(57)【要約】 【課題】半導体装置の生産性に大きく影響をおよぼさず、かつ、ボールのつぶれ形状を一定形状に保つことができる半導体装置の製造方法、ボンディング装置を提供する。【解決手段】ボンディング装置１は、ボール１２のボンディング条件を記憶した記憶部１３と、半導体素子Ｓに対して接触させキャピラリ１１のＺ軸における第一の位置を検出するとともに、キャピラリ１１先端のボール１２に対してボンディングした際のキャピラリ１１のＺ軸における第二の位置を検出する検出部１４と、検出部１４で検出した第一の位置と、第二の位置との差であるボール１２のつぶれ量およびボンディング時間を算出し、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を算出する算出部１５と、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲外である場合にはボンディング条件を調整する第一調整部１６を有する。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿通されたワイヤの先端にボールが形成されたキャピラリを、上下方向の軸であるＺ軸方向に沿って移動させて、前記ボールを半導体装置に対して接触させ、前記キャピラリのＺ軸における第一の位置を検出する第一工程と、
前記キャピラリ先端のボールに対して、荷重を加え、超音波を発振出力し、超音波振動を付与してボンディングするとともに、前記キャピラリのＺ軸における第二の位置を検出する第二工程と、
前記第一の位置と、前記第二の位置との差である前記ボールのつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握する第三工程と、
前記ボールのつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を把握する第四工程と、
前記一定時間あたりのボールのつぶれ量、あるいは、前記一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲内か否かを判定する第五工程と、を含み、
前記第五工程において、前記所定のボールのつぶれ量、あるいは、前記一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、前記所定の範囲内にないと判定したとき、ボンディング条件である前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量のうち、少なくともいずれか一方を調整する第六工程を実施する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
ボンディングを行う前記第二工程では、
前記キャピラリのＺ軸における位置を検出しながら、ボンディングを行い、
前記第一の位置と、前記第二の位置との差が、所定値となるように、ボンディング時間を調整し、
前記ボールのつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握する前記第三工程を実施した後、
前記第四工程では、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を把握し、
前記第五工程において、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲外であると判定した場合には、前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量のうち、少なくともいずれか一方を調整する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
あらかじめ、
前記第一工程から第六工程までの一連の工程を複数回実施することにより、ボンディング回数と、前記ボンディング条件の変化との関係を把握し、
ボンディング回数と、ボンディング条件の変化との前記関係に基づいて、前記ボンディング条件を調整して、前記ボールと、半導体装置とのボンディングを行う半導体装置の製造方法。
【請求項４】
挿通されたワイヤの先端に接合用のボールが形成されたキャピラリを有し、前記キャピラリの先端のボールを半導体装置に接触させた後、荷重を加えるとともに、超音波を発振出力し、超音波振動を付与してボンディングを行うボンディング装置であって、
前記キャピラリは、上下方向の軸であるＺ軸方向に沿って移動し、前記ボールを前記半導体装置に対して、接触させるものであり、
前記ボールのボンディング条件である前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量を記憶した記憶部と、
前記キャピラリを、Ｚ軸方向に沿って移動させて、前記半導体装置に対して接触させ、前記キャピラリのＺ軸における第一の位置を検出するとともに、
前記記憶部に記憶された前記ボンディング条件に基づいて、前記キャピラリ先端のボールに対して、荷重を加えるとともに、超音波振動を付与してボンディングした際の前記キャピラリのＺ軸における第二の位置を検出する検出部と、
前記検出部で検出した前記第一の位置と、前記第二の位置との差である前記ボールのつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握し、
前記ボールのつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を算出する算出部と、
前記算出部で算出した一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲内にない場合に、前記記憶部に記憶された前記ボンディング条件である前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量のうち、少なくともいずれか一方を調整する第一調整部とを備え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において、
