所述半導體晶片310的載置預定區域並輸出的俯視圖像和所述校準值而確定的目標位置吻合。此時，接合控制部214調整頭部110的位置，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a變得與載置預定區域的載置高度相等。關於校準控制部213與接合控制部214的具體控制及處理，稍後進行詳細說明。
圖3是用於說明第一拍攝單元130所採用的沙姆光學系統的說明圖。第二拍攝單元140中也採用了同樣的沙姆光學系統，但這裡代表性地對第一拍攝單元130的沙姆光學系統進行說明。
在圖3中，平面S 1是相對於載台190的載檯面平行的焦點面110a。假想面S 2是包含將物側透鏡組131a與像側透鏡組131b作為結構組的第一光學系統131的主平面的平面。平面S 3是包含第一拍攝元件132的受光面的平面。在本實施方式中，沙姆光學系統包含滿足沙姆條件而配置在第一光學系統131與第一拍攝元件132。所謂滿足沙姆條件而配置，指的是平面S 1、假想面S 2、假想面S 3在共同的直線P上相互交叉的配置。
光圈133配置在物側透鏡組131a與像側透鏡組131b之間，限制通過的光束。能通過光圈133的直徑來調整景深D P。因此，只要第一預定面330a或第二預定面330b位於所述景深內，第一拍攝單元130便能夠以聚焦狀態拍攝下述座基準標記或層疊基準標記。在所述意義下，使焦點面110a與第一預定面330a、第二預定面330b一致的位置控制只要在景深D P的範圍內，則容許偏移。
第二拍攝單元140包括與第一拍攝單元130同樣的結構，相對于包含接合工具120的中心軸的YZ平面而言對稱地配設於頭部110。因此，第二拍攝單元140與第一拍攝單元130同樣地，也能夠以聚焦狀態拍攝座基準標記或層疊基準標記。第一拍攝單元130的焦點面與第二拍攝單元140的焦點面優選在焦點面110a一致，但即便產生偏移，只要相互的景深的一部分重合，也能夠都以聚焦狀態拍攝座基準標記或層疊基準標記。
且說，如果採用這種採用了沙姆光學系統的拍攝單元，則能夠從斜方向對接合工具120的正下方進行觀察。因此，即便在使半導體晶片310保持于接合工具120，並使接合工具120移動至所述載置預定區域的正上方的狀態下，也能夠利用俯視用拍攝單元對所述載置預定區域進行觀察。也就是說，能使接合工具120移動至載置預定區域的正上方，然後基於俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像，確定載置半導體晶片310的目標位置。如此一來，只要使半導體晶片310從所述狀態移動至目標位置即可，因此能大幅抑制頭部110及接合工具120的移動，從而能減少移動所伴隨的位置偏移及能縮短準備時間。
可是，得知採用沙姆光學系統的拍攝單元就光學系統或拍攝元件的配置上的特性來說，只要光學系統或拍攝元件隨著周邊環境的溫度變化略微位移，便會導致輸出圖像向平面方向位移。也就是說，得知像會因周邊環境的溫度而偏移。這種現象在基於俯視圖像來確定載置半導體晶片310的目標位置的情況下，會導致所述目標位置產生誤差，從而阻礙將所述半導體晶片高精度地接合于原本的目標位置。特別是在接合工具120包括對半導體晶片310進行加熱的加熱器124這樣的情況下，沙姆光學系統周圍的溫度變化變大。另外，于在接合於基板上的半導體晶片之上進而重疊接合其他半導體晶片、也就是所謂的堆疊晶片安裝或2.5維安裝中，載置各半導體晶片的載置面的高度會變化。在這種情況下，針對所述各高度而產生的誤差量有所不同的課題也變得明確。
因此，在本實施方式中，在假定周邊環境的溫度變化的規定時點執行校準處理，對於同一觀察對象，針對預定載置的各高度，算出對基於俯視圖像而算出的座標值與基於仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值。接下來，在將半導體晶片310接合於載置預定區域的目標位置的接合處理中，使用通過校準處理而算出的任一校準值確定精確的目標位置。以下，依序對校準處理及接合處理進行說明。
校準處理是由校準控制部213來執行。校準控制部213首先，使第一拍攝單元130、第二拍攝單元140及第三拍攝單元150拍攝校準標誌173。圖4是表示三個拍攝單元拍攝被調整到第一預定面330a的高度的校準標誌173的情況的圖。
如圖示所示，校準控制部213開始校準處理時，經由驅動控制部212驅動標誌驅動電動機171，由此，使標誌板172移動至第三拍攝單元150的視野內。當標誌板172移動至第三拍攝單元150的視野內時，設置在標誌板172的校準標誌173相對於固定在支撐台174的第三拍攝單元150的視野而言，位於大致中心。進而，校準控制部213通過驅動標誌驅動電動機171，上下調整杆175，以使校準標誌173的印刷面與作為載置第一半導體晶片310a的載置面的第一預定面330a成為同一面。此時，第三拍攝單元150的焦點面150a也與第一預定面330a成為同一面。
接下來，校準控制部213經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110移動，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第一預定面330a一致且使校準標誌173位於接合工具120的正下方。此外，接合工具120退出至不進入俯視用拍攝單元的視野中的位置。
在如上所述那樣配置了各元件的狀態下，校準控制部213經由圖像獲取部211，從第一拍攝單元130獲取第一俯視圖像，從第二拍攝單元140獲取第二俯視圖像，從第三拍攝單元150獲取仰視圖像。接下來，根據分別拍進第一俯視圖像與第二俯視圖像中的校準標誌173的像的圖像座標，算出校準標誌173的三維座標（X hra、Y hra、Z hra）。另外，根據拍進仰視圖像中的校準標誌173的像的圖像座標，算出校準標誌173的三維座標（X sra、Y sra、Z sra）。只要俯視用拍攝單元未受周邊環境的溫度變化的影響，而保持了在接合裝置100的初始狀態下拍攝單元間的座標被準確調整過的狀態，則應該至少變成X hra=X sra、Y hra=Y sra。
可是，如上所述，當開始使用接合裝置100並經過一會時，根據俯視圖像而算出的三維座標會受到周邊環境的溫度變化的影響而包含誤差。因此，將作為所述誤差的（∆Xa、∆Ya）作為針對第一預定面330a的第一校準值。具體來說，誤差是以差量的形式表示，可設為∆Xa=X sra-X hra、∆Ya=Y sra-Y hra。只要如上所述那樣預先算出針對第一預定面330a的第一校準值，其後由俯視用拍攝單元拍攝第一預定面330a上的某一觀察物件並根據所述俯視圖像而算出的三維座標為（X hta、Y hta、Z hta）,便可加上第一校準值來修正為（X hta+∆Xa、Y hta+∆Ya、Z hta）。可以說所述修正過的座標值相對於可由仰視用拍攝單元拍攝相同觀察物件並根據在所述情況下獲得的仰視圖像而算出的座標值而言，不存在誤差。校準控制部213將如上所述那樣算出的第一校準值作為校準資料221存儲在存儲部220中。
