KR20070070051A - 와이어 본딩 장치, 본딩 제어 프로그램 및 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

전기적 불착 검출을 할 수 없는 특정 본딩점에 대하여 본딩 공정 중에 촬상 수단을 이용한 광학적 불착 검출에 의한 불착 검출을 행하고, 단시간에 정밀하게 불착 검출을 행할 수 있는 본딩 방법을 제공한다.
전기적 불착 검출 공정과 광학적 불착 검출 공정을 구비하며, 각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하여, 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 경우에, 광학적 불착 검출 공정에 의해 불착 확인을 행하고, 특정 본딩점이 아닌 경우에는 전기적 불착 검출 공정에 의해 불착 검출을 행한다.
와이어, 워크, 캐필러리, 이동 기구, 통전 상태 취득 수단, 촬상 수단, 본딩 제어부, 데이터, 본딩점, 와이어 본딩 장치, 본딩 방법, 전기적 불착 검출 공정, 광학적 불착 검출 공정, 데이터 취득 공정, 불착 확인 공정

Description

와이어 본딩 장치, 본딩 제어 프로그램 및 본딩 방법{WIRE BONDING APPARATUS, BONDING CONTROL PROGRAM AND BONDING METHDO}
도 1은 본 발명의 와이어 본딩 장치의 제어 계통도이다.
도 2는 본 발명의 와이어 본딩 공정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 기억부에 저장되어 있는 전기적 불착 검출 종류표를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 와이어 본딩 공정의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 다중 배선에 있어서 와이어 본딩 공정의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 다중 배선의 설명도이다.
도 7은 스택 배선의 설명도이다.
도 8은 복수의 촬상 장치에 의한 평면 화상의 취득의 설명도이다.
도 9는 종래 기술에 의한 광학적 검사의 공정을 도시한 흐름도이다.
도 10은 평면 화상 취득 수단에 의해 취득한 패드부의 평면 화상을 도시한 도면이다.
도 11은 직류식 통전 상태 취득 수단의 구성도이다.
도 12는 교류식 통전 상태 취득 수단의 구성도이다.
도 13은 종래 기술에 의한 와이어 본딩 동작을 도시한 동작도이다.
도 14는 반도체 칩이 리드 프레임에 와이어 본딩되어 있는 상태를 도시한 도면이다.
<부호의 설명>
2 : 반도체 칩, 3 : 제1 본딩점(패드),
4 : 제2 본딩점(리드), 5 : 볼,
6 : 제1 본딩부(압착 볼), 7 : 제2 본딩부,
8 : 테일 와이어, 10 : 와이어 본딩 장치,
11 : 스풀, 12 : 와이어,
13 : 본딩 암, 14 : 워크,
15 : 리드 프레임, 16 : 캐필러리,
17 : 클램퍼, 18 : 이동 기구,
19 : 본딩 헤드, 20 : XY 테이블,
22 : 통전 상태 취득 수단, 22a : 직류식 통전 상태 취득 수단,
22b : 교류식 통전 상태 취득 수단, 23 : 기판,
26 : 볼 형성 수단(전기 토치), 28 : 촬상 수단,
30 : 제어부(CPU), 32 : 데이터 버스,
34 : 기억부(메모리), 40 : 촬상 수단 인터페이스,
42 : 통전 상태 취득 수단 인터페이스,44 이동 기구 인터페이스,
51 : 교류 전원, 52 : 온 오프 스위치,
54 : 전환 스위치, 55 : 양전압 전원,
56 : 음전압 전원, 57 : 저항,
58 : 검출기, 59 : 출력 단자
본 발명은 본딩점의 불착 검출을 행하는 와이어 본딩 장치, 본딩 제어 프로그램 및 본딩 방법에 관한 것이다.
IC 등의 반도체의 조립 공정에는 반도체의 칩과 리드 프레임 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 공정이 있다. 이 와이어 본딩 공정에 의해 도 14에 도시한 바와 같이 워크(14)의 반도체 칩(2)의 패드(3)(제1 본딩점)와 리드 프레임(15)의 리드(4)(제2 본딩점) 사이가 와이어(12)로 접속된다. 도 13은 종래 기술에 의한 와이어 본딩 공정의 각 공정에 있어서의 본딩의 동작을 도시하고 있다. 이하, 도면을 참조하면서 종래 기술에 의한 와이어 본딩 공정에 대하여 설명한다.
종래 기술의 와이어 본딩 장치는, 도 13에 도시한 바와 같은 동작에 의해 와이어 본딩을 행한다.
(1) 와이어(12) 선단을 볼(5)에 형성하고, 캐필러리(16)를 패드(3)(제1 본딩점) 상으로 이동시킨다(도 13(a)).
(2) 캐필러리(16)를 아래로 이동시켜 패드(3)(제1 본딩점) 상에 본딩을 행한다(도 13(b)). 패드(3)(제1 본딩점) 상에는 볼(5)이 압착되어 제1 본딩부(6)(압착 볼)가 형성된다.
(3) 본딩 후, 캐필러리(16)는 패드(3)(제1 본딩점)를 벗어나 상승하고, 이어서 옆으로 이동한다(13(c)).