前記第一の位置と、前記第二の位置との差が、所定値となるように、ボンディング時間を調整する第二調整部を有し、
前記算出部では、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を算出し、
前記第一調整部では、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲外である場合には、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が前記所定の数値範囲内となるように、前記記憶部に記憶された前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量のうち、少なくともいずれか一方を調整するボンディング装置。
【請求項６】
請求項４に記載のボンディング装置において、
ボンディング回数と、前記第一調整部にて調整を行った前記ボンディング条件の変化との関係を記憶する第二記憶部を備え、
前記第二記憶部に記憶されたボンディング回数と、ボンディング条件の変化との前記関係に基づいて、前記ボンディング条件を調整して、前記ボールと前記半導体装置とのボンディングを行うボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法およびボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程において、半導体素子のパッドと、基板上のリードとをワイヤボンディングにより接続することが行われている。
金属ワイヤを半導体素子のパッドに接合するには、まず、ボンディング装置のキャピラリ内を挿通する金属ワイヤの先端を電気放電等で溶融してボールを形成し、このボールを所定の温度に加熱された半導体素子のパッドに接合する。このとき、ボールに荷重、超音波をかけながらボンディングを行う（特許文献１参照）。金属ワイヤの材料としては、金合金や銅合金などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２２３５２６号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８８８８号公報
【特許文献３】特開２００５−０３９０９６号公報
【特許文献４】特開平７−０２２４５６号公報
【特許文献５】特開平６−２３６９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボンディング工程においては、半導体素子のパッドに接合後のボールのつぶれ形状に大きなばらつきが生じてしまうという問題がある。ボールのつぶれ方が小さい場合には、ワイヤと、半導体素子のパッドとの間で接合不良が起こりやすい。一方で、ボールのつぶれ方が大きい場合には、ボールが扁平形状となり、隣接するボール同士が接触してしまう可能性がある。
このようなボール形状のばらつきが生じる原因としては、ボンディングを繰り返すうちに、キャピラリが汚れ、超音波がボールに十分に伝わらないこと等があげられる。またPKG構造起因もボール潰れ発生を引き起こす原因である。
従来は、その場で（ボンディング作業中に）、ボールのつぶれ形状についての定量的な情報を正確かつ簡易に把握できなかった。したがって、上記ボンディングツールの経時変化等に伴う不具合を認識することができず、半導体装置の歩留まりが悪化する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、挿通されたワイヤの先端にボールが形成されたキャピラリを、上下方向の軸であるＺ軸方向に沿って移動させて、前記ボールを半導体装置に対して接触させ、前記キャピラリのＺ軸における第一の位置を検出する第一工程と、
前記キャピラリ先端のボールに対して、荷重を加え、超音波を発振出力し、超音波振動を付与してボンディングするとともに、前記キャピラリのＺ軸における第二の位置を検出する第二工程と、
前記第一の位置と、前記第二の位置との差である前記ボールのつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握する第三工程と、
算出した前記ボールのつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を把握する第四工程と、
前記一定時間あたりのボールのつぶれ量、あるいは、前記一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲内か否かを判定する第五工程と、を含み、
前記第五工程において、前記所定のボールのつぶれ量、あるいは、前記一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、前記所定の範囲内にないと判定したとき、ボンディング条件である前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量のうち、少なくともいずれか一方を調整する第六工程を実施する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００６】
この発明によれば、一定時間あたりのボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を把握し、一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲外である場合には、一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が前記所定の数値範囲内となるように、ボンディング条件を調整している。
一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が前記所定の数値範囲内となるように、ボンディング条件を調整することで、ボールのつぶれ速度を所定の範囲に制御することができる。
