WO2026009872A1 - 実装装置、実装方法及び実装制御プログラム - Google Patents

Abstract

観察対象の表面で反射した正反射光を用いて撮像を行うことで、観察対象上の損傷、異物などの観察目標を観察しやすくできる実装装置、実装方法及び実装制御プログラムを提供することを目的とする。本開示は、実装対象をステージに配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置され、前記ステージ面に対して前記実装ツールと同じ側から前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかを観察対象として撮像する撮像ユニットと、出射する照射光が前記観察対象の表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置に関する。

Description

実装装置、実装方法及び実装制御プログラム

　本発明は、実装装置、実装方法及び実装制御プログラムに関する。

　従来の実装装置の一例であるボンディング装置では、まず、ダイパッドなどの作業対象を真上からカメラで撮像してその位置を確認する。そして、カメラを退避させてから実装ツールを支持するヘッド部を当該作業対象の真上に移動させ、ボンディング作業を行っていた。このような構成を採用するボンディング装置は、作業時間を要するばかりでなく、作業目標位置に対する移動誤差の蓄積も問題となっていた。そこで作業対象を斜め方向から撮像できるシャインプルーフ光学系を採用した撮像ユニットの利用が考えられるようになってきた（例えば、特許文献１を参照）。

国際公開第２０２２／０５３５１８号

　シャインプルーフ光学系を採用する撮像ユニットを用いたボンディング装置では、通常、半導体チップやダイパッドなどの観察対象の表面で反射した散乱光を捉えて撮像を行う。一方、観察対象表面上の損傷、異物などは、散乱光では観察しにくい場合がある。

　本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、観察対象の表面で反射した正反射光を用いて撮像を行うことで、観察対象上の損傷、異物などの観察目標を観察しやすくできる実装装置、実装方法及び実装制御プログラムを提供するものである。

　本発明の第１の態様における実装装置は、実装対象をステージに配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置され、前記ステージ面に対して前記実装ツールと同じ側から前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかを観察対象として撮像する撮像ユニットと、出射する照射光が前記観察対象の表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える。

　また、本発明の第２の態様における実装方法は、実装対象をステージ上に配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置される撮像ユニットと、出射する照射光が観察対象である前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかの表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置を用いた前記実装対象の実装方法であって、前記照射ユニットが、前記観察対象に対して照射光を照射する照射ステップと、前記撮像ユニットが、前記観察対象の表面で正反射する前記照射光を前記撮像素子で受光することで、前記観察対象を撮像する撮像ステップとを有する。

　また、本発明の第３の態様における実装制御プログラムは、実装対象をステージ上に配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置される撮像ユニットと、出射する照射光が観察対象である前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかの表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置を制御する実装制御プログラムであって、前記照射ユニットが、前記観察対象に対して照射光を照射する照射ステップと、前記撮像ユニットが、前記観察対象の表面で正反射する前記照射光を前記撮像素子で受光することで、前記観察対象を撮像する撮像ステップとをコンピュータに実行させる。

　本発明により、観察対象の表面で反射した正反射光を用いて撮像を行うことで、観察対象上の損傷、異物などの観察目標を観察しやすくできる実装装置、実装方法及び実装制御プログラムを提供することができる。

本実施形態に係る実装装置の要部を模式的に示す斜視図である。 実装装置のシステム構成図である。 シャインプルーフ光学系を説明するための説明図である。 照射ユニットの配置を説明するための説明図である。 三次元座標の算出原理を説明するための説明図である。 演算処理部の処理手順を説明するためのフロー図である。 実装装置の変形例における演算処理部の処理手順を説明するためのフロー図である。 実装装置の変形例を説明するための説明図である。 実装装置の変形例における演算処理部の処理手順を説明するためのフロー図である。

　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。なお、各図において、同一又は同様の構成を有する構造物が複数存在する場合には、煩雑となることを回避するため、一部に符号を付し、他の同一符号を付すことを省く場合がある。

　図１は、本実施形態に係る実装装置１００の要部を模式的に示す斜視図である。実装装置１００は、半導体チップ６１０を基板６３０の接合領域６２０へ載置、接合するフリップチップボンディング装置である。基板６３０は、ステージ５２０に載置される被実装対象の一例であり、接合領域６２０は、半導体チップ６１０の接合面に対応する領域であり、例えば接合面に形成されたバンプに接合して導通する電極を有する。指標６２１は、半導体チップ６１０を接合領域６２０上の目標位置に載置するために参照される指標である。半導体チップ６１０は、実装対象の一例である。基板６３０は、例えば、リードフレームである。接合領域６２０は、例えば、ダイパッドである。また、半導体チップ６１０や基板６３０は、観察対象の一例である。

　実装装置１００は、主に、ヘッド部１１０、実装ツール１２０、第１撮像ユニット１３０、第２撮像ユニット１４０、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０を備える。ヘッド部１１０は、実装ツール１２０、第１撮像ユニット１３０、第２撮像ユニット１４０、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０を支持し、ヘッド駆動モータ１５０によって平面方向へ移動可能である。平面方向は、図示するように、Ｘ軸方向とＹ軸方向で定められる水平方向であり、架台５１０に載置されたステージ５２０の移動方向でもある。

　実装ツール１２０は、先端部に半導体チップ６１０を吸着し、ステージ５２０に載置された基板６３０の接合領域６２０に載置し、加圧／加熱して接着する。実装ツール１２０は、ツール駆動モータ１６０によって、ヘッド部１１０に対して高さ方向へ移動可能である。高さ方向は、図示するように、平面方向に直交するＺ軸方向である。

　第１撮像ユニット１３０は、実装ツール１２０の下方に位置する基板６３０を撮像するための撮像ユニットであり、第１光学系１３１、第１撮像素子１３２及び第２ハーフミラー１８３を備える。具体的には後述するが、第１撮像ユニット１３０は、光軸を実装ツール１２０の下方に向けてヘッド部１１０に斜設されている。第１光学系１３１と第１撮像素子１３２は、ステージ５２０のステージ面に平行な平面が焦点面となるようにシャインプルーフ条件を満たして配置されている。第２ハーフミラー１８３は、第２照射ユニット１８０から出射する照射光を反射する。また、第２ハーフミラー１８３は、指標６２１が存在する領域を含む基板６３０の表面で正反射して第１撮像素子１３２に到達する、後述する第１照射ユニット１７０から出射する照射光を透過する。なお、第１照射ユニット１７０から出射され、基板６３０の表面で正反射して第１撮像素子１３２へ導かれる照射光の光束を、「第１被写体光束」ともいう。この場合、第１被写体光束の光路は、第２照射ユニット１８０から出射する照射光の光束（以下、「第２照射光束」ともいう。）の光路と、第１撮像ユニット１３０の内部において部分的に重複する。

　第１照射ユニット１７０は、出射する照射光が指標６２１が存在する領域を含む基板６３０の表面で正反射して第１撮像素子１３２に到達するように配置されている。すなわち、第１照射ユニット１７０と第１撮像ユニット１３０とは、ステージ５２０のステージ面に対する法線を基準として、正反射の配置である。具体的には、第１撮像ユニット１３０の光軸が、第１照射ユニット１７０からの照射光の光束の中心軸を通る光線をステージ５２０で正反射させて得られた光線と一致する。

