チャンバーおよびエネルギー源を具備したボンディングワイヤー洗浄装置および同洗浄装置を使用したワイヤーボンディングの方法
【解決手段】 本出願は、ワイヤーボンディングされるように構成されたワイヤー（１２０）を洗浄するためのワイヤー洗浄システム（３００、４００、５００、６００、７００）について説明する。前記ワイヤー洗浄装置（３００、４００、５００、６００、７００）は、チャンバーを含み、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤー（１２０）はワイヤーボンディングされる前に当該ワイヤーを通過して延出する。また、前記ワイヤー洗浄システム（３００、４００、５００、６００、７００）は、前記ワイヤー（１２０）がワイヤーボンディングされる前に前記チャンバー内で前記ワイヤー(１２０)から不純物を除去するエネルギー源も含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年３月３１日付けで出願された米国特許出願第１１／０９６，１４０号に対して優先権を主張するものであり、この参照によりその内容は本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、接合配線の前にファインワイヤー（ｆｉｎｅ ｗｉｒｅ）を洗浄するためのシステムに関し、より具体的には、前記ワイヤーのボンディング（接合）処理の直前に前記ファインワイヤーを一体的に洗浄して前記ワイヤー接合配線を改善するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータ制御を使用し、高速でのワイヤー配線の完了を可能とする自動ワイヤーボンダーは、本発明の譲受人と同一の譲受人であるＫｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許第４，２６６，７１０号明細書および第４，２３９，１４４号明細書に記載され、公知である。一般に、このような配線を行なうために使用される前記ファインワイヤーに対して前記ボンディング工程の一環としては洗浄は行われず、当該ワイヤーの表面上の不純物がボンディングツールによって生成されたボール接合部および／またはウェッジ接合部の接合強度を低下させる可能性がある。例えば、前記ファインワイヤーの表面は、当該ファインワイヤーがそれ自体に膠着し、それによって繰出す過程で切れないように潤滑剤で被覆されているので、この潤滑剤に少なくとも一部起因して、前記ボール接合部および／または前記ウェッジ接合部内に不純物が発生して接合強度を低下させる可能性がある。さらに、前記不純物（例えば前記潤滑剤）が前記ワイヤーボンダーのワイヤー・ボンディング・ツールのキャピラリの中を通過するため、前記不純物の一部がキャピラリを汚染してキャピラリのより頻繁な交換および／または洗浄の原因となる可能性がある。
【０００４】
半導体素子（例えばダイおよびチップなどのディスクリート素子、ＶＬＳＩ素子など）は、より高密度になってきており、キャリアまたはパッケージ上のリード接続部にワイヤーボンディングされる必要があるリードパッド（即ち前記ＶＬＳＩ素子の電極）がより多く使用されている。即ち、前記ワイヤーボンディングには、前記半導体素子の前記リードパッドへの前記ファインワイヤーのボールボンディングおよび前記キャリアまたはパッケージ上の前記リード接続部への前記ファインワイヤーのボンディングが含まれる。前記より高密度の素子の結果として、前記リードパッドおよび前記リード接続部はより小型化しており、前記ボールボンディングおよびウェッジボンディング処理によって生成される前記接合部内の不純物が、より大きな問題となってきている。さらに、前記ワイヤーの不純物は、ボールの形成工程を妨げ、不均一なボールサイズ／形状の原因となる。
【０００５】
前記ボンディングワイヤーの最適な材料は従来から金であったが、銅ボンディングワイヤー（およびその他の材料）の使用が増加している。金とは異なって、銅ワイヤーの表面は、通常、酸化銅によって汚染されている。これら酸化物は、第１および第２の接合部における接合部形成に悪影響を及ぼす。
【０００６】
従って、ワイヤー接合部の不純物を減少させるシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【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よれば、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムが提供される。前記ワイヤー洗浄システムはチャンバーを含み、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーはワイヤーボンディングされる前に、このチャンバーを通過して延出する。前記ワイヤー洗浄システムは、また、前記ワイヤーがワイヤーボンディングされる前に、前記チャンバー内で当該ワイヤーから不純物を除去するエネルギー源も含む。
【０００８】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、ワイヤーボンディング装置が提供される。前記ワイヤーボンディング装置は、ワイヤーを受入れて当該ワイヤーをある位置にボンディングするように設定されたワイヤー・ボンディング・ツールを含む。前記ワイヤーボンディング装置は、また、前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に前記ワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムも含む。前記ワイヤー洗浄システムは、（１）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に通過するチャンバーと、（２）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に、前記チャンバー内で前記ワイヤーから不純物を除去するエネルギー源とを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の例示的な実施形態によれば、半導体素子の導電パッドと基板の導電パッドとの間でワイヤーをボンディングするための方法が提供される。前記方法は、前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間で前記ワイヤーをボンディングする前に、前記ワイヤーから不純物を除去する工程を含む。前記方法は、また、前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間で前記ワイヤーをボンディングする工程も含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
前記図中、同様の番号は同様の特徴を表す。
【００１１】
本明細書においては、「チャンバー」という用語は、任意の閉ざされた構造体、あるいはエネルギー源およびワイヤーと関連付けて使用される任意の構造体を指すことが意図される。前記チャンバーは別個の装置であってもよく、またはワイヤーボンダーと一体であってもよい。例えば、ボンディングツールがそのようなチャンバーを含んでもよい。前記チャンバーは、前記チャンバーの中を通過する前記ワイヤーを少なくとも部分的に囲んでもよく、または前記チャンバーは、前記ワイヤーから不純物を除去するために前記エネルギー源に関連付けて使用される任意の構造体であってよく、例えば、紫外光エネルギー源からワイヤーに向けて光を反射する構造体、プラズマ放電エネルギー源からのプラズマ放電を容易にする構造体、および／またはプラズマ・ジェット・エネルギー源からのプラズマジェット放電を容易にする構造体であってよい。
【００１２】
本明細書においては、「不純物」という用語は、ボンディングワイヤー上に存在する任意の望ましくない物質を指すことが意図される。例えば、そのような不純物には、潤滑剤、有機不純物、無機不純物、酸化物などが含まれる。
【００１３】
本明細書においては、基板という用語は、プリント回路基板、リードフレーム、カードなどを含む（これに限定されるものではない）半導体素子がワイヤーボンディングされる任意の構造を指す。
【００１４】
本明細書においては、半導体素子という用語は、半導体ダイ、半導体チップ、ＶＬＳＩ素子、集積回路など、および基板にワイヤーボンディングされる目的の、その他任意の素子を含む多くの素子の何れかを指す。
【００１５】
本明細書においては、導電パッドという用語は、ワイヤーがボンディングされる半導体素子、または基板の一部として一体化された接触子を含む任意の接触子を指す。
【００１６】
本明細書においては、エネルギー源という用語は、ワイヤーから不純物を除去するために使用できる任意のエネルギー源を指す。本明細書の中で開示される例示的なエネルギー源には、プラズマ放電エネルギー源、紫外光エネルギー源、およびプラズマ・ジェット・エネルギー源が含まれる。
【００１７】
図１は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンダー１００の供給機構を図示した概略図である。
【００１８】
図２は、ワイヤーボンダー１００によってボンディングされる半導体ダイ２００および基板２１０の部分的な上面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、ワイヤーボンダー１００は、ボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０を受け入れるようなっており、ダイバータ１３０と、エアーガイド１４０と、洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）と、テンショナ１６０と、ワイヤークランプ１７０と、ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｌａｍｅ ｏｆｆ（ＥＦＯ）装置（図示せず）と、ボンディングツール移動装置(図示せず)と、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０と、基板運搬装置(図示せず)と、補償装置１９０または１９５とを含んでもよい。ボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０により、当該スプール１１０の周囲に巻かれたボンディングワイヤー１２０の供給が可能になり、当該ボンディングワイヤー１２０がダイバータ１３０、エアーガイド１４０、洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）、補償装置１９０または１９５、テンショナ１６０、およびワイヤークランプ１７０を経由してワイヤー・ボンディング・ツール１８０に供給される。即ち、１００μｍ未満（例えば５〜１００μｍ）の直径を有する細繊度のボンディングワイヤー１２０は、半導体ダイ２００のリードパッド２３０と、それに対応する基板２１０のリード接続部２４０との間の複数のボンディングワイヤー部２２０をボンディングするためのワイヤー・ボンディング・ツール１８０に供給される。
【００２０】
ワイヤー洗浄システム（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）はワイヤーボンダー１００に一体的に取り付けられ、且つ着脱可能なスプール１１０とワイヤー・ボンディング・ツール１８０との中間のワイヤーボンディング経路に配置されており、ボンディングワイヤー１２０がワイヤー・ボンディング・ツール１８０に挿入される前にボンディングワイヤー１２０の表面上の不純物の少なくとも一部（および好ましくは、実質的に前記不純物の全て）を除去する。
【００２１】
ボンディングワイヤー１２０の方向を着脱可能なスプール１１０からワイヤー・ボンディング・ツール１８０の方向に変えるために、ダイバータ１３０が提供される。さらに、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０への円滑かつ継続的なワイヤーの供給を確実にするために、エアーガイド１４０が提供される。さらに、ワイヤーボンディングのサイクルの所定の時間フレーム中に、テンショナ１６０によりボンディングワイヤー１２０に対して所定の大きさの張力が供給される。ワイヤークランプ１７０はボンディングワイヤー１２０を解放自在に締め付け、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０と共に、またはワイヤー・ボンディング・ツール１８０とは別個に移動するように構成されており、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０を通過するようにボンディングワイヤー１２０を供給し、および／または第２の接合部（例えばウェッジ接合部）が作成された後にボンディングワイヤー１２０を切断する。
【００２２】
ボンディングワイヤー１２０は、例えば、金、金合金、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金などで形成されてもよい。さらに、ボンディングワイヤー１２０が着脱可能なスプール１１０上でそれ自体に膠着することを防ぐために、ボンディングワイヤーが巻き取られる前に、その表面に潤滑剤を塗布してもよい。即ち、仮に前記潤滑剤がない場合、着脱可能なスプール１１０上で重なり合ったボンディングワイヤー１２０内の近接した原子が相互に結合して、ボンディングワイヤー１２０が意図したよりも早くに切断されてボンディングワイヤー１２０のワイヤー・ボンディング・ツール１８０への供給が望ましくない状態で停止してしまう可能性がある。
【００２３】
図１に図示した本発明の例示的な実施形態においては一特定の構成を示すが、補償装置１９０または１９５が洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）の下方向に配置されて提供されている限り、ボンディング（接合）を提供する構成要素（即ち、ダイバータ１３０、エアーガイド１４０、洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００、補償装置１９０または１９５、テンショナ１６０、解放自在のクランプ１７０、およびワイヤー・ボンディング・ツール１８０）の一部または全てを具備する接合供給機構を有する任意数のその他の構成を提供できると考えられる。さらに、本発明が補償装置を伴わない洗浄装置を含む種々の実施形態を含むことは明白である。
【００２４】
ダイバータ１３０、エアーガイド１４０、前記洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）、およびテンショナ１６０は特定の順番に図示されているが、これらの構成要素の順番は異なってもよいと考えられる。例えば、ボンディングワイヤー１２０がワイヤー・ボンディング・ツール１８０に挿入される前にボンディングワイヤー１２０から不純物を除去するために、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）は、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０とボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０との間の任意の場所に動作可能に配置されてもよい。
