JP6604932B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤボンディングを行う半導体製造装置に関するものであり、特に半導体製造装置が備える、ワイヤボンディングが行われる対象物を固定する押え枠に関するものである。

パワーモジュールなどの半導体装置の製造工程においては、半導体チップおよび電極などの接続部に金属ワイヤなどを接続するワイヤボンディングが行われる。ワイヤボンディングを行う半導体製造装置において、ワイヤボンディングが行われる半導体装置などの対象物は、開口部を有する押え枠によって、当該開口部から接続部が露出するように上から押さえられて固定される（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。

また、ワイヤボンディングを行う半導体製造装置には、対象物の接続部を照らす照明と、カメラによって対象物を撮像して接続部の位置を認識する位置認識処理装置とを備え、当該位置認識処理装置での接続部の位置の認識結果に基づいて、当該接続部にワイヤボンディングを行うものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開昭６２−７６７２９号公報 実開平４−６７３３５号公報

上記従来のワイヤボンディングを行う半導体製造装置においては、押え枠の開口部から露出している対象物を照明で照らして、接続部の位置を位置認識処理装置で認識する場合に、照明から出射された光が押え枠の上面で反射した反射光がカメラに集中することによって、位置認識処理装置が接続部の位置の認識に失敗することがある。その結果、半導体製造装置は接続部にワイヤボンディングを行うことができず、半導体製造装置の稼働率が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記のような、位置認識処理装置が対象物の接続部の位置の認識に失敗するという問題を解決するためになされたものであり、照明から出射された光が押え枠の上面で反射した反射光がカメラに集中することを抑制し、位置認識処理装置が対象物の接続部の位置の認識に失敗する認識不良を低減することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一の実施の形態に係る半導体製造装置は、ワイヤボンディングを行う半導体製造装置である。半導体製造装置は、押え枠、照明、位置認識処理装置およびボンドヘッドを備える。押え枠は金属からなり、開口部を有し、開口部からワイヤボンディングが行われる対象物が有する接続部が露出するように対象物を上から押さえて固定する。照明は、開口部から露出している接続部を、押え枠における対象物とは反対側の上面側から照らす。位置認識処理装置は、照明で照らされた接続部を押え枠の上面側から撮像するカメラを有し、カメラでの撮像結果に基づいて接続部の位置を認識する。ボンドヘッドは、位置認識処理装置での接続部の位置の認識結果に基づいて、接続部にワイヤボンディングを行う。開口部の内壁における平面視において照明側に位置する所定領域は、開口部における押え枠の上面側の開口から傾斜する、照明の光軸と平行な傾斜面である。

また、本発明の一の実施の形態に係る半導体製造装置は、ワイヤボンディングを行う半導体製造装置である。半導体製造装置は、押え枠、照明、位置認識処理装置およびボンドヘッドを備える。押え枠は金属からなり、開口部を有し、開口部からワイヤボンディングが行われる対象物が有する接続部が露出するように対象物を上から押さえて固定する。照明は、開口部から露出している接続部を、押え枠における対象物とは反対側の上面側から照らす。位置認識処理装置は、照明で照らされた接続部を押え枠の上面側から撮像するカメラを有し、カメラでの撮像結果に基づいて接続部の位置を認識する。ボンドヘッドは、位置認識処理装置での接続部の位置の認識結果に基づいて、接続部にワイヤボンディングを行う。押え枠は、開口部における押え枠の上面側の開口を取り囲む領域に、照明から出射される光の正反射を抑制する反射抑制部を有する。

本発明によれば、照明から出射された光が押え枠の上面で反射した反射光がカメラに集中することを抑制することができる。これにより、位置認識処理装置において、ワイヤボンディングが行われる対象物の接続部の位置の認識不良を低減することができる。

実施の形態１に係る半導体製造装置の正面図である。 実施の形態１に係る半導体製造装置が備える押え枠の斜視図である。 実施の形態２に係る半導体製造装置が備える押え枠の斜視図である。 前提技術に係る半導体製造装置の正面図である。 前提技術に係る半導体製造装置が備える押え枠の斜視図である。

