(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤボンディングマシンを使用してワイヤボンドを形成する方法であって、
（１）少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程と、
（２）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータを生成する工程と、
（３）前記生成されたボンディングパラメータを使用して、ワイヤボンドを形成する工程と、
（４）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲以内であるかを決定する工程と、
（５）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲以内でない場合、グラフィカルユーザーインターフェイスを介して少なくとも１つのボンディング調整値を調整する工程と、
（６）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調整されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドを形成するための修正されたボンディングパラメータを生成する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値が（ａ）ワイヤボンドのボンディングされたボールの直径および（ｂ）ワイヤボンドの剪断強度のうちの少なくとも１つを含むように、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値がワイヤボンドのボンディングされたボールの直径であるように、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記工程（２）は、（ａ）ワイヤボンドを形成するボンディング時間、（ｂ）ワイヤボンドを形成する超音波エネルギープロファイル、（ｃ）ワイヤボンドを形成するボンディング位置に接近する際のボンディングツールの速度プロファイル、（ｄ）ワイヤボンドを形成するために使用されるフリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）のサイズ、（ｅ）前記フリーエアーボールを形成するためのエレクトロニック・フレーム・オフ・エネルギー（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ  ｅｎｅｒｇｙ）プロファイル、および（ｆ）ワイヤボンドを形成する接合力プロファイルのうちの少なくとも１つを含むように前記ボンディングパラメータを生成する工程を含むものである方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと異なるものである方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと同一である方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記工程（３）は、前記生成されたボンディングパラメータを使用して、複数のワイヤボンドを形成する工程を含むものである方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記工程（４）は、前記複数の形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値の総計が前記所定の許容値以内であるかを決定する工程を含むものである方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシンからオフラインの状態で実行されるものである方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシン上で実行されるものである方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記工程（５）は、（ａ）ボンディングされたボールの強度の調整、（ｂ）ボンディングされたボールの直径の調整、（ｃ）ボンディングされたボールの高さの調整、（ｄ）金属間プロファイルの調整、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）の調整のうちの少なくとも１つを含む前記少なくとも１つのボンディング調整値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項１２】
ワイヤボンディングマシンを使用してワイヤボンドを形成する方法であって、
（１）ワイヤボンドのボンディングされたボールの直径を含む少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程と、
（２）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータを生成する工程と、
（３）前記生成されたボンディングパラメータを使用して、ワイヤボンドを形成する工程と、
（４）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲以内であるかを決定する工程と、
（５）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲以内でない場合、グラフィカルユーザーインターフェイスを介して少なくとも１つのボンディング調整値を調整する工程と、
（６）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調整されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドを形成するための修正されたボンディングパラメータを生成する工程と