　第２撮像ユニット１４０は、実装ツール１２０の下方に位置する基板６３０を撮像するための撮像ユニットであり、第２光学系１４１、第２撮像素子１４２及び第１ハーフミラー１７３を備える。具体的には後述するが、第２撮像ユニット１４０は、光軸を実装ツール１２０の下方に向けてヘッド部１１０に斜設されている。第２光学系１４１と第２撮像素子１４２は、ステージ５２０のステージ面に平行な平面が焦点面となるようにシャインプルーフ条件を満たして配置されている。第１ハーフミラー１７３は、第１照射ユニット１７０から出射する照射光を反射する。また、第１ハーフミラー１７３は、指標６２１が存在する領域を含む基板６３０の表面で正反射して第２撮像素子１４２に到達する、第２照射ユニット１８０から出射する照射光を透過する。なお、第２照射ユニット１８０から出射され、基板６３０の表面で正反射して第２撮像素子１４２へ導かれる照射光の光束を、「第２被写体光束」ともいう。この場合、第２被写体光束の光路は、第１照射ユニット１７０から出射する照射光の光束（以下、「第１照射光束」ともいう。）の光路と、第２撮像ユニット１４０の内部において部分的に重複する。

　第２照射ユニット１８０は、出射する照射光が指標６２１が存在する領域を含む基板６３０の表面で正反射して第２撮像素子１４２に到達するように配置されている。すなわち、第２照射ユニット１８０と第２撮像ユニット１４０とは、ステージ５２０のステージ面に対する法線を基準として、正反射の配置である。具体的には、第２撮像ユニット１４０の光軸が、第２照射ユニット１８０からの照射光の光束の中心軸を通る光線をステージ５２０で正反射させて得られた光線と一致する。

　なお、以下の説明において、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０を区別しない場合は、単に照射ユニットともいう。また、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０を区別しない場合は、単に撮像ユニットともいう。

　第１撮像ユニット１３０の焦点面と第２撮像ユニット１４０の焦点面は一致している。また、第１撮像ユニット１３０の光軸とステージ５２０のステージ面に対する法線がなす角の大きさは、第２撮像ユニット１４０の光軸と当該法線がなす角の大きさと一致する。具体的には、第１撮像ユニット１３０の光軸が、第２撮像ユニット１４０の光軸をステージ５２０のステージ面に対する法線を基準として線対称移動させて得られる軸と一致する。

　なお、第１撮像ユニット１３０、第２撮像ユニット１４０、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は、内部が迷光防止処理されていてもよい。迷光防止処理とは、例えば、内部の表面に黒色アルマイト等の迷光防止剤を塗布する処理、内部の表面に溝を設ける処理が挙げられる。

　第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０は、光軸を実装ツール１２０の下方に向けてヘッド部１１０に斜設されている。そのため、実装ツール１２０が接合領域６２０に近接した状態のままで、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０は撮像を実施することができる。また、第１撮像ユニット１３０は、指標６２１が存在する領域の表面で正反射した第１照射ユニット１７０からの照射光を、第１撮像ユニット１３０の撮像素子１３２に結像させることで、第１画像を出力する。また、第２撮像ユニット１４０は、指標６２１が存在する領域の表面で正反射した第２照射ユニット１８０からの照射光を、第２撮像ユニット１４０の撮像素子１４２に結像させることで、第２画像を出力する。このように、指標６２１を正反射光を用いて撮像することで、得られた第１画像又は第２画像において、指標６２１の輪郭がより強調され、明瞭になる。すなわち、第１画像又は第２画像において、指標６２１がより明瞭に写る。そうすると、第１画像又は第２画像に写る指標６２１の像に基づいて指標６２１の座標を算出する場合に、より精度よく座標を算出でき、半導体チップ６１０を目標位置に精度よく載置できる。

　実装装置１００は、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０の２つの撮像ユニットを備える。これにより、第１撮像ユニット１３０からの、指標６２１が写る第１画像、及び第２撮像ユニット１４０からの、指標６２１が写る第２画像を取得することができる。ここで、後述する三次元座標の算出原理に基づき、第１画像及び第２画像から、指標６２１の三次元座標を算出できる。これにより、高さ（Ｚ方向）位置の情報を含めた高精度な実装が可能になる。

　実装装置１００において、第１被写体光束と第２照射光束とは、第１撮像ユニット１３０の内部において部分的に重複する。また、第２被写体光束と第１照射光束とは、第２撮像ユニット１４０の内部において部分的に重複する。すなわち、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は、それぞれ第２撮像ユニット１４０及び第１撮像ユニット１３０の内部を光路として使用することができるため、両照射ユニットは、独立した光路を別個に備えなくてもよい。これにより、撮像ユニット及び照射ユニット以外の、他のユニットを実装装置１００内に配置する空間的な余地が生まれる。すなわち、実装装置１００の構成の自由度が向上する。なお、第２照射ユニット１８０の配置によっては、第１被写体光束と第２照射光束とは、第１撮像ユニット１３０の内部において全部が重複してもよい。また、第１照射ユニット１７０の配置によっては、第２被写体光束と第１照射光束とは、第２撮像ユニット１４０の内部において全部が重複してもよい。

　ＸＹＺ座標系は、ヘッド部１１０の基準位置を原点とする空間座標系である。実装装置１００は、基板６３０に設けられた指標６２１を第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０によって撮像し、それらの像から指標６２１の三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）を算出する。指標６２１は、リファレンスマークとしての基準指標である。基準指標は、専用に設けられるリファレンスマークの他、作業対象上に観察し得る配線パターン、溝、エッジなど、安定的に三次元座標を算出できる対象であればよい。

　第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０は、それぞれ、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０から出射された照射光の正反射光を受光する。ここで、指標６２１が溝等をけがいて設けられたものである場合や、インクを用いて印刷されていて、表面が粗い状態であるものである場合、これらの指標６２１上で光がより散乱しやすい。そのため、第１画像又は第２画像において、指標６２１が黒い像として、より明瞭に写る。また、回路パターンの設計の自由度を高めるためには、専用に設けられる指標６２１は、基板６３０上においてできる限り小さいことが好ましい。この点、本実施形態においては、照射ユニットから出射された照射光の正反射光を撮像ユニットが受光することで撮像が実施されるため、指標６２１が細く短い溝や細く短く印刷されたラインによって小さく設けられていても、指標６２１は得られた画像において明瞭に写る。すなわち、基板６３０上に設けられる指標６２１の大きさを小さくでき都合が良い。なお、指標６２１が十字状に描かれている場合、その座標は、２つの直線の交点として算出される。上述のとおり、正反射光を用いて撮像することで、細く短い直線であっても得られた画像において明瞭に写る。そのため、指標６２１が微細に設けられていても、その座標を精度よく算出することができる。

　基板６３０表面において、指標６２１に対する接合領域６２０の相対位置は既知である。したがって、実装装置１００は、指標６２１の三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）から接合領域６２０の中心座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ，Ｚ_Ｔ）を導出することができる。なお、本実施形態においては、接合領域６２０と指標６２１は基板６３０の同一平面上に設けられていることを想定しているので、Ｚ_Ｒ＝Ｚ_Ｔである。実装装置１００は、接合領域６２０の中心座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ，Ｚ_Ｔ）を接近目標としてヘッド部１１０及び実装ツール１２０を駆動し、半導体チップ６１０を当該座標へ搬送する。

　図２は、実装装置のシステム構成図である。実装装置の制御システムは、主に、演算処理部２００、記憶部３００、入出力デバイス４００、第１撮像ユニット１３０、第２撮像ユニット１４０、ヘッド駆動モータ１５０、ツール駆動モータ１６０、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０によって構成される。演算処理部２００は、実装装置１００の制御とプログラムの実行処理を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）である。プロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算処理チップと連携する構成であってもよい。演算処理部２００は、記憶部３００に記憶された位置制御プログラムを読み出して、位置制御に関する様々な処理を実行する。

