打线装置制造方法
【专利摘要】打线装置，具备：基座(11)、使毛细管(15)相对于基座(11)在XYZ方向上移动的接合头(13)、导线洗净用等离子体单元(30)；导线洗净用等离子体单元(30)包含：中空的壳体(31a)、(31b)，以使内压高于大气压的方式导入惰性气体；各孔(33a)、(33b)，以由导线(21)插通的方式分别设置于壳体(31a)、(31b)；等离子体用电极，设置于各孔(33a)、(33b)周缘的各壳体(31a)、(31b)的内侧；使导线(21)于在大气未进入至壳体(31a)、(31b)内的状态下产生的等离子体中通过，对导线(21)进行洗净。有效果地对打线装置的接合中所使用的导线表面进行洗净。
【专利说明】打线装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有导线洗净功能的打线装置的构造。
【背景技术】
[0002]大多使用利用金属制导线将半导体芯片的电极与基板的电极之间予以连接的打线装置。对于该等打线装置而言，存在如下情形:若作为连接线的导线的表面氧化，则与电极的接合性会降低，导致接合强度、电气特性等劣化。因此，在打线装置中，大多使用表面不会氧化的金线将各电极之间予以连接。
[0003]然而，金线虽然接合特性优异，但存在如下问题:价格高，且与铜等相比较，电气特性低。因此，近年来，提出了使用铜线的打线装置。对于使用铜线的打线装置而言，需要使铜表面为洁净状态，以确保良好地接合于电极的连接状态。因此，已提出有如下方法:在进行接合前，使等离子体撞击铜线表面，对该铜线表面进行洗净，将附着于导线表面的有机杂质除去后，将还原性气体或惰性气体喷射至导线，抑制导线表面的氧化，将表面洁净的导线供给至接合工具(例如参照专利文献I)。
[0004][现有技术文献]
[0005][专利文献]
[0006][专利文献I]日本特表2008-535251号公报
【发明内容】
[0007][发明所欲解决的问题]
[0008]然而，当欲于大气压的状态下产生等离子体时，大多使用将高频交流电压施加至电极之间的方法，在该情形时，导致产生的等离子体温度变高，被等离子体照射的导线达到高温，从而存在如下情形，即，在导线受到冷却期间，导线的表面氧化。另一方面，当在减压至大气压以下的环境中产生等离子体时，可以低电压产生低温等离子体。因此，在专利文献I中提出有以下方法:在减压至大气压以下的腔室中产生低温等离子体，将该等离子体照射至导线，藉此，使等离子体照射对于导线的加热作用减小。
[0009]然而，对于专利文献I所揭示的减压至大气压以下的腔室而言，在内部残留有少量的大气，且于该少量的残存大气中含有氧。因此，在专利文献I所揭示的减压至大气压以下的腔室内产生的等离子体为氧化性等离子体，其会于除去附着于导线表面的有机杂质的同时，使导线表面氧化。因此，对于专利文献I所揭示的现有技术而言，必需安装补偿装置，以抑制导线表面的氧化，该补偿装置于藉由等离子体对导线进行洗净后，将还原性气体或惰性气体喷射至导线表面。
[0010]然而，在将还原性气体或惰性气体喷射至因被氧化性等离子体照射而氧化的导线的情形时，虽可冷却导线，但难以使暂时氧化的导线表面的氧化状态变为未氧化的状态，或难以除去形成于表面的氧化膜，最终会藉由表面已氧化的导线进行接合，从而存在导线与电极的接合性不充分的情形。该问题对于表面易氧化的铜线而言表现得显著。[0011]本发明的目的在于有效果地对打线装置的接合过程中所使用的导线表面进行洗净。
[0012][解决问题的技术手段]
[0013]本发明的打线装置具备:基体部；接合头，使接合工具相对于基体部在XYZ方向上移动；导线轴，安装于基体部，且将导线供给至接合工具；以及导线洗净用等离子体单元，配置于导线轴与接合工具之间；导线洗净用等离子体单元包含:中空的壳体，以使内压高于大气压的方式导入有惰性气体；各孔，以由导线插通的方式分别设置于相对向的各壳体壁；以及各电极，与各孔周缘的各壳体壁的内面相对向地设置；且对各电极间通电，使导线于在大气未进入至上述壳体内的各电极间的空间的状态下产生的等离子体中通过，对导线进行洗净。
