KR101921527B1 - 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

와이어 본딩 장치는 와이어(42)를 삽입통과시키는 본딩 툴(40)과, 본딩 대상물(100)의 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에 와이어 루프(90)를 형성한 후에 와이어(42)를 절단하기 위한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 행하는 제어부(80)와, 본딩 툴(40)에 의해 삽입통과되는 와이어(42)와 본딩 대상물(100) 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 공급된 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 감시하는 감시부(70)를 구비하고, 제어부(80)는 감시부(70)로부터의 감시 결과에 기초하여 와이어(42)가 절단되지 않았다고 판정되고 있는 기간 중 본딩 툴(40)의 이동 처리를 속행함과 아울러, 와이어(42)가 절단되었다고 판정되었을 때 본딩 툴(40)의 이동 처리를 정지하도록 구성된 것이다. 이것에 의해, 와이어 본딩의 동작 시간의 단축 및 처리 효율의 향상을 도모할 수 있다.

Description

와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{WIRE BONDING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하는 경우에 있어서, 예를 들면, 반도체칩의 전극과 기판의 전극을 와이어에 의해 전기적으로 접속하는 와이어 본딩이 널리 사용되고 있다. 와이어 본딩 방법의 1 양태로서는 와이어 선단에 볼을 형성하지 않고 본딩 대상에 와이어를 접속하는 웨지 본딩 방식이 알려져 있다. 웨지 본딩 방식에 의하면, 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이를 와이어로 접속한 후, 본딩 툴을 본딩면에 평행한 XY 방향으로 이동시킴으로써 와이어를 절단하고, 이것에 의해 본딩 툴의 선단에 와이어 테일을 형성한다. 그 후에 와이어 테일은 볼 형성 처리를 행하지 않고 다음의 와이어 본딩을 행하기 위해 제 1 본드점에 본딩된다(특허문헌 1 참조).
종래, 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴의 이동 처리는, 작업자가 사전에 파라미터(이동 거리)를 설정함으로써 행해지고 있었던 바, 와이어의 절단 불량의 발생을 방지하기 위해, 여분으로 이동 거리를 확보하여 설정하는 것이 일반적이었다. 그 때문에 실제로는 와이어가 절단되어 있음에도 불구하고, 본딩 툴을 여분으로 이동시켜 버린 경우도 있어, 그 만큼, 와이어 본딩 장치의 동작 시간이 낭비되는 일이 있었다. 또한 와이어 본딩에서는, 이 밖에도 각종 다수의 파라미터를 설정할 필요가 있으며, 사전에 설정할 파라미터는 적은 편이 바람직하다.
일본 특개 2003-318216호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결할 수 있는 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 1 양태에 따른 와이어 본딩 장치는 와이어를 삽입통과시키는 본딩 툴과, 본딩 대상물의 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에 와이어 루프를 형성한 후에 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴의 이동 처리를 행하는 제어부와, 본딩 툴에 의해 삽입통과되는 와이어와 본딩 대상물 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 공급된 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하는 감시부를 구비하고, 제어부는 감시부로부터의 감시 결과에 기초하여 와이어가 절단되지 않았다고 판정되고 있는 기간 중 본딩 툴의 이동 처리를 속행함과 아울러, 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 본딩 툴의 이동 처리를 정지하도록 구성된 것이다.
상기 구성에 의하면, 와이어와 본딩 대상물 사이에 공급한 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하고, 그 감시 결과에 기초하여 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴의 이동 처리를 정지한다. 따라서, 예를 들면, 와이어가 절단됨과 동시에 본딩 툴의 이동 처리를 끝냄과 아울러, 다음의 이동 처리에 신속하게 이행시킬 수 있어, 와이어 본딩의 동작 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한 와이어의 절단 처리를 자동화할 수 있으므로, 와이어 본딩에 수반되는 파라미터의 설정을 간소화할 수 있다. 따라서, 와이어 본딩의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 소정의 전기 신호는 교류 전기 신호여도 된다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 공급된 전기 신호의 출력은 와이어와 본딩 대상물 사이의 용량에 관한 출력이며, 감시부는 용량에 관한 출력과 소정의 임계값의 비교에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 판정하도록 구성되어도 된다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 감시부가 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴의 이동 처리를 개시하기 전에 와이어가 절단되었다고 판정했을 때, 와이어의 절단이 이상인 것을 나타내도록 구성되어도 된다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 본딩 대상물에 행해지는 와이어 본딩은 웨지 본딩 방식이어도 된다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 본딩 툴의 와이어를 절단하기 위한 이동 처리는 본딩면에 평행 방향으로 이동시키는 것을 포함해도 된다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 제어부는, 감시부에 의해 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때, 본딩 툴의 와이어를 절단하기 위한 이동 처리를 정지함과 아울러 본딩 툴을 본딩면에 수직 방향으로 이동시키도록 구성되어도 된다.
