JPWO2018168888A1 - ワイヤボンディング装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置、及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

ワイヤボンディング装置１は、ボンディングツール４０よりもワイヤ供給側において、ワイヤ４２にワイヤ供給側への張力を付与する第１気体流７０ｂを形成する第１テンショナ７０と、第１テンショナ７０とボンディングツール４０の押圧部４１ａとの間において、ワイヤ４２にワイヤ供給側への張力を付与する第２気体流７２ｂを形成する第２テンショナ７２と、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２を制御する制御部８０とを備え、制御部８０は、ワイヤ４２を第１ボンド点１１２にボンディングする第１ボンディング工程後の所定期間において、第１及び第２テンショナ７０，７２のうち、少なくとも第２テンショナ７２の第２気体流７２ｂをＯＦＦ制御する又は第１ボンディング工程よりも小さくするように制御する。これにより、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつ、良好なワイヤボンディングを行うことである。

Description

本発明は、ワイヤボンディング装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
第１ボンド点（例えば半導体ダイのパッド）と第２ボンド点（例えばパッケージのリード）とをワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング装置が知られている。このワイヤボンディング装置では、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成するためにワイヤボンディングの一連の動作において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与することが一般的である。
この場合、例えば、ワイヤループを形成するときにワイヤ張力が大き過ぎると、ワイヤが過剰に引っ張られてループ形状が破壊される場合がある。あるいは、第２ボンド点にボンディングしているときにワイヤ張力が大き過ぎると、ボンディング途中でワイヤが切断されてしまい、ワイヤがボンディングツールから抜け出るワイヤ抜けが発生する場合がある。これらの弊害に鑑みて、特許文献１では、ワイヤ抜けなどを防止するために既存のクランパの上方に第２クランパを設ける発明が提案されているが、第２クランプを設けるためメンテナンスが必要となるとともに小型化の妨げとなる場合がある。
特許第４４６７６３１号公報
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつ、良好なワイヤボンディングを行うことができる、ワイヤボンディング装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るワイヤボンディング装置は、第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、ボンディング面に対して平行な平面及び鉛直な方向に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、超音波ホーンの一端に取り付けられたボンディングツールであって、ボンディングツールの内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧する押圧部を有する、ボンディングツールと、ボンディングツールよりもワイヤ供給側において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与する第１気体流を形成する第１テンショナと、第１テンショナとボンディングツールの押圧部との間において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与する第２気体流を形成する第２テンショナと、第１テンショナ及び第２テンショナを制御する制御部とを備え、制御部は、ワイヤを第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程後のいずれかの所定期間において、第１及び第２テンショナのうち、少なくとも第２テンショナの第２気体流をＯＦＦ制御する又は第１ボンディング工程よりも小さくするように制御する。
上記構成によれば、第１ボンディング工程後のいずれかの所定期間において、少なくとも第２テンショナの第２気体流をＯＦＦ制御する又は第１ボンディング工程よりも小さくするように制御するため、ボンディング処理速度を低下させることなく、好適なワイヤループを形成することができる。また、ワイヤ張力を好適にするための別途のクランパを不要とすることができる。したがって、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつも良好なワイヤボンディングを行うことができるワイヤボンディング装置を提供することができる。
本発明によれば、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつ、良好なワイヤボンディングを行うことができる。