(4) 캐필러리(16)의 이동 중에, 전류가 와이어(12)와 워크(14) 사이로 흐른다. 이 때, 패드(3)(제1 본딩점)에 대한 본딩이 성공하여 잘 접합되어 있으면, 도 13(c)에 도시한 바와 같이 와이어(12)에서 워크(14)로 전류가 흐른다(예를 들어 특허 문헌 1 참조).
(5) 패드(3)(제1 본딩점)에 대한 본딩 후, 캐필러리(16)는 리드(4)(제2 본딩점)로 이동하여, 리드(4)(제2 본딩점)에 본딩을 행한다.
(6) 제2 본딩점에 대한 본딩 후 캐필러리(16)를 상승시킬 때, 와이어(12)와 워크(14) 사이에 전류가 흐른다. 리드(4)(제2 본딩점)에 대한 접합이 성공하여 캐필러리(16)의 선단에 테일 와이어(8)가 잘 형성되어 있으면, 전류가 와이어(12)에서 워크(14)로 흐르게 되고, 반대로 캐필러리(16)가 상승하고 있는 도중에 와이어(12)가 끊기게 되면, 전류가 와이어(12)에서 워크(14)로 흐르지 않게 된다. 이에 따라, 테일 와이어(8)가 소정의 길이에 이르지 않는 노 테일인지 여부를 검출할 수 있다(도 13(d)∼(e)).
(7) 리드(4)(제2 본딩점)에 대한 본딩 후, 클램퍼(17)가 닫힘 상태가 되어 캐필러리(16)와 함께 상승함으로써 와이어(12)는 제2 본딩부(7) 상에서 절단된다(도 13(e)∼(f)). 이 와이어 절단 후에도 와이어(12)와 워크(14) 사이에 전류가 흐르고, 불착 검출이 행해진다.
(8) 리드(4)(제2 본딩점)에 대한 본딩이 종료한 경우에는, 캐필러리(16)는 다음 패드(3)(제1 본딩점) 쪽으로 이동한다.
상기한 와이어 본딩 공정에 있어서는, 와이어(12)와 워크(14) 사이에 전류를 흘림으로써 와이어의 불착의 검출을 행하고 있다. 이 전기적 불착 검출은 도 11, 도 12에 도시한 바와 같은 수단으로 행해진다. 도 11은 직류 전류를 와이어와 워크 사이에 흘리는 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)을 나타낸 도면이고, 도 12는 교류를 와이어와 워크 사이에 흘리는 교류식 통전 상태 취득 수단(22b)을 나타내고 있다.
직류식 통전 상태 취득 수단(22a)은 와이어가 반도체 칩(2)에 접속되어 있는 경우에, 와이어(12)와 워크(14) 사이에 전류가 흐르는 것을 이용하여 와이어의 접합, 불착을 검출하기 위한 통전 상태를 취득하는 것으로, 와이어(12)에 양의 전압을 가하기 위한 양전압 전원(55)과 와이어(12)에 음의 전압을 가하는 음전압 전원(56)을 구비하고, 이 두 개의 전원을 전환하는 전환 스위치(54)에 의해 양, 음 어느 하나의 전원이 저항(57)을 사이에 두고 검출기(58)의 입력측에 접속되어 있다. 한편, 검출기(58)의 입력측에는 와이어(12)로의 전류를 온 오프하는 온 오프 스위치(52)가 설치되고, 온 오프 스위치(52)는 와이어(12)가 권회되어 있는 스풀(11)과 접속되어 와이어(12)와 전기적으로 접속되어 있다. 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)이 양 음 두 종류의 전원을 구비하고 있는 것은, 반도체 칩(2)의 회로의 구성에 따라 패드(3)에는 양의 전류를 흘리는 것과 음의 전류를 흘리는 것이 있기 때문이다.
이와 같이 구성된 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)은 다음과 같은 동작에 의해 통전 상태를 취득한다. 제1 본딩점의 특성에 따라 전환 스위치(54)에 의해 양전압 또는 음전압의 전원이 선택된다. 온 오프 스위치(52)가 닫히면, 전원 중 어느 하나는 워크(14)와 함께 접지되어 있으므로, 전류는 전원(55 또는 56)으로부터 패드(3)를 통하여 반도체의 칩(2)으로 흐른다. 이 때, 와이어(12)가 불착인 경우에는, 전류는 와이어(12)로는 흐르지 않고 검출기(58) 쪽으로 흐르고, 검출기(58)의 출력 단자(59)의 전압이 상승 또는 하강한다(예를 들어 특허 문헌 1, 2 참조). 이 전압의 변화를 포착하여 불착의 검출을 행한다.
한편, 반도체 칩(2)의 회로의 특성 상, 몇몇의 패드(3)(제1 본딩점)는 저항이 매우 커서 워크(14)와 도통되지 않아, 직류 전류가 전혀 흐르지 않는 특성을 가지고 있다. 이와 같이 직류 전류가 흐르지 않는 패드(3)(제1 본딩점)에 대해서는 상기한 직류식 통전 상태 검출 수단(22a)으로는 통전 상태의 검출을 할 수 없다. 따라서, 이러한 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)이 사용할 수 없는 패드(3)(제1 본딩점)의 통전 상태를 취득하는 수단으로서 교류식 통전 상태 취득 수단(22b)이 있다. 이는 와이어(12)와 워크(14) 사이에 교류 전류를 흘리는 것으로서, 패드(3)와 반도체 칩(2)이 가지고 있는 정전 용량에 의해 교류 전류가 흐르는 것을 이용한 것이다. 동작은 상기한 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)과 동일하며, 온 오프 스위치(52)를 넣음으로써 와이어(12)에 교류 전류를 흘려 통전 상태를 취득한다.