ボールのつぶれ速度を所定の範囲内とすることで、ボールのつぶれ形状を一定に保つことが可能となる。
なお、ボールのつぶれ形状を一定形状に保つためには、ボンディング時間だけを調整する方法が考えられる。たとえば、ボンディングを開始した初期の状態よりもボールのつぶれ速度が遅くなってきたような場合には、ボールのつぶれ量が所定量となるまでボンディング時間を延長する方法が考えられる。
しかしながら、ボンディング時間を大きく延長したような場合には、半導体装置の生産性に大きく影響してしまう。
これに対し、本発明では、前述したように、ボールのつぶれ速度を所定の範囲内とすることができるので、ボンディング時間を大きく延長することなく、ボールのつぶれ形状を一定に保つことが可能となる。
【０００７】
また、本発明は、半導体装置の製造方法のみならず、半導体装置を製造するためのボンディング装置としても成立しうるものである。
すなわち、本発明によれば、挿通されたワイヤの先端に接合用のボールが形成されたキャピラリを有し、前記キャピラリの先端のボールを半導体装置に接触させた後、荷重を加えるとともに、超音波を発振出力し、超音波振動を付与してボンディングを行うボンディング装置であって、
前記キャピラリは、上下方向の軸であるＺ軸方向に沿って移動し、前記ボールを前記半導体装置に対して、接触させるものであり、
前記ボールのボンディング条件である前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量を記憶した記憶部と、
前記キャピラリを、Ｚ軸方向に沿って移動させて、前記半導体装置に対して接触させ、前記キャピラリのＺ軸における第一の位置を検出するとともに、
前記記憶部に記憶された前記ボンディング条件に基づいて、前記キャピラリ先端のボールに対して、荷重を加えるとともに、超音波振動を付与してボンディングした際の前記キャピラリのＺ軸における第二の位置を検出する検出部と、
前記検出部で検出した前記第一の位置と、前記第二の位置との差である前記ボールのつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握し、
前記ボールのつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間を算出する算出部と、
前記算出部で算出した一定時間あたりの前記ボールのつぶれ量、あるいは、一定のボールのつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲内にない場合に、前記記憶部に記憶された前記ボンディング条件である前記ボールにかかる前記荷重、および前記超音波の発振出力量のうち、少なくともいずれか一方を調整する第一調整部とを備えるボンディング装置を提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体装置の生産性に大きく影響をおよぼさず、かつ、ボールのつぶれ形状を一定に保つことができる半導体装置の製造方法および、ボンディング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態のボンディング装置を示すブロック図である。
【図２】キャピラリの先端にボールを形成する様子を示す図である。
【図３】ボンディング時間と、ボールのつぶれ量との関係を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態のボンディング装置を示すブロック図である。
【図５】ボンディング時間と、ボールのつぶれ量との関係を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態のボンディング装置を示すブロック図である。
【図７】超音波の印加パワーと、ボンディング回数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
はじめに、本実施形態のボンディング装置の概要について説明する。
図１に示すように、本実施形態のボンディング装置１は、挿通されたワイヤＷの先端に接合用のボール１２が形成されたキャピラリ１１を有する。ボール１２をテーブルＴに敷設されたヒータ（図示略）により所定の温度に加熱された半導体素子（半導体装置）ＳのパッドＰに接した後、荷重および超音波をかけてボンディングを行い、続いて、基板Ｍのリード(図示略)にワイヤＷの他端を同様に荷重および超音波をかけてボンディングし、半導体素子ＳのパッドＰと基板Ｍのリードとを電気的に接続するものである。（本発明は、このようなワイヤボンディングにおいて、特に半導体素子ＳのパッドＰとボール１２とを安定してボンディングするのに有用であり、以降は、半導体素子Ｓ側のボンディングに限定して説明するが、基板Ｍ側のボンディングにも有用である。）
【００１１】
キャピラリ１１は、上下方向（鉛直方向）の軸であるＺ軸方向に沿って移動し、ボール１２を半導体素子ＳのパッドＰに対して、接触させるものである。