【００２５】
ワイヤー・ボンディング・ツール１８０（例えばキャピラリツール）は中空内部を有する形状に形成されており、ボンディングワイヤー１２０はワイヤー・ボンディング・ツール１８０に移動自在に挿通される。ワイヤー・ボンディング・ツール１８０から延出するボンディングワイヤー１２０の先端にはボールが形成される（例えば、ＥＦＯ装置によって前記ボールを生成できる）。即ち、例えばＥＦＯ装置がボンディングワイヤー１２０の先端上にスパークを発生させて、このようなボールを生成する。
【００２６】
図２を参照すると、（例えば前記ＥＦＯ装置によって）前記ボールが形成された後に、前記ボールは、半導体ダイ２００のそれぞれのリードパッド２３０にボールボンディングされる。ワイヤー・ボンディング・ツール１８０は、ワイヤー・ボンディング・ツール移動装置によって、基板２１０の対応するリード接続部２４０に対応する場所に移動され、ボンディングワイヤー１２０は、次に、それに対応する基板２１０のリード接続部２４０にウェッジボンディングされる。即ち、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０は、ボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０からボンディングワイヤー１２０を受け入れ、半導体ダイ２００のそれぞれのリードパッド２３０と、それに対応する基板２１０のリード接続部２４０との間でそれぞれのボンディングワイヤー部２２０をボンディングするようになっている。
【００２７】
図３および図４は、ワイヤーボンダー１００と共に使用できる、例示的な補償装置１９０および１９５をそれぞれ図示した概略図である。
【００２８】
補償装置１９０または１９５を、選択的に、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）より下方向の前記ボンディングワイヤー経路に配置してもよく、これにより補償装置１９０を通過して移動する、または補償装置１９５を通過して移動するボンディングワイヤー１２０を能動的に冷却し、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）によるボンディングワイヤー１２０の加熱を補償する。
【００２９】
図３に図示するように、補償装置１９０は、冷却装置８００と、熱交換器８１０と、調節装置８２０とを含んでもよい。調節装置８２０は、熱交換吸気口８３０および排気口８４０、および循環装置（図示せず）を経由して調節装置８２０と前記熱交換器８１０の調節装置側８１２との間で還元ガスまたは希ガスを循環させることにより、一定の不純物が前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）によって除去された後にボンディングワイヤー１２０の再汚染の可能性を低減することができる。冷却装置８００は、交換吸気口８３５および排気口８４５を経由して、冷却装置８００と前記熱交換器８１０の冷却装置側８１４との間で冷却ガスを循環させ、この冷却ガスによる熱交換によって前記還元ガスまたは希ガスの温度を低下させる。
【００３０】
調節装置８２０はチャンバー８８０を含み、このチャンバー８８０は、（１）所定の温度の還元ガス（例えば水素および／または水素と窒素、アルゴン、ヘリウムなどとの組み合わせ）または希ガス（例えばヘリウム、ネオン、またはアルゴン）を循環させて、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）が能動的にボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を除去した後にボンディングワイヤー１２０を冷却し、（２）実質的に不純物を含まない環境を提供し、および／または（３）ボンディングワイヤー１２０の表面から除去された不純物が前記ボンディングワイヤー１２０に再結合することを防止するように構成されている。
【００３１】
この構成においては、チャンバー８８０を通して、前記還元ガスまたは希ガスを熱交換器８１０の調節装置側８１２へ循環させる。熱交換器８１０において、例えば冷却ガスと、前記還元ガスまたは希ガスとの間で熱交換が行われる。
【００３２】
調節装置８２０は、第１および第２の開口部８６０および８７０が前記還元ガスまたは希ガスをチャンバー８８０から除去する排気口として機能するが、前記還元ガスまたは希ガスを除去する（例えば排気する）別個の排気口８５０を含んでもよい。
【００３３】
前記調節装置８２０は、前記排気口８５０、８６０および／または８７０を通して除去／排気された前記還元ガスまたは希ガスを継続的に供給／再供給するために、更なる開口部８９０によってガス供給源と連結されてもよい。
【００３４】
前記冷却装置８００をガス冷却装置として図示したが、当該冷却装置８００はボンディングワイヤー１２０から過剰な熱を除去してボンディングワイヤー１２０の温度を低下させるために能動的な冷却を提供することのできる任意の冷却装置であってよく、例えば、冷却ファン、液体冷却装置、または熱電冷却装置であってもよいと考えられる。
【００３５】
本発明の例示的な実施形態によれば、ボンディングワイヤー１２０が補償装置１９０を出る時の温度は、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）に挿入された時の温度と実質的に同一である。
【００３６】
図４に示すように、ワイヤーボンダー１００は、代替的に、１若しくはそれ以上のノズル装置９００を有する補償装置１９５を含んでもよく、このノズル装置９００は前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）がボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を除去した後に、ボンディングワイヤー１２０を横切るように所定の温度の還元ガスまたは希ガスを吹き付けて、ボンディングワイヤー１２０を能動的に冷却し、ボンディングワイヤー１２０の表面から除去された不純物によってボンディングワイヤー１２０が再度汚染される可能性を低減するように構成されている。これは、ボンディングワイヤー１２０が前記ボンディングワイヤーの経路に隣接して提供された１若しくはそれ以上のノズル装置９００を通過して移動する時に、前記還元ガスまたは希ガスが１若しくはそれ以上のノズル装置９００を通過してボンディングワイヤー１２０に噴霧されることで達成される。このように、前記還元ガスまたは希ガスは、前記ワイヤー洗浄装置(例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００)によって除去された不純物と結合することで、前記ボンディングワイヤー１２０の再汚染の可能性を実質的に低減しているものである。
【００３７】
図３〜図４に図示された補償装置１９０および１９５は、本来、例示的である。本発明に従って洗浄されたボンディングワイヤーを冷却するための、代替的手段およびより簡便な手段（例えば低速の強制空気またはガス）が考えられる。
【００３８】
次に図５〜図９を参照して、ボンディングワイヤー１２０が前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）を通過する際、ボンディングワイヤー１２０の表面上の不純物（例えば前記潤滑剤およびその他の不純物）は、紫外光放射装置およびオゾン発生装置の組み合わせ３００（図５）、プラズマ放電装置４００（図６）、ワイヤー洗浄装置５００（図７）、ワイヤー洗浄装置６００（図８）、および／またはプラズマジェット放電装置７００（図９）などのうちの１若しくはそれ以上によって除去される。
【００３９】
図５は、ワイヤーボンダー１００と共に使用されるワイヤー洗浄装置３００を図示した概略図である。
【００４０】
図５を参照すると、ワイヤー洗浄装置３００は、紫外光を放射するようになっている光源３１０（例えばＵＶ電球）を受け入れるように構成されている。光源３１０は、酸素分子と前記放射された紫外光との相互作用に基づいてオゾンを生成することができ、それにより前記紫外光および前記生成されたオゾンがボンディングワイヤー１２０の表面上の不純物と相互作用する。前記放射された紫外光および前記生成されたオゾンの組み合わせによる付与エネルギーによって、ボンディングワイヤー１２０の表面から前記不純物を実質的に分離する（即ち実質的に除去する）。
【００４１】
ワイヤー洗浄装置３００は第１の開口部３３０と第２の開口部３４０とを有するチャンバー３２０を含み、ボンディングワイヤー１２０がチャンバー３２０の第１および第２の開口部３３０および３４０を通過する。チャンバー３２０は、高反射性材料で形成されてもよく、または、その内側表面上に高反射性材料を含んでもよい。例示的な反射性材料には、アルミニウム、ステンレススチール、クロムメッキ、ニッケル、ニッケルメッキ、およびそれらの合金が含まれる。さらに、そのような反射性材料は保護層（例えばガラス）によって被覆されている場合もある。チャンバー３２０の内部の反射率は、約７０％以上であることが好ましい。ワイヤー洗浄装置３００は、さらに、混合ガスをチャンバー３２０に提供する吸気口３５０、およびチャンバー３２０内から前記混合ガスを排気する排気口３６０を含む。チャンバー３２０に提供される前記混合ガスは、前記混合ガスの重量に対して約０重量％から５０重量％の範囲の酸素分子を含んでもよい。
【００４２】
排気口３６０は、チャンバー３２０から前記混合ガスを排気し、ボンディングワイヤー１２０がワイヤー洗浄装置３００のチャンバー３２０を通過することを可能とする第１および第２の開口部３３０および３４０、および／または前記混合ガスを排気するチャンバー３２０内の別の開口部３７０を含んでもよい。
【００４３】
ワイヤーボンダー１００は、さらに、ワイヤーボンダー１００上に配置され、オゾンを生成する別個のオゾン生成器３９０を有するオゾン提供装置３８０を含み、空気、窒素、ヘリウム、および／またはアルゴンなどのキャリアガスを使用してワイヤー洗浄装置３００のチャンバー３２０内にオゾンを供給する。紫外光およびオゾンの組み合わせは、例えば有機不純物を除去する上で、個々の紫外光またはオゾンよりもかなり効果的である。別個のオゾン生成器３９０を含むことにより、紫外光単独よりも高いオゾン濃度が生成でき、これによりボンディングワイヤー１２０からの不純物の除去が改善され、ワイヤー洗浄装置３００を通過するボンディングワイヤー１２０のより高いスループットを可能にする。
【００４４】
光源３１０は、ボンディングワイヤー１２０の経路と平行方向に延びるように位置することが好ましい。チャンバー３２０は、楕円形（即ち、ボンディングワイヤー１２０の経路と垂直の平面において楕円形）であるのが好ましく、またボンディングワイヤー１２０および光源３１０が楕円形のチャンバー３２０の中心に相当するそれぞれの軸に沿って延びることが好ましい。即ち、光源３１０を前記楕円形の１つの中心に配置し、ボンディングワイヤー１２０をもう１つの中心に配置することにより、ボンディングワイヤー１２０によって吸収される光の量が増加し（例えば最大化し）、このような構成によって、ボンディングワイヤー１２０の表面の全体が、直接伝播、または前記チャンバー３２０の高反射面による反射のいずれかにより光源３１０からの紫外光に晒される。前記紫外光は、ボンディングワイヤー１２０に接触せずにボンディングワイヤー１２０の近傍に（例えば隣接して）位置することが好ましい。チャンバー３２０は、空気または酸素分子を含むその他の混合ガスを用いて約１〜３００秒毎にチャンバー３２０の容量に等しい混合ガスの容量を除去することによって、低流量で排気されるのが好ましい。
【００４５】
光源３１０は、前記酸素との相互作用によってオゾンを生成することが可能だが、また、オゾンを酸素原子および酸素分子に分離することが可能な波長も生成する。即ち、ボンディングワイヤー１２０は、オゾン、酸素原子、および紫外光に同時に晒される可能性がある。オゾンは有毒物質であり、ワイヤーボンダー１００の特定部分に有害な影響を及ぼす可能性があるため、チャンバー３２０を流出するオゾンを捕捉、除去、および／または破壊するオゾン除去装置（図示せず）がチャンバー３２０に隣接して提供されてもよい。
【００４６】
チャンバー３２０は、約１気圧よりも低い気圧で動作するように構成されている。チャンバー３２０は、第１の開口部３３０、前記第２の開口部３４０、および／または開口部３７０によって、減圧器または換気口（図示せず）に連結されており、これらによりチャンバー３２０内は約１気圧未満に減圧される。開口部３３０、３４０および／または開口部３５０から流入するガスと前記減圧器または換気口を併用することにより、チャンバー３２０内において約１気圧未満の値の平衡圧が確立される。このような実施形態において、図５は開口部３３０および３４０を流出するガス（方向を示す矢印を使用して図示）を示しているが、ガスがこれら開口部から流入することは明白である。
【００４７】
図６は、ワイヤーボンダー１００に使用できる別のワイヤー洗浄装置４００を図示する概略図である。
【００４８】
図６を参照すると、ワイヤー洗浄装置４００は、直流、または好ましくは交流放電によって、複数の電極４１０、または１若しくはそれ以上の電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間でプラズマ４０５を生成するように構成されている。このＡＣ放電の周波数は、約５ｋＨｚを超え、また、例えば無線またはマイクロ波の周波数範囲であることが好ましい。
【００４９】
ワイヤー洗浄装置４００は、少なくとも第１の開口部４３０と、第２の開口部４４０と、第３の開口部４５０とを有するチャンバー４２０を含み、ボンディングワイヤー１２０は第１の開口部４３０および第２の開口部４４０を通過し、第３の開口部４５０はプロセスガスをチャンバー４２０内に流入させる吸気口である。ワイヤー洗浄装置４００は、さらに、ボンディングワイヤー１２０の周囲を部分的に、または完全に包囲する１若しくはそれ以上の電極４１０を含み、この複数の電極４１０は、当該複数の電極４１０または前記１若しくはそれ以上の電極４１０およびボンディングワイヤー１２０に印加された電位に従って、ボンディングワイヤー１２０を伴って、または伴わずにチャンバー４２０内でプラズマ放電を生成するように構成されている。即ち、１つの電極４１０はボンディングワイヤー１２０の周囲を部分的に、または完全に包囲し、ボンディングワイヤー１２０と共に１つの電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間に印加された電位に従って、チャンバー４２０内にプラズマ放電を生成するように構成されてもよい。さらに、複数の電極４１０はボンディングワイヤー１２０の周囲を各々部分的に包囲し、ボンディングワイヤー１２０と共に複数の電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間に印加された電位に従って、チャンバー４２０内にプラズマ放電を生成するように構成されてもよい。さらに、複数の電極４１０はボンディングワイヤー１２０の周囲を各々部分的に包囲し、ボンディングワイヤー１２０を伴わずに複数の電極４１０間に印加された電位に従って、プラズマ放電を生成するように構成されてもよい。即ち、前記プラズマ放電は、ボンディングワイヤー１２０の近傍で生成されるものである。