그러나, 이러한 교류식 통전 상태 취득 수단(22b)은 패드(3)와 반도체 칩(2)이 가지고 있는 정전 용량이 매우 작은 경우에는, 교류 전류가 흐르지 않아 통전 상태를 검출할 수 없다. 이러한 직류식, 교류식의 통전 상태 취득 수단(22a, 22b) 은 전환하기가 어려우므로, 하나의 반도체 칩(2)에 대해서는 직류식 또는 교류식 중 어느 하나가 사용된다. 따라서, 하나의 반도체 칩(2)에는 통전 상태 취득 수단에 의해 통전 상태를 취득할 수 없고, 전기적 불착 검출 공정을 적용하여 불착 검출을 할 수 없는 특정 본딩점이 있다. 이러한 특정 본딩점은 반도체 칩(2)의 특성으로 결정되기 때문에 본딩 전에 어떤 점이 특정 본딩점인지는 알고 있으며, 특정 본딩점에서는 통전의 검출이 없어도 그 점은 불착이 아니라 접합되어 있는 것으로 처리되고 있다. 그리고 제조 종료 후, 본딩된 리드 프레임을 수시 또는 일정 시간마다 끄집어내어 별도의 현미경 등을 사용한 검사 공정으로 검사하고 있는데, 검사가 오프라인으로 행해지고 있으므로 검사의 결과를 곧바로 제조 장치의 운전에 반영할 수 없어, 불량품이 대량으로 발생하게 되는 문제가 있었다(예를 들어 특허 문헌 3 참조).
이러한 문제에 대하여 제품을 라인으로부터 끄집어내지 않고 광학적인 불착 검출 공정에 의해 불착의 검출을 행하는 것이 제안된 바 있다(예를 들어 특허 문헌 3, 4 참조). 이는 본딩부를 촬상하여 그 화상 데이터를 분석함으로써 불착 검출을 행하는 것이다. 이 촬상 수단 시야(60)의 화상의 일례를 도 10(a), (b)에 나타내었다. 도 10(a)는 정상적인 본딩부의 화상을 나타내고, 도 10(b)는 불착 상태를 나타낸다. 도 10(b)의 중앙은 압착 볼이 없는 본딩점, 아래와 위는 본딩 위치가 어긋나 있는 경우를 나타내고 있다. 이와 같이 광학적 불착 검출 공정은 촬상 데이터 상에 제1 본딩부(6)(압착 볼)의 유무 또는 그 위치를 검출함으로써 불착의 검출을 행하는 것이다.
그러나, 이러한 종래 기술에서는 본딩 후 리드 프레임을 와이어 본딩 장치로부터 떼내지 않고 광학적인 불착 검출을 행하지만, 도 9의 흐름도에 도시한 바와 같이 검사 공정은 본딩 공정과 별도의 공정으로 되어 있으며, 일단 모든 패드(3)의 본딩이 종료하고나서, 모든 패드(3)의 화상을 차례대로 로딩하여 광학적인 검사를 해 가는 것이었다(예를 들어 특허 문헌 3, 4 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평 2-298874호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평 7-94545호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 2992427호 명세서
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평 2-12932호 공보
이러한 종래의 광학적 불착 검사 공정은 모든 본딩부를 광학적으로 검사해 가므로 검사 공정에 시간이 걸리기 때문에 생산 효율이 떨어진다는 문제가 있었다. 또한 최근의 반도체 칩(2)의 복잡화, 고집적화에 따라 증가되어 오고 있는 다중 배선, 스택 배선 등의 중첩 배선에는 대응할 수 없다는 문제가 있었다. 다중 배선에서는 도 6에 도시한 바와 같이, 반도체 칩(2) 상에 복수 열의 패드(3, 3')가 배치되고, 이에 대응하여 복수 열의 리드(7, 7')가 배치되어 있다. 각각의 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 패드(3), 리드(7)가 와이어(12)로 접속되고, 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 패드(3'), 리드(7')는 와이어(12')로 접속되어 있다. 이 와이어(12')는 도 6에 도시한 바와 같이 패드(3), 리드(7), 와이어(12)를 넘도록 패드(3')와 리드(7')를 접속하고 있다. 또한 도 7에 도시한 바와 같이 스택 배선은 반 도체 칩(2)이 복수 단의 계층 구조로 되어 있고, 계층마다 패드(3)가 배치되고, 상기한 다중 배선과 마찬가지로 각각의 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 패드(3), 리드(7)가 와이어(12)로 접속되고, 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 패드(3'), 리드(7')는 와이어(12')로 패드(3), 리드(7)가 와이어(12)를 넘도록 접속되어 있다. 이러한 다중 배선, 스택 배선의 와이어 본딩은 가장 먼저 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 측의 와이어(12)의 본딩을 행하고, 그 후 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 와이어(12')의 본딩을 행하고 있다. 그리고, 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 일측의 패드(3), 리드(7), 와이어(12) 상을 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 와이어(12')가 넘고 있으므로, 본딩 종료 후의 촬상 수단을 이용한 광학적 불착 검출에서는 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 와이어(12') 아래로 가리우는 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 측의 패드(3), 리드(7)의 촬상을 할 수 없어 불착의 검출이 곤란하다는 문제가 있었다.
