(57)【要約】【課題】ボンディングツールの先端に異常が発生しているか否かを、確実に判断することができ、かつ短時間で検査すること。【解決手段】本実施形態に係る半導体製造装置は、ボンディングツール１００、制御部１０、検査ステージ８０、測定部３０、および判断部２０を有している。ボンディングツール１００は、先端に凹部１０５を有しており、凹部１０５からワイヤ１１０を送り出す。制御部１０は、ボンディングツール１００の駆動を制御する。検査ステージ８０は、凸部９０および９５を含んでいる。測定部３０は、ボンディングツール１００の凹部１０５と、検査ステージ８０に備わる凸部９０あるいは９５を重ねた状態でボンディングツール１００の高さ測定を行う。そして、判断部２０は、測定部３０の測定結果に基づいて、ボンディングツール１００の異常を判断している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に凹部を有しており、前記凹部からワイヤを送り出すボンディングツールと、
前記ボンディングツールの駆動を制御する制御部と、
前記ボンディングツールの高さ測定を行う測定部と、
前記ボンディングツールの前記凹部にはまり込む凸部を含む検査ステージと、
前記凹部に前記凸部をはめ込んだ状態における、前記測定部の測定結果に基づいて、前記ボンディングツールの異常を判断する判断部と、
を有する半導体装置の製造装置。
【請求項２】
前記凸部が、前記凹部より小さい相似形状である請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】
前記凹部に嵌まる前記凸部のうち、前記凹部にはまる領域において、前記凹部と接する箇所の横幅をｗ１、前記ボンディングツールの先端面から前記凹部との前記箇所までの高さをＬ、前記先端面から任意の高さａにおける前記凹部の幅をｗ２としたとき、Ｌ＜ａの場合においては、ｗ１＞ｗ２であり、Ｌ≧ａの場合においては、ｗ１≧ｗ２であり、かつ前記凹部に前記凸部をはめた状態において、前記凸部の頂部と前記凹部の底面の間には隙間がある請求項１または２に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】
半導体装置を搭載し、前記ボンディングツールによって送り出された前記ワイヤを用いてワイヤボンディングを行うボンディングステージをさらに有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項５】
半導体装置に対し、ボンディングツールの先端に設けられた凹部からワイヤを出すことでワイヤボンディングを行う工程と、
前記ボンディングツールの凹部と、検査ステージに設けられた凸部とを重ねた状態で前記ボンディングツールの高さを測定することによって、異常検出を行う検査工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディングを行う方法の一つに、超音波振動を付与するものがある。この方法を用いる半導体製造装置には、超音波ホーンの先端にボンディングツールが配されている。このボンディングツールを検査する方法の１つに、特許文献１に記載の方法がある。ボンディングツールの先端部を撮影した画像を、画像処理し異常の有無を判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように画像を用いて異常の判断を行う装置は、高価であり、かつ画像ではボンディングツールの先端に生じた凸凹を正確に判断することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、先端に凹部を有しており、前記凹部からワイヤを送り出すボンディングツールと、
前記ボンディングツールの駆動を制御する制御部と、
前記ボンディングツールの高さ測定を行う測定部と、
前記ボンディングツールの前記凹部にはまり込む凸部を含む検査ステージと、
前記凹部に前記凸部をはめ込んだ状態における、前記測定部の測定結果に基づいて、前記ボンディングツールの異常を判断する判断部と、
を有する半導体装置の製造装置が提供される。
【０００６】
さらに、本発明によれば、半導体装置に対し、ボンディングツールの先端に設けられた凹部からワイヤを出すことでワイヤボンディングを行う工程と、
前記ボンディングツールの凹部と、検査ステージに設けられた凸部とを重ねた状態で前記ボンディングツールの高さを測定することによって、異常検出を行う検査工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ボンディングツールの先端に異常が発生しているか否かを、確実に判断することができ、かつ短時間で検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の製造方法および製造装置を説明するための図である。
【図２】本実施形態に係る凸部９５を説明するための図であり、（ａ）は正常なボンディングツールを、（ｂ）は異常のあるボンディングツールを用いた場合の図である。
【図３】本実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるワイヤボンディングを行う工程を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る半導体装置の製造方法における異物検査工程を説明するための図であり、（ａ）は正常なボンディングツールを、（ｂ）は異常のあるボンディングツールを用いた場合の図である。
