键合装置的制作方法

本发明涉及利用键合(bonding)工具对芯片进行保持并将其接合于基板的键合装置。

背景技术：

在半导体器件的制造过程中，执行通过超声波接合等将半导体芯片(以下仅简称为“芯片”)接合于基板的键合工序。在键合中要求高位置精度，因此，广泛使用有通过图像识别来修正键合时的位置误差的方法。作为该位置修正的方式，已知有如下的技术：在成为键合对象的芯片是下表面具有连接用的凸块的倒装芯片的情况下，在进行键合之前，同时拍摄基板的上表面与芯片的下表面这两个面来进行位置修正(例如日本特开2001-176934号公报)。

在该专利文献例所示的现有技术中，示出如下的例子：在用于制造半导体装置的倒装芯片键合机中设置有电极位置观察机构，利用该电极位置观察机构，对设置于紧接键合之前的对置状态下的芯片与载带的连接用的电极同时进行观察。在该电极位置观察机构中，使设置为能够退避的棱镜型反射镜在芯片与载带之间进出，利用相机来取入映在棱镜型反射镜的两个反射面上的芯片与载带的图像。

然而，在上述的专利文献例所示的现有技术中，在确保高位置精度的同时实现高生产性的方面存在以下那样的课题。即，在键合装置中为了提高生产性，要求减小各个键合动作中的键合工具的升降高度，缩短节拍时间。然而在上述的电极位置观察机构中，需要使棱镜型反射镜在保持于键合工具的芯片与载带之间进出，因此，紧接键合之前的键合工具的待机高度受到棱镜型反射镜的厚度尺寸的制约。因此，难以减小各个键合动作中的键合工具的升降高度来缩短节拍时间，结果阻碍生产性的提高。这样，在现有技术的键合装置中，存在难以在确保高位置精度的同时实现高生产性这一课题。

对此，本发明的目的在于，提供一种能够在确保高位置精度的同时实现高生产性的键合装置。

技术实现要素：

本发明的键合装置，键合工具保持芯片，载置台载置基板使得与芯片对置，键合装置使键合工具朝载置台的方向下降，将芯片接合于基板的键合位置，键合装置具备：可动导光体，其在位于处于键合位置的上方的芯片与基板之间时，使芯片的像从与芯片对置的第一入射口入射，并且从在水平方向上与第一入射口分离的第一出射口朝上方出射，并且，使基板的所述键合位置的像从与键合位置对置的第二入射口入射，并且从在水平方向上与第二入射口分离的第二出射口朝上方出射；第一摄像部，其对从第一出射口出射的芯片的像进行拍摄；第二摄像部，其对从第二出射口出射的键合位置的像进行拍摄；检测部，其基于由第一摄像部拍摄到的芯片的像和由第二摄像部拍摄到的键合位置的像，对芯片与键合位置的相对位置偏移进行检测；对准部，其基于由检测部检测到的位置偏移，使键合工具与载置台相对地移动；以及移动部，其使可动导光体在位于键合位置的上方的芯片与基板之间的空间进退。

本发明的键合装置，键合工具保持芯片，载置台载置基板使得与芯片对置，键合装置使键合工具朝载置台的方向下降，将芯片接合于基板的键合位置，该键合装置具备：可动导光体，其在位于处于键合位置的上方的芯片与基板之间时，使芯片的像从与芯片对置的第一入射口入射，并且从在水平方向上与第一入射口分离的第一出射口朝上方出射，并且，使基板的键合位置的像从与键合位置对置的第二入射口入射，并且从在水平方向上与第二入射口分离的第二出射口朝上方出射；第一摄像部，其对从第一出射口出射的所述芯片的像的一部分即第一部分像进行拍摄；第二摄像部，其对从第二出射口出射的所述键合位置的像的与第一部分像对应的一部分即第二部分像进行拍摄；第三摄像部，其对从第一出射口出射的芯片的像的与第一部分像不同的一部分即第三部分像进行拍摄；第四摄像部，其对从第二出射口出射的键合位置的像的与第三部分像对应的一部分即第四部分像进行拍摄；检测部，其基于由第一摄像部拍摄到的第一部分像、由第二摄像部拍摄到的第二部分像、由第三摄像部拍摄到的第三部分像、以及由第四摄像部拍摄到的第四部分像，对芯片与键合位置的相对位置偏移进行检测；对准部，其基于由检测部检测到的位置偏移，使键合工具与载置台相对地移动；以及移动部，其使可动导光体在位于键合位置的上方的芯片与基板之间的空间进退。

根据本发明，能够在确保高位置精度的同时实现高生产性。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的键合装置的立体图。

图2是本发明的一实施方式的键合装置的侧视图。

图3是本发明的一实施方式的键合装置的主视图。

图4是本发明的一实施方式的键合装置所装备的摄像单元的仰视图。

图5是本发明的一实施方式的键合装置所装备的摄像单元的剖视图。

图6a是本发明的一实施方式的键合装置的动作说明图。

图6b是本发明的一实施方式的键合装置的动作说明图。

图7是示出本发明的一实施方式的键合装置中的可动导光体的结构的立体图。

图8是基于本发明的一实施方式的键合装置的、用于芯片及键合位置的摄像的摄像部及所获取的摄像视野的说明图。

图9a是基于本发明的一实施方式的键合装置的、芯片及键合位置的摄像中的图像获取路径的说明图。

图9b是基于本发明的一实施方式的键合装置的、芯片及键合位置的摄像中的图像获取路径的说明图。

图10是本发明的一实施方式的键合装置的光学头的结构说明图。

图11是本发明的一实施方式的键合装置中的可动导光体所装备的上侧照明部及下侧照明部的结构说明图。

图12是本发明的一实施方式的键合装置中的可动光学单元的剖视图。

图13是示出本发明的一实施方式的键合装置的控制系统的结构的框图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，参照图1、图2、图3，来说明具有将半导体芯片等芯片接合于基板的键合位置的功能的键合装置1的结构。在图1中，键合装置1具备芯片供给部2、基板保持部3、键合机构4及控制这些各部的控制部5。