＜前提技術＞
本発明の実施の形態について説明する前に、まずは前提技術について図面に基づいて説明する。図４は、前提技術に係る半導体製造装置１００の構成の一例を概略的に示す正面図である。図５は、前提技術に係る半導体製造装置１００が備える押え枠２の形状の一例を概略的に示す斜視図である。図４における押え枠２については、図５に示される矢視Ｂ−Ｂにおける断面構造を示している。

半導体製造装置１００は、ワイヤボンディングを行う半導体製造装置であって、「ワイヤボンド装置」または「ワイヤボンダ」などと呼ばれる。図４に示されるように、半導体製造装置１００は、ボンドヘッド１、押え枠２、位置認識処理装置３、照明６ａ，６ｂ、および基台５を備える。また、図４には、半導体製造装置１００によってワイヤボンディングが行われる対象物４が示されている。

対象物４は、ワイヤボンディングによってワイヤが接続される接続部４ａを備える。対象物４は例えば半導体装置であって、接続部４ａは半導体装置が備える半導体チップおよび電極などである。以下では、対象物４を「半導体装置４」とも呼ぶ。半導体装置４は、接続部４ａを上側に向けて基台５上に配置される。

図４，５の例では、押え枠２は、平面視において長方形かつ板状の本体部２００ａと、四角柱状の２つの台座部２００ｂとを備える。２つの台座部２００ｂは、その長手方向が本体部２００ａの下面２００ａｂにおける長手方向での両端部にそれぞれ沿うように本体部２００ａと一体化している。

本体部２００ａはその中央部分に厚さ方向に貫通する開口部２０を備える。開口部２０は直方体状になっており、開口部２０の内壁２０ａは本体部２００ａの上面２００ａａおよび下面２００ａｂに対して垂直になっている。開口部２０は、本体部２００ａの上面２００ａａ側の開口２１と下面２００ａｂ側の開口２２とを有する。

半導体製造装置１００が半導体装置４にワイヤボンディングを行う際には、押え枠２は、開口部２０から接続部４ａが露出するように、半導体装置４を上から押さえて基台５上に固定する。

本例では、半導体製造装置１００は、２つの照明６ａ，６ｂを有している。照明６ａ，６ｂは、押え枠２の上面２００ａａ側からみた平面視において、押え枠２の長手方向で接続部４ａを挟むように配置されている。照明６ａ，６ｂは、半導体装置４における接続部４ａを含む開口部２０から露出している部分を、押え枠２の上面２００ａａ側から照らす。図４には照明６ａの光軸ＯＡ１と照明６ｂの光軸ＯＡ２とを示している。なお以下では、２つの照明６ａおよび６ｂを特に区別する必要がない場合には、これらを単に「照明６」と呼ぶ。

位置認識処理装置３は、押え枠２の上面２００ａａ側、例えば開口部２０の直上に位置するカメラ３ａを有する。カメラ３ａは、半導体装置４における照明６で照らされた部分からの反射光を受光することによって当該部分を撮像する。

位置認識処理装置３は、カメラ３ａでの撮像結果に基づいて、具体的には、カメラ３ａで撮像された画像データを画像処理することによって、半導体装置４の接続部４ａの位置を認識する。

ボンドヘッド１は、位置認識処理装置３での接続部４ａの位置の認識結果に基づいて接続部４ａにワイヤボンディングを行う。ボンドヘッド１は、例えば、図示しないキャピラリなどを制御することによって、接続部４ａにワイヤボンディングを行う。

ここで、押え枠２は、照明６の光を鏡面反射（正反射）するような、照明６の光に対する反射率が比較的高い、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属からなる。そのため、前提技術に係る半導体製造装置１００においては、押え枠２の上面２００ａａにおける開口２１を取り囲む周辺の領域（以下、「開口周辺部」とも呼ぶ）で照明６からの光が正反射して、その反射光がカメラ３ａに集中することがある（図４では、照明６ａの光が反射する様子を太線で示す）。この場合、カメラ３ａに入射する光量が多くなり、撮像される画像に局所的に白とびが発生するなどして、当該画像における接続部４ａのコントラストが低下して位置認識処理装置３が接続部４ａの位置を認識できないことがある。その結果、ボンドヘッド１が接続部４ａにワイヤボンディングを行うことができなくなってしまう。

以下では、上記問題を解決するための本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置１００Ａの構成の一例を概略的に示す正面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置１００Ａが備える押え枠２Ａの形状の一例を概略的に示す斜視図である。図１における押え枠２Ａについては、図２に示される矢視Ａ−Ａにおける断面構造を示している。

