用于键合臂自动对准的方法和系统技术方案

一种用于在键合过程中将键合臂相对于用于支撑衬底的键合支撑件表面自动地对准方法和实施该方法的系统，该方法包括：通过可移动地联接到键合臂的键合头使键合臂围绕纵轴旋转第一转，所述第一转包括多个预定旋转角度位置；在多个旋转角度位置中的每个旋转角度位置处暂停键合臂的旋转；确定在相应旋转角度位置处的每个暂停期间键合臂相对于键合支撑件表面的倾斜角度；以及选择具有满足预定义的规格的倾斜角度的键合臂的旋转角度位置，使得键合臂基本上垂直于键合支撑件表面对准。

Method and system for automatic alignment of bonding arm

A system for automatically aligning the surface of a bond support surface with a bonding arm relative to a supporting substrate in a bonding process. The method includes: the first rotation of the first rotation includes a plurality of predetermined rotation angles by moving the bond head movably connected to the bonding arm to rotate the first rotation around the longitudinal axis. Position; pause the rotation of the bond arm at each rotation angle position in multiple angle positions; determine the inclination angle of the bond arm relative to the surface of the bonding support at each pause at the corresponding rotation angle; and select the rotation angle of the bond arm with the inclined angle that meets the predefined specification. So that the bonding arm is basically aligned perpendicular to the surface of the bonding support.

【技术实现步骤摘要】
用于键合臂自动对准的方法和系统
本专利技术总体上涉及用于键合臂自动对准的方法和系统。更具体地，本专利技术描述了一种方法和实施该方法的系统的实施例，该方法和系统用于在键合过程中将键合臂相对于用于支撑衬底的键合支撑件表面自动地对准。
技术介绍
倒装芯片接合是用于将半导体器件、部件或管芯互连到电路板、晶圆或衬底的工艺。半导体器件具有沉积在半导体器件的顶面上的芯片焊盘上的焊料凸块。然后，通过翻转臂或致动器翻转半导体器件，使得顶面朝下，并且芯片焊盘与衬底的焊盘表面对准。移动键合臂以将半导体器件接合到衬底上，然后焊料回流以完成所述互连。在倒装芯片键合工艺中，半导体器件和衬底之间的倾斜角度(即键合臂倾斜度)的控制是关键的。在如图1A所示的理想键合过程中，键合臂100使得具有焊料凸块22的半导体器件20朝向衬底30的焊盘表面32致动或位移，其中衬底30设置在砧座或键合支撑件202的砧座表面或键合支撑件表面200上。焊料凸块22能够与焊盘表面32均匀地接合，并且半导体器件20和焊盘表面32之间的电连接是完整的。然而，在如图1B所示的非理想的键合工艺中，焊料凸块22不会与焊盘表面32均匀地接合。因此，如果没有适当地控制键合臂倾斜度或者不能实现可接受的键合臂倾斜范围，则有可能会出现诸如图1B所示的焊料凸块22的平整度不均匀的问题，从而增加了半导体器件20与焊盘表面32之间的冷接点的风险。控制键合臂倾斜度的现有方法是手动调节键合臂100相对于键合支撑件202(具体地，键合支撑件表面200)的取向。该调节可以是通过使键合臂100围绕x轴和y轴旋转，使得键合臂100有差异地指向键合支撑件表面200。在调节之后，可以用螺钉机械地固定键合臂100，并且对键合臂倾斜度进行测量和评估。可能需要重复调节多次，直到所测量的键合臂倾斜度满足、达到或符合预定义的规格。此外，预定义的规格可能是严格的，并且在工具更换(例如，更换接合夹头)之后可能需要对键合臂倾斜度的精细调节。与现有调节方法相关的一个问题是，倾斜测量之后的机械和手动调节的重复过程是定性的，并且耗时。还有人为错误的风险，例如由于错误方向的机械调节或测量值误读。因此，为了解决或减轻上述问题和/或缺点中的至少一个，需要提供一种用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动地对准的方法和系统，其中存在与前述现有技术相比有至少一个改进和/或优点。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于在键合过程中将键合臂相对于用于支撑衬底的键合支撑件表面自动地对准的方法。所述方法包括：通过可移动地联接到键合臂的键合头使键合臂围绕纵轴旋转第一转，所述第一转包括多个预定旋转角度位置；在多个旋转角度位置中的每个旋转角度位置处暂停键合臂的旋转；确定在相应旋转角度位置处的每个暂停期间键合臂相对于键合支撑件表面的倾斜角度；以及选择具有满足预定义的规格的倾斜角度的键合臂的旋转角度位置，使得键合臂基本上垂直于键合支撑件表面对准。根据本专利技术的第二方面，提供了一种系统，用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动地对准。所述系统包括用于执行键合过程的键合设备，所述键合设备包括：键合臂；可移动地联接到键合臂的键合头；和在键合过程中用于支撑衬底的键合支撑件表面；并且所述系统还包括：与键合设备连接的计算装置，所述计算装置包括处理器和被配置为存储计算机可读指令的存储器，其中当执行所述指令时，所述处理器执行以下步骤，所述步骤包括：通过可移动地联接到键合臂的键合头使键合臂围绕纵轴旋转第一转，所述第一转包括多个预定旋转角度位置；在所述多个旋转角度位置中的每个旋转角度位置处暂停键合臂的旋转；确定在相应旋转角度位置处的每个暂停期间键合臂相对于键合支撑件表面的倾斜角度；以及选择具有满足预定义的规格的倾斜角度的键合臂的旋转角度位置，使得键合臂基本上垂直于键合支撑件表面对准。本专利技术的上述方面中的一个或多个方面的优点在于可以在最小的用户干预下自动执行键合臂的对准。对错位键合臂的这种键合臂自动对准或调节的方法显著减少了所需的时间，并且倒装键合过程可以变得更有效率。由于只有在无法找到可接受的键合臂倾斜范围的情况下才需要用户干预，因此取消或显著减少了机械调节(例如每次更换刀具)的试错法的使用。另一个优点在于可以实现基本上均匀的凸块平坦度，因为焊料凸块可以与衬底均匀地接合，并且半导体器件和衬底之间的电连接是完整的。再一个优点在于在键合过程中半导体器件和焊盘表面之间出现冷接点的风险显著降低。因此，本文公开了根据本专利技术用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动地对准的方法和系统。根据本专利技术实施例的以下详细描述，仅通过非限制性示例连同根据本专利技术实施例的附图，本专利技术的各种特征、方面和优点将变得更加显而易见。附图说明图1A示出了具有理想旋转角度位置的键合设备的侧视图。图1B示出了具有非理想旋转角度位置的键合设备的侧视图。图2A示出了键合设备的侧视图。图2B示出了图2A的键合设备的正视图。图3A示出了图2A的具有放大的键合臂倾斜度的键合设备的键合臂的示意图。图3B示出了图3A的已经通过围绕纵轴旋转而对准的键合臂的示意图。图4A示出了用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动对准的方法的流程图。图4B示出了图4A的方法中的键合臂的转。图5A示出了图4A的方法的第一选择过程的流程图。图5B示出了图5A的第一选择过程中的键合臂的第一转。图6A示出了图2A的键合设备的键合臂和参考管脚的侧视图。图6B示出了图6A的键合臂的夹头表面的仰视图。图6C示出了根据图4A的方法确定键合臂相对于键合支撑件表面的倾斜角度的流程图。图7A示出了图4A的方法的第二选择过程的流程图。图7B示出了图7A的第二选择过程中的键合臂的第二转。图8A示出了图4A的方法的键合臂的转的一部分。图8B示出了图5A的第一选择过程之后的第三选择过程的流程图。图8C示出了在图7A的第二选择过程之后的第三选择过程的流程图。图8D示出了另一第三选择过程的流程图。图9示出了第一选择过程、第二选择过程和第三选择过程的流程图。具体实施方式在本专利技术中，给定元素的描述，或者特定图中的特定元素编号的考虑或使用，或者相应描述材料中对其的引用可以涵盖另一图中或者与其关联的描述材料中标识的相同、等效或者类似的元素或元素编号。除非另外指明，否则在图或相关文本中使用“/”应理解为是指“和/或”。本文中对特定数值或数值范围的叙述被理解为包括或是对近似数值或数值范围的叙述。为了简洁和清楚起见，根据附图，本专利技术的实施例的描述针对用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动地对准的方法和系统。应该理解，附图可能不是按比例绘制的，并且可能不被依赖于显示或确定具体的大小和/或尺寸。虽然将结合本文提供的实施例描述本专利技术的各个方面，但将理解的是，它们并非意在将本专利技术限制于这些实施例。相反，本专利技术旨在涵盖包括在由所附权利要求限定的本专利技术的范围内的本文描述的实施例的替代、修改和等同物。此外，在下面的详细描述中，阐述了具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员(即专业人员)将认识到，本专利技术可以在没有具体细节的情况下和/或在由特定实施例的方面的组合引起的多个细节的情况下来实践。在许多实例中，没有详细描述公知的系统、方法、过程和部件，以免不必要地模糊本专利技术的实施例的各个方面。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在键合过程中将键合臂相对于用于支撑衬底的键合支撑件表面自动地对准的方法，其特征在于，所述方法包括：通过可移动地联接到所述键合臂的键合头使所述键合臂围绕纵轴旋转第一转，所述第一转包括多个预定旋转角度位置；在所述多个旋转角度位置中的每个旋转角度位置处暂停所述键合臂的旋转；确定在相应旋转角度位置处的每个暂停期间所述键合臂相对于所述键合支撑件表面的倾斜角度；以及选择具有满足预定义的规格的倾斜角度的所述键合臂的所述旋转角度位置，使得所述键合臂基本垂直于所述键合支撑件表面对准。