このボンディング装置１は、ボール１２のボンディング条件を記憶した記憶部１３と、キャピラリ１１を、Ｚ軸方向に沿って移動させて、キャピラリ１１に挿通したワイヤＷの先端に形成したボール１２を半導体素子ＳのパッドＰに対して接触させ、キャピラリ１１のＺ軸における第一の位置を検出するとともに、記憶部１３に記憶されたボンディング条件に基づいて、キャピラリ１１がボール１２に対して、荷重および超音波をかけてボンディングした際のキャピラリ１１のＺ軸における第二の位置を検出する検出部１４と、検出部１４で検出した前記第一の位置と、前記第二の位置との差であるボール１２のつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を算出し、算出したボール１２のつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量、あるいは、一定のボール１２のつぶれ量に対するボンディング時間を算出する算出部１５と、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量、あるいは、一定のボール１２のつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲外である場合には、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量、あるいは、一定のボール１２のつぶれ量に対するボンディング時間が前記所定の数値範囲内となるように、ボンディング条件を調整し、一定時間あたりの前記ボール１２のつぶれ量、あるいは、一定のボール１２のつぶれ量に対するボンディング時間が、所定の数値範囲内である場合には、ボンディング条件の調整を行わない第一調整部１６とを備える。
【００１２】
次に、ボンディング装置１について詳細に説明する。
このボンディング装置１は、前述したキャピラリ１１、記憶部１３、検出部１４、算出部１５、第一調整部１６に加えて、キャピラリ１１を支持する支持部材１７、駆動手段１８、駆動制御部１９、計時部２０を備える。
【００１３】
キャピラリ１１は、内部にワイヤＷが挿入され、先端から、ワイヤＷの先端部が突出するものである。キャピラリ１１は、支持部材１７に支持されている。支持部材１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に駆動させることで、キャピラリ１１も駆動することとなる。なお、ここで、Ｚ軸方向とは、鉛直方向の軸（半導体素子Ｓに対し、垂直方向となる軸）であり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向は、水平方向の軸である。
駆動手段１８は、支持部材１７を駆動するためのものである。駆動手段１８は、支持部材１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に駆動させるためのモータ１８１（１８１Ｘ、１８１Ｙ，１８１Ｚ）と、超音波振動子１８２とを含む。
超音波振動子１８２は、圧電素子等であり、この超音波振動子１８２に電圧を印加して、超音波振動を発振させることで、支持部材１７を介して、キャピラリ１１に超音波振動が伝達されるようになっている。
【００１４】
駆動制御部１９は、駆動手段１８の駆動を制御するものである。具体的には、駆動制御部１９は、モータ１８１の駆動を制御する第一制御部１９１と、超音波振動子１８２の駆動を制御する第二制御部１９２とを備える。
この駆動制御部１９は、記憶部１３に記憶されたボンディング条件に基づいて、駆動手段１８の制御を行う。具体的には、記憶部１３に記憶されたＸ，Ｙ位置座標に基づいて、キャピラリ１１を所定の位置（半導体素子ＳのパッドＰの中心位置や基板Ｍのリード（図示略）の所定の位置など）に移動させ、同じく、記憶部１３に記憶された荷重条件に基づいて、モータ１８１Ｚを駆動し、ボンディングを行う際に、ボール１２にかかる荷重を制御する。
また、記憶部１３に記憶された超音波出力に基づいて、超音波振動子１８２を制御する。
さらに、記憶部１３には、第一の位置から第二の位置に至るまでのボンディング時間も記憶されており、この記憶されたボンディング時間に基づいて、超音波振動子１８２や、モータ１８１Ｚの駆動を制御する。
【００１５】
検出部１４は、キャピラリ１１のＺ軸の位置を検出するためのものである。具体的には、モータ１８１Ｚに取り付けられたエンコーダにより、キャピラリ１１のＺ軸の位置を検出する。検出部１４は、ボンディングを行う際、常に、キャピラリ１１の位置を検出しているが、少なくとも、ボール１２を半導体素子ＳのパッドＰに対して接触させ、キャピラリ１１のＺ軸における第一の位置と、キャピラリ１１に挿通されたワイヤＷの先端のボール１２に対して、荷重をかけるとともに、超音波をかけてボンディングした際のキャピラリ１１のＺ軸における第二の位置とを検出するものであればよい。
なお、検出部１４により、キャピラリ１１のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置を検出してもよい。
【００１６】
算出部１５は、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を算出するものである。算出部１５では、検出部１４にて検出した前記第一の位置と、前記第二の位置との差であるボール１２のつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握する。そして、算出したボール１２のつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を算出する。ここで、一定時間あたりのボールのつぶれ量として、ボール１２のつぶれ速度（μｍ／ｓ）を算出してもよく、また、ある一定の時間あたり（たとえば、１０ｍｓ）あたりのボール１２のつぶれ量を算出してもよい。
【００１７】
第一調整部１６は、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整するものである。
第一調整部１６では、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲内であるかどうかを判定する。そして、第一調整部１６では、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲外であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整する（一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が所定の数値範囲内となるように調整する）。