상기 와이어 본딩 장치에 있어서, 와이어는 알루미늄 와이어여도 된다.
본 발명의 1 양태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은 본딩 툴에 의해 본딩 대상물의 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에 와이어 루프를 형성한 후에 와이어를 절단하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 본딩 툴에 의해 삽입통과되는 와이어와 본딩 대상물 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 공급된 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하는 것을 포함하고, 와이어를 절단하는 공정은, 감시 결과에 기초하여 와이어가 절단되지 않았다고 판정되고 있는 기간 중 본딩 툴의 와이어를 절단하기 위한 이동 처리를 속행함과 아울러, 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 본딩 툴의 이동 처리를 정지하는 것을 포함한다.
상기 구성에 의하면, 와이어와 본딩 대상물 사이에 공급한 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하고, 그 감시 결과에 기초하여 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴의 이동 처리를 정지한다. 따라서, 예를 들면, 와이어가 절단됨과 동시에 본딩 툴의 이동 처리를 끝냄과 아울러, 다음의 이동 처리로 신속하게 이행시킬 수 있어, 와이어 본딩의 동작 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한 와이어의 절단 처리를 자동화할 수 있으므로, 와이어 본딩에 수반되는 파라미터의 설정을 간소화할 수 있다. 따라서, 와이어 본딩의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 와이어 본딩의 동작 시간의 단축 및 처리 효율의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 와이어 본딩 장치를 도시한 도면이다.
도 2(a) 및 (b)는 본 실시형태에 따른 와이어 본딩 장치의 본딩 암의 평면에 있어서의 평면도 및 저면도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 플로우차트이다.
도 4(a) 및 (b)는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이며, 또한 본 실시형태에 따른 감시부의 구성의 일례를 도시하는 도면이기도 하다.
도 5는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 관한 타이밍 차트이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 관한 타이밍 차트이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 또는 유사한 부호로 나타내고 있다. 도면은 예시이며, 각 부의 치수나 형상은 모식적인 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 당해 실시형태에 한정하여 해석해서는 안 된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 와이어 본딩 장치를 도시한 도면이며, 도 2는 와이어 본딩 장치에 있어서의 본딩 암의 일부 확대도이고, 도 2(a)는 본딩 암의 평면도, 도 2(b)는 본딩 암의 저면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 와이어 본딩 장치(1)는 XY 구동 기구(10), Z 구동 기구(12), 본딩 암(20), 초음파 혼(30), 본딩 툴(40), 하중 센서(50), 초음파 진동자(60), 감시부(70) 및 제어부(80)를 구비한다.
XY 구동 기구(10)는 XY축 방향(본딩면에 평행한 방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있고, XY 구동 기구(리니어 모터)(10)에는, 본딩 암(20)을 Z축 방향(본딩면에 수직한 방향)으로 이동 가능한 Z 구동 기구(리니어 모터)(12)가 설치되어 있다.
본딩 암(20)은 지지축(14)에 지지되고, XY 구동 기구(10)에 대해 요동 자유롭게 구성되어 있다. 본딩 암(20)은 XY 구동 기구(10)로부터 본딩 대상물(100)이 놓여진 본딩 스테이지(16)로 연장되도록 대략 직방체로 형성되어 있다. 본딩 암(20)은, XY 구동 기구(10)에 부착되는 암 기단부(22)와, 암 기단부(22)의 선단측에 위치하고 초음파 혼(30)이 부착되는 암 선단부(24)와, 암 기단부(22)와 암 선단부(24)를 연결하고 가요성을 갖는 연결부(23)를 구비한다. 이 연결부(23)는 본딩 암(20)의 정상면(21a)으로부터 바닥면(21b)의 방향으로 연장된 소정 폭의 슬릿(25a, 25b) 및 본딩 암(20)의 바닥면(21b)으로부터 정상면(21a)의 방향으로 연장된 소정 폭의 슬릿(25c)으로 구성되어 있다. 이와 같이, 연결부(23)가 각 슬릿(25a, 25b, 25c)에 의해 국부적으로 박육부(薄肉部)로 구성되어 있기 때문에, 암 선단부(24)는 암 기단부(22)에 대해 휘도록 구성되어 있다.
