(57)【要約】【課題】上層の被接合対象物及び下層の被接合対象物のターゲットを認識することが可能で、複数層の被接合対象物を接合することが可能な実装装置を実現すること。【解決手段】最下層の被接合対象物である配線基板２を保持するボンディングステージ３７と、配線基板２に接合する上層の被接合対象物である半導体チップ３を保持するボンディングツール４２と、配線基板２のターゲット６６を認識する下層用認識手段及び半導体チップ３のターゲット６９を認識する上層用認識手段１６を有する上下２視野認識光学系１２を有しており、上下２視野認識光学系１２は、配線基板２用の第１の照明ユニット２２及び半導体チップ３用の第２の照明ユニット２３を有し、第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット２３は共に分光波長域が異なる第１の光源５２及び第２の光源５３を有している実装装置１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層の被接合対象物と上層の被接合対象物とを積層して接合する実装装置であって、
前記下層の被接合対象物を保持するボンディングステージと、
前記上層の被接合対象物を保持するボンディングツールと、
前記下層の被接合対象物のターゲットを認識する下層用認識手段及び前記上層の被接合対象物のターゲットを認識する上層用認識手段を有する上下２視野認識光学系と、
を有しており、
前記上下２視野認識光学系は、さらに前記下層の被接合対象物のターゲット用の第１の照明ユニット及び前記上層の被接合対象物のターゲット用の第２の照明ユニットを有し、
前記第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に分光波長域が異なる２種類の光源を有している、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装装置において、
前記第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に、前記ターゲットが前記被接合対象物の光照射側表面にある場合、又は、前記ターゲットが前記被接合対象物の内部にある場合に対応して分光波長域が異なる前記光源に切り換える光路変換ユニットを有する、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の実装装置において、
前記２種類の光源のうち、第１の光源の分光波長域が５７０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は６２０ｎｍ〜６３０ｎｍの範囲内にある、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の実装装置において、
前記２種類の光源のうち、第２の光源の分光波長域が１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は１０５０ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲内にある、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の実装装置において、
前記上下２視野認識光学系は、さらに上視野用の第１認識カメラと下視野用の第２認識カメラとを有し、
前記第１認識カメラ及び前記第２認識カメラは共に、分光波長域が４００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内において有効相対分光感度を有するものである、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の実装装置において、
前記ボンディングステージは、前記下層側の被接合対象物を水平方向に移動するステージＹ軸駆動機構とステージＸ軸駆動機構とを有し、
前記ボンディングツールは、前記上層の被接合対象物を昇降させる上下駆動機構と水平に回転するθ駆動機構とを有し、
前記上下２視野認識光学系は、さらに上視野部及び下視野部を各前記ターゲットの認識可能な位置と非認識位置とに移動させる光学系Ｙ軸駆動機構を有している、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の実装装置を使用して被接合対象物を積層して接合する実装方法であって、
前記上層の被接合対象物及び前記下層の被接合対象物各々のターゲットの配置に合わせて分光波長域が異なる前記光源に切り換える工程と、
前記上層の被接合対象物を前記ボンディングツールに吸着する工程と、
前記最下層の被接合対象物を前記ボンディングステージに吸着する工程と、
前記上視野部及び前記下視野部を前記上層の被接合対象物のターゲットと前記下層の被接合対象物のターゲットとを認識可能な位置に移動する工程と、
前記上層の被接合対象物のターゲットを認識する工程と、
前記下層の被接合対象物のターゲットを認識する工程と、
前記上層の被接合対象物と前記下層の被接合対象物との位置合わせをする工程と、
位置合わせ後に前記上視野部及び前記下視野部を初期位置に退避させる工程と、
前記上層の被接合対象物を前記下層の被接合対象物に接合する工程と、
を含む、
ことを特徴とする実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを回路基板上に接合し、或いは複数の半導体チップを順次積層して接合する実装装置や実装方法がある。これらの実装装置及び実装方法は、下層の被接合対象物である回路基板又は半導体チップと上層の被接合対象物である半導体チップの位置を合せたうえでＴＳＶ（through silicon via）技術を用いて接合するというものが知られている。近年、積層された上層の被接合対象物と下層の被接合対象物とを近距離無線通信を利用してワイヤレスで信号を送信する、いわゆるワイヤレスＴＳＶ構造が拡大しつつある。ＴＳＶを用いる場合或いは近距離無線を用いる場合の実装方法は、下層の被接合対象物と上層の被接合対象物との位置を合せたうえで接合することになる
【０００３】
特許文献１及び特許文献２には、下層の被接合対象物であるウエハ又は配線基板の位置を認識する下視野部と、上層の被接合対象物である半導体チップの位置を認識する上視野部と、を有する上下２視野カメラを使用して下層のウエハや配線基板と上層の半導体チップとの位置を認識し、位置合わせをした後にこれらを接合する実装装置が記載されている。ウエハ又は配線基板及び半導体チップには、共に上下２視野カメラの上下視野方向に各々アライメントマークが設けられている。
【０００４】
特許文献３には、下層の被接合対象物である配線基板の位置を認識する可視光線カメラと、上層の被接合対象物である半導体チップを認識する赤外線カメラとを有する実装装置が記載されている。赤外線カメラでは、半導体チップの配線基板に対向する側の裏面側から内部を透過して表面側にあるアライメントマークを認識する。つまり、この実装装置は、可視光線カメラと近赤外線カメラとで認識した結果に基づき位置合わせをした後に接合するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１８３６２８号公報
【特許文献２】特開２０１７−１８３４５１号公報
【特許文献３】特開２０１３−９３５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載の実装装置は、共に下層の被接合対象物であるウエハ又は回路基板を認識し、かつ上層の半導体チップを認識する上下２視野カメラを有している。この上下２視野カメラは可視光線カメラであるから、例えば、認識対象のアライメントマークに相当するターゲットが直接視認できない内部に配置されている被接合対象物においてはターゲットを認識することができない、よって位置合わせができないという課題がある。
