(57)【要約】【課題】ボンディング装置において、ボンディングツールの先端に付着した異物を効果的に洗浄する。また、ボンディングツールの洗浄をボンディング工程の中で連続的に処理する。【解決手段】ワイヤボンディング装置１０に近接して洗浄用ケース２７を設ける。洗浄用ケース２７の中にはプラズマ噴出口３８とプラズマトーチ３１と外部と内部の電極３３ａ，３３ｂからなる容量結合電極３３とを備えたマイクロプラズマ発生部３４が下部に固定され、プラズマ噴出口３８は、そのプラズマ噴出口中心線３１ａがキャピラリ１６の長手中心線５９と同一線上になるように配置されている。マイクロプラズマ３２をキャピラリ１６の下方から噴出させて、その先端部を洗浄ケース２７の中で洗浄する。洗浄ケース上部にはシャッタ２９を設け、排ガスは排気口３０から排出する。【選択図】図３
2008021943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うボンディングツールを備えるボンディング装置において、
洗浄位置にある前記ボンディングツールの先端部に向けてプラズマ噴出口が配置され、前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記先端部の洗浄を行うプラズマ発生部と、
前記プラズマ噴出口が内部に配置され、ボンディングツール先端部が差し込まれる開口と洗浄後のガスを排気する排気口とを含み、その内部で前記ボンディングツール先端部の洗浄が行われる洗浄用ケースと、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置であって、
更に、前記開口から前記ボンディングツール先端部が前記洗浄用ケース内に差し込まれた際に、前記ボンディングツールと前記開口との隙間を塞ぐシャッタ、
を有すること特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボンディング装置であって、
更に、前記洗浄用ケースから前記排気口を通して洗浄後のガスを排気する排気ポンプと、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のボンディング装置であって、
前記プラズマ噴出口は、前記ボンディングツールの長手方向軸に対して角度を持った方向から前記ボンディングツール先端部に向けてプラズマ化したガスを噴出すること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
請求項４に記載のボンディング装置であって、
前記プラズマ噴出口は、前記ボンディングツールの長手方向軸の周りを回転し、前記ボンディングツール先端部の周方向に沿った異なる角度方向から前記ボンディングツール先端部に向けてプラズマ化したガスを噴出すること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のボンディング装置であって、
更に、
前記ボンディングツール先端部を振動させる振動印加手段と、
前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を含み、
前記ボンディング制御部は、前記振動印加手段によって前記ボンディングツール先端部を振動させるとともに、前記洗浄用ケースの内部でプラズマ発生部によって前記ボンディングツール先端部の洗浄を行う加振洗浄手段、を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のボンディング装置であって、
更に、
ワイヤを把持する複数のクランパそれぞれを開閉するクランパ開閉手段と、
前記ボンディングツールをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を含み、
前記ボンディング制御部は、前記クランパ開閉手段と前記移動機構とによる前記ボンディングツールの上下動によって、ボンディングツール先端のワイヤ長さを調整するワイヤ長さ調整手段、を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項８】
請求項１に記載のボンディング装置であって、
前記プラズマ発生部は、プラズマトーチと同軸上に取り付けられた円筒型外部電極と前記プラズマトーチの中心軸上に取り付けられた内部電極とへの電力供給によって、前記プラズマトーチの内部でプラズマ化したガスを、プラズマトーチの先端部の開口から噴出させる容量結合型のマイクロプラズマ発生部であること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
請求項１に記載のボンディング装置であって、
前記プラズマ発生部は、プラズマトーチの先端部に巻回された高周波コイルへの電力供給によって、前記プラズマトーチの内部でプラズマ化したガスを、前記プラズマトーチの先端部の開口から噴出させる誘導結合型のマイクロプラズマ発生部であること、
を特徴とするボンディング装置。
【請求項１０】
ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うボンディングツールをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
洗浄位置にある前記ボンディングツールの先端部に向けてプラズマ噴出口が配置され、前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記先端部の洗浄を行うプラズマ発生部と、
前記プラズマ噴出口が内部に配置され、ボンディングツール先端部が差し込まれる開口と洗浄後のガスを排気する排気口とを含み、その内部で前記ボンディングツール先端部の洗浄が行われる洗浄用ケースと、
前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を備えるボンディング装置のボンディングツール先端部の洗浄プログラムであって、
前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部を前記洗浄用ケース内部の洗浄位置に移動させる移動プログラムと、
前記プラズマ発生部の前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記ボンディングツール先端部の洗浄を行う洗浄プログラムと、
前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部をワーク上のボンディング位置に復帰させる復帰プログラムと、
を有することを特徴とするボンディングツール先端部の洗浄プログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のボンディングツール先端部の洗浄プログラムにおいて、
前記ボンディング装置は、更に、前記洗浄用ケースから前記排気口を通して洗浄後のガスを排気する排気ポンプを含み、
前記洗浄プログラムは、前記排気ポンプを起動した後、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行い、前記洗浄が終了した後に前記排気ポンプを停止すること、
を特徴とするボンディングツール先端部の洗浄プログラム。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のボンディングツール先端部の洗浄プログラムにおいて、
前記ボンディング装置は、更に、前記ボンディングツールを振動させる振動印加手段を含み、
前記洗浄プログラムは、前記振動印加手段によって前記ボンディングツール先端部を振動させるとともに、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行うこと、
を特徴とするボンディングツール先端部の洗浄プログラム。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載のボンディングツール先端部の洗浄プログラムにおいて、
前記ボンディング装置は、更に、ワイヤを把持する複数のクランパそれぞれを開閉するクランパ開閉手段を含み、
前記洗浄プログラムは、前記ボンディングツール先端部の洗浄の前に、前記クランパ開閉手段と前記移動機構による前記ボンディングツールの上下動とによって、ボンディングツール先端のワイヤ長さを調整するワイヤ長さ調整プログラムを含んでいること、
を特徴とするボンディングツール先端部の洗浄プログラム。
【請求項１４】
ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うボンディングツールをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
洗浄位置にある前記ボンディングツールの先端部に向けてプラズマ噴出口が配置され、前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記先端部の洗浄を行うプラズマ発生部と、
前記プラズマ噴出口が内部に配置され、ボンディングツール先端部が差し込まれる開口と洗浄後のガスを排気する排気口とを含み、その内部で前記ボンディングツール先端部の洗浄が行われる洗浄用ケースと、