　記憶部３００は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）によって構成されている。記憶部３００は、実装装置１００の制御や処理を実行するプログラムの他にも、制御や演算に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶し得る。記憶部３００は、特に、変換テーブル３１０を記憶している。変換テーブル３１０は、具体的には後述するが、第１画像に写る指標６２１及び第２画像に写る指標６２１のそれぞれの座標値を入力すると、指標６２１の三次元座標（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１）へ変換するルックアップテーブルである。

　入出力デバイス４００は、例えばキーボード、マウス、表示モニタを含み、ユーザによるメニュー操作を受け付けたり、ユーザへ情報を提示したりするデバイスである。例えば、演算処理部２００は、入出力デバイス４００の一つである表示モニタへ、第１画像と第２画像を並べて表示してもよい。

　第１撮像ユニット１３０は、演算処理部２００から撮像要求信号を受けて撮像を実行し、第１撮像素子１３２が出力した第１画像を画像信号として演算処理部２００へ送信する。同様に、第２撮像ユニット１４０は、演算処理部２００から撮像要求信号を受けて撮像を実行し、第２撮像素子１４２が出力した第２画像を画像信号として演算処理部２００へ送信する。

　ヘッド駆動モータ１５０は、演算処理部２００から駆動信号を受けてヘッド部１１０をＸＹ方向へ移動させる。ツール駆動モータ１６０は、演算処理部２００から駆動信号を受けて実装ツール１２０をＺ方向へ移動させる。

　第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は、それぞれ第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０が撮像を実行する場合に、照射光を出射して、両撮像ユニットが出力する第１画像及び第２画像に、撮像対象が写るようにする。

　演算処理部２００は、位置制御プログラムが指示する処理に応じて様々な演算を実行する機能演算部としての役割も担う。演算処理部２００は、画像取得部２１０、検出部２２０、算出部２３０、実装制御部２４０、及び照射制御部２５０として機能し得る。画像取得部２１０は、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号を送信し、第１画像の画像信号及び第２画像の画像信号を取得する。

　検出部２２０は、第１画像及び第２画像にそれぞれ写る半導体チップ６１０及び接合領域６２０を参照して、半導体チップ６１０及び接合領域６２０上の損傷や異物の有無を検出する。

　算出部２３０は、第１画像に写り込んだ指標６２１の像である第１指標像と第２画像に写り込んだ指標６２１の像である第２指標像に基づいて指標６２１の三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）を算出する。具体的には、変換テーブル３１０を用いて三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）を得る。実装制御部２４０は、ヘッド駆動モータ１５０を駆動する駆動信号、及びツール駆動モータ１６０を駆動する駆動信号を生成し、それぞれのモータへ送信する。例えば、算出部２３０が指標６２１の三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）から接合領域６２０の中心座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ，Ｚ_Ｔ）を算出すると、実装ツール１２０を（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ，Ｚ_Ｔ）へ接近させる駆動信号を生成し、ツール駆動モータ１６０へ送信する。

　実装制御部２４０は、ヘッド駆動モータ１５０を駆動する駆動信号、及びツール駆動モータ１６０を駆動する駆動信号を生成し、それぞれのモータへ送信することにより実装に関する制御を行う。例えば、算出部２３０が、指標６２１の三次元座標（Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１）を算出すると、当該座標に基づいて、半導体チップ６１０を指標６２１の三次元座標に接近させるように、半導体チップ６１０を接合領域６２０へ接近させる駆動信号を生成し、ツール駆動モータ１６０へ送信する。半導体チップ６１０を接合領域６２０に接近させる場合、例えば、半導体チップ６１０の中心を接合領域６２０の中心座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ，Ｚ_Ｔ）に接近させる。あるいは、半導体チップ６１０上に予め位置が分かっている指標を設け、当該指標を接合領域６２０の中心座標に接近させる。

　照射制御部２５０は、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に、照射光の出射を開始させるオン信号及び照射光の出射を停止させるオフ信号を生成し、両照射ユニットへ送信することにより、照射光の出射に関する制御を行う。例えば、実装装置１００の起動がされた場合、照射制御部２５０は、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を開始させるオン信号を生成し、両照射ユニットに送信する。実装装置１００がシャットダウンされた場合、照射制御部２５０は、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を停止させるオフ信号を生成し、両照射ユニットに送信する。

　図３は、シャインプルーフ光学系を説明するための説明図である。図３で説明するシャインプルーフ光学系は、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０に採用されているが、ここでは代表して第１撮像ユニット１３０のシャインプルーフ光学系について説明する。

　図３において、平面Ｓ_１は、ステージ５２０のステージ面に対して平行に配置される接合領域６２０を含む予定焦点面である。仮想面Ｓ_２は、物側レンズ群１３１ａと像側レンズ群１３１ｂを構成群とする第１光学系１３１の主平面を含む平面である。平面Ｓ_３は、第１撮像素子１３２の受光面を含む平面である。本実施形態においてシャインプルーフ光学系は、シャインプルーフ条件を満たして配置されている第１光学系１３１と第１撮像素子１３２を含む。シャインプルーフ条件を満たす配置とは、平面Ｓ_１、仮想面Ｓ_２、仮想面Ｓ_３が共通の直線Ｐ上で互いに交差する配置である。

　なお、図３は、シャインプルーフ条件をわかりやすく説明するために、物側レンズ群１３１ａと接合領域６２０を接近させて示しているが、実際には図１に示すように互いに離間している。また、シャインプルーフ条件をわかりやすく説明するために、第２ハーフミラー１８３と第２照射ユニット１８０を省略して図示している。実装ツール１２０は、接合領域６２０の上部空間において、第１撮像ユニット１３０と干渉することなくＺ軸方向へ移動することができる。

　絞り１３３は、物側レンズ群１３１ａと像側レンズ群１３１ｂの間に配置され、通過する光束を制限する。絞り１３３の径により、被写界深度Ｄ_Ｐを調整することができる。したがって、例えば半導体チップ６１０を保持する実装ツール１２０の先端部が被写界深度Ｄ_Ｐ内まで接近すると、第１撮像ユニット１３０は、半導体チップ６１０と基板６３０の表面を共に合焦状態で撮像することができる。

　第１撮像ユニット１３０は、以上のようにシャインプルーフ条件を満たしているので、基板６３０上に設けられた指標６２１が第１撮像ユニット１３０の視野に収まっている限り、指標６２１を合焦状態で撮像することができる。また、指標６２１と接合領域６２０を共に合焦状態で一画像に撮像することもできる。

　本実施形態においては、物側レンズ群１３１ａ及び像側レンズ群１３１ｂにより両側テレセントリックを実現している。これにより観察対象を撮像素子上に一定の倍率で結像させることができるので、三次元座標の算出には都合が良い。特にシャインプルーフ光学系においては、直線Ｐ側に存在する観察対象も直線Ｐから遠い側に存在する観察対象も結像面では同倍率となる物側テレセントリックであることが望ましい。なお、両側テレセントリック及び物側テレセントリックでは、撮像ユニットの光軸に平行な光束のみが撮像素子に結像する。

　第２撮像ユニット１４０は、第１撮像ユニット１３０と同様の構成を備え、実装ツール１２０の中心軸を含むＹＺ平面に対して対称にヘッド部１１０に配設されている。したがって、第２撮像ユニット１４０も第１撮像ユニット１３０と同様に、基板６３０上に設けられた指標６２１が第２撮像ユニット１４０の視野に収まっている限り、指標６２１を合焦状態で撮像することができる。また、指標６２１と接合領域６２０を共に合焦状態で一画像に撮像することもできる。また、第１撮像ユニット同様、第２撮像ユニット１４０は、図示しないが、物側レンズ群及び像側レンズ群により両側テレセントリックを実現している。