を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値がさらにワイヤボンドの剪断強度を含むように前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値がワイヤボンドのボンディングされたボールの直径であるように前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の方法において、前記工程（２）は、（ａ）ワイヤボンドを形成するボンディング時間、（ｂ）ワイヤボンドを形成する超音波エネルギープロファイル、（ｃ）ワイヤボンドを形成するボンディング位置に接近する際のボンディングツールの速度プロファイル、（ｄ）ワイヤボンドを形成するために使用されるフリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）のサイズ、（ｅ）前記フリーエアーボールを形成するためのエレクトロニック・フレーム・オフ・エネルギー（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ  ｅｎｅｒｇｙ）プロファイル、および（ｆ）ワイヤボンドを形成する接合力プロファイルのうちの少なくとも１つを含むように前記ボンディングパラメータを生成する工程を含むものである方法。
【請求項１６】
請求項１２記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと異なるものである方法。
【請求項１７】
請求項１２記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと同一である方法。
【請求項１８】
請求項１２記載の方法において、前記工程（３）は、前記生成されたボンディングパラメータを使用して、複数のワイヤボンドを形成する工程を含むものである方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記工程（４）は、前記複数の形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値の総計が前記所定の許容値以内であるかを決定する工程を含むものである方法。
【請求項２０】
請求項１２記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシンからオフラインの状態で実行されるものである方法。
【請求項２１】
請求項１２記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシン上で実行されるものである方法。
【請求項２２】
請求項１２記載の方法において、前記工程（５）は、（ａ）ボンディングされたボールの強度の調整、（ｂ）ボンディングされたボールの直径の調整、（ｃ）ボンディングされたボールの高さの調整、（ｄ）金属間プロファイルの調整、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）の調整のうちの少なくとも１つを含む前記少なくとも１つのボンディング調整値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項２３】
ワイヤボンディングマシンを使用してワイヤボンドを形成する方法であって、
（１）ワイヤボンドの剪断強度を含む少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程と、
（２）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータを生成する工程と、
（３）前記生成されたボンディングパラメータを使用して、ワイヤボンドを形成する工程と、
（４）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲以内であるかを決定する工程と、
（５）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲以内でない場合、少なくとも１つのボンディング調整値を調整する工程と、
（６）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調整されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドを形成するための修正されたボンディングパラメータを生成する工程と
を有するものである方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値がさらにワイヤボンドのボンディングされたボールの直径を含むように前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項２５】
請求項２３記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値がワイヤボンドの剪断強度であるように前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項２６】
請求項２３記載の方法において、前記工程（２）は、（ａ）ワイヤボンドを形成するボンディング時間、（ｂ）ワイヤボンドを形成する超音波エネルギープロファイル、（ｃ）ワイヤボンドを形成するためボンディング位置に接近する際のボンディングツールの速度プロファイル、（ｄ）ワイヤボンドを形成するために使用されるフリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）のサイズ、（ｅ）前記フリーエアーボールを形成するためのエレクトロニック・フレーム・オフ・エネルギー（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ  ｅｎｅｒｇｙ）プロファイル、および（ｆ）ワイヤボンドを形成する接合力プロファイルのうちの少なくとも１つを含むように前記ボンディングパラメータを生成する工程を含むものである方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと異なるものである方法。
【請求項２８】
請求項２３記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと同一である方法。
【請求項２９】
請求項２３記載の方法において、前記工程（３）は、前記生成されたボンディングパラメータを使用して、複数のワイヤボンドを形成する工程を含むものである方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、前記工程（４）は、前記複数の形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値の総計が前記所定の許容値以内であるかを決定する工程を含むものである方法。
【請求項３１】
