[发明专利]用于键合臂自动对准的方法和系统

说明书

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。

技术领域

本发明总体上涉及用于键合臂自动对准的方法和系统。更具体地，本发明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。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明的第一方面，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。