【０００７】
また、特許文献３に記載の実装装置においては、位置合わせ用として設置されているカメラのうち、一方の赤外線カメラは半導体チップを透過してターゲットを認識することが可能である。しかし、他方の可視光線カメラではターゲットが被接合対象物の内部に配置され直接視認できない場合には、ターゲットを認識することができず、上層側及び下層側の被接合対象物の位置合わせができないという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、視認可能な位置にターゲットが配置される被接合対象物、直接視認できない内部にターゲットが配置される被接合対象物の両方で上層の被接合対象物及び下層の被接合対象物のターゲットを認識することが可能で、複数層の被接合対象物を接合することが可能な実装装置及び実装方法を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明の実装装置は、下層の被接合対象物と上層の被接合対象物とを積層して接合する実装装置であって、前記下層の被接合対象物を保持するボンディングステージと、前記上層の被接合対象物を保持するボンディングツールと、前記下層の被接合対象物のターゲットを認識する下層用認識手段及び前記上層の被接合対象物のターゲットを認識する上層用認識手段を有する上下２視野認識光学系と、を有しており、前記上下２視野認識光学系は、さらに前記下層の被接合対象物のターゲット用の第１の照明ユニット及び前記上層の被接合対象物のターゲット用の第２の照明ユニットを有し、前記第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に分光波長域が異なる２種類の光源を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の実装装置は、第１の照明ユニットと、第２の照明ユニットを有し、第１の照明ユニット及び第２の照明ユニットは共に、分光波長域が異なる２種類の光源を有している。２種類の光源の一方を可視光線波長域とし、他方を近赤外線波長域とすれば、可視光線波長域では被接合対象物の視認可能な位置に配置されたターゲットを認識することが可能であり、近赤外線波長域では被接合対象物の内部に配置されたターゲットを認識することが可能となる。従って、上下２視野認識光学系によって視認可能な位置にターゲットが配置される被接合対象物、直接視認できない内部にターゲットが配置される被接合対象物の両方のターゲットを認識することが可能となり、複数層の被接合対象物を接合することが可能となる。なお、下層用認識手段及び上層用認識手段は、後述する認識カメラなどの光学系で構成される。
【００１１】
又、上下２視野認識光学系は分光波長域が異なる２種類の光源を有していることから、初期稼働時に輝度などの光学調整をしておけば、被接合対象物のターゲットが表面に配置されているか、或いは内部に配置されているかなど、ターゲットの配置が変わるたびに各々に対応する分光波長域を有する光源に置き換えて、その都度、輝度などの光学調整をしなくてもよい。従って、１台の実装装置で、ターゲットの配置が異なる被接合対象物を２層、３層或いは４層というように複数層の接合を行うことが可能となる。
【００１２】
なお、ここでターゲットとは、被接合対象物の表面又は内部に配置される電極などの金属部分であり、上層の被接合対象物（例えば半導体チップ）と下層の被接合対象物（例えば配線基板）とを近距離無線通信を利用してワイヤレスで信号を送信する電子部品においてはコイルアンテナなどである。以下に説明する実施の形態においては、アライメントマークに相当し、かつコイルアンテナなどの機能を有するものをターゲットと記載する。
【００１３】
［２］本発明の実装装置においては、前記第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に、前記ターゲットが前記被接合対象物の光照射側表面にある場合、又は、前記ターゲットが前記被接合対象物の内部にある場合に対応して分光波長域が異なる前記光源に切り換える光路変換ユニットを有することが好ましい。
【００１４】
前述したように、第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に、分光波長域が異なる２種類の光源を有している。そこで、被接合対象物のターゲットの配置に対応して適切な分光波長域を有する光源に切り換えれば、ターゲットが被接合対象物の視認可能な位置に配置される構成、ターゲットが被接合対象物の視認できない内部に配置されている構成の両方のターゲットを認識することが可能となる。
【００１５】
［３］本発明の実装装置においては、前記２種類の光源のうち、第１の光源の分光波長域が５７０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は６２０ｎｍ〜６３０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１６】
第１の光源の分光波長域は可視光波長域であるから、被接合対象物の視認可能な表面に配置されるターゲットからの反射光を認識することが可能となる。つまり、ターゲットを認識することができる。
【００１７】
［４］本発明の実装装置においては、前記２種類の光源のうち、第２の光源の分光波長域が１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は１０５０ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１８】
詳しくは、実施の形態で説明するが、被接合対象物が半導体チップの場合、ターゲットを含む素子部はシリコン基板上に形成される。シリコンの分光透過率は、分光波長域が１０００ｎｍを超えると急激に上昇する。例えば、被接合対象物が、シリコン基板上にターゲットを含む素子部が構成されているような半導体素子部品（以降、半導体チップと記載する）においては、分光波長域を１０００ｎｍ〜１６００ｎｍとする第２の光源を使用すれば、シリコン基板又は素子部を透過してターゲットで反射した光を下層用認識手段及び上層用認識手段で認識することが可能となる。なお、素子部においても分光透過率はシリコンと同等である。
【００１９】
［５］本発明の実装装置においては、前記上下２視野認識光学系は、さらに上視野用の第１認識カメラと下視野用の第２認識カメラとを有し、前記第１認識カメラ及び第２認識カメラは共に、分光波長域が４００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内において有効相対分光感度を有するものであることが好ましい。
【００２０】
第１認識カメラ及び第２認識カメラは、例えばＣＣＤカメラである。ここで、有効相対分光感度とは、各認識カメラがターゲットとして認識可能な分解能を有する分光感度と定義する。第１認識カメラ及び第２認識カメラは、分光波長域が４００ｎｍ〜１６００ｎｍで有効相対分光感度を有することから、第１の光源の分光波長域である５７０ｎｍ〜６８０ｎｍ、第２の光源の分光波長域１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲でターゲットを認識することが可能となる。
【００２１】