도 1 및 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 본딩 암(20)의 바닥면(21b) 측에는 초음파 혼(30)이 수용되는 오목부(26)가 형성되어 있다. 초음파 혼(30)은 본딩 암(20)의 오목부(26)에 수용된 상태에서, 암 선단부(24)에 혼 고정 나사(32)에 의해 부착되어 있다. 이 초음파 혼(30)은 오목부(26)로부터 돌출한 선단부에서 본딩 툴(40)을 유지하고 있고, 오목부(26)에는 초음파 진동을 발생하는 초음파 진동자(60)가 설치되어 있다. 초음파 진동자(60)에 의해 초음파 진동이 발생하고, 이것이 초음파 혼(30)에 의해 본딩 툴(40)에 전달되고, 본딩 툴(40)을 통하여 본딩 대상에 초음파 진동을 부여할 수 있다. 초음파 진동자(60), 예를 들면, 피에조 진동자이다.
또한 도 1 및 도 2(a)에 도시하는 바와 같이, 본딩 암(20)의 정상면(21a) 측에는, 정상면(21a)으로부터 바닥면(21b)을 향하여 차례로 슬릿(25a 및 25b)이 형성되어 있다. 상부의 슬릿(25a)은 하부의 슬릿(25b)보다도 광폭으로 형성되어 있다. 그리고, 이 광폭으로 형성된 상부의 슬릿(25a)에 하중 센서(50)가 설치되어 있다. 하중 센서(50)는 예압용 나사(52)에 의해 암 선단부(24)에 고정되어 있다. 하중 센서(50)는 암 기단부(22)와 암 선단부(24) 사이에 끼워지도록 배치되어 있다. 즉, 하중 센서(50)는 초음파 혼(30)의 길이 방향의 중심축으로부터 본딩 대상에 대한 접리 방향으로 옵셋되어, 본딩 암(20)의 회전 중심과 암 선단부(24)에 있어서의 초음파 혼(30)의 부착면(즉, 암 선단부(24)에 있어서의 본딩 툴(40) 측의 선단면) 사이에 부착되어 있다. 그리고, 상기한 바와 같이, 본딩 툴(40)을 유지하는 초음파 혼(30)이 암 선단부(24)에 부착되어 있기 때문에, 본딩 대상으로부터의 반력에 의해 본딩 툴(40)의 선단에 하중이 가해지면, 암 기단부(22)에 대해 암 선단부(24)가 휘어, 하중 센서(50)에서 하중을 검출하는 것이 가능하게 되어 있다. 하중 센서(50)는, 예를 들면, 피에조 하중 센서이다.
본딩 툴(40)은 와이어(42)를 삽입통과시키기 위한 것으로, 예를 들면, 삽입통과 구멍(41)이 설치된 캐필러리이다(도 4(a) 참조). 이 경우, 본딩 툴(40)의 삽입통과 구멍(41)에 본딩에 사용하는 와이어(42)가 삽입통과되고, 그 선단으로부터 와이어(42)의 일부를 풀어내기 가능하게 구성되어 있다. 또한 본딩 툴(40)의 선단에는, 와이어(42)를 누르기 위한 누름부(47)(도 4(a) 참조)가 설치되어 있다. 누름부(47)는 본딩 툴(40)의 삽입통과 구멍(41)의 축 방향의 둘레에 회전대칭의 형상을 가지고 있고, 삽입통과 구멍(41)의 주위의 하면에 누름면(48)을 가지고 있다.
본딩 툴(40)은 스프링력 등에 의해 교환 가능하게 초음파 혼(30)에 부착되어 있다. 또한 본딩 툴(40)의 상방에는, 와이어 클램퍼(44)가 설치되고, 와이어 클램퍼(44)는 소정의 타이밍에 와이어(42)를 구속 또는 석방하도록 구성되어 있다. 와이어 클램퍼(44)의 더욱 상방에는 와이어 텐셔너(46)가 설치되며, 와이어 텐셔너(46)는 와이어(42)를 삽입통과시키고, 본딩 중의 와이어(42)에 적당한 텐션을 부여하도록 구성되어 있다.
와이어(42)의 재료는 가공의 용이성과 낮은 전기 저항 등으로부터 적당히 선택되며, 예를 들면, 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 은(Ag) 등이 사용된다. 또한, 와이어(42)는 본딩 툴(40)의 선단으로부터 연장된 일부(43)가 제 1 본드점에 본딩된다.