【図５】本実施形態に係る半導体装置の製造方法における異物検査工程を説明するための図であり、（ａ）は正常なボンディングツールを、（ｂ）は異常のあるボンディングツールを用いた場合の図である。
【図６】本実施形態に係る半導体装置の製造方法における摩耗検査工程を説明するための図であり、（ａ）は正常なボンディングツールを、（ｂ）は異常のあるボンディングツールを用いた場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法および製造装置を説明するための図である。
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体装置に対し、ボンディングツール１００の先端に設けられた凹部１０５からワイヤ１１０を出すことでワイヤボンディングを行う工程と、検査ステージ８０に設けられた凸部９０または９５を、凹部１０５に重ねた状態でボンディングツール１００の高さを測定することによって、異常検出を行う検査工程と、を有している。
【００１１】
なお、半導体装置の製造方法については、後述で詳細に説明する。次に、本実施形態に係る半導体装置の製造装置について説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体製造装置は、ボンディングツール１００、制御部１０、検査ステージ８０、測定部３０、および判断部２０を有している。ボンディングツール１００は、先端に凹部１０５を有しており、凹部１０５からワイヤ１１０を送り出す。制御部１０は、ボンディングツール１００の駆動を制御する。検査ステージ８０は、凸部９０および９５を含んでいる。測定部３０は、ボンディングツール１００の凹部１０５と、検査ステージ８０に備わる凸部９０あるいは９５を重ねた状態でボンディングツール１００の高さ測定を行う。そして、判断部２０は、測定部３０の測定結果に基づいて、ボンディングツール１００の異常を判断している。
【００１３】
判断部２０は、ボンディングツール１００の凹部１０５に異物が付着しているかどうかや、凹部１０５が摩耗しているかどうかを判断している。この判断は、交換した直後のボンディングツール１００と凸部９０あるいは９５とを当接した状態での、ボンディングツール１００の先端面の高さを基準に行っている。ボンディングツール１００の先端面の高さは、凹部１０５に異物１３０が付着している場合、異物１３０の付着量分（高さＨ：図５参照）だけ高くなり、凹部１０５が摩耗している場合、摩耗量分（高さｈ：図２参照）だけ低くなる。この高さＨあるいはｈが、予め設定してある異常値を超えた際、判断部２０は、ボンディングツール１００の凹部１０５を洗浄する、あるいはボンディングツール１００を交換する必要があると判断する。このとき、予め、高さＨあるいは高さｈと、ボンディングツール１００と凸部９０あるいは９５との嵌合に関する相関関係を求めておくとよい。こうすることで、異物１３０が凹部１０５に付着している場合、ワイヤボンディングの接合不良が生じる前に、ボンディングツール１００の洗浄を行うことができるし、凹部１０５が摩耗している場合は、摩耗したボンディングツール１００によってリードフレーム６０のダイパッド表面を傷つけてしまう前に、ボンディングツール１００を交換することができる。
【００１４】
制御部１０は、超音波ホーン１２０を動かすための駆動モーターを有している。測定部３０による高さ測定は、例えば、このモーターのパルス数によって行われる。駆動モーターとしては、例えば、ステッピングモーターが用いられている。測定部３０による高さ測定の結果は、ボンディングツール１００の先端面の高さを示している。
【００１５】
凸部９０および９５は、それぞれ、ボンディングツール１００の凹部１０５と重なり合うようになっている。凸部９０および９５は、凹部１０５と重ね合わせて使用される。このように凸部９０あるいは９５と凹部１０５を重ね合わせた状態での高さ測定を、本実施形態の半導体製造装置は行っている。
【００１６】
凸部９０は、凹部１０５に付着した異物１３０を検出するための治具である。凸部９０は、凹部にはめ込まれる形状であれば良いが、ボンディングツール１００の凹部１０５の形状と相似であり、かつ凹部１０５の形状より小さい凸型形状を有していることが好ましい（図４を参照）。これに加えて、凹部１０５の形状と完全に一致する形状を有していると、さらに好ましい。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る凸部９５を説明するための図であり、（ａ）は正常なボンディングツール１００を、（ｂ）は異常のあるボンディングツール１００を用いた場合の図である。
図２に示すように、凸部９５は、凹部１０５に生じた摩耗を検出するための治具である。凸部９５の内、凹部１０５にはまる領域において、凹部１０５と接する箇所の横幅をｗ１、ボンディングツール１００の先端面から凹部１０５と接する箇所までの高さをＬ、先端面から任意の高さａにおける凹部１０５の幅をｗ２としたとき、Ｌ＜ａの場合においては、ｗ１＞ｗ２であり、Ｌ≧ａの場合においては、ｗ１≧ｗ２となる。さらに、凹部１０５に凸部９５を嵌めた状態において、凸部９５の頂部と凹部１０５の底面の間には隙間が存在している。例えば、凸部９５におけるｗ１が、凹部１０５の開口面の幅と同一幅であるものが考えられる。
【００１８】
また、上記で述べたように、凸部９５の頂部と凹部１０５の底面の間における隙間は、ボンディンツール１００の摩耗量（高さｈ）より大きくなるように設定することが好ましい。なぜなら、高さｈが増大した際、凸部９５の上端面が凹部１０５の底面と接し、ボンディングツール１００がそれ以上下降出来ずに、正確な摩耗量（高さｈ）を測定できなくなる可能性があるからである。