[0014]对于本发明的打线装置而言，较佳为导线洗净用等离子体单元安装于接合头；且较佳为包含至少2个导线导件，安装于基体部且将自导线轴供给的导线导引至直线方向；且较佳为导线洗净用等离子体单元安装于各导线导件之间的基体部；且亦较佳为壳体与各孔连通，且于各壁的外表面设置有由导线插通的各导管。
[0015]本发明的打线装置包含基体部；接合头，使接合工具相对于上述基体部在XYZ方向上移动；导线轴，安装于基体部上，且向接合工具供给导线；至少2个导线导件，安装于基体部且将自导线轴供给的导线导引至直线方向；所述打线装置具备:洗净等离子体单元，朝向各导线导件间的导线喷射洗净用等离子体喷流；及还原等离子体单元，配置于洗净等离子体单元的接合工具侧，且进一步于各导线导件间将还原用等离子体喷射至已被喷射洗净用等离子体的导线喷射。
[0016]本发明的打线装置包含:基体部；接合头，使接合工具相对于基体部在XYZ方向上移动；导线轴，安装于基体部，且将导线供给至接合工具；所述打线装置具备:洗净等离子体单元，安装于接合头，且朝导线喷射洗净用等离子体喷流；以及还原等离子体单元，安装于洗净等离子体单元的接合工具侧的接合头，且进一步将还原用等离子体喷射至已被喷射洗净用等离子体的导线。
[0017][发明的效果]
[0018]本发明具有如下效果，S卩，可有效果地对打线装置的接合过程中所使用的导线表面进行洗净。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是表示本发明的实施形态的打线装置的构成的说明图。
[0020]图2是表示本发明的实施形态的打线装置的导线洗净用等离子体单元的外观的立体图。
[0021]图3是表示本发明的实施形态的打线装置的导线洗净用等离子体单元的内部构造的立体图。
[0022]图4是表示本发明的实施形态的打线装置的导线洗净用等离子体单元的内部构造的立体剖面图。
[0023]图5是表示本发明的实施形态的打线装置的导线洗净用等离子体单元的动作的说明图。[0024]图6是表示本发明的实施形态的打线装置的另一导线洗净用等离子体单元的外观的立体图。
[0025]图7是表示本发明的实施形态的打线装置的另一导线洗净用等离子体单元的动作的说明图。
[0026]图8是表示本发明的另一实施形态的打线装置的构成的说明图。
[0027]图9是表示本发明的另一实施形态的打线装置的构成的说明图。
[0028]图10是表示本发明的另一实施形态的打线装置的等离子体单元的构成的说明图。
[0029]图11是表示本发明的另一实施形态的打线装置的构成的说明图。
【具体实施方式】
[0030]以下，一面参照图式，一面对本发明的实施形态进行说明。如图1所示，本实施形态的打线装置100具备:作为基体部的基座11 ;XY平台12，安装于基座11上，且其上表面在XY方向上移动；接合头13，安装于XY平台12的上表面上；以及接合臂14，藉由设置于接合头13内部的Z方向驱动机构，使安装于前端的接合工具即毛细管15移动于Z方向。亦即，接合头13藉由XY平台12与安装于内部的Z方向驱动机构使接合臂14移动于Z方向，藉此，可使毛细管15在XYZ方向上移动。又，在打线装置100的基座11上安装有接合台16，该接合台16对安装有进行打线的半导体模具46的基板47进行抽吸固定。再者，图1中，打线装置100的上下方向为Z方向，自接合台16朝向接合头13的方向为Y方向，与YZ面垂直的方向为X方向。