請求項２３記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシンからオフラインの状態で実行されるものである方法。
【請求項３２】
請求項２３記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシン上で実行されるものである方法。
【請求項３３】
請求項２３記載の方法において、前記工程（５）は、（ａ）ボンディングされたボールの強度の調整、（ｂ）ボンディングされたボールの直径の調整、（ｃ）ボンディングされたボールの高さの調整、（ｄ）金属間プロファイルの調整、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）の調整のうちの少なくとも１つを含む前記少なくとも１つのボンディング調整値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項３４】
ワイヤボンディングマシンを使用してワイヤボンドを形成する方法であって、
（１）少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程と、
（２）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータを生成する工程と、
（３）前記生成されたボンディングパラメータを使用して、ワイヤボンドを形成する工程と、
（４）前記形成されたワイヤボンドにおける少なくとも１つの選択されたワイヤボンド特性が所定の許容範囲以内であるかを決定する工程と、
（５）前記形成されたワイヤボンドにおける前記少なくとも１つの選択されたワイヤボンド特性が所定の許容範囲以内でない場合、グラフィカルユーザーインターフェイスを介して少なくとも１つのボンディング調整値を調整する工程と、
（６）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調整されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドを形成するための修正されたボンディングパラメータを生成する工程と
を有する方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値が（ａ）ワイヤボンドのボンディングされたボールの直径および（ｂ）ワイヤボンドの剪断強度のうちの少なくとも１つを含むように、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項３６】
請求項３４記載の方法において、前記工程（１）は、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値がワイヤボンドのボンディングされたボールの直径であるように、前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項３７】
請求項３４記載の方法において、前記工程（２）は、（ａ）ワイヤボンドを形成するボンディング時間、（ｂ）ワイヤボンドを形成する超音波エネルギープロファイル、（ｃ）ワイヤボンドを形成するボンディング位置に接近する際のボンディングツールの速度プロファイル、（ｄ）ワイヤボンドを形成するために使用されるフリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）のサイズ、（ｅ）前記フリーエアーボールを形成するためのエレクトロニック・フレーム・オフ・エネルギー（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ  ｅｎｅｒｇｙ）プロファイル、および（ｆ）ワイヤボンドを形成する接合力プロファイルのうちの少なくとも１つを含むように前記ボンディングパラメータを生成する工程を含むものである方法。
【請求項３８】
請求項３４記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと異なるものである方法。
【請求項３９】
請求項３４記載の方法において、前記工程（２）のアルゴリズムは、前記工程（６）のアルゴリズムと同一である方法。
【請求項４０】
請求項３４記載の方法において、前記工程（３）は、前記生成されたボンディングパラメータを使用して、複数のワイヤボンドを形成する工程を含むものである方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法において、前記工程（４）は、前記複数の形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値の総計が前記所定の許容値以内であるかを決定する工程を含むものである方法。
【請求項４２】
請求項３４記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシンからオフラインの状態で実行されるものである方法。
【請求項４３】
請求項３４記載の方法において、前記工程（４）は、ワイヤボンディングマシン上で実行されるものである方法。
【請求項４４】
請求項３４記載の方法において、前記工程（５）は、（ａ）ボンディングされたボールの強度の調整、（ｂ）ボンディングされたボールの直径の調整、（ｃ）ボンディングされたボールの高さの調整、（ｄ）金属間プロファイルの調整、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）の調整のうちの少なくとも１つを含む前記少なくとも１つのボンディング調整値を選択する工程を含むものである方法。
【請求項４５】
請求項３４記載の方法において、前記少なくとも１つの選択されたワイヤボンド特性は、（ａ）ボンディングされたボールの強度、（ｂ）ボンディングされたボールの直径、（ｃ）ボンディングされたボールの高さ、（ｄ）金属間プロファイル、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）のうちの少なくとも１つを含むものである方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年９月２７日付け出願の仮出願第６１／３８６，７０１号の利益を主張するものであり、この参照によりその内容が本明細書に組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は、ワイヤループおよび導電性バンプのためのワイヤボンドの形成に関し、より具体的には,そのようなワイヤボンド形成の改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体素子の加工およびパッケージングにおいて、ワイヤボンディングはパッケージ内の２つの場所の間（例えば、半導体ダイのダイパッドとリードフレームのリードとの間）に電気相互接続を提供する主要な方法とされている。さらに具体的に言えば、ワイヤボンダ（ワイヤボンディングマシン）を使用して、それぞれの場所の間に電気的に相互接続されたワイヤループが形成される。ワイヤループを形成する主な方法は、ボールボンディングおよびウエッジボンディングである。