前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を備えるボンディング装置のボンディングツール先端部の洗浄方法であって、
前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部を前記洗浄用ケース内部の洗浄位置に移動させる移動工程と、
前記プラズマ発生部の前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記ボンディングツール先端部の洗浄する洗浄工程と、
前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部をワーク上のボンディング位置に復帰させる復帰工程と、
を有することを特徴とするボンディングツール先端部の洗浄方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のボンディングツール先端部の洗浄方法において、
前記ボンディング装置は、更に、前記洗浄用ケースから前記排気口を通して洗浄後のガスを排気する排気ポンプを含み、
前記洗浄工程は、前記排気ポンプを起動した後、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行い、前記洗浄が終了した後に前記排気ポンプを停止すること、
を特徴とするボンディングツール先端部の洗浄方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のボンディングツール先端部の洗浄方法において、
前記ボンディング装置は、更に、前記ボンディングツールを振動させる振動印加手段を含み、
前記洗浄工程は、前記振動印加手段によって前記ボンディングツール先端部を振動させるとともに、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行うこと、
を特徴とするボンディングツール先端部の洗浄方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか１項に記載のボンディングツール先端部の洗浄方法において、
前記ボンディング装置は、更に、ワイヤを把持する複数のクランパそれぞれを開閉するクランパ開閉手段を含み、
前記洗浄工程は、前記ボンディングツール先端部の洗浄の前に、前記クランパ開閉手段と前記移動機構による前記ボンディングツールの上下動とによって、前記ボンディングツール先端のワイヤ長さを調整するワイヤ長さ調整工程を含んでいること、
を特徴とするボンディングツール先端部の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置の構造並びに、ボンディング装置に取り付けられるボンディングツール先端部の洗浄方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、ワイヤボンディング装置を使用して、リードフレームにマウントされた半導体ダイのパッドとリードフレームのリードとを接続する。この際に、ウェッジツールやキャピラリ等のボンディングツールを用いて、パッドとその対応するリードとに金属ワイヤを順次に押圧しながら結合させる。また、バンプボンディング装置によって半導体チップのボンディングパッドに上記のワイヤボンディングと同様に、ワイヤをボンディングしてバンプを形成することもある。
【０００３】
上記ボンディング装置では、約５０万〜１００万回のボンディングを繰り返すうちに、ボンディングツールの表面に異物が付着してくることが多い。これらの異物はボンディングに不具合を生じさせることがある。
【０００４】
従来は、キャピラリ先端に異物が付着して、ボンディングに不具合が生じた場合には、キャピラリを新品に交換するか、異物の付着したキャピラリをボンディング装置から取り外して、王水などの化学洗浄によってその異物を取り除いていた。しかし、ボンディング装置からキャピラリを取り外すことは時間がかかることから、キャピラリを取り外さずに洗浄する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ボンディング装置に付随して、キャピラリの先端を研磨する研磨面と、キャピラリの洗浄を行う洗浄液を入れた洗浄槽とを備えているものである。洗浄する際には、キャピラリの金線ワイヤを抜き取った状態で、図１４（ａ）に示すようにキャピラリ１６を研磨面６２に押し付けて振動させ、キャピラリ先端を研磨する。そして、先端の研磨が終了した後、キャピラリにタングステンワイヤ６５を挿入して、アルコール等の洗浄液６３の中に浸漬させ、研磨屑６１をタングステンワイヤ６５で押し出すと共に、洗浄液の中で超音波加振を掛けてタングステンワイヤ６５とキャピラリ１６とを接触させて洗浄するものである。
【０００５】
一方、近年大気圧におけるプラズマによって、部材表面の洗浄を行う技術が提案されてきている。例えば、特許文献２には、被接続表面をクリーニングしてからワイヤボンディングを行う装置等が開示され、そこでは、プラズマジェット部とワイヤボンディング部とが一体構成されるワイヤボンディング装置が述べられている。プラズマジェット部は、外側誘電体管と内側誘電体管とからなる同軸の二重構造で、外側誘電体管には接地された円錐状電極が、内側誘電体管の内部には丸棒状の高周波電極がそれぞれ設けられ、この間に例えばアルゴンガスを導入した上で大気中グロー放電を起こさせて、低温プラズマを生じさせる。このようにして発生したプラズマをガス噴出口から噴出させ、ＢＧＡ基板の電極の上に暴露し、この上にあるコンタミネーションを除去する。
【０００６】
また、特許文献３にはプラズマ発生装置が開示され、絶縁材料からなる筒状のプラズマトーチの細くなっている先端部に高周波コイルを設け、プラズマトーチ内にワイヤを通す構成において、プラズマトーチ内のワイヤと高周波コイルとの間で高周波電力による極微小径のプラズマを生じさせることが述べられている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３４６３０４３号明細書
【特許文献２】特開２０００−３４０５９９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ボンディングツール表面に付着する異物には、金、銀などの金属性の異物と、有機物が蒸発、固着した有機性の異物とがある。金属性の異物は、ボンディングツールが金メッキ、又は銀メッキされているリードの表面をこする時に付着するもので、有機性の異物はボンディングの際の加熱によってリードフレーム又は基板やワイヤ表面から蒸発した有機性成分がボンディングツール表面で冷却されて異物として付着、堆積するものである。
【０００９】
図１３にボンディングツールであるキャピラリの先端部を示す。キャピラリ１６の中心にはワイヤが挿通されるストレート孔５５と、ワイヤ先端に形成されるボールをパッド、あるいはリードに圧着するチャンファ部５３及びフェイス部５４を有している。フェイス部５４はキャピラリ１６の先端面で、平面とごくわずかな角度を持っている面である。チャンファ部５３はストレート孔５５からフェイス部５４へ向かって広がるテーパー孔である。このチャンファ部５３とフェイス部５４の角はリードにワイヤを圧着させる際にワイヤにめり込み、ワイヤを切断しやすいようにする。図１３の右半分は使用前の異物の付着がない状態を示し、左半分は異物の付着した状態を示している。金属性の異物はリード表面をこするチャンファ部５３とフェイス部５４の角に近い部分に多く付着し、有機性の異物はストレート孔５５の内面や、キャピラリ１６の先端部の外表面に多く付着、堆積する。
【００１０】
チャンファ部５３とフェイス部５４の角に近い部分に多く付着した金属性の異物は角部のワイヤへのめり込みをさせにくくなり、ボンディング後のワイヤ切断に不具合を生じることが多い。また、ストレート孔５５の内面に付着する有機性の異物は、ストレート孔５５とワイヤとの摩擦抵抗を大きくし、ボンディングツールから引き出されるワイヤの長さがバラツいたりすることがある。また、キャピラリ１６の外表面に付着する有機性の異物は、キャピラリ先端の画像によってキャピラリの位置合せをする場合に位置設定精度を低下させることがある。
【００１１】
特許文献１に開示された従来技術は、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、キャピラリ１６の先端面の異物の除去及び、洗浄液６３の中で超音波振動によって、タングステンワイヤ６５と接触するストレート孔５５の内面の洗浄は可能であるが、チャンファ部５３の内面側に付着している異物にはタングステンワイヤ６５が接触しないことから、効果的に異物の除去が出来ないという問題があった。このため、洗浄しても、ボンディング後のワイヤ切断に不具合を生じることもあった。更に、キャピラリ１６の洗浄のためには一端ワイヤボンディング装置を停止させて、金線のワイヤを取り外して高硬度のタングステンワイヤ６５を挿通させることが必要であることから、キャピラリ１６の洗浄をボンディング工程と連続工程で処理することができないという問題があった。特にワイヤボンディング装置は数十台を同時に稼動させることが多いことから、キャピラリ１６の洗浄のたびにボンディング装置を停止させて金線ワイヤの取り外し、タングステンワイヤ６５の取り付け、そしてボンディング工程に復帰する際には再度、金線ワイヤの取り付けをすることは、ボンディング効率が低下するという問題があった。
