KR20140138903A - 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법

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KR20140138903A
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bonding
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cut
capillary
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신이치 아키야마
나오키 세키네
모토키 나카자와
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

와이어 본딩 장치(10)는 와이어(30)를 삽입통과시키는 캐필러리(28)와, 본딩 대상물과 클램프 상태의 와이어(30) 사이에 소정의 전기 신호를 인가하고, 그 응답 에 기초하여 본딩 대상물과 와이어(30) 사이의 불착과 와이어(30)가 절단된 것인지 아닌지를 판정하는 불착 판정 회로(36)와, 캐필러리(28)와 동축에 배치되는 둥근 고리 형상의 돌출길이 검출 링(40)과, 돌출길이 검출 링(40)과 와이어(30) 사이에 소정의 검사 전압을 인가했을 때의 도통의 유무의 검출 및 그 사이에 소정의 검사 고전압을 인가 했을 때의 방전 스파크의 유무의 검출에 기초하여, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하는 돌출길이 판정 회로(38)를 구비한다.

Description

와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{WIRE BONDING APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 캐필러리를 사용하여 와이어 본딩을 행하는 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
와이어 본딩 장치는, 예를 들면, 기판의 리드와 반도체 칩의 패드 사이를 세선(細線)의 와이어로 접속하기 위해 사용된다. 와이어 본딩은 다음과 같이 행해진다. 즉, 와이어 본딩용의 툴과 함께 와이어를 리드를 향하여 하강시킨다. 처음에는 고속으로 하강시키고, 리드에 근접하면 저속으로 한다. 이 저속 하강은 제 1 서치(1st 서치)라고 불린다. 그리고, 툴 선단에서 와이어를 리드에 누르고, 초음파 진동을 가하면서 양자를 접합시켜 제 1 본드(1st 본드)로 한다. 제 1 본드 후는 툴을 끌어 올려 와이어를 연장하고, 적당한 루프를 형성하면서 패드의 상방으로 이동한다. 패드의 상방에 오면 툴을 하강시킨다. 처음에는 고속으로 하강시키고, 패드에 근접하면 저속으로 한다. 이 저속 하강이 제 2 서치(2nd 서치)이다. 그리고, 툴 선단에서 와이어를 패드에 누르고, 초음파 진동을 가하면서 양자를 접합시켜 제 2 본드(2nd 본드)를 행한다. 제 2 본드 후는 와이어 클램퍼로 와이어의 이동을 멈추면서 툴을 끌어 올려 와이어를 제 2 본드점인 곳에서 절단한다. 이것을 반복하여, 기판의 복수의 리드와 반도체 칩의 복수의 패드 사이의 접속이 행해진다. 또한, 제 1 본드, 제 2 본드일 때에, 적당한 가열을 행해도 된다. 또한, 패드에 대하여 제 1 본드를 행하고, 리드에 대하여 제 2 본드를 행하는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 와이어 본딩에서는 제 1 본드와 제 2 본드의 2개의 접합이 행해지는데, 이 제 1 본드나 제 2 본드가 정상적으로 행해지지 않는 경우가 있다. 또한 제 1 본드가 불충분하여 제 2 본드로 옮겨가는 루프 형성의 단계 등에서 리드로부터 와이어가 벗겨지는 경우가 있고, 또한 제 1 본드가 정상이어도 루프 형성의 도중에 와이어가 절단되어 버리는 경우도 있다. 이들 현상을 정리하여 불착(不着)이라고 부르기로 하면, 불착 검출을 조기에 행할 필요가 있다. 불착 검출에는 기판측과 툴의 와이어측 사이에 전압을 인가하거나, 또는 전류를 흘려, 그 사이의 저항 성분, 다이오드 성분, 용량 성분이 정상인지 아닌지로 판단하는 것이 행해진다(예를 들면, 특허문헌 1, 2).
그런데, 와이어 본딩의 방식으로서는 볼 본딩 방식과 웨지 본딩 방식이 알려져 있다.
볼 본딩 방식은 고전압 스파크 등으로 FAB(Free Air Ball)를 형성할 수 있는 금선 등을 사용하고, 툴로서는 그 길이 방향축의 주위에 대하여 회전대칭형의 챔퍼부를 선단에 갖는 캐필러리를 사용한다. 여기에서는, 와이어의 선단의 방향에 관계없이 FAB를 방향성이 없는 구형으로 하기 위하여, 와이어 선단을 둘러싸도록 링 형상으로 한 고전압 방전 전극을 사용하는 것이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 3).
웨지 본딩 방식은 알루미늄선 등을 사용하여 FAB를 형성하지 않고, 본딩용의 툴로서 캐필러리가 아니라, 와이어 가이드와 누름면을 선단에 갖는 웨지 본딩용의 툴을 사용한다. 웨지 본딩에서는, 툴 선단에서, 와이어 가이드를 따라 와이어를 비스듬히 누름면측으로 내고, 누름면으로 와이어 측면을 본딩 대상물에 눌러 본딩 한다. 따라서, 툴의 선단에서 누름면으로부터 와이어가 옆으로 나오는 형태가 되어, 툴의 선단은 그 길이 방향축의 주위에 대하여 회전대칭형으로 되지 않았다(예를 들면, 특허문헌 4).
웨지 본딩용의 툴의 선단은 회전대칭형으로 되어 있지 않으므로, 패드, 리드의 배치에 따라서는, 그대로는 와이어 가이드의 방향이 와이어의 접속 방향과 맞지 않는 경우가 생긴다. 그 때문에, 툴을 유지하는 본딩 헤드를 회전식으로 하거나(예를 들면, 특허문헌 5), 또는 본딩 대상물을 유지하는 본딩 스테이지를 회전하는 것이 행해진다. 그래서, 선단이 회전대칭형인 캐필러리를 사용하여, 캐필러리 선단으로 와이어 측면을 눌러 접합하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 6).
일본특허 제3335043호 공보 일본 특개 2000-306940호 공보 일본특허 제2817314호 공보 일본 특개 소58-9332호 공보 일본 특개 소55-7415호 공보 미국 특허 출원 공개 제2005/0167473호 명세서
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
웨지 본딩 방식에서는, 금선에 비해 연신성(延伸性)이 작은 알루미늄 와이어를 사용한다. 그래서, 제 1 본드점에서의 와이어 본딩이 정상적으로 행해진 후에 제 2 본드점에서의 와이어 본딩이 불충분하여 불착으로 되고, 그대로 와이어를 클램프 하여 와이어 절단이 행해지면, 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이의 루프 부분에서 와이어가 절단되는 경우가 생길 수 있다.
와이어의 불착이나 절단은 본딩 대상물과 와이어 사이에 전기 신호를 주어 그 응답으로부터 판단할 수 있다. 그러나, 제 2 본드점에 있어서의 와이어 본딩의 불착 판단이 행해지기 전에, 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이의 루프 부분에서 와이어가 절단되면, 본딩 대상물과 와이어 사이에 통전이 없는 점에서는, 제 2 본드점에서의 와이어 본딩이 정상이며 제 2 본드점에서 와이어가 정상적으로 절단된 경우와 동일하다. 따라서, 제 2 본드점에서의 본딩 후에 불착과 절단에 대한 판단을 행하면, 제 2 본드점에서의 본딩이 불착이고 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이의 루프 부분에서 와이어가 절단된 경우를, 제 2 본드점에서의 본딩이 정상이고 와이어의 절단도 정상적으로 행해졌다고 오판단하게 된다.
제 2 본드점에서의 본딩이 불착이고 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이의 루프 부분에서 와이어가 절단되면, 본딩용 툴의 선단으로부터 긴 와이어가 돌출하는 상태가 된다. 이 상태가 제 2 본드점에서의 와이어 본딩이 정상으로 오판단되면, 이 상태 그대로, 다음 본딩 처리가 행해진다. 즉, 본딩용의 툴의 선단으로부터 긴 와이어가 돌출하는 상태에서, 다음 제 1 본드점에서의 와이어 본딩이 행해지게 되어, 불량품이 발생한다. 이와 같이, 제 2 본드점에서의 본딩이 정상인지 아닌지에 대하여 오판단이 생기면, 불량품 발생의 원인이 된다.
본 발명의 목적은, 제 2 본드점에서의 본딩이 정상인지 아닌지에 대하여, 정확한 판단을 행할 수 있는 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 와이어를 삽입통과시키는 캐필러리와, 캐필러리와 동축에 배치되는 둥근 고리 형상의 와이어 돌출길이 검출 링과, 와이어 돌출길이 검출 링과 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가했을 때의 통전의 유무의 검출에 기초하여, 캐필러리의 선단으로부터 돌출하는 와이어의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하는 돌출길이 판정부를 구비한다.
