(57)【要約】  本発明は、大気圧プラズマシャワーユニットに関し、プラズマをシャワー式で処理対象物（特に、チップ実装基板）に放出する構造となっていて、移送手段上で移動する処理対象物のプラズマ洗浄に非常に有利であり、寄生放電などによる温度上昇のような従来技術の問題点を解決した大気圧プラズマシャワーユニットを提供することをその目的とする。  前述した目的を達成するために、本発明は、誘電体上にパターン電極がプリンティングされて形成され、前記パターン電極に高電圧が印加される時に活性化される活性電極部と、前記活性電極部との間でプラズマを発生させるように配置され、発生したプラズマを外部に放出するための多数のプラズマホールが形成された接地電極部と、を含む大気圧プラズマシャワーユニットを開示する。
2009511246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体上にパターン電極がプリンティングされて形成され、前記パターン電極に高電圧が印加される時に活性化される活性電極部と、
前記活性電極部との間でプラズマを発生させるように配置され、発生したプラズマを外部に放出するための多数のプラズマホールが形成されている接地電極部と、
を含むことを特徴とする大気圧プラズマシャワーユニット。
【請求項２】
前記パターン電極を覆うように形成された絶縁性の電極シールドをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマシャワーユニット。
【請求項３】
前記接地電極部に形成された多数のプラズマホールは、前記パターン電極のパターンに相当する配列で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマシャワーユニット。
【請求項４】
チップが実装されたか、または実装される基板が載置され、当該載置された基板を移送させるように移動する移送手段と、
活性電極部と、多数のプラズマホールが形成された接地電極部とを具備し、前記移送手段の上側に配置され、前記活性電極部と前記接地電極部との間で発生したプラズマを前記多数のプラズマホールを介して前記移送手段に載置された基板に放出し、前記基板の上側を洗浄する大気圧プラズマシャワーユニットと、
前記大気圧プラズマシャワーユニットによって洗浄された後、前記移送手段に沿って移動した基板に対して次の半導体工程を行う工程ユニットと、
を含むことを特徴とする半導体パッケージ製造設備。
【請求項５】
前記工程ユニットは、半導体チップが実装されている基板に対してワイヤボンディング工程を行うワイヤボンディングユニットであることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ製造設備。
【請求項６】
前記活性電極部は、誘電体と、前記誘電体にプリンティングされて形成されたパターン電極とを含むことを特徴とする請求項４または５に記載の半導体パッケージ製造設備。
【請求項７】
前記パターン電極を覆うように形成された絶縁性の電極シールドをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ製造設備。
【請求項８】
前記接地電極部に形成された多数のプラズマホールは、前記パターン電極のパターンに相当する配列で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ製造設備。
【請求項９】
（ａ）チップが実装されたか、または実装される基板を移送手段上に載置し、当該移送手段を移動させて前記基板を移動させるステップと、
（ｂ）前記基板が移送手段に沿って移動または停止しているうちに、前記基板の上側から前記基板に向かってプラズマをシャワー式で放出し、前記基板の上側を洗浄するステップと、
（ｃ）洗浄された後、前記移送手段に沿って移送された基板に対して次の半導体工程を行うステップと、
を含むことを特徴とする半導体パッケージ製造方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｃ）は、前記ステップ（ｂ）で洗浄された、チップが実装された基板に対して、ワイヤボンディングをする工程を行うことを特徴とする請求項９に記載の半導体パッケージ製造方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｂ）において、活性電極部と、多数のプラズマホールが形成された接地電極部とを具備した大気圧プラズマシャワーユニットが利用され、且つ前記活性電極部と前記接地電極部との間で発生したプラズマが前記プラズマホールを介してシャワー式で放出されることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体パッケージ製造方法。