【００５０】
前記生成されたプラズマによって付与されたエネルギーは、前記印加された電位に従ってボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を実質的に分離する（即ち実質的に除去する）。
【００５１】
１若しくはそれ以上の電極４１０は、前記１若しくはそれ以上の電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間に所定の間隙を置いてチャンバー４２０の内部に配置される。このような間隙は、選択された前記プロセスガスおよび前記プロセスガスの気圧に基づいて事前に決定される。例えば、前記プロセスガスの気圧が高いほど前記事前に決定された間隙が小さくなる。
【００５２】
前記プロセスガスは、例えば、ｉ）空気、ｉｉ）ヘリウムと、窒素と、アルゴンと、および／または酸素とを含むガス、ｉｉｉ）酸素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素との混合ガス、またはｉｖ）水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素との混合ガスである。
【００５３】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、酸素を含むプラズマ放電によって生成されたプラズマ４０５は、有機不純物を除去すると同時にボンディングワイヤーの表面を酸化する可能性もある。銅のボンディングワイヤー上の有機不純物含む不純物が酸素を含む前記プラズマ４０５によって除去される場合、還元ガス（即ち、例えば水素および／または水素と窒素の組み合わせを含むもの）を含む第２のプラズマチャンバー(図示せず)を使用して前記ボンディングワイヤー１２０の表面上の酸化を除去することもできる。銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、表面酸化物および有機不純物などのその他の不純物を除去するために、前記プロセスガスは、水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素の何れかとの混合物であることが好ましい。
【００５４】
第１の開口部４３０および第２開口部４４０はチャンバー４２０から前記プロセスガスを除去する排気口として機能するが、前記チャンバーは前記プロセスガスを除去する別個の排気口４６０をチャンバー４２０に含んでもよい。
【００５５】
チャンバー４２０は約１００ミリトル〜約１気圧の範囲の減圧された気圧で動作するように構成されている。チャンバー４２０内の気圧を約１気圧未満に減圧することにより、より低電圧でのプラズマの生成が可能となる。即ち、チャンバー４２０内の気圧が減圧されると、それに対応したより低電圧でプラズマ放電が開始される。チャンバー４２０は、前記第１の開口部４３０、前記第２の開口部４４０、および／または前記別個の排気口４６０によって減圧器４７０（例えば減圧ポンプまたはベンチュリ管）に連結されており、これらによりチャンバー４２０内は約１気圧未満に減圧される。開口部４３０、４４０、および選択的開口部４５０から流入するガスと前記減圧器４７０を併用することにより、チャンバー４２０内において約１気圧未満の値の平衡圧が確立される。このような実施形態において、図６は開口部４３０および４４０から流出するガス（方向を示す矢印を使用して図示）を示しているが、ガスがこれらの開口部から流入することは明白である。
【００５６】
さらに、チャンバー４２０内のプラズマ放電の間隔および／または強度を制御するために、前記プラズマ電極４１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を制御してもよい。前記プラズマ電極４１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を異なる期間に制御することによりプラズマ放電を制御し、その他の期間に、例えば前記接合配線の導通試験のような試験を可能とすることが考えられる。
【００５７】
交流電位を前記複数の電極４１０の１つまたは１若しくはそれ以上の電極４１０およびボンディングワイヤー１２０に供給することによって発生する交流放電においては、１若しくはそれ以上の電極４１０の表面に誘電体被覆が含まれていてもよく、それによって誘電体バリア放電が発生する。即ち、前記１若しくはそれ以上の電極４１０の各々が誘電体表面被覆を有してもよい。
【００５８】
図７および図８は、ワイヤーボンダー１００に使用できるその他のワイヤー洗浄装置５００および６００を図示した概略図である。
【００５９】
図７を参照すると、ワイヤー洗浄装置５００は、好ましくは約５ｋＨｚを超える周波数で、また、例えば無線またはマイクロ波の周波数範囲である交流放電によって複数の電極５１０間でプラズマ５０５を生成するように構成されている。
【００６０】
ワイヤー洗浄装置５００は、少なくとも第１の開口部５３０と、第２の開口部５４０と、第３の開口部５５０とを有するチャンバー５２０を含み、ボンディングワイヤー１２０は第１の開口部５３０および第２の開口部および５４０を通過し、第３の開口部５５０はプロセスガスをチャンバー５２０内に流入させる吸気口である。ワイヤー洗浄装置５００は、さらに、ボンディングワイヤー１２０の周囲を囲む複数の電極５１０を含み、この複数の電極５１０は、当該電極５１０および／またはボンディングワイヤー１２０に印加された電位に従って、ボンディングワイヤー１２０と共にチャンバー５２０内でプラズマ放電を生成するように構成されている。
【００６１】
前記生成されたプラズマ５０５によって付与されたエネルギーは、ボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を実質的に分離する（即ち、実質的に除去する）。
【００６２】
１若しくはそれ以上の電極５１０は、前記１若しくはそれ以上の電極５１０とボンディングワイヤー１２０との間に所定の間隙を空けてチャンバー５２０の内側または外側に配置される。
【００６３】
前記プロセスガスは、ｉ）空気、ｉｉ）ヘリウムと、窒素と、アルゴンと、および／または酸素とを含むガス、ｉｉｉ）酸素とヘリウム、アルゴン、および／または窒素のうち、１若しくはそれ以上との組み合わせを含む混合ガス、またはｉｖ）水素とヘリウム、アルゴン、および／または窒素のうち、１若しくはそれ以上との組み合わせを含む混合ガスであってよい。
【００６４】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、酸素を含むプラズマは、有機不純物を除去すると同時に、前記銅または銅合金のボンディングワイヤーの表面を酸化させる可能性もある。銅のボンディングワイヤー上の有機不純物を含む不純物が酸素を含むプラズマ５０５によって除去される場合、還元ガス（即ち、例えば水素および／または水素と窒素の組み合わせを含むもの）を含む第２のプラズマチャンバー（図示せず）を使用してチャンバー５２０内に生じた酸化を除去することもできる。銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、表面酸化物および有機不純物などのその他の不純物を除去するために、前記プロセスガスは、水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素の何れかとの混合物であることが好ましい。
【００６５】
第１の開口部５３０および第２の開口部５４０はチャンバー５２０から前記プロセスガスを除去する前記排気口として機能するが、前記チャンバーは前記プロセスガスを除去する別個の排気口５６０を含んでもよい。
【００６６】
チャンバー５２０は、約１００ミリトル〜約１気圧の範囲の減圧された気圧で動作するように構成されている。好適な１実施形態において、前記チャンバー内の前記気圧は、約５０トルと約１気圧との間である。チャンバー５２０内の気圧を１気圧未満に減圧することにより、より低電圧でのプラズマの生成が可能となる。即ち、チャンバー５２０内の気圧が減圧されると、それに対応したより低電圧でのプラズマ放電が開始される。チャンバー５２０は、第１の開口部５３０、第２の開口部５４０、および／または別個の排気口５６０によって減圧器５７０（例えば減圧ポンプまたはベンチュリ管）に連結されており、これらにより、チャンバー５２０内は約１気圧未満に減圧される。開口部５３０、５４０、および選択的開口部５５０から流入するガスと前記減圧器５７０を併用することにより、チャンバー５２０内において約１気圧未満の値の平衡圧が確立される。このような実施形態において、図７は開口部５３０および５４０から流出するガス（方向を示す矢印を使用して図示）を示しているが、ガスがこれらの開口部から流入することは明白である。
【００６７】
さらに、チャンバー５２０内の前記プラズマ放電の間隔および／または強度を制御するために、前記電極５１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を制御してもよい。前記プラズマ電極４１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を異なる期間に制御することによりプラズマ放電を制御し、その他の期間に、例えば前記結合配線の導通試験のような試験を可能とすることが考えられる。
【００６８】
前記複数の電極５１０に交流電位を供給することによって発生する交流放電においては、１若しくはそれ以上の電極５１０の表面は誘電体被覆を含んでもよく、それによって誘電体バリア放電が発生する。即ち、前記複数の電極５１０の各々は、誘電体表面被覆を有してもよい。さらに、チャンバー５２０は、誘電性材料で形成されてもよく、前記複数の電極５１０は、チャンバー５２０の周囲を包囲するようにチャンバー５２０の外側表面に沿って配置されてもよい。
【００６９】
前記複数の電極５１０は、チャンバー５２０の外側の周囲に間隔をあけて配置されたリング状の形状であり、対となるリング形状の電極５１０に交流（ＡＣ）電位を印加することによって別個のプラズマ帯域を生成する。この場合、ボンディングワイヤー１２０は、対となるリング形状の電極５１０と共に電気回路の一部を形成する。図７に示した例示的な実施形態には１対の電極のみ示されているが、任意数の対の電極を提供して別個の対のプラズマ帯域を生成することもできる。
【００７０】
簡略化のために、図７および図８に示した実施形態に共通の要素は省略する。図８を参照すると、ワイヤー洗浄装置６００は、さらに、ボンディングワイヤー１２０の軸に実質的に平行に、且つボンディングワイヤー１２０に隣接して延びる追加的な電極６１０を含み、プラズマ放電によって発生した交流電流の大部分はこの追加的な電極６１０を通じて伝播する。即ち、ＡＣ電流はボンディングワイヤー１２０ではなく、追加的な電極６１０を通って流れる。これによって、洗浄されるべきボンディングワイヤー１２０の抵抗加熱、およびボンディングワイヤー１２０内に発生した電気ノイズを低減できる。
【００７１】
図９を参照すると、ワイヤー洗浄装置７００は、直流プラズマ放電または交流プラズマ放電によって１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０から１若しくはそれ以上のプラズマジェット７０５を生成するように構成されている。本明細書においては、プラズマジェット装置とは、その内部でプラズマ放電を生成し、前記プラズマ放電によって発生した前記プラズマを特定の方向（即ちボンディングワイヤー１２０に向かって）方向付ける装置を指す。一般に、前記プラズマは、前記プラズマを前記特定の方向に吹きつけることによって方向付けられる。
【００７２】
前記プラズマジェット７０５は、連続的またはパルスである。ボンディングワイヤー１２０にパルス型プラズマジェット７０５を提供する１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０を使用することによって、例えば前記プラズマ・ジェット・パルスがボンディングワイヤー１２０に作用していない時に、ボンディングワイヤー１２０の導通試験測定およびその他の測定を実施できる。このように、これら測定は、前記プラズマ放電によって蓄積された充電によるノイズが低減されるか、または実質的に除去される期間に実施できる。ワイヤー洗浄装置７００は、少なくとも第１の開口部７２０および第２の開口部７３０と、選択的な第３の開口部７４０とを有するチャンバー７５０を含み、ボンディングワイヤー１２０は第１の開口部７２０および第２開口部７３０を通過し、第３の開口部７４０はチャンバー７５０内にプロセスガスを流入させる吸気口である。ワイヤー洗浄装置７００は、さらに、１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０を含み、各々はボンディングワイヤー１２０に隣接して当該ボンディングワイヤー１２０の周方向に対して間隔を空けた構成で提供され、これにより各プラズマジェット装置７１０からのプラズマジェット７０５はボンディングワイヤー１２０の一部分に対して方向付けられて、ボンディングワイヤー１２０に向けてプラズマ放電を生成する。
【００７３】
前記生成されたプラズマジェット７０５によって付与されたエネルギーにより、ボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を実質的に分離する（即ち実質的に除去する）。前記プラズマジェットを生成するために前記プラズマジェット装置７１０の各々に使用するプロセスガスは、ｉ）空気、ｉｉ）ヘリウムと、窒素と、アルゴンと、および／または酸素とを含むガス、ｉｉｉ）酸素とヘリウム、アルゴン、および／または窒素との混合ガス、ｉｖ）水素とヘリウム、アルゴンおよび／または窒素との混合ガスである。前記プロセスガスは、吸気口７６０を経由して前記プラズマジェット装置７１０に提供される。
【００７４】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、酸素を含むプラズマジェットからのプラズマは、有機不純物を除去すると同時にボンディングワイヤーの表面を酸化する可能性もある。銅または銅合金のボンディングワイヤー上の有機不純物を含む不純物が酸素を含むプラズマによって除去される場合、還元ガス（例えば、水素および／または水素と窒素の組み合わせを含むもの）を含む第２のチャンバー（図示せず）を使用してチャンバー７５０内に生成された酸化を除去することもできる。
【００７５】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、表面酸化物および有機不純物などその他の不純物を除去するために、前記プロセスガスは、水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素との混合であることが好ましい。
【００７６】
第１の開口部７２０および第２開口部７３０はチャンバー７５０から前記プロセスガスを除去する排気口として機能するが、チャンバー７５０は、前記プロセスガスを除去する別個の排気口７６０を含んでもよい。
【００７７】