【０００４】
例示的な従来のボールボンディングの手順には、（１）ボンディングツールから延長するワイヤの先端にフリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）を形成する、（２）前記フリーエアーボールを使用して、半導体ダイのダイパッド上に第１のボンドを形成する、（３）望ましい形状で、前記ダイパッドとリードフレームのリードとの間に所定の長さのワイヤを延長する、（４）前記ワイヤを前記リードフレームのリードにステッチボンディングする、（５）前記ワイヤを切断する手順が含まれる。（ａ）前記ワイヤループの端部と（ｂ）ボンディング位置（例えば、ダイパッド、リードなど）の間にボンドを形成する際、例えば、特に、超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、熱圧着エネルギーなどを含む様々なタイプのボンディングエネルギーが使用される。
【０００５】
ワイヤボンド（例えば、ボールボンド、ステッチボンド）の形成に関連して、ボンディングパラメータ（例えば、接合力、超音波エネルギー）が使用される。多くの場合、操作者または前記ワイヤボンディングマシンの他のユーザーによって、特定のボンディングパラメータがボンディングプログラムに入力される。しかしながら、選択されたボンディングパラメータが望ましいワイヤボンドを提供するとは限らない。前記ワイヤボンドを改善しようとする試みにおけるその後の前記ボンディングパラメータの変化は、大体において前記操作者の当て推量を含む。
【０００６】
従って、ワイヤループまたは導電性バンプの形成に関連してワイヤボンドを形成する改良された方法の提供が望まれている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）  米国特許第５，５６６，８７６号明細書
（特許文献２）  米国特許第７，６９９，２０９号明細書
（特許文献３）  米国特許第７，７６２，４４９号明細書
（特許文献４）  米国特許第３，４５８，９２１号明細書
（特許文献５）  米国特許第５，２０１，４５４号明細書
（特許文献６）  米国特許第５，４５８，２８０号明細書
（特許文献７）  米国特許第５，８５８，１４２号明細書
（特許文献８）  米国特許第８，０２０，７４６号明細書
（特許文献９）  米国特許出願公開第２００６／０１３１２９１号明細書
（特許文献１０）  米国特許出願公開第２００６／０１９６８６２号明細書
（特許文献１１）  米国特許出願公開第２００７／００６２６３４号明細書
（特許文献１２）  米国特許出願公開第２００９／０２８３５０１号明細書
（特許文献１３）  米国特許出願公開第２００９／０２９４４１５号明細書
（特許文献１４）  米国特許出願公開第２０１０／００７８４６２号明細書
（特許文献１５）  米国特許出願公開第２０１０／０１８７２２４号明細書
（特許文献１６）  米国特許出願公開第２０１０／０１８１３６７号明細書
（特許文献１７）  米国特許出願公開第２０１０／０２８０６４６号明細書
（特許文献１８）  米国特許出願公開第２０１１／０２７２３９３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的な実施形態に従って、ワイヤボンディングマシンを使用してワイヤボンドを形成する方法が提供されている。この方法は、（１）少なくとも１つの目標ボンディング制御値を選択する工程と、（２）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータを生成する工程と、（３）前記生成されたボンディングパラメータを使用して、ワイヤボンドを形成する工程と、（４）前記形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値の所定の許容範囲以内であるかを決定する工程と、（５）前記形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が前記所定の許容範囲以内でない場合、少なくとも１つのボンディング調整値を調節する工程と、（６）アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調節されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドを形成するための修正されたボンディングパラメータを生成する工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明は、添付の図面に関連する以下の詳細な説明を読むことにより最も理解される。一般的な方法に従って、前記図面の様々な特徴は正確な縮尺ではないことを強調しておく。それどころか、前記様々な特徴の寸法は、明確さのため恣意的に拡張または縮小されている。前記図面には以下の図が含まれる。
【図１Ａ】図１Ａ〜１Ｄは、本発明の特定の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を説明するのに有用なボールボンドのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａ〜１Ｄは、本発明の特定の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を説明するのに有用なボールボンドのブロック図である。
【図１Ｃ】図１Ａ〜１Ｄは、本発明の特定の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を説明するのに有用なボールボンドのブロック図である。