芯片供给部2具有供给键合对象的部件即芯片的功能。如图2所示，芯片供给部2具备配置在第一xy工作台10的上表面上的供给载置台11。晶圆片13以伸展状态保持于供给载置台11的上表面，分割成单片这一状态的芯片14以形成有凸块的有源面朝上的姿势粘贴于晶圆片13的上表面。通过驱动第一xy工作台10，供给载置台11沿x方向、y方向移动，能够使取出对象的任意的芯片14位于取出位置[p1]。

如图1所示，在从拾取头驱动部16延伸出的臂部的前端结合有拾取头15。通过驱动拾取头驱动部16，拾取头15在供给载置台11的上方的芯片14的取出位置[p1]与向键合机构4的交接位置拾取位置[p2]之间移动。在芯片14的拾取中，使配置于晶圆片13的下表面侧的排出器12工作，由此将拾取对象的芯片14从晶圆片13剥离。剥离后的芯片14被拾取头15以有源面朝上的姿势保持。

在取出位置[p1]保持了芯片14的拾取头15上升，移动至键合机构4的键合头26的拾取位置[p2](箭头c)。在该移动中途使拾取头15上下翻转(箭头d)，由此，拾取头15在拾取位置[p2]成为以有源面朝下的姿势保持了芯片14的状态。拾取头15及拾取头驱动部16构成将在取出位置[p1]从芯片供给部2取出的芯片14向光学头30的拾取位置[p2]移送的芯片移送部17。

接下来，对基板保持部3的结构进行说明。如图1、图2所示，在第二xy工作台20的上表面配置有保持了键合对象的基板22的基板保持载置台21。通过驱动第二xy工作台20，基板保持载置台21沿x方向、y方向移动。由此，能够使设定于基板22的键合位置22a(参照图6a)位于作业位置[p3]。利用以下所说明的键合机构4的键合工具29，将芯片14相对于像这样对位于作业位置[p3]的键合位置22a键合。

对键合机构4的结构进行说明。如图1、图2所示，在芯片供给部2及基板保持部3的上方，沿y方向水平地配置有y轴框架23。具备两列导轨25的线性马达24沿着侧面配置在y轴框架23上。导轨25在基板保持载置台21(载置台)的上方水平地延伸。第一移动基座26a以能够经由滑块25a(图3)沿着导轨25移动的方式安装于导轨25。此外，在导轨25上安装有能够与第一移动基座26a独立地沿着导轨25移动的第二移动基座30a。

在第一移动基座26a安装有键合头26。键合头26成为利用由键合工具驱动部27驱动的键合工具保持部28来保持键合工具29的结构。通过在键合工具29保持有芯片14的状态下驱动键合工具驱动部27，从而键合工具29下降，将所保持的芯片14接合于基板22的键合位置22a(参照图6b)。即在本实施方式所示的键合装置1中进行如下作业：在键合工具29保持芯片14的状态下，使键合工具29朝以与芯片14对置的方式载置有基板22的基板保持载置台21的方向下降，将芯片14接合于基板22的键合位置22a。

在第二移动基座30a安装有光源盒31。如图2所示，在从光源盒31的下部向下方延伸出的臂部31a结合有可动光学单元32，该可动光学单元32内置有作为可动导光体的可动棱镜32a(参照图7)。这里，臂部31a设置为向键合头26侧弯曲，可动棱镜32a成为相对于光学头30的中心向键合头26侧偏移的方式。

通过驱动线性马达24，第一移动基座26a及第二移动基座30a沿着导轨25移动，由此，键合头26及光学头30沿y方向移动。因此，线性马达24及导轨25成为使键合头26及光学头30移动的移动部。

即，该移动部使键合头26在键合工具29拾取芯片14的拾取位置[p2]与进行芯片14的键合的作业位置[p3]之间移动，并使光学头30移动，使得内置有可动棱镜32a的可动光学单元32向作业位置[p3]出入。

而且，具有如下功能：通过使光学头30移动，使内置于可动光学单元32的可动导光体即可动棱镜32a在位于键合位置22a的上方的芯片14与基板22之间的空间进退。这样，通过采用利用同一移动部使键合头26及光学头30动作的结构，从而能够简化键合装置的机构而降低设备成本。

如图3所示，图4所示的摄像单元34以经由作为摄像部移动部的摄像部移动机构35的基座部35a沿x方向、y方向移动自如的方式安装在y轴框架23及线性马达24的下表面。摄像单元34具有独立具备相机的四个摄像部。此外，在线性马达24的下表面配置有固定光学单元33，该固定光学单元33内置有图8、图9a、图9b所示的左上棱镜45(第一导光体)、右上棱镜46(第三导光体)、左下棱镜47(第二导光体)、右下棱镜48(第四导光体)。在本实施方式中，通过将摄像单元34与在芯片14与基板22之间进退的可动光学单元32组合，从而利用摄像单元34对芯片14和基板22进行拍摄。

如图2、图3所示，在y轴框架23的上部以从两侧夹住作业位置[p3]的配置而配置有一对聚光照明36。聚光照明36保持于从y轴框架23延伸出的保持托架36a的前端部，且以照射方向朝向位于作业位置[p3]的可动光学单元32的姿势配置。从聚光照明36照射出的照明光朝可动光学单元32内的可动棱镜32a入射而照射到基板22的键合位置22a(参照图12)。即，聚光照明36成为从上方朝基板22照射照明用的光的照明部。

接下来，参照图4、图5，来说明摄像单元34及使摄像单元34移动的摄像部移动机构35的构造。图4示出图3所示的摄像单元34的下表面，图5示出图4中的a-a剖面。图4所示的基座部35a是矩形状的基底板，安装于y轴框架23、线性马达24的下表面(参照图3)。即，在本实施方式中，构成摄像单元34的第一摄像部、第二摄像部(参照图8中的说明)安装于线性马达24或者支承线性马达24的y轴框架23的下表面。需要说明的是，线性马达24是使键合头26及光学头30移动的移动部。