【請求項１２】
前記活性電極部は、誘電体と、前記誘電体にプリンティングされて形成されたパターン電極とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体パッケージ製造方法。
【請求項１３】
大気圧プラズマシャワーユニットが、前記パターン電極を覆うように形成された絶縁性の電極シールドをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体パッケージ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ製造分野に関し、より詳細には、半導体パッケージの製造に用いられる大気圧プラズマシャワーユニットに関し、特に、半導体パッケージの製造分野の中でもワイヤボンディング工程の前に大気圧プラズマシャワーユニットを利用して半導体パッケージの基板を洗浄する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体パッケージは、ダイアタッチ、ワイヤボンディング、モールディングなどの様々な単位工程を経て製作が完了する。そして、連続される工程の完了と開始との間には、前工程で加工された半導体部品を洗浄する工程が追加される。このような洗浄工程は、半導体部品を加工する中に発生した各種異物を除去し、全体的な半導体チップパッケージ製作工程の信頼性を向上させる。
【０００３】
ワイヤボンディングは、チップ実装基板のリードと半導体チップとを導電性の金属線で連結する工程であって、工程の信頼性を確保するために、その前工程で加工されたチップ実装基板を洗浄する工程が要求される。現在、ワイヤボンディング前の洗浄工程には、真空プラズマ洗浄が最も広く使われている。
ワイヤボンディング工程に用いられる既存の真空プラズマ洗浄装備は、真空チャンバ内に活性電極と、これと対向する接地電極とを具備し、活性電極に高電圧が印加され、アルゴンなどの反応ガスが真空チャンバ内に投入されることによって、真空チャンバ内にプラズマを生成させるように構成されている。
【０００４】
このようなプラズマ洗浄設備は、ワイヤボンディング装置と別に設けられなければならないので、洗浄とワイヤボンディングにつながる連続的な工程が不可能であるという問題点を有している。さらに、上記のようなプラズマ洗浄設備を利用する場合、洗浄された後、真空チャンバから搬出された多量のチップ実装基板がワイヤボンディング工程を行うために長期間待機するので、その待機時間の間にチップ実装基板に異物の沈着と酸化膜などが生成され、工程の信頼性を低下させ、ひいては、チップ実装基板を再び洗浄しなければならないという不都合がある。
【０００５】
これに対して、従来、大気圧プラズマ洗浄機をワイヤボンディング装置に設置した技術が提案されたことがあり、このような従来の技術は、韓国特許公開２００４−００８０５８０号に開示されている。開示された従来のワイヤボンディング装置は、その前端部に大気圧プラズマ洗浄機を具備する。この大気圧プラズマ洗浄機は、板状の金属電極と、板状の誘電体とが積層構造からなる上下一対の電極部の間にインデックスレールが通過するようになり、当該インデックスレール上で移動するチップ実装基板に対して大気圧プラズマ洗浄を行うように構成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術は、一対の電極部の間に反応ガス（Ｎ２）を供給すると開示されているが、電極部の間にインデックスレールを通過させなければならないという点から反応ガスの供給及びプラズマの発生が正確になされることが難しいという技術的な限界を有している。また、従来技術の電極構造によって発生するプラズマは、処理対象物（特に、チップ実装基板）にアークを発生させて実装基板を損傷させる。
【０００７】
また、従来技術に開示された大気圧プラズマ洗浄機は、電極部の構造が誘電体上に板状の金属電極が積層されているボート型の構造なので、厚さ及び表面積が大きい金属電極構造に起因して絶縁長さの拡張が要求され、また、多量の寄生放電が必然的に起きる問題点を有している。特に、上記のような寄生放電は、装置の温度を上昇させて、冷却手段の設置及びこれによる装置の肥大化のような問題点を引き起こす。
