JPH04111329A - ボンディングツールのクリーニング方法およびクリーニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、テープキャリヤに形成されたたとえばインナ
リードを、加熱されたボンディングツールで加圧して被
ボンディング部材である半導体素子に接合するテープキ
ャリヤ方式の半導体製造装置に係り、特にそのボンディ
ングツールのツール面をクリーニングするクリーニング
方法とその装置に関する。

（従来の技術） 半導体製造装置、たとえばインナリードボンディング装
置は、第４図に示すようになっている。

すなわち、１はステージであって、このステージ１上の
所定部位には被ボンディング部材である半導体素子２が
載置され、かつ図示しない位置決め機構により位置決め
されている。３はテープキャリヤであって、ここに所定
間隔を存して開口しているデバイスホール４が順次ステ
ージ１上の半導体素子２に対向するよう間欠的に送られ
る。それぞれのデバイスホール４にはインナリード５が
突出している。また、上記ステージ１の上方部位にはボ
ンディングツール６が配置されていて、上下動してステ
ージ１に当接自在である。このボンディングツール６に
は、図示しないカートリッジヒータが一体に取着されて
いて、ボンディングツール６をたとえば４００〜５００
℃に加熱している。

そしてまた、ボンディングツール６は図示しない加圧駆
動源に接続され、所定圧をもってステージ１上の半導体
素子２を加圧可能である。

しかして、ステージ１上に位置決め保持された半導体素
子２の多数の電極７・・・と、テープキャリヤ３のイン
ナリード５・・・とを位置整合して、加熱したボンディ
ングツール６を下降駆動することにより、上記電極７・
・・とインナリード５・・・とを−括した接合（ボンデ
ィング）作用をなす。このように、インナリードボンデ
ィング装置は自動化されるとともに半導体素子２の電極
７およびテープキャリヤ３のインナリード５か極く微小
ピッチであっても、−括接続が可能でボンディング処理
時間の短縮と信頼性の向上化を得られる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記ボンディングツール６は、普通、極めて
固い材料が選択されていて、上述のような加圧加熱作用
を長期に亘って繰り返しても、摩耗することはない。た
だし、カートリッジヒータで高温に加熱されているので
、ボンディング作用面であるツール面６ａに酸化物か付
着し易い。

すなわち、上記インナリード５の表面には錫メツキが施
されていて、ボンディング作用によって極く微量の錫分
が溶融してツール面６ａに付着する。この付着した錫分
は酸化して酸化物に換り、ボンディング作用にともなっ
て堆積し、徐々にその厚みが増す。

このようなツール面６ａに付着し堆積した酸化物は、ツ
ール面６ａと新たにボンディングする部位との間に介在
してツール面６ａ自体の熱伝達率を低下させ、接合信頼
性を悪くする。

そのため、このようなインナリードボンディング装置に
おいては、定期的にツール面６ａをクリーニングして酸
化物などの汚れを除去する必要がある。

たとえば、特開昭５６−１５３７４３号公報には、回転
駆動された砥石をツール面に摺接して酸化物などの汚れ
を除去するクリーニング機構を備えたものが開示されて
いる。

ところが、ツール面から除去された酸化物などの粒子が
、クリーニング機構およびボンディングツール周囲に飛
散浮遊して、再びこれらに付着する恐れがある。

そこで、特開昭６３−１６６２３８号公報および特開昭
６３−２５０８２９号公報には、ボンディングツールお
よびクリーニング機構の一側方にノズルを配置し、これ
らボンディングツールおよびクリーニング機構を挟んで
他側方に吸引ダクトを配置したものが開示されている。

すなわち、上記クリーニング機構の作動とともにノズル
から高圧エアーを吹き出してボンディングツールおよび
クリーニング機構に吹き付ける。ツール面から除去され
た酸化物などの微粒子は吸引ダクトに吸弓され、周囲に
飛散せずにすむ。

しかしながら、ボンディングツールは常時ボンディング
作用が可能なように高温状態に加熱されているため、ツ
ール面には錫の酸化物などの他に、たとえば錫分が溶融
した状態のままで付着している。このようなツール面に
クリーニング機構を構成する砥石を摺接しても、上記溶
融した錫分は摺接面全体に引き延ばされるだけで容易に
除去されない。そして、砥石をツール面から離間させれ
ば、再び溶融した錫分が時間の経過と共に酸化し、上述
のような不具合を招く恐れがある。

さらにまた、上記砥石はツール面に摺接しても損傷を与
えないように、ボンディングツールよりも柔らかい材料
で作られる。この砥石でツール面ヲ摺接すると、ツール
面のクリーニング作用がなされるとともに砥石を構成す
る砥粒が剥離する。