【００１２】
一方、特許文献２に記載された従来技術には、プラズマによって被接続面である電極のコンタミネーションを除去することについては記載されているが、ボンディングツールへの異物の付着、堆積によって生じる問題については述べられていない。また、特許文献３には、高周波コイルを用いて極微小径のプラズマの発生装置について開示されているが、プラズマによる洗浄については述べられていない。
【００１３】
このように、従来の技術では、ボンディングツール先端に付着した異物を効果的に洗浄することが困難である。また、従来の技術ではボンディングツールの洗浄をボンディング工程の中で連続的に処理していくことが困難である。
【００１４】
本発明の目的は、ボンディングツール先端に付着した異物を効果的に洗浄することができるボンディング装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ボンディングツールの洗浄をボンディング工程の中で連続的に処理していくことができるボンディング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るボンディング装置は、ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うボンディングツールを備えるボンディング装置において、洗浄位置にある前記ボンディングツールの先端部に向けてプラズマ噴出口が配置され、前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記先端部の洗浄を行うプラズマ発生部と、前記プラズマ噴出口が内部に配置され、ボンディングツール先端部が差し込まれる開口と洗浄後のガスを排気する排気口とを含み、その内部で前記ボンディングツール先端部の洗浄が行われる洗浄用ケースと、を有することを特徴とする。また、更に、前記開口から前記ボンディングツール先端部が前記洗浄用ケース内に差し込まれた際に、前記ボンディングツールと前記開口との隙間を塞ぐシャッタを有すること、としても好適である。更に、前記洗浄用ケースから前記排気口を通して洗浄後のガスを排気する排気ポンプと、を有することとしても好適である。
【００１６】
本発明に係るボンディング装置は、前記プラズマ噴出口は、前記ボンディングツールの長手方向軸に対して角度を持った方向から前記ボンディングツール先端部に向けてプラズマ化したガスを噴出すること、としても好適であるし、前記プラズマ噴出口は、前記ボンディングツールの長手方向軸の周りを回転し、前記ボンディングツール先端部の周方向に沿った異なる角度方向から前記ボンディングツール先端部に向けてプラズマ化したガスを噴出すること、としても好適である。
【００１７】
本発明に係るボンディング装置は、更に、前記ボンディングツール先端部を振動させる振動印加手段と、前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を含み、前記ボンディング制御部は、前記振動印加手段によって前記ボンディングツール先端部を振動させるとともに、前記洗浄用ケースの内部でプラズマ発生部によって前記ボンディングツール先端部の洗浄を行う加振洗浄手段、を有することを特徴とすることとしても好適であるし、更に、ワイヤを把持する複数のクランパそれぞれを開閉するクランパ開閉手段と、前記ボンディングツールをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を含み、前記ボンディング制御部は、前記クランパ開閉手段と前記移動機構とによる前記ボンディングツールの上下動によって、ボンディングツール先端のワイヤ長さを調整するワイヤ長さ調整手段、を有することとしても好適である。
【００１８】
本発明に係るボンディング装置において、前記プラズマ発生部は、プラズマトーチと同軸上に取り付けられた円筒型外部電極と前記プラズマトーチの中心軸上に取り付けられた内部電極とへの電力供給によって、前記プラズマトーチの内部でプラズマ化したガスを、プラズマトーチの先端部の開口から噴出させる容量結合型のマイクロプラズマ発生部であること、としても好適であるし、前記プラズマ発生部は、プラズマトーチの先端部に巻回された高周波コイルへの電力供給によって、前記プラズマトーチの内部でプラズマ化したガスを、前記プラズマトーチの先端部の開口から噴出させる誘導結合型のマイクロプラズマ発生部であること、としても好適である。
【００１９】
本発明に係るボンディングツール先端部の洗浄プログラムは、ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うボンディングツールをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、洗浄位置にある前記ボンディングツールの先端部に向けてプラズマ噴出口が配置され、前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記先端部の洗浄を行うプラズマ発生部と、前記プラズマ噴出口が内部に配置され、ボンディングツール先端部が差し込まれる開口と洗浄後のガスを排気する排気口とを含み、その内部で前記ボンディングツール先端部の洗浄が行われる洗浄用ケースと、前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を備えるボンディング装置のボンディングツール先端部の洗浄プログラムであって、前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部を前記洗浄用ケース内部の洗浄位置に移動させる移動プログラムと、前記プラズマ発生部の前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記ボンディングツール先端部の洗浄を行う洗浄プログラムと、前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部をワーク上のボンディング位置に復帰させる復帰プログラムと、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るボンディングツール先端部の洗浄プログラムにおいて、前記ボンディング装置は、更に、前記洗浄用ケースから前記排気口を通して洗浄後のガスを排気する排気ポンプを含み、前記洗浄プログラムは、前記排気ポンプを起動した後、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行い、前記洗浄が終了した後に前記排気ポンプを停止すること、としても好適である。また、前記ボンディング装置は、更に、前記ボンディングツールを振動させる振動印加手段を含み、前記洗浄プログラムは、前記振動印加手段によって前記ボンディングツール先端部を振動させるとともに、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行うこと、としても好適である。また、前記ボンディング装置は、更に、ワイヤを把持する複数のクランパそれぞれを開閉するクランパ開閉手段を含み、前記洗浄プログラムは、前記ボンディングツール先端部の洗浄の前に、前記クランパ開閉手段と前記移動機構による前記ボンディングツールの上下動とによって、ボンディングツール先端のワイヤ長さを調整するワイヤ長さ調整プログラムを含んでいること、としても好適である。
【００２１】
本発明に係るボンディングツール先端部の洗浄方法は、ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うボンディングツールをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、洗浄位置にある前記ボンディングツールの先端部に向けてプラズマ噴出口が配置され、前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記先端部の洗浄を行うプラズマ発生部と、前記プラズマ噴出口が内部に配置され、ボンディングツール先端部が差し込まれる開口と洗浄後のガスを排気する排気口とを含み、その内部で前記ボンディングツール先端部の洗浄が行われる洗浄用ケースと、前記ボンディングツール先端部の洗浄及びボンディングを制御するボンディング制御部と、を備えるボンディング装置のボンディングツール先端部の洗浄方法であって、前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部を前記洗浄用ケース内部の洗浄位置に移動させる移動工程と、前記プラズマ発生部の前記プラズマ噴出口よりプラズマ化したガスを噴出させて前記ボンディングツール先端部の洗浄を行う洗浄工程と、前記移動機構によって前記ボンディングツール先端部をワーク上のボンディング位置に復帰させる復帰工程と、を有することを特徴とする。また、前記洗浄工程は、更にボンディング装置に、前記洗浄用ケースから前記排気口を通して洗浄後のガスを排気する排気ポンプを含み、前記洗浄工程は、前記排気ポンプを起動した後、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行い、前記洗浄が終了した後に前記排気ポンプを停止すること、としても好適である。