図１は、第１実施形態に係るワイヤボンディング装置の全体概要を示す図である。 図２（Ａ）は、図１のボンディングアームの頂面図であり、図２（Ｂ）は図１のボンディングアームの底面図である。 図３は、図１の第２テンショナの詳細を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートを示す図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｈ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の動作を示す図である。 図６は、図５（Ａ）〜図５（Ｈ）のタイミングチャートを示す図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｇ）は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の動作を示す図である。 図８は、図７（Ａ）〜図７（Ｇ）のタイミングチャートを示す図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法の動作を示す図である。 図１０は、図９（Ａ）〜図９（Ｆ）のタイミングチャートを示す図である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置の全体概略を示した図である。また、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、ワイヤボンディング装置におけるボンディングアームの一部拡大図である。具体的には、図２（Ａ）がボンディングアームの頂面図を示し、図２（Ｂ）がボンディングアームの底面図を示すものである。図３は第２テンショナの詳細を示す図である。
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、ボンディングアーム２０、超音波ホーン３０、ボンディングツール４０、荷重センサ５０、超音波振動子６０、第１テンショナ７０、第２テンショナ７２及び制御部８０を備える。
ＸＹ駆動機構１０はＸＹ軸方向（ボンディング面に平行な方向）に摺動可能に構成されており、ＸＹ駆動機構（リニアモータ）１０には、ボンディングアーム２０をＺ軸方向（ボンディング面に垂直な方向）に揺動可能なＺ駆動機構（リニアモータ）１２が設けられている。
ボンディングアーム２０は、支軸１４に支持され、ＸＹ駆動機構１０に対して揺動自在に構成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０から、ボンディング対象であるワーク１００が置かれたボンディングステージ１６に延出するように略直方体に形成されている。
ワーク１００は、少なくとも１つの半導体ダイを含む半導体装置である。ワーク１００は、ボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とを有し、これらがワイヤで接続されることによって、第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されたワイヤループを有する半導体装置を製造することができる。
図１に示すように、一例として、ワーク１００は、第１ボンド点としての複数の電極パッド１１２を有する半導体ダイ１１０と、第２ボンド点としての複数の電極パッド１２２を有する基板１２０とを備える。ここで、第１ボンド点とは、ワイヤで接続する２点間のうちの最初にボンディングする箇所を指し、第２ボンド点とは、当該２点間のうちの後にボンディングする箇所を指す。なお、半導体装置の構成は図１に限定されるものではなく、第１ボンド点と第２ボンド点との組み合わせは、半導体ダイの電極パッド同士であってもよいし、あるいは、半導体ダイの電極パッドとリードフレームのリード端子であってもよい。また、第１ボンド点と第２ボンド点の順番も限定されるものではなく、最初に基板の電極パッドをボンディングし、後に半導体ダイの電極パッドをボンディングしてもよい。
支軸１４は、例えば、ワーク１８の作業面（ボンディング面）と略同じ高さにある。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０に取り付けられるアーム基端部２２と、アーム基端部２２の先端側に位置して超音波ホーン３０が取り付けられるアーム先端部２４と、アーム基端部２２とアーム先端部２４とを連結して可撓性を有する連結部２３とを備える。この連結部２３は、ボンディングアーム２０の頂面２１ａから底面２１ｂの方向へ延出した所定幅のスリット２５ａ、２５ｂ、及び、ボンディングアーム２０の底面２１ｂから頂面２１ａの方向へ延出した所定幅のスリット２５ｃによって構成されている。このように、連結部２３が各スリット２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって局部的に薄肉部として構成されているため、アーム先端部２４はアーム基端部２２に対して撓むように構成されている。
図１及び図２（Ｂ）に示すように、ボンディングアーム２０の底面２１ｂ側には、超音波ホーン３０が収容される凹部２６が形成されている。超音波ホーン３０は、ボンディングアーム２０の凹部２６に収容された状態で、アーム先端部２４にホーン固定ネジ３２によって取り付けられている。この超音波ホーン３０は、凹部２６から突出した先端部においてボンディングツール４０を保持しており、凹部２６には超音波振動を発生する超音波振動子６０が設けられている。超音波振動子６０によって超音波振動が発生し、これが超音波ホーン３０によってボンディングツール４０に伝達され、ボンディングツール４０を介してボンディング対象に超音波振動を付与することができる。超音波振動子６０は、例えば、ピエゾ振動子である。
また、図１及び図２（Ａ）に示すように、ボンディングアーム２０の頂面２１ａ側には、頂面２１ａから底面２１ｂに向かって順番にスリット２５ａ及び２５ｂが形成されている。上部のスリット２５ａは、下部のスリット２５ｂよりも幅広に形成されている。そして、この幅広に形成された上部のスリット２５ａに、荷重センサ５０が設けられている。荷重センサ５０は、予圧用ネジ５２によってアーム先端部２４に固定されている。荷重センサ５０は、アーム基端部２２とアーム先端部２４との間に挟みこまれるように配置されている。すなわち、荷重センサ５０は、超音波ホーン３０の長手方向の中心軸からボンディング対象に対する接離方向にオフセットして、ボンディングアーム２０の回転中心とアーム先端部２４における超音波ホーン３０の取付面（すなわち、アーム先端部２４におけるボンディングツール４０側の先端面）との間に取り付けられている。そして、上記のように、ボンディングツール４０を保持する超音波ホーン３０がアーム先端部２４に取り付けられているため、ボンディング対象からの反力によりボンディングツール４０の先端に荷重が加わると、アーム基端部２２に対してアーム先端部２４が撓み、荷重センサ５０において荷重を検出することが可能となっている。荷重センサ５０は、例えば、ピエゾ素子荷重センサである。