校準控制部213接下來運算針對第二預定面330b的第二校準值，所述第二預定面330b是載置第二半導體晶片310b的載置面。在本實施方式中，第二預定面330b是粘合在引線框架330的第一半導體晶片310a的上表面。圖5是表示三個拍攝單元拍攝被調整到第二預定面330b的高度的校準標誌的情況的圖。
校準控制部213通過驅動標誌驅動電動機171，使杆175上升來進行調整，以使校準標誌173的印刷面與載置第二半導體晶片310b的載置面也就是第二預定面330b成為同一面。此時，第三拍攝單元150的焦點面150a也與第二預定面330b成為同一面。接下來，校準控制部213經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110上升，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第二預定面330b一致。
在如上所述那樣配置了各元件的狀態下，校準控制部213經由圖像獲取部211，從第一拍攝單元130獲取第一俯視圖像，從第二拍攝單元140獲取第二俯視圖像，從第三拍攝單元150獲取仰視圖像。接下來，根據分別拍進第一俯視圖像與第二俯視圖像中的校準標誌173的像的圖像座標，算出校準標誌173的三維座標（X hrb、Y hrb、Z hrb）。另外，根據拍進仰視圖像中的校準標誌173的像的圖像座標，算出校準標誌173的三維座標（X srb、Y srb、Z srb）。
與第一校準值同樣地，如果將針對第二預定面330b的校準值設為第二校準值（∆Xb、∆Yb），則可設為∆Xb=X srb-X hrb、∆Yb=Y srb-Y hrb。只要如上所述那樣預先算出針對第二預定面330b的第二校準值，其後由俯視用拍攝單元拍攝第二預定面330b上的某一觀察物件並根據所述俯視圖像而算出的三維座標為（X htb、Y htb、Z htb），便可加上第二校準值後修正為（X htb+∆Xb、Y htb+∆Yb、Z htb）。可以說所述修正過的座標值相對於可由仰視用拍攝單元暫時拍攝相同觀察物件，並根據在所述情況下獲得的仰視圖像而算出的座標值而言，不存在誤差。校準控制部213將如上所述那樣算出的第二校準值作為校準資料221存儲在存儲部220中。
在評價為周邊環境的溫度可能會進一步變化而需要再一次校準處理之前，在下述接合處理中參照校準資料221。換句話說，如果評價為需要再一次校準處理，則校準控制部213重複進行所述處理並更新校準值。
作為評價為需要再一次校準處理的例子，想到接合控制部214完成預先設定的批次量的半導體晶片310的接合的時點。具體來說，也可以對應于向晶片供給裝置500供給新批次的半導體晶片310的時點，使校準控制部213執行校準處理。例如，可以在供給新批次的第一半導體晶片310a的時點更新第一校準值，在供給新批次的第二半導體晶片310b的時點更新第二校準值。
另外，也可以將接合控制部214所執行的接合作業的作業時間作為標準。例如，能規定在持續執行60分鐘接合作業的情況下執行校準處理。進而，還可以是在頭部110設置檢測俯視用拍攝單元的溫度的溫度檢測部，並由所述溫度檢測部檢測到預先設定的溫度的時點。具體來說，預先設定多個溫度，在檢測到周邊溫度已跨過任一設定溫度變動的情況下執行校準處理。只要如上所述那樣更新校準值，便能夠遍及持續進行接合處理的期間，將根據俯視圖像而算出的座標值的誤差控制在一定範圍。
接合處理是由接合控制部214來執行。接合控制部214首先撿拾成為物件的半導體晶片310。圖6是表示接合工具120撿拾第一半導體晶片310a的情況的圖。
接合控制部214經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110移動至晶片供給裝置500的上部，驅動工具驅動電動機121，由此使接合工具120下降。與此同時，拾取機構510將載置在晶片供給裝置500的半導體晶片310中成為接合物件的一個第一半導體晶片310a朝向翻轉機構520上推，翻轉機構520吸附所述第一半導體晶片310a並使其翻轉。接下來，經下降的接合工具120通過夾頭122吸附並撿拾所述第一半導體晶片310a，使接合工具120上升。
接合控制部214在標誌板172位於第三拍攝單元150的視野內的情況下，在接合工具120撿拾第一半導體晶片310a的作業前後，使標誌板172從第三拍攝單元150的視野中退出。具體來說，接合控制部214經由驅動控制部212驅動標誌驅動電動機171，由此移動標誌板172。另外，在第三拍攝單元150的焦點面150a與第一預定面330a不一致的情況下，經由驅動控制部212驅動標誌驅動電動機171，由此使杆175上下來使焦點面150a與第一預定面330a一致。
接下來，接合控制部214使第三拍攝單元150拍攝接合工具120所吸附的第一半導體晶片310a。圖7是表示第三拍攝單元150拍攝吸附于接合工具120的第一半導體晶片310a的情況的圖。
接合控制部214經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110移動，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第一預定面330a一致，且使第三拍攝單元150位於接合工具120的正下方。接下來，驅動工具驅動電動機121，由此使接合工具120下降，以使所保持的第一半導體晶片310a中與引線框架330接觸的接觸預定面和第一預定面330a一致。完成這種配置的調整後，接合控制部214經由圖像獲取部211使第三拍攝單元150拍攝保持在接合工具120的第一半導體晶片310a。
圖8是示意性地表示第三拍攝單元150拍攝保持在接合工具120的第一半導體晶片310a並輸出的仰視圖像的圖。此外，對圖中的各被攝體像直接標注對應的被攝體的編號來進行說明。
如上所述，接合工具120利用夾頭122吸附由晶片供給裝置500準備的半導體晶片310（第一半導體晶片310a、第二半導體晶片310b），由此撿拾、保持所述半導體晶片。此時，設接合工具120以預先設定的方向吸附半導體晶片310的中心，但實際上也存在包含偏移來吸附所述半導體晶片的情況。因此，接合控制部214確認半導體晶片310實際上以什麼方向被保持在什麼位置，辨識用於將所述半導體晶片310載置在引線框架330的基準位置。