감시부(70)는, 와이어 본딩 공정의 소정의 기간에 있어서, 본딩 툴(40)에 의해 삽입통과되는 와이어(42)의 상태를 감시하는 것이다. 구체적으로는, 감시부(70)는 와이어(42)와 본딩 대상물(100) 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 그 공급된 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 감시한다.
여기에서, 도 4(a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 감시부(70)는 전원공급부(72)와, 측정부(74)와, 판정부(74)를 구비하고 있고, 일방의 단자가 본딩 스테이지(16)에 전기적으로 접속되고, 타방의 단자가 와이어 클램퍼(44)(또는 와이어 스풀(도시하지 않음))에 전기적으로 접속되어 있다. 전원공급부(72)는 와이어(42)와 본딩 대상물(100) 사이에 소정의 전기 신호를 공급하도록 구성되고, 측정부(74)는 공급한 전기 신호의 출력을 측정하도록 구성된다. 그리고, 판정부(76)는 당해 출력에 기초하여 와이어(42)의 상태(와이어가 절단되었는지 아닌지)를 판정하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 전원공급부(72)의 전원이 교류 전압 전원인 경우, 측정부(74)의 내부의 임피던스 측정 회로(도시하지 않음)에 의해 임피던스값을 측정함으로써, 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 사이의 용량 성분을 검출하고, 이 용량 성분에 관한 출력에 기초하여 판정부(76)가 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 판정한다. 또한, 당해 출력은 용량값 자체여도 된다. 이 경우, 판정부(76)는 출력인 용량값과 소정의 임계값을 비교하고, 예를 들면, 용량값이 소정의 임계값 이상일 때 와이어(42)가 절단되지 않았다고 판정하고, 용량값이 소정의 임계값보다도 작을 때 와이어(42)가 절단되었다고 판정해도 된다. 또는, 용량 성분에 관한 출력은 용량값을 연산하여 얻어진 값이어도 된다. 예를 들면, 판정부(76)는, 용량값의 시간적 변화에 수반되는 미분값에 기초하여 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 판정해도 된다.
와이어(42)가 본딩 대상물(100)에 전기적으로 접속되어 있지 않은 상태로 되어 있을 때, 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 간의 용량 성분은 와이어 본딩 장치(1)의 요소의 용량값(와이어 본딩 장치 용량값)과 동일하게 된다. 이에 반해, 와이어(42)가 본딩 대상물(100)(예를 들면, 반도체칩(110) 및 기판(120)의 양쪽)에 전기적으로 접속되어 있는 상태로 되어 있을 때, 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 간의 용량 성분은 상기 와이어 본딩 장치 용량값과, 본딩 대상물(100)의 용량값(반도체 장치 용량값)의 합계값이 된다. 이렇게 하여, 감시부(70)는 본딩 툴(40)에 의해 삽입통과되는 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 간의 용량 성분에 관한 출력에 기초하여 본딩 대상물(100)의 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에 와이어 루프를 형성한 후에 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 판정 또는 감시할 수 있다.
도 1로 되돌아와, 제어부(80)는 XY 구동 기구(10), Z 구동 기구(12), 초음파 혼(30)(초음파 진동자(60)), 하중 센서(50) 및 감시부(70)에 접속되어 있고, 제어부(80)에 의해 이들 구성의 동작을 제어함으로써, 와이어 본딩을 위한 필요한 처리를 행할 수 있게 되어 있다. 제어부(80)는, 예를 들면, XY 구동 기구(10), Z 구동 기구(12), 하중 센서(50), 초음파 혼(30)(초음파 진동자(60)), 와이어 클램퍼(44), 하중 센서(50) 및 감시부(70) 등의 각 구성과의 사이에서 신호의 송수신을 행하는 인터페이스(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 제어부(80)는 본딩 툴(40)의 XYZ축 방향의 이동거리나 Z 방향의 하중의 제어, 와이어 클램퍼(44)의 개폐 동작, 본딩 툴(40)에 부여되는 초음파 진동의 타이밍이나 시간 및 스크러브 동작의 제어 등, 본딩 툴의 동작에 관계되는 제어를 행한다.
또 제어부(80)에는, 제어 정보를 입력하기 위한 조작부(82)와, 제어 정보를 출력하기 위한 표시부(84)가 접속되어 있고, 이것에 의해 작업자가 표시부(84)에 의해 화면을 인식하면서 조작부(82)에 의해 필요한 제어 정보를 입력할 수 있게 되어 있다. 또한, 제어부(80)는 CPU 및 메모리 등을 구비하는 컴퓨터 장치이며, 메모리에는 미리 와이어 본딩에 필요한 처리를 행하기 위한 본딩 프로그램 등이 저장된다. 제어부(80)는 후술하는 반도체 장치의 제조 방법에서 설명하는 본딩 툴(40)의 동작을 제어하기 위한 각 공정을 행하도록 구성되어 있다(예를 들면, 각 공정을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 구비한다).