クリーニングが終わって砥石をツール面から離間すると
、ツール面には酸化物の微粒子と砥石の砥粒とが付着し
ていることになる。この状態で、先に述べた特開昭６３
−１６６２３８号公報および特開昭６３−２５０８２９
号公報のように、ボンディングツールおよびクリーニン
グ機構の一側のノズルからエアーを吹き出しても、この
吹き出し方向がボンディングツールおよびクリーニング
機構の横方向からであるから、ツール面に付着する酸化
物等の微粒子と砥粒を完全に吹き飛ばすことができない
不具合がある。

本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、ボ
ンディングツールのツール面に付着する付着物の除去を
完全になし、ボンディング精度および信頼性の向上化を
図れる半導体製造装置のボンディングツールに対するク
リーニング方法およびクリーニング装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するため本発明は、テープキャリヤに
形成されたリードを、加熱されたボンディングツールで
加圧して被ボンディング部材に接合するテープキャリヤ
方式の半導体製造装置において、上記ボンディングツー
ルを冷却する工程と、この工程のつぎに、冷却された上
記ボンディングツールのツール面に付着した付着物を除
去する工程と、この工程のつぎに、付着物を除去したボ
ンディングツールを再び所定のボンディング温度まで温
度上昇させる工程を有することを特徴とする半導体製造
装置のボンディングツールに対するクリーニング方法で
ある。

また本発明は、テープキャリヤに形成されたリードを、
加熱されたボンディングツールで加圧して被ボンディン
グ部材に接合するテープキャリヤ方式の半導体製造装置
において、上記ボンディングツールのボンディング面を
研磨して付着した付着物を除去する手段と、このボンデ
ィングツールのボンディング面に相対向して配置されボ
ンディング面に気体を吹き付けてボンディング面に残存
する付着物を吹き飛ばす手段と、上記ボンディングツー
ルの周囲を真空吸引して吹き飛ばされた付着物を吸引す
る手段を具備したことを特徴とする半導体製造装置のボ
ンディングツールに対するクリーニング装置である。

（作　用） 上記ボンディングツールを冷却してこのツール面に付着
する付着物を固形化してから付着物を除去するので、除
去が確実である。そして、付着物をツール面から除去し
てからボンディングツールを再び所定のボンディング温
度まで温度上昇させるので、クリーニング後におけるボ
ンディング作業を確実になす。除去した付着物を回収し
て周囲に飛散させないから、二次的な障害発生を阻止す
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図に示すように、ボンディングツール６にはカート
リッジヒータ８が一体に取着されるとともに熱電対９が
装着されている。これらカートリッジヒータ８および熱
電対９は、温度調節器１０に電気的に接続されていて、
上記ボンディングツール６を設定された温度に加熱し、
かつ同時に温度検知が行われる。上記温度調節器１０は
、半導体製造装置である、たとえばインナリードボンデ
ィング装置の制御装置１１と電気的に接続され、制御装
置１１から温度調節器１０を介してボンディングツール
６に対する設定温度等のデータ通信ができるようにる。

上記ボンディングツール６の下方部位には、ガイドレー
ル］、２にスライド自在に挿嵌されるとともにボールね
じ部１３に螺合する図示しないめねじ部を備えたスライ
ドテーブル１４が設けられる。

上記ボールねじ部１３の一端部には、正逆回転自在な駆
動モータ１５か連結されていて、ボールねじ部１３を回
転駆動することによりスライドテーブル１４を任意の方
向に移動できるようになっている。

上記スライドテーブル１４には、後述するエアーフロー
ユニット１６およびクリーニングユニット１７とが配設
される。

はじめに、上記エアーブローユニット１６について説明
すると、上記ボンディングツール６のツール面６ａに対
向するユニット本体１８の上面には、その略中央部にエ
アーブロー孔１９が開口し、このエアーブロー孔１９を
囲繞するようにエアー吸引室２０の上面開口部が開口す
る。上記エアーブロー孔１９の他端部は、ユニット本体
１８の側面に開口しているとともに、図示しない圧縮エ
アー配管が接続される。上記圧縮エアー配管には、上記
制御装置１１に電気的に接続される電磁開閉弁や、圧縮
エアー源が設けられる。上記エアー吸引室２０には吸引
孔２１が連通していて、この吸引孔２１の他端部はユニ
ット本体１８の側面に開口している。そして吸引孔２１
には、図示しな０真空配管か接続される。上記真空配管
には、上記制御装置１１に電気的に接続される電磁開閉
弁や、真空源が設けられる。