圖8所示的仰視圖像是第三拍攝單元150仰視拍攝第一半導體晶片310a所得的圖像，因此，保持第一半導體晶片310a的夾頭122也被拍到。因此，接合控制部214通過檢查作為夾頭122的輪廓的圓，來算出夾頭中心123的圖像座標。
另外，本實施方式中的第一半導體晶片310a在與引線框架330接觸的接觸預定面設置了晶片基準標記311a，接合控制部214算出仰視圖像中所拍到的晶片基準標記311a的圖像座標。接合控制部214能夠根據如上所述那樣算出的夾頭中心123的圖像座標與晶片基準標記311a的圖像座標，來辨識第一半導體晶片310a相對於夾頭122而言，實際以什麼方向保持在什麼位置。例如，如果將設置了晶片基準標記311a的位置作為用於將第一半導體晶片310a載置在引線框架330的載置預定區域的基準位置，則接合控制部214能夠算出拍攝仰視圖像的時點的第一半導體晶片310a的基準位置的三維座標。因此，即便其後接合工具120或頭部110移動，只要夾頭122繼續保持所述第一半導體晶片310a，便能夠追蹤基準位置的三維座標。
當接合控制部214辨識出基準位置的三維座標時，驅動工具驅動電動機121，由此，使接合工具120上升至所保持的第一半導體晶片310a從俯視用拍攝單元的視野中退出的位置為止。接下來，驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110移動，以使接合工具120此後成為載置第一半導體晶片310a的載置預定區域也就是晶片座的正上方，且使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第一預定面330a一致。此外，接合工具120的上升與頭部110的移動也可以並列進行。
圖9是表示在頭部110與接合工具120如上所述那樣配置的狀態下，第一拍攝單元130與第二拍攝單元140拍攝引線框架330上的載置預定區域的情況的圖。另外，圖10是圖9的局部立體圖。本實施方式中的引線框架330在將來被切出並收納在一個封裝中的各單位區域322具有一個晶片座320。圖示的晶片座320是載置第一半導體晶片310a的載置預定區域。另外，在各單位區域322設置了表示所述基準位置的座基準標記321。
在如圖9及圖10那樣配置的狀態下，第一拍攝單元130及第二拍攝單元140分別能夠在視野內捕捉到同一單位區域322中所包含的晶片座320與座基準標記321並以聚焦狀態進行拍攝。接合控制部214使用第一拍攝單元130所輸出的第一俯視圖像與第二拍攝單元140所輸出的第二俯視圖像，算出將第一半導體晶片310a載置在晶片座320時應使所述基準位置吻合的目標位置的座標。
圖11是表示根據第一俯視圖像及第二俯視圖像算出載置第一半導體晶片310a的目標座標為止的順序的圖。第一拍攝單元130是針對晶片座320，從座基準標記321側對它們進行拍攝，因此單位區域322是以向座基準標記321側擴張的梯形狀被拍進作為晶片座320的輸出圖像的第一俯視圖像中。反之，第二拍攝單元140是針對晶片座320，從座基準標記321的相反側對它們進行拍攝，因此單位區域322是以向座基準標記321側縮窄的梯形狀被拍進作為晶片座320的輸出圖像的第二俯視圖像中。
接合控制部214根據第一俯視圖像確定座基準標記321的圖像座標（x 1k、y 1k），另外，根據第二俯視圖像確定座基準標記321的圖像座標（x 2k、y 2k）。接下來，通過參照例如將圖像座標變更成三維座標的變更表，來根據所述圖像座標算出作為座基準標記321的三維座標的標誌座標（X k、Y k、Z k）。所述標誌座標的座標值是用於算出精確的目標位置的臨時目標位置，如上所述那樣會受到周邊環境的溫度變化的影響而包含誤差。因此，從校準資料221中讀出第一校準值（∆Xa、∆Ya）後進行修正。可期待如上所述那樣算出的修正後的標誌座標（X k+∆Xa、Y k+∆Ya、Z k）的座標值相對於根據仰視圖像而算出的空間座標而言不存在誤差。
因為已知預先設定的晶片座320的目標位置與座基準標記321的相對位置，所以接合控制部214能夠根據經修正過的標誌座標（X k+∆Xa、Y k+∆Ya、Z k）精確地算出目標位置的座標（X Ta、Y Ta、Z Ta）。
確定了目標位置的座標後，將第一半導體晶片310a載置並接合於所述目標位置。圖12是表示接合工具120將第一半導體晶片310a載置並接合於目標位置的情況的圖。
接合控制部214如上所述那樣，相對于接合工具120或頭部110的移動追蹤掌握第一半導體晶片310a的基準位置的三維座標，使第一半導體晶片310a移動，以使所述基準位置與晶片座320的目標位置吻合。具體來說，經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此對頭部110的XY方向的位置進行微調，驅動工具驅動電動機121，由此對接合工具120繞著Z軸的旋轉量進行微調。接下來，在基準位置的X座標及Y座標與目標位置的X座標及Y座標分別一致的狀態下使接合工具120下降，將第一半導體晶片310a載置在晶片座320上。然後，利用夾頭122的前端部對第一半導體晶片310a進行加壓，並且利用加熱器124進行加熱，而將所述第一半導體晶片310a粘合於晶片座320。
在本實施方式中，如使用圖4所說明那樣，使俯視用拍攝單元的焦點面110a與校準標誌173的印刷面與第一預定面330a對齊並算出第一校準值。也就是說，算出第一校準值時的頭部110的Z方向的位置與俯視用拍攝單元拍攝晶片基準標記311a時的頭部110的Z方向的位置相同。另外，如使用圖7及圖8所說明那樣，使保持於夾頭122的第一半導體晶片310a的接觸預定面與第一預定面330a對齊並算出晶片基準標記311a的三維座標。也就是說，算出晶片基準標記311a的三維座標時的接合工具120的Z方向的位置與將第一半導體晶片310a載置在晶片座320時的接合工具120的Z方向的位置相同。
因此，無須考慮在Z方向上移動頭部110或接合工具120的情況下可能會產生的實際三維座標與已辨識的三維座標相對於XY方向的誤差。例如，在圖9的狀態下，接合工具120保持第一半導體晶片310a並從俯視用拍攝單元的視野中退出，但也存在所述狀態下的實際基準位置的X座標及Y座標因使接合工具120上下的移動機構的元件間的間隙等的影響，而與接合控制部214所辨識的X座標及Y座標並不一致的情況。可是，如圖12那樣將第一半導體晶片310a載置在第一預定面330a時的接合工具120高度變得與算出晶片基準標記311a的三維座標時的接合工具120高度相同，因移動機構而產生的誤差因素被去除。也就是說，將第一半導體晶片310a載置在第一預定面330a時的實際基準位置的X座標及Y座標變得與接合控制部214所辨識的X座標及Y座標一致。就這種觀點來說，在算出第一校準值的情況下，有效的是使焦點面110a與校準標誌173的印刷面相對於第一預定面330a而言一致，在算出晶片基準標記311a的三維座標的情況下，有效的是使第一半導體晶片310a的接觸預定面相對於第一預定面330a而言一致。