［６］本発明の実装装置においては、前記ボンディングステージは、前記下層側の被接合対象物を水平方向に移動するステージＹ軸駆動機構とステージＸ軸駆動機構とを有し、前記ボンディングツールは、前記上層の被接合対象物を昇降させる上下駆動機構と水平に回転するθ駆動機構とを有し、前記上下２視野認識光学系は、さらに前記上視野部及び前記下視野部を各前記ターゲットの認識可能な位置と非認識位置とに移動させる光学系Ｙ軸駆動機構を有している、ことが好ましい。
【００２２】
実装装置をこのような構成にすれば、上下２視野認識光学系で上層側と下層側の被接合対象物のターゲットを認識したうえで、この認識結果に基づき上層側のターゲットと下層側のターゲットとの位置合わせをした後、下層側の被接合対象物に上層側の被接合対象物を接合することが可能となる。
【００２３】
［７］本発明の実装方法は、上記［１］〜［６］に記載の実装装置を使用して被接合対象物を積層して接合する実装方法であって、前記下層の被接合対象物及び前記上層の被接合対象物の前記ターゲットの配置に合わせて分光波長域が異なる前記光源に切り換える工程と、前記上層の被接合対象物を前記ボンディングツールに吸着する工程と、前記最下層の被接合対象物を前記ボンディングステージに吸着する工程と、前記上視野部及び前記下視野部を上層の被接合対象物と下層の被接合対象物とを認識可能な位置に移動する工程と、前記上層の被接合対象物のターゲットを認識する工程と、前記下層の被接合対象物のターゲットを認識する工程と、前記上層の被接合対象物と前記下層の被接合対象物との位置合わせをする工程と、位置合わせ後に前記上視野部及び前記下視野部を非認識位置に退避させる工程と、前記上層の被接合対象物を前記下層の被接合対象物に接合する工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００２４】
本発明の実装方法によれば、上層の被接合対象物のターゲットと下層の被接合対象物のターゲットの配置に合わせて光源を切り換えることによって上層及び下層の被接合対象物のターゲットを認識することが可能となる。そして、この認識結果に基づき上層の被接合対象物と下層の被接合対象物との位置合わせをした後、上層の被接合対象物と下層の被接合対象物とを接合すれば、被接合対象物の視認可能な位置にターゲットが配置される構成、直接視認できない内部にターゲットが配置される構成の両方で上層側及び下層側のターゲット両方の位置を認識して位置合わせを行ない接合することが可能となる。
【００２５】
又、２種の分光波長域を切り換えることが可能であるから、ターゲットが表面に配置される被接合対象物、ターゲットが内部に配置される被接合対象物の各々に対応する光源に置き換えて、その都度都度、輝度などの光学調整をしなくてもよい。従って、１台の実装装置で、ターゲットの配置位置が異なる被接合対象物を２層、３層或いは４層以上というように複数層の接合を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態に係る実装装置１の概略構成を示す正面図である。
【図２】上下２視野ユニット１２及び基板保持ユニット１３を図１の上方から見た平面図である。
【図３】上下２視野認識光学系１２の構成を示す図である。
【図４】配線基板２の１例を拡大して示す部分断面図である。
【図５】半導体チップ３の１例を拡大して示す部分断面図である。
【図６】分光波長域とシリコンの分光透過率との関係を示すグラフである。
【図７】第１の光源５２の分光波長域と相対強度との関係を示すグラフである。
【図８】第２の光源５３の分光波長域と相対強度との関係を示すグラフである。
【図９】第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８の分光波長域と相対感度の関係を示すグラフである。
【図１０】実施の形態に係る実装方法の第１例の主要工程を示す工程フロー図である。
【図１１】第１例の主要工程を模式的に表す説明図である。
【図１２】実装方法の第２例の主要工程を示す工程フロー図である。
【図１３】第２例の主要工程を模式的に表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係る実装装置１及び実装方法について図１〜図１３を参照して説明する。
【００２８】
［実装装置１の構成］
図１は、実施の形態に係る実装装置１の概略構成を示す正面図である。図２は、上下２視野ユニット１２及び基板保持ユニット１３を図１の上方から見た平面図である。なお、図２は、主要構成部品の配置を示すレイアウト図である。以下の説明おいて、図１の図示左右方向をＹ方向又はＹ軸とし、図示奥行方向をＸ方向又はＸ軸とし、図示上下方向をＺ軸と記載して説明する。実装装置１は、被接合対象物としての配線基板、半導体チップ又はウエハなどの電子部品を積層して接合する装置である。図１では、１例として接合する被接合対象物のうち下層の被接合対象物を配線基板２とし、上層の被接合対象物を半導体チップ３として説明する。
【００２９】
実装装置１は、ベースフレーム１０上に配置されるベース１１を有し、ベース１１上に、下層の被接合対象物である配線基板２と上層の被接合対象物である半導体チップ３とを認識する上下２視野認識光学系１２と、配線基板２を保持する基板保持ユニット１３と、基板保持ユニット１３の上方に配置され半導体チップ３を吸着保持するボンディングヘッド１４と、を有している。上下２視野認識光学系１２は、配線基板２を認識する下視野部１５と半導体チップ３を認識する上視野部１６とを有し、さらに下視野部１５、上視野部各々から画像を入力する第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８を有している。第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８はＣＣＤカメラである。
【００３０】
下視野部１５、上視野部１６及び認識カメラ１７，１８は、認識カメラユニット１９として１体でＹ方向及びＸ方向に移動可能な構成となっている。認識カメラユニット１９は、認識カメラユニット１９をＹ方向に移動する光学系Ｙ軸駆動機構２０とＸ方向に移動する光学系Ｘ軸駆動機構２１とを有している。光学系Ｙ軸駆動機構２０は、下視野部１５及び上視野部１６を配線基板２と半導体チップ３を結ぶ光軸Ｐの延長線上の位置と、光軸Ｐから退避する位置（図１において（１５）、（１６）で表す位置）に移動する。図２は、下視野部１５及び上視野部１６が光軸Ｐから退避した位置を表している。上下２視野認識光学系１２は、さらに、１対の第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット２３（詳しくは図３参照）を有している。
【００３１】
図２に示すように、第１の照明ユニット２２から出射した所定の分光波長域の光は、光ファイバー２４から導入されて第１ビームスプリッタ２５、第１プリズム２６、第３プリズム２８を介して下視野部１５となる光路窓３２を通過して上層の半導体チップ３に照射される。この光の光路をＬｄで表す。一方、照明ユニット２３から出射した所定の分光波長域の光は、光ファイバー２７から導入されて第２ビームスプリッタ２９、第２プリズム３０、第３プリズム２８を介して下視野部１５となる光路窓３１を通過して下層の配線基板２に照射される。この光の光路をＬｕで表す。図２では、上視野部１６の光路窓３２を図示している。第１認識カメラ１７、第１ビームスプリッタ２５、第１プリズム２６及び第３プリズム２８で構成される光学系を上層用認識手段という。又、第２認識カメラ１８、第２ビームスプリッタ２９及び第２プリズム２８で構成される光学系を下層用認識手段という。なお、上下２視野認識光学系１２の構成及び作用については、図３を参照してさらに詳しく後述する。