チャンバー７５０は、約１００ミリトル〜約１気圧の範囲の減圧された気圧で動作するように構成されている。チャンバー７５０内の気圧を約１気圧未満に減圧することにより、より低電圧でのプラズマの生成が可能となる。即ち、前記チャンバー内の気圧が減圧されると、それに対応したより低電圧でプラズマ放電が開始される。チャンバー７５０は第１の開口部７２０、第２の開口部７３０、および／または別個の排気口７６０によって減圧器７７０（例えば減圧ポンプまたはベンチュリ管）に連結されており、これらによってチャンバー７５０内は約１気圧未満に減圧される。即ち、減圧器７７０は、第１の開口部７２０、第２の開口部７３０、または別個の排気口７６０のうちの少なくとも１つと流通して、チャンバー７５０内の気圧を約１気圧未満に減圧する。
【００７８】
１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０は、前記１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０の各々とボンディングワイヤー１２０との間に所定の間隙を空けてチャンバー７５０の内部に配置される。
【００７９】
図９に図示された例示的な実施形態においては、２つのプラズマジェット装置７１０を図示したが、間隔を空けて配置された任意数のプラズマジェット装置を提供することができる。ボンディングワイヤー１２０の周囲全体が少なくとも１つのプラズマジェット装置７１０からのプラズマに直接晒されていることが好ましい。
【００８０】
本明細書の中に開示された洗浄装置および技術は、例えばボールボンディング装置およびウェッジボンディング装置に適用可能であることを含め、種々のワイヤーボンディング作業（例えば正ボンディング作業（ｆｏｒｗａｒｄ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）、逆ボンディング作業（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｏｎｓ）に適用可能である。
【００８１】
本発明について、主に半導体ダイとリードフレームと間のボンディングワイヤーに関連させて説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではない。本発明は、多くの基板の何れかにワイヤーボンディングされるように構成された多くの半導体素子の何れかに適用可能である。
【００８２】
本発明について、主にボンディングワイヤーの洗浄に関連させて説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えばボンディングワイヤーの定義の範囲内として、例えば接合用途に使用される導電リボンのような半導体素子（例えばダイ、チップなど）の接合に使用されるその他の種類の導電性材料が考えられる。
【００８３】
さらに、本明細書の中で開示した洗浄システムおよび技術は、前記ワイヤーボンディング処理中のボンディングワイヤーの洗浄に限定されるものではない。例えば、本明細書の中で開示した洗浄システムおよび技術は、前記ワイヤーボンディング作業に関連して洗浄されるのに対して、前記ワイヤー自体の製造中にボンディングワイヤーを洗浄するために使用することもできる。このように、前記ワイヤーが製造された後で巻き取られる用途において、前記巻取り作業の前に、本明細書の中で開示したシステムを使用して（およびその技術に従って）前記ワイヤーを洗浄することができる。
【００８４】
さらに、本明細書の中で開示した洗浄装置および技術は、ワイヤーボンディング作業に関わる基板の導電領域（例えばリードフレームの導電パッド）を含む（これに限定されるものではないが）基板の洗浄に使用することもできる。同様に、本明細書の中で開示した洗浄装置および技術は、ワイヤーボンディング作業に関わるこのような半導体素子の導電領域（例えばダイ上の導電パッド）を含む（これに限定されるものではないが）半導体素子（例えばダイ、チップ）の洗浄に使用することができる。
【００８５】
本明細書の中で本発明の好適な実施形態が図示され、説明されているが、そのような実施形態は例としてのみ提供されることが理解されるべきである。本発明の範囲および要旨から逸脱することなく、数多くの変形、変更、および代替を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
本発明は、本明細書の中で特定の実施形態を参照して図示および説明されるが、その示された詳細に限定されることを意図しない。むしろ、その特許請求の範囲における等価物の要旨の範囲内において、且つ本発明から逸脱することなく、前記詳細に種々の修正が行なわれてもよい。
慣行により、図面の種々の特徴は縮尺比に従っていないことが強調される。むしろ、前記種々の特徴は、明確さのために任意に拡大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１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンダー１００の供給機構を図示した概略図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンダー１００によってボンディングされる半導体ダイ２００および基板２１０の部分的な上面図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態に従った補償装置１９０を図示した概略図である。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態に従った別の補償装置１９５を図示した概略図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態に従った洗浄装置３００を図示した概略図である。
【図６】図６は、本発明の例示的な実施形態に従った別の洗浄装置４００を図示した概略図である。
【図７】図７は、本発明の例示的な実施形態に従ったさらに別の洗浄装置５００を図示した概略図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態に従ったさらに別の洗浄装置６００を図示した概略図である。
【図９】図９は、本発明の例示的な実施形態に従ったさらに別の洗浄装置７００を図示した概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年３月３１日付けで出願された米国特許出願第１１／０９６，１４０号に対して優先権を主張するものであり、この参照によりその内容は本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、接合配線の前にファインワイヤー（ｆｉｎｅ ｗｉｒｅ）を洗浄するためのシステムに関し、より具体的には、前記ワイヤーのボンディング（接合）処理の直前に前記ファインワイヤーを一体的に洗浄して前記ワイヤー接合配線を改善するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータ制御を使用し、高速でのワイヤー配線の完了を可能とする自動ワイヤーボンダーは、本発明の譲受人と同一の譲受人であるＫｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許第４，２６６，７１０号明細書および第４，２３９，１４４号明細書に記載され、公知である。一般に、このような配線を行なうために使用される前記ファインワイヤーに対して前記ボンディング工程の一環としては洗浄は行われず、当該ワイヤーの表面上の不純物がボンディングツールによって生成されたボール接合部および／またはウェッジ接合部の接合強度を低下させる可能性がある。例えば、前記ファインワイヤーの表面は、当該ファインワイヤーがそれ自体に膠着し、それによって繰出す過程で切れないように潤滑剤で被覆されているので、この潤滑剤に少なくとも一部起因して、前記ボール接合部および／または前記ウェッジ接合部内に不純物が発生して接合強度を低下させる可能性がある。さらに、前記不純物（例えば前記潤滑剤）が前記ワイヤーボンダーのワイヤー・ボンディング・ツールのキャピラリの中を通過するため、前記不純物の一部がキャピラリを汚染してキャピラリのより頻繁な交換および／または洗浄の原因となる可能性がある。
【０００４】
半導体素子（例えばダイおよびチップなどのディスクリート素子、ＶＬＳＩ素子など）は、より高密度になってきており、キャリアまたはパッケージ上のリード接続部にワイヤーボンディングされる必要があるリードパッド（即ち前記ＶＬＳＩ素子の電極）がより多く使用されている。即ち、前記ワイヤーボンディングには、前記半導体素子の前記リードパッドへの前記ファインワイヤーのボールボンディングおよび前記キャリアまたはパッケージ上の前記リード接続部への前記ファインワイヤーのボンディングが含まれる。前記より高密度の素子の結果として、前記リードパッドおよび前記リード接続部はより小型化しており、前記ボールボンディングおよびウェッジボンディング処理によって生成される前記接合部内の不純物が、より大きな問題となってきている。さらに、前記ワイヤーの不純物は、ボールの形成工程を妨げ、不均一なボールサイズ／形状の原因となる。
【０００５】
前記ボンディングワイヤーの最適な材料は従来から金であったが、銅ボンディングワイヤー（およびその他の材料）の使用が増加している。金とは異なって、銅ワイヤーの表面は、通常、酸化銅によって汚染されている。これら酸化物は、第１および第２の接合部における接合部形成に悪影響を及ぼす。
【０００６】
従って、ワイヤー接合部の不純物を減少させるシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【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よれば、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムが提供される。前記ワイヤー洗浄システムはチャンバーを含み、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーはワイヤーボンディングされる前に、このチャンバーを通過して延出する。前記ワイヤー洗浄システムは、また、前記ワイヤーがワイヤーボンディングされる前に、前記チャンバー内で当該ワイヤーから不純物を除去するエネルギー源も含む。
【０００８】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、ワイヤーボンディング装置が提供される。前記ワイヤーボンディング装置は、ワイヤーを受入れて当該ワイヤーをある位置にボンディングするように設定されたワイヤー・ボンディング・ツールを含む。前記ワイヤーボンディング装置は、また、前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に前記ワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムも含む。前記ワイヤー洗浄システムは、（１）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に通過するチャンバーと、（２）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に、前記チャンバー内で前記ワイヤーから不純物を除去するエネルギー源とを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の例示的な実施形態によれば、半導体素子の導電パッドと基板の導電パッドとの間でワイヤーをボンディングするための方法が提供される。前記方法は、前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間で前記ワイヤーをボンディングする前に、前記ワイヤーから不純物を除去する工程を含む。前記方法は、また、前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間で前記ワイヤーをボンディングする工程も含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
前記図中、同様の番号は同様の特徴を表す。
【００１１】
本明細書においては、「チャンバー」という用語は、任意の閉ざされた構造体、あるいはエネルギー源およびワイヤーと関連付けて使用される任意の構造体を指すことが意図される。前記チャンバーは別個の装置であってもよく、またはワイヤーボンダーと一体であってもよい。例えば、ボンディングツールがそのようなチャンバーを含んでもよい。前記チャンバーは、前記チャンバーの中を通過する前記ワイヤーを少なくとも部分的に囲んでもよく、または前記チャンバーは、前記ワイヤーから不純物を除去するために前記エネルギー源に関連付けて使用される任意の構造体であってよく、例えば、紫外光エネルギー源からワイヤーに向けて光を反射する構造体、プラズマ放電エネルギー源からのプラズマ放電を容易にする構造体、および／またはプラズマ・ジェット・エネルギー源からのプラズマジェット放電を容易にする構造体であってよい。
【００１２】
本明細書においては、「不純物」という用語は、ボンディングワイヤー上に存在する任意の望ましくない物質を指すことが意図される。例えば、そのような不純物には、潤滑剤、有機不純物、無機不純物、酸化物などが含まれる。
【００１３】
本明細書においては、基板という用語は、プリント回路基板、リードフレーム、カードなどを含む（これに限定されるものではない）半導体素子がワイヤーボンディングされる任意の構造を指す。
【００１４】
本明細書においては、半導体素子という用語は、半導体ダイ、半導体チップ、ＶＬＳＩ素子、集積回路など、および基板にワイヤーボンディングされる目的の、その他任意の素子を含む多くの素子の何れかを指す。
【００１５】
本明細書においては、導電パッドという用語は、ワイヤーがボンディングされる半導体素子、または基板の一部として一体化された接触子を含む任意の接触子を指す。
【００１６】
本明細書においては、エネルギー源という用語は、ワイヤーから不純物を除去するために使用できる任意のエネルギー源を指す。本明細書の中で開示される例示的なエネルギー源には、プラズマ放電エネルギー源、紫外光エネルギー源、およびプラズマ・ジェット・エネルギー源が含まれる。
【００１７】
図１は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンダー１００の供給機構を図示した概略図である。
【００１８】