【図１Ｄ】図１Ａ〜１Ｄは、本発明の特定の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を説明するのに有用なボールボンドのブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａ〜２Ｃは、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を図示するワイヤボンディングマシンのブロック図のスクリーンショットである。
【図２Ｂ】図２Ａ〜２Ｃは、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を図示するワイヤボンディングマシンのブロック図のスクリーンショットである。
【図２Ｃ】図２Ａ〜２Ｃは、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を図示するワイヤボンディングマシンのブロック図のスクリーンショットである。
【図３】図３〜５は、本発明の様々な例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を図示する流れ図である。
【図４】図３〜５は、本発明の様々な例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を図示する流れ図である。
【図５】図３〜５は、本発明の様々な例示的な実施形態に従ったワイヤボンドを形成する方法を図示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の特定の例示的な実施形態に従った、ワイヤボンド（例えば、ワイヤループのボールボンド、導電性バンプのボールボンド）を形成する方法が提供される。より具体的には、これまでの検定および開発作業からの（例えば、データベース構造、参照テーブルなどのデータ構造に保存される）プロセス知識を組み込む、ワイヤボンドを形成する方法が提供されている。前記データ構造に保存された前記プロセス知識情報は、応答に基づくボンドパラメータ最適化法と共に使用される。すなわち、形成されたワイヤボンドに関連する特定の情報が提供される（例えば、ワイヤボンディングマシンのユーザーによる応答の形式で提供される）。この情報が、前記データ構造に保存された前記プロセス知識に関する情報を使用できるアルゴリズムに提供されることにより、修正されたボンディングパラメータが提供される。
【００１０】
従来のワイヤボンディング方法とは対照的に本発明の特定の例示的な実施形態では、ボンディングパラメータは入力パラメータではない。その代わりに、新規性のある入力パラメータは、例えばボンディングされたボールの目標直径など、ボンディングにおける望ましい応答である。前記データ構造に保存されるプロセス知識は、通常、複数のワイヤ直径、ワイヤタイプ、パッド材料などを有する一群のワイヤボンディングの有用性に関連するデータを含む。アルゴリズムは、前記新規性のある入力パラメータおよび前記保存されたプロセス知識を使用して、望ましいワイヤボンド特性（例えば、望ましいボンディングされたボールの直径）を達成するボンディングパラメータを導く。最初に導かれるボンディングパラメータによっては望ましいワイヤボンド特性が達成されない場合があるが、このような場合、前記アルゴリズムはボンディング調整値を（例えば、ワイヤボンディングマシンのユーザーから）受け取った後に、修正ボンディングパラメータを導き出す。
【００１１】
本明細書で使用される用語「目標ボンディング制御値」は、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータを提供するアルゴリズムに関して有用であり、かつワイヤボンディングシステムに提供される値に言及することを目的とする。この様な値はワイヤボンドの特性（例えば、ボールボンドの特性）に関係する。目標ボンディング制御値の例としては、ボンディングされたボールの直径値およびボンディングされたボールの剪断強度を含む。
【００１２】
本明細書で使用される用語「ボンディング調整値」は、ワイヤボンドを形成するための修正ボンディングパラメータを提供するアルゴリズムに関して有用であり、かつワイヤボンド特性に加えられる調整に言及することを目的とする。ボンディング調整値の例としては、（ａ）ボンディングされたボールの強度の調整、（ｂ）ボンディングされたボールの直径の調節、（ｃ）ボンディングされたボールの高さの調整、（ｄ）金属間プロファイルの調節、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）の調節を含む。
【００１３】
本明細書で使用される用語「ワイヤボンド特性」は、ワイヤボンド（例えば、ボールボンド）の特性に言及することを目的とし、例えば（ａ）ボンディングされたボールの強度、（ｂ）ボンディングされたボールの直径、（ｃ）ボンディングされたボールの高さ、（ｄ）金属間プロファイル、および（ｅ）ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）などがある。
【００１４】
本明細書で使用される、当業者には知られている用語「ボンディングパラメータ」は、ワイヤボンド（例えば、ボールボンド）の形成においてワイヤボンディングマシンにより使用されるパラメータに言及することを目的とする。ボンディングパラメータの例としては、（ａ）ワイヤボンドを形成するボンディング時間、（ｂ）ワイヤボンドを形成する超音波エネルギープロファイル、（ｃ）ワイヤボンドを形成するためボンディング位置に接近する際のボンディングツールの速度プロファイル、（ｄ）ワイヤボンドを形成するために使用されるフリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）のサイズ、（ｅ）前記フリーエアーボールを形成するためのエレクトロニック・フレーム・オフ・エネルギー（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ  ｅｎｅｒｇｙ）プロファイル、および（ｆ）ワイヤボンドを形成する接合力プロファイルを含む。
【００１５】