ボンディングツール４０は、ワイヤ４２をワーク１００にボンディングする。ボンディングツール４０はその内部にワイヤ４２を挿通する挿通穴４１が設けられたキャピラリである。この場合、ボンディングツール４０の挿通穴４１にボンディングに使用するワイヤ４２が挿通され、その先端からワイヤ４２の一部を繰り出し可能に構成されている。また、ボンディングツール４０の先端には、ワイヤ４２を押圧するための押圧部４１ａが設けられている。押圧部４１ａは、ボンディングツール４０の挿通穴４１の軸方向の周りに回転対称の形状を有しており、挿通穴４１の周囲の下面に押圧面を有している。
ボンディングツール４０は、バネ力等によって交換可能に超音波ホーン３０の一端に取り付けられている。また、ボンディングツール４０の上方には、クランパ４４が設けられ、クランパ４４は所定のタイミングでワイヤ４２を拘束又は解放するよう構成されている。クランパ４４のさらに上方には、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２が設けられている。第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２はそれぞれワイヤ４２を挿通し、ボンディング中のワイヤ４２にワイヤ供給側（図１の上方側）への張力を付与するよう構成されている。すなわち、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２はそれぞれ矢印７０ａ，７２ａの向きにワイヤ４２に張力を付与する。第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２のさらに上方には、ワイヤ４２を巻き取るスプール（図示しない）が設けられており、スプールからワイヤ４２が繰り出される。
ワイヤ４２の材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さなどから適宜選択され、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等が用いられる。なお、ワイヤ４２は、ボンディングツール４０の先端から延出したフリーエアーボール４３がワーク１００の第１ボンド点にボンディングされる。
ここで、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２の詳細について説明する。
第１テンショナ７０は、ボンディングツール４０よりもワイヤ供給側において、ワイヤ４２にワイヤ供給側への張力（矢印７０ａの向きの張力）を付与する第１気体流７０ｂを形成するように構成されている。また、第２テンショナ７２は、第１テンショナ７０とボンディングツール４０の押圧部４１ａとの間において、ワイヤ４２にワイヤ供給側への張力（矢印７２ａの向きの張力）を付与する第２気体流７２ｂを形成するように構成されている。このように、第２テンショナ７２は、第１テンショナ７０よりもワイヤ供給の下流に配置されている。
図１に示す例では、第２テンショナ７２は、ボンディングツール４０の上方に配置されたクランパ４４と、第１テンショナ７０との間に配置されている。第２テンショナ７２は、第１テンショナ７０よりもボンディングツール４０に接近して設けられているため、第１テンショナ７０よりもワイヤ張力の影響が大きい。
なお、例えば、第１テンショナ７０はＸＹＺ座標が位置固定されており、これに対して、第２テンショナ７２は、Ｚ座標が位置固定され、ＸＹ座標がボンディングツール４０とともに移動可能となっている。
第１テンショナ７０は、ワイヤ４２をガイドするストッパ７１ａ，７１ｂと、ワイヤ４２の位置を検出するセンサ７３を有する。センサ７３は、ワイヤ４２がセンサ７３に接触している場合、スプールによるワイヤ４２の繰り出し動作を停止する信号を出力し、他方で、ワイヤ４２がセンサ７３から離れている場合、スプールによるワイヤ４２の繰り出し動作を行う信号を出力する。第１テンショナ７０は、ワイヤ４２がストッパ７１ａ，７１ｂ及びセンサ７３に接近する方向に第１気体流７０ｂを形成し、これによってワイヤ４２をストッパ７１ａ，７１ｂでガイドしながらワイヤ４２の供給側である矢印７０ａの方向に張力を付与することができる。
図３に示すように、第２テンショナ７２は、ボンディングツール４０の軸方向と平行な方向に延在するように構成されている。具体的には、第２テンショナ７２は、ワイヤ供給側の第１端部１３２と、ボンディングツール４０側の第２端部１３４と、第１端部１３２と第２端部１３４との間に設けられた吸気部１３６とを有する。吸気部１３６は、気体供給源１４０に接続されている。
また、第２テンショナ７２には、第１端部１３２から第２端部１３４にかけてワイヤ挿通孔１３８ａ〜１３８ｄが設けられている。ワイヤ挿通孔１３８ａ〜１３８ｄは互いに軸が一致するようにそれぞれ連通しており、これらの孔にワイヤ（図３では図示省略）が挿通される。ワイヤ挿通孔１３８ａ，１３８ｂは、第１端部１３２から吸気部１３６に至るまで延在し、ワイヤ挿通孔１３８ｂ，１３８ｃは、吸気部１３６よりも下流に配置されて第２端部１３４に至るまで延在している。ワイヤ挿通孔１３８ｂ，１３８ｃは図３に示すように開口径が小さいくびれ部１３９を有し、気体が第２端部１３４の方向へ流れることを抑制する。他方で、ワイヤ挿通孔１３８ａ，１３８ｂは図３に示すように開口径が比較的大きく形成されている。こうして気体供給源１４０から吸気部１３８に流入した圧縮気体は、ワイヤ連通孔１３８ａ，１３８ｂを通って第１端部１３２の方向（すなわちワイヤ供給側に向かう方向）へ流れる。言い換えれば、第２テンショナ７２は、ワイヤ供給側への張力を付与するように上方向に向かう第２気体流７２ｂ−１及び７２ｂ−２を形成するように構成されている。