더욱이 종래 기술에서는 평면 화상을 처리하여 광학적인 불착 검출을 하고 있으므로, 도 8과 같이 평면적으로는 제1 본딩부(6)가 패드(3) 상에 포개져서 보이지만, 실제로는 제1 본딩부(6)가 패드(3)로부터 벗어나 있는 상태의 불착을 검출할 수 없다는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점에 대하여 본딩 공정 중에 촬상 수단을 이용한 광학적 불착 검출 공정에 의한 불착 검출을 행하여, 단시간에 정밀하게 불착 검출을 행할 수 있는 본딩 방법을 제공하는 데 있다. 또한 본 발명은, 다중 배선, 스택 배선 등 중첩 배선의 본딩에 있어서도 확실하게 광학적 불착 검출 공정을 적용할 수 있는 본딩 방법을 제공하는 데 있다. 더욱이 본딩부가 패드로부터 부상되어 있는 상태의 불착 검출을 확실하게 행할 수 있는 본딩 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리를 XYZ 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 와이어와 워크 사이에 통전되며, 그 통전 상태를 검출하는 통전 상태 취득 수단과, 워크를 촬상하는 촬상 수단과, 본딩 장치를 제어하는 본딩 제어부와, 데이터를 기억하고 있는 기억부를 구비하며, 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 장치의 본딩 방법으로서, 통전 상태 취득 수단에 의해 취득된 제1 본딩점과 와이어 사이의 통전 상태 신호를 처리하여 제1 본딩점과 와이어 사이의 불착을 전기적으로 검출하는 전기적 불착 검출 공정과, 촬상 수단에 의해 취득된 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 공정과, 각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하는 데이터 취득 공정과, 데이터 취득 공정에 의해 취득된 데이터에 의해 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 경우에, 광학적 불착 검출 공정에 의해 불착 확인을 행하는 불착 확인 공정을 가짐으로써 달성할 수 있다.
또한 본딩 방법은, 제1 본딩점 또는 제2 본딩점 또는 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 접속하는 와이어를 넘어, 다른 제1 본딩점과 다른 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 중첩 배선에 사용되는 와이어 본딩 장치의 본딩 방법이어도 좋으 며, 광학적 불착 검출 공정은, 복수의 촬상 수단에 의해 취득된 복수의 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 공정이어도 좋다.
본 발명의 목적은, 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리를 XYZ 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 와이어와 워크 사이에 통전되며, 그 통전 상태를 검출하는 통전 상태 취득 수단과, 워크를 촬상하는 촬상 수단과, 본딩 장치를 제어하는 본딩 제어부와, 데이터를 기억하고 있는 기억부를 구비하며, 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 장치의 본딩 제어 프로그램으로서, 통전 상태 취득 수단에 의해 취득된 제1 본딩점과 와이어 사이의 통전 상태 신호를 처리하여 제1 본딩점과 와이어 사이의 불착을 전기적으로 검출하는 전기적 불착 검출 프로그램과, 촬상 수단에 의해 취득된 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 프로그램과, 각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 프로그램을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하는 데이터 취득 프로그램과, 데이터 취득 프로그램에 의해 취득된 데이터에 의해 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 경우에, 광학적 불착 검출 프로그램에 의해 불착 확인을 행하는 불착 확인 프로그램을 가짐으로써 달성할 수 있다.
또한 본딩 제어 프로그램은, 제1 본딩점 또는 제2 본딩점 또는 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 접속하는 와이어를 넘어, 다른 제1 본딩점과 다른 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 중첩 배선에 사용되는 와이어 본딩 장치의 본딩 제어 프 로그램이어도 좋으며, 광학적 불착 검출 프로그램은, 복수의 촬상 수단에 의해 취득된 복수의 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 프로그램이어도 좋다.
본 발명의 목적은, 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리를 XYZ 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 와이어와 워크 사이에 통전되며, 그 통전 상태를 검출하는 통전 상태 취득 수단과, 워크를 촬상하는 촬상 수단과, 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 본딩 제어부와, 데이터를 기억하고 있는 기억부를 구비하는 와이어 본딩 장치로서, 본딩 제어부는, 통전 상태 취득 수단에 의해 취득된 제1 본딩점과 와이어 사이의 통전 상태 신호를 처리하여 제1 본딩점과 와이어 사이의 불착을 전기적으로 검출하는 전기적 불착 검출 수단과, 촬상 수단에 의해 취득된 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 수단과, 각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 수단을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하는 데이터 취득 수단과, 데이터 취득 수단에 의해 취득된 데이터에 의해 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 후에, 광학적 불착 검출 수단에 의해 불착 확인을 행하는 불착 확인 수단을 가짐으로써 달성할 수 있다.