또한 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 통전은 와이어 돌출길이 검출 링과 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가하여 비도통 상태로 검출되면, 와이어 돌출길이 검출 링과 와이어 사이에 소정의 검사 고전압을 인가하여 방전 스파크의 유무의 검출을 하는 것으로 해도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 돌출길이 판정부는 와이어의 돌출길이와 검사 고전압과 스파크의 유무에 관한 검출 관계를 미리 구해 두고, 와이어 본딩의 본딩 조건에 따라 검사 고전압을 설정하고, 본딩 조건에 적합한 와이어의 돌출길이인지 아닌지를 판정하는 것으로 해도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 제 1 본드점에서의 와이어 본딩에 이어 제 2 본드점에서의 와이어 본딩을 행한 후, 와이어를 클램프 상태로 하여 캐필러리를 이동함으로써 와이어를 제 2 본드점으로부터 절단하는 처리를 행한 후에, 본딩 대상물과 클램프 상태의 와이어 사이에 소정의 전기 신호를 인가하고, 그 응답에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 판정하는 절단 판정부를 구비하고, 돌출길이 판정부는, 절단 판정부에서 와이어가 절단되었다고 판정한 경우에, 와이어의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하고, 와이어의 돌출길이가 부적절일 때에, 제 1 본드점에서의 본딩이 행해지지 않고, 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에서 와이어가 절단되었다고 하여 이상 신호를 출력하는 것으로 해도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 와이어의 돌출길이가 부적절이라고 판정되었을 때, 미리 정한 버림 본드점을 사용하여, 와이어의 절단된 선단 부분을 적절한 돌출길이로 하는 버림 본드 처리부를 구비하는 것으로 해도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 제 1 본드점 및 제 2 본드점에서의 와이어 본딩은 웨지 본딩 방식으로 행해지는 것으로 해도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 와이어 본딩의 제 1 본드점에서, 와이어를 삽입통과시키는 캐필러리를 사용하여 웨지 본딩 방식으로 제 1 본딩 대상물과 와이어 사이를 접합하는 제 1 와이어 본딩 처리 공정과, 제 1 본드점에서의 와이어 본딩 후, 제 1 본드점으로부터 소정의 와이어 길이로 와이어를 연장하고, 와이어 본딩의 제 2 본드점에서, 제 2 본딩 대상물과 와이어 사이를 접합하는 제 2 와이어 본딩 처리 공정과, 제 2 본드점에서의 와이어 본딩 후, 와이어를 제 2 본드점으로부터 절단하기 위하여, 와이어를 클램프 상태로 하여, 와이어를 삽입통과시킨 캐필러리를 이동하는 이동 처리 공정과, 와이어의 절단을 위한 캐필러리의 이동을 행한 후에, 제 2 본딩 대상물과 와이어 사이에 소정의 전기 신호를 인가하고, 그 응답에 기초하여 와이어가 절단되었는지 아닌지를 판정하는 절단 판정 처리 공정과, 와이어가 절단되었다고 판정한 경우에, 캐필러리와 동축에 배치되는 둥근 고리 형상의 와이어 돌출길이 검출 링과 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가했을 때의 통전 유무의 검출에 기초하여, 캐필러리의 선단으로부터 돌출하는 와이어의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하는 돌출길이 판정 공정과, 와이어의 돌출길이가 부적절일 때에, 제 2 본드점에서의 본딩을 행하지 않고, 제 1 본드점과 제 2 본드점 사이에서 와이어가 절단되었다고 하여 이상 신호를 출력하는 출력 처리 공정을 갖는다.
또한 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 통전은 와이어 돌출길이 검출 링과 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가하여 비도통 상태로 검출되었다면, 와이어 돌출길이 검출 링과 와이어 사이에 소정의 검사 고전압을 인가하여 방전 스파크의 유무의 검출을 하는 것으로 해도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 와이어의 돌출길이가 부적절로 판정되었을 때, 미리 정한 버림 본드점을 사용하여, 와이어의 절단된 선단 부분을 적절한 돌출길이로 하는 버림 본드 처리 공정을 갖는 것으로 해도 바람직하다.
본 발명에 따른 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 제 2 본드점에서의 본딩이 정상인지 아닌지에 대하여, 옳은 판단을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에서의 절단 판정 회로를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치 및 방법에서, 제 2 본드점의 와이어 본딩이 정상인지 아닌지에 대하여 오판단이 발생할 수 있는 것을 설명하는 도다.
도 4는 와이어 본딩에서 짧고 낮은 루프 형성의 경우에, 도 3의 오판단이 발생하기 쉬운 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4와의 비교에서, 와이어 본딩에서 길고 높은 루프 형성의 경우에, 도 3의 오판단이 발생하기 어려운 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에서의 돌출길이 판정 회로를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에서, 와이어의 돌출길이와 검사 고전압과 스파크 유무에 관한 검출 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법으로서의 와이어 본딩의 수순을 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 도 8의 플로우차트에서, 와이어의 절단 판정과 통전의 유무 검출과 방전 스파크의 유무 검출의 3단계로 제 2 본드점에서의 불착 판정을 행하는 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8의 플로우차트에서, 제 2 본드점의 와이어 본딩이 정상일 때에 방전 스파크가 발생하지 않는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8의 플로우차트에서, 와이어의 돌출길이가 부적절한 때에 방전 스파크가 생기는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에서, 버림 본드점에서 버림 본드 처리가 행해지는 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 버림 본드점의 바로 위에 캐필러리를 이동시키는 것을 도시하는 도면이다.
도 14는 도 13 다음에 버림 본드가 행해지는 것을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14 다음에 버림 본드점에서 와이어를 절단하는 것을 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에 도면을 사용하여 본 발명에 따른 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하에서, 와이어 본딩의 대상물로서, 제 1 본드점에서는 회로 기판의 리드, 제 2 본드점에서는 반도체 칩의 패드로서 기술하는데, 이것은 설명을 위한 예시이며, 제 1 본드점을 반도체 칩의 패드로 하고, 제 2 본드점을 회로 기판의 리드로 해도 된다. 제 1 본드점과 제 2 본드점을 모두 반도체 칩의 패드로 해도 되고, 제 1 본드점과 제 2 본드점을 모두 회로 기판의 리드로 해도 된다. 패드, 리드는 와이어가 접합되는 대상물의 예시이며, 이것 이외의 것이어도 된다. 또한 본딩의 대상물로서는 반도체 칩 외에, 저항 칩, 컨덴서 칩 등의 일반적인 전자 부품이어도 되고, 회로 기판으로서는 에폭시 수지 기판 등 외에 리드프레임 등이어도 된다.
이하에서 설명하는 치수, 재질 등은 설명을 위한 예시이며, 와이어 본딩 장치의 사양에 따라, 적당하게 변경이 가능하다.
이하에서는, 모든 도면에서 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은 와이어 본딩 장치(10)의 구성도이다. 이 와이어 본딩 장치(10)는 와이어 본딩용의 툴로서 캐필러리(28)를 사용하고, 와이어(30)로서 알루미늄선을 사용하고, 웨지 본딩 방식으로, 2개의 본딩 대상물을 와이어(30)로 접속하는 장치이다. 도 1에서는, 와이어 본딩 장치(10)의 구성 요소는 아니지만, 본딩 대상물로서의 반도체 칩(6)과 회로 기판(8)이 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에서, 웨지 본딩 방식이란 와이어 선단에 FAB를 형성하지 않고, 초음파, 압력을 사용하여 행하는 본딩 방식을 말한다.
와이어 본딩 장치(10)는 베이스(12)에 유지되는 본딩 스테이지(14)와, XY 스테이지(16)와, 컴퓨터(60)를 포함하여 구성된다.
본딩 스테이지(14)는 2개의 본딩 대상물인 반도체 칩(6)과 회로 기판(8)을 탑재하는 본딩 대상물 유지대이다. 본딩 스테이지(14)는 회로 기판(8) 등을 탑재 또는 배출할 때에, 베이스(12)에 대하여 이동 가능하지만, 본딩 처리 동안 베이스(12)에 대하여 고정 상태로 된다. 이러한 본딩 스테이지(14)로서는 금속제의 이동 테이블을 사용할 수 있다. 본딩 스테이지(14)는 와이어 본딩 장치(10)의 접지 전위 등의 기준 전위에 접속된다. 본딩 스테이지(14)는 후술하는 불착 판정 회로(36)의 접지측 단자에 접속된다. 반도체 칩(6)이나 회로 기판(8) 사이의 절연이 필요한 경우에는 본딩 스테이지(14)의 필요한 부분에 절연 처리가 된다.
반도체 칩(6)은 실리콘 기판에 트랜지스터 등을 집적화 하여 전자 회로로 한 것으로, 전자회로로서의 입력 단자와 출력 단자 등이 반도체 칩(6)의 상면에 복수의 패드(도시 생략)로서 인출되어 있다. 반도체 칩(6)의 하면은 실리콘 기판의 이면이며, 전자 회로의 접지 전극으로 된다.
회로 기판(8)은 에폭시 수지 기판에 원하는 배선을 패터닝 한 것으로, 반도체 칩(6)의 하면을 전기적 및 기계적으로 접속하여 고정하는 칩 패드(도시 생략)와, 그 주위에 배치되는 복수의 리드(도시 생략)와, 칩 패드나 복수의 리드로부터 인출된 회로 기판으로서의 입력 단자와 출력 단자를 갖는다. 와이어 본딩은 반도체 칩(6)의 패드와, 회로 기판(8)의 리드 사이를 와이어(30)로 접속함으로써 행해진다.
본딩 스테이지(14)에 설치되는 윈도우 클램퍼(50)는 중앙부에 개구를 갖는 평판 형상의 부재이며, 회로 기판(8)을 유지하는 부재이다. 윈도우 클램퍼(50)는 중앙부의 개구 중에 와이어 본딩이 행해지는 회로 기판(8)의 리드와 반도체 칩(6)이 배치되도록 위치 결정하고, 개구의 주연부로 회로 기판(8)을 누름으로써 회로 기판(8)을 본딩 스테이지(14)에 고정한다.
후술하는 바와 같이 와이어(30)의 돌출길이가 부적절하게 절단되었을 때에, 다음 공정을 위해 버림 본드 처리가 행해진다.
XY 스테이지(16)는 본딩 헤드(18)를 탑재하고, 베이스(12) 및 본딩 스테이지(14)에 대하여, 본딩 헤드(18)를 XY 평면 내의 원하는 위치로 이동시키는 이동대이다. XY 평면은 베이스(12)의 상면과 평행한 평면이다. Y 방향은 후술하는 본딩 암(도시 생략)에 부착된 초음파 트랜스듀서(24)의 길이 방향에 평행한 방향이다. 도 1에 X 방향, Y 방향과, XY 평면에 수직한 방향인 Z 방향을 나타냈다.
본딩 헤드(18)는 XY 스테이지(16)에 고정되어 탑재되고, Z 모터(20)를 내장하고, 그 회전 제어에 의해 Z 구동암(22), 초음파 트랜스듀서(24)를 통하여, 캐필러리(28)를 Z 방향으로 이동시키는 이동 기구이다. Z 모터(20)로서는 리니어 모터를 사용할 수 있다.