図１Ａは、ボンディングツール１０２（単純化した形式で図示する）を使用して、ボンディング位置１０４（例えば、ボンディングパッド／ダイパッド１０４）上に形成されるワイヤボンド１００を図示する。より具体的には、電子トーチ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ）アセンブリまたは同種のものを使用して、フリーエアーボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）（図示せず）がワイヤ１００ａの端部に形成される。前記フリーエアーボールはボンディングツール１０２の先端に据えられ、次にボンディング位置１０４まで下降されるものであり、当該ボンディング位置１０４は以下ボンディングパッド１０４と言及する（ただし、ボンディングパッド以外の他のタイプのボンディング位置も考慮される）。前記フリーエアーボールは、例えば接合力、超音波エネルギーなどを使用してボンディングパッド１０４にボンディングされる。この様な方法で、ワイヤボンド１００（さらに、ボンディングされたボール１００またはボールボンド１００とも言及される）が形成され、これはボンディングされたボールの直径「ｄ」（前記ボンディングされたボールの最大幅部分（通常は前記ボンディングされたボールの中心）の直径）およびボンディングされたボールの高さ「ｈ」により定義される。直径「ｄ」はまた、図１Ｂのボンディングされたボールの上面図にも示されている。
【００１６】
図１Ｃは、ボンディングされたボール１００の形成時の潜在的な問題を図示する。より具体的には、接触面１０６がボンディングされたボール１００の一部分とボンディングパッド１０４との間に提供される。図示されている接触面１０６は、ボンディングされたボール１００とボンディングパッド１０４の間の不十分な金属間結合を示しており、これは不十分な電気的接続、ボンディングパッド１０４からのボンディングされたボール１００の剥離がなどが起る結果となる。図１Ｄは、パッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）１０８を図示する。すなわち、（ボンディングされたボール１００になる）前記フリーエアーボールがボンディングパッド１０４にボンディングされるときに「パッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）」を引き起こし、これがボンディングのプロセスの間でのボンディングパッド１０４の材料の望ましくないレベルの破壊に関係してくる。パッドの跳ね返しの問題は、銅線ボンディングの間において、前記銅線の硬さのためにさらに悪化する傾向がある。図１Ｄは、前記パッドの跳ね返しが及んだボンディングパッド１０４の直径の範囲を示す「跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）距離」を図示する。
【００１７】
例示的なワイヤボンディング技術を図示するワイヤボンディングマシンの単純化したスクリーンショットである。図２Ａで、ユーザー（例えば、ワイヤボンディングマシンの操作者）が１若しくはそれ以上の「目標ボンディング制御値」を選択する。図示の実施例において、２つの可能な目標ボンディング制御値（ボンディングされたボールの直径およびボンディングされたボールの剪断強度）が図示されている、ただし、追加のおよび／または異なる値を提供することもできる。図２Ａにおいて、ユーザーは、ボンディングされたボールの直径を前記目標ボンディング制御値として選択し、４０ミクロンの目標値を入力した。前記選択された目標制御値（および例えばワイヤ材料および直径などの可能な他の情報）とともに、前記ワイヤボンディングマシンのアルゴリズムは、ワイヤボンド（例えば、ワイヤループのボンドボール）の形成のためのボンディングパラメータを生成する。１つのワイヤボンド（または多数のワイヤボンド）の形成の後、ユーザーは前記形成されたワイヤボンドを分析して、前記ワイヤボンドが特定の基準を満たしているかを決定する。例えば、前記基準／特性は、これに限定されるものではないが、前記目標ボンディング制御値または他の基準／特性を含む。このような基準／特性の例としては、前記ボンディングされたボールの剪断強度、ボンディングされたボールの直径、前記ボンディングされたボールの高さ、前記金属間プロファイル、および前記ボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）がある。特定のこれらの基準／特性が望ましいものでない場合、ユーザーは当該基準／特性を調整することができ、ユーザーの調整は前記ワイヤボンディングマシンのアルゴリズムによって決定されて多様なボンディングパラメータをもたらす。より具体的には、図２Ｂにおいて、ユーザーに１若しくはそれ以上の幾つかのボンディング調整値を変更する機会が与えられている。図示された実施例において、前記例示的なボンディング調整値は、ボンディングされたボールの剪断強度調整、ボンディングされたボールの直径調整、ボンディングされたボールの高さ調整、金属間プロファイル調整、およびボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）の調整を含む。
【００１８】
前記ボンドボールが（図２Ａに示すように、ボンディングされたボールが４０ミクロンという目標直径を有して）形成された後、前記ボンディングされたボールの直径が実際は３８ミクロンであると仮定する。この様な場合、ユーザーは前記ボンディングされたボールの直径を修正または調整したいと強く願う。図２Ｂに示すように、ユーザーは前記ボンディングされたボールの直径調整を選択する。図２Ｂに示すように、グラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ：ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が提供されて、ユーザーはプラスサイン（「＋」）を押して前記ボンディングされたボールの直径を拡大し、またはマイナスサイン（「−」）を押して前記ボンディングされたボールの直径を縮小することができる。当然のことながら、前記ボンディング調整値を調節するいかなるタイプのインターフェイスも提供される。図２Ｃにおいて、ユーザーが前記ボンディングされたボールの直径を拡大したことが示されている。この様な変更は、前記ワイヤボンディングマシンのアルゴリズムにより決定される特定のボンディングパラメータに変化をもたらし、これにより前記ボンディングされたボールの直径が拡大される（例えば、４０ミクロンの望ましいボンディングされたボールの直径に近づくように）。
【００１９】
図３〜５は、本発明の特定の例示的な実施形態に従ってワイヤボンドを形成する方法を図示する流れ図である。当業者であれば理解されるように、前記流れ図に含まれる特定の工程が省略でき、特定の追加工程が追加でき、ならびに前記工程の順序が図示される順番から変えることができる。
【００２０】