또한 와이어 본딩 장치는, 제1 본딩점 또는 제2 본딩점 또는 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 접속하는 와이어를 넘어, 다른 제1 본딩점과 다른 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 중첩 배선에 사용되는 와이어 본딩 장치이어도 좋으며, 광학적 불착 검출 수단은, 복수의 촬상 수단에 의해 취득된 복수의 화상을 처리하 여, 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 수단이어도 좋다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 설명에 있어서, 종래 기술과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 의한 와이어 본딩 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 XY 테이블(20) 상에 본딩 헤드(19)가 설치되고, 본딩 헤드(19)에 모터로 Z 방향으로 이동되는 본딩 암(13)을 구비하고, 본딩 암(13)의 선단에 캐필러리(16)가 부착되어 있다. XY 테이블(20)과 본딩 헤드(19)는 이동 기구(18)를 구성하며, 이동 기구(18)는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 수평면 내(XY면 내)에서 자유로운 위치로 이동할 수 있고, 여기에 부착된 본딩 암(13)을 Z 방향으로 이동시킴으로써 본딩 암(13) 선단의 캐필러리(16)를 XYZ의 방향으로 자유로이 이동시킬 수 있다. 본딩 암(13)의 선단에는 와이어(12)가 삽입 통과되어 있으며, 와이어(12)는 스풀(11)에 권회되어 있다. 스풀(11)에 권회된 와이어(12)에는 와이어(12)와 워크(14) 사이의 통전 상태를 취득하는 통전 상태 취득 수단(22)이 접속되어 있다. 본딩 헤드(19)에는 캐필러리(16)와 함께 Z 방향으로 이동하여 와이어(12)를 고정하는 클램퍼(17)가 자유로이 개폐될 수 있게 부착되어 있다. 또한 본딩 헤드(19)에는 반도체 칩(2)의 위치 및 워크의 촬상을 행하는 촬상 수단(28)이 부착되어 있다. 또한 와이어(12)의 선단 부근에는 와이어(12)와의 사이에서 방전을 행하여 와이어(12) 선단을 볼(5)에 형성하기 위한 볼 형성 수단(26)(전기 토치)이 부착되어 있다. 촬상 수단 (28)은 촬상 수단 인터페이스(40)에 접속되고, 통전 상태 취득 수단(22)은 통전 상태 취득 수단 인터페이스(42)에 접속되며, 이동 기구(18)는 이동 기구 인터페이스(44)에 접속되어 있다. 그리고 각 인터페이스는 데이터 버스(32)를 사이에 두고 와이어 본딩 장치의 제어를 행하는 제어부(30)에 접속되어 있다. 또한 데이터 버스(32)에는 제어용 데이터 및 도 3에 도시한 각 패드(3)(제1 본딩점)의 전기적 불착 검출 종류표의 데이터를 저장하고 있는 기억부(34)가 접속되어 있다.
전기적 불착 검출 종류표는 각 패드에 있어서 어떠한 전기적 불착 검출이 가능한지를 기록한 데이터 테이블로서, 어느 반도체 칩(2)의 불착 검출에 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)이 사용될 때, 각 패드가 양전압 전원(55)을 사용하는 점인 지(도 3(a)에서 POS로 나타냄), 음전압 전원(56)을 사용하는 점인지(도 3(a)에서 NEG로 나타냄), 저항이 매우 커서 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)으로는 통전 상태의 취득을 할 수 없는 점(도 3(a)에서 NO로 나타냄)인지의 데이터를 가지고 있다. 또한 반도체 칩(2)의 불착 검출에 교류식 통전 상태 취득 수단이 사용될 때, 각 패드가 교류식 통전 상태 취득 수단(22b)을 이용할 수 있는 점인가(도 3(b)에서 YES로 나타냄), 정전 용량이 매우 작아 교류식 통전 상태 취득 수단(22b)으로는 통전 상태의 취득을 할 수 없는 점(도 3(b)에서 NO로 나타냄)인지의 데이터를 가지고 있다.
이와 같이 구성되는 와이어 본딩 장치(10)는 제어부(30)에 의해 제어되며, 다음과 같은 공정에 의해 와이어 본딩과 불착 검출을 행한다. 이하의 설명은 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)이 사용되는 반도체 칩(2)에 본딩을 행하는 공정에 대 하여 설명한다.
(1) 볼 형성 수단(26)(전기 토치)에 의해 와이어(12) 선단을 볼(5)에 형성하고, 촬상 장치(28)에 의해 반도체 칩(2)의 위치를 검출하고, 이동 기구(18)에 의해 캐필러리(16)를 N번째의 패드(3)(제1 본딩점) 상으로 이동시킨다(도 2, 단계 103, 도 4(a)).
(2) 제어부(30)는 기억부(34)의 전기적 불착 검출 종류표로부터, 해당하는 패드 점의 직류식 전기적 불착 검출 종류 데이터를 취득한다(도 2, 단계 S104). 예를 들면 N=1의 경우에는 양전압 전원(55)을 사용하는 점을 나타내는 "POS"의 데이터를 취득하고, N=3의 경우에는 음전압 전원(56)을 사용하는 점을 나타내는 "NEG"의 데이터를 취득하고, N=5의 경우에는 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)으로는 통전 상태를 취득할 수 없는 점을 나타내는 "NO"의 데이터를 취득한다.