図１に戻り、ワイヤボンディング装置１についてさらに説明する。制御部８０は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、クランパ４４、荷重センサ５０、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２などの各構成との間で信号の送受信が可能なように接続されている。これらの構成の動作を制御部８０によって制御することにより、ワイヤボンディングのための必要な処理を行うことができるようになっている。
また、制御部８０には、制御情報を入力するための操作部８２と、制御情報を出力するための表示部８４が接続されている。これにより作業者が表示部８４によって画面を認識しながら操作部８２によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。なお、制御部８０は、ＣＰＵ及びメモリなどを備えるコンピュータ装置であり、メモリには予めワイヤボンディングに必要な処理を行うためのボンディングプログラムや、制御部８０における後述する各構成要素が処理した各種データなどが格納される。制御部８０は、後述するワイヤボンディング方法を行うにあたって必要な動作を制御するように構成されている（例えば各動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを備える）。
本実施形態に係る制御部８０は、第１テンショナ制御部９０と、第２テンショナ制御部９２と、ボンディング制御部９４とを備える。
第１テンショナ制御部９０は、第１テンショナ７０の第１気体流７０ｂを制御する。具体的には、第１テンショナ制御部９０は、第１気体流７０ｂをアクティブ化（以下「ＯＮ制御」という。）したり、第１気体流７０ｂを非アクティブ化（以下「ＯＦＦ制御」という。）したりする。第１テンショナ制御部９０は、第１気体流７０ｂがアクティブである場合、さらに、第１気体流７０ｂの流量などを調節することによって第１気体流７０ｂの流速の大きさを制御する。例えば、第１テンショナ制御部９０は、第１気体流７０ｂの流速が大きい第１オン制御（以下「ＨＩＧＨ制御」という。）と、第１気体流７０ｂの流速が小さい第２オン制御（以下「ＬＯＷ制御」という。）との２段階に切り替え可能である。なお、流速の大きさの切り替えは２段階に限らず３段階以上であってもよい。
第２テンショナ制御部９２は、第２テンショナ７２の第２気体流７２ｂを制御する。具体的には、第２テンショナ制御部９２は、第２気体流７２ｂをアクティブ化（ＯＮ制御）したり、第２気体流７２ｂを非アクティブ化（ＯＦＦ制御）したりする。第２テンショナ制御部９２は、第２気体流７２ｂがアクティブである場合、さらに、第２気体流７２ｂの流量などを調節することによって第２気体流７２ｂの流速の大きさを制御する。例えば、第２テンショナ制御部９２は、第２気体流７２ｂの流速が大きい第１オン制御（ＨＩＧＨ制御）と、第２気体流７２ｂの流速が小さい第２オン制御（ＬＯＷ制御）との２段階に切り替え可能である。なお、流速の大きさの切り替えは２段階に限らず３段階以上であってもよい。
第２テンショナ制御部９２によって制御される第２気体流７２ｂは、第１テンショナ制御部９０によって制御される第２気体流７０ｂよりも相対的に流速が大きいか又は実質的に同一であることが好ましい。これにより少なくとも第２テンショナ制御部９２を制御することによって効果的にワイヤ張力を付与することができる。
ボンディング制御部９４は、ワイヤボンディング動作に必要な処理を制御するものであり、具体的には、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、クランパ４４、荷重センサ５０などの各種構成を制御する。ボンディング制御部９４と第１テンショナ制御部９０及び第２テンショナ制御部９２とは互いに一方が他方の動作に応じて制御可能であるように構成されている。
次に、図４〜図６を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。この半導体装置の製造方法は、ワイヤボンディング装置１により実行されるワイヤボンディング方法によって行われる。ここで、図４はフローチャートである。また、図５（Ａ）〜図５（Ｈ）は動作を示す模式図であり、図６は図５（Ａ）〜図５（Ｈ）のタイミングチャートである。なお、図５（Ａ）〜図５（Ｈ）の時刻ｔ１〜ｔ８は図６の時刻ｔ１〜ｔ８に一致する。
以下、図４のフローチャートに基づいて図５（Ａ）〜図５（Ｈ）及び図６を参照しつつ説明する。
（１）第１ボンディング工程（時刻ｔ１）
まず、第１ボンド点に対する第１ボンディング工程を行う（Ｓ１０）。
具体的には、時刻ｔ１において、ボンディングツール４０の先端から延在したワイヤ４２の先端部にフリーエアーボール４３（以下「ボール部４３」という。）を形成し、ボンディングツール４０を半導体ダイ１１０の電極パッド１１２に向かって下降させる（図５（Ａ）参照）。時刻ｔ１では、最初、クランパ４４は開いた状態とし、その後、ボンディングツール４０を下降させるとき、クランパ４４を閉じた状態とする。また、超音波振動及びスパークはいずれもＯＦＦ制御である。
ボンディング処理速度を向上させるためには、ボンディングツール４０の下降速度を大きくする必要があり、下降速度を大きくした場合それに比例してワイヤ張力を大きくする必要がある。このような要求から時刻ｔ１では、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。これによって、ボンディングツール４０の下降速度を大きくしても、ボール部４３をボンディングツール４０に確実に収容した状態で適切に第１ボンディングを行うことができる。
その後、図６に示すように、ボンディングツール４０を下降させ、ボール部４３を電極パッド１１２に接触させた後、クランパ４４を開いた状態として超音波振動をＯＮ制御し、ワイヤ４２のボール部４３を電極パッド１１２にボンディングする。