一方で、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲内であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整しない。
【００１８】
次に、このようなボンディング装置１を使用した半導体装置の製造方法について説明する。
はじめに半導体装置の製造方法の概要を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、挿通されたワイヤＷの先端に接合用のボール１２が形成されたキャピラリ１１を、上下方向の軸であるＺ軸方向に沿って移動させて、ボール１２を半導体素子ＳのパッドＰに対して接触させ、キャピラリ１１のＺ軸における第一の位置を検出する工程と、
キャピラリ１１先端のボール１２に対して、荷重をかけるとともに、超音波をかけてボンディングする工程と、
ボンディングした際のキャピラリ１１のＺ軸における第二の位置を検出する工程と、
第一の位置と、前記第二の位置との差であるボール１２のつぶれ量および前記第一の位置から前記第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握する工程と、
算出した前記ボール１２のつぶれ量および前記ボンディング時間から、一定時間あたりの前記ボール１２のつぶれ量を把握する工程とを含む。
一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲外である場合には、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が前記所定の数値範囲内となるように、ボンディング条件を調整し、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲内である場合には、ボンディング条件の調整を行わない。
【００１９】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
はじめに、半導体素子Ｓが接着された基板ＭをテーブルＴ上に設置する（処理Ｓ１）。
【００２０】
次に、キャピラリ１１と、半導体素子ＳとのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置あわせを行う（処理Ｓ２）。
その後、キャピラリ１１を半導体素子Ｓ側に下降させて、ボール１２と半導体素子ＳのパッドＰとを接触させる（処理Ｓ３）。
なお、ボール１２は基板Ｍのリード(図示略)にワイヤＷの他端をボンディング後、ワイヤＷを引きちぎり、図２に示すように、キャピラリ１１から突出したワイヤＷの先端部にスパークロットＬを接近させ、高電圧を印加してスパーク放電（図２では符号Ｈで示している）させて形成する。
【００２１】
次に、記憶部１３に記憶されたボンディング条件に基づき、ボンディングを行う（処理Ｓ４）。駆動制御部１９の第一制御部１９１は、記憶部１３に記憶された荷重に基づいて、キャピラリ１１のＺ軸の位置を制御するモータ１８１Ｚを駆動制御して、ボール１２に荷重をかける。第二制御部１９２は、記憶部１３に記憶された超音波振動子の振動条件に基づいて、超音波振動子１８２を駆動し、ボール１２に超音波振動を加える。
【００２２】
以上のようにして、ボール１２と、半導体素子ＳのパッドＰとを接合する。
なお、検出部１４では、ボンディング装置１を駆動している間中、キャピラリ１１のＺ軸の位置を検出している。
【００２３】
算出部１５では、検出部１４で検出したキャピラリ１１の位置からボールのつぶれ量を算出する（処理Ｓ５）。具体的には、キャピラリ１１を半導体素子Ｓ側に下降させて、ボール１２と半導体素子ＳのパッドＰとを接触させた際（ボンディング開始）のキャピラリ１１のＺ軸位置（第一の位置）と、ボール１２に荷重をかけ、超音波振動を与えてボンディングした際（ボンディングが終了した時点）のキャピラリ１１のＺ軸位置（第二の位置）とから、ボールのつぶれ量を算出する。ここで、ボンディングが終了した時点とは、ボンディング開始からの経過時間が、記憶部１３に記憶されている荷重と超音波とを印加する時間となった時点をいう。
【００２４】
算出部１５では、記憶部１３に記憶されたボンディング時間と、第一の位置と第二の位置との差とに基づいて、一定時間あたり、ここでは、ボンディング開始から、終了までの時間あたりのボールのつぶれ量を算出する（処理Ｓ６）。
【００２５】
次に、第一調整部１６では、算出部１５での算出結果を取得し、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲内であるかどうかを判定する（処理Ｓ７）。
【００２６】
そして、第一調整部１６では、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲外であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整する（一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が所定の数値範囲内となるように調整する）（処理Ｓ８）。
たとえば、図３に示すように、ボンディング装置１でのボンディング開始当初では、曲線Ａに示すように、ボール１２のつぶれ速度が速く、一定時間ｔ１あたりのボールのつぶれ量がｘ１である。しかしながら、ボンディングを繰り返すうちに、ボール１２のつぶれ速度が遅くなり、曲線Ｂに示すように、一定時間ｔ１あたりのボール１２のつぶれ量がｘ２となり、所定の数値範囲外となることがある。