【０００８】
本発明は、従来技術の問題点を解決するためのものであって、その目的は、プラズマをシャワー式で処理対象物（特に、チップ実装基板に）に放出する構造となっていて、移送手段に沿って移送される処理対象物のプラズマ洗浄に非常に有利であり、寄生放電などによる温度上昇などの従来技術の問題点を除去した大気圧プラズマシャワーユニットを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ワイヤボンディングなどの工程を行う前に、移送手段に沿って移送される基板に対してプラズマをシャワー式で放出し、当該基板に対するプラズマ洗浄を行い、その後、移送手段に沿って移動する基板に対してワイヤボンディングなどのような工程を行うことによって、工程時間を大きく短縮させると共に、工程の信頼性を向上させることができる半導体パッケージ製造設備及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る大気圧プラズマシャワーユニットは、  誘電体上にパターン電極がプリンティングされて形成され、前記パターン電極に高電圧が印加される時に活性化される活性電極部と、前記活性電極部との間でプラズマを発生させるように配置され、発生したプラズマを外部に放出するための多数のプラズマホールが形成された接地電極部と、を含む。
【００１１】
本発明の大気圧プラズマシャワーユニットは、前記パターン電極を覆うように形成された絶縁性の電極シールドをさらに含むことができる。また、本発明の実施の態様において、前記接地電極部に形成された多数のプラズマホールは、前記パターン電極のパターンに相当する配列で形成されてもよい。
【００１２】
また、本発明は、半導体パッケージ製造設備を開示する。開示された本発明に係る半導体パッケージ製造設備は、チップが実装されたか、または実装される基板が載置され、当該載置された基板を移送させるように移動する移送手段と、活性電極部と、多数のプラズマホールが形成された接地電極部とを具備し、前記移送手段の上側に配置され、前記活性電極部と前記接地電極部との間で発生したプラズマを前記多数のプラズマホールを介して前記移送手段に載置された基板に放出し、前記基板の上側を洗浄する大気圧プラズマシャワーユニットと、前記大気圧プラズマシャワーユニットによって洗浄された後、前記移送手段に沿って移動した基板に対して次の半導体工程を行う工程ユニットと、を含む。このとき、前記工程ユニットは、半導体チップが実装されている基板に対してワイヤボンディング工程を行うワイヤボンディングユニットであり得る。このとき、 前記工程ユニットとしては、前記ワイヤボンディングユニット以外に、モールディング、熱処理、ダイアタッチング、ボールアタッチングなど基板上で多様な工程のうち１つの工程を行うユニットであることができる。
【００１３】
また、本発明は、半導体パッケージ製造方法を開示する。開示された本発明に係る半導体パッケージ製造方法は、（ａ）チップが実装されたか、または実装される基板を移送手段上に載置し、当該移送手段を移動させて前記基板を移動させるステップと、（ｂ）前記基板が移送手段に沿って移動または停止しているうちに、前記基板の上側から前記基板に向かってプラズマをシャワー式で放出し、前記基板の上側を洗浄するステップと、（ｃ）洗浄された後、前記移送手段に沿って移送された基板に対して次の半導体工程を行うステップと、を含む。
【００１４】
このとき、前記ステップ（ｃ）では、前記ステップ（ｂ）で洗浄された、チップが実装された基板に対して、ワイヤボンディングをする工程を行うことが好ましく、前記ステップ（ｂ）では、活性電極部と、多数のプラズマホールが形成された接地電極部とを具備した大気圧プラズマシャワーユニットが利用され、且つ前記活性電極部と前記接地電極部との間で発生したプラズマが前記プラズマホールを介してシャワー式で放出されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による大気圧プラズマシャワーユニットは、少ない電力消耗量でもプラズマ洗浄に必要な十分なプラズマを生成させる効果がある。また、本発明は、コンパクトな構造を有し、内部で発生したプラズマを外部にシャワー式で放出させる構造となっているので、ワイヤボンディング設備などの半導体パッケージ製造設備で基板を洗浄するに非常に有用に利用されることができる。