　図４は、照射ユニット及び撮像ユニットの配置を説明するための説明図である。まず、第２照射ユニット１８０から出射した照射光の光束を用いて、照射ユニット及び撮像ユニットの配置を説明する。第２照射ユニット１８０は、光源１８１とレンズ１８２とを有し、光源１８１から出射してレンズ１８２を通過した照射光の光束は、第２ハーフミラー１８３で反射される。第２ハーフミラー１８３で反射した当該光束は、物側レンズ群１３１ａを通過する。通過後、当該光束は、第１撮像ユニット１３０の光軸に平行にされる。そして、平行にされた光束は、基板６３０上で反射される。基板６３０上で反射された光束のうち、基板６３０上の平滑な面で正反射された光束が、第２撮像ユニット１４０の光軸に平行になる。そして、第２撮像ユニット１４０の物側レンズ群１４１ａ、絞り１４３、像側レンズ群１４１ｂを通過して、第２撮像素子１４２に到達する。一方、基板６３０上で反射された当該光束のうち、基板６３０上の局所的な傾斜面や散乱面などで反射された光束は、第２撮像ユニット１４０へ到達しないか、又は到達したとしてもその光量は小さくなる。したがって、第２撮像ユニット１４０から出力される画像には、基板６３０上の平滑な面が白く写り、局所的な傾斜面や散乱面が黒く写る。局所的な傾斜面や散乱面は、例えば、指標６２１や、基板６３０上の損傷や付着した異物により形成される。

　この場合、第２照射ユニット１８０から出射した照射光の光束の中心軸を通る光線が、第２ハーフミラー１８３で反射した後、第１撮像ユニット１３０の光軸に一致するように、第１撮像ユニット１３０及び第２照射ユニット１８０が配置される。

　次に、第１照射ユニット１７０から出射した照射光の光束を用いて、照射ユニット及び撮像ユニットの配置を説明する。第１照射ユニット１７０は、光源１７１とレンズ１７２とを有し、光源１７１から出射してレンズ１７２を通過した照射光の光束は、第１ハーフミラー１７３で反射される。第１ハーフミラー１７３で反射した当該光束は、物側レンズ群１４１ａを通過する。通過後、当該光束は、第２撮像ユニット１４０の光軸に平行にされる。そして、平行にされた光束は、基板６３０上で反射される。基板６３０上で反射された光束のうち、基板６３０上の平滑な面で正反射された光束が、第１撮像ユニット１３０の光軸に平行になる。そして、第１撮像ユニット１３０の物側レンズ群１３１ａ、絞り１３３、像側レンズ群１３１ｂを通過して、第１撮像素子１３２に到達する。一方、基板６３０上で反射された当該光束のうち、基板６３０上の局所的な傾斜面や散乱面などで反射された光束は、第１撮像ユニット１３０へ到達しないか、又は到達したとしてもその光量は小さくなる。したがって、第１撮像ユニット１３０から出力される画像には、基板６３０上の平滑な面が白く写り、局所的な傾斜面や散乱面が黒く写る。

　この場合、第１照射ユニット１７０から出射した照射光の光束の中心軸を通る光線が、第１ハーフミラー１７３で反射した後、第２撮像ユニット１４０の光軸に一致するように、第２撮像ユニット１４０及び第１照射ユニット１７０が配置される。

　上述のとおり、第２照射ユニット１８０から出射される照射光は、第１撮像ユニット１３０の物側レンズ群１３１ａを通過する。すなわち、第２照射ユニット１８０は第１撮像ユニット１３０と一体的に構成され、第２照射ユニット１８０から出射された照射光は第１撮像ユニット１３０の内部を通過する。これにより、第２撮像ユニット１４０が、第２照射ユニット１８０から出射された照射光の正反射光を受光して撮像を実施する場合であっても、第１撮像ユニット１３０を動かさずに当該撮像を実施可能である。同様に、第２撮像ユニット１４０が、第１照射ユニット１７０から出射された照射光の正反射光を受光して撮像を実施する場合であっても、第２撮像ユニット１４０を動かさずに当該撮像を実施可能である。また、照射光が撮像ユニットの撮像領域の全体を照射するように、第１照射ユニット１７０のレンズ１７２や光源１７１の位置、第２照射ユニット１８０のレンズ１８２や光源１８１の位置を調整することができる。

　図５は、指標６２１の三次元座標の算出原理を説明するための説明図である。特に、変換テーブル３１０を生成する手順を説明する図である。変換テーブル３１０は、基板６３０と同じ厚さを有するチャート７００を実装ツール１２０直下のステージ５２０上に載置し、これを撮像した第１撮像ユニット１３０の第１画像と第２撮像ユニット１４０の第２画像を用いて生成される。

　チャート７００の表面には、複数のドット７１０が設定された間隔でマトリックス状に印刷されている。このようなチャート７００を、ヘッド部１１０の高さをＺ＝ｈ_１、ｈ_２、ｈ_３…に調整し、それぞれの高さで撮像を実行して第１画像と第２画像のペアを得る。ドット７１０は、表面が粗くなるように設けられており、照射ユニットから出射される照射光のうち、ドット７１０で反射して撮像ユニットで受光される光の量は少なくなる。そのため、第１画像及び第２画像においてドット７１０は黒く写る。

　第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０はシャインプルーフ光学系を採用するので、得られるチャート像７００’は、全面が合焦状態でありながら、それぞれが互いに逆向きの台形に歪んでいる。画像座標系として横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とすると、第１画像と第２画像で互いに対応するドット像７１０’の座標は、（ｘ_１ｋ，ｙ_１ｋ）、（ｘ_２ｋ，ｙ_２ｋ）のように算出される。

　チャート７００のそれぞれのドット７１０についてステージ５２０上での座標（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）は既知であり、高さｈ_ｋ＝Ｚ_Ｋは撮像時に調整されるので、各ドット４１０の三次元座標（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_Ｋ）は、撮影時には確定される。そして、高さｈ_ｋで撮像された第１画像と第２画像の各ドット像７１０’の座標（ｘ_１ｋ，ｙ_１ｋ）、（ｘ_２ｋ，ｙ_２ｋ）が算出されるので、それぞれのドット７１０とその像であるドット像７１０’の間で座標の対応関係を取得することができる。すなわち、撮像を実行した高さごとに、離散的に、三次元座標（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_Ｋ）と二次元座標（ｘ_１ｋ，ｙ_１ｋ）、（ｘ_２ｋ，ｙ_２ｋ）の対応関係を取得することができる。このような対応関係を変換テーブル３１０に記述する。

　このように記述され、生成された変換テーブル３１０は、三次元座標（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_Ｋ）と二次元座標（ｘ_１ｋ，ｙ_１ｋ）、（ｘ_２ｋ，ｙ_２ｋ）の対応関係を示すデータの集合体であり、ルックアップテーブルとして利用し得る。つまり、変換テーブル３１０を参照すれば、第１指標像の座標値（ｘ_１Ｒ，ｙ_１Ｒ）と第２指標像の座標値（ｘ_２Ｒ，ｙ_２Ｒ）を指標６２１の三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）へ変換することができる。なお、算出された（ｘ_１Ｒ，ｙ_１Ｒ）と（ｘ_２Ｒ，ｙ_２Ｒ）の組み合わせが変換テーブル３１０に存在しない場合には、変換テーブル３１０に存在する周辺座標で補間処理を行えばよい。