다음에 도 3∼도 6을 참조하여, 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다. 이 반도체 장치의 제조 방법은 상기 와이어 본딩 장치(1)를 사용하여 행해지는 와이어 본딩 방법을 포함한다. 또한 본 실시형태에 따른 와이어 본딩은 웨지 본딩 방식이다.
여기에서, 도 3은 반도체 장치의 제조 방법의 플로우차트이며, 도 4(a) 및 (b)는 와이어 본딩의 처리를 도시한 것이다. 또한 도 5 및 도 6은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 타이밍 차트이다. 또한, 도 4(a)에서 도시된 XYZ축의 방향은 도 4(b) 및 도 5 및 도 6에서도 마찬가지로 부합되는 것이다.
최초로, 본딩 스테이지(16)에 본딩 대상물(100)를 준비한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본딩 대상물(100)은 본 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법에 의해 전기적으로 접속되는 제 1 본드점과 제 2 본드점을 갖는다. 여기에서, 제 1 본드점이란 와이어로 접속하는 2점 사이 중 최초로 본딩하는 개소를 가리키고, 제 2 본드점이란 당해 2점 사이 중 후에 본딩하는 개소를 가리킨다.
본딩 대상물(100)은 적어도 1개의 반도체칩을 포함하는 반도체 장치이며, 예를 들면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 본드점으로서의 복수의 전극(112)을 갖는 반도체칩(110)과, 제 2 본드점으로서의 복수의 전극(122)을 갖는 기판(120)을 구비한다. 반도체칩(110)에 있어서의 전극(112)의 형성면(반도체 소자가 형성된 측의 표면)에는, 보호막으로서의 패시베이션(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 복수의 전극(112)은 각각 패시베이션(114)의 개구부로부터 노출되어 있다. 반도체칩(110)은 기판(120) 위에 탑재되어 있다. 이러한 양태에 있어서, 반도체칩(110)의 전극(112)으로부터 기판(120)의 전극(122)의 순서로 본딩하는 것을, 통상, 정(正)본딩이라고 부르고, 이하의 예에서는 정본딩의 예를 설명하지만, 본 실시형태의 와이어 본딩은 기판(120)의 전극(122)으로부터 반도체칩(110)의 전극(112)의 순서로 본딩하는 소위 역본딩에 적용할 수도 있다.
<시각 t0∼t5의 처리>
도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 본드점인 반도체칩(110)의 전극(112)과, 제 2 본드점인 기판(120)의 전극(122)을 와이어로 접속한다(S10). 즉, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1 본딩 처리(시각 t0∼t2), 루핑 처리(시각 t2∼t4) 및 제 2 본딩 처리(시각 t4∼t5)의 각 처리를 행한다.
구체적으로는, 우선, 도 5에 도시하는 바와 같이, 시각 t0으로부터 t1에 걸쳐 Z 구동 기구(12)를 작동시킴으로써 본딩 툴(40)을 높이 Z0으로부터 Z1까지 하강시켜, 시각 t1로부터 t2에 걸쳐 본딩 툴(40)을 가압한다. 이 때, 본딩 툴(40)의 누름부(47)(누름면(48))(도 4(a) 참조)에 의해 와이어(42)의 일부를 가압함과 아울러, 열, 초음파 및 스크러브 동작을 작동시킴으로써 와이어(42)와 전극(112)을 접합한다.
다음에 시각 t2로부터 t3에 걸쳐, XY 구동 기구(10) 및 Z 구동 기구(12)를 적당하게 작동시킴으로써 와이어(42)를 풀어내면서 본딩 툴(40)을 소정의 궤적을 따라 이동시켜, 와이어(42)를 루핑시킨다. 시각 t3에 있어서 본딩 툴(40)을 제 2 본드점의 상방에 배치하면, 그 후에 시각 t3으로부터 t4에 걸쳐 Z 구동 기구(12)를 작동시킴으로써 본딩 툴을 높이 Z2까지 하강시킨다. 또한, 와이어 클램퍼(44)는 시각 t1로부터 t3까지 열린 상태로 한다.