对摄像部移动机构35的结构进行说明。固定于大致矩形状的x方向移动工作台35x的滑块37a滑动自如地嵌合于在基座部35a的y方向的两端部沿x方向排列的一对导轨37上。在设置于x方向移动工作台35x的y方向的一方侧的端部的延伸部配置有x轴螺母构件39x。在x轴螺母构件39x螺合有被摄像单元x轴马达34x驱动而旋转的进给丝杠39xa。通过对摄像单元x轴马达34x进行正反驱动，从而x方向移动工作台35x沿x方向往复移动。摄像单元x轴马达34x、x轴螺母构件39x及进给丝杠39xa构成摄像部移动机构35所包含的第一移动机构。

固定于第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2的多个滑块38a滑动自如地嵌合在配置于x方向移动工作台35x的一对导轨38上。在第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2各自的设置于x方向的一方侧的端部的延伸部，分别配置有第一y轴螺母构件39y1、第二y轴螺母构件39y2。在第一y轴螺母构件39y1、第二y轴螺母构件39y2螺合有被摄像单元y轴马达34y驱动而旋转的进给丝杠39ya。

这里，形成于进给丝杠39ya的进给槽在螺合于第一y轴螺母构件39y1的范围与螺合于第二y轴螺母构件39y2的范围内，螺距方向相反。通过对摄像单元y轴马达34y进行正反驱动，从而第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2在y方向上沿着相互接近或分离的方向移动。摄像单元y轴马达34y、第一y轴螺母构件39y1、第二y轴螺母构件39y2、进给丝杠39ya构成摄像部移动机构35所包含的第二移动机构。

在上述结构中，第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2固定于x方向移动工作台35x而配置，因此，通过驱动上述的第一移动机构，从而第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2在相同的方向上移动相同的距离。另外，通过驱动上述的第二移动机构，能够使第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2在相反的方向上移动相同的距离。

在第一y方向移动工作台35y1、第二y方向移动工作台35y2上，分别沿x方向排列有构成摄像单元34的左上摄像部41(第一摄像部)、右上摄像部43(第三摄像部)及左下摄像部42(第二摄像部)、右下摄像部44(第四摄像部)。

这里，对构成摄像单元34的摄像部的结构进行说明。这些摄像部构成为，在圆筒形状的镜筒部的两端部安装有入射部及相机，在位于入射部及相机的中间的镜筒部的侧面配置有同轴照明。在该结构中，沿垂直方向入射到入射部中的摄像对象的像沿水平方向透过镜筒部内而朝相机入射，由此，获取到摄像对象的图像。此时，基于同轴照明的照明光被半反射镜沿着摄像光轴向朝向摄像对象的方向照射，并从同轴方向朝摄像对象入射。

具体而言，作为第一摄像部的左上摄像部41具有左上镜筒部41a、左上同轴照明41b、作为第一相机的左上相机41c及左上入射部41d，作为第三摄像部的右上摄像部43具有右上镜筒部43a、右上同轴照明43b、作为第三相机的右上相机43c及右上入射部43d。同样地，作为第二摄像部的左下摄像部42具有左下镜筒部42a、左下同轴照明42b、作为第二相机的左下相机42c及左下入射部42d，右下摄像部44具有镜筒部44a、右下同轴照明44b、作为第四相机的右下相机44c及右下入射部44d。

如图5中的左上摄像部41、右上摄像部43的例子所示，左上镜筒部41a、右上镜筒部43a被与第一y方向移动工作台35y1的下表面结合的保持托架41e、43e保持。固定于基座部35a的固定光学单元33位于左上入射部41d、右上入射部43d的上方。固定光学单元33成为在收纳部33a的内部内置有左上棱镜45、右上棱镜46、左下棱镜47、右下棱镜48的结构。左上棱镜45、右上棱镜46、左下棱镜47、右下棱镜48具有将从入射缘部45a、46a、47a、48a入射的像在内部反射并从出射缘部45b、46b、47b、48b朝下方出射的功能(参照图8)。

固定光学单元33具有如下功能：将由以下说明的可动光学单元32取入的芯片14及键合位置22a的上下两个视野图像区分为左右两个芯片图像和左右两个键合位置图像并向前述的四个摄像部传递。即，以左上入射部41d、左下入射部42d、右上入射部43d、右下入射部44d分别位于图8所示的出射缘部45b、47b、46b、48b的下方的方式对左上摄像部41、左下摄像部42、右上摄像部43、右下摄像部44进行对位。使用前述的摄像部移动机构35的功能来进行该对位。

即，作为摄像部移动部的摄像部移动机构35使左上摄像部41(第一摄像部)、左下摄像部42(第二摄像部)、右上摄像部43(第三摄像部)以及右下摄像部44(第四摄像部)相对于左上棱镜45(第一导光体)、左下棱镜47(第二导光体)、右上棱镜46(第三导光体)以及右下棱镜48(第四导光体)相对地移动。由此，左上入射部41d、左下入射部42d、右上入射部43d、右下入射部44d对位于出射缘部45b、47b、46b、48b。

图6a、图6b示出由键合装置1执行的键合作业中的上下两个方向识别及紧接其后执行的键合动作。即，在执行键合动作之前，如图6a所示，使保持有芯片14的键合工具29位于键合位置22a的上方，使可动光学单元32在键合位置22a与芯片14之间进出。

这里，可动光学单元32成为相对于光学头30的中心朝键合头26侧偏移的方式。因此，光学头30能够在不产生光学头30与键合头26之间的干涉的状态下使可动光学单元32位于键合位置22a与芯片14之间。由摄像单元34进行的芯片14及键合位置22a的摄像及位置识别在该状态下进行。入射到可动光学单元32的芯片14及键合位置22a的像经由固定于上方的固定光学单元33朝摄像单元34入射(参照图8)。