Z 구동암(22)은 초음파 트랜스듀서(24)와, 와이어 클램퍼(32)가 부착되고, Z 모터(20)의 회전 제어에 의해, 본딩 헤드(18)에 설치되는 회전 중심의 주위로 회전 가능한 부재이다. 본딩 헤드(18)에 설치되는 회전 중심은 반드시 Z 모터(20)의 출력축인 것은 아니며, Z 구동암(22), 초음파 트랜스듀서(24), 와이어 클램퍼(32)를 포함한 전체의 무게중심 위치를 고려하여, 회전 부하가 경감되는 위치에 설정된다.
초음파 트랜스듀서(24)는 근원부가 Z 구동암(22)에 부착되고, 선단부에 와이어(30)을 삽입통과시키는 캐필러리(28)가 부착되는 가늘고 긴 봉 부재이다. 초음파 트랜스듀서(24)에는 초음파 진동자(26)가 부착되고, 초음파 진동자(26)를 구동함으로써 발생하는 초음파 에너지를 캐필러리(28)에 전달한다. 따라서, 초음파 트랜스듀서(24)는 초음파 진동자(26)로부터의 초음파 에너지를 효율적으로 캐필러리(28)에 전달할 수 있도록, 선단측으로 갈수록 앞이 가늘게 되는 혼 형상으로 형성된다. 초음파 진동자(26)로서는 압전 소자가 사용된다.
캐필러리(28)는 선단면이 평평한 원추체이며, 와이어(30)를 길이 방향을 따라 삽입통과시킬 수 있는 관통구멍을 중심부에 갖는 본딩 툴이다. 이러한 캐필러리(28)로서는 볼 본딩에 사용되는 세라믹제의 캐필러리를 그대로 사용할 수 있다. 볼 본딩에 사용되는 캐필러리는 FAB를 유지하기 쉽도록, 관통구멍의 선단면측에 적당한 챔퍼라고 불리는 코너부 형상이 설치되어 있는데, 본 실시형태의 웨지 본딩 방식에서는, 볼 본딩용의 캐필러리를 사용하고, 이 캐필러리의 관통구멍의 선단면측의 하면에 페이스라고 불리는 평면을 구비한다. 이 페이스가 와이어 본딩 장치(10)에서 웨지 본딩을 행할 때의 누름면이 된다.
웨지 본딩용의 툴은 선단부에 길이 방향에 대하여 비스듬히 설치되는 와이어 가이드와, 와이어의 측면을 누르기 위한 누름면을 가지므로, 툴의 길이 방향축의 주위로 회전대칭이 아니고, 와이어는 와이어 가이드의 방향을 따른 방향성을 가지고 횡방향으로 돌출한다. 이러한 웨지 본딩용의 툴을 사용하면, 리드, 패드의 배치에 따라서는, 그대로는 와이어 가이드의 방향이 와이어의 접속 방향과 맞지 않는 경우가 생긴다.
예를 들면, 회로 기판(8)의 중앙부에 반도체 칩(6)이 탑재되고, 반도체 칩(6)의 주변부를 따라 일주하도록 복수의 패드가 배치되고, 회로 기판(8)에도, 반도체 칩(6)의 외측을 따라 일주하도록 복수의 리드가 설치되는 경우에는, 리드와 패드를 연결하는 와이어의 접속 방향이 복수의 와이어 본딩의 각각에 따라 상이하다. 와이어 가이드의 방향을 와이어의 접속 방향에 맞추기 위해서는, 웨지 본딩용의 툴을 길이 방향축의 주위로 회전시키거나, 회로 기판(8)을 회전시킬 필요가 있다.
이것에 대하여, 캐필러리(28)의 선단면측의 페이스는 캐필러리(28)의 길이 방향축의 주위로 회전대칭의 형상이므로, 패드와 리드를 연결하는 와이어의 접속 방향이 각 와이어 본딩마다 상이해도, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어(30)의 방향을 조금 변경하는 정형 처리를 행하기만 하면 된다. 이 때문에, 웨지 본딩에 캐필러리(28)를 사용한다.
캐필러리(28)에 삽입통과되는 와이어(30)는 알루미늄의 세선이다. 와이어(30)는 본딩 헤드(18)로부터 뻗는 와이어 홀더의 선단에 설치되는 와이어 스풀(33)에 둘러 감기고, 와이어 스풀(33)로부터 와이어 클램퍼(32)를 통하여 캐필러리(28)의 중심부의 관통구멍에 삽입통과되고, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출한다. 이러한 와이어(30)의 재질로서는 순알루미늄 세선 이외에, 실리콘, 마그네슘 등을 적당히 혼합시킨 세선 등을 사용할 수 있다. 와이어(30)의 직경은 본딩 대상물에 의해 선택할 수 있다. 와이어(30)의 직경의 일례를 들면, 30㎛이다.
와이어 클램퍼(32)는 Z 구동암(22)에 부착되고, 와이어(30)의 양측에 배치되는 1세트의 끼움판이며, 마주 보는 끼움판의 사이를 벌림으로써 와이어(30)를 자유 이동 상태로 하고, 마주 보는 끼움판을 닫음으로써 와이어(30)의 이동을 정지시키는 와이어 끼움 장치이다. 와이어 클램퍼(32)는 Z 구동암(22)에 부착되므로, 캐필러리(28)가 XYZ 방향으로 이동해도, 와이어(30)를 적절하게 끼울 수 있다. 와이어 클램퍼(32)의 개폐는 압전 소자를 사용한 클램퍼 개폐부(34)의 작동에 의해 행해진다.
불착 판정 회로(36)는 와이어 본딩의 각 단계에서, 본딩 대상물과 와이어(30) 사이의 접속이 적절한지 아닌지를 판정하는 회로이다. 불착 판정 회로(36)는 본딩 대상물과 와이어(30) 사이에 소정의 전기 신호를 인가하고, 그 응답에 기초하여 본딩 대상물과 와이어(30) 사이의 접속이 적절한지 아닌지를 판정한다.
와이어 본딩의 각 단계로서는 회로 기판(8)의 리드로부터 반도체 칩(6)의 패드에 와이어(30)를 접속하는 경우, 회로 기판(8)의 리드를 제 1 본드점으로 하고, 반도체 칩(6)의 패드를 제 2 본드점으로 하여, 제 1 본드점에 와이어(30)를 접속하는 제 1 와이어 본딩 처리 공정과, 제 1 본드점으로부터 제 2 본드점을 향하여 와이어(30)를 연장하여 루프를 형성하는 루프 형성 처리 공정과, 제 2 본드점에 와이어(30)를 접속하는 제 2 와이어 본딩 처리 공정과, 제 2 와이어 본딩 처리 후, 제 2 본드점에서 와이어(30)를 절단하기 위하여 캐필러리(28)를 이동시키는 이동 처리 공정이 있다.
불착 판정 회로(36)는 제 1 본드점에서 와이어(30)와 리드가 접합하고 있는지 아닌지, 제 2 본드점에서 와이어(30)와 패드가 접합하고 있는지 아닌지, 제 2 본드점에서 와이어(30)가 절단되었는지 아닌지 등을 각각의 공정의 타이밍에 판정하는 회로이다.
여기에서는 특히 불착 판정 회로(36)는 제 2 본드점에서 제 2 와이어 본딩 처리 후에 와이어(30)가 절단되었는지 아닌지를 판정한다. 그 의미에서 불착 판정 회로(36)는 절단 판정 회로라고 부를 수 있다.
도 2는 불착 판정 회로(36)가 절단 판정 회로로서 기능할 때를 나타내는 도면이다. 도 2에서는, 제 1 와이어 본딩 처리 공정에서, 제 1 본드점(100)에 있어서 적절하게 와이어 본딩이 행해진 것이 확인되고, 그 후 와이어(30)의 루프 형성 처리 공정을 거쳐, 제 2 와이어 본딩 처리 공정으로 이행하고, 제 2 와이어 본딩 처리 공정도 제 2 본드점(102)에서 적절하게 와이어 본딩이 행해진 것이 확인되고, 다음에 캐필러리(28)의 이동 처리 공정이 행해지고, 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 절단 상태(104)로 되어 있는 것을 나타내는 도면이다.
불착 판정 회로(36)는 인가 전원(106)과 측정부(108)로 구성되고, 한편 단자는 본딩 스테이지(14)에 접속되고, 다른 한편 단자는 와이어 클램퍼(32) 또는 와이어 스풀(33)에 접속된다. 인가 전원(106)을 직류전압 전원으로 하고, 측정부(108)의 내부에 도시하지 않은 임피던스 측정 회로에 의해 임피던스값을 측정함으로써 와이어(30)와 본딩 스테이지(14) 사이의 저항 성분을 알 수 있다. 인가 전원(106)을 교류전압 전원으로 하고, 측정부(108)의 내부에 도시하지 않은 임피던스 측정 회로에 의해 임피던스값을 측정함으로써 와이어(30)와 본딩 스테이지(14) 사이의 용량 성분을 알 수 있다.