圖13是表示接合工具120退出的情況的圖。如圖示所示，第一半導體晶片310a的接合完成後，接合控制部214經由驅動控制部212驅動工具驅動電動機121，由此使接合工具120上升。
接下來，接合控制部214開始將第二半導體晶片310b層疊並接合于已完成接合的第一半導體晶片310a的處理。接合控制部214與使用圖6而說明的第一半導體晶片310a的撿拾同樣地，通過拾取機構510與翻轉機構520使載置在晶片供給裝置500的半導體晶片310中成為接合物件的一個第二半導體晶片310b翻轉，並通過夾頭122吸附並撿拾所述第二半導體晶片310b。
圖14是表示第三拍攝單元150拍攝吸附于接合工具120的第二半導體晶片310b的情況的圖。接合控制部214如圖示所示那樣，使杆175上升，以使第三拍攝單元150的焦點面150a與載置第二半導體晶片310b的載置預定面也就是第二預定面330b一致，從而使焦點面150a與第二預定面330b一致。
接下來，經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110移動，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第二預定面330b一致，且使第三拍攝單元150位於接合工具120的正下方。接下來，驅動工具驅動電動機121，由此使接合工具120下降，以使所保持的第二半導體晶片310b中與作為層疊物件的第一半導體晶片310a接觸的接觸預定面和第二預定面330b一致。完成這種配置的調整後，接合控制部214經由圖像獲取部211，使第三拍攝單元150拍攝保持在接合工具120的第二半導體晶片310b。
圖15是示意性地表示第三拍攝單元150拍攝保持在接合工具120的第二半導體晶片310b並輸出的仰視圖像的圖。接合控制部214與第一半導體晶片310a的情況同樣地，關於第二半導體晶片310b，也是確認相對於夾頭122的吸附位置與方向，辨識用於將所述第二半導體晶片310b載置在第一半導體晶片310a的基準位置。
接合控制部214檢測作為夾頭122的輪廓的圓，由此算出夾頭中心123的圖像座標。另外，本實施方式中的第二半導體晶片310b在與第一半導體晶片310a接觸的接觸預定面設置了晶片基準標記311b，接合控制部214算出仰視圖像中所拍到的晶片基準標記311b的圖像座標。接合控制部214能夠根據如上所述那樣算出的夾頭中心123的圖像座標與晶片基準標記311b的圖像座標，辨識第二半導體晶片310b相對於夾頭122，實際上以什麼方向保持在什麼位置。因此，即便其後接合工具120或頭部110移動，只要夾頭122繼續保持所述第二半導體晶片310b，便能夠追蹤基準位置的三維座標。
接合控制部214辨識出基準位置的三維座標後，驅動工具驅動電動機121，由此使接合工具120上升至所保持的第二半導體晶片310b從俯視用拍攝單元的視野中退出的位置為止。接下來，驅動頭驅動電動機111，由此使頭部110移動，以使接合工具120此後成為載置第二半導體晶片310b的物件也就是第一半導體晶片310a的正上方，且使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第二預定面330b一致。此外，接合工具120的上升與頭部110的移動也可以並列進行。
圖16是表示在頭部110與接合工具120如上所述那樣配置的狀態下，第一拍攝單元130與第二拍攝單元140拍攝第一半導體晶片310a上的載置預定區域的情況的圖。在這種狀態下，第一拍攝單元130及第二拍攝單元140分別能夠在視野內捕捉到成為物件的第一半導體晶片310a上的載置預定區域並以聚焦狀態進行拍攝。接合控制部214使用第一拍攝單元130所輸出的第一俯視圖像與第二拍攝單元140所輸出的第二俯視圖像，算出將第二半導體晶片310b載置在第一半導體晶片310a時應使所述基準位置吻合的目標位置的座標。
圖17是表示根據第一俯視圖像及第二俯視圖像算出載置第二半導體晶片310b的目標座標為止的順序的圖。如圖示所示，進行層疊的第一半導體晶片310a已接合於引線框架330上的單位區域322內，在第一俯視圖像、第二俯視圖像中均拍到了在第一半導體晶片310a上表面表示基準位置的層疊基準標記323。
接合控制部214根據第一俯視圖像確定層疊基準標記323的圖像座標（x 1j、y 1j），另外，根據第二俯視圖像確定層疊基準標記323的圖像座標（x 2j、y 2j）。接下來，根據所述圖像座標算出作為座基準標記321的三維座標的標誌座標（X j、Y j、Z j）。所述標誌座標的座標值是用於算出精確的目標位置的臨時目標位置，如上所述那樣會受到周邊環境的溫度變化的影響而包含誤差。因此，從校準資料221中讀出第一校準值（∆Xb、∆Yb）後進行修正。可期待如上所述那樣算出的修正後的標誌座標（X j+∆Xb、Y j+∆Yb、Z j）的座標值相對於根據仰視圖像而算出的空間座標而言不存在誤差。因為已知預先設定的第一半導體晶片310a上的目標位置與層疊基準標記323的相對位元，所以接合控制部214能夠根據經修正過的標誌座標（X j+∆Xb、Y j+∆Yb、Z j）精確算出目標位置的座標（X Tb、Y Tb、Z Tb）。
確定目標位置的座標後，將第二半導體晶片310b載置並接合於所述目標位置。圖18是表示接合工具120將第二半導體晶片310b載置並接合於第一半導體晶片310a的目標位置的情況的圖。
接合控制部214如上所述那樣，相對于接合工具120或頭部110的移動，追蹤掌握第二半導體晶片310b的基準位置的三維座標，使第二半導體晶片310b移動，以使所述基準位置與第一半導體晶片310a的目標位置吻合。具體來說，經由驅動控制部212驅動頭驅動電動機111，由此對頭部110的XY方向的位置進行微調，驅動工具驅動電動機121，由此對接合工具120繞著Z軸的旋轉量進行微調。接下來，在基準位置的X座標及Y座標與目標位置的X座標及Y座標分別一致的狀態下使接合工具120下降，將第二半導體晶片310b載置在第一半導體晶片310a上。然後，利用夾頭122的前端部對第二半導體晶片310b進行加壓，並且利用加熱器124進行加熱，而將所述第二半導體晶片310b粘合於第一半導體晶片310a。