그 후에 시각 t3으로부터 t4에 걸쳐 본딩 툴(40)을 가압한다. 이 때, 제 1 본드점에 있어서의 본딩과 마찬가지로, 본딩 툴(40)의 누름부(47)(누름면(48))(도 4(a) 참조)에 의해 와이어(42)의 일부를 가압함과 아울러, 열, 초음파 및 스크러브 동작을 작동시킴으로써 와이어(42)와 전극(112)을 접합한다.
이렇게 하여, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 본드점인 전극(112)과 제 2 본드점인 전극(122) 사이에 양자를 접속하는 와이어 루프(90)를 형성한다. 또한, 도 4(a)는 시각 t5에 대응하는 도면이다.
<시각 t5∼t8의 처리(와이어 절단 처리)>
제 2 본드점에서의 본딩을 끝낸 후, 와이어(42)를 풀어내면서 본딩 툴(40)을 상승시키고(S11), 그 후, 와이어를 절단하기 위한 툴의 이동 처리를 개시한다(S12). 예를 들면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 시각 t5에 Z 구동 기구(12)를 작동시켜 본딩 툴(40)을 상승시키고, 다음에 XY 구동 기구(10)를 작동시켜 본딩 툴(40)을 와이어 루프(90)로부터 멀어지는 방향(Y 방향)으로 이동시킨다. 이 동안, 도 5에 도시하는 바와 같이, 와이어 클램퍼(44)는 열린 상태로 한다. 이렇게 하여, 본딩 툴(40)의 이동량에 따라 본딩 툴(40)의 선단으로부터 와이어(42)를 소정량만큼 풀어내어, 본딩 툴(40)의 선단과 제 2 본드점 사이에 소정 길이의 와이어(42)를 연장시킨다.
그 후, 와이어(42)를 절단하기 위한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 속행한다(S13). 예를 들면, 도 5에 도시하는 바와 같이, XY 구동 기구(10)를 더 작동시킴으로써 본딩 툴(40)을 와이어 루프(90)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 이렇게 하여, 시각 t5로부터 t6의 기간(XY 구동 기구(10)의 작동 기간)에 있어서, 와이어(42)에 인장응력을 가한다. 이 때, 도 5에 도시하는 바와 같이, 시각 t5로부터 t6까지 사이의 어느 타이밍에 와이어 클램퍼(44)를 닫힌 상태로 함으로써, 와이어(42)에 보다 큰 인장응력을 가할 수 있다.
본 실시형태에서는, 이 와이어 절단 처리의 기간에 있어서, 감시부(70)에 의해 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시한다(S14). 구체적으로는, 감시부(70)는, 시각 t5 이후, 와이어(42)와 본딩 대상물(100) 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 공급한 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 판정 또는 감시한다. 전기 신호는 시간적으로 연속적으로 공급되고, 그 연속적 응답에 대한 출력에 기초하여 감시가 행해진다.
공급하는 전기 신호가 교류 전기 신호인 경우, 예를 들면, 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 간의 용량 성분을 감시 출력으로서 측정할 수 있다. 와이어(42)가 본딩 대상물(100)과 전기적으로 접속되어 있는 상태에서는, 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 간의 용량 성분은 와이어 본딩 장치 용량값과, 본딩 대상물(100)의 용량값(반도체 장치 용량값)의 합계 값이 되기 때문에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 시각 t4로부터 시각 t7까지는 감시 출력은 하이 레벨로 되어 있다. 그리고, 시각 t7에 있어서, 와이어(42)에 가해지는 인장응력에 의해 와이어(42)가 절단되면, 용량 성분이 와이어 본딩 장치 용량값으로 내려가기 때문에, 시각 t7 이후는 감시 출력이 로 레벨이 된다. 이렇게 하여, 감시부(70)(판정부(76))는 감시 출력이 하이 레벨을 유지하고 있는 동안, 와이어(42)가 절단되지 않았다고 판정하고, 다른 한편, 와이어(42)가 로 레벨로 천이(이동)했을 때, 와이어(42)가 절단되었다고 판정한다. 또한, 이러한 판정은 소정의 임계값(예를 들면, 하이 레벨과 로 레벨의 중간값)과 비교함으로써 행할 수 있다.
제어부(80)는 이러한 감시 결과에 기초하는 신호를 감시부(70)로부터 수신하고, 당해 감시 결과에 기초하여 본딩 툴의 이동 처리에 관한 동작을 제어한다.
구체적으로는, 제어부(80)는 감시부(70)에 의해 와이어(42)가 절단되지 않았다고 판정된 경우, 와이어(42)를 절단하기 위한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 속행한다(도 3에 나타내는 S14 No 및 S13). 즉, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, XY 구동 기구(12)에 의한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 속행한다. 또한, 도 3에 나타내는 S13 및 S14의 일련의 처리는 와이어(42)가 절단되었다고 판정될 때까지 반복하여 행해진다.