　また、ルックアップテーブル形式の変換テーブル３１０に限らず、他の手法を用いて第１指標像の座標値（ｘ_１Ｒ，ｙ_１Ｒ）と第２指標像の座標値（ｘ_２Ｒ，ｙ_２Ｒ）を指標６２１の三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）へ変換してもよい。例えば、チャート７００を用いて事前に得られた三次元座標（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_Ｋ）と二次元座標（ｘ_１ｋ，ｙ_１ｋ）、（ｘ_２ｋ，ｙ_２ｋ）の対応関係から多項式近時関数を求めておき、これにより（ｘ_１Ｒ，ｙ_１Ｒ）と（ｘ_２Ｒ，ｙ_２Ｒ）から（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）へ変換してもよい。このように、実測データに基づいて生成されるルックアップテーブルや多項式近時関数等を用いる場合には、実測データにレンズの収差や撮像ユニットの取付け誤差などの構成要素に起因する誤差要因が吸収されるので、より精度の高い三次元座標の算出を期待できる。

　一方で、実測データによらず、シャインプルーフの幾何条件や、２つの撮像素子間で規定される基線長等を用いて、算術的に変換式を求めてもよい。例えば、光学系や撮像素子の傾き角等の物理量をパラメータとする、台形像を矩形像へ変換する変換行列を定めておき、第１画像と第２画像に対してこの変換行列により台形補正を行う。そして、台形補正を行った２つの画像をステレオ画像として、互いの像の位置ずれ量から観察対象の三次元座標を算出する。このような手法によれば、チャート等を用いた事前の実測データの取得が省ける点において都合が良い。

　次に、実装装置１００による一連の実装処理について説明する。図６は、演算処理部の処理手順を説明するフロー図である。ここでは、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０が照射光の出射を開始した状態から、半導体チップ６１０を接合領域６２０へ接合して退避し、その後検査を行うまでの処理について説明する。

　照射制御部２５０は、ステップｓ１０１で、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を開始させる信号を送信する。これにより、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は、照射光の出射を開始する。

　実装制御部２４０は、ステップｓ１０２で、ヘッド部１１０及び実装ツール１２０を基準位置へ移動させる駆動信号をヘッド駆動モータ１５０及びツール駆動モータ１６０へ送信する。ここで、基準位置は、これから半導体チップ６１０を載置する対象である接合領域６２０の直上に実装ツール１２０が位置すると想定される初期位置である。

　ヘッド部１１０が基準位置に到達したら、画像取得部２１０は、ステップｓ１０３で、第１撮像ユニット１３０と第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号を送信する。そして、画像取得部２１０は、第１撮像ユニット１３０からの第１画像データと、第２撮像ユニット１４０からの第２画像データを取得する。画像取得部２１０は、取得した画像データを算出部２３０へ引き渡す。

　算出部２３０は、ステップｓ１０４で、画像取得部２１０から受け取った第１画像データの第１画像から第１指標像の座標（ｘ_１Ｒ，ｙ_１Ｒ）を、第２画像データの第２画像から第２指標像の座標（ｘ_２Ｒ，ｙ_２Ｒ）を抽出する。そして、算出部２３０は、ステップｓ１０５で、算出部２３０の抽出結果に基づき、変換テーブル３１０を参照して（ｘ_１Ｒ，ｙ_１Ｒ）と（ｘ_２Ｒ，ｙ_２Ｒ）のペアに対応する三次元座標（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）を得る。さらに、算出部２３０は、ステップｓ１０６で、指標６２１に対する接合領域６２０の相対位置の情報を利用して、接近目標である接合領域６２０の中心座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ，Ｚ_Ｔ）を算出する。

　接近目標が定まると、実装制御部２４０は、ステップｓ１０７で、水平位置の誤差を調整すべく、ヘッド駆動モータ１５０へ駆動信号を送信する。これにより、実装ツール１２０の中心は、水平面において（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ）へ配置される。次に、実装制御部２４０は、ステップｓ１０８で、算出されたＺ＝Ｚ_Ｔに基づき実装ツール１２０に吸着されている半導体チップ６１０が接合領域６２０上に載置されるまで、実装ツール１２０を接合領域６２０へ接近させる。ここで、算出されたＺ_Ｔから、実装ツール１２０の降下量は精確に把握されているので、実装制御部２４０は、半導体チップ６１０が接合領域６２０と接触する直前まで高速で実装ツール１２０を降下させてもよい。半導体チップ６１０を接合領域６２０へ載置したら、演算処理部２００は、半導体チップ６１０を接合領域６２０へ接着する実装処理を実行する。実装処理が完了したら、実装制御部２４０は、ステップｓ１０９で、実装ツール１２０を上昇させ、接着した半導体チップ６１０から退避する。

　次に、画像取得部２１０は、ステップｓ１１０で、第１撮像ユニット１３０と第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号を送信する。そして、画像取得部２１０は、第１撮像ユニット１３０からの第１検査画像データと、第２撮像ユニット１４０からの第２検査画像データを取得する。画像取得部２１０は、取得した画像データを検出部２２０へ引き渡す。第１検査画像データ及び第２検査画像データには、半導体チップ６１０及び基板６３０が写る。

　次に、検出部２２０は、ステップｓ１１１で、第１検査画像及び第２検査画像から、半導体チップ６１０又は基板６３０上における損傷若しくは異物の有無を検出し、判定する。そして、損傷又は異物が存在しない場合、照射制御部２５０は、ステップｓ１１３で、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を停止させる信号を送信する。これにより、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は、照射光の出射を停止する。そして、一連の処理を終了する。損傷又は異物が存在する場合、演算処理部２００は、ステップｓ１１２で、実装装置１００に半導体チップ６１０及び基板６３０を廃棄させる。その後、照射制御部２５０は、ステップｓ１１３で、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を停止させる信号を送信する。これにより、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は、照射光の出射を停止する。そして、一連の処理を終了する。

　複数の半導体チップ６１０が基板６３０上の互いに異なる接合領域６２０に実装される場合は、ステップｓ１０２～ステップｓ１０９を繰り返す。そして、すべての半導体チップ６１０が、それぞれ所定の接合領域６２０上に実装された後、ステップｓ１１０以降を実行する。

　上述の説明では、ステップｓ１０１は、ステップｓ１０２の前に行われているが、ステップｓ１０３の前であればいつ行われてもよい。例えば、ステップｓ１０１は、ステップｓ１０２の後且つステップｓ１０３の前に行われてもよい。

　第１検査画像及び第２検査画像は、正反射光を用いて撮像される。この点、損傷や異物は正反射光を用いて撮像された画像において明瞭に写りやすいため、第１検査画像及び第２検査画像において、損傷や異物が明瞭に写り、より精度の高い検査が可能になる。

　以上の説明では、ヘッド部１１０及び実装ツール１２０が基準位置に移動する前に、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０が起動される例を説明した。一方で、画像取得部２１０が第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号を送信した場合に、照射制御部２５０が第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０にオン信号を送信してもよい。さらに、画像取得部２１０が、第１画像の画像信号及び第２画像の画像信号を取得した場合に、照射制御部２５０が第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０にオフ信号を送信してもよい。これにより、撮像が実行されない間は照射ユニットから照射光が出射されないため、省エネルギーの観点から都合が良い。

　以上の説明では、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０に対して同時に撮像要求信号を送信する例を説明したが、同時に送信しなくてもよい。例えば、画像取得部２１０は、第１撮像ユニット１３０へ撮像要求信号を送信し、第１撮像ユニット１３０からの第１画像データを取得し、当該データを算出部２３０へ引き渡す。次に、画像取得部２１０は、第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号を送信し、第２撮像ユニット１４０からの第２画像データを取得し、当該データを算出部２３０へ引き渡す。加えて、照射制御部２５０は、第１撮像ユニット１３０へ撮像要求信号が送信された場合に第１照射ユニット１７０にオン信号を送信し、画像取得部２１０が第１画像の画像信号を取得した場合に第１照射ユニット１７０にオフ信号を送信する。さらに、照射制御部２５０は、第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号が送信された場合に第２照射ユニット１８０にオン信号を送信し、画像取得部２１０が第２画像の画像信号を取得した場合に第２照射ユニット１８０にオフ信号を送信してもよい。この場合、第１撮像ユニット１３０が撮像を実行する場合に第２照射ユニット１８０はオフであり、第２撮像ユニット１４０が撮像を実行する場合に第１照射ユニット１７０はオフである。これにより、第１撮像ユニット１３０が撮像を実行する場合に、第２照射ユニット１８０から出射される照射光によるフレアやゴーストの発生を抑制できる。同様に、第２撮像ユニット１４０が撮像を実行する場合に、第１照射ユニット１７０から出射される照射光によるフレアやゴーストの発生を抑制できる。