【００２２】
本発明に係るボンディングツール先端部の洗浄方法において、前記ボンディング装置は、更に、前記ボンディングツールを振動させる振動印加手段を含み、前記洗浄工程は、前記振動印加手段によって前記ボンディングツール先端部を振動させるとともに、前記ボンディングツール先端部の洗浄を行うこと、としても好適である。また、前記ボンディング装置は、更に、ワイヤを把持する複数のクランパそれぞれを開閉するクランパ開閉手段を含み、前記洗浄工程は、前記ボンディングツール先端部の洗浄の前に、前記クランパ開閉手段と前記移動機構による前記ボンディングツールの上下動とによって、前記ボンディングツール先端のワイヤ長さを調整するワイヤ長さ調整工程を含んでいること、としても好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール先端に付着した異物を効果的に洗浄することができるという効果を奏する。また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツールの洗浄をボンディング工程の中で連続的に処理していくことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１と図２を参照しながら本発明の実施形態であるワイヤボンディング装置の全体構成と系統構成を説明する。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０はＸＹテーブル２０の上にボンディングヘッド１９が設置され、ボンディングヘッド１９にモータにて先端が上下方向であるＺ方向に駆動されるボンディングアーム１３を備えている。ボンディングアーム１３の先端には、ボンディングツールであるキャピラリ１６が取り付けられている。ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９は移動機構１８を構成し、移動機構１８はＸＹテーブル２０によってボンディングヘッド１９を水平面内(ＸＹ面内)で自在な位置に移動することができ、これに取り付けられたボンディングアーム１３を駆動させることによって、ボンディングアーム１３の先端に取り付けられたキャピラリ１６をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。ボンディングアーム１３にはワイヤ１２が挿通されている。ＸＹテーブル２０のボンディングアーム１３の先端側にはリードフレーム１５をガイドする２本の搬送ガイド２２が設けられ、この搬送ガイド２２によって半導体ダイ１４の装着されたリードフレーム１５が図中のＸ方向に向かって搬送される。リードフレーム１５は装着されている半導体ダイ１４がボンディング位置に来るように上部からフレーム押さえ１１によって押さえられ、下部の吸着ステージ２３に吸着される。そして、ワイヤボンディング装置１０は半導体ダイ１４とリードフレーム１５との間をワイヤ１２によって接続する。
【００２５】
両側に２本の搬送ガイド２２があるボンディング領域の外側にはキャピラリ１６の洗浄を行う洗浄用ケース２７とキャピラリ先端の状態を計測するためのキャピラリ先端部画像取得部４６が配設されている。そして洗浄用ケース２７の上面にはキャピラリ１６を差し込むための開口２８と開口を開閉するシャッタ２９が設けられている。また、洗浄用ケース２７にはキャピラリの先端を洗浄するマイクロプラズマ発生部３４が設けられている。洗浄用ケース２７、キャピラリ先端部画像取得部４６はそれぞれ移動機構１８によってキャピラリ１６の先端をその中に差し込むことができる位置となっている。
【００２６】
図２に示すように、洗浄用ケース２７には容量結合型のマイクロプラズマ発生部３４が取り付けられている。マイクロプラズマ発生部３４は、洗浄用ケース２７の内部に配設されたアルミナ等のセラミックス製のプラズマトーチ３１と、プラズマトーチ３１と同軸上に取り付けられた円筒型の外部電極３３ａとプラズマトーチの中心線上に取り付けられた内部電極３３ｂによって構成される容量結合電極３３と、を有している。内部電極３３ｂはプラズマ発生と安定化のため、高融点貴金属が好適である。各電極３３ａ，３３ｂはプラズマ発生用電源３５に接続され、プラズマトーチ３１はプラズマ発生用ガスを導入するガス配管４０が接続され、ガス配管４０には、ガス流量を調整するガスバルブ３９が接続されている。なお、図２には図示されていないが、プラズマ点火用の点火装置がプラズマトーチ３１の近傍に配置される。洗浄用ケース２７には、洗浄用ケース２７の中に噴出したプラズマ化したガスを排気する排気口３０がとりつけられ、排気口３０には排気を吸引する排気ポンプ３７が接続されている。ボンディングヘッド１９には、キャピラリ１６の位置確認用の撮像手段である位置検出カメラ２４が取り付けられている。また、ボンディングアーム１３の根元にはキャピラリ１６を加振する超音波振動子２１が取り付けられている。また、ボンディングアーム１３の回転部には回転角度によってキャピラリ１６の高さを検出するＺ位置検出手段２６が取り付けられている。ＸＹテーブル２０にはキャピラリ１６の先端のＸＹ方向の位置を検出するＸＹ位置検出手段２５が備えられている。このＸＹ位置検出手段２５はボンディングへッド１９の所定個所のＸＹ座標位置を検出し、この所定個所とキャピラリ１６の先端とのＸＹ方向の距離を補正することによってキャピラリ１６の先端のＸＹ位置を検出するものである。ＸＹ位置検出手段２５、Ｚ位置検出手段２６は、電気式、光学式などの非接触式のものでもよいし、機械式の接触式であってもよい。また、ＸＹ位置検出手段２５はキャピラリ１６先端のＸＹ位置を測定できれば、直接キャピラリ１６の先端位置を測定するＸＹ位置センサであってもよい。更に、ＸＹ位置検出手段２５はリニアスケールであってもよい。
【００２７】
移動機構１８は移動機構インターフェース９１に接続され、ＸＹ位置検出手段２５はＸＹ位置検出手段インターフェース９３に接続され、Ｚ位置検出手段２６はＺ位置検出手段インターフェース８７に接続され、位置検出カメラ２４は撮像手段インターフェース８５に接続され、超音波振動子２１は超音波振動子インターフェース８９に接続されている。また、プラズマ発生用電源３５はプラズマ発生用電源インターフェース７９に接続され、ガスバルブ３９はガスバルブインターフェース８１に接続され、シャッタ２９はシャッタインターフェース７３に接続され、排気ポンプ３７は排気ポンプインターフェース７７に接続されている。そして、各インターフェースはデータバス７４を介してボンディング制御及びキャピラリ１６の洗浄制御を行う制御部７１に接続されている。制御部７１は内部に制御用のＣＰＵを含んでいる。また、データバス７４には制御用データを記憶している記憶部７５が接続されている。
【００２８】
図３は洗浄用ケース２７のシャッタ２９を開状態として、上部の開口２８からキャピラリ１６の先端部が洗浄位置に差し込まれた状態を示している。洗浄用ケース２７の中にはプラズマ噴出口３８とプラズマトーチ３１と外部と内部の電極３３ａ，３３ｂからなる容量結合電極３３とを備えたマイクロプラズマ発生部３４が下部に固定され、プラズマ噴出口３８は、図４に示すように、そのプラズマ噴出口中心線３１ａがキャピラリ１６の長手中心線５９と同一線上になるように配置されている。プラズマトーチ３１の内側のガス通路は洗浄用ケース２７を貫通して外面のガス配管４０に接続されている。また、キャピラリ先端部１６ａの下方からマイクロプラズマ３２をキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５、フェイス部５４、アウタラディウス部５７、及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ先端の外表面に向かって噴出させることができる範囲であれば、プラズマ噴出口中心線３１ａはキャピラリ１６の長手中心線５９と同一線上になくともよい。例えば、プラズマ噴出口中心線３１ａは、チャンファ部５３の端部とキャピラリ先端面との交点の向かうように配置してもよいし、フェイス部５４のいずれかの部分に向かっていても好適であるし、キャピラリ先端部１６ａ表面上のいずれかの点に向かうように配置されていても好適である。この場合、洗浄用ケース２７の中にあって、キャピラリ先端部１６ａの面とプラズマ噴出口中心線３１ａとが交点を有し、キャピラリ１６の先端がプラズマ噴出口３８から所定の距離だけ離れている位置がキャピラリ１６の洗浄位置となる。
【００２９】
本実施形態では、プラズマ噴出口３８の内径の大きさは、キャピラリ１６の先端の大きさと略同等の大きさで、例えば直径２００〜３００μｍの大きさとなっている。プラズマ噴出口３８の内径サイズはこの大きさよりももっと大きな大きさ、例えば５００〜７００μｍ程度の大きさであってもよいし、逆に１００μｍ以下の小さなものでもよい。プラズマ噴出口３８とキャピラリ先端との距離はプラズマ噴出口３８から噴出するプラズマによって洗浄のできる距離で、本実施形態では、例えば、プラズマ噴出口の内径サイズの２〜３倍の５００〜６００μｍの距離のところにある。この距離は使用するプラズマ発生部の長さ、発生するプラズマの強さ、使用するガスの種類などによって決定される。洗浄用ケース２７の上部にあるシャッタ２９は開閉可能の平板であって、洗浄用ケース２７の上部のガイドに沿って図示しないシャッタ移動機構によってスライドする。シャッタ２９が閉の状態では、洗浄用ケース２７の開口２８は閉止され、シャッタ２９が開状態のときには開口２８が出現する。開口２８のサイズはキャピラリ１６のサイズよりも大きくなっている。