在本實施方式中，如使用圖5所說明那樣，使俯視用拍攝單元的焦點面110a及校準標誌173的印刷面與第二預定面330b對齊，算出第二校準值。也就是說，算出第二校準值時的頭部110的Z方向的位置與俯視用拍攝單元拍攝晶片基準標記311b時的頭部110的Z方向的位置相同。另外，如使用圖14及圖15所說明那樣，使保持在夾頭122的第二半導體晶片310b的接觸預定面與第二預定面330b對齊，算出晶片基準標記311b的三維座標。也就是說，算出晶片基準標記311b的三維座標時的接合工具120的Z方向的位置與將第二半導體晶片310b載置在第一半導體晶片310a時的接合工具120的Z方向的位置相同。
因此，無須考慮使頭部110或接合工具120在Z方向上移動的情況下可能會產生的實際三維座標與所辨識的三維座標相對於XY方向的誤差。例如，在圖16的狀態下，接合工具120保持第二半導體晶片310b從俯視用拍攝單元的視野中退出，但也存在所述狀態下的實際基準位置的X座標及Y座標因使接合工具120上下的移動機構的元件間的間隙等的影響，而與接合控制部214所辨識的X座標及Y座標並不一致的情況。可是，如圖18所示，將第二半導體晶片310b載置在第二預定面330b時的接合工具120高度與算出晶片基準標記311b的三維座標時的接合工具120高度變得相同，因移動機構而產生的誤差因素被去除。也就是說，將第二半導體晶片310b載置在第二預定面330b時的實際基準位置的X座標及Y座標與接合控制部214所辨識的X座標及Y座標一致。就這種觀點來說，在算出第二校準值的情況下，有效的是使焦點面110a與校準標誌173的印刷面相對於第二預定面330b而言一致，在算出晶片基準標記311b的三維座標的情況下，有效的是使第二半導體晶片310b的接觸預定面相對於第二預定面330b而言一致。
第二半導體晶片310b的接合完成後，接合控制部214經由驅動控制部212驅動工具驅動電動機121，由此使接合工具120上升。在進一步接合新的半導體晶片310（第一半導體晶片310a、第二半導體晶片310b）的情況下，再次返回到圖6的狀態來重複進行處理。
繼而，沿著流程圖對包含以上所說明的校準處理與接合處理的整個接合順序進行匯總。圖19是說明半導體晶片310的接合順序的流程圖。
校準控制部213在步驟S11中，開始應進行校準處理的校準控制步驟。詳細內容稍後作為副流程進行說明。此外，在從準確調整了拍攝單元間的座標的初始狀態開始接合處理的情況下，也可以跳過最初的校準控制步驟。
校準控制部213結束校準控制步驟的執行時，進入步驟S12，接合控制部214開始應進行接合處理的接合控制步驟。詳細內容稍後作為副流程進行說明。
接合控制部214結束接合控制步驟的執行時，進入步驟S13，校準控制部213判斷所述時點的接合裝置100的狀態是否滿足預先設定的校準時點的條件。作為預先設定的校準時點的條件，設定認為可能需要再一次的校準處理的條件。例如，如上所述，已完成處理的批次數量或接合作業的作業時間、由溫度檢測部所檢測到的溫度等成為設定條件的候補。
在步驟S13中，在校準控制部213判斷為滿足條件的情況下，返回到步驟S11中。在判斷為不滿足條件的的情況下，進入步驟S14中。在進入到步驟S14中的情況下，接合控制部214判斷所預定的所有接合處理是否已完成。如果判斷為還剩餘應進行接合處理的半導體晶片310，則返回到步驟S12中，如果判斷為所有接合處理均已完成，則結束一系列處理。
圖20是說明校準控制步驟的順序的副流程圖。在校準控制步驟中，主要執行使用圖4及圖5所說明的處理。校準控制部213在步驟S1101中，將“1”代入計數器n中。接下來，在步驟S1102中，移動標誌板172而將校準標誌173投入到第三拍攝單元150的視野中心。
進入步驟S1103，校準控制部213調整第三拍攝單元150與校準標誌173的高度，以使第三拍攝單元150的焦點面150a和校準標誌173的印刷面與第n預定面一致。例如進行調整，以使如果n=1，則與第一預定面330a一致。在後續步驟S1104中，使頭部110移動，以使校準標誌173的印刷面成為第一拍攝單元130及第二拍攝單元140的焦點面110a，且使校準標誌173位於接合工具120的正下方。
校準控制部213在步驟S1105中，經由圖像獲取部211使各拍攝單元進行拍攝，從第一拍攝單元130獲取第一俯視圖像，從第二拍攝單元140獲取第二俯視圖像，從第三拍攝單元150獲取仰視圖像。接下來，在後續步驟S1106中，基於分別拍進第一俯視圖像與第二俯視圖像中的校準標誌173的像的圖像座標，算出校準標誌173的三維座標，基於拍進仰視圖像中的校準標誌173的像，算出校準標誌173的三維座標。校準控制部213算出如上所述那樣算出的各三維座標中XY平面方向的差量作為針對第n預定面的第n校準值。將所算出的校準值作為校準資料221存儲到存儲部220中。
校準控制部213進入步驟S1107，使計數器n遞增。接下來，在步驟S1108中，確認遞增後的計數器n是否超出預定層疊總數n 0。在所述本實施方式中，在引線框架330上接合成為第一層的第一半導體晶片310a，在其上接合成為第二層的第二半導體晶片310b，因此預定層疊總數為“2”。如果計數器n未超出預定層疊總數n 0，便返回到步驟S1103中，執行與經遞增的n對應的第n校準值的算出。如果計數器n超出預定層疊總數n 0，則進入步驟S1109。
校準控制部213在步驟S1109中，移動標誌板172，使校準標誌173從第三拍攝單元150的視野中退出。完成校準標誌173的退出後，返回到主要流程中。此外，校準標誌173的退出也可以在後續接合處理中進行。
圖21是說明接合控制步驟的順序的副流程圖。在接合控制步驟中，主要執行使用圖6至圖18所說明的處理。接合控制部214在步驟S1201中，將“1”帶入計數器n中。
進入步驟S1202，使頭部110移動至晶片供給裝置500的上部，使接合工具120下降。接下來，通過拾取機構510與翻轉機構520使載置在晶片供給裝置500的半導體晶片310中作為第n層而載置的第n半導體晶片翻轉，並通過夾頭122吸附並撿拾所述第n半導體晶片。例如如果n=1，則撿拾第一半導體晶片310a。撿拾第n半導體晶片後，使接合工具120上升。
接合控制部214在步驟S1203中，調整第三拍攝單元150的高度，以使第三拍攝單元150的焦點面150a與第n預定面一致。在後續步驟S1204中，使頭部110移動，以使第n預定面成為第一拍攝單元130及第二拍攝單元140的焦點面110a且使第三拍攝單元150位於接合工具120的正下方。進而在步驟S1205中，使接合工具120下降，所保持的第n半導體晶片中與層疊物件接觸的接觸預定面和第n預定面一致。
完成這種配置的調整後，接合控制部214在步驟S1206中，使第三拍攝單元150拍攝保持在接合工具120的第n半導體晶片的接觸預定面。接下來，在步驟S1207中，獲取第三拍攝單元150所輸出的仰視圖像，並基於所拍到的晶片基準標記的圖像座標等，辨識第n半導體晶片的基準位置的三維座標。