図３の工程３００で、少なくとも１つの目標ボンディング制御値（例えば、ボンディングされたボールの直径、ボンディングされたボールの剪断強度など）が選択される。図２Ａに戻って参照すると、ユーザーは前記ボンディングされたボールの直径である前記目標ボンディング制御値を選択し、４０ミクロンの目標を選択した。工程３０２で、アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータが生成される。工程３０４で、前記生成されたボンディングパラメータを使用して１つのワイヤボンド（または一群のワイヤボンディング）が形成される。工程３０６で、前記形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲にあるかが決定される。工程３０６の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」の場合、次に工程３０８で、前記ボンディングパラメータが承認される。工程３０６の質問に対する答えが「Ｎｏ」の場合、次に工程３１０で、前記ボンディング調整値の少なくとも１つが調節される。工程３１２で、アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調節されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドのための修正されたボンディングパラメータが生成される。その後、後続のボンドが工程３０４で形成され、工程３０６で行われる決定が肯定されるまでこのプロセスが続き、そして工程３０８で、前記ボンディングパラメータが承認される。
【００２１】
工程３０６で、前記形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値が所定の許容範囲にあるかが決定された、ただし、前記形成されたワイヤボンドに対する追加のまたは異なる決定が為されることもある。例えば、図４の工程４０６で、前記形成されたワイヤボンドの少なくとも１つの選択されたワイヤボンド特性が所定の許容範囲にあるかが決定される。更に図５で、図４の工程４０６におけるこのような決定の実施例が工程５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４で示されている。
【００２２】
図４の工程４００で、少なくとも１つの目標ボンディング制御値（例えば、ボンディングされたボールの直径、ボンディングされたボールの剪断強度など）が選択される。図２Ａに戻って参照すると、ユーザーは前記ボンディングされたボールの直径である前記目標ボンディング制御値を選択し、４０ミクロンの目標を選択した。工程４０２で、アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータが生成される。工程４０４で、前記生成されたボンディングパラメータを使用して１つのワイヤボンド（または一群のワイヤボンド）が形成される。工程４０６で、前記形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択されたワイヤボンド特性が所定の許容範囲にあるかが決定される。工程４０６の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」の場合、次に工程４０８で、前記ボンディングパラメータが承認される。工程４０６の質問に対する答えが「Ｎｏ」の場合、次に工程４１０で、前記ボンディング調整値の少なくとも１つが調節される。工程４１２で、アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの調節されたボンディング調整値を使用して、後続のワイヤボンドのための修正されたボンディングパラメータが生成される。その後、後続のボンドが工程４０４で形成され、工程４０６で行われる決定が肯定されるまでこのプロセスが続き、そして工程４０８で、前記ボンディングパラメータが承認される。
【００２３】
図４の工程４０６は、形成されたワイヤボンドの特性に関する多数の決定によって置き換えられる。図５の工程５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４は、このような決定の実施例である。図５を参照して工程５００で、少なくとも１つの目標ボンディング制御値（例えば、ボンディングされたボールの直径、ボンディングされたボールの剪断強度など）が選択される。工程５０２で、アルゴリズムおよび前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値を使用して、ワイヤボンドを形成するためのボンディングパラメータが生成される。工程５０４で、前記生成されたボンディングパラメータを使用して、１つのワイヤボンド（または一群のワイヤボンド）が形成される。工程５０６で、前記ボンディングされたボールの高さが所定の許容範囲内であるかが決定される。工程５０６の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」の場合、次に当該プロセスは工程５０８に進む。工程５０６の質問に対する答えが「Ｎｏ」の場合、次に工程５１８で、ボール高さボンディング調整値が（例えば、図２Ｂに図示されるのと同様の方法で）調節される。次に、アルゴリズムおよび前記調整されたボール高さボンディング調整値を使用して、修正ボンディングパラメータが生成される。その後、後続のボンドが形成され、当該プロセスが工程５０６に戻される。このプロセスは工程５０６で肯定反応されるまで続き、当該プロセスはその後工程５０８に進むことができる。
【００２４】
工程５０８で、前記ボンディングされたボールの直径が所定の許容範囲内であるかが決定される。工程５０８の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」である場合、次に当該プロセスは工程５１０に進む。工程５０８の質問に対する答えが「Ｎｏ」である場合、次に工程５２０で、ボール直径ボンディング調整値が（例えば、図２Ｂで図示されているのと同様の方法で）調節される。次に、アルゴリズムおよび前記調節されたボール直径ボンディング調整値を使用して、調節されたボンディングパラメータが生成される。その後、後続のワイヤボンドが形成され、当該プロセスは工程５０６に戻る。このプロセスは、肯定反応が工程５０６および５０８の各々で提供されるまで続き、当該プロセスはその後工程５１０に進むことができる。