[0031]在固定于基座11的上部框体Ila上安装有导线轴20与导流构件19，上述导线轴20将导线21供给至毛细管15，上述导流构件19将自导线轴20拉出的导线21的输送方向转换为Z方向。又，在上部框体Ila上安装有2个导线导件17、18，该2个导线导件17、18于Z方向上呈直线状地对输送方向已被导流构件19变更为Z方向的导线21进行引导。在2个导线导件17、18之间安装有对导线21的表面进行洗净的导线洗净用等离子体单元30。如图1所示，导线21是以贯通在设置于导线洗净用等离子体单元30的孔33a、33b中的方式，插通于导线洗净用等离子体单元30。导线洗净用等离子体单元30是安装于基座11上所固定的上部框体11a。用以产生洗净用等离子体的气体入口管34、与供给等离子体产生用直流脉冲电源的直流脉冲电源装置45连接于导线洗净用等离子体单元30。
[0032]自导线轴20拉出的导线21于2个导线导件17、18之间，几乎不在XY方向上移动，但于配置于下侧的导线导件18与毛细管15之间，随着接合头13及毛细管15的移动，如图1所示的一点锁线般在XY方向上移动。导线21插通于毛细管15，且藉由毛细管15的前端而接合于半导体模具46或基板47的各电极上。
[0033]如图2、图3所示，导线洗净用等离子体单元30组合有陶瓷制的上半壳体31a与下半壳体31b，在各壳体31a、31b上下的壁31c、31d分别设置有导线21所贯通的孔33a、33b。又，在各壳体31a、31b上设置有连接着来自直流脉冲电源装置45的电线的电极35a、35b。如图3所示，在各壳体31a、31b的内侧形成有凹部36a、36b，该凹部36a、36b在组合各壳体31a、31b时，在内部形成图4所示的中空部36c，凸座37a、37b在孔33a、33b的周围突出，该凸座37a、37b于内部埋入有圆环状等离子体产生用电极41a、41b。凸座37a、37b的前端面39a、39b低于各壳体31a、31b的对接面，且是以如下方式构成，S卩，当使各壳体31a、31b对接时，在各凸座37a、37b的各前端面39a、39b之间形成空间。
[0034]在各壳体3la、3Ib的处于设置有各孔33a、33b的侧的相反侧的端部，分别设置有半圆形剖面的凹处39。若组合各壳体31a、31b,则该半圆形剖面的凹处39形成安装气体入口管34的圆筒形孔。又，在连接气体入口管34的凹处39附近的凹部36a、36b配置有突起38a、38b，该突起38a、38b用以使自气体入口管34流入的气体于图4所示的中空部36c中均等地流动。
[0035]一面参照图4，一面对已组合以上述方式构成的上半壳体31a与下半壳体31b的状态的构成进行说明。若以使各凹部36a、36b相向的方式,使上半壳体31a与下半壳体31b重叠，则各壳体31a、31b周围的对接面会彼此密接，且于内部形成中空部36c。又，各凸座37a、37b的各前端面39a、39b的高度低于各壳体31a、31b的对接面的高度，因此，在组合各壳体31a、31b的情形时,会在各前端面39a、39b之间形成空间50。各壳体31a、31b的设置有壁的各孔33a、33b是设置于如下位置，当组合各壳体31a、31b时，上述各孔33a、33b于该位置相向，各凸座37a、37b形成为与各孔33a、33b同心的形状，因此，各凸座37a、37b的各前端面39a、39b亦处于彼此相向的位置。
[0036]突起38a、38b的高度为与各壳体31a、31b的对接面的高度相同的高度，因此，若使各壳体31a、31b对接，则各壳体31a、31b的前端面会彼此密接，如图4的箭头所示，使自气体入口管34流入的气体自各壳体31a、31b的两侧流入至中空部36c，从而使中空部36c中的气流均一。
[0037]如图4所示，埋入至各壳体31a、31b的壁31c、31d中的电极35a、35b的一部分自各壳体31a、31b的各壁31c、31d的表面露出。而且，各电极35a、35b与埋入至各凸座37a、37b中的各等离子体产生用电极41a、41b之间是藉由埋入至各壁31c、31d中的连接线42a、42b连接。
