CN108346608B - 用于键合臂自动对准的方法和系统 - Google Patents

用于键合臂自动对准的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108346608B
CN108346608B CN201810064053.8A CN201810064053A CN108346608B CN 108346608 B CN108346608 B CN 108346608B CN 201810064053 A CN201810064053 A CN 201810064053A CN 108346608 B CN108346608 B CN 108346608B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bond
bonding
arm
rotational angle
support surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810064053.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108346608A (zh
Inventor
胡瑞璋
唐良红
丘允贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASMPT Singapore Pte Ltd
Original Assignee
ASM Technology Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASM Technology Singapore Pte Ltd filed Critical ASM Technology Singapore Pte Ltd
Publication of CN108346608A publication Critical patent/CN108346608A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108346608B publication Critical patent/CN108346608B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/06—Solder feeding devices; Solder melting pans
    • B23K3/0607—Solder feeding devices
    • B23K3/0623—Solder feeding devices for shaped solder piece feeding, e.g. preforms, bumps, balls, pellets, droplets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67121—Apparatus for making assemblies not otherwise provided for, e.g. package constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75702—Means for aligning in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75753—Means for optical alignment, e.g. sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/758—Means for moving parts
    • H01L2224/75821—Upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head
    • H01L2224/75822—Rotational mechanism
    • H01L2224/75823—Pivoting mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/759—Means for monitoring the connection process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/8012—Aligning
    • H01L2224/80121—Active alignment, i.e. by apparatus steering, e.g. optical alignment using marks or sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/8012—Aligning
    • H01L2224/80148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/80149—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the lower part of the bonding apparatus, i.e. holding means for the bodies to be connected, e.g. XY table