【００３２】
基板保持ユニット１３は、ベース１１上にステージ駆動機構であるステージＹ軸駆動機構３５及びステージＸ軸駆動機構３６を有しており、ステージＸ軸駆動機構３６上に最下層の被接合対象物である配線基板２を吸着保持するボンディングステージ３７が配置されている。図１、図２に示す例は、配線基板２と半導体チップ３との２層構成であるため、配線基板２が最下層の被接合対象物であり、上層の接合対象の半導体チップ３に対しては下層の被接合対象物である。
【００３３】
ボンディングヘッド１４は、基板保持ユニット１３のＸ方向両側に固定された支柱４０の上方に張り渡されたフレーム４１に固定されている。ボンディングヘッド１４の下方先端部には、半導体チップ３を吸着保持するボンディングツール４２を有しており、ボンディングツール４２は、ボンディングツールホルダ４３に固定され、さらにボンディングツールホルダ４３は、ホルダ保持部４４に固定されている。ボンディングヘッド１４は、上層の半導体チップ３を配線基板２に対して昇降させる上下駆動機構４５と、水平面に回転させるθ駆動機構４６とを有している。上下駆動機構４５は、半導体チップ３を配線基板２に押圧する機能を有する。ボンディングツールホルダ４３とホルダ保持部４４の間には、ロードセル４７が配置されている。ロードセル４７は、半導体チップ３を配線基板２に接合する際の押圧力を適切に制御するために配設される。θ駆動機構４６は、半導体チップ３の水平方向の姿勢を配線基板２の水平方向の姿勢に合わせる機能を有する。続いて、上下２視野認識光学系１２の構成及び作用について図３を参照して説明する。
【００３４】
図３は、上下２視野認識光学系１２の構成を示す図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）を図示左方側から見た側面図であり、認識カメラユニット１９を示している。なお、図３は、上下２視野認識光学系１２の主要構成部品の配置を示す説明図である。上下２視野認識光学系１２は、認識カメラユニット１９と、上層の被接合対象物である半導体チップ３に光を照射する第１の照明ユニット２２と、下層の被接合対象物である配線基板２に光を照射する第２の照明ユニット２３と、を有している。
【００３５】
第１の照明ユニット２２は、分光波長域が異なる第１の光源５２と第２の光源５３と、反射ミラー５４と、反射ミラー５４の位置を切り換える光路変換ユニット５５を有している。第１の光源５２の分光波長域は可視光線波長域であり、第２の光源５３の分光波長域は近赤外線波長域である。第１の光源５２及び第２の光源の分光波長域については、図７及び図８を参照して後述する。光路変換ユニット５５は、反射ミラー５４の位置を第１の光源５２から出射される可視光線を反射する位置と、第２の光源５３から出射される近赤外線を反射する位置とに切り換える機能を有する。すなわち、光路変換ユニット５５は、出射する光の分光波長域を可視光線波長域又は近赤外線波長域に切り換える機能を有する。図３（ａ）では、第２の光源５３から出射される近赤外線を半導体チップ３に照射することを表している。
【００３６】
第２の照明ユニット２３は、第１の照明ユニット２２と同じ構成を有するので、共通部分には第１の照明ユニット２２と同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。第２の照明ユニット２３においては、第１の光源５２から出射される可視光線を配線基板２に照射入射するように反射ミラー５４が配置されている。光路変換ユニット５６は、光路変換ユニット５５と同じ構成であるが、分光波長域を選択する際に各々独立して駆動するように制御される。反射ミラー５４には、可視光線波長域から近赤外線波長域までの分光波長域において、高い反射特性を有するＡｌ又はＣｕ等の被膜が形成されている。
【００３７】
認識カメラユニット１９は、上視野部１６に対応する第１認識カメラ１７と下視野部１５に対応する第２認識カメラ１８とが各々鏡筒５７，５８内に配設されている。第１認識カメラ１７と第２認識カメラ１８とは同じ仕様のものを使用することが可能である。鏡筒５７の図示左方側には、第１ビームスプリッタ２５が配置されており、鏡筒５８の図示左方側には、第２ビームスプリッタ２９が配置されている。図示は省略するが、第１ビームスプリッタ２５と第１認識カメラ１７の間には、第１レンズが配置されており、第２ビームスプリッタ２９と認識カメラ１８の間には第２レンズが配置されている。
【００３８】
鏡筒５７の先端側には第１プリズム２６が配置されており、鏡筒５８の先端側には第２プリズム３０が配置され、第１プリズム２６と第２プリズム３０の間には第３プリズム２８が配置されている。第１の照明ユニット２２と鏡筒４７とは、光ファイバー２４で接続されている。一方、第２の照明ユニット２３と鏡筒５８とは光ファイバー２７で接続されている。
【００３９】
図３（ｂ）に示すように、上下２視野認識光学系１２の下方、つまり下視野部１５の下方には配線基板２が配置されており、上視野部１６の上方には、半導体チップ３が配置されている。配線基板２は、ボンディングステージ３７に吸着保持される。ボンディングステージ３７には、吸着用の真空路６０が設けられている。半導体チップ３は、ボンディングツール４２に吸着保持される。ボンディングツール４２には真空路６１が設けられている。図３に記載の配線基板２及び半導体チップ３は、図示を簡略化して表している。上下２視野認識光学系１２の作用を説明する前に、被接合対象物としての配線基板２及び半導体チップ３の構成について図４及び図５を参照して説明する。
【００４０】
図４は、配線基板２の１例を拡大して示す部分断面図である。配線基板２は、リジット基板やフレキシブル基板或いはウエハなどであり、ターゲット６６は配線基板本体６５に形成されている。配線基板２には、図示しない配線パターンが形成されており、ターゲット６６は配線パターンの一部である。ターゲット６６は、配線基板本体６５の表面６５ａから突出しない。本例においては、ターゲット６６の表面が光照射面であり、光反射面となる。ターゲット６６の数は、配線基板２に搭載する半導体チップ３の数によって変わるものである。又、本例は、配線基板本体６５の裏面６５ｂ側をボンディングステージ３７で吸着することから配線基板２が最下層の被接合対象物であり、上層の被接合対象物である半導体チップ３に対しては下層の被接合対象物である。
【００４１】
図５は、半導体チップ３の１例を拡大して示す部分断面図である。なお、図５に示す半導体チップ３は、図４にて示す配線基板２とは厚み方向の拡大率を変えて記載している。半導体チップ３は、シリコン基板６７に素子部６８が形成されたものであり、素子部６８には図示しない回路素子や配線パターンなどと、これらの１部であるターゲット６９とが形成されている。ターゲット６９は、外部からは視認できない半導体チップ２の内部に形成されている。本例においては、ターゲット６９のシリコン基板６７側の表面が光照射面であり、光反射面となる。シリコン基板６７の素子部６８に対して裏面側には接着層７０が形成されている。接着層７０としては、熱硬化性の接着剤や粘着剤などが使用可能である。なお、本例においては、素子部６８の表面６８ａをボンディングツール４２で吸着することから、半導体チップ３は下層の配線基板２に対して上層の被接合対象物となる。
【００４２】
なお、配線基板２側のターゲット６６及び半導体チップ３側のターゲット６９は、配線基板２及び半導体チップ３に形成される電極などの配線パターンの一部の金属部分であり、下層の配線基板２と上層の半導体チップ３とを近距離無線通信を利用してワイヤレス通信で接続する電子部品においてはコイルアンテナである。本例においては、ターゲット６６，６９をアライメントマークとして利用している。
【００４３】
続いて、図３を参照して上下２視野認識光学系１２の作用について説明する。第１の照明ユニット２２の第２の光源５３から出射された近赤外線は、図示実線で示すように反射ミラー５４でＸ軸方向に反射されて第１ビームスプリッタ２５に照射される。近赤外線は、第１ビームスプリッタ２５でＹ軸に平行方向に反射され、第１プリズム２６で再度Ｘ軸方向に曲げられ、さらに第３プリズム２８で半導体チップ３に向かう。近赤外線は、シリコン基板６７を透過してターゲット６９を照射する。近赤外線は、ターゲット６９で反射し、入射時とは逆方向に第３プリズム２８、第１プリズム２６を経由し、第１ビープスプリッタ２５を透過して第１認識カメラ１７に達する。このようにして第１認識カメラ１７は、半導体チップ３のターゲット６９を認識する。
【００４４】
一方、第２の照明ユニット２３の第２の光源５２から出射された可視光線は、図示点線で示すように反射ミラー５４でＸ軸方向に反射されて第２ビームスプリッタ２９に照射される。可視光線は、第２ビームスプリッタ２９でＹ軸に平行方向に反射され、第２プリズム３０で再度Ｘ軸方向に曲げられ、さらに第３プリズム２８で配線基板２に向かう。可視光線は、配線基板２のターゲット６６を照射する。可視光線は、ターゲット６６で反射し、入射時とは逆方向に第３プリズム２８、第２プリズム３０を経由し、第２ビープスプリッタ２９を透過して第２認識カメラ１８に達する。このようにして第２認識カメラ１８は、配線基板２のターゲット６６を認識する。
【００４５】
配線基板２のターゲット６６と半導体チップ３のターゲット６９とは、各々同じ位置基準で認識されることから、第１認識カメラ１７で認識したターゲット６９と第２認識カメラ１８で認識したターゲット６６との位置ずれを画像処理によって算出することが可能である。画像処理は図示しない制御部によって行われ、制御部はＸ方向及びＹ方向の位置ずれ量、並びにＸ軸又はＹ軸に対する角度θのずれ量を算出して、ずれ量の補正（位置合わせ）を行う。このこのようにして配線基板２と半導体チップ３の位置合わせを行った後に、両者の接合を行う。実装装置１を使用した実装方法については図１０〜図１３を参照して後述する。
【００４６】
被接合対象物が、図５において説明した半導体チップ３のように認識対象のターゲット６９が視認できない内部に配置されている構成においては、照射される光がシリコン基板６７を透過することが可能な分光波長域でなければならない。そこで、シリコン基板６７を透過することが可能な分光波長域について図６を参照して説明する。
【００４７】
図６は分光波長域とシリコンの分光透過率との関係を示すグラフである。図６は、横軸に分光波長（ｎｍ）、縦軸に分光透過率（最大分光透過率に対する比）を表している。図６に示すように、分光透過率は、分光波長が１０００ｎｍを超えると急激に上昇し、１２００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲で０．５５（５５％）となる。分光波長域が１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの領域は近赤外線領域である。よって、第２の光源５３の分光波長域を１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲にすれば、シリコン基板６７を透過することが可能となる。なお、半導体チップ３の総厚みは２００μｍ程度から１０μｍ以下のものまであり、薄型化の傾向にある。半導体チップ３のシリコン基板６７の厚みは、総厚みの１／２程度である。分光波長域が可視光線波長域（１０００ｎｍ以下）では、シリコン基板６７を透過することができない。そこで、第１の光源５２及び第２の光源５３の適切な分光波長域について図７、図８を参照して説明する。
【００４８】
図７は、第１の光源５２の分光波長域と分光強度との関係を示すグラフである。図７は、横軸に分光波長（ｎｍ）、縦軸に相対強度（ピーク値に対する比）を表している。図７に示すように、第１の光源５２の分光特性は、分光波長域を５７０ｎｍ〜６８０ｎｍ、かつピーク波長が６２０ｎｍ〜６３０ｎｍとすることが好ましい。第１の光源５２の分光波長域は、可視光線波長域であるから、被接合対象物である配線基板２の視認可能な表面に配置されるターゲット６６を認識することができる。
【００４９】
図８は、第２の光源５３の分光波長域と分光強度との関係を示すグラフである。図８は、横軸に分光波長（ｎｍ）、縦軸に相対強度（ピーク値に対する比）を表している。図８に示すように、第２の光源５３の分光特性は、分光波長域を１０００ｎｍ〜１６００ｎｍ、かつピーク波長を１０５０ｎｍ〜１２００ｎｍとすることが好ましい。第２の光源５３の分光波長域は、近赤外線波長域であるから、図６で説明したように、分光波長域が１０００ｎｍ以上であれば第２の光源５３から出射された光はシリコン基板６７を透過することが可能でありターゲット６９を認識することが可能である。なお、素子部６８においても分光透過率がシリコン基板６７と同程度であることが確認できている。第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８は、図７及び図８において説明した第１の光源５２及び第２の光源５３の分光波長域において十分な分光感度を備えていることが必要である。そのことについて図９を参照して説明する。
【００５０】
図９は、第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８の分光波長域と相対感度の関係を示すグラフである。図９は、横軸に分光波長（ｎｍ）、縦軸に相対感度（ピーク値に対する比）を表している。図７、図８で説明したように、第１の光源５２の分光波長域は可視光線波長域の５７０ｎｍ〜６８０ｎｍであり、第２の光源５３の分光波長域は近赤外線波長域の１０００ｎｍ〜１６００ｎｍである。図９に示すように、同じ構成の第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８は共に、分光波長域５７０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲、分光波長域１０００ｎｍ〜１６００ｎｍにおいて、ターゲット６６，６９を認識可能な有効相対感度を有している。
【００５１】
なお、以上説明した実装装置１においては、第１レンズ、第２レンズ(共に図示せず)、第１ビームスプリッタ２５、第２ビームスプリッタ２９、第１プリズム２６、第２プリズム３０及び第３プリズム２８などの光学透過部品には、可視光線から近赤外線までの分光波長域において透過率が高い光学部材を使用することが好ましい。
【００５２】
以上説明した実装装置１は、下層の被接合対象物である配線基板２を保持するボンディングステージ３７と、下層の被接合対象物である配線基板２又は半導体チップ３Ａに接合する上層の被接合対象物である半導体チップ３を保持するボンディングツール４２と、下層の被接合対象物のターゲット６６を認識する下層用認識手段と、上層の被接合対象物のターゲット６９を認識する上層用認識手段と、を有する上下２視野認識光学系１２と、を有している。上下２視野認識光学系１２は、さらに下層の被接合対象物のターゲット６６用の第１の照明ユニット２２と、上層の被接合対象物用のターゲット６９用の第２の照明ユニット２３と、を有し、第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット２３は共に分光波長域が異なる第１の光源５２と第２の光源５３とを有している。
【００５３】
２種類の分光波長域の一方の第１の光源５２を可視光線波長域とし、他方の第２の光源５３を近赤外線波長域とすれば、可視光線波長域では被接合対象物である下層の配線基板２の視認可能位置に配置されたターゲット６６を認識することが可能である。又、近赤外線波長域では接合対象物である上層の半導体チップ３の内部に配置されたターゲット６９を認識することが可能となる。従って、視認可能な位置にターゲット６６が配置される被接合対象物、直接視認できない内部にターゲット６９が配置される被接合対象物の両方でターゲットを認識することが可能で、複数層の被接合対象物を接合することが可能となる。
【００５４】
又、上下２視野認識光学系１２は分光波長域が異なる第１の光源５２及び第２の光源５３を有していることから、初期稼働時に輝度などの光学調整をしておけば、被接合対象物のターゲットが表面に配置されているか、内部に配置されているかなど、ターゲットの配置位置が変わるたびに各々に対応する分光波長域を有する光源に置き換えて、その都度、輝度などの光学調整をしなくてもよい。従って、１台の実装装置１で、ターゲットの配置位置が異なる被接合対象物を２層、３層或いは４層以上というように複数層の接合を行うことが可能となる。
【００５５】
又、実装装置１においては、第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット２３は共に、ターゲット６６が被接合対象物（配線基板２）の光照射面側にある場合、又は、ターゲット６９が被接合対象物(半導体チップ３)の内部にある場合に対応して分光波長域が異なる第１の光源５２と第２の光源５３とを切り換える光路変換ユニット５５，５６を有している。
【００５６】
第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット５３は共に、分光波長域が異なる第１の光源５２と第２の光源５３とを有している。そこで、被接合対象物のターゲットの配置に対応して適切な分光波長域を有する光源に切り換えれば、ターゲットが被接合対象物の視認可能な位置に配置される構成、ターゲットが被接合対象物の視認できない内部に配置される構成の両方のターゲットを認識することが可能となる。
【００５７】
又、前記２種類の光源のうち、第１の光源５２の分光波長域が５７０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は６２０ｎｍ〜６３０ｎｍの範囲内にある。第１の光源の５２の分光波長域は可視光線波長域であるから、下層の被接合対象物である配線基板２の視認可能な表面に配置されるターゲッ６６からの反射光を認識することが可能となる。つまり、ターゲット６６を認識することができる。
【００５８】
又、２種類の光源のうち、第２の光源５３の分光波長域が１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域が１０５０ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲内にある。シリコンの分光透過率は、分光波長域が１０００ｎｍを超えると急激に上昇し、分光波長域が１０００ｎｍ〜１６００ｎｍである第２の光源５３を使用すれば、シリコン基板６７を透過してターゲット６９で反射した光を第１認識カメラ１７で認識することが可能となる。なお、素子部６８においても分光透過率はシリコンと同等であるから、シリコン基板６７側及び要素部６８側の両方からターゲットを認識することが可能である。
【００５９】
又、上下２視野認識光学系１２は、上視野１６用の第１認識カメラ１７と下視野１５用の第２認識カメラ１８とを有し、第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８は共に、分光波長域が４００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内において有効相対分光感度を有することから、第１の光源５２の分光波長域である５７０ｎｍ〜６８０ｎｍ、第２の光源５３の分光波長域１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲でターゲットを認識することが可能となる。
【００６０】
又、ボンディングステージ３７は、下層側の被接合対象物である配線基板２又は半導体チップ３Ａを水平方向に移動するステージＹ軸駆動機構３５とステージＸ軸駆動機構３６とを有し、ボンディングツール４２は、上層の被接合対象物である半導体チップ３を昇降させる上下駆動機構４５とボンディングステージ３７の上面に沿って水平に回転するθ駆動機構４６とを有している。上下２視野認識光学系１２は、さらに上視野部１６及び下視野部１５を下層側のターゲットターゲットの認識可能な位置と非認識位置とに移動させる光学系Ｙ軸駆動機構２０を有している。
【００６１】
このような構成にすれば、上下２視野認識光学系１２で上層側と下層側の被接合対象物のターゲットを認識したうえで、この認識結果に基づき上層側のターゲットと下層側のターゲットとの位置合わせをした後、下層側の被接合対象物である配線基板２又は半導体チップ３Ａに上層側の被接合対象物である半導体チップ３を接合することが可能となる。
【００６２】
［実装方法］
続いて、実装装置１を使用した実装方法について図面を参照しながら説明する。下層の被接合対象物としての配線基板２に上層の被接合対象物としての半導体チップ３を接合する例を第１例として説明する。
【００６３】
図１０は、実施の形態に係る実装方法の第１例の主要工程を示す工程フロー図であり、図１１は、第１例の主要工程を模式的に表す説明図である。なお、図１１は、縮尺が実際とは異なる説明図である。図１０に示す工程フロー図に沿って説明する。まず、第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット２３において被接合対象物のターゲット配置に対応する光源の分光波長域を切り換える（ステップＳ１）。すなわち、第１の光源５２、第２の光源５３のいずれかを選択する。具体的には、第１の照明ユニット２２では、反射ミラー５４の位置を光路変換ユニット５５によって近赤外線波長域である第２の光源５３の光路上に移動する。一方、第２の照明ユニット２３では、反射ミラー５４の位置を光路変換ユニット５６によって可視光線波長域である第１の光源５２の光路上に移動する（図３に示す状態）。この工程は、制御装置のプログラムによって制御される。
【００６４】
次に、上層の半導体チップ３をボンディングツール４２の下方に搬送しボンディングツール４２で吸着する（ステップＳ２）。この工程においては、図示しないチップトレイから図示しない搬送装置によってターゲット６９が光路窓３２の形成範囲内に入るように半導体チップ３を搬送しボンディングツール４２を降下させて吸着する。
【００６５】
次に、下層の配線基板２をボンディングステージ３７に配線基板２を搬送し吸着する（ステップＳ３）。この工程においては、図示しない基板ストッカからボンディングステージ３７が配線基板２を吸着可能な位置までロボットアームなどの搬送装置によって搬送し吸着する。次に、ステージＹ軸駆動機構３５及びステージＸ軸駆動機構３６を駆動し、配線基板２を第２認識カメラ１８が配線基板２、つまりターゲット６６を認識可能な位置に移動する（ステップＳ４）。
【００６６】
次に、光学系Ｙ軸駆動機構２０及び光学系Ｘ軸駆動機構２１を駆動し、上視野部１６及び下視野部１５を、半導体チップ３のターゲット６９と配線基板２のターゲット６６とが認識可能な位置に移動する（ステップＳ５）。つまり、配線基板２と半導体チップ３との間に下視野部１５及び上視野部１６が配置されるように認識カメラユニット１９を移動する。
【００６７】
次に、図１１（ａ）に示すように、半導体チップ３のターゲット６９を第１認識カメラ１７で認識し（ステップＳ６）、次いで、配線基板２のターゲット６６を第２認識カメラ１８で認識する（ステップＳ７）。図１１（ａ）に示す認識カメラユニット１９は、図３（ａ），（ｂ）において説明しているので説明を省略する。なお、図３と同じ符号を付している。認識されたターゲット６９とターゲット６６の位置ずれ方向と位置ずれ量を制御部で算出し、算出結果に基づき配線基板２のターゲット６６と半導体チップ３のターゲット６９との位置合わせを行う（ステップＳ８）。位置合わせを補正ということがある。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれは、ステージＹ軸駆動機構３５とステージＸ軸駆動機構３６とを駆動して補正し、Ｘ軸又はＹ軸に対する姿勢（θ）は、ボンディングヘッド１４のθ駆動機構４６によって補正する。配線基板２のターゲット６６が半導体チップ３のターゲット６９よりも大きい場合には、ターゲット６９がターゲット６６より内側にあれば、補正ができていると判定することが可能である。
【００６８】
位置合わせを終了した後、光学系Ｙ軸駆動機構２０によって認識カメラユニット１９を移動し、上視野部１６及び下視野部１５を半導体チップ３と配線基板２との交差領域から退避させる（ステップＳ９）。
【００６９】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、ボンディングヘッド１４の上下動機構部４５を駆動してボンディングツール４２を降下して半導体チップ３を配線基板４３に押圧し、接着層７０で接合する（ステップＳ１０）。接合する際の押圧力は、ロードセル４７によって適切に制御される。配線基板２に１個の半導体チップ３を接合する構成においては、接合後の電子部品を除材して（ステップＳ１１）実装工程は終了する。なお、配線基板２に半導体チップ３を接合した後に、さらに半導体チップを積層接合することが可能である。これを第２例として図１２及び図１３を参照して説明する。
【００７０】
図１２は、実装方法の第２例の主要工程を示す工程フロー図であり、図１３は、第２例の主要工程を模式的に表す説明図である。なお、図１３は、縮尺が実際とは異なる説明図である。図１３に示すように、第２例は、前述した第１例（図１１参照）において配線基板２に半導体チップ３を接合したものに、さらに半導体チップ３を接合するものである。よって、最下層の被接合対象物を配線基板２とし、配線基板２に接合された被接合対象物を下層の被接合対象物として半導体チップ３Ａと記載し、半導体チップ３Ａに対しさらに接合する上層の被接合対象物を半導体チップ３Ｂと記載する。図１２に示す工程フロー図に沿って説明する。
【００７１】
まず、第１の照明ユニット２２及び第２の照明ユニット２３において被接合対象物のターゲット配置に対応する光源の分光波長域を切り換える（ステップＳ１）。すなわち、第１の光源５２、第２の光源５３のいずれかを選択する。図示は省略するが、図３を参照しながら説明する。第１の照明ユニット２２では、反射ミラー５４の位置を光路変換ユニット５５によって近赤外線波長域である第２の光源５３の光路上に移動する。一方、第２の照明ユニット２３においても、反射ミラー５４の位置を光路変換ユニット５６によって近赤外線波長域である第２の光源５３の光路上に移動する。
【００７２】
次に、上層の半導体チップ３Ｂをボンディングツール４２の下方に搬送しボンディングツール４２で吸着する（ステップＳ２）。この工程においては、第１例と同様に図示しないチップトレイから図示しない搬送装置によってターゲット６９Ａが光路窓３２の形成範囲内に入るように半導体チップ３Ｂを搬送しボンディングツール４２で吸着する。
【００７３】
次に、半導体チップ３Ａが接合された配線基板２をボンディングステージ３７に搬送し吸着する（ステップＳ３）。この工程においては、第１例と同様に図示しない基板ストッカからボンディングステージ３７が吸着可能な位置までロボットアームなどの搬送装置によって配線基板２を搬送して吸着する。次に、ステージＹ軸駆動機構３５及びステージＸ軸駆動機構３６を駆動し、第２認識カメラ１８が下層の半導体チップ３Ａ、つまりターゲット６６を認識可能な位置まで移動する（ステップＳ４）。
【００７４】
次に、光学系Ｙ軸駆動機構２０及び光学系Ｘ軸駆動機構２１を駆動し、上視野部１６及び下視野部１５を、半導体チップ３Ａのターゲット６９と半導体チップ３Ｂのターゲット６９Ａとが認識可能な位置に移動する（ステップＳ５）。つまり、半導体チップ３Ａと半導体チップ３Ｂとの間に下視野部１５及び上視野部１６が配置されるように認識カメラユニット１９を移動する。なお、図１３においては、下視野部１５（認識カメラユニット１９）と半導体チップ３Ａの間の隙間を小さく図示しているが、実際には、接合後の半導体チップ３Ｂの上層にさらに２層或いはは３層というように積層することが可能な隙間を有している。
【００７５】
次に、図１３（ａ）に示すように、上層の被接合対象物である半導体チップ３Ｂのターゲット６９Ａを第１認識カメラ１７で認識し（ステップＳ６）、次いで、下層の半導体チップ３Ａのターゲット６９を第２認識カメラ１８で認識する（ステップＳ７）。図１３（ａ）に示す認識カメラユニット１９は、図３（ａ），（ｂ）において説明しているので説明を省略する。なお、図３と同じ符号を付している。認識されたターゲット６９Ａとターゲット６９Ｂの位置ずれ方向と位置ずれ量を制御部で算出し、算出結果に基づき半導体チップ３Ａのターゲット６９と半導体チップ３Ｂのターゲット６９Ａとの位置合わせを行う（ステップＳ８）。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれは、ステージＹ軸駆動機構３５とステージＸ軸駆動機構３６とを駆動して補正し、Ｘ軸又はＹ軸に対する姿勢（θ）は、ボンディングヘッド１４のθ駆動機構４６によって補正する。半導体チップ３Ａのターゲット６９が半導体チップ３Ｂのターゲット６９Ａよりも大きい場合には、ターゲット６９Ａがターゲット６９より内側にあれば、補正ができていると判定することが可能である。
【００７６】
位置合わせを終了した後、光学系Ｙ軸駆動機構２０によって認識カメラユニット１９を移動し、上視野部１６及び下視野部１５を半導体チップ３Ａと半導体チップ３Ｂとの交差領域から退避させる（ステップＳ９）。
【００７７】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、ボンディングヘッド１４の上下動機構４５を駆動してボンディングツール４２を降下して半導体チップ３Ｂを半導体チップ３Ｂに押圧し、接着層７０で接合する（ステップＳ１０）。接合する際の押圧力は、ロードセル４７によって適切に制御される。配線基板２に接合された半導体チップ３Ａに１個の半導体チップ３Ｂを接合する構成においては、接合後の電子部品を除材して（ステップＳ１１）実装工程は終了する。但し、接合後の半導体チップ３Ｂにさらに他の半導体チップ３を積層し接合する構成においては、ステップＳ２からステップＳ１０を繰り返し、所定数の半導体チップ３の接合が終了したところで除材する。
【００７８】