この場合には、第一調整部１６では、記憶部１３に記憶されたボンディング条件のうち、超音波のパワー（超音波出力量）をあげ、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が所定の数値範囲内となるようにすればよい。超音波のパワーをどの程度上げるかについては、第一調整部１６にて、一定時間あたりのボールのつぶれ量が、所定の数値範囲からどの程度ずれているかを把握し、そのずれ量に応じて、超音波のパワーをあげるように設定しておけばよい。具体的には、記憶部１３に、図示しない一定時間あたりのボールのつぶれ量と所定の数値範囲とのずれ量と、超音波のパワーの上昇の程度とを記憶させておき、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいて、第一調整部１６にて、超音波のパワーをあげればよい。
【００２７】
なお、超音波のパワーに限らず、荷重をあげてもよい。この場合にも、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲からどの程度ずれているかを把握し、そのずれ量に応じて、荷重をあげるように第一調整部１６を設定しておけばよい。
さらに、超音波のパワー、荷重の両方を調整するようにしてもよい。
また、ボール１２のつぶれ速度が速すぎるような場合にも、第一調整部１６にて、一定時間あたりのボールのつぶれ量が、所定の数値範囲からどの程度ずれているかを把握し、そのずれ量に応じて、ボンディング条件（超音波のパワー、荷重の少なくとも一方）を調整すればよい。
このようにすることで、次にワイヤボンディングを行う際に、ボンディング時間を大幅に変更することなく、所望の形状のボールを形成することができるようになる。
【００２８】
一方で、算出部１５で算出した一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲内であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整しない（処理Ｓ９）。
以上の工程により、半導体素子ＳのパッドＰと、ワイヤＷ（ボール１２）との接合が終了する。次に、キャピラリ１１を半導体素子Ｓが設置されている基板Ｍ上のリード（図示略）と、キャピラリ１１が保持しているワイヤとを接合する（処理Ｓ１０）。
なお、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を算出し、第一調整部１６にて、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整するかどうか判断し、必要に応じてボンディング条件を調整するという上記工程は、全てのパッドにおいて、ワイヤボンディングを行うたびに、実施してもよく、所定のワイヤボンディングの回数ごとに、間隔をあけて実施してもよい。
【００２９】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態では、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を把握し、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が、所定の数値範囲外である場合には、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が前記所定の数値範囲内となるように、ボンディング条件を調整している。
一定時間あたりのボール１２のつぶれ量が前記所定の数値範囲内となるように、ボンディング条件を調整することで、ボール１２のつぶれ速度を所定の範囲に制御することができる。
ボール１２のつぶれ速度を所定の範囲内とすることで、ボンディング時間を大幅に変動させず、かつ、ボールの形状を一定形状に保つことが可能となる。
【００３０】
また、ボールの形状を一定形状に保つために、超音波のパワーや、荷重等を調整せずに、ボンディング時間を調整する方法が考えられる。
たとえば、ボールのつぶれ量が所定のつぶれ量よりも小さい場合には、ボンディング時間を延長し、ボールのつぶれ量が所定のつぶれ量よりも大きい場合には、ボンディング時間を短縮する方法が考えられる。
しかしながら、この場合には次のような問題がある。
ボンディング時間を大きく延長したような場合には、半導体装置の生産性に大きく影響する。
また、ボールのつぶれ量が所定のつぶれ量よりも非常に大きい場合、換言すると、ボールが急速につぶれてしまうような場合には、ボンディング時間を短縮しきれず、ボール形状を制御することができなくなる可能性がある。
これに対し、本実施形態では、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を荷重または超音波のパワー、もしくは両方(荷重と超音波パワーの組み合わせ)にて調整しているため、ボンディング時間を大幅に変動させず、半導体装置の生産性に大きく影響することを防止できる一方、ボールが急速につぶれてしまうような場合においても、ボンディング条件を調整することで、一定時間あたりのボール１２のつぶれ量を調整し、ボール形状を制御することができる。
【００３１】
（第二実施形態）
図４を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
本実施形態のボンディング装置２は、前記実施形態と同様の、キャピラリ１１、記憶部１３、検出部１４、支持部材１７、駆動手段１８、駆動制御部１９を備え、さらに、前記実施形態とは異なる算出部２５、第一調整部２６、第二調整部３０、計時部２０を備える。
第二調整部３０は、検出部１４にて検出されるキャピラリ１１の第一の位置と、第二の位置との差が所定の値となるまで、ボンディングを行うよう（ボール１２に対し、荷重、超音波をかける）に、記憶部１３に記憶されたボンディング時間を調整する。第二調整部３０は、ボンディング時間のみを調整し、他のボンディング条件に関しては、調整を行わない。
【００３２】
算出部２５は、一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間を算出するものである。
算出部２５では、ボール１２のつぶれ量（検出部１４にて検出した第一の位置と、第二の位置との差）および第一の位置から第二の位置に至るまでのボンディング時間を把握する。そして、ボール１２のつぶれ量およびボンディング時間から、一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間を算出する。