当以一个芯片14为对象的摄像及位置识别结束后，如图6b所示，光学头30向退避方向(箭头e)移动。由此，可动光学单元32从键合位置22a与芯片14之间退避(箭头f)，键合位置22a与芯片14之间的空间成为空闲的状态。而且，在该状态下，对键合工具驱动部27进行驱动而使键合工具29下降(箭头g)，由此，键合头26将保持于键合工具29的芯片14接合于基板22的键合位置22a。

此时，反映上述的位置识别结果地来进行芯片14相对于键合位置22a的对位。在该位置识别中，在紧接安装芯片14之前，对芯片14与键合位置22a同时进行拍摄来检测它们的相对位置偏移。由此，能够高精度地检测位置偏移状态，能够确保高精度的键合结果。

接下来，参照图7，对内置于可动光学单元32的可动棱镜32a的结构及功能进行说明。如上所述，可动光学单元32在芯片14与基板22之间进退自如。可动棱镜32a具有如下功能：在位于处于基板22的键合位置22a的上方的芯片14与基板22之间时，将芯片14的像及键合位置22a的像向位于上方的固定光学单元33传递。

在图7中，可动棱镜32a是由透光性构件构成的多面反射棱镜，以将成对的大致菱形形状的第一块体53(第一导光体)及第二块体54(第二导光体)的锐角侧端部经由长方体形状的反射体50而结合的棱镜体作为主体。反射体50成为与直角三棱柱形状的第一导光体51及第二导光体52的斜边面配合而结合的结构，结合面的上表面及下表面作为对光进行反射的反射面(第一反射面71、第五反射面75)发挥功能。设置于第一块体53、第二块体54的左右端的斜边面作为对构件内部的光进行反射的反射面(第二反射面72、第三反射面73、第六反射面76、第七反射面77)发挥功能。

第一导光体51的上表面及第二导光体52的下表面分别成为使摄像对象的像入射的第一入射口61、第二入射口62。在使可动棱镜32a位于芯片14与基板22之间时，以反射体50位于芯片14与基板22之间的方式进行对位。在该状态下，第一入射口61、第二入射口62分别处于与芯片14及基板22的键合位置22a(参照图6a)对置的位置。

直角三棱柱形状的第五导光体55、第六导光体56分别以一方的直角面与第一块体53、第二块体54的上表面共面的姿势设置于第一块体53及第二块体54的右侧的端部的外侧面。第五导光体55、第六导光体56的斜边面作为将从第一块体53、第二块体54侧入射的光朝上方反射的反射面(第四反射面74、第八反射面78)发挥功能。而且，第五导光体55、第六导光体56的上表面成为使反射后的光出射的第一出射口63、第二出射口64。这里，第一出射口63、第二出射口64设置于在水平方向上与第一入射口61、第二入射口62分离的位置。

此外，直角三棱柱形状的第七导光体57、第八导光体58分别以一方的直角面与第一块体53、第二块体54的下表面共面的姿势设置于第一块体53及第二块体54的左侧的端部的外侧面。第七导光体57、第八导光体58具有将从前述的聚光照明36照射的照明光导向键合位置22a的功能。

对芯片14与键合位置22a的摄像中的可动棱镜32a的详细功能进行说明。在可动棱镜32a位于芯片14与基板22之间时，使芯片14的像从与芯片14对置的第一入射口61入射，并且，使键合位置22a的像从与键合位置22a对置的第二入射口62入射。

接下来，利用反射体50的第一反射面71，将从第一入射口61入射的芯片14的像朝第一水平方向(箭头h1)反射。与此同时，利用反射体50的第五反射面75，将从第二入射口62入射的键合位置22a的像朝与第一水平方向相反的第二水平方向(箭头h2)反射(也参照图9b)。

接下来，利用多个芯片像反射面(第二反射面72、第三反射面73及第四反射面74)对朝第一水平方向反射后的芯片14的像依次进行反射而导向第一出射口63。与此同时，利用多个基板像反射面(第六反射面76、第七反射面77及第八反射面78)对朝第二水平方向反射后的键合位置22a的像依次进行反射而导向第二出射口64。

设置于第一块体53的上述的多个芯片像反射面成为包含第一最终反射面(第四反射面74)和至少一个第一直立反射面(第二反射面72、第三反射面73)在内的方式，需要说明的是，第一最终反射面配置于第一出射口63的正下方，将沿水平入射后的芯片14的像朝正上方反射。第一直立反射面将由第一反射面71沿水平方向反射后的芯片14的像导向第一最终反射面。

另外，设置于第二块体54的上述的基板像反射面成为包含第二最终反射面(第八反射面78)和至少一个第二直立反射面(第六反射面76、第七反射面77)在内的方式。需要说明的是，第二最终反射面配置于第二出射口64的正下方，将沿水平入射后的键合位置22a的像朝正上方反射。第二直立反射面将由第五反射面75沿水平方向反射后的键合位置22a的像导向第二最终反射面。

在具有上述结构的可动棱镜32a中，第一块体53与第二块体54、第一最终反射面(第四反射面74)与第二最终反射面(第八反射面78)、以及第一直立反射面(第二反射面72、第三反射面73)与第二直立反射面(第六反射面76、第七反射面77)以通过反射体50的中心且在水平面内与第一水平方向(箭头h1)及第二水平方向(箭头h2)正交的直线(中心线cl)为基准而成为线对称。

若对上述的可动棱镜32a的功能进行概括，则可动棱镜32a在位于处于键合位置22a的上方的芯片14与基板22之间时，使芯片14的像从与芯片14对置的第一入射口61入射。而且，可动棱镜32a使从第一入射口61入射后的芯片14的像从在水平方向上与第一入射口61分离的第一出射口63朝上方出射。与此同时，可动棱镜32a使基板22的键合位置22a的像从与键合位置22a对置的第二入射口62入射。而且，可动棱镜32a使从第二入射口62入射后的键合位置22a的像从在水平方向上与第二入射口62分离的第二出射口64朝上方出射。