【００１６】
また、本発明は、誘電体上に形成された金属電極がパターン電極からなり、当該パターン電極が絶縁性の電極シールドによって覆われているので、プラズマシャワーユニット及びこれを含む半導体パッケージ製造設備が高電圧の印加による抵抗熱によって温度が上昇することを防止する。これは、従来、プラズマ洗浄装置において、温度上昇を防止するために要求された冷却手段を設置する必要性を除去することによって、経済性に優れており、装置の肥大化を防止することができる。
【００１７】
また、本発明は、移送手段の上側にプラズマシャワーユニットが設置された構造となっているので、プラズマシャワーユニットで洗浄された基板が、例えば、ワイヤボンディングユニットのような次の工程のユニットに直ちに移送され得るようにする。これは、次の工程前までの待機時間を短縮し、これにより、次の半導体パッケージ工程、特に、ワイヤボンディング工程の信頼性確保が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
図１は、本発明の実施例に係る大気圧プラズマシャワーユニットの内部構成を示す切欠斜視図であり、図２は、図１に示された大気圧プラズマシャワーユニットの断面図であり、図３乃至図５は、本実施例に係る大気圧プラズマシャワーユニットの活性電極部、接地電極部、及び、２つの電極部が互いに対向するように配置された状態をそれぞれ示す平面図である。
【００１９】
図示のように、本実施例に係るプラズマシャワーユニット１０は、活性電極部１２と、接地電極部１６とを含む。また、活性電極部１２及び接地電極部１６は、フレーム１７によって区画形成される反応チャンバ１８内に位置する。特に、接地電極部１６は、フレーム１７の下部壁の一部と一体に連結された状態で、反応チャンバ１８の内外側に面するように配置される。
活性電極部１２は、高電圧の電源が印加される部分であって、誘電体障壁放電（ＤＢＤ）を通じた大気圧プラズマ形成のためにセラミックス素材の誘電体１２２を含む。より具体的には、活性電極部１２は、誘電体１２２と、この誘電体１２２上に所定のパターンでプリンティングされたパターン電極１２４ａ、１２４ｂとからなる。このように、誘電体１２２上に形成される金属電極が誘電体の一部を覆うパターン電極１２４ａ、１２４ｂからなるので、不要な放電を低減し、プラズマ形成時の電力消耗を大きく低減することができる。
【００２０】
本発明の実施例によれば、パターン電極１２４ａ、１２４ｂは、板状の誘電体１２２上に横に並設される複数の横電極１２４ａと、この横電極１２４ａを横切るように誘電体１２２上に形成された１つの縦電極１２４ｂとからなる。この時、縦電極１２４ｂは、外部の高電圧電源１１に直接連結され、複数の横電極１２４ａは、縦電極１２４ｂから流れた電流によって電源を印加されるようになる。本実施例では、横電極と縦電極とからなるパターン電極が使われるが、パターン電極の形態及び構造が多様に変更され得ることは勿論である。
【００２１】
また、活性電極部１２は、前述したパターン電極１２４ａ、１２４ｂを全体的に覆う絶縁性の電極シールド１２５を含むことができる。この電極シールド１２５は、高電圧の印加時にパターン電極１２４ａ、１２４ｂとフレーム１７との間にアークのような寄生放電が発生することを防止する。これは、プラズマシャワーユニット１０及び該プラズマシャワーユニット１０が設置される装置または設備の温度上昇を防止し、冷却手段を別に設置する必要性を取り除く。
【００２２】
一方、接地電極部１６は、フレーム１７の下部壁と一体に連結された状態で、活性電極部１２と対向するように配置され、これにより、活性電極部１２と接地電極部１６との間には、プラズマが発生する空間が形成される。したがって、大気圧の反応チャンバ１８内に、例えば、Ｎ２、アルゴンまたはその他の反応ガスが流入され、活性電極部１２に高電圧の電源が印加されれば、活性電極部１２と接地電極部１６との間にはプラズマが発生する。
【００２３】
特に、接地電極部１６には、多数のプラズマホール１６２が形成され、このプラズマホール１６２は、活性電極部１２と接地電極部１６との間で発生したプラズマがシャワー式で外部に放出されることを許容する。図３乃至図５に示されたように、接地電極部１６に形成された多数のプラズマホール１６２は、活性電極部１２のパターン電極１２４ａ、１２４ｂに相当する配列で形成され、当該プラズマホール１６２全てがパターン電極１２４ａ、１２４ｂと対向するようになる。これは、プラズマが実質的に発生する領域とプラズマが放出されるプラズマホール１６２とを一致させるので、定められた供給電力下で処理対象物（特に、チップ実装基板）に対するプラズマ洗浄効率を極大化させることができる。