    • H01L2224/8015—Rotational movements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8112—Aligning
    • H01L2224/81121—Active alignment, i.e. by apparatus steering, e.g. optical alignment using marks or sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

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。

Description

用于键合臂自动对准的方法和系统
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。
根据本发明的第二方面，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。
本发明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，本文公开了根据本发明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。根据本发明实施例的以下详细描述，仅通过非限制性示例连同根据本发明实施例的附图，本发明的各种特征、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
在本发明中，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，本发明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发明的各个方面，但将理解的是，它们并非意在将本发明限制于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖包括在由所附权利要求限定的本发明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发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员(即专业人员)将认识到，本发明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发明的实施例的各个方面。
在本发明的代表性或示例性实施例中，公开一种用于执行倒装芯片键合工艺的键合设备10。如图2A所示，键合设备10包括可移动地联接到键合头102的键合臂或致动器100。夹头104设置在键合臂100的端部，用于保持半导体器件或管芯。键合设备10进一步包括砧座或键合支撑件202，砧座或键合支撑件202具有与夹头104面对/面向夹头104的砧座表面或键合支撑件表面200。参考管脚204安装或固定到键合支撑件202的前轨道206，以与夹头104接合。参考管脚204可以替代地或附加地安装或固定到键合支撑件202的后轨道208。
引导键合臂100相对于键合支撑件表面200的轨道的取向可以通过移动键合头102来调节。例如，键合头102可以围绕y轴转动或旋转，以改变引导键合臂100指向键合支撑件表面200的轨道的取向。参考图2B，可以通过调节(即松开和拧紧紧固螺钉106)来使键合臂100围绕y轴转动或旋转。通过紧固螺钉108的调节，键合臂100也可以围绕x轴转动或旋转。因此，键合臂的倾斜度，即键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α，可以通过调节键合臂100而改变。理想地，倾斜角度α为0或0°，使得键合臂100和键合支撑件表面200之间的角度α'恰好为90°，其中α'＝90°-α。
在一些实施例中，键合臂100可能不垂直于键合头102，即键合臂100与键合头102之间的连接角度β可能不完全为是90°。例如，在图3A和图3B中，示意性地示出了键合臂100相对于键合支撑件表面200的各种放大的键合臂倾斜度，以及键合臂100分别相对于键合支撑件表面200的后续对准。键合头102的下表面112平行于键合支撑件表面200，但是连接角β不与其成90°。存在垂直于并穿过下表面112的纵轴110，具体地在键合臂100和键合头102之间的连接点或联接处。例如，如图3所示，键合臂100可围绕纵轴110旋转，以改变键合臂100指向键合支撑件表面200的方向，其中连接角度β更接近于90°并且倾斜角度α更接近于0°。
因此，键合臂100可以围绕纵轴110通过多个旋转角度位置旋转。这些旋转角度位置中的一些可能导致倾斜角度α比其他旋转角度位置更接近0°。在参考图4A中的流程图和图4B中的键合臂100的旋转路径或转(revolution)50的各种实施例中，存在用于在键合过程中将键合臂100相对于用于支撑衬底30的键合支撑件200表面自动地对准的方法300。广义地说，方法300包括：
a.步骤302：通过可移动地联接到键合臂100的键合头102使键合臂100围绕纵轴110旋转第一转50，所述第一转50包括多个预定旋转角度位置40；
b.步骤304：在多个旋转角度位置40中的每个旋转角度位置处暂停键合臂100的旋转；