【００２５】
工程５１０で、前記ボンディングされたボールの剪断強度が所定の許容範囲内であるかが決定される。工程５１０の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」である場合、次に当該プロセスは工程５１２に進む。工程５１０の質問に対する答えが「Ｎｏ」である場合、次に工程５２２で、ボール剪断強度ボンディング調整値が（例えば、図２Ｂで図示されているのと同様の方法で）調節される。次に、アルゴリズムおよび前記調節されたボール剪断強度ボンディング調整値を使用して、調整されたボンディングパラメータが生成される。その後、後続のワイヤボンドが形成され、当該プロセスは工程５０６に戻る。このプロセスは、肯定反応が工程５０６、５０８、および５１０の各々で提供されるまで続き、当該プロセスはその後工程５１０に進むことができる。
【００２６】
工程５１２で、前記ボンディングされたボールの金属間プロファイルが所定の許容範囲内であるかが決定される。工程５１２の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」である場合、次に当該プロセスは工程５１４に進む。工程５１２の質問に対する答えが「Ｎｏ」である場合、次に工程５２４で、金属間プロファイルボンディング調整値が（例えば、図２Ｂで図示されているのと同様の方法で）調節される。次に、アルゴリズムおよび前記調節された金属間プロファイルボンディング調整値を使用して、調節されたボンディングパラメータが生成される。その後、後続のワイヤボンドが形成され、当該プロセスは工程５０６に戻る。このプロセスは、肯定反応が工程５０６、５０８、５１０、および５１２の各々で提供されるまで続き、当該プロセスはその後工程５１４に進むことができる。
【００２７】
工程５１４で、前記ボンディングされたボールのボンディングパッドの跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）レベルが所定の許容範囲内であるかが決定される。工程５１４の質問に対する答えが「Ｙｅｓ」である場合、次に当該プロセスは工程５１６に進む。工程５１４の質問に対する答えが「Ｎｏ」である場合、次に工程５２６で、跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）レベルボンディング調整値が（例えば、図２Ｂで図示されているのと同様の方法で）調節される。次に、アルゴリズムおよび前記調節された跳ね返し（ｓｐｌａｓｈ）レベルボンディング調整値を使用して、調整されたボンディングパラメータが生成される。その後、後続のワイヤボンドが形成され、当該プロセスは工程５０６に戻る。このプロセスは、肯定反応が工程５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４の各々で提供されるまで続き、当該プロセスはその後工程５１６に進むことができ、前記ボンディングパラメータが承認される。
【００２８】
工程５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４の各々で為される決定が限定されるものでないことは理解されるであろう。すなわち、これらの決定のほんの一部分が所与の方法で為されるものである。さらに、追加のまたは異なる決定も為されるものである。
【００２９】
図５での工程５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４の各々で為される決定は、前記方法が次の決定に進む前に満たされる。すなわち、前記方法が工程５０８で為される決定に進むことができる前に、工程５０６で肯定反応が提供されなければならない。しかしながら、このようなアプローチは必要とされない。すなわち、前記決定の各々が個々に為され（そして適切な調整が為され）、次に前記決定の全てが（工程５０６、５０８、５１０、５１２、５１４で）為され、かつ、前記適切な調整の全てが（工程５１８、５２０、５２２、５２４、５２６で）為された後に、前記ボンディングパラメータが次に変更／調整される。
【００３０】
本明細書に提供される方法を使用すると、特に銅線ボンディングに関連して、改善されたワイヤボンディング結果が達成される。例示的な改善については数ある中で、改善された１時間当たりの生産数（ｕｎｉｔ  ｐｅｒ  ｈｏｕｒ：ＵＰＨ）、ワイヤボンディング結果の改善された一貫性、収率損失の減少を含む。
【００３１】
本明細書に開示される技術が単一ワイヤボンドの形成（および分析）に関連して概ね説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、最初に生成されるボンディングパラメータを使用して、複数のワイヤボンドを形成することが望ましいかもしれないことは明らかである。次に、前記複数のワイヤボンド（単一ワイヤボンドではない）のワイヤボンド特性が分析される。これは、より正確な方法論を提供する。例えば、前記複数の形成されたワイヤボンドの前記少なくとも１つの選択された目標ボンディング制御値（および／または前記少なくとも１つの選択されたワイヤボンド特性）の総計が所定の許容範囲内であるかが決定される。このような総計アプローチについては数ある中でもとりわけ、平均化アプローチ、平均値アプローチである。
【００３２】
本発明は銅線ボンディングに関連して特に利益があるが、これに限定されるものではない。本発明の教示は、アルミニウム、金、またはあらゆる多くのワイヤ材料の様々なタイプのワイヤに適用できる。
【００３３】
本発明はワイヤループの第１のワイヤボンドの形成に関して主に説明してきたが、これに限定されるものではない。本発明の教示は様々なタイプのワイヤボンドに適用でき、例えば、ワイヤループの第２のボンドや、ワイヤボンディングまたはバンピングマシンを使用して形成される導電性バンプ（すなわちスタッドバンプ）も含む。
【００３４】
本発明について本明細書で特定の実施形態を参照しながら解説および説明されているが、本発明は示される詳細に限定することを目的としているものではない。むしろ、様々な修正が、特許請求の範囲の均等物の範囲及び領域内でおよび本発明から逸脱しないで細部にわたって為されるものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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