[0038]参照图5对以上述方式构成的导线洗净用等离子体单元30的动作进行说明。如图1所示，导线洗净用等离子体单元30固定于上部框体11a，导线21贯通于各孔33a、33b且自上朝下延伸。等离子体生成用气体如图5所示的箭头a，自图1所示的气体入口管34流入至中空部36c。气体例如为氮气或氩气等惰性气体。又,等离子体产生用电极41a、41b是藉由连接线42a、42b而连接于直流脉冲电源装置45。首先，在对等离子体产生用电极41a、41b通电前，气体自中空部36c流经凸座37a、37b周围，且自各凸座37a、37b的各前端面39a、39b的外周侧朝内侧的孔33a、33b水平地流动，经由孔33a、33b分别朝上下方向流出。因此，中空部36c的压力成为稍高于大气压的压力，大气不会自各孔33a、33b进入至中空部36c，导线洗净用等离子体单元30的中空部36c保持为充满惰性气体的惰性气体环境。
[0039]而且，若自直流脉冲电源装置45供给的直流脉冲电力对各等离子体产生用电极41a、41b通电，则会于凸座37a、37b的前端面39a、39b之间的空间50内产生等离子体。等离子体是在圆环状的等离子体产生用电极41a、41b之间产生，然后，沿着惰性气流流入至孔33a、33b的中心部，在各孔33a、33b中朝上下流动。其间产生的等离子体于空间50及各孔33a、33b的内部，撞击贯通于各孔33a、33b且上下延伸的导线21的表面，除去该导线21表面的异物例如有机杂质。在等离子体产生用电极41a、41b之间产生的等离子体的寿命非常短，其于产生之后，在未自各孔33a、33b流出至外部之前消失，并恢复为原先的惰性气体。继而，由等离子体恢复成的惰性气体如图5所示的箭头b所示，自各孔33a、33b朝外部排出。
[0040]如以上的说明，本实施形态的导线洗净用等离子体单元30是在大气未进入至各壳体31a、31b内的空间50的状态下产生等离子体，因此，所产生的等离子体不会变成氧化等离子体。因此，可不使导线21的表面氧化而进行洗净。因此，无需如专利文献I所记载安装补偿装置等，可利用简单的装置有效果地对导线21的表面进行洗净，上述补偿装置等利用等离子体将附着于导线表面的有机杂质除去后，将还原性气体或惰性气体喷射至导线，从而抑制导线表面的氧化。
[0041]在以上说明的实施形态中，说明了导线洗净用等离子体单元30配置于2个导线导件17、18之间，导线导件17、18之间的导线21贯通于各孔33a、33b，但只要安装于基座11上所固定的上部框体11a，则亦可不配置于导线导件17、18之间。
[0042]其次，一面参照图6、图7，一面对本发明的另一实施形态进行说明。对与参照图1至图5而说明的实施形态相同的部分标注相同符号并省略说明。如图6所示，在本实施形态中，将各导管32a、32b安装于各壳体31a、31b的各壁31c、31d的外表面，上述各导管32a、32b与设置于上半壳体31a、下半壳体31b的各孔33a、33b连通,且由导线21插通。
[0043]例如，根据导线21的污浊状况，存在需要藉由更强力的等离子体对导线21进行洗净的情形。在该情形时，会导致产生的等离子体温度变高，对于参照图1至图5而说明的实施形态的导线洗净用等离子体单元30而言，自各孔33a、33b流出的惰性气体的温度高，自下侧的孔33b朝下送出的洗净后的导线21于表面温度高的状态下，于孔33b的外侧与大气发生接触。在该情形时，根据导线21的表面温度，存在如下情形:导线21的表面因大气中所含的氧而氧化，导致接合质量下降。
[0044]因此，在本实施形态中，如图7所示，藉由安装各导管32a、32b，在等离子体产生用电极41a、41b之间产生的等离子体在各孔33a、33b中恢复为原先的惰性气体后，在各导管32a、32b中流动期间，自各导管32a、32b的外表面受到冷却。因此，插通于各导管32a、32b中的导线21的温度亦下降至如下温度为止，该温度是在导线21自各导管32a、32b的出口向外伸出时，不会使其表面氧化的温度。藉此，即便当根据导线21的污浊状态，使用温度高的等离子体对导线21的表面进行洗净时，亦可不使洗净后的导线21的表面氧化而将该导线21输送至毛细管15，且可提高接合品质。