와이어 본딩에 있어서, 직류 또는 교류에 의한 부착·불착의 검사는 대상이 되는 디바이스에 따라 상이하고, 또한 동일 디바이스이어도 패드마다 상이하다. 직류전압 전원을 인가하는 경우에서, 와이어(30)가 반도체 칩(6)의 패드와 접속 상태(부착 상태)에 있을 때는, 저항 성분이 유한값이 된다. 교류전압 전원을 인가하는 경우에는, 와이어(30)가 반도체 칩(6)의 패드와 접속 상태(부착 상태)에 있을 때와 비접속 상태(불착 상태)에 있을 때에서는 용량 성분에 큰 차가 발생한다. 교류전압 전원을 인가하고, 와이어(30)가 반도체 칩(6)의 패드와 접속 상태(부착 상태)에 있을 때는, 비접속 상태(불착 상태)에 비해 큰 용량 성분이 된다. 한편, 직류전압 전원을 인가하는 경우에서, 와이어(30)가 절단 상태(104)일 때는, 와이어(30)와 본딩 스테이지(14) 사이가 전기적으로 개방 상태가 되므로, 저항 성분이 무한대로 된다. 또한 교류전압 전원을 인가하는 경우에서, 와이어(30)가 반도체 칩(6)의 패드와 절단 상태(불착 상태)에 있을 때는, 접속 상태(부착 상태)에 비해 작은 용량 성분으로 된다. 이와 같이, 측정부(108)에서의 저항 성분 또는 용량 성분의 변화에 기초하여 불착 판정 회로(36)는 와이어(30)와 본딩 스테이지(14) 사이가 접속 상태인지 개방 상태인지를 판정할 수 있고, 이것에 의해 와이어(30)가 절단 상태(104)인지의 여부를 판정할 수 있다.
돌출길이 판정 회로(38)와 돌출길이 검출 링(40)은, 불착 판정 회로(36)에서 와이어(30)가 절단 상태라고 판단되었을 때, 그 절단 상태가, 도 2에서 설명한 바와 같이, 제 2 본드점(102)에서의 와이어 본딩이 정상이며, 와이어(30)가 제 2 본드점(102)에서 절단된 것인지 아닌지를 판단하기 위하여 설치된다.
이것은 제 2 와이어 본딩 처리가 부적절하여 와이어(30)가 제 2 본드점(102)에서 불착 상태이며, 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단되어도, 와이어(30)와 본딩 스테이지(14) 사이는 개방 상태이므로, 불착 판정 회로(36)는 와이어(30)가 부착 상태인 제 2 본드점(102)에서 절단되었다고 오판정해 버릴 가능성이 있기 때문이다.
이것에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 불착 판정 회로(36)의 판정의 타이밍과 와이어 절단의 타이밍에 따라서는, 불착 판정 회로(36)의 결과를 그대로 받으면, 오판정이 생길 수 있는 것을 설명하는 도면이다.
도 3(a)부터 (c)는 제 2 본드점(102)에서의 제 2 와이어 본딩 처리가 정상적으로 행해져, 절단을 위한 이동 처리에 의해 와이어(30)가 제 2 본드점(102)에서 정상적으로 절단된 경우를 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 시간(t=t0)에서 제 2 본드점(102)에서의 제 2 와이어 본딩 처리가 종료되고, 캐필러리(28)가 +Z 방향으로 조금 상승한 상태를 나타내고 있다. 여기에서는, 제 2 와이어 본딩 처리가 정상적으로 행해져, 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)와 반도체 칩(6)의 패드 사이가 정상적으로 접합되어 있다. 도 3(b)는 시간(t=t1)에서, 캐필러리(28)가 와이어 절단을 위해 XY 평면 내에서 소정의 이동을 행한 상태를 나타내고 있다. 소정의 이동으로서, 여기에서는 캐필러리(28)가 +X 방향으로 X1 이동한 상태가 도시되어 있다. 이 t=t1에서, 제 2 본드점(102) 부분에서 와이어(30)가 정상적으로 절단 상태(103)로 되어 있다. 도 3(c)는 캐필러리(28)가 +X 방향으로 X3의 위치까지 더 이동한 후의 시간(t=t4)의 상태를 나타내는 도면이다.
이 경우, 제 2 본드점(102)에서의 불착 판정은 t=t0와 t=t4에서의 불착 판정 회로(36)의 판정 결과에 기초하여 행할 수 있다. 즉, t=t0에서 와이어(30)가 절단되지 않고, t=t4에서 와이어(30)가 절단 상태일 때에는, 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)의 접합이 정상적으로 행해지고, 그리고 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 정상적으로 절단되었다고 하고, t=t0에서 와이어(30)가 절단되지 않고, t=t4에서도 와이어(30)이 절단되지 않았을 때는, 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 불착 상태이며, 그대로 와이어(30)가 절단되지 않았다고 판정할 수 있다.
도 3(d)부터 (f)는 제 2 와이어 본딩 처리가 부적절하여 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)와 반도체 칩(6)의 패드 사이가 접합되지 않고 불착으로 되어, 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단된 경우를 나타내는 도면이다.
도 3(d)는 (a)와 같이 제 2 와이어 본딩 처리가 종료되고 캐필러리(28)가 +Z 방향으로 조금 올라갔을 때이지만, 여기에서는 제 2 와이어 본딩 처리가 정상적으로 행해지지 않고, 와이어(30)와 반도체 칩(6)의 패드가 접합되지 않고, 불착 상태로 되어 있다. 도 3(e)는, 제 2 와이어 본딩 처리가 정상적으로 행해졌을 때와 마찬가지로, 캐필러리(28)가 +X 방향으로 X2만큼 이동한 것으로, 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 와이어(30)가 절단 상태(105)로 된 것을 나타낸다. 도 3(f)는 캐필러리(28)가 +X 방향으로 X3의 위치까지 더 이동한 후의 시간(t=t4)의 상태를 나타내는 도면이다. 도 3(f)의 t4, X3는 도 3(c)와 동일하다. 또한, X1<X2<X3이다. 여기에서 제 2 본드점(102)은 와이어(30)와 패드 사이가 불착으로 되어 있지만, 예정에서는 제 2 와이어 본딩 처리가 행해지는 점을 가리킨다.
이 때, 제 2 본드점(102)에서의 불착 판정에 대하여, t=t0와 t=t4에 있어서의 불착 판정 회로(36)의 판정 결과에 기초하여 행하면, 오판정을 하게 된다. 즉, t=t0에서는 와이어(30)가 절단되지 않고, t=t4에서 와이어(30)가 절단 상태이며, 이것은 도 3(a)부터 (c)에서 설명한 정상 처리의 경우와 동일한 상태이다. 따라서, t=t0와 t=t4에서의 불착 판정 회로(36)의 판정 결과에 기초하여 제 2 본드점(102)에서의 불착 판정을 행하면, 도 3(a)부터 (c)의 정상 처리의 경우와, 도 3(d)부터 (f)의 불착의 경우를 구별할 수 없어, 오판정을 행하게 된다.
도 3(a)부터 (c)의 정상 처리의 경우와, 도 3(d)부터 (f)의 불착의 경우의 차이는 t=t1의 도 3(b)와 t=t2의 도 3(e)이다. 따라서, 도 3(a)부터 (c)의 정상 처리의 경우와, 도 3(d)부터 (f)의 불착의 경우를 불착 판정 회로(36)에서 구별하려고 하면, t=t1과 t=t2의 사이에서, 와이어(30)의 절단이 생겼는지 아닌지를 판정할 필요가 있다. t=t1과 t=t2는 루프 형상이나 컷 속도 등의 영향을 받으므로, 와이어 본딩의 파라미터 변경 때마다 바뀌게 된다. t=t1과 t=t2 사이가 충분히 길면, 불착 판정 회로(36)는, 도 3(a)부터 (c)의 경우와 도 3(d)부터 (f)의 경우를 구별할 수 있지만, t=t1과 t=t2 사이가 짧으면, 이 2개의 경우를 오판정할 가능성이 높아진다.
도 4는 와이어 본딩 조건으로서 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이의 거리가 짧고, 그 사이에 형성되는 루프의 높이가 낮고, 또한 루프 길이가 짧은 경우이다. 이와 같이 짧고 낮은 루프가 형성되는 경우에는, 제 2 본드점(102)이 불착일 때에, 와이어(30)가 조기에 절단되기 쉬워, 도 3에서의 t=t1과 t=t2의 차가 없어, 상기 2개의 경우를 오판정할 가능성이 높아진다.
도 4(a)는 도 3(d)의 t=t0보다 약간 이른 타이밍이며, 제 2 와이어 본딩 처리가 종료하고 캐필러리(28)가 +Z 방향으로 조금 올라가기 시작했을 때의 상태이다. 여기에서는, 제 2 본드점(102)에서 불착 상태로 되어 있다. 도 4(b)는, t=t1이며, 도 4(a)로부터 캐필러리(28)가 +Z 방향으로 조금 올라가고, X 방향으로 X1 이동했을 때에, 와이어(30)는 아직 절단되어 있지 않다. 도 4(c)는 t=t2이며, 캐필러리(28)는 +X 방향으로 X4까지 이동하고, 여기에서 와이어(30)는 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단 상태(105)로 되었다. 도 4는 짧고 낮은 루프가 형성되는 경우이므로, 도 4(c)에 나타내는 시각 t2, X4는 도 3(e)의 시각 t2, X2보다 짧고, 작은 값이며, 빠른 시간에 와이어(30)가 절단된다.
도 5는 와이어 본딩 조건으로서, 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이의 거리가 길고, 그 사이에 형성되는 루프의 높이가 높고, 또 루프 길이가 긴 경우이다. 이와 같이 길고 높은 루프가 형성되는 경우에는, 제 2 본드점(102)이 불착일 때에도, 와이어(30)의 절단까지 시간적 여유가 있어, 도 3에서의 t=t1과 t=t2가 길어져, 상기 2개의 경우를 오판정할 가능성이 낮아진다.
도 5(a)는 t=t0의 상태이며, 도 4(a)와 같이 제 2 와이어 본딩 처리가 종료되고 캐필러리(28)가 +Z 방향으로 조금 올라가기 시작했을 때의 상태이다. 여기에서도 제 2 본드점(102)에서 불착 상태이다. 도 5(b)는 t=t1이며, 도 4(b)와 같이, 도 5(a)로부터 캐필러리(28)가 +Z 방향으로 조금 올라가고, X 방향으로 X1 이동했을 때이지만, 도 4(b)에 비해 루프가 높게 형성되어 있다. 이 때, 와이어(30)는 아직 절단되어 있지 않다. 도 5(c)는 t=t3이며, 캐필러리(28)는 +X 방향으로 X5까지 이동했을 때이다. X=X5는 도 3(c), (f)의 t=t3에서의 X=X3보다도 크고, 또한 t=t3, X=X5는 도 4(c)의 t=t2, X=X4보다도 길고, 큰 값이다. 여기에서도 와이어(30)는 아직 절단되어 있지 않다. 이와 같이, 길고 높은 루프가 형성되는 경우에는, 제 2 본드점(102)에서 불착 상태이어도, 와이어(30)가 절단될 때까지 시간적으로 여유가 있어, 상기 2개의 경우를 오판정할 가능성이 낮아진다. 또한, 도 3부터 도 5에 나타내는 +X 방향으로의 각 이동거리의 관계는 X1<X4<X2<X3<X5 대로이다.