【００３０】
図３、４を参照しながら、洗浄位置にあるキャピラリ先端部１６ａの洗浄動作について説明する。図４はキャピラリ先端部１６ａとプラズマトーチ３１の拡大図である。キャピラリ１６は、中心にワイヤ１２が挿通されるストレート孔５５と、ワイヤ先端に形成されるボールをパッド、あるいはリードに圧着するチャンファ部５３及びフェイス部５４を有している。フェイス部５４はキャピラリ１６の先端面で、平面とごくわずかな角度を持っている面である。フェイス部５４はキャピラリ１６の外面とアウタラディウス部５７によって滑らかにつながっている。チャンファ部５３はストレート孔５５からフェイス部５４の向かって広がるテーパー孔である。ここで、キャピラリ先端部１６ａとは、チャンファ部５３及びフェイス部５４、ストレート孔５５、アウタラディウス部５７及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ１６の先端の外表面を含む部分を言う。キャピラリ１６にはワイヤ１２が挿通された状態で、キャピラリ１６の先端にはテールワイヤ４７が導出されている。テールワイヤ４７は先端に向かって曲がりながらテーパー状に細くなっている。ワイヤ１２とストレート孔５５の間には隙間がある。図４に示すように、金属性の異物５８ａはリード表面をこするチャンファ部５３とフェイス部５４の角に近い部分に多く付着し、有機性の異物５８ｂはストレート孔５５の内面や、キャピラリ先端部１６ａの外表面に多く付着、堆積している。ストレート孔５５の内面に付着した有機性の異物５８ｂによってストレート孔５５とワイヤ１２との隙間が少なくなっている。
【００３１】
このように付着、堆積した異物５８を除去する洗浄は、次のようにして行う。まず、プラズマ発生用のガスをガス配管４０からプラズマトーチ３１の内部に導入する。ガスは、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス等の不活性ガスあるいは、窒素ガスなどを使用する。キャピラリ先端部１６ａに多くの有機性の異物５８ｂが付着しているときには、酸素ガスを添加しても良い。酸素成分によって、有機性の異物の中に含まれている炭素成分を二酸化炭素として除去することができるためである。また、逆に異物５８を還元作用によって除去する場合には、水素などを添加してもよい。
【００３２】
プラズマトーチ３１に流れたガスは先端のプラズマ噴出口３８から洗浄用ケース２７の中に流れだす。ついで、プラズマ発生用電源３５を制御して適当な高周波電流を外部電極３３ａと内部電極３３ｂの間に供給する。そして、図示されていないプラズマ点火装置により点火する。電極に印加された高周波電力とプラズマトーチ３１の内部のガスの状態が適当であると、プラズマトーチ３１の内部に流れているガスに高周波電力によるマイクロプラズマが生成される。高周波電流は、例えば、４００〜５００ＭＨｚの周波数のものが使用される。生成されたマイクロプラズマはプラズマトーチ３１の先端のプラズマ噴出口３８から噴出する。プラズマ噴出口３８から噴出したマイクロプラズマ３２は、噴出口が向けられているキャピラリ先端部１６ａに向かうジェットとなる。
【００３３】
先に述べたように、金属性の異物は、キャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、フェイス部５４に多くついている。噴出したマイクロプラズマ３２はフェイス部５４、チャンファ部５３に直接噴射され、マイクロプラズマ３２の衝突によってその金属性の異物５８ａを除去することができる。キャピラリ先端部１６ａの外面の異物５８ｂについても同様にマイクロプラズマ３２の衝突によって異物５８ｂが除去される。また、マイクロプラズマ３２を勢い良く吹き付けるので、ワイヤ１２がキャピラリ１６の中に入っている状態でも、キャピラリ先端部１６ａのストレート孔５５の内面側に吹き込み、キャピラリ先端部１６ａのストレート孔５５の内面側の有機性の異物５８ｂを効果的に除去することができる。
【００３４】
洗浄の際に、キャピラリ１６に超音波振動子２１によって振動を印加すると、キャピラリ自体の振動によって、異物を振るい落とす効果がある。更に、キャピラリ１６に超音波振動を印加すると、図４に示すようにその振動によって、キャピラリ自体がボンディングアーム１３の前後方向に向かって振動すると共に、キャピラリ１６の先端が前後に首を振るような振動をする。このキャピラリ先端の微小振動によって、キャピラリ先端部１６ａのフェイス部５４、チャンファ部５３、ストレート孔５５、アウタラディウス部５７及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ１６の先端の外表面にマイクロプラズマ３２の当たる角度、位置がずれてくることから、テールワイヤ４７やストレート孔５５に挿通されているワイヤ１２の影になって直接マイクロプラズマ３２が当たらない部位にもマイクロプラズマ３２を当てることができる。これによって、より効果的に異物５８の除去をすることができる。
【００３５】
洗浄によってキャピラリ先端部１６ａから除去された異物５８の一部は、二酸化炭素のような気体となって洗浄用ケース２７の中に拡散し、固体として除去された微小な異物５８はガスと共に洗浄用ケース２７の中に拡散していく。洗浄用ケース２７の中に拡散した洗浄後のガスは排気ガスとして排気口３０から排気ポンプ３７によって排気される。排気ポンプ３７は洗浄用ケース２７の内部を負圧とするような大きなものではなく、洗浄用ケース２７の中に拡散した洗浄後のガス、除去された微小な異物５８、気体等が開口２８から外部に流出しない程度のものであればよい。これによって、除去した異物がボンディング領域に飛散して、ボンディング品質を悪化させることを防止することができる。なお、プラズマガスの速度、量によって、異物が開口２８から外部に飛散することがない場合には、排気ポンプ３７は設けなくともよい。
【００３６】
洗浄が終了した後は、キャピラリ１６は移動機構１８によって搬送ガイド２２の間のボンディング領域に戻る。洗浄は、ワイヤ１２を取り付けたまま行うのでキャピラリ１６はボンディング領域に復帰後すぐに通常のボンディング工程を継続して行う。また、洗浄が終了したら、洗浄用ケース２７のシャッタ２９が閉となり、微細なプラズマ噴出口３８を含むマイクロプラズマ発生部３４を保護する。なお、本実施形態では、開口２８を開閉するシャッタ２９を有する場合について説明したが、シャッタ２９がない場合でも洗浄ケース２７によってマイクロプラズマ発生部３４の保護が十分である場合には、シャッタ２９を備えていなくとも好適である。
【００３７】
以上に述べたように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、キャピラリ先端部１６ａに向けてマイクロプラズマ３２が噴出するので、キャピラリ先端のチャンファ部５３に付着した異物５８も効果的に洗浄することができる。また、マイクロプラズマ３２の吹き込みによって、キャピラリ１６にワイヤ１２を通したままで洗浄しても、キャピラリ先端部１６ａのストレート孔５５内面を効果的に洗浄することができるという効果を奏する。また、本実施形態では、キャピラリ１６を超音波振動子２１によって振動させていることから、その振動によりマイクロプラズマ３２の当たる角度が変化し、キャピラリ先端部１６ａの表面に満遍なくマイクロプラズマ３２を当てることができ、キャピラリ先端部１６ａを効果的に洗浄することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、移動機構１８によってキャピラリ１６の先端を差し込める洗浄位置に洗浄用ケース２７を配設していることから、一連のボンディング工程の中でも通常の移動機構を用いることによって洗浄位置に移動でき、しかもワイヤ１２を取り外さない状態で効果的な洗浄ができることから、キャピラリ１６の洗浄をボンディング工程の中で連続的に処理していくことができるという効果を奏する。
【００３９】
更に、本実施形態では、洗浄用ケース２７の内部で洗浄を行うことから、洗浄による異物５８が搬送ガイド２２の間のボンディング領域に飛散することを防止でき、洗浄によるボンディング装置の汚染を防止しうるという効果を奏する。
【００４０】