[0045]在以上说明的各实施形态中，说明了导线洗净用等离子体单元30安装于基座11上所固定的上部框体11a，但亦可如图8所示安装于接合头13。在该情形时，可于更靠近毛细管15的位置，对导线21进行洗净，因此可更有效果地对导线21进行洗净。又，当以上述方式将导线洗净用等离子体单元30安装于接合头13时，对于各孔33a、33b的大小而言，亦可形成如下程度的大小的孔，该程度是指可将随着如图8所示的接合头13移动于XY方向而产生的导线21的振动予以吸收的程度。
[0046]参照图9、图10对本发明的另一实施形态进行说明。对与参照图1至图8而说明的部分相同的部分标注相同符号并省略说明。如图9所示，代替参照图1而说明的实施形态的导线洗净用等离子体单元30，本实施形态具备:洗净等离子体单元60，朝导线导件17、18之间的导线21喷射洗净用等离子体喷流；以及还原等离子体单元70，配置于洗净等离子体单元60的毛细管侧，且于各导线导件17、18之间，进一步将还原用等离子体喷射至已被喷射洗净等离子体的导线21。如图9所示，惰性气体即氩气作为洗净等离子体用气体而供给至洗净等离子体单元60，氩气与氢气的混合气体作为还原等离子体用气体而供给至还原等离子体单元70。
[0047]如图10所示，各等离子体单元60、70具备:腔室61、71，其安装有气体入口 63、73，该气体入口 63、73将自洗净等离子体用气体的氩气槽56供给的氩气或自还原等离子体用气体的氩气与氢气的混合气体槽57供给的混合气体导入；自腔室61、71伸出的圆筒形等离子体喷嘴62、72 ;中 心电极66、76，配置于等离子体喷嘴62、72的中心；圆筒形外部电极65、75，配置于等离子体喷嘴62、72的外部；以及壳体64、74，覆盖外部电极65、75的外部。中心电极66、76藉由接地线67、77而接地，外部电极65、75经由线圈68、78、整合装置69、79而连接于高频电源装置55。
[0048]自气体入口 63、73导入至腔室61、71的氩气或混合气体藉由施加至中心电极66、76与外部电极65、75之间的高频电力而变成洗净用等离子体或还原用等离子体，并自等离子体喷嘴62、72的前端喷射。
[0049]如图9所示，洗净等离子体单元60朝导线21喷出洗净用等离子体，除去附着于导线21表面的有机物等异物。洗净等离子体单元60于大气开放状态下使洗净用等离子体气体等离子体化，因此成为氧化等离子体。因此，可效率地自导线21的表面除去异物，但会导致导线21的表面氧化。导线21被洗净等离子体单元60喷射洗净用等离子体后，被朝下方向输送，并被还原等离子体单元70喷射还原用等离子体。还原用等离子体是使氩气与氢气的混合气体成为等离子体所得者，其具有使导线21的表面还原的作用。因此，若被喷射还原用等离子体，则导线21表面的氧化膜或氧化物会被除去，导线21的表面变得洁净，该导线21被输送至毛细管15。如此，本实施形态是将导线21表面的异物除去后进行还原，因此可使导线21的表面成为无异物及氧化膜或氧化物的洁净的表面，故而可提高接合质量。
[0050]一面参照图11，一面对本发明的另一实施形态进行说明。在本实施形态中，将参照图9的实施形态的洗净等离子体单元60与还原等离子体单元70安装于接合头13。本实施形态产生与从前参照图9所说明的实施形态相同的效果。
[0051]本发明并非限定于以上所说明的实施型态，而包含了由权利要求的范围所规定的本发明的技术范围乃至未从本质偏离的所有变更及修正。
[0052]【符号说明】
[0053]11 基座
[0054]Ila 上部框体
[0055]12 XY 平台
[0056]13 接合头
[0057]14 接合臂
[0058]15 毛细管
[0059]16 接合台
[0060]17、18 导线导件
[0061]19 导流构件
[0062]20 导线轴
[0063]21 导线[0064]30 导线洗净用等离子体单元
[0065]31a 半壳体
[0066]31b 下半壳体
[0067]31c、31d 壁