接合控制部214在步驟S1208中，使接合工具120上升至所保持的第n半導體晶片從俯視用拍攝單元的視野中退出的位置，並且使頭部110移動，以使接合工具120此後成為載置第n半導體晶片的載置預定區域的正上方。在後續步驟S1209中，調整頭部110的高度，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第n預定面一致。
完成這種配置的調整後，接合控制部214在步驟S1210中，使第一拍攝單元130與第二拍攝單元140拍攝包含成為座基準標記321或層疊基準標記323等基準標記的載置預定區域附近。接下來，在步驟S1211中，獲取第一拍攝單元130所輸出的第一俯視圖像與第二拍攝單元140所輸出的第二俯視圖像，並基於所拍到的基準標記的圖像座標及第n校準值等，算出目標位置的三維座標。
確定目標位置後，進入步驟S1212，接合控制部214使頭部110與接合工具120移動，以使第n半導體晶片的基準位置與所述目標位置吻合，將第n半導體晶片載置在載置預定區域。然後，對第n半導體晶片進行加壓/加熱，結束接合。第n半導體晶片的接合完成後，使接合工具120上升。
接合控制部214進入步驟S1213，使計數器n遞增。接下來，在步驟S1214中，確認遞增後的計數器n是否超出預定層疊總數n 0。在所述本實施方式中，在引線框架330上接合成為第一層的第一半導體晶片310a，在其上接合成為第二層的第二半導體晶片310b，因此預定層疊總數為“2”。如果計數器n未超出預定層疊總數n 0，便返回到步驟S1202中，執行與經遞增的n對應的第n校準值的算出。如果計數器n超出預定層疊總數n 0，則返回到主要流程中。
在以上所說明的本實施方式中，將校準處理與接合處理分離，在接合裝置100的狀態滿足預先設定的校準時點的條件的情況下，執行校準處理。因此，將執行一次校準處理後算出的校準值保持在存儲部220中，在執行下一次校準處理之前進行的接合處理中，每次都是繼續參照所述校準值。但也可以是如下處理順序，也就是將校準處理組入一系列接合處理中，且在對各第n半導體晶片進行接合處理的所述處理步驟中，每次更新第n校準值。以下對如上所述的另一實施例進行說明。此外，在以下的另一實施例中，接合裝置的結構本身與所述實施例相同，因此省略其說明，而主要對處理順序不同的部分進行說明。
圖22是表示在另一實施例中，三個拍攝單元拍攝被調整到第一預定面330a的高度的校準標誌173的情況的圖。在本實施例中，在第n半導體晶片的撿拾處理與由第三拍攝單元150所進行的第n半導體晶片的拍攝處理之間，執行算出第n校準值的校準處理。
更具體來說，圖22表示夾頭122保持成為接合物件的第一半導體晶片310a，並且從俯視用拍攝單元的視野中退出的情況。夾頭122所保持的第一半導體晶片310a如虛線所示，此後被載置並接合於引線框架330上的載置預定區域。其他情況與圖4所示的三個拍攝單元拍攝校準標誌173的情況同樣。具體來說，頭部110的位置被調整，以使俯視用拍攝單元的焦點面110a與第一預定面330a、及校準標誌173的印刷面一致，所述校準標誌173的高度被調整，以使與第一預定面一致。另外，校準標誌173配置在各拍攝單元的視野中心附近。
校準控制部213基於使各拍攝單元進行拍攝而獲得的第一俯視圖像、第二俯視圖像及仰視圖像，如上所述那樣算出第一校準值。校準控制部213算出第一校準值後，接合控制部214接下來使接合工具120下降，執行使用圖7所說明的由第三拍攝單元150進行的第一半導體晶片310a的拍攝之後的處理。此外，算出第一校準值的處理與算出第一半導體晶片310a的基準位置的處理也可以反過來。在如上所述那樣與接合處理同步執行的校準處理中算出的第一校準值只限用於在所述接合處理中進行接合的第一半導體晶片310a的定位。
對第二半導體晶片310b進行接合處理的情況也同樣，在第二半導體晶片310b的撿拾處理與由第三拍攝單元150進行的第二半導體晶片310b的拍攝處理之間，執行算出第二校準值的校準處理。校準控制部213基於使各拍攝單元進行拍攝而獲得的第一俯視圖像、第二俯視圖像及仰視圖像算出第二校準值後，接下來使接合工具120下降，執行使用圖14所說明的由第三拍攝單元150進行的第二半導體晶片310b的拍攝之後的處理。在如上所述那樣與接合處理同步執行的校準處理中算出的第二校準值只限用於在所述接合處理中進行接合的第二半導體晶片310b的定位。
如上所述，只要校準控制部213與接合控制部214使第三拍攝單元150拍攝第n半導體晶片的處理同步地，使各拍攝單元拍攝高度經調整過的校準標誌，並更新第n校準值，便能夠縮短算出第n校準值的時點與使用所述第n校準值的時點的時間間隔。因此，可期待相對於周邊環境的溫度變化實現更精確的定位。
圖23是說明其他實施例中的半導體晶片的接合順序的流程圖。對與使用圖19至圖21所說明的處理順序相同的處理順序，標注相同步驟編號，由此省略其處理內容的說明。如上所述，本實施例是將校準處理組入至每一次接合處理中的處理順序，因此，主要對處理的流程進行說明。
接合控制部214在步驟S1201中，將“1”代入計數器n中。進入步驟S1202，通過夾頭122吸附並撿拾載置在晶片供給裝置500的半導體晶片310中作為第n層而載置的第n半導體晶片。校準控制部213在步驟S1201前後或與步驟S1201並列地執行移動標誌板172而將校準標誌173投入第三拍攝單元150的視野中心的步驟S1102。
接下來進入步驟S1103，校準控制部213調整第三拍攝單元150與校準標誌173的高度，以使第三拍攝單元150的焦點面150a和校準標誌173的印刷面與第n預定面一致。然後在步驟S1104中，使頭部110移動，以使校準標誌173的印刷面成為第一拍攝單元130及第二拍攝單元140的焦點面110a，且使校準標誌173位於接合工具120的正下方。
在後續步驟S1105中，校準控制部213使第一拍攝單元130、第二拍攝單元140及第三拍攝單元150執行拍攝，進而在步驟S1106中，算出第n校準值。算出第n校準值後，進入步驟S1109，使校準標誌173從各拍攝單元的視野中退出。
校準控制部213使校準標誌173退出後，接合控制部214執行使第n半導體晶片的接觸預定面下降至與第n預定面一致的步驟S1205。從步驟S1205到步驟S1212為止，與使用圖21所說明的處理順序同樣。此外，在步驟S1211中，確定目標位置的運算中所使用的校準值是在步驟S1205之前執行的步驟S1106中所算出的第n校準值。
接合控制部214從步驟S1212進入步驟S1213時，使計數器n遞增。接下來，在步驟S1214中，確認遞增後的計數器n是否超出預定層疊總數n 0。如果計數器n未超出預定層疊總數n 0，便返回到步驟S1202中，執行與經遞增的n對應的第n校準值的算出。如果計數器n超出預定層疊總數n 0，則進入步驟S14。