这样，作为在保持于键合工具29的芯片14与基板22的键合位置22a之间进退且用于同时进行上下两个视野的识别的可动导光体，而使用本实施方式所示的这一结构的可动棱镜32a，由此，得到以下所述的效果。首先，可动棱镜32a通过组合第一块体53、第二块体54等棱镜而构成，因此，能够尽量减小可动光学单元32的整体形状中的厚度尺寸，并且，能够实现重量的轻量化。

因此，在图6a所示的摄像动作中，能够将使保持有芯片14的键合工具29待机的待机高度设定得尽量低。由此，在图6b所示的键合动作中，能够减小键合工具29升降的键合动作行程，缩短动作节拍时间。此外，在使可动光学单元32进退的进退动作中，由于实现了重量的轻量化，因此能够进行高速动作，实现动作节拍时间的进一步的短缩。

需要说明的是，在本实施方式中，示出了作为可动导光体而使用利用了多面反射棱镜的可动棱镜32a的例子，但本发明不局限于可动棱镜32a。即，若为能够实现上述功能的结构，则也可以组入反射镜等反射体、透镜等光学要素而构成可动导光体。

另外，在本实施方式中，采用了在沿水平方向与第一入射口61、第二入射口62分离的位置处配置第一出射口63、第二出射口64的结构，但本发明不局限于这样的结构。即，以能够使从第一入射口61、第二入射口62取入的芯片14的像、键合位置22a的像向左上摄像部41(第一摄像部)、左下摄像部42(第二摄像部)、右上摄像部43(第三摄像部)以及右下摄像部44(第四摄像部)传递的方式设定可动棱镜32a与固定光学单元33及摄像单元34的配合部即可。

接下来，参照图8、图9a、图9b，来说明使用上述结构的可动棱镜32a与固定光学单元33的组合并利用摄像单元34对芯片14与键合位置22a进行拍摄时的摄像视野及摄像路径。在图8中，可动棱镜32a的反射体50的上方所示的左上图像ul、右上图像ur示出成为摄像对象的芯片14的图像。另外，反射体50的下方所示的左下图像dl、右下图像dr示出成为摄像对象的键合位置22a的图像。需要说明的是，粗虚线所示的c1～c11示出将芯片14的像导向摄像单元34的摄像路径。另外，粗单点划线所示的b1～b11示出将键合位置22a的像导向摄像单元34的摄像路径。

这里，左上图像ul相当于芯片14的像的一部分(左半部分)即第一部分像，右上图像ur相当于芯片14的像的与第一部分像不同的一部分(右半部分)即第三部分像。另外，左下图像dl相当于键合位置22a的像的与第一部分像对应的一部分(左半部分)即第二部分像，右下图像dr相当于键合位置22a的像的与第三部分像对应的一部分(右半部分)即第四部分像。这里，“对应”是指获取这些部分像时的摄像视野在上下重叠的状态。

芯片14的左上图像ul、右上图像ur朝反射体50的上表面的第一入射口61入射(路径g1)，在第一块体53内被引导而从第五导光体55的上表面的第一出射口63朝上方出射(路径c5)。键合位置22a的左下图像dl、右下图像dr朝反射体50的下表面的第二入射口62入射(路径b1)，在第二块体54内被引导而从第六导光体56的上表面的第二出射口64朝上方出射(路径b5)。

如图9a所示，在第一块体53内，从反射体50入射后的芯片14的像(路径c2)朝第二反射面72入射而沿x方向反射(路径c3)，进而朝第三反射面73入射而沿y方向反射(路径c4)。接下来，朝第五导光体55的第四反射面74入射而向上方反射(图9b)，直至第一出射口63。另外，在第二块体54内，从反射体50入射的键合位置22a的像(路径b2)朝第六反射面76入射而沿x方向反射(路径b3)，进而朝第七反射面77入射而沿y方向反射(路径b4)。接下来，朝第六导光体56的第八反射面78入射而向上方反射(图9b)，直至第二出射口64。

左上棱镜45的入射缘部45a、右上棱镜46的入射缘部46a位于第五导光体55的上方，左下棱镜47的入射缘部47a、右下棱镜48的入射缘部48a位于第六导光体56的上方(参照图8)。这里，左上棱镜45、右上棱镜46配置为，入射缘部45a、入射缘部46a分别位于将第五导光体55的上表面的第一出射口63在左右方向上区分为两个而得到的第一左出射口63l、第一右出射口63r的上方。另外。左下棱镜47、右下棱镜48配置为，入射缘部47a、入射缘部48a分别位于将第六导光体56的上表面的第二出射口64在左右方向上区分为两个而得到的第二左出射口64l、第二右出射口64r的上方。

根据这样的结构，能够利用构成摄像单元34的四个摄像部，分别取入将芯片14的像、键合位置22a的像区分为左右两个而得到的四个部分像。即从第一出射口63出射的芯片14的像中的、从第一左出射口63l出射的左上图像ul以及从第一右出射口63r出射的右上图像ur分别朝左上棱镜45的入射缘部45a、右上棱镜46的入射缘部46a入射(路径c6、c7)。

而且，分别入射到左上棱镜45的入射缘部45a、右上棱镜46的入射缘部46a的左上图像ul、右上图像ur在左上棱镜45、右上棱镜46内分别朝出射缘部45b、出射缘部46b侧反射(参照图9a、图9b所示的路径c8、g10)，这里，向下方反射后，朝左上摄像部41、右上摄像部43入射(路径c9、c11)。

另外，从第二出射口64出射的键合位置22a的像中的、从第二左出射口64l出射的左下图像dl以及从第二右出射口64r出射的右下图像dr分别朝左下棱镜47的入射缘部47a、右下棱镜48的入射缘部48a入射(路径b6、b7)。而且，分别入射到左下棱镜47的入射缘部47a、右下棱镜48的入射缘部48a的左下图像dl、右下图像dr在左下棱镜47、右下棱镜48内分别朝出射缘部47b、出射缘部48b侧反射(参照图9a、图9b所示的路径b8、b10)，这里，向下方反射后，朝左下摄像部42、右下摄像部44入射(路径b9、b11)。