다른 한편, 제어부(80)는 감시부(70)에 의해 와이어(42)가 절단되었다고 판정된 경우, 와이어(42)를 절단하기 위한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 정지한다(도 3에 나타내는 S14 Yes 및 S15). 즉, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 시각 t7에 있어서, XY 구동 기구(12)에 의한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 정지한다. 그 후, 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 후에 행해야 할 처리로서, 예를 들면, Z 구동 기구(10)를 작동시켜, 본딩 툴(40)을 본딩면에 수직한 방향으로 높이 Z3까지 상승시킨다(S16). 또한, 도 4(b)는 시각 t7에 대응하는 도면이다.
또한, 감시부(70)가 와이어(42)를 절단하기 위한 본딩 툴(40)의 이동 처리를 개시하기 전에 와이어(42)가 절단되었다고 판정했을 때, 감시부(70) 또는 제어부(80)가 와이어(42)의 절단이 이상인 것을 나타내도록 구성되어도 된다. 예를 들면, 시각 t5로부터 t6에 걸쳐 와이어(42)를 풀어내면서 본딩 툴(40)을 상승시키고 있는 기간에 와이어(42)가 절단되어 버리면, 본딩 툴의 선단에 소정 길이의 와이어(42)를 풀어낼 수 없었으므로, 이러한 와이어(42)의 절단은 이상이라고 간주할 수 있다. 이 경우, 감시부(70)가 이러한 타이밍에 와이어(42)가 절단되었다고 판정했을 때, 제어부(80)는, 예를 들면, 표시부(84)의 화면에 그 취지를 표시해도 된다.
이렇게 하여, 와이어(42)의 일부를 절단하고, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 본딩 툴(40)의 선단에 와이어 테일(43)를 형성한다. 본딩 툴(40)을 본딩면에 평행한 방향으로 이동시킴으로써 와이어(42)를 절단하므로, 와이어 테일(43)은 본딩 툴(40)의 이동 방향을 따라 Z 방향에 교차하는 방향으로 구부러진 형상으로 된다. 예를 들면, 본딩 툴(40)을 제 1 본드점과 제 2 본드점을 연결하는 Y 방향의 직선 위로 이동시켜 와이어 테일(43)을 Y 방향으로 구부러진 형상이 되도록 연장시켜도 된다.
이렇게 하여, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이를 접속하기 위해 소정 형상으로 연장된 와이어 루프(130)를 형성할 수 있다. 와이어 루프(130)는 제 1 본드점인 전극(112) 상의 제 1 접합부(132)와, 제 2 본드점인 전극(122) 상의 접합부(134)를 가지고 있다.
<시각 t8 이후의 처리>
본딩 툴(40)을 Z3까지 상승시킨 후, 도 3에 도시하는 바와 같이, 본딩 대상물(100)에 대해 다음의 와이어 본딩을 행할 필요가 있는지 아닌지를 판정하고(S17), 필요가 있는 경우(S17 Yes)는 본딩 툴(40)을 다음의 와이어 본딩을 위한 제 1 본드점으로 이동시켜 와이어 테일(43)을 제 1 본드점에 본딩하고, S10∼S16의 일련의 공정을 반복하여 행한다. 다른 한편, 다음의 와이어 본딩을 행할 필요가 없이, 본딩 대상물(100)에 대한 와이어 본딩을 모두 마친 경우(S17 No)는 당해 본딩 대상물(100)에 대한 와이어 본딩 공정을 종료한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 와이어(42)와 본딩 대상물(100) 사이에 공급한 전기 신호의 출력에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하고, 그 감시 결과에 기초하여 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴의 이동 처리를 정지한다. 따라서, 예를 들면, 와이어(42)가 절단됨과 동시에 본딩 툴(40)의 이동 처리를 끝냄과 아울러, 다음의 이동 처리로 신속하게 이행시킬 수 있어, 와이어 본딩의 동작 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한 와이어(42)의 절단 처리를 자동화할 수 있으므로, 와이어 본딩에 수반되는 파라미터의 설정을 간소화할 수 있다. 따라서, 와이어 본딩의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 적용하는 것이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 감시부(70)에 의한 와이어의 상태를 감시하는 기간은 시각 t5∼t7로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, XY 구동 기구(12)의 작동을 개시하는 시각 t6∼t7이어도 되고, 또는, 와이어 본딩 공정의 전체 기간으로 해도 된다. 또한 와이어를 절단하기 위한 본딩 툴(40)의 이동 처리는 XY 구동 기구(10) 및 Z 구동 기구(12)의 양쪽을 작동시켜도 된다. 또한, 도 5 또는 도 6의 타이밍 차트는 일례이며, 본 발명은 이 예에 한정되는 것은 아니다.