図１に示されるように、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置１００Ａは、図４に示される前提技術に係る半導体製造装置１００と比較して、押え枠２にかわり押え枠２Ａを備える。なお、実施の形態１において、前提技術で説明したものと同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

押え枠２Ａは、前提技術における押え枠２と同様、照明６の光を鏡面反射（正反射）するような、照明６の光に対する反射率が比較的高いＳＵＳなどの金属からなる。以下では、押え枠２ＡがＳＵＳからなるものとして説明する。図１，２に示されるように、押え枠２Ａは、本体部２００ａの中央部分に、上面２００ａａ側の開口２１から下面２００ａｂ側の開口２２へと貫通する開口部２０を備える。本実施の形態では、開口部２０は、上底が下面２００ａｂ側となる四角錐台状になっている。開口部２０の内壁２０ａにおける本体部２００ａの長手方向で対向する面２０ａａ，２０ａｂ、ならびに本体部２００ａの短手方向で対向する面２０ａｃ，２０ａｄは、それぞれ、上面２００ａａ側の開口２１から下面２００ａｂ側の開口２２にかけて開口部２０の内側に向けて傾斜している。以下では、面２０ａａ〜２０ａｄのそれぞれを「傾斜面２０ａａ〜２０ａｄ」とも呼ぶ。なお、押え枠２Ａにおける開口部２０以外の形状は、前提技術における押え枠２と同様であるので詳細な説明は省略する。

本実施例においては、照明６ａ，６ｂは、それぞれ、押え枠２の上面２００ａａ側からみた平面視において、傾斜面２０ａａ，２０ａｂの外側に、押え枠２の長手方向で接続部４ａを挟むように配置されている。傾斜面２０ａａは照明６ａの光軸ＯＡ１と平行になっており、傾斜面２０ａｂは照明６ｂの光軸ＯＡ２と平行になっている。つまり、開口部２０の内壁２０ａにおける、平面視において照明側に位置する面が当該照明の光軸と平行な傾斜面となっている。

本実施の形態に係る半導体製造装置１００Ａによれば、傾斜面２０ａａは照明６ａの光軸ＯＡ１と平行になっており、傾斜面２０ａｂは照明６ｂの光軸ＯＡ２と平行になっている。これにより、照明６から出射される光が開口周辺部で反射する反射光を低減することができる。よって、当該反射光がカメラ３ａに集中することを抑制し、位置認識処理装置３が接続部４ａの認識に失敗することを低減することができる。

なお、本実施例では、面２０ａｃ，２０ａｄも、面２０ａａ，２０ａｂと同様に傾斜面となっているが、押え枠２の上面２００ａａ側からみた平面視において、押え枠２の短手方向に照明が配置されていない場合には、面２０ａｃ，２０ａｄは傾斜面でなくともよい。一方、押え枠２の上面２００ａａ側からみた平面視において押え枠２の短手方向にも照明が配置される場合には、この照明に近い側の面はこの照明の光軸と平行な傾斜面とする。

また、本実施例では、面２０ａａ，２０ａｂは、開口２１から開口２２にかけて面の全体が照明６ａ，６ｂの光軸ＯＡ１，ＯＡ２とそれぞれ平行な傾斜面となっているが、面２０ａａ，２０ａｂにおける開口２１から下面２００ａｂ側にかけての一部が照明６ａ，６ｂの光軸ＯＡ１，ＯＡ２のそれぞれと平行に傾斜しており、残りの部分は光軸ＯＡ１，ＯＡ２のそれぞれと平行に傾斜していなくてもよい。

また、本実施例では、面２０ａａ，２０ａｂは、開口部２０の内周方向における面の全体が照明６ａ，６ｂの光軸ＯＡ１，ＯＡ２とそれぞれ平行な傾斜面となっているが、面２０ａａ，２０ａｂのそれぞれにおける開口部２０の内周方向における一部が照明６ａ，６ｂの光軸ＯＡ１，ＯＡ２のそれぞれと平行に傾斜しており、残りの部分は光軸ＯＡ１，ＯＡ２のそれぞれと平行に傾斜していなくてもよい。