在上述结构中，左上摄像部41拍摄从第一出射口63出射的芯片14的像的一部分即第一部分像(左上图像ul)，左下摄像部42拍摄从第二出射口64出射的键合位置22a的像的与第一部分像(左上图像ul)对应的一部分即第二部分像(左下图像dl)。另外，右上摄像部43拍摄从第一出射口63出射的芯片14的像的与第一部分像(左上图像ul)不同的一部分即第三部分像(右上图像ur)，右下摄像部44拍摄从第二出射口64出射的键合位置22a的像的与第三部分像(右上图像ur)对应的一部分即第四部分像(dr)。

若进一步详细叙述，则键合装置1所具备的固定光学单元33具备第一导光体(左上棱镜45)、第二导光体(左下棱镜47)、第三导光体(右上棱镜46)以及第四导光体(右下棱镜48)。第一导光体使从第一出射口63出射的芯片14的像的一部分即第一部分像(左上图像ul)入射或出射。第二导光体使从第二出射口64出射的键合位置22a的像的一部分即第二部分像(左下图像dl)入射或出射。第三导光体使从第一出射口63出射的芯片14的像的与第一部分像(左上图像ul)不同的一部分即第三部分像(右上图像ur)入射或出射。第四导光体使从第二出射口64出射的键合位置22a的像的与第二部分像(左下图像dl)不同的一部分即第四部分像(右下图像dr)入射或出射。

而且，左上摄像部41拍摄从第一导光体(左上棱镜45)出射的第一部分像(左上图像ul)，左下摄像部42拍摄从第二导光体(左下棱镜47)出射的第二部分像(左下图像dl)。另外，右上摄像部43拍摄从第三导光体(右上棱镜46)出射的第三部分像(右上图像ur)，右下摄像部44拍摄从第四导光体(右下棱镜48)出射的第四部分像(右下图像dr)。

在利用上述结构的摄像单元34进行的芯片14与键合位置22a的摄像中，有时需要根据摄像对象的芯片14、键合位置22a的形状、尺寸、识别点的位置等来调整摄像视野的位置。在这样的情况下，利用摄像部移动机构35，使左上摄像部41、左下摄像部42、右上摄像部43、右下摄像部44相对于左上棱镜45、左下棱镜47、右上棱镜46、右下棱镜48相对地移动，由此来调整各摄像部的摄像视野的位置。

这里，如图8所示，芯片14中的左上摄像部41的视野(左上图像ul)与键合位置22a中的左下摄像部42的视野(左下图像dl)处于上下重叠的位置关系。另外同样地，芯片14中的右上摄像部43的视野(右上图像ur)与键合位置22a中的右下摄像部44的视野(右下图像dr)处于上下重叠的位置关系。

如前所述，在摄像部移动机构35的结构中，利用第一移动机构，将左上摄像部41、左下摄像部42、右上摄像部43以及右下摄像部44沿x方向在相同的方向上移动相同的距离。而且能够利用第二移动机构，使左上摄像部41和右上摄像部43在相同的方向上移动相同的距离，并且，使左下摄像部42和右下摄像部44在与左上摄像部41和右上摄像部43相反的方向上移动相同的距离。

通过使左上摄像部41、右上摄像部43、左下摄像部42、右下摄像部44在这样的条件下移动，从而摄像部移动机构35能够在维持左上摄像部41的视野与左下摄像部42的视野重叠的状态以及右上摄像部43的视野与右下摄像部44的视野重叠的状态的同时，使左上摄像部41、左下摄像部42、右上摄像部43以及右下摄像部44移动。由此，能够在准确地维持了对芯片14和键合位置22a的上下两个摄像对象分别进行区分而得到的四个部分像的位置关系的状态下，来调整各摄像部的摄像视野的位置。

当按照摄像对象来区分在上述的芯片14和键合位置22a的摄像中使用的构成要素时，左上棱镜45与左上摄像部41的第一组合或右上棱镜46与右上摄像部43的第三组合构成对从可动棱镜32a的第一出射口63出射的芯片14的像进行拍摄的第一摄像部。另外，左下棱镜47与左下摄像部42的第二组合或右下棱镜48与右下摄像部44的第四组合构成对从可动棱镜32a的第二出射口64出射的键合位置22a的像进行拍摄的第二摄像部。

需要说明的是，在第一摄像部、第二摄像部中，可以分别仅使用两个组合中的任一方，并且也可以使用双方。仅使用一方的组合的情况是指，例如如将第一组合用作第一摄像部、且将第二组合用作第二摄像部的情况那样仅对摄像视野的单侧的部分像进行拍摄的情况。

即，在键合对象为小型的芯片14且键合动作时的识别是芯片中心的单点识别即可的情况下，仅使用单侧的摄像部。与此相对，在键合对象为大型的芯片14且在键合动作时的识别中需要对芯片的对角位置等的两点进行识别的情况下，使用前述的两个组合的双方。即，利用两个摄像部对芯片14、键合位置22a的双方分别进行拍摄。这样，在本实施方式所示的键合装置1中，能够应对从小型的芯片到大型的芯片为止的多品种的芯片，能够实现通用性优异的键合装置。

而且，基于由上述的第一摄像部拍摄到的芯片14的像和由第二摄像部拍摄到的键合位置22a的像，通过图像识别来检测芯片14与键合位置22a的相对位置偏移。利用控制部5所具备的图像识别部93(图13)的处理功能来执行基于该图像识别的位置偏移检测。因此，控制部5的图像识别部93成为基于芯片14的像和键合位置22a的像来检测芯片14与键合位置22a的相对位置偏移的检测部。

基于像这样由检测部检测到的芯片14与键合位置22a的相对位置偏移，控制部5的对准处理部92(图13)对第二xy工作台20进行控制。由此，使保持有芯片14的键合工具29与保持有基板22的基板保持载置台21相对地移动，进行将芯片14与键合位置22a对位的对准处理。因此，控制部5的对准处理部92构成使键合工具29与基板保持载置台21相对移动的对准部。