つぎに、上記クリーニングユニット１７について説明す
る。上下面に回転軸を突出したノ＼ウジング２２がスラ
イドテーブル１４に配設されていて、上方に突出する回
転軸に円板状の砥石受は台２３および図示しないスプリ
ングを介して砥石２４が嵌着される。すなわち、上記砥
石２４はボンディングツール６のツール面６ａに対向し
ているとともに砥石受は台２３に弾性的に支持されるこ
とになる。上記ハウジング２２の側方には駆動モータ２
５が配置され、この下方に突出する回転軸と！−ウジン
グ２２から下方に突出される回転軸には。

それぞれプーリ２６，２６が嵌着され、かつ互いのプー
リ２６，２６間に駆動ベルト２７が掛は渡される。上記
駆動モータ２５は、上記制御装置１１に電気的に接続さ
れる。

しかして、先に第４図で説明したように、半導体素子２
の電極７・・・にテープキャリヤ３のインナリード５１
．・を対向させ、加熱されたボンディングツール６のツ
ール面６ａを当接加圧して、電極７・・・とインナリー
ド５・・・とのボンディングをなす。

このようなボンディングツール作用を予め設定した回数
だけ行ったら、ツール面６ａに酸化物等が付着したこと
として、以下に述べる操作をなす。

ボンディング作業中は、上記カートリッジヒータ８でボ
ンディングツール６を約４００〜５００℃の高温に保持
制御している。ここで制御装置１１から温度調節器１０
に、データ通信によってボンディングツール６のツール
面６ａに対するクリーニング温度が設定される。この温
度は、ボンディングツール６における加圧対象物の金属
融点、すなわちインナリード５の表面にメツキされた錫
の融点よりも低い温度である、たとえば２００〜３００
℃とするみ 上記制御装置１１は、温度調節器１０に低温指示信号を
出して、カートリッジヒータ８の加熱作用を停止させる
一方、駆動モータ１５に駆動信号を出して、スライドテ
ーブル１４を移動させる。

上記エアーブローユニット１６のユニット本体１８上面
がボンディングツール６のツール面６ａに対向したとこ
ろで停止する。圧縮エアー源とエアーブロー孔１９とを
連通させ、真空源とエアー吸引室２０とを連通させる。

エアーブロー孔１９から吹き出される圧縮エアーはボン
ディングツール６のツール面６ａに吹き付けられ、これ
を冷却する。また、エアーブロー孔１９からツール面６
ａに吹き付けられて温度上昇したエアーおよびボンディ
ングツール６周囲の雰囲気エアーがエアー吸引室２０に
吸引される。その結果、ボンディングツール６は急速に
設定温度である金属融点よりも低い温度に降下し、ツー
ル面６ａに付着する酸化物および溶融していた錫分など
は、完全に固形化する。

この温度を熱電対９が検知し、温度調節器１０を介して
制御装置１１が判断したら、エアーブローと、エアー吸
引作用を停止する。

つぎに第２図に示すように、再び駆動モータ１５を駆動
してスライドテーブル１４をスライドさせ、クリーニン
グユニット１７の砥石２４がボンディングツール６のツ
ール面６ａに対向したところで停止する。そして、クリ
ーニングユニット１７の駆動モータ２５を駆動して砥石
２４を回転させるとともにボンディングツール６を降下
させ、ツール面６ａを砥石２４に当接する。ツール面６
ａに付着する固形化した酸化物等は効率よく剥離される
。またこのとき、ボンディングツール６と砥石２４を相
対的にＸ−Ｙ方向に移動させると、さらにより効果的な
りリーニングができる。

所定時間経過後は、第３図に示すように、クリニングユ
ニット１７の駆動モータ２５を停止するとともに、再び
スライドテーブル１４を移動して、エアーブローユニッ
ト１６のユニット本体１８上面がボンディングツール６
のツール面６ａに対向したところで停止する。圧縮エア
ー源とエアーブロー孔１９とを連通させ、真空源とエア
ー吸引室２０とを連通させる。エアーブロー孔１９から
吹き出される圧縮エアーはボンディングツール６のツー
ル面６ａに吹き付けられ、上記砥石２４によってツール
面６ａから剥離され、かつ今だツール面６ａに付着残存
したままの付着物を吹き飛ばす。すなわちこの付着物は
、酸化物と固形化した錫分の微粒子および砥石２４から
剥離した砥粒等の混合物である。ツール面６ａから吹き
飛ばされた付着物は、周囲にあるエアー吸引室２０の真
空作用によって吸引され、周囲に飛散することがない。