이와 같이, 짧고 낮은 루프가 형성되는 경우일수록, 불착 판정 회로(36)는 상기 2개의 경우를 구별할 수 없게 된다. 돌출길이 판정 회로(38)와 돌출길이 검출 링(40)은 이 2개의 경우를 적확하게 구별한다.
와이어(30)가 제 2 본드점(102)에서 절단된 경우에는, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어(30)의 돌출길이가 짧아, 적절한 값으로 된다. 이에 반해 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단된 경우에는, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어(30)의 돌출길이가 길어, 부적절한 값으로 된다. 돌출길이 판정 회로(38)와 돌출길이 검출 링(40)은 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어(30)의 돌출길이가 적절한지 아닌지를 판정하고, 이것에 의해, 불착 판정 회로(36)를 판정할 수 없는 2개의 경우를 구별한다.
도 6은 돌출길이 판정 회로(38)와 돌출길이 검출 링(40)의 구성을 도시하는 도면이다. 여기에서는 캐필러리(28)로부터 돌출하는 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)가 도시되어 있다.
본딩 헤드(18)에 부착되는 돌출길이 검출 링(40)은 캐필러리(28)와 동축에 배치되는 둥근 고리 형상의 부재이다. 돌출길이 검출 링(40)의 둥근 고리 형상의 개구부는, -Z 방향으로부터 +Z 방향을 향하여, 즉, 본딩 스테이지(14)에서 보아 상방측을 향하여, 처음에는 일정한 내경으로, 그 후, 점차로 내경이 넓혀지는 유발 형상의 형상을 갖는다. 도 6의 부호를 사용하여 설명하면, 돌출길이 검출 링(40)의 외경은 DO이고, Z 방향의 치수인 높이는 HR이다. -Z 방향의 단부인 바닥면으로부터 높이(HI)의 범위의 내경은 DI이며, 그것보다 상면측을 향하여, 각도(α)의 경사로 내경이 점차로 커진다.
돌출길이 검출 링(40)의 치수의 일례를 들면, 외경(DO)은 약 4mm, 전체 높이(HR)는 약 1mm, 일정한 내경 부분의 높이(HI)는 약 0.2mm, 일정한 내경(DI)은 약 2.5mm, 각도(α)는 약 45도이다. 이러한 돌출길이 검출 링(40)은 적당한 금속 재료를 소정의 형상으로 가공한 것을 사용할 수 있다.
돌출길이 검출 링(40)은 본딩 헤드(18)에 부착되므로, 캐필러리(28)의 XY 평면 내의 이동에 대해서는 동일하게 이동하지만, 캐필러리(28)의 Z 방향의 이동에 대해서는 고정 위치를 취한다. 즉, 돌출길이 검출 링(40)의 둥근 고리 형상의 개구부의 중심축은 캐필러리(28)의 길이 방향축과 일치하도록 배치되고, 캐필러리(28)는 돌출길이 검출 링(40)의 둥근 고리 형상의 개구부의 중심축을 따라 Z 방향으로 이동한다. 제 1 본드점(100), 제 2 본드점(102)에서 와이어 본딩 처리를 행하고 있을 때는, 캐필러리(28)의 선단은 돌출길이 검출 링(40)의 바닥면보다도 -Z 방향에 있다.
돌출길이 판정을 행행할 때는, 캐필러리(28)는 +Z 방향으로 끌어 올려진다. 도 6에서는, 돌출길이 판정이 행해질 때의 캐필러리(28)의 선단 위치가 돌출길이 검출 링(40)의 일정한 내경(DI) 부분의 상단으로부터 높이(HG)로서 도시되어 있다. 높이(HG)는 와이어(30)가 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(110)의 연장된 끝이 돌출길이 검출 링(40)의 일정한 내경(DI) 부분의 높이(HI)의 범위에 들어가도록 한다. 이와 같이 높이(HG)를 설정함으로써 돌출길이 검출 링(40)과 와이어 테일(110) 사이의 방전 스파크의 유무 검출을 정확하게 행할 수 있다.
돌출길이 판정 회로(38)는 돌출길이 검출 링(40)과 와이어(30) 사이에 소정의 검사 전압을 인가했을 때의 통전의 유무의 검출 및 그 사이에 소정의 검사 고전압을 인가했을 때의 방전 스파크의 유무의 검출에 기초하여, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)의 적절/부적절을 판정한다. 돌출길이 판정 회로(38)는 검사 고전압(112)과 검출부(114)로 구성되고, 한편 단자는 돌출길이 검출 링(40)에 접속되고, 다른 한편, 와이어 클램퍼(32)에 접속된다. 검사 고전압(112)은 직류 전압이며, 검출부(114)는 전류값을 검출한다.
와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)가 짧을 때는, 돌출길이 검출 링(40)과 와이어 테일(110) 사이에 방전 스파크가 생기지 않으므로, 검출부(114)에서는 전류값이 검출되지 않는다. 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)가 적당히 길어지면, 돌출길이 검출 링(40)과 와이어 테일(110) 사이에 방전 스파크가 발생하므로, 검출부(114)에서는 돌발적인 펄스 형상의 전류값을 검출한다. 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)가 지나치게 길어 돌출길이 검출 링(40)에 접촉하면, 와이어 테일(110)과 돌출길이 검출 링(40) 사이가 전기적으로 도통하여, 검출부(114)에서는 통전이 확인된다. 이와 같이, 검출부(114)가 검출하는 전류값에 의해, 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)의 길이를 판정할 수 있다.
도 3(a)부터 (c)와 같이, 제 2 와이어 본딩 처리가 정상적으로 행해져 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 절단된 경우와, 도 3(d)부터 (f)와 같이, 제 2 와이어 본딩 처리가 부적절하여 제 2 본드점(102)이 불착 상태 그대로 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단된 경우의 2개를 구별하기 위해서는, 도 3(c)의 정상인 경우의 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)를 적절 돌출길이로 하여, 그 때에는 스파크 방전이 발생하지 않도록 하고, 적절 돌출길이를 초과하는 돌출길이(LT)일 때에 스파크 방전이 발생하도록, 검사 고전압(112)을 설정하는 것이 좋다. 1개의 와이어 본딩 처리 공정이 정상적으로 완료된 경우에는, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)가 일정하다. 이에 반해 1개의 와이어 본딩 공정에서 이상이 발생한 경우에는, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)는 편차가 있어, 일반적으로 정상인 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)에 비해 그 길이가 길어지는 경향이 있다.
도 7은 스파크 방전이 발생하는 검사 고전압과 와이어 길이(LL)의 관계를 도시하는 도면이다. 도 7의 횡축은 와이어 길이(LL)이며, 종축은 검사 고전압(HV)이다. 스파크 방전이 발생하는 검사 고전압은 특성선(116)으로 표시된다. 특성선(116)에 표시되는 바와 같이, 와이어 길이(LL)가 짧아지면 스파크 방전을 생기게 하는데 필요한 검사 고전압(HV)이 높아지고, 와이어 길이(LL)가 길어지면 스파크 방전을 생기게 하는데 필요한 검사 고전압(HV)이 낮아진다.
따라서, 특성선(116)을 사용하여, 와이어 길이(LL)에 대응하는 검사 고전압(HV)을 구하고, 이것을 돌출길이 판정 회로(38)의 검사 고전압(112)으로서 설정하면, 스파크 방전이 발생하지 않으면 돌출길이(LT)가 적절하고, 도 3(c)에 도시하는 정상 상태인 것으로 된다. 반대로, 그렇게 하여 설정된 검사 고전압(112)하에서 스파크 방전이 발생하면, 돌출길이(LT)가 부적절하여, 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 와이어(30)의 절단이 발생한 것이라고 판단할 수 있다.
또한, 검사 고전압(HV)이 지나치게 높으면, 돌출길이(LT)가 적절 돌출길이일 때에도 스파크 방전을 생기게 해버린다. 즉, 그 검사 고전압에서는, 적절 돌출길이 인가에 대하여 오검출하게 된다. 이것을 오검출하는 영역으로 하면, 도 7의 예에서는 HV가 3300V 이상이 될 때가 오검출하는 영역이다.
검사 고전압(HV)이 지나치게 낮으면, 돌출길이(LT)가 적절 돌출길이를 초과할 때에도 스파크 방전이 발생하지 않는다. 즉, 그 검사 고전압에서는, 적절 돌출길이 인가에 대하여 검출할 수 없다. 이것을 불검출의 영역으로 하면, 도 7의 예에서는, HV가 2400V 이하가 될 때가 불검출의 영역이다.
도 7에서 절단 검출 가능으로서 표시되는 영역은 와이어 길이(LL)가 충분히 길 때이다. 와이어 길이(LL)가 충분히 길 때는, 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에 형성되는 루프의 형상에 여유가 있고, 제 2 본드점(102)이 불착이어도, 와이어(30)를 끌어당김으로써 와이어(30)가 절단될 때까지 여유가 있다. 따라서, 와이어(30)가 절단되기 전에, 불착 판정 회로(36)가 제 2 본드점(102)에서의 불착을 판정할 수 있다. 도 7의 예에서는, 와이어 길이(LL)가 1000㎛ 이상으로 될 때가 절단 검출 가능한 영역이다.
특성선(116)은 이러한 오검출하는 영역, 불검출의 영역, 절단 검출 가능한 영역으로 둘러싸여, 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)에 따라 스파크 방전이 생기는 영역 중에서, 적절한 돌출길이일 때에는 스파크 방전이 발생하지 않고, 적절한 돌출길이를 초과할 때에는 스파크 방전이 발생하는 검사 고전압의 값을 연결시켜서 얻어진 특성선이다.
다시 도 1로 되돌아와, 컴퓨터(60)는 와이어 본딩 장치(10)의 각 요소의 동작을 전체적으로 제어한다. 컴퓨터(60)는 CPU인 제어부(80)와, 제어부(80)와, 각종 인터페이스 회로와, 메모리(82)를 포함하여 구성된다. 이것들은 서로 내부 버스로 접속된다.
각종 인터페이스 회로는 CPU인 제어부(80)와 와이어 본딩 장치(10)의 각 요소 사이에 설치되는 구동 회로 또는 버퍼 회로이다. 도 1에서는, 인터페이스 회로를 단지 I/F로서 나타냈다. 각종 인터페이스 회로는 XY 스테이지(16)에 접속되는 XY 스테이지 I/F(62), Z 모터(20)에 접속되는 Z모터 I/F(64), 초음파 진동자(26)에 접속되는 초음파 진동자 I/F(66), 클램퍼 개폐부(34)에 접속되는 클램퍼 개폐 I/F(68), 절단 판정 회로로서 기능하는 불착 판정 회로(36)에 접속되는 절단 회로 I/F(70), 돌출길이 판정 회로(38)에 접속되는 돌출길이 판정 회로 I/F(72)이다.
메모리(82)는 각종 프로그램과, 각종 제어 데이터를 저장하는 기억 장치이다. 각종 프로그램은, 제 1 와이어 본딩 처리에 관한 제 1 본딩 프로그램(84), 제 2 와이어 본딩 처리에 관한 제 2 본딩 프로그램(86), 와이어 절단을 위한 캐필러리 이동 처리에 관한 이동 처리 프로그램(88), 와이어(30)의 절단 판정 처리에 관한 절단 판정 처리 프로그램(90), 와이어(30)의 돌출길이 판정 처리에 관한 돌출길이 판정 처리 프로그램(92), 와이어 절단이 이상한 것을 나타내는 이상 출력 처리에 관한 이상 출력 처리 프로그램(94), 이상 출력이 되었을 때에 다음 공정을 위한 버림 본드 처리에 관한 버림 본드 프로그램(95), 그 밖의 제어 처리에 관한 제어 프로그램(96)이다. 제어 데이터(98)로서는, 예를 들면, 도 7에서 설명한 와이어의 돌출길이와 검사 고전압과 스파크 유무에 관한 검출 관계 데이터 등이다.
상기 구성의 작용, 특히 컴퓨터(60)의 각 기능에 대하여, 도 8 이하를 사용하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 8은 반도체 장치의 제조 방법으로서의 와이어 본딩의 수순을 나타내는 플로우차트이다. 도 9는 도 8의 플로우차트의 3개의 판단 수순의 내용을 나타내는 도면이다. 도 10과 도 11은 돌출길이 검출 링(40)에 있어서의 스파크 방전의 유무를 나타내는 도면이다.
도 8은 와이어 본딩의 수순을 나타내는 플로우차트이며, 각 수순은 컴퓨터(60)의 메모리(82)에 저장되는 각 프로그램의 처리 수순에 대응한다. 와이어 본딩 장치(10)에 전원 등이 투입되면, 컴퓨터(60)를 포함하는 와이어 본딩 장치(10)의 각 구성 요소의 초기화가 행해진다.
다음에 본딩 스테이지(14)가 일단 인출되고, 본딩 대상물인 반도체 칩(6)이 탑재된 회로 기판(8)이 본딩 스테이지(14) 위에 위치 결정 세팅되고, 윈도우 클램퍼(50)에 의해 눌려서 고정된다. 본딩 스테이지(14)는 다시 초기 상태의 위치로 되돌려진다. 또한, 본딩 스테이지(14)는 본딩 조건에서 정해진 소정의 온도로 가열된다. 이 본딩 대상물 설정 공정은 회로 기판(8)의 자동 반송 장치를 사용하여 자동적으로 행해진다.
다음에 제 1 본딩 프로그램(84)이 제어부(80)에 의해 실행되고, 제 1 본드점(100)에서 제 1 와이어 본딩 처리가 행해진다(S10). 제 1 와이어 본딩 처리는, 우선, 와이어 클램퍼(32)가 벌어진 상태에서, 캐필러리(28)에 와이어(30)가 삽입통과되고 캐필러리(28)의 선단으로 와이어(30)가 돌출하는 상태로 된다. 그리고, 제어부(80)의 지령에 의해 XY 스테이지 I/F(62)와 Z모터 I/F(64)를 통하여, XY 스테이지(16)와 Z 모터(20)가 이동 구동되고, 선단으로 와이어(30)가 돌출되는 상태의 캐필러리(28)가 제 1 본드점(100)을 향하여 이동한다. 제 1 본드점(100)은 회로 기판(8)의 1개의 리드 위에 설정된다. 제 1 본드점(100)의 설정은 도 1에서는 도시되지 않은 위치 결정 카메라 등을 사용하여 행해진다.
제 1 본드점(100)에서는, 캐필러리(28)의 선단부와 회로 기판(8)의 리드 사이에 와이어(30)가 끼워져 눌려지고, 제어부(80)의 지령으로 초음파 진동자 I/F(66)를 통하여 초음파 진동자(26)가 작동되고, 그 초음파 진동 에너지와 Z 모터(20)의 구동 제어에 의한 캐필러리(28)의 압력과, 본딩 스테이지(14)로부터의 가열 온도에 의해, 와이어(30)와 리드 사이가 접합된다. 이와 같이 하여, 제 1 본드점(100)에서의 제 1 와이어 본딩 처리가 행해진다.
제 1 와이어 본딩 처리가 종료되면, 루프 형성 처리가 행해진다. 즉, 제 1 와이어 본딩 처리가 종료된 후, 와이어 클램퍼(32)를 벌린 상태에서 캐필러리(28)를 상방으로 상승시키고, 다음에 제 2 본드점(102)의 바로 위로 이동시킨다. 제 2 본드점(102)은 반도체 칩(6)의 1개의 패드 위에 설정된다. 캐필러리(28)의 이동 동안, 와이어(30)는 와이어 스풀(33)로부터 풀려나오고, 캐필러리(28)의 선단으로부터 필요한 와이어 길이만큼 연장된다. 캐필러리(28)의 이동은 제어부(80)의 지령에 의해 XY 스테이지(16)와 Z 모터(20)가 이동 구동됨으로써 행해진다.
루프 형성 처리 후, 제 2 와이어 본딩 처리가 행해진다(S12). 이 처리 수순은 제어부(80)가 제 2 본딩 프로그램(86)을 실행함으로써 행해진다. 루프 형성 처리 수순을 제 2 본딩 프로그램(86)에 포함시키고, 루프 형성 처리를 포함하여 제 2 와이어 본딩 처리로 해도 된다.
제 2 본드점(102)에서는, 제 1 와이어 본딩 처리와 마찬가지로, 캐필러리(28)의 선단부와 반도체 칩(6)의 패드 사이에 와이어(30)가 끼워져 눌려지고, 제어부(80)의 지령으로 초음파 진동자 I/F(66)를 통하여 초음파 진동자(26)가 작동되고, 그 초음파 진동 에너지와 Z 모터(20)의 구동 제어에 의한 캐필러리(28)의 압력과, 본딩 스테이지(14)로부터의 가열 온도에 의해, 와이어(30)와 패드 사이가 접합된다. 이와 같이 하여, 제 2 본드점(102)에서의 제 2 와이어 본딩 처리가 행해진다.
제 2 와이어 본딩 처리가 종료되면, 다음에 와이어 절단을 위한 이동 처리가 행해진다(S14). 이 처리 수순은 제어부(80)가 이동 처리 프로그램(88)을 실행함으로써 행해진다. 와이어 절단을 위한 이동 처리는 다음과 같이 행해진다.
제 2 본드점(102)에서의 접합 처리가 행해진 후, 제어부(80)의 지령으로, Z 모터 I/F(64)를 통하여 Z 모터(20)를 회전 제어하여 캐필러리(28)를 조금 상승시킨다. 다음에 제어부(80)의 지령으로, XY 스테이지 I/F(62)를 통하여 XY 스테이지(16)를 이동 구동시킴으로써, 와이어 테일을 비스듬히 위쪽으로 끌어 내고, 또한, 제어부(80)의 지령으로, 클램퍼 개폐 I/F(68)를 통하여 클램퍼 개폐부(34)에 지령을 주어 와이어 클램퍼(32)를 닫고, 그 상태에서, XY 스테이지 I/F(62)를 통하여 XY 스테이지(16)를 이동 구동시키고, 이것에 의해 캐필러리(28)를 XY 평면 내에서 이동시킨다.
즉, 와이어 클램퍼(32)로 와이어(30)를 끼운 상태에서 와이어(30)를 XY 평면 내에서 끌어당긴다. 제 2 본드점(102)에서의 접합 강도는 와이어(30)의 파단(破斷) 강도보다도 충분히 커지도록 제 2 와이어 본딩 처리의 조건 설정이 행해져 있으므로, 와이어(30)는 제 2 본드점(102)에서 절단된다.
와이어 절단을 위한 캐필러리(28)의 이동 처리가 행해지면, 와이어가 절단되었는지 아닌지의 판정이 행해진다(S16). 이 처리 수순은 제어부(80)가 절단 판정 처리 프로그램(90)을 실행함으로써 행해진다. 와이어 절단이 행해졌는지 아닌지는 제어부(80)의 지령으로, 절단 판정 회로 I/F(70)를 통하여 불착 판정 회로(36)를 작동시키고, 그 결과를 제어부(80)가 받아서 행해진다. S16에서, 와이어(30)가 절단되지 않았다고 판정될 때는, 제 2 본드점(102)에서의 불착이 있다고 하여 이상 신호를 출력한다(S26). S16에서, 와이어(30)가 절단되었다고 판정했을 때에도, 그대로 제 2 본드점(102)에서 정상적으로 접합이 행해졌다고 하면, 도 3에서 설명한 바와 같이, 오판정을 할 가능성이 있다.
그래서, 와이어 절단의 판정의 S16에서, 와이어(30)가 절단되었다고 판정되면, 다음에 캐필러리(28)의 선단으로부터 밀어내는 와이어 테일(110)에 대하여 돌출길이(LT)의 판정이 행해진다(S18). 돌출길이(LT)의 판정은 돌출길이 판정 회로(38)와 돌출길이 검출 링(40)을 사용하여 행해진다. 돌출길이(LT)의 판정은 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(110)이 돌출길이 검출 링(40)에 접촉하는 통전이 검출되지 않았는지 되었는지(S20)와, 통전이 검출되지 않을 때에, 소정의 검사 고전압하에서 방전 스파크가 검출되지 않았는지 되었는지(S22)의 2단계로 행해진다. 이들 처리 수순은 제어부(80)가 돌출길이 판정 처리 프로그램을 실행함으로써 행해진다.
이와 같이, 제 2 본드점(102)에서의 불착 판정은 S16, S20, S22의 3단계의 판정을 거쳐 행해지고, S16에서 와이어(30)가 절단되었다고 판정되고, S20에서 통전의 검출이 되지 않는다고 판정되고, S22에서 방전 스파크가 검출되지 않는다고 판정되면, 제 2 본드점(102)에서의 제 2 와이어 본딩이 정상으로 행해지고, 와이어(30)가 제 2 본드점(102)에서 정상적으로 절단되었다고 판정된다(S24).
한편, S16에서 와이어(30)가 절단되었다고는 판정되지 않을 때는, 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 불착이고 와이어(30)가 절단되지 않은 것으로 된다. S16의 판정이 긍정이고 S20에서 통전이 검출되면, 제 2 본드점(102)에서 와이어 불착이고, 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단되고, 캐필러리(28)로부터의 와이어 테일(110)의 돌출길이가 적절한 돌출길이를 상당히 초과하여 길다고 판단된다. S20의 판정이 긍정이고 S22에서 방전 스파크가 검출되면, 캐필러리(28)로부터의 와이어 테일(110)의 돌출길이(LT)가 적절한 돌출길이를 초과했다고 판정된다. 이들 각 경우에는 모두 이상 신호가 출력되고(S26), 와이어 본딩 장치(10)의 동작이 정지된다(S28). 이 처리 수순은 제어부(80)가 이상 출력 처리 프로그램(94)을 실행함으로써 행해진다.
제 2 본드점(102)에서의 불착 판정에 관한 3단계의 판정의 모습을 도 9에 도시한다. 도 9(a)와 (b)는 제 2 와이어 본딩 처리를 행하고 있을 때의 캐필러리(28), 돌출길이 검출 링(40)의 배치 관계를 나타내는 단면도와 평면도이다.
도 9(c)는 제 2 본드점(102)에서의 접합이 정상적으로 행해지고, 와이어(30)가 제 2 본드점(102)에서 정상적으로 절단된 경우를 나타내는 도면이며, 도 8에서의 S16의 판정이 긍정적이 되었을 때에 대응한다. 이 경우, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(120)의 돌출길이가 적절한 돌출길이가 되고, 와이어 클램퍼(32)에서의 와이어(30)와 돌출길이 검출 링(40) 사이에 소정의 검사 고전압이 인가되었을 때, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(120)과 돌출길이 검출 링(40) 사이에 방전 스파크가 발생하지 않는다.
도 9(d)는 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 불착이고, 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단되어, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(122)의 돌출길이(LT)가 지나치게 길 때이다. 이 때는 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(122)이 돌출길이 검출 링(40)에 접촉하고, 돌출길이 판정 회로(38)가 통전의 검출을 한 경우를 나타내는 도면이며, 도 8에서의 S20의 판정이 부정되었을 때에 대응한다.
도 9(e)는 제 2 본드점(102)에서 와이어(30)가 불착이며, 와이어(30)가 제 1 본드점(100)과 제 2 본드점(102) 사이에서 절단되어, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(124)의 돌출길이(LT)가 미리 정한 적절한 돌출길이를 초과했을 때이다. 이 때는 와이어 클램퍼(32)에서의 와이어(30)와 돌출길이 검출 링(40) 사이에 소정의 검사 고전압이 인가되었을 때에, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(124)과 돌출길이 검출 링(40) 사이에 방전 스파크가 발생한다. 즉, 돌출길이 판정 회로(38)가 방전 스파크 검출을 한 경우에, 도 9에서의 S22의 판정이 부정되었을 때에 대응한다.
도 10과 도 11은, 돌출길이 판정 회로(38)에서 소정의 검사 고전압이 설정되었을 때에, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일과 돌출길이 검출 링(40) 사이의 방전의 유무의 예를 나타내는 도면이다. 소정의 검사 고전압은 와이어 본딩의 제 1 본드점(100)으로부터 제 2 본드점(102) 사이의 와이어 길이나 와이어 직경 등의 각종 설정 조건에 기초하여 미리 정해진 적절한 돌출길이 범위의 와이어 테일의 돌출길이(LT)에서는 방전 스파크가 발생하지 않고, 적절한 돌출길이를 초과하는 돌출길이(LT)에서는 방전 스파크가 발생하도록 설정된다.
도 10은 도 9(c)의 경우에 대응하여, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(120)의 돌출길이(LT)가 적절한 돌출길이일 때이며, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(120)과 돌출길이 검출 링(40) 사이에서 방전 스파크가 발생하고 있지 않다.
도 11은, 도 9(e)의 경우에 대응하여, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(124)의 돌출길이(LT)가 검사 고전압에 대응하는 적절한 돌출길이를 초과했을 때이며, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(124)과 돌출길이 검출 링(40) 사이에서 방전 스파크(126)이 발생하고 있다.
이와 같이, 불착 판정 회로(36)와 함께, 돌출길이 검출 링(40)과 돌출길이 판정 회로(38)를 사용함으로써 캐필러리(28)에 의한 웨지 본딩에 금선보다 신축성이 작은 알루미늄선을 사용해도, 제 2 본드점(102)에서의 불착을 적확하게 판정할 수 있다.
상기에서는, S26에서 이상 신호 출력이 되면, S28에서 와이어 본딩 장치(10)의 동작이 정지되는 것으로 했다. 이상 신호 출력이 될 때는, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일의 돌출길이(LT)가 부적절로 되어 있다. 그래서, S26과 S28 사이에 버림 본드 처리(S27)를 행하여, 와이어(30)의 돌출길이를 적절한 것으로 하는 것이 좋다. 버림 본드 처리는 제어부(80)가 버림 본드 프로그램(95)을 실행함으로써 행해진다. 버림 본드 처리는 회로 기판(8)의 리드 중에서 적당한 넓이를 갖는 것을 버림 본드용의 리드로서 사용해도 되고, 또한 반도체 칩(6)에서도, 제품으로서 실제로 해가 없는 부분이면, 버림 본드를 행하는 장소나 위치는 한정되지 않는다. 이하에서는, 버림 본드 처리를 행하는 예로서, 도 9(d)의 와이어 테일(122)에 대하여, 그 돌출길이(LT)를 적절하게 하는 경우에 대하여 기술한다.
도 12는 첫번째 와이어 본딩과 두번째 와이어 본딩 사이에 버림 본드 처리가 행해지는 것을 나타내는 도면이며, 본딩 스테이지(14)를 캐필러리(28)측으로부터 -Z 방향으로 본 부분도이다. 여기에서는, 회로 기판(8)의 5개의 리드(7)와, 버림 본드에 사용되는 리드(9)와, 반도체 칩(6)의 5개의 패드(5)가 표시되어 있다.
여기에서, 첫번째로 행해지는 와이어 본딩은 회로 기판(8)의 리드(7)에 설치되는 제 1 본드점(100)과, 반도체 칩(6)의 패드(5)에 설치되는 제 2 본드점(102) 사이를 와이어(130)에 의해 접속하는 것이다. 두번째로 행해지는 와이어 본딩은 회로 기판(8)의 리드(7)에 설치되는 제 1 본드점(132)과, 반도체 칩(6)의 패드(5)에 설치되는 제 2 본드점(134) 사이를 와이어(136)에 의해 접속하는 것이다. 와이어(130)의 접속 방향과, 와이어(136)의 접속 방향은 서로 약 70도의 각도의 차를 갖는다.
리드(9)에 설치되는 버림 본드점(107)은 첫번째 와이어 본딩에서의 와이어(130)의 제 2 본드점(102)에서 캐필러리(28)로부터 돌출하는 와이어 테일(122)의 돌출길이(LT)가 부적절해도, 두번째 와이어 본딩으로 원활하게 이행할 수 있도록, 버림 본드가 행해지는 위치이다. 버림 본드는 첫번째 와이어 본딩의 제 2 본드점(102)에서의 처리가 종료되고, 두번째 와이어 본딩의 제 1 본드점(132)의 처리가 개시되기 전에 행해진다.
즉, 도 8에서, 이상 신호 출력 처리(S26)가 행해지면, 다음에 버림 본드 처리(S27)가 행해진다. 이 처리 수순은 제어부(80)가 버림 본드 프로그램(95)을 실행함으로써 행해진다. 버림 본드 처리는 XY 스테이지 I/F(62)와 Z 모터 I/F(64)를 통하여 캐필러리(28)를 이동시키고, 클램퍼 개폐 I/F(68)를 통하여, 와이어 클램퍼(32)를 개폐시키고, 초음파 진동자 I/F(66)를 통하여 초음파 진동자(26)를 작동시켜, 다음과 같이 하여 행해진다.
캐필러리(28)의 선단으로부터 와이어 테일(122)이 돌출되는 와이어(30)를 유지하고, 버림 본드용의 리드(9)에 설치된 버림 본드점(107)의 바로 위로 캐필러리(28)를 이동한다. 도 13은 회로 기판(8)의 버림 본드점(107)의 바로 위에 캐필러리(28)가 이동한 것을 나타내는 도면이다.
다음에 와이어 테일(122)을 선단에 유지한 상태에서 캐필러리(28)를 -Z 방향으로 하강시켜, 버림 본드점(107)에서 와이어 본딩을 행한다. 즉, 제어부(80)의 지령으로 초음파 진동자 I/F(66)를 통하여 초음파 진동자(26)가 작동되고, 그 초음파 진동 에너지와 Z 모터(20)의 구동 제어에 의한 캐필러리(28)의 누름력과, 필요에 따라서는, 본딩 스테이지(14)로부터의 가열온도에 의해, 와이어 테일(122)과 회로 기판(8)의 리드(9) 사이가 접합된다. 도 14는 버림 본드점(107)에서, 와이어 테일(122)과 회로 기판(8) 사이가 접합되는 것을 나타내는 도면이다.
버림 본드점(107)에서 와이어 테일(122)과 회로 기판(8)이 접합되면, 다음에 와이어 테일 동작 및 와이어 컷 동작으로서, 와이어 클램퍼(32)를 닫은 상태에서 캐필러리(28)를 버림 본드점(107)으로부터 바로 위로 +Z 방향으로 상승시킨다. 버림 본드점(107)에서의 접합 강도는 와이어(30)의 파단 강도보다도 충분히 커지도록 버림 본드 처리의 조건 설정이 행해지고 있으므로, 와이어(30)는 버림 본드점(107)에서 절단된다. 이와 같이 캐필러리(28)의 이동 처리에 의해, 와이어(30)가 버림 본드점(107)로부터 끌어당겨지고, 와이어(30)의 절단이 행해진다.
도 15는 도 14의 상태로부터 캐필러리(28)가 XY 평면 방향으로 소정 거리 이동하고 +Z 방향으로 Z2로 표시되는 비스듬히 상방으로 상승되고, 와이어(30)가 버림 본드점(107) 부분에서 절단 상태(128)로 된 것을 나타내는 도면이다. 도 15에는 버림 본드점(107)측에 남은 부분과, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일(140)이 표시된다.
이와 같이, 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일의 돌출길이(LT)가 부적절하여 이상 신호 출력으로 될 때에도, 버림 본드 처리를 행함으로써 캐필러리(28)의 선단으로부터 돌출하는 와이어 테일의 돌출길이(LT)를 적절한 것으로 할 수 있어, 다음의 와이어 본딩 처리에 적합한 상태가 된다. 도 8의 플로우차트에는 버림 본드 처리(S27)를 이상 신호 출력의 직후에 행해지는 것과 같이 기재했지만, 버림 본드 처리를 와이어 본딩 장치(10)의 정지(S28) 후에 행해도 된다. 또한, 도 8의 플로우차트에는 와이어 본딩 장치(10)의 정지(S28) 후는 종료(END)로 했지만, 그대로 다음 와이어 본딩 처리로 진행해도 된다.
본 발명은, 이상에서 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 의해 규정되어 있는 본 발명의 기술적 범위 또는 본질로부터 일탈하지 않는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것이다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은, 캐필러리를 사용하여 와이어 본딩을 행하는 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 방법에 이용할 수 있다.
5 패드 6 반도체 칩
7, 9 리드 8 회로 기판
10 와이어 본딩 장치 12 가대
14 본딩 스테이지 16 XY 스테이지
18 본딩 헤드 20 Z 모터
22 Z 구동암 24 초음파 트랜스듀서
26 초음파 진동자 28 캐필러리
30, 130, 136 와이어 32 와이어 클램퍼
33 와이어 스풀 34 클램퍼 개폐부
36 불착 판정 회로 38 돌출길이 판정 회로
40 돌출길이 검출 링 50 윈도우 클램퍼
60 컴퓨터 62 XY 스테이지 I/F
64 Z 모터 I/F 66 초음파 진동자 I/F
68 클램퍼 개폐 I/F 70 절단 판정 회로 I/F
72 돌출길이 판정 회로 I/F 80 제어부
82 메모리 84 제 1 본딩 프로그램
86 제 2 본딩 프로그램 88 이동 처리 프로그램
90 절단 판정 처리 프로그램 92 돌출길이 판정 처리 프로그램
94 이상 출력 처리 프로그램 95 버림 본드 프로그램
96 제어 프로그램 98 제어 데이터
100, 132 제 1 본드점 102, 134 제 2 본드점
103, 104, 105, 128 절단 상태 106 인가 전원
107 버림 본드점 108 측정부
110, 120, 122, 124, 140 와이어 테일
112 검사 고전압 114 검출부
116 특성선 126 방전 스파크.

Claims (9)

  1. 와이어를 삽입통과시키는 캐필러리,
    상기 캐필러리와 동축에 배치되는 둥근 고리 형상의 와이어 돌출길이 검출 링, 및
    상기 와이어 돌출길이 검출 링과 상기 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가했을 때의 통전의 유무의 검출에 기초하여, 상기 캐필러리의 선단으로부터 돌출하는 상기 와이어의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하는 돌출길이 판정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통전은, 상기 와이어 돌출길이 검출 링과 상기 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가하여 비도통 상태로 검출되었다면, 상기 와이어 돌출길이 검출 링과 상기 와이어 사이에 소정의 검사 고전압을 인가하여 방전 스파크의 유무의 검출을 하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출길이 판정부는,
    상기 와이어의 돌출길이와 상기 검사 고전압과 상기 스파크의 유무에 관한 검출 관계를 미리 구해 두고, 와이어 본딩의 본딩 조건에 따라 상기 검사 고전압을 설정하고, 상기 본딩 조건에 적합한 상기 와이어의 돌출길이인지 아닌지를 판정하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 1 본드점에서의 와이어 본딩에 계속하여 제 2 본드점에서의 와이어 본딩을 행한 후, 상기 와이어를 클램프 상태로 하여 상기 캐필러리를 이동함으로써 상기 와이어를 상기 제 2 본드점으로부터 절단하는 처리를 행한 후에, 본딩 대상물과 상기 클램프 상태의 상기 와이어 사이에 소정의 전기 신호를 인가하고, 그 응답에 기초하여 상기 와이어가 절단된 것인지 아닌지를 판정하는 절단 판정부를 구비하고,
    상기 돌출길이 판정부는, 상기 절단 판정부에서 상기 와이어가 절단되었다고 판정한 경우에, 상기 와이어의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하고, 상기 와이어의 돌출길이가 부적절일 때에, 상기 제 2 본드점에서의 본딩이 행해지지 않고, 상기 제 1 본드점과 상기 제 2 본드점 사이에서 상기 와이어가 절단되었다고 하여 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    와이어의 돌출길이가 부적절이라고 판정되었을 때, 미리 정한 버림 본드점을 사용하여, 와이어의 절단된 선단 부분을 적절한 돌출길이로 하는 버림 본드 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 본드점 및 상기 제 2 본드점에서의 상기 와이어 본딩은 웨지 본딩 방식으로 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  7. 와이어 본딩의 제 1 본드점에서, 와이어를 삽입통과시키는 캐필러리를 사용하여 웨지 본딩 방식으로 제 1 본딩 대상물과 상기 와이어 사이를 접합하는 제 1 와이어 본딩 처리 공정,
    상기 제 1 본드점에서의 상기 와이어 본딩 후, 상기 제 1 본드점으로부터 소정의 와이어 길이로 상기 와이어를 연장하고, 상기 와이어 본딩의 상기 제 2 본드점에서, 제 2 본딩 대상물과 상기 와이어 사이를 접합하는 제 2 와이어 본딩 처리 공정,
    상기 제 2 본드점에서의 상기 와이어 본딩 후, 상기 와이어를 상기 제 2 본드점으로부터 절단하기 위하여, 상기 와이어를 클램프 상태로 하여, 상기 와이어를 삽입통과시킨 캐필러리를 이동하는 이동 처리 공정,
    상기 와이어의 절단을 위한 상기 캐필러리의 이동을 행한 후에, 상기 제 2 본딩 대상물과 상기 와이어 사이에 소정의 전기 신호를 인가하고, 그 응답에 기초하여 상기 와이어가 절단되었는지 아닌지를 판정하는 절단 판정 처리 공정,
    상기 와이어가 절단되어 있다고 판정한 경우에, 상기 캐필러리와 동축에 배치되는 둥근 고리 형상의 와이어 돌출길이 검출 링과 상기 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가했을 때의 통전의 유무의 검출에 기초하여, 상기 캐필러리의 선단으로부터 돌출하는 상기 와이어의 돌출길이의 적절/부적절을 판정하는 돌출길이 판정 공정, 및
    상기 와이어의 돌출길이가 부적절일 때에, 상기 제 2 본드점에서의 본딩을 행하지 않고, 상기 제 1 본드점과 상기 제 2 본드점 사이에서 상기 와이어가 절단되었다고 하여 이상 신호를 출력하는 출력 처리 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 통전은 상기 와이어 돌출길이 검출 링과 상기 와이어 사이에 소정의 검사 전압을 인가하여 비도통 상태로 검출되었다면, 상기 와이어 돌출길이 검출 링과 상기 와이어 사이에 소정의 검사 고전압을 인가하여 방전 스파크의 유무의 검출을 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    와이어의 돌출길이가 부적절이라고 판정되었을 때, 미리 정한 버림 본드점을 사용하여, 와이어의 절단된 선단 부분을 적절한 돌출길이로 하는 버림 본드 처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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