図２は、ワイヤーボンダー１００によってボンディングされる半導体ダイ２００および基板２１０の部分的な上面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、ワイヤーボンダー１００は、ボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０を受け入れるようなっており、ダイバータ１３０と、エアーガイド１４０と、洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）と、テンショナ１６０と、ワイヤークランプ１７０と、ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｌａｍｅ ｏｆｆ（ＥＦＯ）装置（図示せず）と、ボンディングツール移動装置(図示せず)と、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０と、基板運搬装置(図示せず)と、補償装置１９０または１９５とを含んでもよい。ボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０により、当該スプール１１０の周囲に巻かれたボンディングワイヤー１２０の供給が可能になり、当該ボンディングワイヤー１２０がダイバータ１３０、エアーガイド１４０、洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）、補償装置１９０または１９５、テンショナ１６０、およびワイヤークランプ１７０を経由してワイヤー・ボンディング・ツール１８０に供給される。即ち、１００μｍ未満（例えば５〜１００μｍ）の直径を有する細繊度のボンディングワイヤー１２０は、半導体ダイ２００のリードパッド２３０と、それに対応する基板２１０のリード接続部２４０との間の複数のボンディングワイヤー部２２０をボンディングするためのワイヤー・ボンディング・ツール１８０に供給される。
【００２０】
ワイヤー洗浄システム（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）はワイヤーボンダー１００に一体的に取り付けられ、且つ着脱可能なスプール１１０とワイヤー・ボンディング・ツール１８０との中間のワイヤーボンディング経路に配置されており、ボンディングワイヤー１２０がワイヤー・ボンディング・ツール１８０に挿入される前にボンディングワイヤー１２０の表面上の不純物の少なくとも一部（および好ましくは、実質的に前記不純物の全て）を除去する。
【００２１】
ボンディングワイヤー１２０の方向を着脱可能なスプール１１０からワイヤー・ボンディング・ツール１８０の方向に変えるために、ダイバータ１３０が提供される。さらに、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０への円滑かつ継続的なワイヤーの供給を確実にするために、エアーガイド１４０が提供される。さらに、ワイヤーボンディングのサイクルの所定の時間フレーム中に、テンショナ１６０によりボンディングワイヤー１２０に対して所定の大きさの張力が供給される。ワイヤークランプ１７０はボンディングワイヤー１２０を解放自在に締め付け、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０と共に、またはワイヤー・ボンディング・ツール１８０とは別個に移動するように構成されており、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０を通過するようにボンディングワイヤー１２０を供給し、および／または第２の接合部（例えばウェッジ接合部）が作成された後にボンディングワイヤー１２０を切断する。
【００２２】
ボンディングワイヤー１２０は、例えば、金、金合金、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金などで形成されてもよい。さらに、ボンディングワイヤー１２０が着脱可能なスプール１１０上でそれ自体に膠着することを防ぐために、ボンディングワイヤーが巻き取られる前に、その表面に潤滑剤を塗布してもよい。即ち、仮に前記潤滑剤がない場合、着脱可能なスプール１１０上で重なり合ったボンディングワイヤー１２０内の近接した原子が相互に結合して、ボンディングワイヤー１２０が意図したよりも早くに切断されてボンディングワイヤー１２０のワイヤー・ボンディング・ツール１８０への供給が望ましくない状態で停止してしまう可能性がある。
【００２３】
図１に図示した本発明の例示的な実施形態においては一特定の構成を示すが、補償装置１９０または１９５が洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）の下方向に配置されて提供されている限り、ボンディング（接合）を提供する構成要素（即ち、ダイバータ１３０、エアーガイド１４０、洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００、補償装置１９０または１９５、テンショナ１６０、解放自在のクランプ１７０、およびワイヤー・ボンディング・ツール１８０）の一部または全てを具備する接合供給機構を有する任意数のその他の構成を提供できると考えられる。さらに、本発明が補償装置を伴わない洗浄装置を含む種々の実施形態を含むことは明白である。
【００２４】
ダイバータ１３０、エアーガイド１４０、前記洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）、およびテンショナ１６０は特定の順番に図示されているが、これらの構成要素の順番は異なってもよいと考えられる。例えば、ボンディングワイヤー１２０がワイヤー・ボンディング・ツール１８０に挿入される前にボンディングワイヤー１２０から不純物を除去するために、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）は、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０とボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０との間の任意の場所に動作可能に配置されてもよい。
【００２５】
ワイヤー・ボンディング・ツール１８０（例えばキャピラリツール）は中空内部を有する形状に形成されており、ボンディングワイヤー１２０はワイヤー・ボンディング・ツール１８０に移動自在に挿通される。ワイヤー・ボンディング・ツール１８０から延出するボンディングワイヤー１２０の先端にはボールが形成される（例えば、ＥＦＯ装置によって前記ボールを生成できる）。即ち、例えばＥＦＯ装置がボンディングワイヤー１２０の先端上にスパークを発生させて、このようなボールを生成する。
【００２６】
図２を参照すると、（例えば前記ＥＦＯ装置によって）前記ボールが形成された後に、前記ボールは、半導体ダイ２００のそれぞれのリードパッド２３０にボールボンディングされる。ワイヤー・ボンディング・ツール１８０は、ワイヤー・ボンディング・ツール移動装置によって、基板２１０の対応するリード接続部２４０に対応する場所に移動され、ボンディングワイヤー１２０は、次に、それに対応する基板２１０のリード接続部２４０にウェッジボンディングされる。即ち、ワイヤー・ボンディング・ツール１８０は、ボンディングワイヤー１２０の着脱可能なスプール１１０からボンディングワイヤー１２０を受け入れ、半導体ダイ２００のそれぞれのリードパッド２３０と、それに対応する基板２１０のリード接続部２４０との間でそれぞれのボンディングワイヤー部２２０をボンディングするようになっている。
【００２７】
図３および図４は、ワイヤーボンダー１００と共に使用できる、例示的な補償装置１９０および１９５をそれぞれ図示した概略図である。
【００２８】
補償装置１９０または１９５を、選択的に、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）より下方向の前記ボンディングワイヤー経路に配置してもよく、これにより補償装置１９０を通過して移動する、または補償装置１９５を通過して移動するボンディングワイヤー１２０を能動的に冷却し、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００、４００、５００、６００、または７００）によるボンディングワイヤー１２０の加熱を補償する。
【００２９】
図３に図示するように、補償装置１９０は、冷却装置８００と、熱交換器８１０と、調節装置８２０とを含んでもよい。調節装置８２０は、熱交換吸気口８３０および排気口８４０、および循環装置（図示せず）を経由して調節装置８２０と前記熱交換器８１０の調節装置側８１２との間で還元ガスまたは希ガスを循環させることにより、一定の不純物が前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）によって除去された後にボンディングワイヤー１２０の再汚染の可能性を低減することができる。冷却装置８００は、交換吸気口８３５および排気口８４５を経由して、冷却装置８００と前記熱交換器８１０の冷却装置側８１４との間で冷却ガスを循環させ、この冷却ガスによる熱交換によって前記還元ガスまたは希ガスの温度を低下させる。
【００３０】
調節装置８２０はチャンバー８８０を含み、このチャンバー８８０は、（１）所定の温度の還元ガス（例えば水素および／または水素と窒素、アルゴン、ヘリウムなどとの組み合わせ）または希ガス（例えばヘリウム、ネオン、またはアルゴン）を循環させて、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）が能動的にボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を除去した後にボンディングワイヤー１２０を冷却し、（２）実質的に不純物を含まない環境を提供し、および／または（３）ボンディングワイヤー１２０の表面から除去された不純物が前記ボンディングワイヤー１２０に再結合することを防止するように構成されている。
【００３１】
この構成においては、チャンバー８８０を通して、前記還元ガスまたは希ガスを熱交換器８１０の調節装置側８１２へ循環させる。熱交換器８１０において、例えば冷却ガスと、前記還元ガスまたは希ガスとの間で熱交換が行われる。
【００３２】
調節装置８２０は、第１および第２の開口部８６０および８７０が前記還元ガスまたは希ガスをチャンバー８８０から除去する排気口として機能するが、前記還元ガスまたは希ガスを除去する（例えば排気する）別個の排気口８５０を含んでもよい。
【００３３】
前記調節装置８２０は、前記排気口８５０、８６０および／または８７０を通して除去／排気された前記還元ガスまたは希ガスを継続的に供給／再供給するために、更なる開口部８９０によってガス供給源と連結されてもよい。
【００３４】
前記冷却装置８００をガス冷却装置として図示したが、当該冷却装置８００はボンディングワイヤー１２０から過剰な熱を除去してボンディングワイヤー１２０の温度を低下させるために能動的な冷却を提供することのできる任意の冷却装置であってよく、例えば、冷却ファン、液体冷却装置、または熱電冷却装置であってもよいと考えられる。
【００３５】
本発明の例示的な実施形態によれば、ボンディングワイヤー１２０が補償装置１９０を出る時の温度は、前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）に挿入された時の温度と実質的に同一である。
【００３６】
図４に示すように、ワイヤーボンダー１００は、代替的に、１若しくはそれ以上のノズル装置９００を有する補償装置１９５を含んでもよく、このノズル装置９００は前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）がボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を除去した後に、ボンディングワイヤー１２０を横切るように所定の温度の還元ガスまたは希ガスを吹き付けて、ボンディングワイヤー１２０を能動的に冷却し、ボンディングワイヤー１２０の表面から除去された不純物によってボンディングワイヤー１２０が再度汚染される可能性を低減するように構成されている。これは、ボンディングワイヤー１２０が前記ボンディングワイヤーの経路に隣接して提供された１若しくはそれ以上のノズル装置９００を通過して移動する時に、前記還元ガスまたは希ガスが１若しくはそれ以上のノズル装置９００を通過してボンディングワイヤー１２０に噴霧されることで達成される。このように、前記還元ガスまたは希ガスは、前記ワイヤー洗浄装置(例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００)によって除去された不純物と結合することで、前記ボンディングワイヤー１２０の再汚染の可能性を実質的に低減しているものである。
【００３７】
図３〜図４に図示された補償装置１９０および１９５は、本来、例示的である。本発明に従って洗浄されたボンディングワイヤーを冷却するための、代替的手段およびより簡便な手段（例えば低速の強制空気またはガス）が考えられる。
【００３８】
次に図５〜図９を参照して、ボンディングワイヤー１２０が前記ワイヤー洗浄装置（例えば１若しくはそれ以上の洗浄装置３００，４００，５００，６００、または７００）を通過する際、ボンディングワイヤー１２０の表面上の不純物（例えば前記潤滑剤およびその他の不純物）は、紫外光放射装置およびオゾン発生装置の組み合わせ３００（図５）、プラズマ放電装置４００（図６）、ワイヤー洗浄装置５００（図７）、ワイヤー洗浄装置６００（図８）、および／またはプラズマジェット放電装置７００（図９）などのうちの１若しくはそれ以上によって除去される。
【００３９】
図５は、ワイヤーボンダー１００と共に使用されるワイヤー洗浄装置３００を図示した概略図である。
【００４０】
図５を参照すると、ワイヤー洗浄装置３００は、紫外光を放射するようになっている光源３１０（例えばＵＶ電球）を受け入れるように構成されている。光源３１０は、酸素分子と前記放射された紫外光との相互作用に基づいてオゾンを生成することができ、それにより前記紫外光および前記生成されたオゾンがボンディングワイヤー１２０の表面上の不純物と相互作用する。前記放射された紫外光および前記生成されたオゾンの組み合わせによる付与エネルギーによって、ボンディングワイヤー１２０の表面から前記不純物を実質的に分離する（即ち実質的に除去する）。
【００４１】
ワイヤー洗浄装置３００は第１の開口部３３０と第２の開口部３４０とを有するチャンバー３２０を含み、ボンディングワイヤー１２０がチャンバー３２０の第１および第２の開口部３３０および３４０を通過する。チャンバー３２０は、高反射性材料で形成されてもよく、または、その内側表面上に高反射性材料を含んでもよい。例示的な反射性材料には、アルミニウム、ステンレススチール、クロムメッキ、ニッケル、ニッケルメッキ、およびそれらの合金が含まれる。さらに、そのような反射性材料は保護層（例えばガラス）によって被覆されている場合もある。チャンバー３２０の内部の反射率は、約７０％以上であることが好ましい。ワイヤー洗浄装置３００は、さらに、混合ガスをチャンバー３２０に提供する吸気口３５０、およびチャンバー３２０内から前記混合ガスを排気する排気口３６０を含む。チャンバー３２０に提供される前記混合ガスは、前記混合ガスの重量に対して約０重量％から５０重量％の範囲の酸素分子を含んでもよい。
【００４２】
排気口３６０は、チャンバー３２０から前記混合ガスを排気し、ボンディングワイヤー１２０がワイヤー洗浄装置３００のチャンバー３２０を通過することを可能とする第１および第２の開口部３３０および３４０、および／または前記混合ガスを排気するチャンバー３２０内の別の開口部３７０を含んでもよい。
【００４３】
ワイヤーボンダー１００は、さらに、ワイヤーボンダー１００上に配置され、オゾンを生成する別個のオゾン生成器３９０を有するオゾン提供装置３８０を含み、空気、窒素、ヘリウム、および／またはアルゴンなどのキャリアガスを使用してワイヤー洗浄装置３００のチャンバー３２０内にオゾンを供給する。紫外光およびオゾンの組み合わせは、例えば有機不純物を除去する上で、個々の紫外光またはオゾンよりもかなり効果的である。別個のオゾン生成器３９０を含むことにより、紫外光単独よりも高いオゾン濃度が生成でき、これによりボンディングワイヤー１２０からの不純物の除去が改善され、ワイヤー洗浄装置３００を通過するボンディングワイヤー１２０のより高いスループットを可能にする。