键合装置1中的摄像部的定义能够具有多个定义，也可以使用以下所示的定义。即，将左上棱镜45与左上摄像部41的组合定义为第一摄像部，该第一摄像部拍摄从第一出射口63出射的芯片14的像的一部分即第一部分像(左上图像ul)。将左下棱镜47与左下摄像部42的组合定义为第二摄像部，该第二摄像部拍摄从第二出射口64出射的键合位置22a的像的与第一部分像(左上图像ul)对应的一部分即第二部分像(左下图像dl)。

另外，将右上棱镜46与右上摄像部43的组合定义为第三摄像部，该第三摄像部拍摄从第一出射口63出射的芯片14的像的与第一部分像(左上图像ul)不同的一部分即第三部分像(右上图像ur)。将右下棱镜48与右下摄像部44的组合定义为第四摄像部，该第四摄像部拍摄从第二出射口64出射的键合位置22a的像的与第三部分像(右上图像ur)对应的一部分即第四部分像(右下图像dr)。

而且，基于由上述的第一摄像部拍摄到的第一部分像(左上图像ul)、由第二摄像部拍摄到的第二部分像(左下图像dl)、由第三摄像部拍摄到的第三部分像(右上图像ur)、以及由第四摄像部拍摄到的第四部分像(右下图像dr)，利用前述的检测部来检测芯片14与键合位置22a的相对位置偏移。而且，基于像这样由检测部检测到的芯片14与键合位置22a的相对位置偏移，利用前述的对准部来使键合工具29与基板保持载置台21相对地移动，由此，进行将芯片14与键合位置22a对位的对准处理。

接下来，参照图10来说明光学头30的结构。在图10中，在沿着导轨25(参照图2)移动的第二移动基座30a安装有光源盒31。第二移动基座30a通过图2中说明的移动部而沿y方向移动。在光源盒31收纳有构成图11所示的上侧照明部85、下侧照明部86的上侧光源81及下侧光源82。

从上侧光源81、下侧光源82延伸出分别将多个光纤捆束而构成的上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84。上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84经由臂部31a的内部而与可动光学单元32连接。通过使上侧光源81、下侧光源82工作，经由上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84而在可动光学单元32的内部照射照明光。

图11示出收纳在可动光学单元32的内部的可动棱镜32a及可动棱镜32a所具备的上侧照明部85、下侧照明部86。在作为可动导光体的可动棱镜32a的上表面侧设置有上侧照明部85，在可动棱镜32a的下表面侧设置有下侧照明部86。上侧照明部85、下侧照明部86均通过前述的移动部(线性马达24及导轨25)而与可动棱镜32a一起移动。上侧照明部85在可动棱镜32a位于芯片14与基板22之间时对芯片14进行照明。另外，下侧照明部86在可动棱镜32a位于芯片14与基板22之间时对基板22进行照明。

上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84在可动光学单元32的内部解除光纤的捆束而使终端部平坦地成形，形成端面统一成线状的照射部83a、84a。构成上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84的光纤的前端面开口的端面分别成为将由上侧光源81、下侧光源82发光且被上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84引导的照明光在反射体50的上表面及下表面上照射的上侧发光部83b、下侧发光部84b。

即，构成为，上侧照明部85具有上侧光源81、以及为多个光纤束且将上侧光源81的光向芯片14引导的上侧光纤电缆83。另外，下侧照明部86具备下侧光源82、以及为多个光纤束且将下侧光源82的光向基板22引导的下侧光纤电缆84。

而且，以构成上侧光纤电缆83的多个光纤的端面包围反射体50的上表面的第一入射口61的方式将上侧光纤电缆83的终端部平坦地成形而成为照射部83a。另外，以构成下侧光纤电缆84的多个光纤的端面包围反射体50的下表面的第二入射口62的方式将下侧光纤电缆84的终端部平坦地成形而成为照射部84a。

在形成可动棱镜32a的第一块体53、第二块体54的外侧面，在夹着反射体50的位置处，三棱柱状的导光体即第七导光体57、第八导光体58分别向外侧延伸出而与可动棱镜32a一体地设置。夹着可动棱镜32a设置的第七导光体57、第八导光体58在可动棱镜32a位于芯片14与基板22之间时，作为将由设置于上方的照明部即一对聚光照明36(参照图2、图3)从两个不同方向照射到下方的照明光导向基板22的键合位置22a的聚光部发挥功能。

图12示出使可动光学单元32位于保持于键合工具29的芯片14与基板22之间并对芯片14与基板22进行拍摄时的芯片14及基板22的照明状态。首先，通过使聚光照明36工作，从夹着可动光学单元32的两侧的上方且从相对于第七导光体57、第八导光体58处于斜上方的两个不同方向照射照明光(箭头i、j)。照射出的照明光被第七导光体57、第八导光体58聚光后朝基板22的上表面的键合位置22a入射而进行照明。

另外，通过使上侧照明部85、下侧照明部86工作，将照明光从上侧光源81、下侧光源82经由上侧光纤电缆83、下侧光纤电缆84而导向照射部83a、84a。而且，该照明光从上侧发光部83b、下侧发光部84b作为间接照明光而分别照射于芯片14、基板22(箭头k、箭头m)。此外，来自各摄像部所具备的同轴照明的照明光照射于摄像部位。

即，来自左上摄像部41、右上摄像部43的同轴照明的照明光朝反射体50的第一导光体51入射(箭头n)，被第一反射面71(参照图7)向上方反射之后从同轴方向朝芯片14入射(箭头o)。另外，来自左下摄像部42、右下摄像部44的同轴照明的照明光朝反射体50的第二导光体52入射(箭头p)，被第五反射面75(图7参照)向下方反射之后从同轴方向朝基板22入射(箭头q)。