以上説明した実装方法の第１例では、上層の被接合対象物である半導体チップ３のターゲット６９と下層の被接合対象物である配線基板２のターゲット６６の配置、つまり、ターゲット６６が視認可能な位置にある構成、ターゲット６９が視認できない被接合対象物の内部にある構成において、可視光線波長域を備える第１の光源５２と近赤外線波長域を備える第２の光源５３を切り換えることによって上層の半導体チップ３のターゲット６９及び下層の配線基板２のターゲット６６を認識することが可能となる。そして、この認識結果に基づき半導体チップ３と配線基板２との位置合わせをした後に接合する。よって、被接合対象物の視認可能な位置にターゲット６６が配置される構成、直接視認できない内部にターゲット６９が配置される構成の両方において上層側及び下層側のターゲット６６，６９両方の位置を認識して位置合わせを行ない接合することが可能となる。
【００７９】
又、実装方法の第２例は、配線基板２に半導体チップ３（これを下層の半導体チップ３Ａとする）を接合したものに、さらに半導体チップ３Ｂを積層し接合する実装方法である。すなわち、配線基板２が最下層の被接合対象物であり、半導体チップ３Ａが下層の被接合対象物、半導体チップ３Ｂが上層の被接合対象物となる。半導体チップ３Ａ，３Ｂは各々、外部から視認できない位置にターゲット６９，６９Ａが配置されているから、共に近赤外線波長域の第２の光源５３からターゲット６９，６９Ａに光を照射し、ターゲット６９，６９Ａを第１認識カメラ１７及び第２認識カメラ１８によって認識することが可能となる。第２例の実装方法によれば、半導体チップ３Ｂの上層にさらに半導体チップを接合することが可能となる。
【００８０】
又、２種の分光波長域を切り換えることが可能であるから、ターゲットが表面に配置される被接合対象物、ターゲットが内部に配置される被接合対象物の各々に対応する光源に置き換えて、その都度都度、輝度などの光学調整をしなくてもよい。従って、１台の実装装置１で、下層及び上層の被接合対象物の両方のターゲットが視認可能な位置に配置されている構成、或いは、両方のターゲットが直接視認できない内部に配置されている構成においても位置合わせが可能となる。さらに、ターゲットの配置位置が異なる被接合対象物を２層、３層或いは４層というように複数層の接合を行うことが可能となる。
【００８１】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前述した実施の形態では、シリコン基板６７を透過する近赤外線波長域の第２の光源５３を使用しているが、透過対象の材質がシリコン基板以外の構成の電子部品チップにおいては、分光波長域が近赤外線波長域以外の光源を使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…実装装置、２…配線基板（最下層の被接合対象物）、３，３Ａ，３Ｂ…半導体チップ、１２…上下２視野認識光学系、１５…下視野部、１６…上視野部、１７…第１認識カメラ、１８…第２認識カメラ、１９…認識カメラユニット、２０…光学系Ｙ軸駆動機構、２２…第１の照明ユニット、２３…第２の照明ユニット、２４，２７…光ファイバー、２５…第１ビームスプリッタ、２６…第１プリズム、２８…第３プリズム、２９…第２ビームスプリッタ、３０…第２プリズム、３１，３２…光路窓、３５…ステージＹ軸駆動機構、３６…ステージＸ軸駆動機構、３７…ボンディングステージ、４２…ボンディングツール、４５…上下駆動機構、４６…θ駆動機構、５２…第1の光源、５３…第2の光源、５４…反射ミラー、５５，５６…光路変換ユニット、６６，６９，６９Ａ…ターゲット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月9日(2019.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層の被接合対象物と上層の被接合対象物とを積層して接合する実装装置であって、
前記下層の被接合対象物を保持するボンディングステージと、
前記上層の被接合対象物を保持するボンディングツールと、
前記下層の被接合対象物のターゲットを認識する下層用認識手段及び前記上層の被接合対象物のターゲットを認識する上層用認識手段を有する上下２視野認識光学系と、
を有しており、
前記上下２視野認識光学系は、さらに前記下層の被接合対象物のターゲット用の第１の照明ユニット及び前記上層の被接合対象物のターゲット用の第２の照明ユニットを有し、
前記第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に分光波長域が異なる２種類の光源を有し、
前記第１の照明ユニット及び前記第２の照明ユニットは共に、前記ターゲットが前記被接合対象物の光照射側表面にある場合、又は、前記ターゲットが前記被接合対象物の内部にある場合に対応して分光波長域が異なる前記光源に切り換える光路変換ユニットを有する、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装装置において、
前記２種類の光源のうち、第１の光源の分光波長域が５７０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は６２０ｎｍ〜６３０ｎｍの範囲内にある、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項３】
請求項１に記載の実装装置において、
前記２種類の光源のうち、第２の光源の分光波長域が１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内にあり、かつピーク波長域は１０５０ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲内にある、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の実装装置において、
前記上下２視野認識光学系は、さらに上視野用の第１認識カメラと下視野用の第２認識カメラとを有し、
前記第１認識カメラ及び前記第２認識カメラは共に、分光波長域が４００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内において有効相対分光感度を有するものである、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の実装装置において、
前記ボンディングステージは、前記下層側の被接合対象物を水平方向に移動するステージＹ軸駆動機構とステージＸ軸駆動機構とを有し、
前記ボンディングツールは、前記上層の被接合対象物を昇降させる上下駆動機構と水平に回転するθ駆動機構とを有し、
前記上下２視野認識光学系は、さらに上視野部及び下視野部を各前記ターゲットの認識可能な位置と非認識位置とに移動させる光学系Ｙ軸駆動機構を有している、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項６】
請求項５に記載の実装装置を使用して被接合対象物を積層して接合する実装方法であって、
前記上層の被接合対象物及び前記下層の被接合対象物各々のターゲットの配置に合わせて分光波長域が異なる前記光源に切り換える工程と、
前記上層の被接合対象物を前記ボンディングツールに吸着する工程と、
前記下層の被接合対象物を前記ボンディングステージに吸着する工程と、
前記上視野部及び前記下視野部を前記上層の被接合対象物のターゲットと前記下層の被接合対象物のターゲットとを認識可能な位置に移動する工程と、
前記上層の被接合対象物のターゲットを認識する工程と、
前記下層の被接合対象物のターゲットを認識する工程と、
前記上層の被接合対象物と前記下層の被接合対象物との位置合わせをする工程と、
位置合わせ後に前記上視野部及び前記下視野部を初期位置に退避させる工程と、
前記上層の被接合対象物を前記下層の被接合対象物に接合する工程と、
を含む、
ことを特徴とする実装方法。