【００４４】
光源３１０は、ボンディングワイヤー１２０の経路と平行方向に延びるように位置することが好ましい。チャンバー３２０は、楕円形（即ち、ボンディングワイヤー１２０の経路と垂直の平面において楕円形）であるのが好ましく、またボンディングワイヤー１２０および光源３１０が楕円形のチャンバー３２０の中心に相当するそれぞれの軸に沿って延びることが好ましい。即ち、光源３１０を前記楕円形の１つの中心に配置し、ボンディングワイヤー１２０をもう１つの中心に配置することにより、ボンディングワイヤー１２０によって吸収される光の量が増加し（例えば最大化し）、このような構成によって、ボンディングワイヤー１２０の表面の全体が、直接伝播、または前記チャンバー３２０の高反射面による反射のいずれかにより光源３１０からの紫外光に晒される。前記紫外光は、ボンディングワイヤー１２０に接触せずにボンディングワイヤー１２０の近傍に（例えば隣接して）位置することが好ましい。チャンバー３２０は、空気または酸素分子を含むその他の混合ガスを用いて約１〜３００秒毎にチャンバー３２０の容量に等しい混合ガスの容量を除去することによって、低流量で排気されるのが好ましい。
【００４５】
光源３１０は、前記酸素との相互作用によってオゾンを生成することが可能だが、また、オゾンを酸素原子および酸素分子に分離することが可能な波長も生成する。即ち、ボンディングワイヤー１２０は、オゾン、酸素原子、および紫外光に同時に晒される可能性がある。オゾンは有毒物質であり、ワイヤーボンダー１００の特定部分に有害な影響を及ぼす可能性があるため、チャンバー３２０を流出するオゾンを捕捉、除去、および／または破壊するオゾン除去装置（図示せず）がチャンバー３２０に隣接して提供されてもよい。
【００４６】
チャンバー３２０は、約１気圧よりも低い気圧で動作するように構成されている。チャンバー３２０は、第１の開口部３３０、前記第２の開口部３４０、および／または開口部３７０によって、減圧器または換気口（図示せず）に連結されており、これらによりチャンバー３２０内は約１気圧未満に減圧される。開口部３３０、３４０および／または開口部３５０から流入するガスと前記減圧器または換気口を併用することにより、チャンバー３２０内において約１気圧未満の値の平衡圧が確立される。このような実施形態において、図５は開口部３３０および３４０を流出するガス（方向を示す矢印を使用して図示）を示しているが、ガスがこれら開口部から流入することは明白である。
【００４７】
図６は、ワイヤーボンダー１００に使用できる別のワイヤー洗浄装置４００を図示する概略図である。
【００４８】
図６を参照すると、ワイヤー洗浄装置４００は、直流、または好ましくは交流放電によって、複数の電極４１０、または１若しくはそれ以上の電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間でプラズマ４０５を生成するように構成されている。このＡＣ放電の周波数は、約５ｋＨｚを超え、また、例えば無線またはマイクロ波の周波数範囲であることが好ましい。
【００４９】
ワイヤー洗浄装置４００は、少なくとも第１の開口部４３０と、第２の開口部４４０と、第３の開口部４５０とを有するチャンバー４２０を含み、ボンディングワイヤー１２０は第１の開口部４３０および第２の開口部４４０を通過し、第３の開口部４５０はプロセスガスをチャンバー４２０内に流入させる吸気口である。ワイヤー洗浄装置４００は、さらに、ボンディングワイヤー１２０の周囲を部分的に、または完全に包囲する１若しくはそれ以上の電極４１０を含み、この複数の電極４１０は、当該複数の電極４１０または前記１若しくはそれ以上の電極４１０およびボンディングワイヤー１２０に印加された電位に従って、ボンディングワイヤー１２０を伴って、または伴わずにチャンバー４２０内でプラズマ放電を生成するように構成されている。即ち、１つの電極４１０はボンディングワイヤー１２０の周囲を部分的に、または完全に包囲し、ボンディングワイヤー１２０と共に１つの電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間に印加された電位に従って、チャンバー４２０内にプラズマ放電を生成するように構成されてもよい。さらに、複数の電極４１０はボンディングワイヤー１２０の周囲を各々部分的に包囲し、ボンディングワイヤー１２０と共に複数の電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間に印加された電位に従って、チャンバー４２０内にプラズマ放電を生成するように構成されてもよい。さらに、複数の電極４１０はボンディングワイヤー１２０の周囲を各々部分的に包囲し、ボンディングワイヤー１２０を伴わずに複数の電極４１０間に印加された電位に従って、プラズマ放電を生成するように構成されてもよい。即ち、前記プラズマ放電は、ボンディングワイヤー１２０の近傍で生成されるものである。
【００５０】
前記生成されたプラズマによって付与されたエネルギーは、前記印加された電位に従ってボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を実質的に分離する（即ち実質的に除去する）。
【００５１】
１若しくはそれ以上の電極４１０は、前記１若しくはそれ以上の電極４１０とボンディングワイヤー１２０との間に所定の間隙を置いてチャンバー４２０の内部に配置される。このような間隙は、選択された前記プロセスガスおよび前記プロセスガスの気圧に基づいて事前に決定される。例えば、前記プロセスガスの気圧が高いほど前記事前に決定された間隙が小さくなる。
【００５２】
前記プロセスガスは、例えば、ｉ）空気、ｉｉ）ヘリウムと、窒素と、アルゴンと、および／または酸素とを含むガス、ｉｉｉ）酸素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素との混合ガス、またはｉｖ）水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素との混合ガスである。
【００５３】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、酸素を含むプラズマ放電によって生成されたプラズマ４０５は、有機不純物を除去すると同時にボンディングワイヤーの表面を酸化する可能性もある。銅のボンディングワイヤー上の有機不純物含む不純物が酸素を含む前記プラズマ４０５によって除去される場合、還元ガス（即ち、例えば水素および／または水素と窒素の組み合わせを含むもの）を含む第２のプラズマチャンバー(図示せず)を使用して前記ボンディングワイヤー１２０の表面上の酸化を除去することもできる。銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、表面酸化物および有機不純物などのその他の不純物を除去するために、前記プロセスガスは、水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素の何れかとの混合物であることが好ましい。
【００５４】
第１の開口部４３０および第２開口部４４０はチャンバー４２０から前記プロセスガスを除去する排気口として機能するが、前記チャンバーは前記プロセスガスを除去する別個の排気口４６０をチャンバー４２０に含んでもよい。
【００５５】
チャンバー４２０は約１００ミリトル〜約１気圧の範囲の減圧された気圧で動作するように構成されている。チャンバー４２０内の気圧を約１気圧未満に減圧することにより、より低電圧でのプラズマの生成が可能となる。即ち、チャンバー４２０内の気圧が減圧されると、それに対応したより低電圧でプラズマ放電が開始される。チャンバー４２０は、前記第１の開口部４３０、前記第２の開口部４４０、および／または前記別個の排気口４６０によって減圧器４７０（例えば減圧ポンプまたはベンチュリ管）に連結されており、これらによりチャンバー４２０内は約１気圧未満に減圧される。開口部４３０、４４０、および選択的開口部４５０から流入するガスと前記減圧器４７０を併用することにより、チャンバー４２０内において約１気圧未満の値の平衡圧が確立される。このような実施形態において、図６は開口部４３０および４４０から流出するガス（方向を示す矢印を使用して図示）を示しているが、ガスがこれらの開口部から流入することは明白である。
【００５６】
さらに、チャンバー４２０内のプラズマ放電の間隔および／または強度を制御するために、前記プラズマ電極４１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を制御してもよい。前記プラズマ電極４１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を異なる期間に制御することによりプラズマ放電を制御し、その他の期間に、例えば前記接合配線の導通試験のような試験を可能とすることが考えられる。
【００５７】
交流電位を前記複数の電極４１０の１つまたは１若しくはそれ以上の電極４１０およびボンディングワイヤー１２０に供給することによって発生する交流放電においては、１若しくはそれ以上の電極４１０の表面に誘電体被覆が含まれていてもよく、それによって誘電体バリア放電が発生する。即ち、前記１若しくはそれ以上の電極４１０の各々が誘電体表面被覆を有してもよい。
【００５８】
図７および図８は、ワイヤーボンダー１００に使用できるその他のワイヤー洗浄装置５００および６００を図示した概略図である。
【００５９】
図７を参照すると、ワイヤー洗浄装置５００は、好ましくは約５ｋＨｚを超える周波数で、また、例えば無線またはマイクロ波の周波数範囲である交流放電によって複数の電極５１０間でプラズマ５０５を生成するように構成されている。
【００６０】
ワイヤー洗浄装置５００は、少なくとも第１の開口部５３０と、第２の開口部５４０と、第３の開口部５５０とを有するチャンバー５２０を含み、ボンディングワイヤー１２０は第１の開口部５３０および第２の開口部および５４０を通過し、第３の開口部５５０はプロセスガスをチャンバー５２０内に流入させる吸気口である。ワイヤー洗浄装置５００は、さらに、ボンディングワイヤー１２０の周囲を囲む複数の電極５１０を含み、この複数の電極５１０は、当該電極５１０および／またはボンディングワイヤー１２０に印加された電位に従って、ボンディングワイヤー１２０と共にチャンバー５２０内でプラズマ放電を生成するように構成されている。
【００６１】
前記生成されたプラズマ５０５によって付与されたエネルギーは、ボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を実質的に分離する（即ち、実質的に除去する）。
【００６２】
１若しくはそれ以上の電極５１０は、前記１若しくはそれ以上の電極５１０とボンディングワイヤー１２０との間に所定の間隙を空けてチャンバー５２０の内側または外側に配置される。
【００６３】
前記プロセスガスは、ｉ）空気、ｉｉ）ヘリウムと、窒素と、アルゴンと、および／または酸素とを含むガス、ｉｉｉ）酸素とヘリウム、アルゴン、および／または窒素のうち、１若しくはそれ以上との組み合わせを含む混合ガス、またはｉｖ）水素とヘリウム、アルゴン、および／または窒素のうち、１若しくはそれ以上との組み合わせを含む混合ガスであってよい。
【００６４】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、酸素を含むプラズマは、有機不純物を除去すると同時に、前記銅または銅合金のボンディングワイヤーの表面を酸化させる可能性もある。銅のボンディングワイヤー上の有機不純物を含む不純物が酸素を含むプラズマ５０５によって除去される場合、還元ガス（即ち、例えば水素および／または水素と窒素の組み合わせを含むもの）を含む第２のプラズマチャンバー（図示せず）を使用してチャンバー５２０内に生じた酸化を除去することもできる。銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、表面酸化物および有機不純物などのその他の不純物を除去するために、前記プロセスガスは、水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素の何れかとの混合物であることが好ましい。
【００６５】
第１の開口部５３０および第２の開口部５４０はチャンバー５２０から前記プロセスガスを除去する前記排気口として機能するが、前記チャンバーは前記プロセスガスを除去する別個の排気口５６０を含んでもよい。
【００６６】
チャンバー５２０は、約１００ミリトル〜約１気圧の範囲の減圧された気圧で動作するように構成されている。好適な１実施形態において、前記チャンバー内の前記気圧は、約５０トルと約１気圧との間である。チャンバー５２０内の気圧を１気圧未満に減圧することにより、より低電圧でのプラズマの生成が可能となる。即ち、チャンバー５２０内の気圧が減圧されると、それに対応したより低電圧でのプラズマ放電が開始される。チャンバー５２０は、第１の開口部５３０、第２の開口部５４０、および／または別個の排気口５６０によって減圧器５７０（例えば減圧ポンプまたはベンチュリ管）に連結されており、これらにより、チャンバー５２０内は約１気圧未満に減圧される。開口部５３０、５４０、および選択的開口部５５０から流入するガスと前記減圧器５７０を併用することにより、チャンバー５２０内において約１気圧未満の値の平衡圧が確立される。このような実施形態において、図７は開口部５３０および５４０から流出するガス（方向を示す矢印を使用して図示）を示しているが、ガスがこれらの開口部から流入することは明白である。
【００６７】
さらに、チャンバー５２０内の前記プラズマ放電の間隔および／または強度を制御するために、前記電極５１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を制御してもよい。前記プラズマ電極４１０および前記ボンディングワイヤー１２０の電位を異なる期間に制御することによりプラズマ放電を制御し、その他の期間に、例えば前記結合配線の導通試験のような試験を可能とすることが考えられる。
【００６８】
前記複数の電極５１０に交流電位を供給することによって発生する交流放電においては、１若しくはそれ以上の電極５１０の表面は誘電体被覆を含んでもよく、それによって誘電体バリア放電が発生する。即ち、前記複数の電極５１０の各々は、誘電体表面被覆を有してもよい。さらに、チャンバー５２０は、誘電性材料で形成されてもよく、前記複数の電極５１０は、チャンバー５２０の周囲を包囲するようにチャンバー５２０の外側表面に沿って配置されてもよい。
【００６９】
前記複数の電極５１０は、チャンバー５２０の外側の周囲に間隔をあけて配置されたリング状の形状であり、対となるリング形状の電極５１０に交流（ＡＣ）電位を印加することによって別個のプラズマ帯域を生成する。この場合、ボンディングワイヤー１２０は、対となるリング形状の電極５１０と共に電気回路の一部を形成する。図７に示した例示的な実施形態には１対の電極のみ示されているが、任意数の対の電極を提供して別個の対のプラズマ帯域を生成することもできる。