또한 본딩 툴(40)의 XYZ 방향으로의 이동은 상기 실시형태에 따른 예에서 나타낸 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 직선 궤도뿐만 아니라 곡선 궤도를 그리는 처리를 포함하고 있어도 된다. 또한 본딩 툴(40)의 형상도 도시하는 것에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 실시형태에서는, 감시부(70)가 교류 전기 신호를 공급하는 예를 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 직류 펄스 전기 신호를 공급해도 된다. 이 경우, 전원공급부(72)는 직류 펄스 전원을 공급하여, 측정부(74)가 와이어(42)와 본딩 스테이지(16) 간의 전압값을 측정해도 된다. 즉, 와이어(42)가 본딩 대상물(100)에 전기적으로 접속되어 있는지 아닌지에 의한 전압값의 변화를 읽어냄으로써, 와이어(42)가 절단되었는지 아닌지를 판정 또는 감시해도 된다.
상기 발명의 실시형태를 통하여 설명된 실시예나 응용예는 용도에 따라 적당히 조합하고, 또는 변경 혹은 개량을 가하여 사용할 수 있으며, 본 발명은 상술한 실시형태의 기재에 한정되는 것은 아니다. 그러한 조합 또는 변경 혹은 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 청구범위의 기재로부터 명확하다.
1…와이어 본딩 장치 40…본딩 툴(캐필러리)
42…와이어 70…감시부
80…제어부

Claims (9)

  1. 와이어를 삽입통과하는 본딩 툴과,
    본딩 대상물의 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에 와이어 루프를 형성한 후에 와이어를 절단하기 위한 상기 본딩 툴의 이동 처리를 행하는 제어부와,
    상기 본딩 툴에 의해 삽입통과되는 와이어와 상기 본딩 대상물 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 상기 공급된 전기 신호의 출력에 기초하여 상기 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하는 감시부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 와이어의 일부를 가압하여 상기 제 2 본드점에 접합한 후에, 상기 감시부로부터의 감시 결과에 기초하여, 상기 와이어가 절단되지 않았다고 판정되고 있는 기간 중 상기 본딩 툴의 상기 이동 처리를 속행함과 아울러, 상기 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 상기 본딩 툴의 상기 이동 처리를 정지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 전기 신호는 교류 전기 신호 또는 직류 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공급된 전기 신호의 출력은 상기 와이어와 상기 본딩 대상물 간의 용량에 관한 출력이며,
    상기 감시부는 상기 용량에 관한 출력과 소정의 임계값의 비교에 기초하여 상기 와이어가 절단되었는지 아닌지를 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감시부가 상기 와이어를 절단하기 위한 상기 본딩 툴의 이동 처리를 개시하기 전에 상기 와이어가 절단되었다고 판정했을 때, 상기 와이어의 절단이 이상인 것을 나타내도록 구성된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 대상물에 행해지는 와이어 본딩은 웨지 본딩 방식인 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 툴의 와이어를 절단하기 위한 이동 처리는 본딩면에 평행 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 감시부에 의해, 상기 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때, 상기 본딩 툴의 와이어를 절단하기 위한 이동 처리를 정지함과 아울러 상기 본딩 툴을 본딩면에 수직 방향으로 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어는 알루미늄 와이어인 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  9. 본딩 툴에 의해 본딩 대상물의 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에 와이어 루프를 형성한 후에 와이어를 절단하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 와이어의 일부를 가압하여 상기 제 2 본드점에 접합한 후에, 상기 본딩 툴에 의해 삽입통과되는 와이어와, 상기 본딩 대상물과의 사이에 소정의 전기 신호를 공급하고, 상기 공급된 전기 신호의 출력에 기초하여 상기 와이어가 절단되었는지 아닌지를 감시하는 것을 포함하고,
    상기 와이어를 절단하는 공정은, 상기 감시 결과에 기초하여 상기 와이어가 절단되지 않았다고 판정되고 있는 기간 중 상기 본딩 툴의 상기 와이어를 절단하기 위한 이동 처리를 속행함과 아울러, 상기 와이어가 절단되었다고 판정되었을 때 상기 본딩 툴의 상기 이동 처리를 정지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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