[0068]32a、32b 导管
[0069]33a、33b 孔
[0070]34 气体入口管
[0071]35a、35b 电极
[0072]36a、36b 凹部
[0073]36c 中空部
[0074]37a、37b 凸座
[0075]38a、38b 突起
[0076]39 处
[0077]39a、39b 前端面
[0078]41a,41b等离子体产生用电极
[0079]42a,42b 连接线
[0080]45 直流脉冲电源装置
[0081]46 半导体模具
[0082]47 基板
[0083]50空间
[0084]55 高频电源装置
[0085]56 IS 气槽
[0086]57 混合气体槽
[0087]60 洗净等离子体单元
[0088]61、71 腔室
[0089]62,72 等离子体喷嘴
[0090]63、73 气体入口
[0091]64、74 壳体
[0092]65、75 外部电极
[0093]66、76 中心电极
[0094]67、77 接地线
[0095]68、78 线圈
[0096]69、79 整合装置
[0097]70 还原等离子体单元
[0098]100 打线装置
【权利要求】
1.一种打线装置，其特征在于，具备: 基体部; 接合头，使接合工具相对于所述基体部在XYZ方向上移动； 导线轴，安装于所述基体部，且将导线供给至所述接合工具；以及 导线洗净用等离子体单元，配置于所述导线轴与所述接合工具之间； 所述导线洗净用等离子体单元包含: 中空的壳体，以使内压高于大气压的方式导入惰性气体； 各孔，以由所述导线插通的方式分别设置于相对向的各壳体壁；以及 各电极，与所述各孔周缘的所述各壳体壁的内面相对向地设置； 对所述各电极间通电，使所述导线于在大气未进入至所述壳体内的所述各电极间的空间的状态下产生的等离子体中通过，对所述导线进行洗净。
2.根据权利要求1所述的打线装置，其特征在于，所述导线洗净用等离子体单元是安装于所述接合头。
3.根据权利要求1所述的打线装置，其特征在于，包含至少2个导线导件，安装于所述基体部且将自所述导线轴供给的所述导线导引至直线方向； 所述导线洗净用等离子体单元是安装于各导线导件之间的所述基体部。
4.根据权利要求1所述的打线装置，其特征在于，所述壳体与所述各孔连通，且于所述各壁的外表面设置有由所述导线插通的各导管。
5.根据权利要求2所述的打线装置，其特征在于，所述壳体与所述各孔连通，且于所述各壁的外表面设置有由所述导线插通的各导管。
6.根据权利要求3所述的打线装置，其特征在于，所述壳体与所述各孔连通，且于所述各壁的外表面设置有由所述导线插通的各导管。
7.一种打线装置，包含: 基体部; 接合头，使接合工具相对于所述基体部在XYZ方向上移动； 导线轴，安装于所述基体部，且将导线供给至所述接合工具； 至少2个导线导件，安装于所述基体部且将自所述导线轴供给的所述导线导引至直线方向，所述打线装置的特征在于具备: 洗净等离子体单元，朝所述各导线导件之间的所述导线喷射洗净用等离子体喷流；以及 还原等离子体单元，配置于所述洗净等离子体单元的接合工具侧，于所述各导线导件之间，进一步将还原用等离子体喷射至已被喷射所述洗净用等离子体的所述导线。
8.一种打线装置，包含: 基体部; 接合头，使接合工具相对于所述基体部在XYZ方向上移动；以及导线轴，安装于所述基体部，且将导线供给至所述接合工具，所述打线装置的特征在于具备: 洗净等离子体单元，安装于所述接合头，且朝所述导线喷射洗净用等离子体喷流；以及 还原等离子体单元，安装于所述洗净等离子体单元的接合工具侧的所述接合头，且进一步将 还原用等离子体喷射至已被喷射所述洗净用等离子体的所述导线。
【文档编号】H01L21/60GK103999204SQ201280062256
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2012年2月7日
【发明者】前田彻 申请人:株式会社新川