【００７０】
簡略化のために、図７および図８に示した実施形態に共通の要素は省略する。図８を参照すると、ワイヤー洗浄装置６００は、さらに、ボンディングワイヤー１２０の軸に実質的に平行に、且つボンディングワイヤー１２０に隣接して延びる追加的な電極６１０を含み、プラズマ放電によって発生した交流電流の大部分はこの追加的な電極６１０を通じて伝播する。即ち、ＡＣ電流はボンディングワイヤー１２０ではなく、追加的な電極６１０を通って流れる。これによって、洗浄されるべきボンディングワイヤー１２０の抵抗加熱、およびボンディングワイヤー１２０内に発生した電気ノイズを低減できる。
【００７１】
図９を参照すると、ワイヤー洗浄装置７００は、直流プラズマ放電または交流プラズマ放電によって１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０から１若しくはそれ以上のプラズマジェット７０５を生成するように構成されている。本明細書においては、プラズマジェット装置とは、その内部でプラズマ放電を生成し、前記プラズマ放電によって発生した前記プラズマを特定の方向（即ちボンディングワイヤー１２０に向かって）方向付ける装置を指す。一般に、前記プラズマは、前記プラズマを前記特定の方向に吹きつけることによって方向付けられる。
【００７２】
前記プラズマジェット７０５は、連続的またはパルスである。ボンディングワイヤー１２０にパルス型プラズマジェット７０５を提供する１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０を使用することによって、例えば前記プラズマ・ジェット・パルスがボンディングワイヤー１２０に作用していない時に、ボンディングワイヤー１２０の導通試験測定およびその他の測定を実施できる。このように、これら測定は、前記プラズマ放電によって蓄積された充電によるノイズが低減されるか、または実質的に除去される期間に実施できる。ワイヤー洗浄装置７００は、少なくとも第１の開口部７２０および第２の開口部７３０と、選択的な第３の開口部７４０とを有するチャンバー７５０を含み、ボンディングワイヤー１２０は第１の開口部７２０および第２開口部７３０を通過し、第３の開口部７４０はチャンバー７５０内にプロセスガスを流入させる吸気口である。ワイヤー洗浄装置７００は、さらに、１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０を含み、各々はボンディングワイヤー１２０に隣接して当該ボンディングワイヤー１２０の周方向に対して間隔を空けた構成で提供され、これにより各プラズマジェット装置７１０からのプラズマジェット７０５はボンディングワイヤー１２０の一部分に対して方向付けられて、ボンディングワイヤー１２０に向けてプラズマ放電を生成する。
【００７３】
前記生成されたプラズマジェット７０５によって付与されたエネルギーにより、ボンディングワイヤー１２０の表面から不純物を実質的に分離する（即ち実質的に除去する）。前記プラズマジェットを生成するために前記プラズマジェット装置７１０の各々に使用するプロセスガスは、ｉ）空気、ｉｉ）ヘリウムと、窒素と、アルゴンと、および／または酸素とを含むガス、ｉｉｉ）酸素とヘリウム、アルゴン、および／または窒素との混合ガス、ｉｖ）水素とヘリウム、アルゴンおよび／または窒素との混合ガスである。前記プロセスガスは、吸気口７６０を経由して前記プラズマジェット装置７１０に提供される。
【００７４】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、酸素を含むプラズマジェットからのプラズマは、有機不純物を除去すると同時にボンディングワイヤーの表面を酸化する可能性もある。銅または銅合金のボンディングワイヤー上の有機不純物を含む不純物が酸素を含むプラズマによって除去される場合、還元ガス（例えば、水素および／または水素と窒素の組み合わせを含むもの）を含む第２のチャンバー（図示せず）を使用してチャンバー７５０内に生成された酸化を除去することもできる。
【００７５】
銅または銅合金のボンディングワイヤーにおいては、表面酸化物および有機不純物などその他の不純物を除去するために、前記プロセスガスは、水素とアルゴン、ヘリウム、および／または窒素との混合であることが好ましい。
【００７６】
第１の開口部７２０および第２開口部７３０はチャンバー７５０から前記プロセスガスを除去する排気口として機能するが、チャンバー７５０は、前記プロセスガスを除去する別個の排気口７６０を含んでもよい。
【００７７】
チャンバー７５０は、約１００ミリトル〜約１気圧の範囲の減圧された気圧で動作するように構成されている。チャンバー７５０内の気圧を約１気圧未満に減圧することにより、より低電圧でのプラズマの生成が可能となる。即ち、前記チャンバー内の気圧が減圧されると、それに対応したより低電圧でプラズマ放電が開始される。チャンバー７５０は第１の開口部７２０、第２の開口部７３０、および／または別個の排気口７６０によって減圧器７７０（例えば減圧ポンプまたはベンチュリ管）に連結されており、これらによってチャンバー７５０内は約１気圧未満に減圧される。即ち、減圧器７７０は、第１の開口部７２０、第２の開口部７３０、または別個の排気口７６０のうちの少なくとも１つと流通して、チャンバー７５０内の気圧を約１気圧未満に減圧する。
【００７８】
１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０は、前記１若しくはそれ以上のプラズマジェット装置７１０の各々とボンディングワイヤー１２０との間に所定の間隙を空けてチャンバー７５０の内部に配置される。
【００７９】
図９に図示された例示的な実施形態においては、２つのプラズマジェット装置７１０を図示したが、間隔を空けて配置された任意数のプラズマジェット装置を提供することができる。ボンディングワイヤー１２０の周囲全体が少なくとも１つのプラズマジェット装置７１０からのプラズマに直接晒されていることが好ましい。
【００８０】
本明細書の中に開示された洗浄装置および技術は、例えばボールボンディング装置およびウェッジボンディング装置に適用可能であることを含め、種々のワイヤーボンディング作業（例えば正ボンディング作業（ｆｏｒｗａｒｄ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）、逆ボンディング作業（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｏｎｓ）に適用可能である。
【００８１】
本発明について、主に半導体ダイとリードフレームと間のボンディングワイヤーに関連させて説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではない。本発明は、多くの基板の何れかにワイヤーボンディングされるように構成された多くの半導体素子の何れかに適用可能である。
【００８２】
本発明について、主にボンディングワイヤーの洗浄に関連させて説明してきたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えばボンディングワイヤーの定義の範囲内として、例えば接合用途に使用される導電リボンのような半導体素子（例えばダイ、チップなど）の接合に使用されるその他の種類の導電性材料が考えられる。
【００８３】
さらに、本明細書の中で開示した洗浄システムおよび技術は、前記ワイヤーボンディング処理中のボンディングワイヤーの洗浄に限定されるものではない。例えば、本明細書の中で開示した洗浄システムおよび技術は、前記ワイヤーボンディング作業に関連して洗浄されるのに対して、前記ワイヤー自体の製造中にボンディングワイヤーを洗浄するために使用することもできる。このように、前記ワイヤーが製造された後で巻き取られる用途において、前記巻取り作業の前に、本明細書の中で開示したシステムを使用して（およびその技術に従って）前記ワイヤーを洗浄することができる。
【００８４】
さらに、本明細書の中で開示した洗浄装置および技術は、ワイヤーボンディング作業に関わる基板の導電領域（例えばリードフレームの導電パッド）を含む（これに限定されるものではないが）基板の洗浄に使用することもできる。同様に、本明細書の中で開示した洗浄装置および技術は、ワイヤーボンディング作業に関わるこのような半導体素子の導電領域（例えばダイ上の導電パッド）を含む（これに限定されるものではないが）半導体素子（例えばダイ、チップ）の洗浄に使用することができる。
【００８５】
本明細書の中で本発明の好適な実施形態が図示され、説明されているが、そのような実施形態は例としてのみ提供されることが理解されるべきである。本発明の範囲および要旨から逸脱することなく、数多くの変形、変更、および代替を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
本発明は、本明細書の中で特定の実施形態を参照して図示および説明されるが、その示された詳細に限定されることを意図しない。むしろ、その特許請求の範囲における等価物の要旨の範囲内において、且つ本発明から逸脱することなく、前記詳細に種々の修正が行なわれてもよい。
慣行により、図面の種々の特徴は縮尺比に従っていないことが強調される。むしろ、前記種々の特徴は、明確さのために任意に拡大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１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンダー１００の供給機構を図示した概略図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンダー１００によってボンディングされる半導体ダイ２００および基板２１０の部分的な上面図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態に従った補償装置１９０を図示した概略図である。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態に従った別の補償装置１９５を図示した概略図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態に従った洗浄装置３００を図示した概略図である。
【図６】図６は、本発明の例示的な実施形態に従った別の洗浄装置４００を図示した概略図である。
【図７】図７は、本発明の例示的な実施形態に従ったさらに別の洗浄装置５００を図示した概略図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態に従ったさらに別の洗浄装置６００を図示した概略図である。
【図９】図９は、本発明の例示的な実施形態に従ったさらに別の洗浄装置７００を図示した概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーボンディング装置と一体化され、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムであって、
前記ワイヤーボンディング装置のワイヤースプールの位置と当該ワイヤーボンディング装置のボンディングツールとの間に位置するチャンバーであって、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーがワイヤーボンディングされる前に当該チャンバーを通過して延出するものである、前記チャンバーと、
前記ワイヤーがワイヤーボンディングされる前に前記チャンバー内でワイヤーから不純物を除去するためのエネルギー源と
を有するワイヤー洗浄システム。
【請求項２】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、このワイヤー洗浄システムは、さらに、
前記エネルギー源の下方向に配置され、前記ワイヤーを冷却することにより、当該エネルギー源によってエネルギーが加えられる結果生じる前記ワイヤーの加熱を補償する補償装置を有するものである。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記補償装置は、還元ガスを提供して前記ワイヤーの再汚染の可能性を低減する還元装置を有するものである。
【請求項４】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記エネルギー源は、前記ワイヤーが前記チャンバーの中を通過する際に当該ワイヤーから潤滑剤被膜の少なくとも一部を除去するように構成されているものである。
【請求項５】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記エネルギー源は、紫外光を放射して、酸素分子と当該放射された紫外光との相互作用によってオゾンを生成するするようなっている光源を含むものであり、前記チャンバーには、前記ワイヤーが通過する第１および第２の開口部が画成され、且つその内部表面上には反射性材料を含むものである。
【請求項６】
請求項５記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記光源は、前記チャンバー内を通過する前記ワイヤーの経路に実質的に平行な方向に沿って延びるよう配置されているものである。
【請求項７】
請求項５記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーは楕円形であり、前記ワイヤーおよび前記光源は、前記楕円形のチャンバーの中心に対応するそれぞれの軸に沿って延びるものである。
【請求項８】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーには第１の開口部、第２の開口部、および第３の開口部が画成されており、前記ワイヤーは前記第１および第２の開口部を通過し、前記第３の開口部はガスまたは混合ガスを受け入れる吸気口であり、
前記エネルギー源は、前記ワイヤーの周囲を包囲する１若しくはそれ以上の電極を含み、前記１若しくはそれ以上の電極に印加された電位に従って前記ワイヤーと共に前記チャンバー内でプラズマ放電を生成するように構成されているものである。
【請求項９】
請求項８記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーには排気開口部が画成されており、このシステムは、さらに、
少なくとも前記排気開口部と流通する減圧ポンプを有し、これにより前記チャンバー内の気圧を約１気圧未満に減圧するものである。
【請求項１０】
請求項９記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバー内の前記減圧された気圧は、約１００ミリトル（ｍＴｏｒｒ）と約１気圧との間である。
【請求項１１】
請求項８記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極に印加される電位は、直流電位または交流電位のうちの１つであり、前記１若しくはそれ以上の電極は、当該１若しくはそれ以上の電極と前記ワイヤーとの間に所定の間隙を空けて前記チャンバーの内側に配置されているものである。
【請求項１２】
請求項１１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極の各々は、表面上に誘電体被覆を有するものである。