这样，在本实施方式的键合装置1中，在使内置有图7所示这一结构的可动棱镜32a的可动光学单元32位于芯片14与基板22之间而进行上下两个方向的摄像的方式中，具备以下所述的多个照明部。

首先，通过摄像单元34的各摄像部所具备的同轴照明从同轴方向朝芯片14和基板22照射照明光。而且，作为从周围对芯片14和基板22进行照明的间接照明，具备配置于可动棱镜32a的上侧及下侧且照射由光纤电缆导入的照明光的上侧照明部85、下侧照明部86。除此之外，利用第七导光体57、第八导光体58对由设置于上方的一对聚光照明36照射到下方的照明光进行聚光，从而对基板22的上表面的键合位置22a进行照明。通过像这样具备多个照明部，即便在键合对象的基板22存在基板按压构件等妨碍正常照明的干涉物的情况下，也能够满足良好的摄像所需的合适的照明条件。

接下来，参照图13对控制系统的结构进行说明。在图13中，控制部5具备作为内部处理功能部的键合动作控制部91、对准处理部92、图像识别部93、视野位置设定部94及存储部95。另外，在控制部5连接有线性马达24、第一xy工作台10、第二xy工作台20、键合头26、拾取头15、摄像单元x轴马达34x、摄像单元y轴马达34y、左上相机41c、左下相机42c、右上相机43c、右下相机44c、上侧光源81、下侧光源82、聚光照明36、左上同轴照明41b、左下同轴照明42b、右上同轴照明43b、右下同轴照明44b及触摸面板96。触摸面板96显示图像识别部93的识别画面、针对控制部5的操作输入或数据输入用的操作画面等。

键合动作控制部91通过控制线性马达24、第一xy工作台10、第二xy工作台20、键合头26、拾取头15，从而控制利用键合头26将由拾取头15从芯片供给部2取出的芯片14键合于基板22的键合动作。

图像识别部93对由左上相机41c、左下相机42c、右上相机43c、右下相机44c拍摄芯片14和键合位置22a得到的图像进行识别处理，由此，对芯片14与键合位置22a的位置偏移进行检测。即，图像识别部93成为对芯片14与键合位置22a的相对位置偏移进行检测的检测单元。在由左上相机41c、左下相机42c、右上相机43c、右下相机44c进行拍摄时，通过图像识别部93所具备的照明控制功能来控制上侧光源81、下侧光源82、聚光照明36、左上同轴照明41b、左下同轴照明42b、右上同轴照明43b、右下同轴照明44b的点亮。

视野位置设定部94通过控制摄像单元x轴马达34x、摄像单元y轴马达34y的驱动来使摄像单元34移动。由此，根据摄像对象来设定左上摄像部41、左下摄像部42、右上摄像部43、右下摄像部44的摄像视野的位置。存储部95用于存储在由键合动作控制部91进行的键合动作的控制中使用的键合数据、在由图像识别部93进行的识别处理中使用的识别数据、以及在由视野位置设定部94进行的视野位置的设定中使用的摄像视野数据等数据。

如上述说明那样，在本实施方式中，构成为具备：可动导光体，其具有如下功能：在使将保持于键合工具29的芯片14接合于基板22的键合位置22a的键合装置1在芯片14与基板22之间进出时，使芯片14的像、键合位置22a的像分别从第一入射口61、第二入射口62入射，并从第一出射口63、第二出射口64向上方出射；以及摄像单元34，其利用四个摄像部，经由具备作为二次反射镜发挥功能的四个棱镜的固定光学单元33对出射的芯片的像、键合位置的像进行拍摄，作为可动导光体，使用由薄型的多面反射棱镜构成的可动棱镜32a。由此，能够在键合作业中确保高位置精度的同时实现高生产性。

而且，通过固定光学单元33，将从第一出射口63出射的芯片14的左上图像ul、右上图像ur、从第二出射口64出射的键合位置22a的芯片14的左下图像dl、右下图像dr由四个棱镜朝下方反射。在使反射后的这些图像朝摄像单元34的四个摄像部入射并进行拍摄的结构中，利用摄像部移动单元使四个摄像部相对于固定光学单元33的四个棱镜相对地移动，由此，来调整四个摄像部的摄像视野的位置。由此，能够将尺寸、识别点的位置不同的多品种的芯片14作为对象。

在上述结构的键合装置1的键合机构4中，在通过共用的线性马达24驱动而沿着导轨25移动的第一移动基座26a、第二移动基座30a安装有具备键合工具29的键合头26及具备可动光学单元32的光学头30。在使光学头30移动而使可动光学单元32位于芯片14与基板22之间的状态下，利用摄像单元34对芯片14的像和键合位置22a的像进行拍摄。由此，能够简化键合装置的机构而降低设备成本。

在上述的可动光学单元32所具备的可动棱镜32a中设置有上侧照明部85和下侧照明部86，该上侧照明部85利用上侧光纤电缆83将来自上侧光源的照明光导向照射部83a之后从上侧发光部83b照射而对芯片14进行照明，该下侧照明部86利用下侧光纤电缆84将来自下侧光源的照明光导向照射部84a之后从下侧发光部84b照射而对基板22的键合位置22a进行照明。根据该结构，能够按照合适的照明条件对芯片14及键合位置22a进行照明，能够进行高精度的位置识别。

此外，在本实施方式所示的键合装置1中，将配置在键合机构4的y轴框架23上的一对聚光照明36的照明光向位于芯片14与基板22之间的可动光学单元32照射，利用设置于可动棱镜32a的侧面的第七导光体57、第八导光体58对照射光进行聚光并导向基板22的键合位置。由此，即便在基板22上存在干涉物的情况下，也能够按照合适的照明条件对基板22的键合位置22a进行照明。

需要说明的是，在本实施方式所示的键合装置1中，将一对聚光照明36配置于y轴框架23，但也可以配置于与y轴框架23不同的构件。

本发明的键合装置具有能够在确保高位置精度的同时实现高生产性这样的效果，在将芯片接合于基板的键合位置的技术领域中是有用的。