洗浄用ケース２７にシャッタ２９を設ける場合のシャッタ２９の他の実施形態を図５（ａ）、（ｂ）に示す。これらの図に示すように、この実施形態では洗浄中にはシャッタ２９がキャピラリ１６の外表面位置まで閉まり、キャピラリ１６と開口２８との隙間を塞ぐようにしている。図５（ａ）はキャピラリ外径と略同一の半円孔を有する左右のシャッタ板２９ａ，２９ｂをスライドさせるものであり、図５（ｂ）はレンズの絞りのような複数の羽状のシャッタ板２９ｃを円周方向に向かって重ね合わせ、回転させることによって中心部にできる開口を大きくしたり、小さくしたりするもので、開口２８を出現させたり、中心部の開口の大きさをキャピラリ１６の外径にあわせた直径とすることも可能になっている。洗浄中にキャピラリ１６の外表面位置まで閉まり、キャピラリ１６と開口２８との隙間を塞ぐようにすることができるシャッタ構造であれば、上記の実施形態に限られず、３枚、あるいは４枚のシャッタ板によって開口を塞ぐように構成してもよいし、場合によっては、キャピラリ外径と若干の隙間が残るような形状としてもよい。さらにシャッタ２９は実施形態のように洗浄用ケース２７の内部に取り付けずに洗浄用ケース２７の外部に取り付けてもよい。
【００４１】
この実施形態は、洗浄用ケース２７からの異物の飛散を更に低下させ、洗浄によるボンディング装置の汚染を更に低減することができるという効果を奏する。
【００４２】
本発明の第２の実施形態について、図６，７を参照して説明する。図３に示した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。この実施形態は、図６に示すように、洗浄用ケース２７の中に複数のプラズマ噴出口３８とプラズマトーチ３１と外部と内部の電極３３ａ，３３ｂからなる容量結合電極３３とを備え、それぞれのプラズマ噴出口３８は、図７に示すように、そのプラズマ噴出口中心線３１ａがキャピラリ１６の長手中心線５９とキャピラリ先端面との交点に向かうように配置されている。このように配置することによって、キャピラリ先端部１６ａの斜め下方からマイクロプラズマ３２をキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５、フェイス部５４、アウタラディウス部５７、及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ先端の外表面に噴出させる。プラズマ噴出口中心線３１ａとキャピラリの長手中心線５９とのなす角度はθとなっている。また、キャピラリ先端部１６ａの斜め下方からマイクロプラズマ３２をキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５、フェイス部５４、アウタラディウス部５７、及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ先端の外表面に向かって噴出させることができる範囲であれば、プラズマ噴出口中心線３１ａは、キャピラリ１６の長手中心線５９とキャピラリ先端面との交点からずれていても好適である。例えば、チャンファ部５３の端部とキャピラリ先端面との交点に向かうように配置してもよいし、フェイス部５４のいずれかの部分に向かっていても好適であるし、キャピラリ先端部１６ａ表面上のいずれかの点に向かうように配置されていても好適である。更に、複数のプラズマトーチ３１のプラズマ噴出口中心線３１ａは、同一の点に向かうように配置されていても好適であるし、異なる点に向かうように配置されていても好適である。この場合、洗浄用ケース２７の中にあって、キャピラリ先端部１６ａの面とプラズマ噴出口中心線３１ａとが交点を有し、キャピラリ１６の先端がプラズマ噴出口３８から所定の距離だけ離れている位置がキャピラリ１６の洗浄位置となる。それぞれのプラズマトーチ３１、容量結合電極３３は洗浄用ケース２７の底部に斜めに固定されている。プラズマトーチ３１の内部のガス通路部は洗浄用ケース２７を貫通し、外面のガス共通ヘッダを介してガス配管４０に接続されている。
【００４３】
プラズマトーチ３１の数は図６の実線で示すように２つでもよいし、さらに二点鎖線にて示したように２つ追加して合計４つの配置としてもよいし、３つの配置としてもよい。キャピラリ先端部の周囲を取り囲むように配置され、周囲から均等にマイクロプラズマ３２をキャピラリ中心のストレート孔５５、チャンファ部５３に照射できるようになっていればよい。本実施形態では、プラズマ噴出口３８の内径の大きさは、キャピラリ先端部１６ａの大きさと略同等の大きさで、例えば直径２００〜３００μｍの大きさとなっているがこれよりも小さな１００μｍ以下の径のものを使って、チャンファ部５３、ストレート孔５５、フェイス部５４に合わせて、ピンポイントにマイクロプラズマ３２が各プラズマ噴出口３８から噴出されるようにしてもよい。
【００４４】
図７に示すように、洗浄は各プラズマ噴出口３８からマイクロプラズマ３２をキャピラリ先端部１６ａに向かって噴出させることによって行う。本実施形態では、キャピラリ先端からテールワイヤ４７、あるいはボール４２が突出し、マイクロプラズマ３２の噴流の影となるような場合であっても、キャピラリ先端部１６ａの周方向に沿って異なった方向からマイクロプラズマ３２が噴出されることから、先に説明した実施形態よりもより効果的にキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５内面の異物５８を除去することができるという効果を奏する。
【００４５】
更に、図８に示すように、複数のクランパ１７ａ，１７ｂを備えている場合には、テールワイヤ４７や、キャピラリ先端のボール４２の位置を調整することにより、テールワイヤ４７や、キャピラリ先端のボール４２の影になってマイクロプラズマ３２が直接あたらない部分を減らすことができる。図８に示すように、テールワイヤ４７、ボール４２のキャピラリ先端からの突出長さ調整は、第１、第２の２つのクランパ１７ａ、１７ｂの開閉動作と、キャピラリ１６及び第１クランパ１７ａの上下動によって行う。
【００４６】
テールワイヤ４７、ボール４２の先端をキャピラリ１６の先端から引っ込める時には、図８（ａ１）〜（ｇ１）に示すように、第１クランパ１７ａ、第２クランパ１７ｂ共に閉まっている状態から、第１クランパ１７ａを開く。そして、第２クランパ１７ｂでワイヤ１２をクランピングしておいてキャピラリ１６と第１クランパ１７ａを下動させ、所定の位置に停止させる。次に第１クランパ１７ａを閉じて第２クランパ１７ｂを開き、キャピラリ１６、第１クランパ１７ａを上動させる。すると、ワイヤ１２は第１クランパ１７ａによって固定されていることから、キャピラリ１６と共に上昇し、キャピラリ先端のテールワイヤ４７、ボール４２はキャピラリ１６の先端から引っ込むこととなる。逆に、テールワイヤ４７、ボール４２の先端をキャピラリ１６の先端から繰り出すときには、図８（ａ２）〜（ｇ２）に示すように、第１クランパ１７ａ、第２クランパ１７ｂ共に閉まっている状態から、第２クランパ１７ｂを開く。そして、第１クランパ１７ａでワイヤ１２をクランピングしながらキャピラリと共に下動させ、所定の位置に停止させ、第１クランパ１７ａによってワイヤ１２を引き出す。次に第２クランパ１７ｂを閉じて、第１クランパ１７ａを開き、キャピラリ１６と第１クランパ１７ａを上動させる。すると、第２クランパ１７ｂによって固定されているワイヤ１２はキャピラリ１６の先端にせり出してくる。
【００４７】
このようにして、洗浄位置にキャピラリ先端を設定する前に、キャピラリ先端のテールワイヤ４７の長さ、ボール４２の位置を調整しておくことによって、マイクロプラズマ３２の影に隠れる部分を減らすことができ、より効果的にキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５内面の異物５８を除去することができるという効果を奏する。
【００４８】
図９に本発明の第３の実施形態を示す。図６，７に示した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図９に示すように、洗浄用ケース２７の底面に取り付けられた回転基板５０にマイクロプラズマ発生部３４が固定されている。プラズマ噴出口３８は、そのプラズマ噴出口中心線３１ａがキャピラリ１６の長手中心線５９とキャピラリ先端面との交点に向かうように配置されている。プラズマ噴出口中心線３１ａとキャピラリの長手中心線５９とのなす角度はθとなっている。そして、回転基板５０はキャピラリ長手中心線５９の周りに回転する。このように配置することによって、キャピラリ先端部１６ａの全周の斜め下方からマイクロプラズマ３２をキャピラリ先端部１６ａに噴出させる。また、キャピラリ先端部１６ａの斜め下方からマイクロプラズマ３２をキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５、フェイス部５４、アウタラディウス部５７、及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ先端の外表面に向かって噴出させることができる範囲であれば、プラズマ噴出口中心線３１ａは、キャピラリ１６の長手中心線５９とキャピラリ先端面との交点からずれていても好適である。例えば、チャンファ部５３の端部とキャピラリ先端面との交点に向かうように配置してもよいし、フェイス部５４のいずれかの部分に向かっていても好適であるし、キャピラリ先端部１６ａ表面上のいずれかの点に向かうように配置されていても好適である。この場合、洗浄用ケース２７の中にあって、キャピラリ先端部１６ａの面とプラズマ噴出口中心線３１ａとが交点を有し、キャピラリ１６の先端がプラズマ噴出口３８から所定の距離だけ離れている位置がキャピラリ１６の洗浄位置となる。この場合、回転基板５０に固定されたプラズマトーチ３１はキャピラリ長手中心線５９の周りに回転すればよく、回転基板の回転中心軸とキャピラリ長手中心線５９は一致していなくともよい。