接合控制部214進入步驟S14中時，判斷所預定的所有接合處理是否已完成。如果判斷為剩餘了應進行接合處理的半導體晶片，則返回到步驟S1201中，如果判斷為所有接合處理均已完成，則結束一系列處理。
在以上所說明的本實施方式中，為了使各拍攝單元能夠在相對好的條件下拍攝校準標誌173，使校準標誌173移動至各拍攝單元的視野的中心附近。因此，在接合處理中，需要使校準標誌173從各拍攝單元的視野中退出的作業。另外，為了算出第n校準值，需要使校準標誌173的印刷面與第n預定面一致的作業。
因此，對能夠省略這種校準標誌173的退出作業及高度調整作業的另一實施例進行說明。圖24是對另一實施例中的校準單元170'的校準標誌的配置進行說明的圖。
例如只要各拍攝單元包括如下光學系統，便可配置成能夠在視野周邊部始終觀察到校準標誌，所述光學系統具有視野周邊部的像差不會成為位置算出的誤差因素這一程度的性能。也就是說，只要幾乎不會對校準值的算出造成影響，在由第三拍攝單元150拍攝接合處理時的半導體晶片的接觸預定面的情況下不會成為阻礙，則校準標誌也能夠常設在各拍攝單元的視野周邊部。
校準單元170'將與第n預定面分別對應的多個校準標誌固定設置在第三拍攝單元150的視野周邊部。具體來說，例如第一標誌板172a固定設置在第三拍攝單元150的視野周邊部的一區域，以使其上表面與第一預定面一致，在所述上表面印刷了第一校準標誌173a。印刷了第二校準標誌173b的第二標誌板172b或印刷了第三校準標誌173c的第三標誌板172c也固定設置在第三拍攝單元150的視野周邊部的一區域，以使分別與第二預定面、第三預定面對應。此外，各校準標誌的間隔被調整，以使在各拍攝單元所拍攝的俯視圖像、仰視圖像中各自的像不會相互重合。此外，此處對預定層疊總數為“3”的情況進行了說明，但校準標誌是對應於預定層疊總數而設置。只要使用如上所述那樣構成的校準單元170'，便能夠省略校準標誌的退出作業及高度調整作業，因此也有助於使校準單元的結構簡略化，縮短接合處理所需的準備時間。
另外，在以上所說明的本實施方式中，俯視用拍攝單元是包含第一拍攝單元130與第二拍攝單元140這兩者的結構，但俯視用拍攝單元也可以構成為包含分別採用沙姆光學系統的三個以上的拍攝單元。另外，在以上所說明的本實施方式中，是利用第一俯視圖像與第二俯視圖像的視差算出物件物的三維座標，但並不限於使用俯視用拍攝單元算出三維座標的方法。例如也可以構成為將採用沙姆光學系統的俯視用拍攝單元設為一個，並使用其他輔助手段。例如，也可以在頭部110設置能夠進行圖案投光的投光部，在俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像中對在觀察面所觀察到的投光圖案的形狀進行分析，由此算出物件物的三維座標。另外，在本實施方式中，對倒裝晶片接合機進行了說明，但並不限定於此，也能夠應用於黏晶機、將電子零件安裝於基板等的表面安裝機、其他安裝裝置。
100:接合裝置 110:頭部 110a:焦點面 111:頭驅動電動機 120:接合工具 121:工具驅動電動機 122:夾頭 123:夾頭中心 124:加熱器 130:第一拍攝單元 131:第一光學系統 131a:物側透鏡組 131b:像側透鏡組 132:第一拍攝元件 133:光圈 140:第二拍攝單元 141:第二光學系統 142:第二拍攝元件 150:第三拍攝單元 151:第三光學系統 152:第三拍攝元件 170、170':校準單元 171:標誌驅動電動機 172:標誌板 172a:第一標誌板 172b:第二標誌板 172c:第三標誌板 173:校準標誌 173a:第一校準標誌 173b:第二校準標誌 173c:第三校準標誌 174:支撐台 175:杆 190:載台 210:運算處理部 211:圖像獲取部 212:驅動控制部 213:校準控制部 214:接合控制部 220:存儲部 221:校準數據 230:輸入輸出裝置 310:半導體晶片 310a:第一半導體晶片 310b:第二半導體晶片 311a、311b:晶片基準標記 320:晶片座 321:座基準標記 322:單位區域 323:層疊基準標記 330:引線框架 330a:第一預定面 330b:第二預定面 500:晶片供給裝置 510:拾取機構 520:翻轉機構
圖1是包含本實施方式的接合裝置的倒裝晶片接合機的整體結構圖。 圖2是接合裝置的系統結構圖。 圖3是用於說明沙姆光學系統的說明圖。 圖4是表示三個拍攝單元拍攝被調整到第一預定面的高度的校準標誌的情況的圖。 圖5是表示三個拍攝單元拍攝被調整到第二預定面的高度的校準標誌的情況的圖。 圖6是表示接合工具撿拾第一半導體晶片的情況的圖。 圖7是表示第三拍攝單元拍攝第一半導體晶片的情況的圖。 圖8是示意性地表示第三拍攝單元所輸出的仰視圖像的圖。 圖9是表示第一拍攝單元及第二拍攝單元拍攝作為載置預定區域的引線框架的情況的圖。 圖10是圖9的局部立體圖。 圖11是表示根據第一俯視圖像及第二俯視圖像算出載置第一半導體晶片的晶片座上的目標座標為止的順序的圖。 圖12是表示接合工具將第一半導體晶片載置並接合於目標位置的情況的圖。 圖13是表示接合工具退出的情況的圖。 圖14是表示第三拍攝單元拍攝第二半導體晶片的情況的圖。 圖15是示意性地表示第三拍攝單元所輸出的仰視圖像的圖。 圖16是表示第一拍攝單元及第二拍攝單元拍攝作為載置預定區域的第一半導體晶片的情況的圖。 圖17是表示根據第一俯視圖像及第二俯視圖像算出載置第二半導體晶片的第一半導體晶片上的目標座標為止的順序的圖。 圖18是表示接合工具將第二半導體晶片載置並接合於目標位置的情況的圖。 圖19是說明半導體晶片的接合順序的流程圖。 圖20是說明校準控制步驟的順序的副流程圖。 圖21是說明接合控制步驟的順序的副流程圖。 圖22是表示在另一實施例中，三個拍攝單元拍攝被調整到第一預定面的高度的校準標誌的情況的圖。 圖23是說明另一實施例中的半導體晶片的接合順序的流程圖。 圖24是對又一實施例中的校準單元的校準標誌的配置進行說明的圖。
110:頭部
110a:焦點面
111:頭驅動電動機
120:接合工具
121:工具驅動電動機
122:夾頭
130:第一拍攝單元
140:第二拍攝單元
150:第三拍攝單元
310a:第一半導體晶片
330:引線框架
330a:第一預定面

Claims (10)