その結果、ツール面６ａは完全にクリニングされた状態
となり、ここから除去された付着物を確実に回収して周
囲への悪影響がない。

上記制御装置１１は温度調節器１０にデータ通信を送っ
てカートリッジヒータ８を発熱させ、ボンディング温度
である４００〜５００℃を設定してボンディングツール
６を加熱する。熱電対９がボンディングツール６の温度
上昇を検知したら、再びボンディング作業が再開される
。

なお上記実施例においては、半導体製造装置として、イ
ンナリードボンディングを適用して説明したが、これに
限定されるものではなく、加熱されたボンディングツー
ルでボンディング部材を被ボンディング部材に加圧して
接合する装置の全てを含む。

上記実施例においては、ボンディングツール６の下方部
位にスライドテーブル１４を設け、ここにエアーブロー
ユニット１６およびクリーニングユニット１７を備えた
構成としたが、たとえば、上記エアーブローユニット１
６およびクリーニングユニット１７を固定とし、上記ボ
ンディングツール６をスライド自在として位置決めする
ようにしてもよい。

予めプログラムされるボンディング回数は必しも同一と
する必要はなく、たとえば１００回ボンディング作用を
なした後でツール面６ａのクリーニングをしたら、次回
は９９回ボンディングした後ツール面６ａのクリーニン
グをなすよう、ボンディング回数を漸次減少させるよう
にしてもよい。

ツール面６ａに摺接して付着物を除去する手段として砥
石２４を用いたが、たとえばサンドベーパ、あるいは研
磨テープなど、砥石２４に準するものに代用してもよい
。

ボンディングツール６のツール面６ａに付着した付着物
を固形化するための冷却手段として、圧縮エアーの吹き
付けと真空吸引構造を採用したが、これに代るものとし
て、たとえばＮ２ガスあるいは還元ガスの吹き付けを行
ってもよく、またボンディングツール６に水路を形成し
て冷却水を導通させる水冷構造を採用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、上記ボンディング
ツールを冷却し、冷却されたボンディングツールのツー
ル面に付着した付着物を除去し、ツール面から付着物を
除去したボンディングツールを再びボンディング温度ま
で温度上昇させるクリーニング方法であるから、ツール
面に付着した付着物の除去を完全になすとともに、再開
後のボンディング作業が確実で信頼性の向上化を図れる
などの効果を奏する。

また本発明は、ボンディングツールのボンディング面を
研磨して付着した付着物を除去する手段、このボンディ
ングツールのボンディング面に相対向して配置されボン
ディング面に気体を吹き付けてツール面に残存する付着
物を吹き飛ばす手段、上記ボンディングツールの周囲を
真空吸引して吹き飛ばされた付着物を吸引する手段を具
備したクリーニング装置であるから、ツール面のクリー
ニングを確実になすとともに除去した付着物を周囲に飛
散させることがなく、二次的な障害防止を図れるなどの
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す、ボンデ
ィングツールツール面のクリーニング工程を順に示す図
、第４図は半導体製造装置におけるボンディング状態を
拡大した図である。 ３・・・テープキャリヤ、５・・・インナリード、６・
・・ボンディングツール、２・・・被ボンディングツー
ル部材（半導体素子）　　６ａ・・・ツール面、１６・
・・エアーブローユニット、１７・・・クリーニングユ
ニット、２４・・・砥石、１９・・・エアーブロー孔、
２０・・・エアー吸引室。 第１図 １！２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テープキャリヤに形成されたリードを、加熱され
   たボンディングツールで加圧して被ボンディング部材に
   接合するテープキャリヤ方式の半導体製造装置において
   、上記ボンディングツールを冷却する工程と、前記工程
   で冷却された上記ボンディングツールのツール面に付着
   した付着物を除去する工程と、前記工程で付着物を除去
   したボンディングツールを加熱し再び所定のボンディン
   グ温度まで温度上昇させる工程とを有することを特徴と
   する半導体製造装置のボンディングツールに対するクリ
   ーニング方法。
2. （２）テープキャリヤに形成されたリードを、加熱され
   たボンディングツールで加圧して被ボンディング部材に
   接合するテープキャリヤ方式の半導体製造装置において
   、上記ボンディングツールのツール面を研磨して付着し
   た付着物を除去する手段と、このボンディングツールの
   ツール面に相対向して配置されツール面に気体を吹き付
   けてツール面に残存する付着物を吹き飛ばす手段と、上
   記ボンディングツールの周囲を真空吸引して吹き飛ばさ
   れた付着物を吸引する手段とを具備したことを特徴とす
   る半導体製造装置のボンディングツールに対するクリー
   ニング装置。