【請求項１３】
請求項８記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーは誘電性材料でできており、前記１若しくはそれ以上の電極は前記チャンバーの外側表面に沿って配置されるものである。
【請求項１４】
請求項１３記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記エネルギー源は、
前記ワイヤーの軸に平行な方向に沿って延び、且つ当該ワイヤーに隣接する更なる電極を有し、前記プラズマ放電によって発生した交流電流の大部分がこの更なる電極を通って伝導するものである。
【請求項１５】
請求項１１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極に印加された電位の振動周波数は、少なくとも５ｋＨｚである。
【請求項１６】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーには、少なくとも第１の開口部、第２の開口部、および第３の開口部が画成されており、前記ワイヤーは前記第１および第２の開口部を通過し、前記第３の開口部はガスまたは混合ガスを受け入れる吸気口であり、
前記エネルギー源は、プラズマガスが供給され且つ前記チャンバー内で前記ワイヤーに隣接して配置された少なくとも１つのプラズマジェット装置を含み、この装置により、当該ワイヤーに向かって方向付けられた放電が生成されるものである。
【請求項１７】
請求項１６記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記少なくとも１つのプラズマジェット装置の各々は、前記ワイヤーが前記チャンバーの中を通って移動する際に、パルス型プラズマ放電を提供して前記ワイヤーから不純物を除去するものである。
【請求項１８】
請求項１６記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記少なくとも１つのプラズマジェット装置は、前記ワイヤーの周囲を包囲するように配置された複数のプラズマジェット装置を含むものである。
【請求項１９】
請求項１１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極に印加された電位の振動周波数は、無線周波数またはマイクロ波周波数である。
【請求項２０】
ワイヤーボンディング装置であって、
ワイヤーを受入れて当該ワイヤーをある位置にボンディング（接合）するよう構成されたワイヤー・ボンディング・ツールと、
前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に当該ワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムであって、（１）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に通過するチャンバーと、（２）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に前記チャンバー内で前記ワイヤーから不純物を除去するエネルギー源とを含むものである、前記ワイヤー洗浄システムと
を有するワイヤーボンディング装置。
【請求項２１】
半導体素子の導電パッドと基板の導電パッドとの間でワイヤーをボンディングするための方法であって、
ワイヤーボンディング装置と一体化した不純物除去装置を使用して、前記ワイヤーを前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間でボンディングする前に当該ワイヤーから不純物を除去する工程と、
前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間で前記ワイヤーをボンディングする工程と
を有する方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記除去する工程によって生じた前記ワイヤーの加熱を補償するために当該ワイヤーを冷却する工程を有するものである。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記除去する工程の後に前記ワイヤーが再汚染される可能性を低減するために、前記ワイヤーの近傍に還元ガスを提供する工程を有するものである。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法において、前記除去する工程は、ｉ）プラズマ放電洗浄、ｉｉ)紫外光放射およびオゾン洗浄、またはｉｉｉ)プラズマジェット放電洗浄のうち少なくとも１つを使用して、前記ワイヤーから不純物を除去する工程を含むものである。
【請求項１】
ワイヤーボンディング装置と一体化され、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムであって、
前記ワイヤーボンディング装置のワイヤースプールの位置と当該ワイヤーボンディング装置のボンディングツールとの間に位置するチャンバーであって、ワイヤーボンディングされるように設定されたワイヤーがワイヤーボンディングされる前に当該チャンバーを通過して延出するものである、前記チャンバーと、
前記ワイヤーがワイヤーボンディングされる前に前記チャンバー内でワイヤーから不純物を除去するためのエネルギー源と
を有するワイヤー洗浄システム。
【請求項２】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、このワイヤー洗浄システムは、さらに、
前記エネルギー源の下方向に配置され、前記ワイヤーを冷却することにより、当該エネルギー源によってエネルギーが加えられる結果生じる前記ワイヤーの加熱を補償する補償装置を有するものである。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記補償装置は、還元ガスを提供して前記ワイヤーの再汚染の可能性を低減する還元装置を有するものである。
【請求項４】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記エネルギー源は、前記ワイヤーが前記チャンバーの中を通過する際に当該ワイヤーから潤滑剤被膜の少なくとも一部を除去するように構成されているものである。
【請求項５】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記エネルギー源は、紫外光を放射して、酸素分子と当該放射された紫外光との相互作用によってオゾンを生成するするようなっている光源を含むものであり、前記チャンバーには、前記ワイヤーが通過する第１および第２の開口部が画成され、且つその内部表面上には反射性材料を含むものである。
【請求項６】
請求項５記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記光源は、前記チャンバー内を通過する前記ワイヤーの経路に実質的に平行な方向に沿って延びるよう配置されているものである。
【請求項７】
請求項５記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーは楕円形であり、前記ワイヤーおよび前記光源は、前記楕円形のチャンバーの中心に対応するそれぞれの軸に沿って延びるものである。
【請求項８】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーには第１の開口部、第２の開口部、および第３の開口部が画成されており、前記ワイヤーは前記第１および第２の開口部を通過し、前記第３の開口部はガスまたは混合ガスを受け入れる吸気口であり、
前記エネルギー源は、前記ワイヤーの周囲を包囲する１若しくはそれ以上の電極を含み、前記１若しくはそれ以上の電極に印加された電位に従って前記ワイヤーと共に前記チャンバー内でプラズマ放電を生成するように構成されているものである。
【請求項９】
請求項８記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーには排気開口部が画成されており、このシステムは、さらに、
少なくとも前記排気開口部と流通する減圧ポンプを有し、これにより前記チャンバー内の気圧を約１気圧未満に減圧するものである。
【請求項１０】
請求項９記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバー内の前記減圧された気圧は、約１００ミリトル（ｍＴｏｒｒ）と約１気圧との間である。
【請求項１１】
請求項８記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極に印加される電位は、直流電位または交流電位のうちの１つであり、前記１若しくはそれ以上の電極は、当該１若しくはそれ以上の電極と前記ワイヤーとの間に所定の間隙を空けて前記チャンバーの内側に配置されているものである。
【請求項１２】
請求項１１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極の各々は、表面上に誘電体被覆を有するものである。
【請求項１３】
請求項８記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーは誘電性材料でできており、前記１若しくはそれ以上の電極は前記チャンバーの外側表面に沿って配置されるものである。
【請求項１４】
請求項１３記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記エネルギー源は、
前記ワイヤーの軸に平行な方向に沿って延び、且つ当該ワイヤーに隣接する更なる電極を有し、前記プラズマ放電によって発生した交流電流の大部分がこの更なる電極を通って伝導するものである。
【請求項１５】
請求項１１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極に印加された電位の振動周波数は、少なくとも５ｋＨｚである。
【請求項１６】
請求項１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記チャンバーには、少なくとも第１の開口部、第２の開口部、および第３の開口部が画成されており、前記ワイヤーは前記第１および第２の開口部を通過し、前記第３の開口部はガスまたは混合ガスを受け入れる吸気口であり、
前記エネルギー源は、プラズマガスが供給され且つ前記チャンバー内で前記ワイヤーに隣接して配置された少なくとも１つのプラズマジェット装置を含み、この装置により、当該ワイヤーに向かって方向付けられた放電が生成されるものである。
【請求項１７】
請求項１６記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記少なくとも１つのプラズマジェット装置の各々は、前記ワイヤーが前記チャンバーの中を通って移動する際に、パルス型プラズマ放電を提供して前記ワイヤーから不純物を除去するものである。
【請求項１８】
請求項１６記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記少なくとも１つのプラズマジェット装置は、前記ワイヤーの周囲を包囲するように配置された複数のプラズマジェット装置を含むものである。
【請求項１９】
請求項１１記載のワイヤー洗浄システムにおいて、前記１若しくはそれ以上の電極に印加された電位の振動周波数は、無線周波数またはマイクロ波周波数である。
【請求項２０】
ワイヤーボンディング装置であって、
ワイヤーを受入れて当該ワイヤーをある位置にボンディング（接合）するよう構成されたワイヤー・ボンディング・ツールと、
前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に当該ワイヤーを洗浄するためのワイヤー洗浄システムであって、（１）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に通過するチャンバーと、（２）前記ワイヤーが前記位置にボンディングされる前に前記チャンバー内で前記ワイヤーから不純物を除去するエネルギー源とを含むものである、前記ワイヤー洗浄システムと
を有するワイヤーボンディング装置。
【請求項２１】
半導体素子の導電パッドと基板の導電パッドとの間でワイヤーをボンディングするための方法であって、
ワイヤーボンディング装置と一体化した不純物除去装置を使用して、前記ワイヤーを前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間でボンディングする前に当該ワイヤーから不純物を除去する工程と、
前記半導体素子の前記導電パッドと前記基板の前記導電パッドとの間で前記ワイヤーをボンディングする工程と
を有する方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記除去する工程によって生じた前記ワイヤーの加熱を補償するために当該ワイヤーを冷却する工程を有するものである。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記除去する工程の後に前記ワイヤーが再汚染される可能性を低減するために、前記ワイヤーの近傍に還元ガスを提供する工程を有するものである。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法において、前記除去する工程は、ｉ）プラズマ放電洗浄、ｉｉ)紫外光放射およびオゾン洗浄、またはｉｉｉ)プラズマジェット放電洗浄のうち少なくとも１つを使用して、前記ワイヤーから不純物を除去する工程を含むものである。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００８−５３５２５１（Ｐ２００８−５３５２５１Ａ）
【公表日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０４０８２（Ｐ２００８−５０４０８２）
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００８８４３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１０７５１９
【国際公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【出願人】（５０６３９５９４３）クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク． (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００８８４３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１０７５１９
【国際公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【出願人】（５０６３９５９４３）クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク． (11)
【Ｆターム（参考）】
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