　演算処理部２００は、ステップｓ１０１の後且つステップｓ１０２の前に、基板６３０上の損傷又は異物の有無を検出し、判定し、損傷又は異物があると判定した場合、演算処理部２００は実装装置１００に基板を廃棄させてもよい。具体的には、まず、画像取得部２１０は、第１撮像ユニット１３０と第２撮像ユニット１４０へ撮像要求信号を送信する。そして、画像取得部２１０は、第１撮像ユニット１３０からの第１事前検査画像データと、第２撮像ユニット１４０からの第２事前検査画像データを取得する。画像取得部２１０は、取得した画像データを検出部２２０へ引き渡す。次に、第１事前検査画像及び第２事前検査画像から、半導体チップ６１０又は基板６３０上における損傷又は異物の有無を検出し、判定する。そして、損傷又は異物が存在しない場合、ステップｓ１０２に進む。損傷又は異物が存在する場合、演算処理部２００は、実装装置１００に半導体チップ６１０及び基板６３０を廃棄させる。そして、一連の処理を終了する。

　検出部２２０は、ステップｓ１１１で、損傷又は異物を検出した場合、当該損傷又は異物の程度を判定し、当該程度が大きい場合に、演算処理部２００はステップｓ１１２で、実装装置１００に半導体チップ６１０及び基板６３０を廃棄させてもよい。損傷又は異物の程度は、ユーザが第１検査画像及び第２検査画像を確認し、確認結果をユーザが入力することにより判定してもよい。あるいは、予め演算処理部２００に、半導体チップ６１０及び基板６３０を廃棄する場合の損傷又は異物の程度を学習させておき、当該学習結果に基づいて、検出部２２０が損傷又は異物の程度を判定してもよい。

　検出部２２０が、ステップｓ１１１で、埃を検出した場合、演算処理部２００は、実装装置１００に、当該埃を除去させてもよい。この場合、実装装置１００は、例えば、ブロワーを備え、演算処理部２００は、ブロワーに対して駆動信号を送信する。そして、ブロワーの駆動が完了した後、ステップｓ１１０を再度実行する。

　検出部２２０は、ステップｓ１１０の後、半導体チップ６１０が基板６３０上の目標位置に載置されているか否かを検出し、判定してもよい。例えば、ユーザが、予め、半導体チップ６１０の目標位置からのズレの許容範囲を設定する。そして、検出部２２０は、第１検査画像及び第２検査画像から、当該目標位置からのズレが許容範囲内か否かを検出し、判定する。そして、当該ズレが許容範囲内である場合、次のステップが実行される。当該ズレが許容範囲外である場合、演算処理部２００は、実装装置１００に半導体チップ６１０及び基板６３０を廃棄させる。

　以上の説明においては、撮像ユニット及び照射ユニットの組み合わせを２対有し、第１撮像ユニット１３０の光軸が、第２撮像ユニット１４０の光軸をステージ５２０のステージ面に対する法線を基準として線対称移動させて得られる軸と一致する実装装置１００について説明したが、第１撮像ユニット１３０の光軸は、第２撮像ユニット１４０の光軸を当該法線を基準として線対称移動させて得られる軸と一致しなくてもよい。例えば、撮像ユニット及び照射ユニットは、一体的に構成されなくてもよい。この場合、第２照射ユニット１８０は、第１撮像ユニット１３０とは別の場所に設けられる。すなわち、第２照射ユニット１８０から出射される第２照射光束の光路は、第１撮像ユニット１３０の内部を通過せず、且つ、第１被写体光束の光路と重複しない。また、第１照射ユニット１７０は、第２撮像ユニット１４０とは別の場所に設けられる。すなわち、第１照射ユニット１７０から出射される第１照射光束の光路は、第２撮像ユニット１４０の内部を通過せず、且つ、第２被写体光束の光路と重複しない。

　以上の説明においては、撮像ユニット及び照射ユニットの組み合わせを２対有する実装装置１００を説明したが、撮像ユニット及び照射ユニットの組み合わせは１対でもよい。以下、撮像ユニット及び照射ユニットの組み合わせが１対である場合の実装装置１００による一連の実装処理について説明する。なお、すでに説明した要素と同一の要素については、特に言及しない限り同一の付番を付してその説明を省略する。また、特段記載のない限り、撮像ユニット及び照射ユニットは、それぞれ、第１撮像ユニット１３０及び第１照射ユニット１７０における位置関係や構成の条件を満たす。

　図７は、撮像ユニット及び照射ユニットの組み合わせが１対である場合の実装装置１００における演算処理部２００の処理手順を説明するためのフロー図である。照射制御部２５０は、ステップｓ２０１で、照射ユニットに照射光の出射を開始させる信号を送信する。これにより照射ユニットは、照射光の出射を開始する。

　実装制御部２４０は、ステップｓ２０２で、ヘッド部１１０及び実装ツール１２０を基準位置へ移動させる駆動信号をヘッド駆動モータ１５０及びツール駆動モータ１６０へ送信する。ここで、基準位置は、接合領域６２０に半導体チップ６１０が近接する位置である。

　ヘッド部１１０が基準位置に到達したら、画像取得部２１０は、ステップｓ２０３で、撮像ユニットへ撮像要求信号を送信する。そして、画像取得部２１０は、撮像ユニットからの画像データを取得する。画像取得部２１０は、取得した画像データを算出部２３０へ引き渡す。

　算出部２３０が受け取った画像データの画像には、指標６２１、接合領域６２０、半導体チップ６１０が写る。算出部２３０は、ステップｓ２０４で、画像取得部２１０から受け取った画像データの画像から、指標６２１、接合領域６２０、半導体チップ６１０の位置関係を抽出する。ここで、指標６２１と接合領域６２０との相対位置は既知である。算出部２３０は、画像における指標６２１及び接合領域６２０との位置関係と、指標６２１及び接合領域６２０の相対位置との関係性を抽出する。当該関係性に基づき、算出部２３０は、接合領域６２０及び半導体チップ６１０の相対位置を算出する。

　接合領域６２０及び半導体チップ６１０の相対位置に基づき、実装制御部２４０は、ステップｓ２０５で、半導体チップ６１０が接合領域６２０の真上の目標位置に来るように、ヘッド駆動モータ１５０へ駆動信号を送信する。これにより、半導体チップ６１０は、接合領域６２０の真上の目標位置へ配置される。次に、実装制御部２４０は、ステップｓ２０６で、実装ツール１２０に吸着されている半導体チップ６１０が接合領域６２０上に載置されるまで、実装ツール１２０を接合領域６２０へ接近させる。半導体チップ６１０を接合領域６２０へ載置したら、演算処理部２００は、半導体チップ６１０を接合領域６２０へ接着する実装処理を実行する。実装処理が完了したら、実装制御部２４０は、ステップｓ２０７で、実装ツール１２０を上昇させ、接着した半導体チップ６１０から退避する。