c.步骤306：确定在相应旋转角度位置40处的每个暂停期间键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度；以及
d.步骤308：选择具有满足预定义的规格的倾斜角度的旋转角度位置40，使得键合臂100基本上垂直于键合支撑件表面200对准。
如果键合臂100未相对于键合支撑件表面200对准，则执行方法300以对准或调节键合臂100，直到键合臂100基本上垂直于键合支撑件表面200对准。如果键合臂100被旋转到具有满足预定义的规格的倾斜角的所选的旋转角度位置40，则键合臂100相对于键合支撑件表面200的对准被认为是基本垂直的。将会理解的是，在所选的旋转角度位置40处，键合臂100可以不必精确地垂直于键合支撑件表面200对准。
在执行方法300之前，可以手动调节键合臂100直到下表面112与键合支撑件表面200尽可能平行，但是人的灵活性和/或制造缺陷会限制平行度，从而影响键合臂100相对于键合支撑件撑表面200的倾斜角度α。键合臂100的旋转可以由伺服电机或步进电机或技术人员已知的任何其它机构驱动。旋转角度位置40是预定义的并且沿着第一转50(即360°旋转)分布。旋转角度位置40优选均匀地分布，使得每对连续的旋转角度位置40之间的间隔相同。将理解的是，用于第一转50的预定旋转角度位置40的数量可以是不同的并且不以相等的间隔均匀分布。此外，任何一对连续的旋转角度位置40之间的角度间隔也可以不同，例如，90°或22.5°，并且对于每个不同的对都是不相等的。步骤306中的倾斜角度计算过程的迭代次数与旋转角度位置40的数量相对应。
第一选择过程400
参照图5A和图5B描述方法300的实施例。方法300包括第一选择过程400，用于将键合臂100相对于键合支撑件表面200自动地对准。第一选择过程400包括步骤402：通过可移动地联接到键合臂100的键合头102使键合臂100围绕纵轴110旋转第一转50a，所示第一转50a包括多个预定旋转角度位置40。360°的第一转50a被划分为8个旋转角度位置40a-h，使得每对连续的旋转角度位置40a-h(例如在40a和40b之间或在40b和40c之间)相隔45°。下面的表1示出了参照图4B和图5B的8个旋转角度位置40a-h和相对于参考线RL的相应的角度间隔。
表1：第一选择过程400中的旋转角度位置
Figure BDA0001556180090000051
Figure BDA0001556180090000061
第一选择过程400还包括步骤404：在多个旋转角度位置40a-h中的每个旋转角度位置处暂停键合臂100的旋转；以及步骤406：确定在相应旋转角度位置40a-h处的每个暂停期间键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α。具体而言，在步骤406中，根据倾斜角度计算过程500来确定倾斜角度α。在第一转50a中，键合臂100通过8个旋转角度位置40a-h旋转。在旋转角度位置40a-h的每一个旋转角度位置处，暂停或暂时停止旋转以执行倾斜角度计算过程500。
虽然在旋转开始之前和旋转结束之后键合臂100立即保持静止，但是键合臂100的这些静止位置可以被解释为在步骤404中的暂停。倾斜角度计算过程500可以首先在旋转角度位置40a处执行，旋转角度位置40a与即将开始旋转之前(即在其他7个旋转角度位置40b-h之前)的第一个暂停处的0°的角度间隔相对应。可选地，倾斜角度计算过程500可以在旋转角度位置40a处被最后执行，旋转角度位置40a与即将结束旋转之后(即在其它7个旋转角度位置40b-h之后)的最后一个暂停处的360°的角度间隔相对应。
倾斜角度计算过程500
参考图6A和图6B，倾斜角度计算过程500在广义上包括利用垂直于键合支撑件表面200布置的参考管脚204探测键合臂100上的三个或更多个不同点114的高度。特别地，三个或更多个不同点114被预定义的在夹头104的夹头表面116上，所示夹头104设置在键合臂100的端部处。将理解的是，为了在夹头表面116上限定一个平面，需要至少三个不同的点114。优选地，三个或更多个不同点114位于用来接触并保持半导体器件20的夹头表面116的周边区域118处。而且，在夹头表面116上有偏差的情况下，夹头表面116上的更多不同的点114将使平面限定更加精确。
倾斜角度计算过程500进一步包括使键合臂100相对于参考管脚204致动或位移，使得参考管脚204接合夹头表面116上的三个或更多个不同点114中的每一个。倾斜角度计算过程500还包括基于夹头表面116上的三个或更多个不同点114的探测高度来计算夹头表面116相对于键合支撑件表面200的平面倾斜度。理想地，所有三个或更多个不同点114的探测高度是相同的，使得夹头表面116垂直于参考管脚204并平行于键合支撑件表面200。夹头表面116相对于键合支撑件表面200将具有零平面倾斜。然而，如果至少一个不同点114具有与其他不同的探测高度，则平面倾斜角度将不为零。