ここでは、第一の位置と、第二の位置との差が所定の値となるまで、ボンディングを行っているため、一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間とは、第一の位置と、第二の位置との差あたりのボンディング時間であればよい。
【００３３】
第一調整部２６は、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整するものである。
第一調整部２６では、算出部２５で算出した一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲内であるかどうかを判定する。そして、第一調整部２６では、算出部２５で算出した一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲外であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整する（一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が所定の数値範囲内となるように調整する）。
一方で、算出部２５で算出した一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲内であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整しない。
【００３４】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、前記実施形態と同様の処理Ｓ１〜処理Ｓ４を実施する。
次に、記憶部１３に記憶されたボンディング条件に基づき、ボンディングを行う（処理Ｓ５）。駆動制御部１９の第一制御部１９１は、記憶部１３に記憶された荷重に基づいて、キャピラリ１１のＺ軸の位置を制御するモータ１８１Ｚを駆動制御して、ボール１２に荷重をかける。第二制御部１９２は、記憶部１３に記憶された超音波振動子の振動条件に基づいて、超音波振動子１８２を駆動し、ボール１２に超音波振動を加える。
【００３５】
ボンディングを行いながら、第二調整部３０は、キャピラリ１１の位置が、所定の位置となるまで、ボンディングを続けるように、記憶部１３に記憶されたボンディング時間を調整する。すなわち、第一の位置と、第二の位置との差が所定の値となるように、記憶部１３に記憶されたボンディング時間を調整する。
たとえば、記憶部１３には、所定の荷重、超音波パワーの印加条件等に加え、ボンディング時間ｔ２が記憶されているとする。この場合には、ボールの厚みは、図５の曲線Ｃに示すような変化を示すと想定されている。しかしながら、所定の荷重、超音波パワーの印加条件等に加え、ボンディング時間ｔ２でボンディングを行っても、図５の曲線Ｄに示すようなボール１２の厚み変化しか起きないことがある。この場合には、第一の位置と、第二の位置との差が所定の値ｘ３となるまでボンディング時間を延長する（ボンディング時間がｔ２＋Δｔとなる）ように、第二調整部３０は、調整を行う。
以上のようにして、ボール１２と、半導体素子Ｓとを接合する。
【００３６】
算出部２５では、検出部１４で検出したキャピラリ１１の位置からボール１２のつぶれ量を算出する。具体的には、キャピラリ１１を半導体素子Ｓ側に下降させて、ボール１２と半導体素子ＳのパッドＰとを接触させた際（ボンディング開始）のキャピラリ１１のＺ軸位置（第一の位置）と、ボール１２に荷重をかけ、超音波振動を与えて、ボンディングした際（ボンディングが終了した際）のキャピラリ１１のＺ軸位置（第二の位置）とから、ボールのつぶれ量を算出する。ここで、ボンディングが終了したとは、キャピラリ１１のＺ軸方向の揺れが所定値以下となり、安定した状態となったときをいう。
計時部２０では、キャピラリ１１を半導体素子Ｓ側に下降させて、キャピラリ１１先端に形成されたボール１２と半導体素子ＳのパッドＰとを接触させたときから、ボール１２に荷重をかけ、超音波振動を与えて、ボンディングした時までの時間を計測している。算出部２５では、計時部２０での計測結果に基づき、一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間、ここでは、第一の位置と第二の位置との差に対するボンディング時間を算出する。
【００３７】
次に、第一調整部２６では、算出部２５での算出結果を取得し、算出部２５で算出した一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲内であるかどうかを判定する。
そして、第一調整部２６では、算出部２５で算出した一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲外であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整する（一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間が所定の数値範囲内となるように調整する）。たとえば、図５に示すように、ボンディング装置２でのボンディング開始当初では、曲線Ｃに示すように、ボール１２のつぶれ速度が速いが、ボンディングを繰り返すうちに、ボール１２のつぶれ速度が遅くなり、一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が所定の数値範囲外となることがある（曲線Ｅ参照）。
【００３８】