  1. 一種安裝裝置，包括： 安裝工具，撿拾並保持安裝體，將其載置並安裝於載置在載台的基板或相對于已經安裝於所述基板的其他所述安裝體而設定的載置預定區域； 俯視用拍攝單元，將光學系統與拍攝元件滿足沙姆條件而配置，以使與所述載台的載檯面平行的平面成為焦點面，且用於從相對於所述載檯面而言與所述安裝工具相同的一側俯視拍攝所述載置預定區域； 仰視用拍攝單元，用於從相對於所述載檯面而言與所述俯視用拍攝單元相反的一側仰視拍攝保持在所述安裝工具的狀態的所述安裝體； 校準控制部，運算對基於所述俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像而算出的座標值與基於所述仰視用拍攝單元所輸出的仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值；以及 安裝控制部，將所述安裝體載置並安裝於所述載置預定區域，以使保持在所述安裝工具的所述安裝體的基準位置與所述載置預定區域的目標位置吻合， 所述校準控制部基於使所述俯視用拍攝單元與所述仰視用拍攝單元拍攝吻合所述載置高度而配置的校準標誌並輸出的所述俯視圖像與所述仰視圖像，運算所述載置預定區域的每個假定的載置高度的所述校準值， 所述安裝控制部調整所述安裝工具的位置，以使所述安裝體中與所述載置預定區域接觸的接觸預定面成為所述載置高度，基於使所述仰視用拍攝單元拍攝所述接觸預定面並輸出的所述仰視圖像，辨識所述基準位置，調整所述俯視用拍攝單元的位置，以使所述焦點面與所述載置高度成為同一面，基於使所述俯視用拍攝單元拍攝所述載置預定區域所得的所述俯視圖像及與所述載置高度對應的所述校準值，辨識所述目標位置。
  2. 如請求項1所述的安裝裝置，包括： 調整機構，根據所運算的所述校準值將所述校準標誌調整到對應的所述載置高度。
  3. 如請求項1所述的安裝裝置，其中 所述校準標誌對應於所假定的所述載置高度設置了多個。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的安裝裝置，其中 所述校準控制部在每當所述安裝控制部完成預先設定的批次量的所述安裝體的安裝時，運算並更新各所述載置高度的所述校準值。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的安裝裝置，其中 所述校準控制部基於所述安裝控制部所執行的安裝作業的作業時間，來運算並更新各所述載置高度的所述校準值。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的安裝裝置，包括： 溫度檢測部，檢測所述俯視用拍攝單元的溫度， 所述校準控制部在所述溫度檢測部檢測到預先設定的溫度的情況下，運算並更新各所述載置高度的所述校準值。
  7. 如請求項1至3中任一項所述的安裝裝置，其中 所述校準控制部與所述安裝控制部使所述仰視用拍攝單元拍攝所述安裝體的所述接觸預定面的處理同步地，使所述俯視用拍攝單元與所述仰視用拍攝單元拍攝所述校準標誌，並運算與所述安裝體的所述載置高度對應的所述校準值。
  8. 如請求項1至7中任一項所述的安裝裝置，其中 所述俯視用拍攝單元包含第一拍攝單元與第二拍攝單元，所述第一拍攝單元與第二拍攝單元被調整為各自的所述焦點面一致， 所述安裝控制部通過所述校準值，對基於使所述第一拍攝單元拍攝所述載置預定區域並輸出的第一俯視圖像與使所述第二拍攝單元拍攝所述載置預定區域並輸出的第二俯視圖像而算出的臨時目標位置進行修正後辨識所述目標位置。
  9. 一種安裝方法，其是使用安裝裝置的安裝體的安裝方法，所述安裝裝置包括：安裝工具，撿拾並保持所述安裝體，將其載置並安裝於載置在載台的基板或相對于已經安裝於所述基板的其他所述安裝體而設定的載置預定區域；俯視用拍攝單元，將各光學系統與拍攝元件滿足沙姆條件而配置，以使與所述載台的載檯面平行的平面成為焦點面，且用於從相對於所述載檯面而言與所述安裝工具相同一側俯視拍攝所述載置預定區域；以及仰視用拍攝單元，用於從相對於所述載檯面而言與所述俯視用拍攝單元相反一側仰視拍攝保持在所述安裝工具的狀態的所述安裝體， 所述安裝方法具有： 校準控制步驟，運算對基於所述俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像而算出的座標值與基於所述仰視用拍攝單元所輸出的仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值；以及 安裝控制步驟，將所述安裝體載置並安裝於所述載置預定區域，以使保持在所述安裝工具的所述安裝體的基準位置與所述載置預定區域的目標位置吻合， 所述校準控制步驟基於使所述俯視用拍攝單元與所述仰視用拍攝單元拍攝吻合所述載置高度而配置的校準標誌並輸出的所述俯視圖像與所述仰視圖像，運算所述載置預定區域的每個假定的載置高度的所述校準值， 所述安裝控制步驟調整所述安裝工具的位置，以使所述安裝體中與所述載置預定區域接觸的接觸預定面成為所述載置高度，基於使所述仰視用拍攝單元拍攝所述接觸預定面並輸出的所述仰視圖像，辨識所述基準位置，調整所述俯視用拍攝單元的位置，以使所述焦點面與所述載置高度成為同一面，基於使所述俯視用拍攝單元拍攝所述載置預定區域所得的所述俯視圖像及與所述載置高度對應的所述校準值，辨識所述目標位置。
  10. 一種安裝控制程式，其控制安裝裝置，所述安裝裝置包括：安裝工具，撿拾並保持安裝體，將其載置並安裝於載置在載台的基板或相對于已經安裝於所述基板的其他所述安裝體而設定的載置預定區域；俯視用拍攝單元，將各光學系統與拍攝元件滿足沙姆條件而配置，以使與所述載台的載檯面平行的平面成為焦點面，且用於從相對於所述載檯面而言與所述安裝工具相同一側俯視拍攝所述載置預定區域；以及仰視用拍攝單元，用於從相對於所述載檯面而言與所述俯視用拍攝單元相反一側仰視拍攝保持在所述安裝工具的狀態的所述安裝體， 所述安裝控制程式使電腦執行如下步驟： 校準控制步驟，運算對基於所述俯視用拍攝單元所輸出的俯視圖像而算出的座標值與基於所述仰視用拍攝單元所輸出的仰視圖像而算出的座標值的差量進行校準的校準值；以及 安裝控制步驟，將所述安裝體載置並安裝於所述載置預定區域，以使保持在所述安裝工具的所述安裝體的基準位置與所述載置預定區域的目標位置吻合， 所述校準控制步驟基於使所述俯視用拍攝單元與所述仰視用拍攝單元拍攝吻合所述載置高度而配置的校準標誌並輸出的所述俯視圖像與所述仰視圖像，運算所述載置預定區域的每個假定的載置高度的所述校準值， 所述安裝控制步驟調整所述安裝工具的位置，以使所述安裝體中與所述載置預定區域的接觸接觸預定面成為所述載置高度，基於使所述仰視用拍攝單元拍攝所述接觸預定面並輸出的所述仰視圖像，辨識所述基準位置，調整所述俯視用拍攝單元的位置，以使所述焦點面與所述載置高度成為同一面，基於使所述俯視用拍攝單元拍攝所述載置預定區域所得的所述俯視圖像及與所述載置高度對應的所述校準值，辨識所述目標位置。
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