【技术特征摘要】
2017.01.24 US 15/413,6051.一种用于在键合过程中将键合臂相对于用于支撑衬底的键合支撑件表面自动地对准的方法，其特征在于，所述方法包括：通过可移动地联接到所述键合臂的键合头使所述键合臂围绕纵轴旋转第一转，所述第一转包括多个预定旋转角度位置；在所述多个旋转角度位置中的每个旋转角度位置处暂停所述键合臂的旋转；确定在相应旋转角度位置处的每个暂停期间所述键合臂相对于所述键合支撑件表面的倾斜角度；以及选择具有满足预定义的规格的倾斜角度的所述键合臂的所述旋转角度位置，使得所述键合臂基本垂直于所述键合支撑件表面对准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括执行第二选择过程，所述第二选择过程包括使所述键合臂围绕所述纵轴旋转第二转的步骤，所述第二转包括与所述第一转的预定旋转角度位置不同的多个第二旋转角度位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二选择过程还包括确定在相应的所述第二旋转角度位置处的每个暂停期间所述键合臂相对于所述键合支撑件表面的倾斜角度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二选择过程还包括选择具有满足所述预定义的规格的倾斜角度的所述键合臂的所述第二旋转角度位置，使得所述键合臂基本上垂直于所述键合支撑件表面对准。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，进一步包括执行第三选择过程，所述第三选择过程包括使所述键合臂在多个第三旋转角度位置之间旋转，所述多个第三旋转角度位置在包括所选的旋转角度位置的旋转角度范围内更靠近在一起。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三选择过程还包括确定在各个更精细的旋转角度位置处的每个暂停期间所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞璋，唐良红，丘允贤，
申请(专利权)人：先进科技新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG