TWI451507B - Engagement means and the cleaning tool of the joining method - Google Patents

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TWI451507B
TWI451507B TW101111813A TW101111813A TWI451507B TW I451507 B TWI451507 B TW I451507B TW 101111813 A TW101111813 A TW 101111813A TW 101111813 A TW101111813 A TW 101111813A TW I451507 B TWI451507 B TW I451507B
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bonding
wire
cleaning
joining
bonding tool
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Inventor
Toru Maeda
Tetsuya Utano
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Shinkawa Kk
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Description

接合裝置及接合工具之洗淨方法
本發明係關於具備接合工具前端部之洗淨機能之接合裝置與接合工具之洗淨方法。
於半導體裝置之製程中，使用將載置於引線框架之半導體晶片之墊部與引線框架之墊部連接之接合裝置。此種接合裝置係具備稱為楔形工具或毛細管之接合工具，使用插通於接合工具之金屬線，構成為可將半導體晶片之墊部與引線框架之墊部連接。
連接越多金屬線就會有越多異物附著於接合工具前端部，於接合產生不良之可能性越大。為了抑制此種不良，開發將附著於接合工具前端部之異物洗淨之技術。
例如，於日本特開2008-21943號公報係有揭示毛細管之前端於可插入之洗淨用箱體設置電漿炬，從電漿炬之電漿噴出口使電漿噴出來將毛細管之前端部洗淨，將排氣從排氣口排出之接合裝置(專利文獻1)。
此外，於日本特開2008-218789號公報係有揭示於被接合構件之周圍設置電漿照射部，在往被接合構件之金屬線接合前使毛細管移動至電漿照射部並藉由電漿照射來將附著於毛細管之前端部之有機物除去之打線方法(專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2008-21943號公報
專利文獻2：日本特開2008-218789號公報
然而，在記載於上述專利文獻1與專利文獻2之發明係於於接合工具前端部與其側面部之洗淨後實施之接合作業中，有接合位置之接合之變形球體之徑超過預定之尺寸而在與鄰接之墊部之間產生電氣短路等各種不良之可能性或於接合位置接合後之球體之厚度變厚，有接合強度低下之可能性。
針對上述問題，鑑於上述問題點，本發明係以提供不使接合位置之接合之變形球體之直徑增大而可將接合工具洗淨之接合技術為目的之一。
本案發明者係在銳意分析後，找出因於接合工具之洗淨時照射之電漿之照射而對金屬線給予之能量之殘留為原因。若因電漿照射而給予之能量殘留於金屬線，於其後之接合作業時會於為了球形成而給予之能量過度加上上述電漿照射造成之殘留能量。因過剩加上之能量會有比預定大之球體形成。若將此過大之球體對墊部接合，接合位置之接合之變形球體之直徑會過度增大或接合位置接合後之球體之厚度變厚，產生上述問題。
針對上述問題，本發明之接合裝置具備以下之構成。
1、一種接合裝置，構成為可將接合工具洗淨，其特徵在於：具備於金屬線之前端形成金球之放電裝置、將形成於前述金屬線之前端之前述金球接合於第1接合位置之接合工具、照射電漿以將前述接合工具洗淨之電漿照射裝置、控制前述放電裝置、前述接合工具、前述電漿照射裝置之控制裝置，前述控制裝置係構成為可實行
包含(a)往從接合工具前端延出之前述金屬線之前端形成前述金球之球體形成步驟、(b)將形成於從前述接合工具前端延出之前述金屬線之前端之前述金球以前述接合工具往前述第1接合位置接合而形成變形球體之第1接合步驟、(c)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時將前述接合工具沿著既定之軌跡往第2接合位置之方向使前述金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟、(d)使從前述接合工具前端延出之前述金屬線接合於前述第2接合位置之第2接合步驟、(e)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時使上升並在到達既定之高度後將夾持具關閉而將前述金屬線 從前述第2接合位置切斷再從前述接合工具前端使前述金屬線延出之金屬線切割步驟、之打線步驟(A)、包含(f)藉由前述電漿之照射而將前述接合工具洗淨之接合工具洗淨步驟之洗淨步驟(B)，係在實行既定次數之前述打線步驟(A)後實行前述洗淨步驟(B)者，禁止因前述洗淨步驟(B)之前述接合工具洗淨步驟(f)而賦予之前述電漿之照射之能量對以前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)形成之前述金球產生影響。
本發明之接合裝置具備以下之追加之態樣亦可。
2、前述控制裝置係於打線步驟(A)時係以前述球體形成步驟(a)、前述第1接合步驟(b)、前述金屬線彎曲步驟(c)、前述第2接合步驟(d)、前述金屬線切割步驟(e)之順序實行，於前述洗淨步驟(B)時係實行接合工具洗淨步驟(f)，接著在做為前述洗淨步驟(B)之一部分而實行前述球體形成步驟(a)之後實行將形成於前述金屬線之前端之金球往虛擬接合位置接合之虛擬接合步驟(g)。
3、前述控制裝置係在實行虛擬接合步驟(g)之後做為前述洗淨步驟(B)之一部分而實行前述金屬線切割步驟(e)，接著實行其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)。
4、前述虛擬接合位置係對位用圖案。
5、前述控制裝置係於打線步驟(A)時係以前述球體形成步驟(a)、前述第1接合步驟(b)、前述金屬線彎曲步驟(c)、前述第2接合步驟(d)、前述金屬線切割步驟(e)之順序實行，於前述洗淨步驟(B)時係實行其次之前述打線步驟(A)用之球體形成步驟(a)後再實行前述接合工具洗淨步驟(f)。
6、實行前述接合工具洗淨步驟(f)後，至少在到因前述電漿之照射而賦予之能量衰減為止之禁止期間經過後才實行其次之前述第1接合步驟(b)。
7、前述控制裝置係於打線步驟(A)時係以前述球體形成步驟(a)、前述第1接合步驟(b)、前述金屬線彎曲步驟(c)、前述第2接合步驟(d)、前述金屬線切割步驟(e)之順序實行，於前述洗淨步驟(B)時係實行前述接合工具洗淨步驟(f)，其後至少在因前述電漿之照射而賦予之能量衰減為止之禁止期間禁止其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)之實行。
8、前述禁止期間係到前述電漿之照射後因前述電漿之照射而賦予之能量造成之前述金球之直徑之增大實質上觀察不到為止之期間。
9、前述控制裝置係在實行既定次數之前述打線步驟(A)後實行前述接合工具洗淨步驟(f)。
本發明之接合工具之洗淨方法具備打線步驟(A) 與洗淨步驟(B)，該打線步驟(A)包含(a)往從接合工具前端延出之前述金屬線之前端形成金球之球體形成步驟、於前述球體形成步驟之後(b)將形成於從前述接合工具前端延出之前述金屬線之前端之前述金球以前述接合工具往前述第1接合位置接合而形成變形球體之第1接合步驟、於前述第1接合步驟之後(c)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時將前述接合工具沿著既定之軌跡往第2接合位置之方向使前述金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟、於前述金屬線彎曲步驟之後(d)使從前述接合工具前端延出之前述金屬線接合於前述第2接合位置之第2接合步驟、於前述第2接合步驟之後(e)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時使上升並在到達既定之高度後將夾持具關閉而將前述金屬線從前述第2接合位置切斷再從前述接合工具前端使前述金屬線延出之金屬線切割步驟，該洗淨步驟(B)包含在實行既定次數之前述打線步驟(A)之後藉由前述電漿之照射而將前述接合工具洗淨之接合工具洗淨步驟(f)，禁止因前述洗淨步驟(B)之前述接合工具洗淨步驟(f)而賦予之前述電漿之照射之能量對以前述打線步驟(A)用 之前述球體形成步驟(a)形成之前述金球產生影響。
上述之本發明之接合裝置中之追加之態樣2~9之各者係亦可適用於本發明之接合工具之洗淨方法。
根據本發明，禁止對接合工具賦予之殘留能量之影響對形成於金屬線之接合之金球產生影響，故抑制於接合位置之接合之變形球體之直徑之増大，可迴避與鄰接之墊部之間產生電氣短路或接合強度之低下等。
於以下說明本發明之實施之形態。於以下之圖面之記載中，相同或類似之構成要素係以相同或類似之符號表示。圖面係例示，各部之尺寸或形狀係示意者，不應將本案發明之技術範圍限定於該實施之形態而解釋。
(定義)
將在本說明書使用之用語如以下定義。
「接合工具」：係指於打線方法之實施使用之裝置，於其構造沒有限定。接合工具係至少在接合過程有異物附著而成為藉由電漿照射之洗淨對象之構造物。例如，包含於釘頭接合使用之毛細管或於楔狀接合使用之楔狀工具。在本實施之形態雖係例示毛細管，但只要有異物除去之必要性產生，並不限定於此。
「洗淨」：係指藉由使電漿化之氣體(以下簡稱為電漿)對異物衝突來將異物除去。
「異物」：係指在接合過程附著於接合工具之物質。主要係包含因加熱而從引線框架、基板、金屬線蒸發之有機物。
「被接合面」：係指成為將金屬線接合之對象之面，例如包含半導體晶片、形成於基板之墊部、引線框架。
「球體」：係指藉由對金屬線之前端供給能量而構成金屬線之金屬溶融而形成之部位，具有大致正確之球體形狀。於提到此「球體」之「直徑」之場合係指平均直徑。
「接合」：係指將金屬線與被接合面連接為可金屬結合，包含藉由壓著、溶著或此等之混合等之方法來電氣連接。
(實施形態)
其次沿著以下之流程說明本實施形態之理想之實施之形態。
(1.實施之形態之接合裝置之構成) [1]全體構成
於圖1顯示本實施形態之接合裝置之構成圖。
如於圖1顯示，本實施之形態之接合裝置1具備控制裝置10、基台11、XY平台12、接合頭13、炬電極14、毛細管15、接合臂部16、金屬線夾持具17、金屬線張力具18、旋轉線圈19、進給器20、加熱器21等而構成。
在以下之實施之形態係以平行於成為接合對象之半導體晶片或引線框架之平面為XY平面，以垂直於XY平面之方向為Z方向。毛細管15之前端位置係以以X座標、Y座 標、Z座標表示之空間座標(X，Y，Z)特定。
基台11係將XY平台12載置為可滑動而構成。XY平台12係可基於來自控制裝置10之驅動信號將毛細管15在XY平面往既定之位置移動之移載裝置。
接合頭13係基於來自控制裝置10之驅動信號將接合臂部16於Z方向可移動地保持之移動裝置。接合頭13具備輕量之低重心構造，構成為可抑制伴隨XY平台12之移動而發生之慣性力導致之毛細管15之動作。
接合臂部16係從末端往前端以末端部、凸緣部、放大器部、前端部之各部構成之棒狀構件。末端部係配置對應於來自控制裝置10之驅動信號而振動之超音波振盪器161。凸緣部係在成為超音波振動之節之位置可共振地安裝於接合頭13。放大器部比起末端部之徑較長地延在之臂部，具備將由超音波振盪器161產生之振動之振幅擴大並往前端部傳之構造。前端部係將毛細管15可交換地保持之安裝部。接合臂部16係做為整體而具備對超音波振盪器161之振動共鳴之共振構造，構成為如超音波振盪器161與凸緣部位於共振時之振動之節且毛細管15位於振動之腹部之構造。藉由此等構成，接合臂部16係做為將電氣驅動信號變換為機械式之振動之電晶體發揮機能。
毛細管15係為本實施之形態之洗淨對象之接合工具之一部位。於毛細管15係設有插通孔，構成為於接合使用之金屬線w可插通送出。毛細管15係以彈簧力等可交換地安裝於接合臂部16。
金屬線夾持具17係具備基於來自控制裝置10之驅動信號行開閉動作之電磁石構造，構成為可在既定之時機將金屬線w把持或解放。
金屬線張力具18係將金屬線w插通，藉由基於控制裝置10之驅動信號將對金屬線w之滑動力自由變更而構成為可藉由給予接合中之金屬線w給予適度之張力。
旋轉線圈19係將捲繞有金屬線w之捲筒可交換地保持，構成為通過金屬線張力具18對應於產生影響之張力將金屬線w送出。另外，金屬線w之材料係從加工之容易性與電阻之低來選擇。通常使用金、銀、銅等。
炬電極14係透過不圖示之放電安定化抵抗連接於不圖示之高電壓電源，基於來自控制裝置10之控制信號發生放電，藉由放電之熱而可於從毛細管15之前端送出之金屬線w之前端形成球體。此外，炬電極14之位置係固定，於放電時係毛細管15接近至離炬電極14既定之距離，在金屬線w之前端與炬電極14之間發生適度之放電。
進給器20係將成為接合對象之半導體22與引線框架載置於加工面之加工台。於進給器20之加工面之下部設有加熱器21，構成為可將半導體晶片22與引線框架24加熱至適於接合之溫度。
電漿照射裝置30係設於進給器20之附近，構成為可基於來自控制裝置10之控制信號照射電漿。於圖2詳述。
操作部40係具備跟蹤球、搖桿、觸碰面板等輸入手段，係將操作者之操作內容對控制裝置10輸出之輸入裝置。攝 影機42係構成為可拍攝載置於進給器20之加工面之半導體晶片22或引線框架24。顯示器41係將以攝影機42拍攝之影像以對操作者可視認之既定之倍率表示。操作者係觀察顯示於顯示器41之半導體晶片22之墊部23或引線框架24並同時操作操作部40來設定毛細管15之軌跡。
控制裝置10係構成為可輸出基於既定之軟體程式來限制該接合裝置1之各種控制信號。具體地係做為沒有限定之例示而進行以下之控制。
(1)基於來自不圖示之位置檢出感測器信號之檢出信號將毛細管15之前端之空間位置(X，Y，Z)特定，對XY平台12與接合頭13輸出使往以上述程式規定之空間位置使毛細管15移動之驅動信號。
(2)將往接合點之於接合時使超音波振動發生之控制信號對接合臂部16之超音波振盪器161輸出。
(3)輸出控制金屬線夾持具17之開閉動作之控制信號以使成為以上述程式規定之金屬線w之送出狀況。
(4)輸出為了於金屬線w之前端形成球體時使炬電極14放電之控制信號。
(5)將來自攝影機42之影像對顯示器41輸出。
(6)基於操作部40之操作內容將接合點、彎曲點等空間座標特定。
(7)於電漿照射時對電漿照射裝置30輸出控制信號。
另外，上述接合裝置1之構成係例示，不限定於上述。例如，設置往X方向、Y方向或Z方向移動之移載裝置係 設於進給器20側亦可，或於接合裝置1側與進給器20側之雙方皆設亦可。
[2]洗淨之具體之構成
圖2係電漿照射時之配置中之毛細管15與電漿照射裝置30之擴大剖面圖。
如於圖2顯示，電漿照射裝置30具備氣體腔室31、高頻信號發生裝置32、電漿炬33、負荷電極34、接地電極35、氣體配管36、遮斷閥37。
氣體腔室31係與電漿炬33連通，係用來對電漿炬33供給電漿發生用之氣體之氣體填充室。氣體配管36係從不圖示之氣體供給源將電漿發生用之氣體對氣體腔室31供給之供給路。遮斷閥37係基於來自控制裝置10之控制信號而遮斷或開放之電磁閥，可使在氣體配管36流通之電漿發生用之氣體遮斷或流通。
另外，做為電漿發生用之氣體可使用Ar或N2 或此等氣體與微量之H2 、O2 氣體之混合氣體或CDA(Clean Dry Air)。
高頻信號發生裝置32係雖不圖示但具備高頻電源、行進波、反射波檢出裝置、高壓電發生裝置、重疊線圈等而構成。高頻信號發生裝置32係基於來自控制裝置10之控制信號生成為了將電漿發生用之氣體點火之高電壓HV與為了使電漿發生、維持之高頻信號HS。
電漿炬33係以具有對電漿之耐蝕性與對電漿之高溫之耐熱性之絕緣材料構成之中空構造體，做為例示係形成為 圓筒形狀。於電漿炬33設有負荷電極34以使包圍外周面。負荷電極34係從高頻信號發生裝置32施加高頻信號HS(高電壓HV)。此外，於電漿炬33之中空係設有於長度方向延在之接地電極35。接地電極35係成為負荷電極34之相對之電極，透過氣體腔室31之壁面電氣接地。
此外，雖不圖示，但高頻信號發生裝置32與負荷電極34係以同軸纜線連接，設有調整做為電漿照射裝置30之系統之阻抗之整合裝置。整合裝置係設計為在電漿安定生成之狀態下之負荷阻抗成為既定之特性阻抗。
說明上述之電漿照射裝置30之動作。
在因來自控制裝置10之控制信號而遮斷閥37開放後，從氣體腔室31往電漿炬33有加壓之電漿發生用之氣體流入，在接地電極35之周圍高速流通。其次因來自控制裝置10之控制信號對高頻信號發生裝置32電漿點火指示輸出後，既定之高頻信號HS與既定之高電壓HV重疊並往負荷電極34。例如，在做為電漿發生用之氣體使用惰性之Ar之場合，在重疊有高電壓HV之高頻信號HS供給後，在Ar之氣體環境下於負荷電極34與接地電極35之間有高頻電場發生，藉此，Ar粒子激發，Ar之電子會加速，因與周圍之Ar氣體粒子(分子)之衝突而有新的電子撞出，此電子以電場加速而再與其他氣體粒子衝突而電子數加速度地增加，Ar原子係電離為Ar+(Ar離子)與e-(電子)與Ar＊ (Ar自由基)，電漿發生。電漿發生後，高電壓HV之重疊係終止。整合裝置係實行公知之阻抗配對處理以使從高 頻信號發生裝置32側觀察之阻抗整合。Ar氣體係在接地電極35之周圍激發或電離。之後從電漿炬33之開口38做為離子化之電漿39照射。
在此於圖2係顯示插通有金屬線w之毛細管15之前端部之剖面圖。如於圖2顯示，毛細管15之前端部具備直孔151、倒角部152、面部153、外徑部154。直孔151係金屬線w插通之內壁。面部153係毛細管15之前端面，係與背接合面成少量之角度而設置之面。倒角部152係將直孔151與面部153連接之面，從直孔151往面部153形成為錐狀。外徑部154係將面部153與毛細管15之外周面155連接之面。於插通於直孔151之金屬線w之前端係形成有金屬線尾wt。
如於圖2顯示，重複接合作業後，於毛細管15之倒角152與面部153之角部附近有金屬性異物d1附著。此外，於外周面155有有機性異物d2附著。有機性異物d2係因接合時之熱而塗布於引線框架、基板、金屬線之有機物蒸發或飛散並附著於毛細管15表面而生成。
若從電漿炬33之開口38有電漿39照射於毛細管15之前端部，電漿對有機性異物d2衝突，將此等異物完全除器。
為了使容易將有機性異物d2除去，於電漿照射時從控制裝置10往接合臂部16之超音波振盪器161供給控制信號，對毛細管15施加超音波振動較理想。超音波振動係使毛細管15產生擺動運動，對金屬線w給予微小運動。藉由 此微小運動，電漿39徹底接觸直孔151、倒角部152、面部153、外徑部154、外周面155，可有效地將異物除去。此外，藉由微小運動，異物變為容易剝離，可有效地將異物除去。
另外，上述電漿照射裝置30僅係例示，可採用各種之構造。若接合環境為大氣壓氣體環境則採用大氣壓電漿裝置之構成，若接合環境為真空氣體環境則採用真空電漿裝置之構成即可。電漿發生之具體構造亦不限定於上述實施之形態。例如具備複數之電漿炬亦可。另外，對電漿係只要可有效地將異物除去便沒有限定，例如，可適用由氧產生之氧自由基照射或由氫產生之氫電漿照射。
此外，於有不使除去之異物往接合區域飛散便排除之必要之場合，於電漿照射裝置30之附近設置排氣機構較理想。
[3]裝置之基本動作
其次說明本實施之形態之接合裝置1之動作。
最初應做的事係於控制裝置10將規定金屬線w之形狀(始點、彎曲點、終點等)之毛細管15之前端部之軌跡做為設定點記錄。於進給器20係載置接合對象物，例如，載置半導體晶片22與引線框架24。半導體晶片22係以接著劑對引線框架24之島部分接合。始點係例如半導體晶片22之墊部23，終點係例如引線框架24。此外，藉由記錄在將金屬線w拘束之狀態下將毛細管15之移動方向變更之設定點，含有彎曲點之彎曲形成。
操作者係將以攝影機42拍攝之影像以顯示器41觀察並同時操作操作部40，記錄設定點之空間座標。具體地係藉由從操作部40將座標資訊輸入或使表示於顯示器41之標記位於所望之點並輸入來記錄該點之X座標與Y座標。藉由將從基準面(例如引線框架24之表面)之Z方向之變位從操作部40數值輸入來記錄Z座標。
對成為接合對象之所有之金屬線w進行上述設定點之空間座標之記錄後使接合動作開始。控制裝置10係依照記錄之設定點之順序使毛細管15相對於半導體晶片22與引線框架24相對移動，重複以金屬線夾持具17進行之解放與把持並同時沿著記錄之軌跡使毛細管15移動來實行接合動作。以下詳細說明。
(2.實施之形態之接合方法之說明) [1]基本步驟之說明
本實施之形態中之接合方法係由球體形成步驟(a)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)、接合工具洗淨步驟(f)構成。球體形成步驟(a)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)係一個之為了將金屬線w接合之典型之打線步驟(A)，重 複此等步驟(a)~(e)將複數之金屬線w接合。
另外，接合工具洗淨步驟(f)係每重複此等為典型之打線步驟(A)之球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)一定次數(例如50萬~100萬次)才實行即可之步驟。接合工具洗淨步驟(f)之實行頻度係只要對應於異物之堆積量等污染狀態決定即可。
(a)球體形成步驟
圖3(A)與(B)係說明本實施形態之球體形成步驟(a)之擴大剖面圖。圖3(A)與(B)係沿著毛細管15之軸心之擴大剖面圖。
球體形成步驟係往金屬線w之前端形成球體之步驟。如於圖3(A)顯示，在前一次之打線步驟(A)(球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e))終了後，於從毛細管15之前端部延出之金屬線w之前端係形成有金屬線尾部wt。控制裝置10係對XY平台12與接合頭13供給驅動信號，使毛細管15之前端部之金屬線尾部wt位於離固定之炬電極14既定之距離。接著控制裝置10係輸出控制信號，在炬電極14與金屬線尾部wt之間使電火花發生。金屬線w等金屬構件皆係固定為接地電位，故只要對炬電極14施加既定之高電壓，在炬電極14與金屬線尾部wt之間有放電發生。
如於圖3(B)顯示，電火花發生後，因其熱而構成金屬線尾部wt之金屬構件溶解，因表面張力而金球(Free Air Ball，以下稱為球體)fab。球體fab之直徑係由電火花發生 時之炬電極14與金屬線尾部wt之距離、電火花時之放電電流、放電時間等施加能量量決定。調整炬電極14與金屬線尾部wt之距離、放電電流、放電時間等以使以毛細管15於第1接合位置於接合之後形成成為適當之直徑之變形球體db1之體積之球體fab。
(b)第1(球體)接合步驟
圖3(C)-(E)係說明本實施形態之第1(球體)接合步驟(b)之擴大剖面圖。圖3(C)-(E)係沿著毛細管15之軸心之擴大剖面圖。
往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)係將形成於金屬線w之前端之球體fab往被接合面接合之步驟，具體地係於第1接合位置具備變形球體db1之形成步驟(圖3(C)-(E))。
做為第1接合位置之變形球體db1形成步驟，如於圖3(C)顯示，首先，控制裝置10係對XY平台12與接合頭13供給驅動信號，往預先設定之始點使毛細管15之空間位置移動。此始點係例如形成於半導體晶片22之墊部23。控制裝置10係對接合頭13供給驅動信號，進行位置檢索並同時往半導體晶片22之墊部23之中心部使形成有球體fab之毛細管15下降。
如於圖3(D)顯示，在球體fab接觸墊部23後，因既定之降下速度導致之衝擊而球體fab之前端開始壓潰，因對毛細管15賦予之荷重而更加變形。同時控制裝置10係對接合臂部16供給控制信號使超音波振盪器161發生超音波 振動，透過接合臂部16與毛細管15對球體fab施加超音波振動。此時，半導體晶片22之墊部23係因加熱器21而施加既定之熱，故因施加於球體fab之荷重、超音波振動、由加熱器21施加之熱之相互作用而球體fab接合於墊部23。此成為為始點之變形球體db1。第1接合位置之變形球體db1係對應於毛細管15之前端部(倒角部152、面部153、外徑部154)之形狀變形，成為比球體fab大之直徑並接合。
如於圖3(E)顯示，於第1接合位置變形球體db1形成後，制裝置10係對接合頭13供給驅動信號，將毛細管15之前端部之空間位置拉上。
(c)金屬線彎曲步驟
圖4(A)-(C)係說明本實施形態之金屬線彎曲步驟(c)之圖。圖4(A)-(C)係概略說明相對於墊部23之毛細管15之動作之圖。
金屬線彎曲步驟(c)係如於圖4(A)顯示，先將毛細管15拉上至預先設定之高度。其次如於圖4(B)顯示，控制裝置10係對金屬線夾持具17供給控制信號使金屬線w為拘束狀態，對XY平台12與接合頭13供給驅動信號實施使毛細管15先往與第2接合位置為相反方向移動之逆動作。其次，如於圖4(C)(i)顯示，控制裝置10使金屬線夾持具17為開放狀態將毛細管15拉上，將金屬線w送出於打線必要之長度之量。
其次如於圖4(C)(ii)顯示，控制裝置10再次使金屬線夾持具17為拘束狀態，使毛細管15往為第2接合位 置之引線框架24之方向移動。藉由此移動於金屬線w有包含彎曲點wr之彎曲形成。
彎曲形成後，如於圖4(C)(iii)顯示，控制裝置10係對XY平台12與接合頭13供給驅動信號，往預先設定之終點使毛細管15之空間位置移動。此終點係例如設定於引線框架24上之第2接合位置。控制裝置10係對接合頭13供給驅動信號，進行位置檢索並使毛細管15下降，使金屬線w抵接引線框架24上之第2接合位置。
另外，將彎曲點wr形成之後，沿著於圖4(C)顯示之以外之既定之軌跡使毛細管15移動，將第2相異之形狀之金屬線彎曲形成於金屬線w亦可。
(d)第2(壓合)接合步驟
圖4(D)係說明本實施形態之第2(壓合)接合步驟(d)之圖。圖4(D)係沿著毛細管15之軸心之擴大剖面圖。
如於圖4(D)顯示，在保持於毛細管15之金屬線w抵接引線框架24後，因毛細管15之降下速度導致之衝擊與對毛細管15賦予之荷重而夾於毛細管15之前端部(倒角部152、面部153、外徑部154)與引線框架24之間之金屬線w變形。同時控制裝置10係對接合臂部16供給控制信號使超音波振盪器161發生超音波振動，透過接合臂部16與毛細管15對金屬線w施加超音波振動。另外，引線框架24因加熱器21而施加既定之熱，故因施加於金屬線w之荷重、超音波振動、由加熱器21施加之熱之相互作用而 金屬線w之往引線框架24之抵接部接合於引線框架24。此時，金屬線w係對毛細管15有荷重作用，故在接合之接合位置之附近有沿著倒角部152之形狀之彎曲產生。
(e)金屬線切割步驟
圖4(E)係說明本實施形態之金屬線切割步驟(e)之圖。圖4(E)係沿著毛細管15之軸心之擴大剖面圖。
如圖4(E)顯示，金屬線w往引線框架24壓著後，控制裝置10對金屬線夾持具17供給控制信號使金屬線w為拘束狀態後，對接合頭13供給驅動信號將毛細管15拉上。若在往引線框架24接合之狀態下強制拉施加張力，從沿著倒角部152之形狀有彎曲產生而變薄之部分於金屬線w有破斷產生(尾端切斷)。此破斷之與引線框架24之接合位置成為第2接合位置bp2。此外，從第2接合位置bp2破斷分離之金屬線w之前端係沿著倒角部152之形狀變薄之金屬線w拉長至破斷，故成為前細之形狀，此部分成為金屬線尾部wt，往第2接合位置之壓合接合步驟結束。
藉由由上述球體形成步驟(a)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)構成之打線步驟(A)，一條之金屬線w之接合終了。重複上述球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)，重複形成於半導體晶片22之墊部23與引線框架24之打線。
(f)接合工具洗淨步驟
接合工具洗淨步驟(f)係以電漿照射裝置30將毛細管15洗淨之步驟。如以圖2已說明，重複上述打線步驟(A)後，於毛細管15之前端部會有金屬性異物d1與有機性異物d2附著。針對上述問題，每重複打線步驟(A)一定次數便實施以下之接合工具洗淨步驟(f)。
圖5係說明本實施形態之接合工具洗淨步驟(f)之剖面圖。圖5係沿著毛細管15與電漿炬33之軸心之擴大剖面圖。
在到達應實施接合工具洗淨步驟(f)之時機後，如於圖5(A)顯示，控制裝置10係對XY平台12與接合頭13供給驅動信號，往預先設定之洗淨位置使毛細管15之空間位置移動。此洗淨位置係可以電漿照射裝置30洗淨之位置。例如為電漿炬33之開口38之上方最近處且電漿39之噴射流以可將有機性異物d2除去之強度衝突之位置。
毛細管15之前端部位於上述洗淨位置後，如於圖5(B)顯示，控制裝置10係對遮斷閥37供給控制信號，從氣體腔室31往電漿炬33有加壓之做為電漿發生用之Ar氣體流入。Ar氣體係在接地電極35之周圍高速流通。其次控制裝置10對高頻信號發生裝置32供給控制信號。從高頻信號發生裝置32係在重疊有高電壓HV之高頻信號HS於負荷電極34與接地電極35之間輸出。重疊有高電壓HV之高頻信號HS供給後，在Ar之氣體環境下於負荷電極34與接地電極35之間有高頻電場發生，藉此，Ar粒子激發，Ar之電子會加速，因與周圍之Ar氣體粒子(分子)之衝突而有 新的電子撞出，此電子以電場加速而再與其他氣體粒子衝突而電子數加速度地增加，Ar原子係電離為Ar+(Ar離子)與e-(電子)與Ar＊ (Ar自由基)，電漿發生。電漿發生後，高電壓HV之重疊係終止。整合裝置係實行公知之阻抗配對處理以使從高頻信號發生裝置32側觀察之阻抗整合。Ar氣體係在接地電極35之周圍激發或電離。之後從電漿炬33之開口38做為離子化之電漿39照射。電漿39對毛細管15之前端部照射後，電漿39對有機性異物d2衝突，將此等異物除去。
為了使容易將有機性異物d2除去，於電漿照射時從控制裝置10往接合臂部16之超音波振盪器161供給控制信號，對毛細管15施加超音波振動較理想。超音波振動係使毛細管15產生擺動運動，對金屬線w給予微小運動。藉由此微小運動，電漿39徹底接觸直孔151、倒角部152、面部153、外徑部154、外周面155，可有效地將異物除去。此外，藉由微小運動，異物變為容易剝離，可有效地將異物除去。
照射電漿之時間係使為附著之有機性異物d2可除去之時間。對應於實施本接合工具洗淨步驟(f)之頻度而附著於毛細管15之前端部之異物之平均之量可推測。設定為可確實除去其平均之量之異物之程度之洗淨時間。但，洗淨時間越長雖可確實將異物除去，生產性會變差。此外，洗淨時間越長，如後述伴隨電漿照射之能量賦予越多，到可實施次一打線步驟(A)為止之時間越長，生產性更差。因 此，應比較考量利用電漿照射之洗淨效果與生產性之惡化後決定洗淨時間。
上述接合工具洗淨步驟(f)終了後，控制裝置10係將包含上述球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)之打線步驟(A)之實施再次開始。
[2]問題點之所在
以往，包含上述球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)之打線步驟(A)與接合工具洗淨步驟(f)之組合係如上述僅以異物之洗淨效果與生產性之關係為條件考慮。然而，本案發明人發現於接合工具洗淨步驟(f)中賦予之伴隨電漿之照射之能量於變形球體db1之形成會產生問題。以下說明。
圖6係說明因電漿照射而賦予之能量之經時變化特性與於各時機形成球體之場合之接合位置之接合之變形球體db1之直徑之變化之圖。於圖6之上半部分顯示之能量之經時變化特性中，特性fr係表示於電漿照射中積蓄於毛細管15之前端部之能量E之增加，特性ff係表示於將電漿之照射終止後積蓄於金屬線尾部wt之能量E之衰減。於圖6之下半部分顯示之對應於各時間之平面圖係顯示接合於第1接合位置之墊部23而形成之變形球體db1之接合面。
時刻tr之平面圖係於沒有接合工具洗淨步驟(f)之電漿照射之影響之狀況實施球體形成步驟(a)之場合獲得之變形球體db1之平面圖。相對於墊部23之寬度PO之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D0係從往墊部23 之接合強度之觀點與與鄰接之其他墊部23之距離之觀點調整為最適當。亦即，相對於墊部23之寬度PO之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D0越小，與鄰接之接合點之空間距離越大而短路或從墊部23伸出之危險等越少，且，接合時間可縮短。反之，相對於墊部23之寬度PO之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D0越小，與墊部23之接合面積越少，對墊部23之變形球體db1之接合強度減少。若接合強度減少，於金屬線w形成既定之彎曲點之金屬線彎曲步驟(c)或往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)之實施時形成於第1接合位置之變形球體db1從墊部23剝離或剪斷之可能性變大。此外，形成於第1接合位置之變形球體db1與墊部23之接合面積越小，會有接觸抵抗變大之可能性。針對上述問題，於接合裝置1係考慮上述問題，調整毛細管15導致之接觸衝擊或靜荷重、加熱器21導致之加熱溫度、對毛細管15產生影響之超音波振動之頻率與振幅以使相對於墊部23之寬度PO之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D0成為適當。
然而，上述在接合工具洗淨步驟(f)之剛實施後係因電漿之照射而於從毛細管15之前端部延在之做為金屬線尾部wt之金屬線w之前端(以下稱為「金屬線前端部等」)有能量積蓄，故因此殘留能量而以接合工具洗淨步驟(f)後立即進行之球體形成步驟(a)形成之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D0會變大。
於圖6中接合工具洗淨步驟(f)中之電漿照射係從時 刻t0開始，在時刻t1終了。電漿照射中係如於特性fr顯示於金屬線前端部等賦予之能量E激增，於時刻t1之電漿照射終了時到達最大值Emax。電漿照射終了後積蓄於金屬線前端部等之能量E係因空氣或金屬之熱傳導而如以特性ff顯示逐漸衰減。
然而，於時刻t2仍有十分大之能量E殘留於金屬線前端部等，故於此時刻實行球體形成步驟(a)而形成之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D1比墊部23之寬度PO大，從墊部23伸出。在此狀況下與鄰接之接合點產生短路之危險性高，不合適。
即使於時間再經過之時刻t3，對球體fab之形成產生影響之量之能量仍殘留於金屬線前端部等，故於此時刻實行球體形成步驟(a)而形成之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑D2雖比墊部23之寬度PO小，從安全性之觀點仍無法獲得應設置之充分之邊界，依然不合適。
若時間再經過，殘留於金屬線前端部等之能量不再對形成之球體fab之變形球體db1之直徑給予大影響。此時之成為閾值之金屬線前端部等之殘留能量為Eth，殘留能量成為Eth之時刻以tth表示。經過此時刻tth後係金屬線前端部等之殘留能量E充分低。例如在圖6中之時刻t4係於此時刻實行球體形成步驟(a)而形成之形成於第1接合位置之變形球體db1之直徑成為做為通常狀態調整之D0，係適當者。
[3]解決原理
如由以上之考察明白，若能於金屬線前端部等殘留之能量E成為Eth為止之期間禁止於墊部23之第1接合位置有變形球體db1形成，或，若能禁止於金屬線前端部等殘留之能量E成為Eth為止之期間形成之球體fab接合於第1接合位置，可迴避伴隨金屬線前端部等之殘留能量之上述問題。因此，本案發明人係以於接合工具洗淨步驟(f)之電漿之照射後伴隨電漿之照射之能量衰減為止之從時刻t1至時刻tth之期間為「禁止期間」，禁止於此禁止期間中形成之球體fab往被接合面接合做為解決上述問題點之解決原理找出。為了達成上述，想到為(1)不將於禁止期間中形成之球體使用於金屬線w之接合或(2)於禁止期間中不形成球體其中之一，具體的以下之3個之解決方法。上述禁止期間亦可解釋為伴隨電漿之照射之能量導致之球體fab之徑之增大實質上觀察不到之期間。
(第1之解決方法)
首先，做為第1之解決方法，可考慮於打線步驟(A)時係以球體形成步驟(a)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)之順序實行，於接合工具洗淨步驟(f)時係在接合工具洗淨步驟(f)後接著實行球體形成步驟(a)後再實施(g)將形成於金屬線w之前端之球體fab往虛擬接合面接合之虛擬接合步驟(g)。
如於圖6已說明，若於於金屬線前端部等有相對大之能量E殘留之禁止期間實行球體形成步驟(a)，會有實用上成為問題之於第1接合位置有變形球體db1形成。若逆向思考，只要將於禁止期間形成之球體fab捨棄，不會接合於墊部23，不會產生製造上之上述問題。根據上述之第1之解決方法，於球體形成步驟(a)於禁止期間中實行之場合，球體fab接合於不是正規之被接合面之虛擬接合面。因此，根據上述之第1之解決方法，沒有等到電漿照射導致之殘留能量衰減之必要，不會使生產性惡化。此外，即使於球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)之打線步驟(A)間將接合工具洗淨步驟(f)不定期或定期插入之場合亦不會將步驟之重複之節奏破壞。另外，從禁止期間剛經過即可將正規之球體形成步驟(a)再度開始，可使生產性向上。
(g)虛擬接合步驟
基於圖7~圖9說明上述虛擬接合步驟(g)。圖7係虛擬接合步驟(g)前之半導體晶片之一部分擴大平面圖。圖8係虛擬接合步驟(g)實行中之半導體晶片之一部分擴大平面圖。圖9係虛擬接合步驟(g)終了後之半導體晶片之一部分擴大平面圖。
於圖7~圖9中，半導體晶片22之一部分擴大顯示。於半導體晶片22係形成有成為第1接合位置之墊部23(23a~23c)。顯示成為第2接合位置之引線框架24。於引線框架24係除了第2接合位置外還形成有於直接接合不使用之對位用圖案26。對位用圖案26係做為為了進行打線動作時 之對位之標記而準備者。另外，對位用圖案26係形成於與引線框架24同一面者，故係亦可接合之領域。在此，在本實施之形態係將此對位用圖案26做為在虛擬接合步驟(g)使用之虛擬接合面利用。
在圖7之時點係藉由包含球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)之一連之打線步驟(A)而墊部23a與引線框架24a以金屬線wa接合，墊部23b與引線框架24b以金屬線wb接合。於金屬線wb接合後實行上述接合工具洗淨步驟(f)。若於接合工具洗淨步驟(f)之後立即實施球體形成步驟(a)，因上述之電漿照射之殘留能量之影響而有比通常直徑大之球體fab形成。
於實施虛擬接合步驟(g)之場合，如於圖7顯示，控制裝置10係對XY平台12供給驅動信號，使毛細管15之平面位置移動至對位用圖案26之位置。
其次如於圖8顯示，控制裝置10係對接合頭13供給驅動信號，使毛細管15下降並於對位用圖案26形成虛擬接合dbp1。此時形成於毛細管15之前端部之球體fab係形成為比通常大之直徑。因此形成於對位用圖案26之虛擬接合dbp1係形成為比通常之接合於第1接合位置之變形球體db1大之直徑(例如圖6中之時刻t2或t3時者)。其後，與通常之彎曲形成步驟同樣地進行彎曲形成動作。另外，於此對位用圖案26形成虛擬接合dbp1，接著送出之金屬線wd係不使用於正規之接合連接者，故與短路等問題無關。
其次如於圖9顯示，控制裝置10係對XY平台12與接 合頭13供給驅動信號，與通常之往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟同樣地於對位用圖案26形成虛擬接合dbp2。藉由實行此虛擬接合步驟(g)，殘留於金屬線前端部等之能量衰減至閾值Eth以下。因此，其後於墊部23c之位置返回毛細管15，於將墊部23c與引線框架24c以金屬線wc接合時接合於第1接合位置之變形球體db1之直徑為適當之D0，不產生問題之通常之接合處理。
在上述之實施之形態係於虛擬接合步驟(g)中包含相當於第2(壓合)接合步驟之形成虛擬接合dbp2之步驟之形態。但從生產性向上之觀點，虛擬接合步驟(g)除了金屬線彎曲步驟(c)、第2(壓合)接合步驟(d)以外，以球體形成步驟(a)、第1(球體)接合步驟(b)實施亦可。
另外，若實施虛擬接合步驟(g)，殘留能量從金屬線之前端之球體往虛擬接合面做為熱傳導，故即使不等待如於圖6顯示之禁止期間之經過亦可。此外，在於虛擬接合步驟(g)之終了時禁止期間尚未經過之場合，等禁止期間經過後再進行次一球體形成步驟(a)亦可。
此外，實施虛擬接合步驟(g)之虛擬接合面係只要是正規之接合對象面以外之金屬表面即可，並不限定於對位用圖案26。例如與對位無關之金屬圖案亦可，即使為引線框架24之一部分或其他之基板上之空間亦可。由於1個之金屬線w之打線步驟(A)完了後，至次一打線步驟(A)之開始將期間中斷實施虛擬接合步驟(g)，故減少毛細管15之移動距離較理想。因此，將離中斷之位置盡量近之金 屬面做為虛擬接合面會使生產性叫好，故較理想。
(第2之解決方法)
做為第2之解決方法，可考慮於打線步驟(A)時係以球體形成步驟(a)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)之順序實行，於接合工具洗淨步驟(f)時係以球體形成步驟(a)、接合工具洗淨步驟(f)之順序實行。
於上述接合工具洗淨步驟(f)中因前述電漿之照射而賦予之能量比球體fab之形成時之電火花之能量遠小。因來自炬電極14之電火花而金屬線尾部wt瞬間溶解並再度結晶成為球體fab後，即使電漿對球體fab照射亦不會再溶解。因此，只要先以上述球體形成步驟(a)於金屬線w之前端將球體fab形成，其後即使對球體fab照射電漿球體fab之直徑亦不會變大。根據上述之第2之解決方法，沒有等到電漿照射導致之殘留能量衰減之必要，不會使生產性惡化。
(第3之解決方法)
做為第3之解決方法，可考慮實行接合工具洗淨步驟(f)後至少在禁止期間禁止次一打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)之實行。
於於禁止期間形成球體fab之場合係不理想之大小之球體fab形成，故只要等到禁止期間經過再實行球體形成步 驟(a)即可。根據上述之第3之態樣，雖有等到禁止期間經過之必要，但有為了虛擬接合或後述之球體形成後之洗淨等不規則之步驟管理之設定不需要之好處。
(3.適用解決原理之具體實施之態樣)
將將上述之第1之解決方法、第2之解決方法、第3之解決方法之各者適用於上述接合裝置1之場合之具體之實施之形態1-3於以下說明。
[1]實施之形態1
圖10係說明適用上述之第1之解決方法之實施形態1之接合工具之洗淨方法之流程圖。最初係表示洗淨步驟剛結束之洗淨旗標重設。
於步驟S10實施接合處理之準備。如上述使對應於操作者對操作部40之操作內容，控制裝置10係記錄毛細管15之移動軌跡。此外，晶片接合於引線框架24之半導體晶片22載置於進給器20之上後，控制裝置10係供給控制信號，使加熱器21加熱至既定之溫度。
於步驟S11等待接合處理開始之指示(NO)，接合處理之開始指示後(YES)，往步驟S12前進，控制裝置10係判斷是否為洗淨時機。洗淨時機係如上述對應於接合裝置之規格或接合對象之污染狀況，為了將異物除去而做為適當之頻度預先設定者。
於非洗淨時機之場合(NO)，往步驟S13前進，控制裝置10係實行球體形成步驟(a)。如參照圖3(A)與(B)已說明，控制裝置10係在炬電極14與金屬線尾部wt之間 使電火花發生，以電火花之熱於金屬線w之前端形成球體fab。
其次往步驟S14前進，控制裝置10係實行第1(球體)接合步驟(b)。如參照圖3(C)-(E)已說明，為了實行往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)，控制裝置10係往半導體晶片22之墊部23之中心部使於其前端形成有球體fab毛細管15下降。之後，給予超音波振動並同時使球體fab接合於墊部23，於第1接合位置形成變形球體db1。
其次往步驟S15前進，控制裝置10係實行金屬線彎曲步驟(c)。如參照圖3(C)-(E)已說明，控制裝置10係使金屬線夾持具17為拘束狀態，往與第2接合位置為相反方向使毛細管15移動，再使金屬線夾持具17為開放狀態將金屬線w送出，再次使金屬線夾持具17為拘束狀態，使毛細管15往第2接合位置移動。藉由此步驟有金屬線彎曲形成。
其次往步驟S16前進，控制裝置10係實行第2(壓合)接合步驟(d)與金屬線切割步驟(e)。如參照圖4(D)與(E)已說明，控制裝置10係往引線框架24使毛細管15之空間位置移動，給予超音波振動並同時使金屬線w往引線框架24接合，之後，實施從第2接合位置將金屬線w切斷之金屬線切割步驟(e)於第2接合位置形成bp2。
其次往步驟S18前進，控制裝置10係判斷是否將打線處理終了。只要打線處理繼續(步驟S18：NO)或只要洗 淨時機沒有到(步驟S12：NO)就重複球體形成步驟(a)(步驟S13)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)(步驟S14)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)(步驟S15)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)(步驟S16)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)(步驟S17)。
在於步驟S12洗淨時機到來之場合(YES)，往步驟S20前進，控制裝置10係實行接合工具洗淨步驟(f)。如參照圖5(A)與(B)已說明，控制裝置10係使毛細管15往電漿照射裝置30之電漿炬33之上方最近處移動。之後對毛細管15之前端部照射電漿39，將附著於毛細管15之前端部之有機性異物d2除去。對應於必要，控制裝置10係對毛細管15施加超音波振動。
在接合工具洗淨步驟(f)終了後往步驟S21前進，控制裝置10係與通常狀態同樣地實行球體形成步驟(a)。此時形成之球體fab係因電漿照射之殘留能量之影響而為比通常狀態時大者。在此往步驟S22前進，控制裝置10係實行虛擬接合步驟(g)。控制裝置10係如於圖7顯示使毛細管15往半導體晶片22之對位用圖案26移動，如於圖8顯示形成虛擬接合步驟(g)之虛擬接合dbp1、虛擬接合dbp2。
在將虛擬接合步驟(g)終了後往步驟S18前進，只要打線處理繼續(步驟S18：NO)或只要洗淨時機沒有到(步驟S12：NO)就重複球體形成步驟(a)(步驟S13)、往 第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)(步驟S14)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)(步驟S15)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)(步驟S16)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)(步驟S17)。
根據以上之實施之形態1，於接合工具洗淨步驟(f)之後立即實施球體形成步驟(a)之場合，球體fab接合於非正規之接合面之對位用圖案26。因此，根據上述之實施之形態1，沒有等到電漿照射導致之殘留能量衰減之必要，不會使生產性惡化。此外，即使於球體形成步驟(a)~金屬線切割步驟(e)之打線步驟(A)間將接合工具洗淨步驟(f)不定期或定期插入之場合亦不會將步驟之重複之節奏破壞。另外，從禁止期間剛經過即可將正規之球體形成步驟(a)再度開始，可使生產性向上。
[2]實施之形態2
圖12係說明適用上述之第2之解決方法之實施形態2之接合工具之洗淨方法之流程圖。
於步驟S10實施接合處理之準備。如上述使對應於操作者對操作部40之操作內容，控制裝置10係記錄毛細管15之移動軌跡。此外，晶片接合於引線框架24之半導體晶片22載置於進給器20之上後，控制裝置10係供給控制信號，使加熱器21加熱至既定之溫度。
於步驟S11等待接合處理開始之指示(NO)，接合處理之開始指示後(YES)，往步驟S13前進，控制裝置10 係實行球體形成步驟(a)。控制裝置10係在炬電極14與金屬線尾部wt之間使電火花發生，以電火花之熱於金屬線w之前端形成球體fab。
往步驟S12前進，控制裝置10係判斷是否為洗淨時機。於非洗淨時機之場合(NO)，往步驟S14前進，控制裝置10係實行第1(球體)接合步驟(b)。其次往步驟S15前進，控制裝置10係實行金屬線彎曲步驟(c)。其次往步驟S16前進，控制裝置10係實行第2(壓合)接合步驟(d)。其次往步驟S17前進，控制裝置10係實行金屬線切割步驟(e)。
反之，在於步驟S12洗淨時機到來之場合(YES)，往步驟S20前進，控制裝置10係實行虛擬接合步驟(g)。亦即，如於圖12(A)顯示，控制裝置10係使有球體fab形成之狀態之毛細管15往電漿照射裝置30之電漿炬33之上方最近處移動。之後如於圖12(B)顯示，對毛細管15之前端部照射離子化之電漿39，將附著於毛細管15之前端部之有機性異物d2除去。對應於必要，控制裝置10係對毛細管15施加超音波振動。即使於金屬線w之前端有球體fab形成，球體fab之再結晶終了，其後即使對球體fab照射電漿球體fab之直徑亦不會變大。
接合工具洗淨步驟(f)終了後，往步驟S14前進，控制裝置10係實行第1(球體)接合步驟(b)。其次往步驟S15前進，控制裝置10係實行金屬線彎曲步驟(c)。其次往步驟S16前進，控制裝置10係實行第2(壓合)接合步 驟(d)。其次往步驟S17前進，控制裝置10係實行金屬線切割步驟(e)。此時之球體fab之大小細通常之大小，故形成之接合於第1接合位置之變形球體db1之直徑亦成為與通常相同。
其次往步驟S18前進，控制裝置10係判斷是否將打線處理終了。不終了之場合(NO)再度返回步驟S13。反之，於步驟S18將打線處理終了(YES)之場合係使接合作業終了。
根據上述之實施之形態2，不等到電漿照射導致之殘留能量衰減即可實行球體形成步驟(a)、第1(球體)接合步驟(b)、金屬線彎曲步驟(c)、第2(壓合)接合步驟(d)、金屬線切割步驟(e)，不會使生產性惡化。
[3]實施之形態3
圖13係說明適用上述之第3之解決方法之實施形態3之接合工具之洗淨方法之流程圖。
於步驟S10實施接合處理之準備。如上述使對應於操作者對操作部40之操作內容，控制裝置10係記錄毛細管15之移動軌跡。此外，晶片接合於引線框架24之半導體晶片22載置於進給器20之上後，控制裝置10係供給控制信號，使加熱器21加熱至既定之溫度。
於步驟S11等待接合處理開始之指示(NO)，接合處理之開始指示後(YES)，往步驟S12前進，控制裝置10係判斷是否為洗淨時機。
只要不是洗淨時機(步驟S12：NO)控制裝置10就重 複球體形成步驟(a)(步驟S13)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)(步驟S14)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)(步驟S15)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)(步驟S16)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)(步驟S17)。
反之，在於步驟S12洗淨時機到來之場合(YES)，往步驟S20前進，控制裝置10係實行接合工具洗淨步驟(f)。亦即，控制裝置10係使毛細管15往電漿照射裝置30之電漿炬33之上方最近處移動。之後對毛細管15之前端部照射離子化之電漿39，將附著於毛細管15之前端部之有機性異物d2除去。對應於必要，控制裝置10係對毛細管15施加超音波振動。
接合工具洗淨步驟(f)終了後往步驟S23前進，控制裝置10係判定是否經過禁止期間Ti。禁止期間Ti尚未經過之場合(NO)係繼續待機。於待機期間因前述電漿之照射而對金屬線前端部等賦予之殘留能量逐漸衰減。
於步驟S23判定為經過禁止期間Ti之場合，控制裝置10重複球體形成步驟(a)(步驟S13)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)(步驟S14)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)(步驟S15)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)(步驟S16)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)(步驟S17)。其次往步驟S18前進，控制裝置10係判斷是否 將打線處理終了，不終了之場合(NO)再度返回步驟S12。若禁止期間Ti經過，因前述電漿之照射而對金屬線前端部等賦予之殘留能量逐漸衰減至不會對球體fab之直徑給予影響之程度，故即使往次一打線步驟(A)之球體形成步驟(a)前進亦不會產生問題。反之，於步驟S18將打線處理終了(YES)之場合係使接合作業終了。
根據上述之第3之態樣，雖有等到禁止期間經過之必要，但有為了虛擬接合或後述之球體形成後之洗淨等不規則之步驟管理之設定不需要之好處。
[4]其他之實施之形態
本發明係不限定於上述實施之形態而可適用各種變形。
例如可將上述第1~第3之解決方法互相組合適用。具體地係於適用第1之解決方法之上述第1實施形態中，可於實行虛擬接合步驟(g)後，在接合工具洗淨步驟(f)之電漿照射後禁止期間Ti尚未經過之場合，適用第3之解決方法，到禁止期間Ti經過為止等待次一球體形成步驟(a)之實行。此外，於禁止期間沒有經過之場合再度重複虛擬接合步驟(g)亦可。
此外，於適用第2之解決方法之上述實施之形態2中，於以球體形成步驟(a)、接合工具洗淨步驟(f)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)之順序實行之時點，在接合工具洗淨步驟(f)之電漿照射後禁止期間Ti尚未經過之場合，適用第3之解決方法，到禁止期間Ti經過為止 等待次一球體形成步驟(a)之實行。
上述之打線步驟(A)之球體形成步驟(a)、往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)、往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)係典型之步驟之例示，可對應於必要將處理之內容變更適用。例如，金屬線彎曲步驟(c)不必為以圖(A)-(C)顯示之彎曲處理，沿著不同之軌跡使毛細管15移動而將所望之彎曲形狀對金屬線w賦予亦可。
[產業上之可利用性]
本發明係不止接合裝置中之接合工具之洗淨，亦可適用於利用電漿照射之其他裝置之洗淨方法。可適用於有於既定之通常處理之間定期或不定期插入利用電漿之洗淨步驟之必要，且，因前述電漿之照射而賦予之能量對上述通常處理給予不良影響之場合。
D0-2‧‧‧直徑
HS‧‧‧高頻信號
HV‧‧‧高電壓
PO‧‧‧寬度
Ti‧‧‧禁止期間
bp1、bp2‧‧‧接合點
d1‧‧‧金屬性異物
d2‧‧‧有機性異物
dbp1、dbp2‧‧‧虛擬接合點
dp1‧‧‧接合點
fab‧‧‧球體
w、wa-d‧‧‧金屬線
wt‧‧‧金屬線尾部
1‧‧‧接合裝置
10‧‧‧控制裝置
11‧‧‧基台
12‧‧‧XY平台
13‧‧‧接合頭部
14‧‧‧炬電極
15‧‧‧毛細管
16‧‧‧接合臂部
17‧‧‧金屬線夾持具
18‧‧‧金屬線張力具
19‧‧‧旋轉線圈
20‧‧‧進給器
21‧‧‧加熱器
22‧‧‧半導體晶片
23‧‧‧墊部
24‧‧‧引線框架
26‧‧‧對位用圖案
30‧‧‧電漿照射裝置
31‧‧‧氣體腔室
32‧‧‧高頻信號發生裝置
33‧‧‧電漿炬
34‧‧‧負荷電極
35‧‧‧接地電極
36‧‧‧氣體配管
37‧‧‧遮斷閥體
38‧‧‧開口
39‧‧‧電漿
40‧‧‧操作部
41‧‧‧顯示器
42‧‧‧攝影機
151‧‧‧直孔
152‧‧‧倒角部
153‧‧‧面部
154‧‧‧外徑部
155‧‧‧外周面
161‧‧‧超音波振盪器
圖1係本實施形態之半導體製造裝置(接合裝置)之構成圖。
圖2係實施形態之毛細管與電漿炬之擴大剖面圖。
圖3係說明實施形態之球體形成步驟(a)與往第1接合位置之第1(球體)接合步驟(b)之擴大剖面圖，(A)與(B)係球體形成步驟(a)，(C)-(E)係第1(球體) 接合步驟(b)。
圖4係說明實施形態之往第2接合位置形成金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟(c)、往第2接合位置之第2(壓合)接合步驟(d)、從第2接合位置將金屬線切斷之金屬線切割步驟(e)、接合工具洗淨步驟(f)之概略擴大剖面圖，(A)-(C)係金屬線彎曲步驟(c)，(D)係第2接合步驟(d)，(E)係金屬線切割步驟(e)。
圖5係說明實施形態之接合工具洗淨步驟之(f)之剖面圖。
圖6係說明因電漿照射而賦予之能量之經時變化特性與於各時機形成球體之場合之接合位置之接合之變形球體之直徑之變化之圖。
圖7係虛擬接合步驟(g)前之半導體晶片之一部分擴大平面圖。
圖8係虛擬接合步驟(g)實行中之半導體晶片之一部分擴大平面圖。
圖9係虛擬接合步驟(g)終了後之半導體晶片之一部分擴大平面圖。
圖10係說明實施形態1之接合工具之洗淨方法之流程圖。
圖11係說明實施形態2之接合工具之洗淨方法之流程圖。
圖12係說明實施形態2之球體形成步驟(a)與接合工具洗淨步驟之(f)之擴大剖面圖。
圖13係說明實施形態3之接合工具之洗淨方法之流程圖。
S10‧‧‧接合準備
S12‧‧‧洗淨時機
S13‧‧‧球體形成步驟(a)
S14‧‧‧第1接合步驟(b)
S15‧‧‧金屬線彎曲步驟(c)
S16‧‧‧第2接合步驟(d)
S17‧‧‧金屬線切割步驟(e)
S20‧‧‧接合工具洗淨步驟(f)
S21‧‧‧球體形成步驟(a)
S22‧‧‧虛擬接合步驟(g)

Claims (16)

  1. 一種接合裝置，構成為可將接合工具洗淨，其特徵在於：具備於金屬線之前端形成金球之放電裝置、將形成於前述金屬線之前端之前述金球接合於第1接合位置之接合工具、照射電漿以將前述接合工具洗淨之電漿照射裝置、控制前述放電裝置、前述接合工具、前述電漿照射裝置之控制裝置，前述控制裝置係構成為可實行包含(a)往從接合工具前端延出之前述金屬線之前端形成前述金球之球體形成步驟、(b)將形成於從前述接合工具前端延出之前述金屬線之前端之前述金球以前述接合工具往前述第1接合位置接合而形成變形球體之第1接合步驟、(c)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時將前述接合工具沿著既定之軌跡往第2接合位置之方向使前述金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟、(d)使從前述接合工具前端延出之前述金屬線接合於前述第2接合位置之第2接合步驟、(e)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時使上升並在到達既定之高度後將夾持具關閉而將前述金屬線 從前述第2接合位置切斷再從前述接合工具前端使前述金屬線延出之金屬線切割步驟、之打線步驟(A)、包含(f)藉由前述電漿之照射而將前述接合工具洗淨之接合工具洗淨步驟之洗淨步驟(B)，係在實行既定次數之前述打線步驟(A)後實行前述洗淨步驟(B)者，禁止因前述洗淨步驟(B)之前述接合工具洗淨步驟(f)而賦予之前述電漿之照射能量對以前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)形成之前述金球產生影響。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，前述控制裝置於打線步驟(A)時係以前述球體形成步驟(a)、前述第1接合步驟(b)、前述金屬線彎曲步驟(c)、前述第2接合步驟(d)、前述金屬線切割步驟(e)之順序實行，於前述洗淨步驟(B)時係實行接合工具洗淨步驟(f)，接著在做為前述洗淨步驟(B)之一部分而實行前述球體形成步驟(a)之後實行將形成於前述金屬線之前端之金球往虛擬接合位置接合之虛擬接合步驟(g)。
  3. 如申請專利範圍第2項之接合裝置，其中，前述控制裝置在實行虛擬接合步驟(g)之後做為前述洗淨步驟(B)之一部分而實行前述金屬線切割步驟(e)，接著實行其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)。
  4. 如申請專利範圍第2項之接合裝置，其中，前述虛擬接合位置係對位用圖案。
  5. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，前述控制裝置於打線步驟(A)時係以前述球體形成步驟(a)、前述第1接合步驟(b)、前述金屬線彎曲步驟(c)、前述第2接合步驟(d)、前述金屬線切割步驟(e)之順序實行，於前述洗淨步驟(B)時係實行其次之前述打線步驟(A)用之球體形成步驟(a)後再實行前述接合工具洗淨步驟(f)。
  6. 如申請專利範圍第5項之接合裝置，其中，實行前述接合工具洗淨步驟(f)後，至少在到因前述電漿之照射而賦予之能量衰減為止之禁止期間經過後才實行其次之第1接合步驟(b)。
  7. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，前述控制裝置於打線步驟(A)時係以前述球體形成步驟(a)、前述第1接合步驟(b)、前述金屬線彎曲步驟(c)、前述第2接合步驟(d)、前述金屬線切割步驟(e)之順序實行，於前述洗淨步驟(B)時係實行前述接合工具洗淨步驟(f)，其後至少在因前述電漿之照射而賦予之能量衰減為止之禁止期間禁止其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)之實行。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之接合裝置，其中， 前述禁止期間係到前述電漿之照射後因前述電漿之照射而賦予之能量造成之前述金球之直徑之增大實質上觀察不到為止之期間。
  9. 如申請專利範圍第1至7中任一項之接合裝置，其中，前述控制裝置係在實行既定次數之前述打線步驟(A)後實行前述接合工具洗淨步驟(f)。
  10. 一種接合工具之洗淨方法，其特徵在於：具備打線步驟(A)與洗淨步驟(B)，該打線步驟(A)包含(a)往從接合工具前端延出之前述金屬線之前端形成金球之球體形成步驟、於前述球體形成步驟之後(b)將形成於從前述接合工具前端延出之前述金屬線之前端之前述金球以前述接合工具往前述第1接合位置接合而形成變形球體之第1接合步驟、於前述第1接合步驟之後(c)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時將前述接合工具沿著既定之軌跡往第2接合位置之方向使前述金屬線彎曲之金屬線彎曲步驟、於前述金屬線彎曲步驟之後(d)使從前述接合工具前端延出之前述金屬線接合於前述第2接合位置之第2接合步驟、於前述第2接合步驟之後(e)從前述接合工具前端將前述金屬線送出並同時使上升並在到達既定之高度後將夾 持具關閉而將前述金屬線從前述第2接合位置切斷再從前述接合工具前端使前述金屬線延出之金屬線切割步驟，該洗淨步驟(B)包含在實行既定次數之打線步驟(A)之後藉由前述電漿之照射而將前述接合工具洗淨之接合工具洗淨步驟(f)，禁止因前述洗淨步驟(B)之前述接合工具洗淨步驟(f)而賦予之前述電漿之照射能量對以前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)形成之前述金球產生影響。
  11. 如申請專利範圍第10項之接合工具之洗淨方法，其中，於前述洗淨步驟(B)中實行接合工具洗淨步驟(f)，接著在做為前述洗淨步驟(B)之一部分而實行前述球體形成步驟(a)之後實行將形成於前述金屬線之前端之金球往虛擬接合位置接合之虛擬接合步驟(g)。
  12. 如申請專利範圍第11項之接合工具之洗淨方法，其中，在實行虛擬接合步驟(g)之後做為前述洗淨步驟(B)之一部分而實行前述金屬線切割步驟(e)，接著實行其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)。
  13. 如申請專利範圍第10項之接合工具之洗淨方法，其中，實行既定次數之打線步驟(A)後實行其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)，其後實行前述接 合工具洗淨步驟(f)。
  14. 如申請專利範圍第13項之接合工具之洗淨方法，其中，實行前述接合工具洗淨步驟(f)後，至少在到因前述電漿之照射而賦予之能量衰減為止之禁止期間經過後才實行其次之前述第1接合步驟(b)。
  15. 如申請專利範圍第10項之接合工具之洗淨方法，其中，實行前述接合工具洗淨步驟(f)，其後至少在因前述電漿之照射而賦予之能量衰減為止之禁止期間禁止其次之前述打線步驟(A)用之前述球體形成步驟(a)之實行。
  16. 如申請專利範圍第14或15項之接合工具之洗淨方法，其中，前述禁止期間係到前述電漿之照射後因前述電漿之照射而賦予之能量造成之前述金球之直徑之增大實質上觀察不到為止之期間。
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