(3) 제어부(30)는 취득한 데이터에 의해 해당 N번째의 패드(3)(제1 본딩점)가 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부를 판단한다(도 2, 단계 S105). 상기한 예에서는 N=5의 패드(제1 본딩점)는 특정 본딩점으로 판단되고, N=1,3은 통상의 본딩점으로 판단된다.
(4) 해당 본딩점이 N=1, 3과 같은 통상 본딩점인 경우에는, 취득한 직류식 전기적 불착 검출 종류가 "POS"이면 도 11의 전환 스위치(54)를 양전압 전원(55) 측으로 전환하고, 취득한 직류식 전기적 불착 검출 종류가 "NEG"이면 도 11의 전환 스위치(54)를 음전압 전원(56) 측으로 전환한다(도 2, 단계 S106).
(5) 캐필러리(16)를 아래로 이동시켜 패드(3)(제1 본딩점) 상에 본딩을 행한 다(도 2, 단계 S107, 도 4(b)). 패드(3)(제1 본딩점) 상에는 볼(5)이 압착되어 제1 본딩부(6)(압착 볼)가 형성된다.
(6) 볼이 압착된 상태에서, 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)의 온 오프 스위치(52)가 닫혀 전류가 와이어(12)와 워크(14) 사이로 흐르고, 이 때의 전압이 기준전압으로서 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)에 취득된다. 취득된 데이터는 통전 상태 취득 수단 인터페이스(42)를 통하여 제어부(30)로 입력된다(도 2, 단계 S108, 도 4(b)).
(7) 이동 기구(18)는 패드(3)(제1 본딩점)로부터 캐필러리(16)를 상승시키고, 이어서 캐필러리(16)를 옆으로 이동시킨다(도 2, 단계 S109, 도 4(c)).
(8) 캐필러리(16)의 이동 중에 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)의 온 오프 스위치(52)가 닫혀 전류가 와이어(12)와 워크(14) 사이로 흐르고, 이 때의 통전 상태가 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)에 취득된다. 취득된 데이터는 통전 상태 취득 수단 인터페이스(42)를 통하여 제어부(30)로 입력된다(도 2, 단계 S110, 도 4(c)).
(9) 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)의 신호를 제어부(30)에서 전기적 불착 검출 수단에 의해 처리함으로써 패드(3)(제1 본딩점)의 불착이 검출된다. 예를 들면, 단계 S108에서 취득된 기준 전압과 단계 S110에서 취득된 통전 상태의 전압에 차이가 있으면 불착으로 판단하고, 전압이 동등하면 불착 없음으로 판단한다. 불착이 검출된 경우에도, 캐필러리(16)는 그대로 리드(4)(제2 본딩점)로 이동을 계속하여, 리드(4)(제2 본딩점)에 본딩을 행한 후 에러로 정지한다(도 2, 단계 S115부 터 S116). 단, 리드(4)(제2 본딩점)에서의 노 테일 상태, 리드 불착 상태를 검출하기 위한 통전 상태의 취득은 행하지 않는다.
(10) 전기적 불착 검출 수단에 의해 불착이 검출되지 않고 정상적으로 접합되었다고 판단된 경우에는, 캐필러리(16)는 그대로 리드(4)(제2 본딩점)로 이동을 계속하여, 리드(4)(제2 본딩점)에 본딩을 행한 후, 리드(4)(제2 본딩점)에서의 노 테일 상태, 리드 불착 상태를 검출하기 위한 통전 상태 취득을 행하여 리드(제2 본딩점)의 불착 검출을 행한다(도 2, 단계 S112).
(11) 도 2, 단계 S105에 있어서, 해당 본딩점이 N=5과 같은 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점이라고 판단된 경우에는, 제어부(30)는 직류식 전기적 통전 상태 취득 수단(22a)을 동작시키지 않고 캐필러리(16)를 아래로 이동시켜 패드(3)(제1 본딩점) 상에 본딩을 행한다(도 2, 단계 S117, 도 4(b)). 패드(3)(제1 본딩점) 상에는 볼(5)이 압착되어 제1 본딩부(6)(압착 볼)가 형성된다.
(12) 그 후, 통상의 본딩점과 마찬가지로 캐필러리를 상승시키고, 리드(4)(제2 본딩점)에 대한 본딩, 노 테일 검출, 리드 불착 검출을 행한다(도 2, 단계 S119, 도 4(c)부터 (f)).
(13) 제어부(30)는 이동 기구(18)에 의해 CCD 카메라 등으로 구성되는 촬상 수단(28)을 패드(3)(제1 본딩점)가 그 시야(60)에 들어가는 위치로 이동시킨다(도 2, 단계 S120). 그리고, 특정 본딩점인 패드(3)(제1 본딩점)의 주변의 평면 화상을 취득한다(도 2, 단계 S121, 도 4(g)). 취득된 평면 화상은 종래 기술에서 설명한 것과 마찬가지로 촬상 수단 인터페이스(40)를 통하여 제어부(30)로 입력되고, 그 화상이 분석된다(도 2, 단계 S122). 취득된 평면 화상은 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 되어 있다. 도 10(a)는 정상적으로 본딩이 되어 있는 상태를 나타내고, 도 10(b)는 불착 상태를 나타낸다.