また、開口部２０の形状は上記の例に限られず、上底が下面２００ａｂ側となる円錐台状などであってもよい。開口部２０の形状が上底が下面２００ａｂ側となる円錐台状であり、光軸ＯＡ１，ＯＡ２それぞれの上面２００ａａに対する傾斜角が同一の場合には、開口部２０の内壁２０ａは、光軸ＯＡ１，ＯＡ２がなす角度がテーパー角となるテーパー状であってもよい。

つまり、開口部２０の内壁２０ａにおける、平面視において照明側に位置する所定領域が、開口部２０における押え枠２Ａの上面２００ａａ側の開口２１から傾斜する、当該照明の光軸と平行な傾斜面となっていれば、上記と同様の効果が得られる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体製造装置について説明する。実施の形態１では、開口部２０の内壁２０ａにおける、平面視において照明側に位置する面を当該照明の光軸と平行な傾斜面にすることによって、照明６から出射された光が開口周辺部にあたりにくくしていたが、実施の形態２に係る半導体装置では、開口周辺部の反射率を低減することによって照明６の反射を抑制する。

実施の形態２に係る半導体製造装置は、図４に示される前提技術に係る半導体製造装置１００と比較して、押え枠２にかわり押え枠２Ｂを備える。なお、実施の形態２に係る半導体装置における押え枠２Ｂ以外の構成は、前提技術および実施の形態１で説明したものと同一であるので詳細な説明を省略する。

図３は、実施の形態２に係る半導体製造装置が備える押え枠２Ｂの形状の一例を概略的に示す斜視図である。なお、押え枠２Ｂにおいて、前提技術における押え枠２、実施の形態１における押え枠２Ａと同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に示されるように、押え枠２Ｂは、前提技術における押え枠２と同様、内壁２０ａが傾斜していない直方体状の開口部２０を備える。本実施の形態では、押え枠２Ｂは、図３において斜線領域で示されるように、開口周辺部に設けられる反射抑制部２３を備える。反射抑制部２３における照明６の光に対する反射率は、上面２００ａａにおける反射抑制部２３以外の領域よりも低くなっている。本実施の形態では、反射抑制部２３は、開口周辺部に塗布されている黒色塗料である。

本実施の形態に係る半導体製造装置によれば、押え枠２Ｂは、開口周辺部に反射抑制部２３を備えることから、照明６から出射される光が開口周辺部で正反射する反射光を低減することができる。よって、当該反射光がカメラ３ａに集中することを抑制し、位置認識処理装置３が接続部４ａの認識に失敗することを低減することができる。

また、本実施の形態では、反射抑制部２３は開口周辺部に塗布される黒色塗料であることから、開口周辺部に黒色塗料を塗布するという簡単な方法によって、開口周辺部の反射率を低減することができる。なお、反射抑制部２３は、反射率を低減することができれば黒色以外の塗料であってもよい。

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体製造装置について説明する。実施の形態３では、開口周辺部の表面を粗くすることによって照明６から出射される光の反射を抑制する。

実施の形態３に係る半導体製造装置は、実施の形態２と同様、反射抑制部２３を有する押え枠２Ｂを備える。本実施の形態では、反射抑制部２３は、黒色塗料ではなく、押え枠２Ｂの上面２００ａａにおける反射抑制部２３以外の領域よりも表面が粗くなっている粗化部である。反射抑制部２３は、例えば、開口周辺部をサンドブラスト処理加工することによって形成される。なお、実施の形態３に係る半導体製造装置における、反射抑制部２３以外の構成については、実施の形態１，２に係る半導体製造装置と同様であるので詳細な説明は省略する。

実施の形態３に係る半導体製造装置によれば、反射抑制部２３は押え枠２Ｂの上面２００ａａにおける反射抑制部２３以外の領域よりも表面が粗くなっている粗化部であることから、反射抑制部２３における照明６の光に対する反射率は、上面２００ａａにおける反射抑制部２３以外の領域よりも低くなっており、照明６から出射される光が開口周辺部で正反射する反射光を低減することができる。よって、当該反射光がカメラ３ａに集中することを抑制し、位置認識処理装置３が接続部４ａの認識に失敗することを低減することができる。

＜実施の形態４＞
次に、実施の形態３に係る半導体製造装置について説明する。実施の形態４では、開口周辺部の部材をその他の領域よりも反射率が低いものにすることによって、照明６から出射される光の開口周辺部での反射を抑制する。