（２）リバース動作工程（時刻ｔ２及びｔ３）
次に、ワイヤ４２に屈曲形状を付与するようにワイヤ４２を第２ボンド点とは反対側にリバース動作させる（Ｓ１１）。時刻ｔ２及びｔ３はリバース動作期間の一例である。
具体的には、時刻ｔ２において、クランパ４４を開いた状態でボンディングツール４０を上昇させて、電極パッド１１２上にボンディングされたボール部４３ａからワイヤ４２を繰り出し（図５（Ｂ）参照）、時刻ｔ３において、ボンディングツール４０を第２電極パッド１２２とは反対側へ移動させてワイヤ４２に屈曲形状を付与する（図５（Ｃ）参照）。時刻ｔ２及びｔ３では、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＬＯＷ制御する。これによって、電極パッド１１２にボンディングされたワイヤ４２を過度に引っ張ることを抑制し、適度なワイヤ張力によってワイヤ４２に好適な屈曲形状を付与することができる。
（３）ワイヤループ形成工程（時刻ｔ４及びｔ５）
次に、ワイヤ４２を第２ボンド点に向かって屈曲させてワイヤループを形成する（Ｓ１２）。時刻ｔ４及びｔ５はワイヤループ形成期間の一例である。
具体的には、時刻ｔ４において、ボンディングツール４０をワイヤ４２がループ形状を描くように基板１２０の電極パッド１２２に向けて移動させ（図５（Ｄ）参照）、時刻ｔ５においてボンディングツール４０の押圧部４１ａを介してワイヤ４２の一部を電極パッド１２２上に接触させる（図５（Ｅ）参照）。時刻ｔ４ではクランパ４４は閉じた状態とし、ワイヤ４２の一部を電極パッド１２２上に接触させた時刻ｔ５において、クランパ４４を開いた状態にする。こうして、第１ボンド点である電極パッド１１２と、第２ボンド点である電極パッド１２２とを電気的に接続するワイヤループ４２ａを形成することができる。
時刻ｔ４及びｔ５においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＬＯＷ制御する。これによって、リバース動作と同様に、電極パッド１１２にボンディングされたワイヤ４２を過度に引っ張ることを抑制し、適度なワイヤ張力によってワイヤ４２に好適なループ形状を付与することができる。
（４）第２ボンディング工程（時刻ｔ５後であって時刻ｔ６前）
続いて、第２ボンド点に対する第２ボンディング工程を行う（Ｓ１３）。時刻ｔ５後であって時刻ｔ６前は第２ボンディング期間の一例である。
具体的には、時刻ｔ５後において、クランパ４４を開いた状態で、ボンディングツール４０の押圧部４１ａによってワイヤ４２の一部を押圧し、超音波振動をＯＮ制御し、ワイヤ４２の一部を電極パッド１２２にボンディングする。
また、本実施形態では、時刻ｔ５後において、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
（５）ワイヤテール形成工程（時刻ｔ６及びｔ７）
第２ボンディング工程を終えた後、次のワイヤボンディングのためにワイヤテールを形成する（Ｓ１４）。時刻ｔ６及びｔ７はワイヤテール形成期間の一例である。
本実施形態では、時刻ｔ６において、超音波振動をＯＦＦ制御してクランパ４４を開いた状態で、ボンディングツール４０を上昇させる（図５（Ｆ）参照）。かかるボンディングツール４０の上昇量に応じて所定のワイヤ長を有するワイヤテール４２ｃを形成することができる。ワイヤテール４２ｃはワイヤループ４２ａと接続されている。その後、時刻ｔ７において、クランパ４４を閉じた状態で、ボンディングツール４０をさらに上昇させ、超音波振動をＯＮ制御することによってワイヤ４２を切断する（図５（Ｇ）参照）。こうして、ボンディングツール４０の先端部から延在するワイヤテール４２ｄを形成することができる。ワイヤテール４２ｄはワイヤループ４２ｂから切断されている。なお、本実施形態では、時刻ｔ６及びｔ７においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
（６）次のワイヤボンディング工程（時刻ｔ８以降）
なお、次のワイヤボンディングを行う場合は、時刻ｔ８において、ワイヤテール４２ｃの先端部に対してスパークをＯＮ制御し、この先端部にボール部４３を形成する（図５（Ｈ）参照）。こうしてボール部４３を形成した後、ボンディングツール４０を次のワイヤボンディングのための第１ボンド点の上方に移動させる。こうして前述した（１）〜（５）の各工程を次の第１ボンド点及び第２ボンド点に対して行う。なお、本実施形態では、時刻ｔ８においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
以上のとおり、本実施形態によれば、第１ボンディング工程後のいずれかの所定期間において、少なくとも第２テンショナ７２の第２気体流７２ｂを第１ボンディング工程よりも小さくするように制御するため、ボンディング処理速度を低下させることなく、好適なワイヤループ４２ｂを形成することができる。また、ワイヤ張力を好適にするための別途のクランパを不要とすることができる。したがって、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつも良好なワイヤボンディングを行うことができる。
＜第２実施形態＞
次に、図７（Ａ）〜図７（Ｇ）及び図８を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図７（Ａ）〜図７（Ｇ）は動作を示す模式図であり、図８は図７（Ａ）〜図７（Ｇ）のタイミングチャートである。なお、図７（Ａ）〜図７（Ｇ）の時刻ｔ４〜ｔ８は図８の時刻ｔ４〜ｔ８に一致する。以下に示す実施形態では第１実施形態と同一の構成について同一の符号を付している。
第１実施形態では、ワイヤループ４２ａと接続されたワイヤテール４２ｃを形成した後、ワイヤ４２を切断することによりワイヤテール４２ｄを形成したが（図５（Ｆ）及び図５（Ｇ）参照）、本実施形態では、ワイヤ４２を切断した後に初めてワイヤテール４２ｃを形成する。また、本実施形態では、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれも、時刻ｔ５に至るまでの期間においてＨＩＧＨ制御し、時刻ｔ６ａ〜時刻ｔ７ｂまでの期間においてＯＦＦ制御する。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。
（１）第１ボンディング工程及びリバース動作工程（時刻ｔ１〜ｔ３）
図８に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３において、ボンディングツール４０、クランパ４４、超音波振動及びスパークの動作は、第１実施形態と同様であり、既に説明した内容を適用することができる。ただし、本実施形態では、時刻ｔ１〜ｔ３までの期間において、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
（２）ワイヤループ形成工程（時刻ｔ４及びｔ５）
図７（Ａ）及び図８に示すように、時刻ｔ４において、ボンディングツール４０、クランパ４４、超音波振動及びスパークの動作は、第１実施形態と同様であり、既に説明した内容を適用することができる。ただし、本実施形態では、時刻ｔ４においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
その後、図７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５において、クランパ４４を閉じた状態を維持したまま、ボンディングツール４０の押圧部４１ａを介してワイヤ４２の一部を電極パッド１２２上に接触させる。時刻ｔ５においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御を維持する。
（３）第２ボンディング工程（時刻ｔ５後であって時刻ｔ６ａ前）
続いて、時刻ｔ５後において、クランパ４４を閉じたまま、ボンディングツール４０の押圧部４１ａによってワイヤ４２の一部を押圧し、超音波振動をＯＮ制御し、ワイヤ４２の一部を電極パッド１２２にボンディングする。本実施形態では、このタイミングで第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＦＦ制御する。
（４）ワイヤテール形成工程（時刻ｔ６ａ〜ｔ７ｂ）
時刻ｔ６ａにおいて、超音波振動をＯＦＦ制御してクランパ４４を閉じたまま、ボンディングツール４０を上昇させる（図７（Ｃ）参照）。このようにクランパ４４を閉じた状態としているため、ボンディングツール４０の上昇によって、第２ボンディングにより薄くなった電極パッド１２２上のワイヤ４２の一部が切断される。次に、時刻ｔ６ｂにおいてクランパ４４を開いた状態とし（図７（Ｄ）参照）、時刻ｔ７ａにおいてボンディングツール４０をさらに上昇させる（図７（Ｅ）参照）。こうして、ボンディングツール４０の先端部から延在するワイヤテール４２ｄを形成することができる。ワイヤテール４２ｄはワイヤループ４２ｂから切断されている。その後、時刻ｔ７ｂにおいて、クランパ４４を閉じた状態とする。なお、本実施形態では、時刻ｔ６ａ〜ｔ７ｂまでの期間において、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＦＦ制御する。
（５）次のワイヤボンディング工程（時刻ｔ８以降）
なお、図７（Ｇ）及び図８に示すように、次のワイヤボンディングを行う場合における各種動作は第１実施形態と同様であり、既に説明した内容を適用することができる。
以上のとおり、本実施形態では、第１ボンディング工程後のいずれかの所定期間において、少なくとも第２テンショナ７２の第２気体流７２ｂをＯＦＦ制御するため、ボンディング処理速度を低下させることなく、好適なワイヤループ４２ｂを形成することができる。また、ワイヤ張力を好適にするための別途のクランパを不要とすることができる。したがって、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつも良好なワイヤボンディングを行うことができる。
＜第３実施形態＞
次に、図９（Ａ）〜図９（Ｆ）及び図１０を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は動作を示す模式図であり、図１０は図９（Ａ）〜図９（Ｆ）のタイミングチャートである。なお、図９（Ａ）〜図９（Ｆ）の時刻ｔ４〜ｔ８は図１０の時刻ｔ４〜ｔ８に一致する。以下に示す実施形態では第１実施形態と同一の構成について同一の符号を付している。
本実施形態において、ワイヤループ４２ａと接続されたワイヤテール４２ｃを形成した後、ワイヤ４２を切断することによりワイヤテール４２ｄを形成する点は、第１実施形態と同じである。本実施形態では、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれも、時刻ｔ４に至るまでの期間においてＨＩＧＨ制御し、時刻ｔ５〜ｔ６ｂまでの期間においてＯＦＦ制御する点が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。
（１）第１ボンディング工程及びリバース動作工程（時刻ｔ１〜ｔ３）
図１０に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３において、ボンディングツール４０、クランパ４４、超音波振動及びスパークの動作は、第１実施形態と同様であり、既に説明した内容を適用することができる。ただし、本実施形態では、時刻ｔ１〜ｔ３までの期間において、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
（２）ワイヤループ形成工程（時刻ｔ４及びｔ５）
図９（Ａ）及び図１０に示すように、時刻ｔ４において、ボンディングツール４０、クランパ４４、超音波振動及びスパークの動作は、第１実施形態と同様であり、既に説明した内容を適用することができる。ただし、本実施形態では、時刻ｔ４においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
その後、図９（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５において、クランパ４４を開いた状態で、ボンディングツール４０の押圧部４１ａを介してワイヤ４２の一部を電極パッド１２２上に接触させる。時刻ｔ５において、クランパ４４を開いた状態に遷移するタイミングに応じて、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＦＦ制御する。
（３）第２ボンディング工程（時刻ｔ５後であって時刻ｔ６ａ前）
続いて、時刻ｔ５後において、クランパ４４を開いたまま、ボンディングツール４０の押圧部４１ａによってワイヤ４２の一部を押圧し、超音波振動をＯＮ制御し、ワイヤ４２の一部を電極パッド１２２にボンディングする。本実施形態では、時刻ｔ５後においても、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＦＦ制御する。
（４）ワイヤテール形成工程（時刻ｔ６ａ〜ｔ７）
時刻ｔ６ａにおいて、超音波振動をＯＦＦ制御してクランパ４４を開いた状態で、ボンディングツール４０を上昇させる（図９（Ｃ）参照）。かかるボンディングツール４０の上昇量に応じて所定のワイヤ長を有するワイヤテール４２ｃを形成することができる。ワイヤテール４２ｃはワイヤループ４２ａと接続されている。その後、時刻ｔ６ｂにおいてクランパ４４を閉じた状態とし（図９（Ｄ）参照）、時刻ｔ７においてボンディングツール４０をさらに上昇させる（図９（Ｅ）参照）。こうして、ボンディングツール４０の先端部から延在するワイヤテール４２ｄを形成することができる。ワイヤテール４２ｄはワイヤループ４２ｂから切断されている。なお、本実施形態では、時刻ｔ６ａ及びｔ６ｂにおいて、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＦＦ制御し、時刻ｔ７において第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＨＩＧＨ制御する。
（５）次のワイヤボンディング工程（時刻ｔ８以降）
なお、図９（Ｆ）及び図１０に示すように、次のワイヤボンディングを行う場合における各種動作は第１実施形態と同様であり、既に説明した内容を適用することができる。
以上のとおり、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、第１ボンディング工程後のいずれかの所定期間において、少なくとも第２テンショナ７２の第２気体流７２ｂをＯＦＦ制御するため、ボンディング処理速度を低下させることなく、好適なワイヤループ４２ｂを形成することができる。また、ワイヤ張力を好適にするための別途のクランパを不要とすることができる。したがって、メンテナンス性及び小型化の要求を満たしつつも良好なワイヤボンディングを行うことができる。
また、本実施形態では、ワイヤループ形成工程を終えるタイミング、すなわちクランパ４４を開くタイミングに応答して、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＦＦ制御し、ワイヤテール形成工程を終えるタイミング、すなわちクランパ４４を閉じるタイミングに応答して、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をいずれもＯＮ制御（例えばＨＩＧＨ制御）する。このように第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２をクランパ４４の開閉動作のタイミングに応答して動作させてもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
例えば、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２の動作の組合せは第１〜第３実施形態で説明した態様に限定されるものではなく、第１〜第３実施形態のいずれか２以上を組み合わせて適用することができる。例えば、時刻ｔ２〜ｔ５の期間において、第１実施形態で説明したように第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２の動作をＬＯＷ制御し（図６参照）、時刻ｔ５後〜時刻ｔ７ｂの期間において、第２実施形態で説明したように第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２の動作をＯＦＦ制御してもよい（図８参照）。
なお、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２は両方を共に制御する必要はなく、上記各実施形態で説明した内容を例えば第２テンショナ７２のみに適用してもよい。
また、第１テンショナ７０及び第２テンショナ７２の構成は上記各実施形態で説明したものに限らず、ワイヤ４２に張力を付与できる構成であれば限定されるものではない。特に第２テンショナ７２は、第１テンショナ７０とボンディングツール４０の押圧部４１ａとの間においてワイヤ張力を付与できれば良く、ボンディングツール４０の構成の一部にテンショナの機能を付与してもよい。
上記発明の実施形態を通じて説明された実施の態様は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１…ワイヤボンディング装置
２０…ボンディングアーム
３０…超音波ホーン
４０…ボンディングツール
４１ａ…押圧部
４２…ワイヤ
４２ａ…ワイヤループ
４２ｂ…ワイヤループ
４２ｃ…ワイヤテール
４２ｄ…ワイヤテール
７０…第１テンショナ
７２…第２テンショナ
７０ｂ…第１気体流
７２ｂ…第２気体流
８０…制御部

Claims (10)

  1. 第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、