【００２４】
（発明の実施のための形態）
図６は、前述したプラズマシャワーユニット１０を利用する半導体パッケージ製造設備のうちワイヤボンディング設備１を概略的に示す図である。
図６に示されたように、本実施例に係るワイヤボンディング設備１は、チップ実装基板２を移送させる移送手段２０と、該移送手段２０上に載置されたチップ実装基板２をシャワー式で洗浄する大気圧プラズマシャワーユニット１０と、プラズマ洗浄された後、移送手段２０に沿って移送されたチップ実装基板２に対してワイヤボンディング工程を行うワイヤボンディングユニット３０とを含む。ワイヤボンディング工程を行うワイヤボンディングユニット３０の代わりに、他の工程を行う任意のユニットが提供されることによって、他の半導体パッケージ製造設備を具現することができる。
【００２５】
本発明の実施例によって、ワイヤボンディング設備１は、プラズマシャワーユニット１０の前方には、ローディング装置４と隣接しており、ワイヤボンディングユニット３０の後方には、アンローディング装置６と隣接している。また、前述した移送手段２０は、チップ実装基板２をローディング装置４から受け取り、これをプラズマシャワーユニット１０及びワイヤボンディングユニット３０を経てアンローディング装置６に移送する機能を行う。上記のようなローディング装置４及びアンローディング装置６は、本明細書の参照として併合された韓国特許公開２００４−００８０５８０号に既に開示されているので、その具体的な説明を省略する。
【００２６】
本実施例において、移送手段２０は、移送レール２２と移送グリッパー２４とから構成される。移送レール２２は、搭載されたチップ実装基板２を案内する機能を持ち、移送グリッパー２４は、移送レール２２上で工程が変わる時毎にチップ実装基板２を移送させる機能を行う。
【００２７】
一方、大気圧プラズマシャワーユニット（以下、「プラズマシャワーユニット」という）１０は、移送手段２０の上側で当該移送手段２０上に載置されたチップ実装基板２に対してプラズマを放出させて、当該チップ実装基板２をシャワー式で洗浄させる役目をする。例えば、移送手段２０によって移送され、プラズマシャワーユニット１０のすぐ下側にチップ実装基板２が位置すれば、プラズマシャワーユニット１０は、大気圧プラズマを内部で発生させた後、当該大気圧プラズマを接地電極部１６に形成されたプラズマホール１６２（図１乃至図５参照）を介してチップ実装基板２に放出し、当該チップ実装基板２に対する洗浄を行う。プラズマシャワーユニット１０がチップ実装基板２に対して洗浄工程を行う間に、ワイヤボンディングユニット３０は、キャピラリ３２を利用して先に洗浄され、あらかじめ到着しているチップ実装基板２に対して半導体チップとリードとを導電性金属線で連結させるワイヤボンディングを行う。この時、ワイヤボンディングユニット３０は、本明細書の参照として併合された韓国特許公開２００４−００８０５８０号などに既に開示されているので、その具体的な説明を省略する。
【００２８】
一方、ワイヤボンディングユニット３０でのワイヤボンディング工程が完了すれば、その前方でプラズマ洗浄を終えたチップ実装基板２が移送手段２０の駆動、特に、移送グリッパー２４の移動によってワイヤボンディングユニット３０に向かって移送される。これと同時に、ローディング装置４で待機中のチップ実装基板２が移送グリッパー２４によって押され、プラズマシャワーユニット１０のすぐ下側に移送される。
【００２９】
上記のように、本実施例に係るワイヤボンディング設備１は、プラズマを下側に放出するプラズマシャワーユニット１０の構造及び当該プラズマシャワーユニット１０の下側に通過する移送手段２０によって、チップ実装基板２をワイヤボンディングユニット３０に向かって連続的に供給することが可能である。これは、ワイヤボンディング工程の直前にチップ実装基板２の待機時間を大きく短縮し、ワイヤボンディング工程の信頼性の向上に大きく寄与する。さらに、本実施例に係るプラズマシャワーユニット１０は、前方でワイヤボンディング工程が行われる間に、チップ実装基板２に対する洗浄を継続することができるので、チップ実装基板２のワイヤボンディング前の待機時間をほぼ完全になくすことも可能である。
【００３０】
上記のようなワイヤボンディング設備１は、前述した実施例のように、パターン電極及び電極シールドを有する大気圧プラズマシャワーユニット１０が使われることが最も好ましい。しかし、プラズマをシャワー式で放出するその他の構造のプラズマ洗浄ユニットでもワイヤボンディングの待機時間を短縮する効果が具現される。すなわち、ワイヤボンディング設備１にシャワー式大気圧プラズマ洗浄ユニットを利用することは、主要構成要素である移動手段２０の存在とともに、ワイヤボンディング工程で大きい効果を提供するものであって、当該技術分野においてその予測が難しかいものであり、これも、本発明の範囲内にあるものと解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上記のようなワイヤボンディング設備１は、前述した実施例のように、パターン電極及び電極シールドを有する大気圧プラズマシャワーユニット１０が使われることが最も好ましい。しかし、プラズマをシャワー式で放出するその他の構造のプラズマ洗浄ユニットでもワイヤボンディングの待機時間を短縮する効果が具現される。すなわち、ワイヤボンディング設備１にシャワー式大気圧プラズマ洗浄ユニットを利用することは、主要構成要素である移動手段２０の存在とともに、ワイヤボンディング工程で大きい効果を提供するものであって、当該技術分野においてその予測が難しかいものであり、これも、本発明の範囲内にあるものと解すべきである。
【００３２】
本発明による大気圧プラズマシャワーユニットは、少ない電力消耗量でもプラズマ洗浄に必要な十分なプラズマを生成させる効果がある。また、本発明は、コンパクトな構造を有し、内部で発生したプラズマを外部にシャワー式で放出させる構造となっているので、ワイヤボンディング設備などの半導体パッケージ製造設備で基板を洗浄するに非常に有用に利用されることができる。
【００３３】
また、本発明は、誘電体上に形成された金属電極がパターン電極からなり、当該パターン電極が絶縁性の電極シールドによって覆われているので、プラズマシャワーユニット及びこれを含むバンドペパッケージ製造設備が高電圧の印加による抵抗熱によって温度が上昇することを防止する。これは、従来、プラズマ洗浄装置で温度上昇を防止するために要求された冷却手段を設置する必要性を除去し、経済性に優れており、装置の肥大化を防止することができる。
【００３４】
また、本発明は、移送手段の上側にプラズマシャワーユニットが設置された構造となっているので、プラズマシャワーユニットで洗浄された基板が、例えば、ワイヤボンディングユニットのような次の工程のユニットに直ちに移送され得るようにする。これは、次の工程前までの待機時間を短縮し、これにより、次の半導体パッケージ工程、特に、ワイヤボンディング工程の信頼性確保が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
図１は、本発明の実施例に係る大気圧プラズマシャワーユニットの内部構成を説明するための大気圧プラズマシャワーユニットの切欠斜視図である。
図２は、図１に示された大気圧プラズマシャワーユニットの概略的な断面図である。
図３乃至図５は、本発明の実施例に係る大気圧プラズマシャワーユニットの電極部の構造を説明するための図であって、それぞれ活性電極部、接地電極部、及び活性電極部と接地電極部が重畳されている状態を示す図である。
図６は、本発明の実施例に係る半導体装置製造設備を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    プラズマシャワーユニット
１２    活性電極部
１６    接地電極部
１２２  誘電体
１２４ａ、１２４ｂ  パターン電極
１６２  プラズマホール
２０    移送手段
３０    ワイヤボンディングユニット
【図１】
2009511246.tif 000003
【図２】
2009511246.tif 000004
【図３】
2009511246.tif 000005
【図４】
2009511246.tif 000006
【図５】
2009511246.tif 000007
【図６】
2009511246.tif 000008
【国際調査報告】
2009511246.tif 000009
2009511246.tif 000010