【００４９】
回転基板５０は、洗浄用ケース２７の下部に固定された回転軸受け６６に支持されている。回転基板５０は、その内部にプラズマトーチ３１にガスを導くガス流路が形成され、ガス流路は回転軸受け６６の中心に設けられたガス流路にガスを導くように形成されている。回転基板５０のガス入り口部は回転軸受け６６に回転自在にはめ込まれ、その外周のガスシール５２によって周囲をシールされ、ガス配管４０から導入されたガスが、洗浄用ケース２７の内部に漏れずにプラズマトーチ３１に導入されるようになっている。回転軸受け６６の上面には外部電極３３ａと接触して電力を供給する電極シュー５１ａと、内部電極３３ｂと接触して電力を供給する電極シュー５１ｂとが取り付けられている。回転基板５０は、外周面に回転基板ギヤ部５０ａを有し、回転基板ギヤ部５０ａはモータ４９によって駆動される駆動ギヤ４８とかみ合っている。そして回転基板５０と共にマイクロプラズマ発生部３４がモータ４９によって回転駆動される。このような構成によって、この実施形態では、プラズマトーチ３１は先端のプラズマ噴出口３８からキャピラリ先端に向かって角度θを持ってマイクロプラズマ３２を噴射しながら、キャピラリ１６の周囲を回転する。
【００５０】
本実施形態では、キャピラリ先端部１６ａの斜め下方からマイクロプラズマ３２を、キャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５、フェイス部５４、アウタラディウス部５７、及びアウタラディウス部５７に続くキャピラリ先端の外表面に噴出させながら、キャピラリ１６の周囲を回転させることから、先に説明した実施形態よりもより効果的にキャピラリ先端部１６ａのチャンファ部５３、ストレート孔５５内面の異物５８を除去することができるという効果を奏する。また、洗浄の際には、先に述べたキャピラリ１６への超音波振動を印加することや、テールワイヤ４７やボール４２のキャピラリ先端からの位置を調整することによって更に効果的にキャピラリ先端部１６ａの異物５８の洗浄をすることができるという効果を奏する。
【００５１】
図１０に上記の各実施形態に適用することのできる他のマイクロプラズマ発生部３４の実施形態を示す。図１０はマイクロプラズマ発生部３４の他の実施形態を示す全体構成を示す図である。マイクロプラズマ発生部３４は、上記のようにプラズマトーチ３１及びこれにガスを供給するガス配管４０、高周波のプラズマ発生用電源３５を含んで構成される。プラズマトーチ３１は先端のプラズマ噴出口３８からマイクロプラズマ３２を噴出させるもので、その先端部に近いところの外周に高周波コイル６０が巻回されている。プラズマトーチ先端噴出口の内径寸法は、５０〜６０μｍでもよいし、先に述べた容量結合型のマイクロプラズマ発生部３４と同様に２００〜３００μｍあるいは、７００μｍ程度でもよい。材料はアルミナ等のセラミックスを用いることができる。
【００５２】
高周波コイル６０は、巻数が数ターンの導線である。なお、図１０には図示されていないが、プラズマ点火用の点火装置が高周波コイルの近傍に配置される。プラズマ発生用として使用するガスは、容量結合型のマイクロプラズマ発生部３４と同様、アルゴンなどの不活性ガスが用いられる。異物５８によっては、酸素、水素などを添加して用いてもよい。
【００５３】
マイクロプラズマ３２を生成するには、ガスをプラズマトーチ３１に導入してから、適当な高周波電力を高周波コイル６０に供給する。そして、図示されていない点火装置により点火する。供給されたガスの条件と、高周波電力の条件が適当であると、プラズマトーチに流れているガスに高周波電力による誘導プラズマが生成される。生成されたマイクロプラズマ３２はプラズマ噴出口３８から噴出する。
【００５４】
上記のような誘導結合型のマイクロプラズマ発生部３４を先に述べた実施形態に適用した場合でも、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
図１１、図１２ａ〜ｅを参照して、以上説明した実施形態をボンディング工程の中で連続的に行っていく方法について説明する。図１１はボンディング工程の中で洗浄工程を連続的に行っていく方法を示す概略フローチャートで、図１２ａ〜ｅは図１１のフローチャートに従ってボンディング装置が動作する場合の動作図である。
【００５６】
図１１のステップＳ１０１に示すように、ワイヤボンディング装置１０は通常のボンディング動作によって、半導体ダイ１４とリードフレーム１５又は基板との間のワイヤの接続を行っている。この工程において、たとえば、ボンディング回数が５０〜１００万回などの所定の回数に達した場合、所定のボンディング時間に達した場合、あるいはキャピラリ先端部画像取得部４６によってキャピラリ１６の先端画像を取得することが必要で、解像度の向上のために事前にキャピラリ先端部１６ａの洗浄が必要となる場合や、手動操作によってキャピラリ先端部１６ａの洗浄信号が入力されたような場合には、図１１のステップＳ１０２に示すように、制御部７１はボンディング工程から図１１のステップＳ１０３に示すようにキャピラリ先端の洗浄工程Ｓ１０３に移り、洗浄を開始する。洗浄開始の信号は上記に示したような信号に限られず、キャピラリ先端部画像取得部４６によってキャピラリ先端部１６ａの画像を取得し、その画像を処理してキャピラリ先端部１６ａの汚れの状態を判断してボンディング工程から洗浄工程に移るようにしてもよいし、他の判断手段によってもよい。
【００５７】
洗浄工程に移ると、図１１のステップＳ１０４に示すように、制御部７１はまずシャッタインターフェース７３にシャッタ２９を開とする指令を出力する。シャッタインターフェース７３はこの指令に基づいてシャッタ２９を開とする制御信号をシャッタ２９に出力してシャッタ２９を開として、洗浄用ケース２７の開口２８を出現させる。この時、図１２ａに示すように、ワイヤボンディング装置１０のボンディングアーム１３は吸着ステージ２３の上のボンディング領域にある状態で、洗浄用ケース２７のシャッタ２９が開となる。
【００５８】
シャッタ２９が開となると、制御部７１は、図１１のステップＳ１０５に示すように、移動機構インターフェース９１にキャピラリ先端を洗浄位置に移動するような指令を出力する。移動機構インターフェース９１はこの指令によって、図１２ｂに示すように、ボンディングへッド１９のモータを駆動してボンディングアーム１３を上昇位置にする制御信号を出力して、ボンディングアーム１３を上昇位置にした後、ＸＹテーブル２０によって、ボンディングへッド１９を洗浄用ケース２７の方向に水平に移動させる。制御部７１はＸＹ位置検出手段２５からの位置検出信号をＸＹ位置検出手段インターフェース９３から取得しその位置を監視し、キャピラリ先端の中心線５９の位置が洗浄位置に来るまで移動させる。そしてキャピラリ先端が洗浄位置に来たら、図１２ｃに示すように、制御部７１は移動機構インターフェース９１にＸＹテーブル２０の移動を停止して、キャピラリ１６を下降させる指令を出力する。移動機構１８はこの指令に従って、ＸＹテーブル２０の移動を停止し、ボンディングへッド１９のモータによってボンディングアーム１３の下降を開始する。キャピラリ１６の高さはＺ位置検出手段２６によって検出され、その位置信号はＺ位置検出手段インターフェース８７によって制御部７１に入力される。制御部７１はこの信号によってキャピラリ１６の先端の高さが洗浄位置に達したと判断すると、移動機構インターフェース９１にボンディングアーム１３の下降動作を停止する指令を出力する。この指令によって、移動機構インターフェース９１はボンディングアーム１３の下動を停止する。
【００５９】
上記の移動工程が終了すると、図１１のステップＳ１０６に示すように、制御部７１はシャッタインターフェース７３にシャッタ２９をキャピラリ１６と開口２８との隙間を埋める洗浄開度まで閉とする指令を出力する。シャッタインターフェース７３はこの指令に従ってシャッタ２９を洗浄開度とする。次に、図１１のステップＳ１０７に示すように、制御部７１は排気ポンプインターフェース７７に排気ポンプ３７を駆動する指令を出力する。排気ポンプインターフェース７７はこの指令に基づいて排気ポンプ３７を駆動して洗浄用ケース２７の中の空気あるいはガスの排気を開始する。排気ポンプ３７が起動すると、図１１のステップＳ１０８に示すように、制御部７１は、ガスバルブインターフェース８１にガスバルブ３９を開とする指令を出力し、プラズマ発生用電源インターフェース７９にプラズマ発生用電源をＯＮとする指令を出力する。各インターフェース８１，７９はガスバルブ３９を開、及びプラズマ発生用電源をＯＮとする制御信号を各機器に出力する。これによってマイクロプラズマ発生部３４にガスと電源が供給され、図示しない点火装置によって点火され、マイクロプラズマ３２の噴出が開始される。この状態を図１２ｃに示す。
【００６０】