    ボンディング面に対して平行な平面及び鉛直な方向に移動可能なボンディングアームと、
    前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
    前記超音波ホーンの一端に取り付けられたボンディングツールであって、当該ボンディングツールの内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧する押圧部を有する、ボンディングツールと、
    前記ボンディングツールよりもワイヤ供給側において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与する第１気体流を形成する第１テンショナと、
    前記第１テンショナと前記ボンディングツールの前記押圧部との間において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与する第２気体流を形成する第２テンショナと、
    前記第１テンショナ及び前記第２テンショナを制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    ワイヤを第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程後の所定期間において、前記第１及び第２テンショナのうち、少なくとも前記第２テンショナの前記第２気体流をＯＦＦ制御する又は前記第１ボンディング工程よりも小さくするように制御する、ワイヤボンディング装置。
  2. 前記制御部は、前記所定期間において、前記第１及び第２テンショナの前記第１及び第２気体流をいずれもＯＦＦ制御する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。
  3. 前記制御部は、前記所定期間において、前記第１及び第２テンショナの前記第１及び第２気体流をいずれも前記第１ボンディング工程よりも小さくするように制御する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。
  4. 前記所定期間は、
    前記第１ボンディング工程後、ワイヤを第２ボンド点とは反対側にリバース動作させるリバース動作期間、
    ワイヤを第２ボンド点に向かって屈曲させてワイヤループを形成するワイヤループ形成期間、
    ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング期間、及び、
    第２ボンド点にボンディングされたワイヤから切断されたワイヤテールを形成するワイヤテール形成期間のうち、
    １つ又は複数の期間を含む、請求項１記載のワイヤボンディング装置。
  5. 前記ワイヤテール形成期間は、
    ワイヤを切断した後に、前記ワイヤテールを形成する期間である、請求項４記載のワイヤボンディング装置。
  6. 前記ワイヤテール形成期間は、
    前記ワイヤテールを形成した後に、ワイヤを切断する期間である、請求項４記載のワイヤボンディング装置。
  7. 前記第２テンショナは、前記ボンディングツールよりもワイヤ供給側に配置された、請求項１から６のいずれか一項に記載のワイヤボンディング装置。
  8. 第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造する方法であって、
    ボンディング面に対して平行な平面及び鉛直な方向に移動可能なボンディングアームと、
    前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
    前記超音波ホーンの一端に取り付けられたボンディングツールであって、当該ボンディングツールの内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧する押圧部を有する、ボンディングツールと、
    前記ボンディングツールよりもワイヤ供給側において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与する第１気体流を形成する第１テンショナと、
    前記第１テンショナと前記ボンディングツールの前記押圧部との間において、ワイヤにワイヤ供給側への張力を付与する第２気体流を形成する第２テンショナと、
    前記第１テンショナ及び前記第２テンショナを制御する制御部と
    を準備する工程と、
    ワイヤを第１ボンド点へボンディングする第１ボンディング工程と、
    前記第１ボンディング工程後、ワイヤを第２ボンド点とは反対側にリバース動作させるリバース動作工程と、
    ワイヤを第２ボンド点に向かって屈曲させてワイヤループを形成するワイヤループ形成工程と、
    ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング工程と、
    第２ボンド点にボンディングされたワイヤから切断されたワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と
    を含み、
    前記制御部は、前記第１ボンディング工程後の所定工程において、前記第１及び第２テンショナのうち、少なくとも前記第２テンショナの前記第２気体流をＯＦＦ制御する又は前記第１ボンディング工程よりも小さくするように制御する、半導体装置の製造方法。
  9. 前記制御部は、前記所定工程において、前記第１及び第２テンショナの前記第１及び第２気体流をいずれもＯＦＦ制御する、請求項８記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記制御部は、前記所定工程において、前記第１及び第２テンショナの前記第１及び第２気体流をいずれも前記第１ボンディング工程よりも小さくするように制御する、請求項８記載の半導体装置の製造方法。
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