【００１９】
なお、本実施形態に係る半導体製造装置は、ボンディングツール１００によって送り出されたワイヤ１１０を用いて、半導体チップ５０とリードフレーム６０とを、ワイヤボンディングするボンディングステージ７０をさらに有していてもよい。ここで用いるワイヤ１１０は、例えば、アルミニウム製、あるいはＡｕ製である。また、ボンディングツール１００は、超音波ホーン１２０の先端部に接続されている。この超音波ホーン１２０は、制御部１０によって、動作が制御されている。
【００２０】
図２−図６は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示した図である。なお、図３は、ワイヤボンディングする工程を、図４−５は、異物検査工程を、図２および図６は、摩耗検査工程を説明するための図である。
【００２１】
図３に示すように、ボンディングツール１００は、ボンディングステージ７０に搭載された半導体装置に対し、ワイヤ１１０を付与することで、リードフレーム６０と半導体チップ５０とを接続する。ただし、ワイヤボンディングを所定数行うたびに、凸部９０あるいは９５を用いてボンディングツール１００に発生した異常の有無を検査する必要がある。
【００２２】
以下に、ボンディングツール１００に生じた異常検査方法について詳説明する。
【００２３】
図４に示すように、凸部９０を用いて、ボンディングツール１００の凹部１０５を検査する方法について説明する。この検査は、凹部１０５に付着した異物１３０を検査するものである。まず、ボンディングツール１００が、検査ステージ８０の凸部９０上に位置するように、超音波ホーン１２０を移動させる。
【００２４】
次に、図５に示すように、ボンディングツール１００を降下させることで、ボンディングツール１００先端に設けられた凹部１０５と凸部９０とを互いに当接させる。正常なボンディングツール１００の場合、図５の（ａ）に示すように、凸部９０が凹部１０５に嵌合する。一方、ボンディングツール１００に異物１３０が付着し、異常が発生している場合、図５の（ｂ）に示すように、凸部９０は、異物１３０の存在によって凹部１０５に嵌合することができない。このとき、正常なボンディングツール１００と比較して、先端面の高さが異物１３０の高さＨ分だけ高い位置に配されている。
【００２５】
次に、図６に示すように、凸部９５を用いて、ボンディングツール１００の凹部１０５を検査する方法について説明する。この検査は、凹部１０５に生じた摩耗を検査するものである。まず、ボンディングツール１００が、検査ステージ８０の凸部９５上に位置するように、超音波ホーン１２０を移動させる。
【００２６】
次に、図２に示すように、ボンディングツール１００を降下させることで、ボンディングツール１００先端に設けられた凹部１０５と凸部９５とを互いに当接させる。
【００２７】
図２に示すように、凹部１０５に摩耗が生じている場合、正常なボンディングツール１００の先端面の高さ（図２の（ａ）参照）と比べて、ボンディングツール１００の先端面の高さ（図２の（ｂ）参照）は、摩耗量分（高さｈ）だけ、低い位置に配されている。
【００２８】
正常なボンディングツール１００を凸部９５で検査した際、図２に示すように、凸部９５の内、凹部１０５にはまる領域において、凹部１０５と接する箇所の横幅をｗ１、ボンディングツール１００の先端面から凹部と接する箇所までの高さをＬ、先端面から任意の高さａにおける凹部１０５の幅をｗ２としたとき、Ｌ＜ａの場合においては、ｗ１＞ｗ２であり、Ｌ≧ａの場合においては、ｗ１≧ｗ２となる。さらに、凹部１０５に凸部９５を嵌めた状態において、凸部９５の頂部と凹部１０５の底面の間には隙間が設けられている。
【００２９】
凹部１０５に摩耗の生じたボンディングツール１００を凸部９５で検査した際、図２の（ｂ）に示すように、凸部９５と凹部１０５が接触する任意の箇所から凹部１０５の底面までの高さは、正常なボンディングツール１００を検査した場合と比べて、先端面が高さｈだけ低い。
【００３０】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００３１】
本発明によれば、ボンディングツール１００の先端に発生した異常を、凸部９０あるいは９５を用いて判断している。なお、異常の判断は、ボンディングツール１００の先端面の高さを元に判断しているため、確実に異常の有無を検出できる。これにより、ボンディングツール１００の先端の凹部１０５に異常が発生しているか否かを、確実に判断することができ、かつ短時間で検査することができる。つまり、ボンディングツール１００の洗浄あるいは交換を判断する検査を簡便に行うことができる。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０    制御部
２０    判断部
３０    測定部
５０    半導体チップ
６０    リードフレーム
７０    ボンディングステージ
８０    検査ステージ
９０    凸部
９５    凸部
１００    ボンディングツール
１０５    凹部
１１０    ワイヤ
１２０    超音波ホーン
１３０    異物
【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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