実施の形態４に係る半導体装置は、実施の形態２,３と同様、反射抑制部２３を有する押え枠２Ｂを備える。本実施の形態では、押え枠２Ｂにおける反射抑制部以外の部分はＳＵＳからなり、反射抑制部２３は反射率がＳＵＳより低いセラミック材である。反射抑制部２３は、例えば、開口周辺部上にセラミック材を貼り付けることによって形成してもよいし、開口周辺部に嵌合部をもうけて、セラミック材を嵌め込むようにして形成してもよい。なお、実施の形態３に係る半導体製造装置における、反射抑制部２３以外の構成については、実施の形態１，２に係る半導体製造装置と同様であるので詳細な説明は省略する。

実施の形態４に係る半導体製造装置によれば、反射抑制部２３は押え枠２Ｂの上面２００ａａにおける反射抑制部２３以外の領域よりも反射率が低いセラミック材であることから、照明６から出射される光が開口周辺部で正反射する反射光を低減することができる。よって、当該反射光がカメラ３ａに集中することを抑制し、位置認識処理装置３が接続部４ａの認識に失敗することを低減することができる。

なお、本実施の形態では、反射抑制部２３がセラミック材である例について説明したが、上面２００ａａにおける反射抑制部２３以外の領域よりも反射率が低ければ、反射抑制部２３は他の材料で構成されていてもよい。

なお、実施の形態２〜４における反射抑制部２３は、開口２１を取り囲む方向における全周囲に設けられていてもよいし、当該方向における平面視において照明に近い部分のみに設けられていてもよいし、上面２００ａａ全体に設けられていてもよい。

また、反射抑制部２３は、開口周辺部だけでなく内壁２０ａにも設けても良い。これにより、半導体装置４などで反射した光が内壁２０ａで反射するのを抑制することができ、位置認識処理装置３において接続部４ａをより認識しやすくすることができる。

また、実施の形態２〜４における押え枠２Ｂにおいても、実施の形態１における押え枠２Ａのように、内壁２０ａを照明の光軸と平行に傾斜させてもよい。これにより開口周辺部での照明の光の反射をより抑制することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ ボンドヘッド、２，２Ａ，２Ｂ 押え枠、３ 位置認識処理装置、３ａ カメラ、４ 対象物（半導体装置）、４ａ 接続部、６（６ａ，６ｂ） 照明、２０ 開口部、２１，２２ 開口、２０ａ 内壁、２０ａａ〜２０ａｄ 面（傾斜面）、２３ 反射抑制部、１００，１００Ａ 半導体製造装置、ＯＡ１，ＯＡ２ 光軸。

Claims (5)

1. ワイヤボンディングを行う半導体製造装置であって、
   開口部を有し、前記開口部から前記ワイヤボンディングが行われる対象物が有する接続部が露出するように前記対象物を上から押さえて固定する、金属からなる押え枠と、
   前記開口部から露出している前記接続部を、前記押え枠における前記対象物とは反対側の上面側から照らす照明と、
   前記照明で照らされた前記接続部を前記押え枠の前記上面側から撮像するカメラを有し、前記カメラでの撮像結果に基づいて前記接続部の位置を認識する位置認識処理装置と、
   前記位置認識処理装置での前記接続部の位置の認識結果に基づいて、前記接続部に前記ワイヤボンディングを行うボンドヘッドと
   を備え、
   前記開口部の内壁における平面視において前記照明側に位置する所定領域は、前記開口部における前記押え枠の前記上面側の開口から傾斜する、前記照明の光軸と平行な傾斜面である、半導体製造装置。
2. 請求項１に記載の半導体製造装置であって、
   前記押え枠は、前記開口部における前記押え枠の前記上面側の開口を取り囲む領域に、前記照明から出射される光の正反射を抑制する反射抑制部を有する、半導体製造装置。
3. 請求項２に記載の半導体製造装置であって、
   前記反射抑制部は前記領域に塗布される黒色塗料である、半導体製造装置。
4. 請求項２に記載の半導体製造装置であって、
   前記反射抑制部は前記領域に設けられるセラミック材である、半導体製造装置。
5. 請求項２に記載の半導体製造装置であって、
   前記反射抑制部は前記押え枠の前記上面における前記領域外の領域よりも表面が粗い粗化部である、半導体製造装置。

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