この場合には、第一調整部２６では、記憶部１３に記憶されたボンディング条件のうち、超音波のパワーをあげ、一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が所定の数値範囲内となるようにすればよい。超音波のパワーをどの程度上げるかについては、第一調整部２６にて、一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲からどの程度ずれているかを把握し、そのずれ量に応じて、超音波のパワーをあげるように設定しておけばよい。具体的には、記憶部１３に、図示しない一定のボールのつぶれ量あたりのボンディング時間と所定の数値範囲とのずれ量と、超音波のパワーの上昇の程度とを記憶させておき、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいて、第一調整部２６にて、超音波のパワーをあげればよい。
【００３９】
なお、超音波のパワーに限らず、荷重をあげてもよい。この場合にも、一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲からどの程度ずれているかを把握し、そのずれ量に応じて、超荷重をあげるように第一調整部２６を設定しておけばよい。
さらに、超音波のパワー、荷重の両方を調整するようにしてもよい。
【００４０】
また、ボール１２のつぶれ速度が速すぎるような場合にも、第一調整部２６にて、一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲からどの程度ずれているかを把握し、そのずれ量に応じて、ボンディング条件を調整すればよい。
【００４１】
一方で、算出部２５で算出した一定のボール１２のつぶれ量あたりのボンディング時間が、所定の数値範囲内であると判定した場合には、記憶部１３に記憶されたボンディング条件を調整しない。
以上の工程により、半導体素子ＳのパッドＰと、ワイヤＷ（ボール１２）との接合が終了する。次に、キャピラリ１１を半導体素子Ｓが設置されている基板Ｍ上のリード（図示略）と、キャピラリ１１が保持しているワイヤＷとを接合する。（また、本発明の機能は、基板Ｍ上のリード（図示略）側のボンディングにも有効である。）
【００４２】
このような本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、第一の位置と、第二の位置との差が所定の値ｘ３となるまでボンディング時間を延長するように、第二調整部３０により、記憶部１３に記憶されたボンディング時間の調整を行っている。
これにより、全てのボール１２において、必ず一定のつぶれ量を確保することができる。
【００４３】
（第三実施形態）
図６を参照して、本発明の第三実施形態について説明する。
本実施形態のボンディング装置３は、第一実施形態のボンディング装置１の構成に加え、第二記憶部３３を有している。
このボンディング装置３では、第一実施形態と同様に、第一調整部１６にて、調整したボンディング条件（超音波の印加パワー、荷重）を調整するが、このとき、第一調整部１６にて、調整したボンディング条件（超音波の印加パワー、荷重）と、ボンディング回数との関係を第二記憶部３３に記憶させておく。
たとえば、第一調整部１６にて、超音波のパワーを調整した場合には、ボンディング回数と、超音波のパワーの変動とを記憶しておく（図７参照）。
まず、第一実施形態の処理Ｓ１〜処理Ｓ１０の一連の作業を複数回行い、第二記憶部３３に、ボンディング実施回数と、ボンディング条件の変動との関係を記憶しておく。
次に、キャピラリ１１の交換等を行い、再度、ボンディングを行うが、このとき、第二記憶部３３に記憶されたボンディング実施回数と、ボンディング条件の変動との関係に基づいて、半導体素子Ｓと、ワイヤＷとのボンディングを行う。
たとえば、第二記憶部３３に図７に示すような、ボンディング回数と、超音波のパワーの変動との関係が記憶されている場合、図７に示す関係に従って、超音波のパワーを調整して、半導体素子Ｓと、ワイヤＷとのボンディングを行う。
【００４４】
このような本実施形態によれば、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができるうえ、以下の効果を奏することができる。
第二記憶部３３に、ボンディング実施回数と、ボンディング条件の変動との関係を記憶し、この記憶に基づいてボンディング条件を変動させることで、確実に所望のボール形状とすることができる。
【００４５】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
第一実施形態では、一定の時間あたりのボールのつぶれ量を算出していたが、これに限らず、一定のボール１２のつぶれ量あたりの時間を算出してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    ボンディング装置
２    ボンディング装置
３    ボンディング装置
１１    キャピラリ
１２    ボール
１３    記憶部
１４    検出部
１５    算出部
１６    第一調整部
１７    支持部材
１８    駆動手段
１９    駆動制御部
２０    計時部
２３    第一記憶部
２５    算出部
２６    第一調整部
３０    第二調整部
３３    第二記憶部
１８１    モータ
１８１Ｘ    Ｘ軸モータ
１８１Ｙ    Ｙ軸モータ
１８１Ｚ    Ｚ軸モータ
１８２    超音波振動子
１９１    第一制御部
１９２    第二制御部
Ａ    ボールのつぶれ曲線
Ｂ    ボールのつぶれ曲線 
Ｃ    ボールのつぶれ曲線 
Ｄ    ボールのつぶれ曲線 
Ｅ    ボールのつぶれ曲線 
Ｌ    スパークロット
Ｍ    基板
Ｐ    パッド
Ｈ    スパーク放電
Ｓ    半導体素子
Ｔ    テーブル
Ｗ    ワイヤ 
【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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