　次に、画像取得部２１０は、ステップｓ２０８で、撮像ユニットへ撮像要求信号を送信する。そして、画像取得部２１０は、撮像ユニットからの検査画像データを取得する。画像取得部２１０は、取得した検査画像データを検出部２２０へ引き渡す。検査画像データには、半導体チップ６１０及び基板６３０が写る。

　次に、検出部２２０は、ステップｓ２０９で、検査画像から、半導体チップ６１０又は基板６３０上における損傷若しくは異物の有無を検出し、判定する。そして、損傷又は異物が存在しない場合、照射制御部２５０は、ステップｓ２１１で照射ユニットに照射光の出射を停止させる信号を送信する。これにより、照射ユニットは、照射光の出射を停止する。そして、一連の処理を終了する。損傷又は異物が存在する場合、演算処理部２００は、ステップｓ２１０で、実装装置１００に半導体チップ６１０及び基板６３０を廃棄させる。その後、照射制御部２５０は、ステップｓ２１１で照射ユニットに照射光の出射を停止させる信号を送信する。これにより、照射ユニットは、照射光の出射を停止する。そして、一連の処理を終了する。

　複数の半導体チップ６１０が基板６３０上の互いに異なる接合領域６２０に実装される場合は、ステップｓ２０２～ステップｓ２０７を繰り返す。そして、すべての半導体チップ６１０が、それぞれ所定の接合領域６２０上に実装された後、ステップｓ２０８以降を実行する。

　以上の説明においては、フリップチップボンディング装置を実装装置１００として説明したが、実装装置１００は、ワイヤボンディング装置でもよい。この場合、実装装置１００は、基板６３０と、基板６３０上に実装された半導体チップ６１０と、をワイヤで電気的に接続する。また、実装ツール１２０は、ワイヤを形成するためのキャピラリである。また、指標６２１は、半導体チップ６１０上及び基板６３０上にそれぞれ存在する、ワイヤを実装する場所の位置を決定するためのマークである。以下、半導体チップ６１０上の指標を指標６２１ａとし、基板６３０上の指標を指標６２１ｂとする。ワイヤを実装する場所とは、半導体チップ６１０上の電極及び基板６３０上の電極である。

　指標６２１は、半導体チップ６１０及び基板６３０上のそれぞれの電極であってもよく、半導体チップ６１０上及び基板６３０上に別途設けたマークであってもよい。当該別途設けたマークを指標６２１とする場合、当該指標６２１と、半導体チップ６１０上の電極及び基板６３０上の電極との間の位置関係は既知である。そのため、指標６２１の三次元座標から、当該電極の座標を算出できる。

　半導体チップ６１０と基板６３０とは、高さ方向における座標が異なるが、両方とも第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０の被写界深度内に存在する場合、両方に焦点があった状態の画像を出力できる。当該画像から、指標６２１ａ及び指標６２１ｂの三次元座標を算出できる。半導体チップ６１０及び基板６３０の両方を、第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０の被写界深度内に位置させることができない場合は、半導体チップ６１０に焦点があった画像と、基板６３０に焦点があった画像とを出力して、これらの画像から、指標６２１ａ及び指標６２１ｂの三次元座標を算出できる。

　以上の説明においては、照射ユニットとして、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０の２つを備える実装装置１００を説明したが、実装装置１００は、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に加えて、第３照射ユニット１９０を備えてもよい。

　図８は、実装装置１００の変形例を説明するための説明図である。図８に基づいて、実装装置１００が、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に加えて、第３照射ユニット１９０を備える場合を説明する。なお、すでに説明した要素と同一の要素については、特に言及しない限り同一の付番を付してその説明を省略する。

　実装装置１００は、図８に示すように、ヘッド部１１０の基板６３０に対向する側の面上であって、実装ツール１２０が存在する領域を取り囲むように設置された、リング型の照射ユニットである第３照射ユニット１９０を備える。第３照射ユニット１９０は、出射する照射光が基板６３０の表面で散乱して第１撮像ユニット１３０及び第２撮像ユニット１４０の撮像素子に到達するように配置されている。

　基板６３０上の指標６２１の表面の平滑性が高い場合、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０を用いて得られた画像における指標６２１よりも、第３照射ユニット１９０を用いて得られた画像における指標６２１の方が明瞭に写る場合がある。

　図８では、リング型の照射ユニットとしての第３照射ユニット１９０を説明したが、第３照射ユニット１９０はリング型の照射ユニットに限られず、電球型の照射ユニット等の他の照射ユニットであってもよい。また、図８では、ヘッド部１１０の基板６３０に対向する側の面上であって、実装ツール１２０が存在する領域を取り囲むように設置された第３照射ユニット１９０を説明したが、第３照射ユニット１９０は、他の場所に設置されていてもよい。例えば、第３照射ユニット１９０は、実装装置１００の基板６３０側に設けられていてもよい。具体的には、第３照射ユニット１９０は、実装装置１００の基板架台５１０側に設けられたローアングル照射ユニットであってもよい。

　図９は、図８で説明した実装装置１００における演算処理部２００の処理手順を説明するためのフロー図である。なお、すでに説明した要素と同一の要素については、特に言及しない限り同一の付番を付してその説明を省略する。

　照射制御部２５０は、ステップｓ３０１で、第３照射ユニット１９０に照射光の出射を開始させる信号を送信する。これにより、第３照射ユニット１９０は、照射光の出射を開始する。

　照射制御部２５０は、ステップｓ３０２で、第３照射ユニット１９０に照射光の出射を停止させる信号、並びに第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を開始させる信号を送信する。これにより、第３照射ユニット１９０は照射光の出射を停止し、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は照射光の出射を開始する。また、照射制御部２５０は、ステップｓ３０３で、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０に照射光の出射を停止させる信号を送信する。これにより、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０は照射光の出射を停止する。

　ステップｓ１０３で得られた第１画像及び第２画像は、第３照射ユニット１９０から出射された照射光を用いて撮像される。一方、ステップｓ１１０で得られた第１検査画像及び第２検査画像は、第１照射ユニット１７０及び第２照射ユニット１８０から出射された照射光を用いて撮像される。このように、半導体チップ６１０を実装する場合に使用する照射ユニットと、半導体チップ６１０の実装後に、半導体チップ６１０及び基板６３０を検査する場合に使用する照射ユニットを切り替えることによって、撮像対象がより明瞭に写る画像を取得できる。