(14) 광학적 불착 검출 공정에 의해 특정 본딩점의 패드(3)(제1 본딩점)가 불착이라고 판단된 경우에는 에러 처리를 행하고, 와이어 본딩 장치(10)는 정지한다(도 2, 단계 S116).
(15) 불착이 검출되지 않고 정상적으로 접합되었다고 판단된 경우에는, 다음 패드(3)(제1 본딩점)로 이동하여 본딩을 계속해 간다(도 2, 단계 S113, S114, 도 4(h)).
(16) 모든 점의 본딩, 검사가 종료되면, 본딩 동작은 종료한다(도 2, 단계 S123).
이상 직류식의 통전 상태 취득 수단(22a)을 이용하여 통전 상태를 취득하고, 전기적 불착 검출을 행하는 본딩 방법에 대하여 설명하였으나, 교류를 이용하는 경우에도 전체적인 기본 공정은 동일하다. 다만, 교류식의 경우에는 교류 전원(51)을 사용하므로 양전압 전원(55)과 음전압 전원(56)을 전환할 필요가 없어, 도 2, 단계 S106의 불착 검출 회로의 전환은 행하지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태는 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점에 대하여 본딩 공정 중에 촬상 수단을 이용한 광학적 불착 검출 공정에 의한 불착 검출을 행하여 단시간에 정밀하게 불착 검출을 행할 수 있고, 생산 효율의 향상을 도모할 수 있음과 동시에, 제조 프로세스 중에서 온라인 상에서 특정 본딩점의 불착 검출을 할 수 있으므로 불착이 발생한 시점에서 그 불착을 확실하게 검출할 수 있어, 불량품의 저감, 품질 향상을 도모할 수 있다는 효과를 가져온다.
다음, 도 6에 도시한 다중 배선의 특정 본딩점을 본딩하는 경우의 공정에 대하여 설명한다. 통상 배선의 본딩 공정과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
(1) 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 측의 패드(3)가 특정 본딩점일 때, 반도체 칩(2)의 단면에 가까운 측의 패드(3), 리드(7) 사이를 와이어(12)로 접속한 후, 특정 본딩점인 패드(3)(제1 본딩점) 상으로 촬상 장치(28)를 이동시켜 광학적 불착 검출 공정에 의해 그 불착 검출을 행한다(도 5(a)).
(2) 볼 형성 수단(26)(전기 토치)에 의해 와이어(12) 선단을 볼(5)에 형성하고, 촬상 장치(28)에 의해 반도체 칩(2)의 위치를 검출하고, 이동 기구(18)에 의해 캐필러리(16)를 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 패드(3')(제1 본딩점) 상으로 이동시킨다(도 5(b)).
(3) 통상 배선의 본딩과 동일한 공정에 의해 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 패드(3')와 리드(7') 사이를 와이어(12')에 의해 접속한다. 이 와이어(12')는 도 5(c), 도 5(d), 도 6에 도시한 바와 같이 패드(3), 리드(7), 와이어(12)를 넘어 접속된다.
(4) 리드(4)(제2 본딩점)에 대한 본딩이 종료하면, 이동 기구(18)에 의해 캐필러리(16)를 특정 본딩점인 반도체 칩(2)의 단면에서 먼 측의 패드(3')(제1 본딩 점) 상으로 이동시키고, 촬상 장치(28)에 의해 광학적으로 특정 본딩점인 패드(3')의 불착 검출을 행한다.
(5) 패드(3, 3')가 특정 본딩점이 아닌 경우에는, 통상의 본딩 공정과 마찬가지로 직류식 통전 상태 취득 수단(22a)에 의해 통전 상태를 취득하고, 전기적 불착 검출 공정에 의해 불착의 검출, 판단을 행한다.
이와 같이 본 실시 형태의 본딩 방법에서는, 본딩 사이클마다 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점을 광학적 불착 검출 수단에 의해 불착 검출하고 있으므로, 다중 배선의 본딩에 있어서도 촬상 시야를 와이어에 의해 방해받지 않고 확실하게 불착 검출을 할 수 있다는 효과를 가져온다. 일반적으로, 이러한 다중 배선이나 스택 배선이 이용되는 것은 집적도가 높고 패드 수가 많은 반도체 칩이므로, 이러한 정밀도가 높은 불착 검출 방법은 보다 효과적으로 불량품을 저감할 수 있어 크게 생산 효율을 향상시킬 수 있다는 효과를 가져온다.
본 실시 형태의 본딩 공정에서는 평면 화상을 취득하는 촬상 수단(28)은 제어부(30)의 커맨드에 의해 그 위치를 자유로이 이동시킬 수 있으므로, 하나의 패드(3)(제1 본딩점) 또는 제1 본딩부(6)의 평면 화상을 다른 2점에서 촬상할 수 있다(도 8). 이와 같이 2점으로부터의 촬상 화상을 처리함으로써 패드(3)(제1 본딩점)와 제1 본딩부(6)의 높이의 차이를 측정할 수 있다. 그리고 이 높이의 차이가 소정의 문턱값 이상인 경우에는 제1 본딩부(6)는 패드(3)로부터 부상되어 있다고 판단하여 불착을 검출할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태는 평면 화상뿐만 아니라 서로 다른 두 점으로부터의 촬상 데이터를 처리함으로써 높이 방향의 거리를 측정하여, 보다 정확하게 광학적으로 불착 검출을 할 수 있다는 효과를 가져온다.