マイクロプラズマ３２の発生が開始されると、図１１のステップＳ１０９に示すように、制御部７１は超音波振動子インターフェース８９に超音波振動子２１の加振を開始する指令を出力する。超音波振動子インターフェース８９はこの指令に従って超音波振動子２１の加振を開始する。そして、制御部７１は図１１のステップＳ１１０に示すように、タイマ、あるいは内部クロックによって所定の洗浄時間をカウントする。そして、制御部７１は所定の時間が経過したと判断すると、図１１のステップＳ１１１からＳ１１３に示すように、起動の際とは逆の順番に各指令を各インターフェースに出力し、各インターフェースは超音波振動子２１を停止させ、ガスバルブ３９を閉とし、プラズマ発生用電源をＯＦＦとし、排気ポンプ３７を停止する。
【００６１】
そして、図１１のステップＳ１１４に示すように、制御部７１は、シャッタインターフェース７３にシャッタ２９を全開とする指令を出力し、シャッタインターフェース７３はこの指令に基づいてシャッタ２９を全開とする。
【００６２】
次に、制御部７１は図１１のステップＳ１１５に示すように、移動機構インターフェース９１にボンディングアーム１３を上昇させる指令を出力する。図１２ｄに示すように、移動機構インターフェース９１はボンディングへッド１９のモータによってボンディングアーム１３を上昇させる。そして、制御部７１は移動機構インターフェース９１にキャピラリ先端を当初のボンディング領域に復帰させる指令を出力する。移動機構１８はこの指令によってキャピラリ先端位置ボンディング領域に復帰させるようＸＹテーブルの移動を開始する。キャピラリ１６の先端位置はＸＹ位置検出手段２５によって検出され、その検出信号は制御部に入力される。制御部７１はこの信号によってキャピラリ先端位置を監視し、当初のボンディング領域に復帰したと判断したら、移動機構インターフェース９１にＸＹテーブル２０の移動を停止させる。そして制御部７１は、図１２ｅに示すように、キャピラリ１６を当初の位置に復帰させる指令を移動機構インターフェース９１に出力する。移動機構インターフェース９１はこの指令によってボンディングへッド１９のモータを駆動してキャピラリ１６を下降させる。キャピラリ１６の高さはＺ位置検出手段２６によって検出され、制御部７１に入力される。制御部７１はこの検出信号によってキャピラリ１６が当初の位置に復帰したと判断した時は移動機構インターフェース９１にボンディングアーム１３の下動を停止させる。キャピラリ１６が当初の位置に戻ったら、制御部７１はシャッタインターフェース７３にシャッタ２９を閉とする指令を出力する。この指令によって、シャッタインターフェース７３はシャッタ２９を閉とする制御信号を出力してシャッタ２９を閉とする。シャッタ２９が閉となったら、図１１のステップＳ１１７に示すように洗浄工程は終了する。
【００６３】
図１１のステップＳ１１８に示すように、洗浄工程が終了すると、制御部７１は洗浄工程から通常のボンディング工程に工程を切り替えて、ボンディングを続けていく。
【００６４】
このように、本実施形態によると、ボンディング工程と洗浄工程を連続して行うことができることから、ボンディングの効率を向上させることができるという効果を奏する。また、上記の工程を制御部７１のボンディング制御と共に動作させることによって、自動的にボンディング工程から洗浄工程に切り替えることができ、ワイヤボンディング装置１０を連続して運転することができるという効果を奏する。特に、ワイヤボンディング装置１０は数十台並べて運転することが多いことから、上記のようにボンディング工程と洗浄工程とを連続して自動的に行うことは大きな省力化を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上、本発明の各実施形態は、ワイヤボンディング装置について説明したが、本発明はワイヤボンディング装置と同様のキャピラリを使用するバンプボンディング装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置の斜視図である。
【図２】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置制御系統図である。
【図３】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、キャピラリが洗浄位置にある場合の洗浄ケースの断面図及び平面図である。
【図４】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、キャピラリ先端の洗浄状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、他の実施形態の洗浄ケースのシャッタを示す説明図である。
【図６】本発明に係るボンディング装置の第２の実施形態であるワイヤボンディング装置において、キャピラリが洗浄位置にある場合の洗浄ケースの断面図である。
【図７】本発明に係るボンディング装置の第２の実施形態において、キャピラリ先端の洗浄状態を示す説明図である。
【図８】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、キャピラリ先端のテールワイヤ長さ、ボール位置の調整方法を説明する説明図である。
【図９】本発明に係るボンディング装置の第３の実施形態であるワイヤボンディング装置において、キャピラリが洗浄位置にある場合の洗浄ケースの断面図である。
【図１０】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、マイクロプラズマ発生部の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、ボンディングと洗浄を連続的に行う工程を示すフローチャートである。
【図１２ａ】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、ボンディングと洗浄を連続的に行う工程を示す工程説明図である。
【図１２ｂ】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、ボンディングと洗浄を連続的に行う工程を示す工程説明図である。
【図１２ｃ】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、ボンディングと洗浄を連続的に行う工程を示す工程説明図である。
【図１２ｄ】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、ボンディングと洗浄を連続的に行う工程を示す工程説明図である。
【図１２ｅ】本発明に係るボンディング装置の実施形態であるワイヤボンディング装置において、ボンディングと洗浄を連続的に行う工程を示す工程説明図である。
【図１３】キャピラリ先端部の形状と異物の付着状況を示す説明図である。
【図１４】従来技術によるキャピラリ先端の洗浄方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ワイヤボンディング装置、１１  フレーム押さえ、１２  ワイヤ、１３  ボンディングアーム、１４  半導体ダイ、１５  リードフレーム、１６  キャピラリ、１６ａ  キャピラリ先端部、１７、１７ａ、１７ｂ  クランパ、１８  移動機構、１９  ボンディングヘッド、２０  ＸＹテーブル、２１  超音波振動子、２２  搬送ガイド、２３  吸着ステージ、２４  位置検出カメラ、２５  ＸＹ位置検出手段、２６  Ｚ位置検出手段、２７  洗浄用ケース、２８  開口、２９  シャッタ、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ  シャッタ板、３０  排気口、３１  プラズマトーチ、３１ａ  プラズマ噴出口中心線、３２  マイクロプラズマ、３３  容量結合電極、３３ａ  外部電極、３３ｂ  内部電極、３４  マイクロプラズマ発生部、３５  プラズマ発生用電源、３７  排気ポンプ、３８  プラズマ噴出口、３９  ガスバルブ、４０  ガス配管、４２  ボール、４６  キャピラリ先端部画像取得部、４７  テールワイヤ、４８  駆動ギヤ、４９  モータ、５０  回転基板、５０ａ  回転基板ギヤ部、５１ａ，５１ｂ  電極シュー、５２  ガスシール、５３  チャンファ部、５４  フェイス部、５５  ストレート孔、５７  アウタラディウス部、５８  異物、５８ａ  金属性の異物、５８ｂ  有機性の異物、５９  長手中心線、６０  高周波コイル、６１  研磨屑、６２  研磨面、６３  洗浄液、６５  タングステンワイヤ、７１  制御部、７３  シャッタインターフェース、７４  データバス、７５    記憶部、７７  排気ポンプインターフェース、７９  プラズマ発生用電源インターフェース、８１  ガスバルブインターフェース、８５  撮像手段インターフェース、８７  Ｚ位置検出手段インターフェース、８９  超音波振動子インターフェース、９１  移動機構インターフェース、９３  ＸＹ位置検出手段インターフェース、θ  角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１２ｅ】
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【図１３】
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【図１４】
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