＜付記＞
　本開示の実施形態は、以下の態様を含む。
［１］
　実装対象をステージに配置された被実装対象に実装する実装ツールと、
　前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置され、前記ステージ面に対して前記実装ツールと同じ側から前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかを観察対象として撮像する撮像ユニットと、
　出射する照射光が前記観察対象の表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットと
を備える実装装置。
［２］
　前記撮像ユニットは、それぞれの前記焦点面が一致するように調整された第１撮像ユニット及び第２撮像ユニットを有し、
　前記照射ユニットは、出射する照射光が前記第１撮像ユニットの前記撮像素子へ到達するように配置された第１照射ユニット、及び出射する照射光が前記第２撮像ユニットの前記撮像素子へ到達するように配置された第２照射ユニットを有する、［１］に記載の実装装置。
［３］
　前記被実装対象は、前記実装対象を実装する位置を決定するための指標を有し、
　前記観察対象の表面で正反射した前記第１照射ユニットからの前記照射光を、前記第１撮像ユニットの前記撮像素子に結像させて出力される第１画像と、前記観察対象の表面で正反射した前記第２照射ユニットからの前記照射光を、前記第２撮像ユニットの前記撮像素子に結像させて出力される第２画像とから、前記指標の三次元座標を算出する算出部を備える、［２］に記載の実装装置。
［４］
　前記第１撮像ユニットから出力され、前記被実装対象に実装された前記実装対象が写る第１検査画像及び前記第２撮像ユニットから出力され、前記被実装対象に実装された前記実装対象が写る第２検査画像から、前記観察対象の観察目標を検出する検出部を備える、［２］又は［３］に記載の実装装置。
［５］
　前記観察目標は、前記観察対象上の損傷若しくは異物又は前記実装対象である、［４］に記載の実装装置。
［６］
　前記第１撮像ユニットの前記撮像素子へ導かれる第１被写体光束の光路は、前記第２照射ユニットから出射される第２照射光束の光路と、前記第１撮像ユニットの内部において少なくとも部分的に重複し、
　前記第２撮像ユニットの前記撮像素子へ導かれる第２被写体光束の光路は、前記第１照射ユニットから出射される第１照射光束の光路と、前記第２撮像ユニットの内部において少なくとも部分的に重複する、［２］～［５］のいずれか１つに記載の実装装置。
［７］
　出射する照射光が前記観察対象の表面で散乱して前記撮像素子に到達するように配置された、第３照射ユニットを備える、［２］～［６］のいずれか１つに記載の実装装置。
［８］
　前記観察対象の位置を決定するために前記第１撮像ユニット及び前記第２撮像ユニットが前記観察対象を撮像する場合には、前記第３照射ユニットから照射光を出射させ、前記観察対象の検査を実行するために前記第１撮像ユニット及び前記第２撮像ユニットが前記観察対象を撮像する場合には、前記第１照射ユニット及び前記第２照射ユニットから照射光を出射させる照射制御部を備える、［７］に記載の実装装置。
［９］
　実装対象をステージ上に配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置される撮像ユニットと、出射する照射光が観察対象である前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかの表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置を用いた前記実装対象の実装方法であって、
　前記照射ユニットが、前記観察対象に対して照射光を照射する照射ステップと、
　前記撮像ユニットが、前記観察対象の表面で正反射する前記照射光を前記撮像素子で受光することで、前記観察対象を撮像する撮像ステップと
を有する実装方法。
［１０］
　実装対象をステージ上に配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置される撮像ユニットと、出射する照射光が観察対象である前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかの表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置を制御する実装制御プログラムであって、
　前記照射ユニットが、前記観察対象に対して照射光を照射する照射ステップと、
　前記撮像ユニットが、前記観察対象の表面で正反射する前記照射光を前記撮像素子で受光することで、前記観察対象を撮像する撮像ステップと
をコンピュータに実行させる実装制御プログラム。

１００…実装装置、１１０…ヘッド部、１２０…実装ツール、１３０…第１撮像ユニット、１３１…第１光学系、１３１ａ…物側レンズ群、１３１ｂ…像側レンズ群、１３２…第１撮像素子、１３３…絞り、１４０…第２撮像ユニット、１４１…第２光学系、１４１ａ…物側レンズ群、１４１ｂ…像側レンズ群、１４２…第２撮像素子、１４３…絞り、１５０…ヘッド駆動モータ、１６０…ツール駆動モータ、１７０…第１照射ユニット、１７１…光源、１７２…レンズ、１７３…第１ハーフミラー、１８０…第２照射ユニット、１８１…光源、１８２…レンズ、１８３…第２ハーフミラー、１９０…第３照射ユニット、２００…演算処理部、２１０…画像取得部、２２０…検出部、２３０…算出部、２４０…実装制御部、２５０…照射制御部、３００…記憶部、３１０…変換テーブル、４００…入出力デバイス、５１０…架台、５２０…ステージ、６１０…半導体チップ、６２０…接合領域、６２１…指標、６３０…基板、７００…チャート、７００’…チャート像、７１０…ドット、７１０’…ドット像

Claims (10)

1. 　実装対象をステージに配置された被実装対象に実装する実装ツールと、
   　前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置され、前記ステージ面に対して前記実装ツールと同じ側から前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかを観察対象として撮像する撮像ユニットと、
   　出射する照射光が前記観察対象の表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットと
   を備える実装装置。
2. 　前記撮像ユニットは、それぞれの前記焦点面が一致するように調整された第１撮像ユニット及び第２撮像ユニットを有し、
   　前記照射ユニットは、出射する照射光が前記第１撮像ユニットの前記撮像素子へ到達するように配置された第１照射ユニット、及び出射する照射光が前記第２撮像ユニットの前記撮像素子へ到達するように配置された第２照射ユニットを有する、請求項１に記載の実装装置。
3. 　前記被実装対象は、前記実装対象を実装する位置を決定するための指標を有し、
   　前記観察対象の表面で正反射した前記第１照射ユニットからの前記照射光を、前記第１撮像ユニットの前記撮像素子に結像させて出力される第１画像と、前記観察対象の表面で正反射した前記第２照射ユニットからの前記照射光を、前記第２撮像ユニットの前記撮像素子に結像させて出力される第２画像とから、前記指標の三次元座標を算出する算出部を備える、請求項２に記載の実装装置。
4. 　前記第１撮像ユニットから出力され、前記被実装対象に実装された前記実装対象が写る第１検査画像及び前記第２撮像ユニットから出力され、前記被実装対象に実装された前記実装対象が写る第２検査画像から、前記観察対象の観察目標を検出する検出部を備える、請求項２に記載の実装装置。
5. 　前記観察目標は、前記観察対象上の損傷若しくは異物又は前記実装対象である、請求項４に記載の実装装置。
6. 　前記第１撮像ユニットの前記撮像素子へ導かれる第１被写体光束の光路は、前記第２照射ユニットから出射される第２照射光束の光路と、前記第１撮像ユニットの内部において少なくとも部分的に重複し、
   　前記第２撮像ユニットの前記撮像素子へ導かれる第２被写体光束の光路は、前記第１照射ユニットから出射される第１照射光束の光路と、前記第２撮像ユニットの内部において少なくとも部分的に重複する、請求項２に記載の実装装置。
7. 　出射する照射光が前記観察対象の表面で散乱して前記撮像素子に到達するように配置された、第３照射ユニットを備える、請求項２に記載の実装装置。
8. 　前記観察対象の位置を決定するために前記第１撮像ユニット及び前記第２撮像ユニットが前記観察対象を撮像する場合には、前記第３照射ユニットから照射光を出射させ、前記観察対象の検査を実行するために前記第１撮像ユニット及び前記第２撮像ユニットが前記観察対象を撮像する場合には、前記第１照射ユニット及び前記第２照射ユニットから照射光を出射させる照射制御部を備える、請求項７に記載の実装装置。
9. 　実装対象をステージ上に配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置される撮像ユニットと、出射する照射光が観察対象である前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかの表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置を用いた前記実装対象の実装方法であって、
   　前記照射ユニットが、前記観察対象に対して照射光を照射する照射ステップと、
   　前記撮像ユニットが、前記観察対象の表面で正反射する前記照射光を前記撮像素子で受光することで、前記観察対象を撮像する撮像ステップと
   を有する実装方法。
10. 　実装対象をステージ上に配置された被実装対象に実装する実装ツールと、前記ステージのステージ面に平行な平面が焦点面となるように光学系及び撮像素子がシャインプルーフ条件を満たして配置される撮像ユニットと、出射する照射光が観察対象である前記実装対象及び前記被実装対象の少なくともいずれかの表面で正反射して前記撮像素子に到達するように配置された照射ユニットとを備える実装装置を制御する実装制御プログラムであって、
    　前記照射ユニットが、前記観察対象に対して照射光を照射する照射ステップと、
    　前記撮像ユニットが、前記観察対象の表面で正反射する前記照射光を前記撮像素子で受光することで、前記観察対象を撮像する撮像ステップと
    をコンピュータに実行させる実装制御プログラム。