본 발명은 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점에 대하여 본딩 공정 중에 촬상 수단을 이용한 광학적 불착 검출 공정에 의한 불착 검출을 행하여 단시간에 정밀하게 불착 검출을 행할 수 있다는 효과를 가져온다.

Claims (9)

  1. 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리를 XYZ 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    와이어와 워크 사이에 통전되며, 그 통전 상태를 검출하는 통전 상태 취득 수단과,
    워크를 촬상하는 촬상 수단과,
    본딩 장치를 제어하는 본딩 제어부와,
    데이터를 기억하고 있는 기억부를 구비하며,
    제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 장치의 본딩 방법으로서,
    통전 상태 취득 수단에 의해 취득된 제1 본딩점과 와이어 사이의 통전 상태 신호를 처리하여 제1 본딩점과 와이어 사이의 불착을 전기적으로 검출하는 전기적 불착 검출 공정과,
    촬상 수단에 의해 취득된 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 공정과,
    각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 공정을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하는 데이터 취득 공정과,
    데이터 취득 공정에 의해 취득된 데이터에 의해 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 경우에, 광학적 불착 검출 공정에 의해 불착 확인을 행하는 불착 확인 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 본딩 방법은,
    제1 본딩점 또는 제2 본딩점 또는 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 접속하는 와이어를 넘어, 다른 제1 본딩점과 다른 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 중첩 배선에 사용되는 와이어 본딩 장치의 본딩 방법인 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 광학적 불착 검출 공정은, 복수의 촬상 수단에 의해 취득된 복수의 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 공정인 것을 특징으로 하는 본딩 방법.
  4. 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리를 XYZ 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    와이어와 워크 사이에 통전되며, 그 통전 상태를 검출하는 통전 상태 취득 수단과,
    워크를 촬상하는 촬상 수단과,
    본딩 장치를 제어하는 본딩 제어부와,
    데이터를 기억하고 있는 기억부를 구비하며,
    제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 장치의 본 딩 제어 프로그램으로서,
    통전 상태 취득 수단에 의해 취득된 제1 본딩점과 와이어 사이의 통전 상태 신호를 처리하여 제1 본딩점과 와이어 사이의 불착을 전기적으로 검출하는 전기적 불착 검출 프로그램과,
    촬상 수단에 의해 취득된 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 프로그램과,
    각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 프로그램을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하는 데이터 취득 프로그램과,
    데이터 취득 프로그램에 의해 취득된 데이터에 의해 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 경우에, 광학적 불착 검출 프로그램에 의해 불착 확인을 행하는 불착 확인 프로그램을 갖는 것을 특징으로 하는 본딩 제어 프로그램.
  5. 제 4 항에 있어서, 본딩 제어 프로그램은,
    제1 본딩점 또는 제2 본딩점 또는 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 접속하는 와이어를 넘어, 다른 제1 본딩점과 다른 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 중첩 배선에 사용되는 와이어 본딩 장치의 본딩 제어 프로그램인 것을 특징으로 하는 본딩 제어 프로그램.
  6. 제 4 항에 있어서, 광학적 불착 검출 프로그램은, 복수의 촬상 수단에 의해 취득된 복수의 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하 는 광학적 불착 검출 프로그램인 것을 특징으로 하는 본딩 제어 프로그램.
  7. 와이어가 삽입 통과되어 워크에 본딩을 행하는 캐필러리를 XYZ 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    와이어와 워크 사이에 통전되며, 그 통전 상태를 검출하는 통전 상태 취득 수단과,
    워크를 촬상하는 촬상 수단과,
    제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 본딩 제어부와,
    데이터를 기억하고 있는 기억부를 구비하는 와이어 본딩 장치로서,
    본딩 제어부는,
    통전 상태 취득 수단에 의해 취득된 제1 본딩점과 와이어 사이의 통전 상태 신호를 처리하여 제1 본딩점과 와이어 사이의 불착을 전기적으로 검출하는 전기적 불착 검출 수단과,
    촬상 수단에 의해 취득된 화상을 처리하여 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 수단과,
    각각의 제1 본딩점이 전기적 불착 검출 수단을 적용할 수 없는 특정 본딩점인지 여부의 데이터를 기억부로부터 취득하는 데이터 취득 수단과,
    데이터 취득 수단에 의해 취득된 데이터에 의해 제1 본딩점이 특정 본딩점이라고 판단된 후에, 광학적 불착 검출 수단에 의해 불착 확인을 행하는 불착 확인 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 와이어 본딩 장치는,
    제1 본딩점 또는 제2 본딩점 또는 제1 본딩점과 제2 본딩점 사이를 접속하는 와이어를 넘어, 다른 제1 본딩점과 다른 제2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 중첩 배선에 사용되는 와이어 본딩 장치인 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 광학적 불착 검출 수단은,
    복수의 촬상 수단에 의해 취득된 복수의 화상을 처리하여, 제1 본딩점의 와이어의 불착을 광학적으로 검출하는 광학적 불착 검출 수단인 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
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