另外参考图6C来描述倾斜角度计算过程500的实施例。如图6B所示，在夹头表面116上预定义了4个不同的点114a-d。倾斜角度计算过程500包括步骤502：使键合臂100沿着xy平面朝向参考管脚204位移直到夹头表面116面向(例如，面向正上方)基准管脚204。倾斜角度计算过程500进一步包括步骤504：使键合臂100沿着xy平面位移，直到第一不同点114a直接面向参考管脚204的尖端204a。倾斜角度计算过程500还包括步骤506：使键合臂100沿着z轴位移直到参考管脚204的尖端204a接合或接触第一不同点114a。在步骤508中，通过连接到键合设备10的计算装置计算第一不同点114a沿着z轴的位移，即由第一不同点114a沿着z轴朝向参考管脚204的末端204a移动的距离。在随后的步骤510中，由于参考管脚204的高度已知，第一不同点114a相对于键合支撑件表面200的探测高度由第一不同点114a沿着z轴的位移来计算。倾斜角度计算过程500进一步包括步骤512：使键合臂100沿着z轴以相反方向移位与步骤508中计算的相同的位移。
倾斜角度计算过程500还包括步骤514：确定是否已经计算了所有4个不同点114a-d的探测高度。如果否，则步骤514继续为剩余的不同点114a-d中的每一个重复步骤504、506、508和510。在这个示例中，对剩下的三个不同点114b-d重复步骤504、506、508和510。
在计算了所有4个不同点114a-d的所有探测高度之后，步骤514进行到步骤516：基于4个不同点114a-d的探测高度来计算夹头表面114相对于键合支撑件表面200的平面倾斜度。可以基于平面倾斜度在随后的步骤518中计算倾斜角度α。理想地，夹头表面116的平面倾斜度和键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α为零。因此，倾斜角度计算过程500计算夹头表面116的平面倾斜度和旋转角度位置40a-h中的每一个旋转角度位置的倾斜角度α。
在对全部8个旋转角度位置40a-h执行倾斜角度计算过程500之后，步骤406进行到步骤408：根据所有8个旋转角度位置40a-h确定所有倾斜角度α中的最小倾斜角度α1。第一选择过程400还包括步骤410：确定最小倾斜角度α1是否满足预定义的规格。预定义的规格为夹头表面116相对于键合支撑件表面200的可允许的平面倾斜度提供了限制。例如，预定义的规格可以是1μm/mm，其被解释为表示每水平位移1mm，则垂直位移1μm。在角度方面，1μm/mm的预定义的规格对应于0.001弧度或0.0573°的角度。将理解的是，预定义的规格可以根据键合设备10和/或键合过程的操作约束或要求而变化。
最小倾斜角度α1将满足、达到或符合预定义的规格，例如，如果α1的值不大于0.0573°，则为1μm/mm或0.0573°。如果最小倾斜角度α1满足预定义的规格，则步骤410进行到步骤412：选择具有与最小倾斜角度α1相对应的倾斜角度α的旋转角度位置(40a-h中的一个)。在该所选的旋转角度位置处，键合臂100基本垂直于键合支撑件表面200，从而满足预定义的规格。第一选择过程400可以在步骤412之后结束，并且所选的旋转角度位置将被用于键合过程。可选地，步骤412可以进行到步骤414：在所选的旋转角度位置执行第三选择过程700。
相反，如果最小倾斜角度α1不满足预定义的规格，这也意味着来自全部8个旋转角度位置40a-h的倾斜角度α都不满足预定义的规格。在第一选择过程400中不能找到用于键合过程的合适的旋转角度位置(40a-h中的一个)。步骤410可以进行到步骤416：执行第二选择过程600。可选地，代替第二选择过程600，即使倾斜角度α不满足预定义的规格，也可以在与最小倾斜角度α1对应的倾斜角度α的旋转角度位置(40a-h中的一个)上进行第三选择过程700。
第二选择过程600
参照图7A和图7B描述第二选择过程600。第二选择过程600包括步骤602：使键合臂100围绕纵轴110旋转第二转50b，第二转50b包括与第一转50a的预定旋转角度位置40(也称为第一旋转角度位置40)不同的多个第二旋转角度位置60。第二旋转角度位置60被限定并分布在第二转50b(即360°旋转)上，而不与任何第一旋转角度位置40重合。特别地，每个第二旋转角度位置60基本上在一对连续的第一旋转角度位置40之间或将其平分。如图7B所示，360°的第二转50b被划分为8个第二旋转角度位置60a-h，使得每对连续的第二旋转角度位置60(例如，在60a与60b之间或在60b与60c之间)相隔45°。下面的表2示出了参照图7B的8个第二旋转角度位置60a-h和相对于参考线RL的相应的角度间隔。
表2：第二选择过程600中的第二旋转角度位置
Figure BDA0001556180090000081
Figure BDA0001556180090000091
类似地，将理解的是，第二旋转角度位置60可以均匀分布，使得每对连续的第二旋转角度位置60之间的间隔相同。还将理解的是，用于第二转50b的预定义的第二旋转角度位置60的数量可以是不同的，例如，4或16，而不是以相等的间隔均匀分布。此外，任何一对连续的第二旋转角度位置60之间的角度间隔也可以不同，例如，90°或22.5°，并且对于每个不同的对都是不相等的。
第二选择过程600还包括步骤604：在多个旋转角度位置60a-h中的每个旋转角度位置暂停键合臂100的旋转；以及步骤606：确定在相应旋转角位置60a-h处的每个暂停期间键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α。具体而言，在步骤606中，根据倾斜角度计算过程500来确定倾斜角度α。
在对全部8个第二旋转角度位置60a-h执行倾斜角度计算过程500之后，第二选择过程600进行到步骤608：根据全部8个第二旋转角度位置60a-h确定所有倾斜角度α中的最小倾斜角度α2。第二选择过程600还包括步骤610：确定最小倾斜角度α2是否满足预定义的规格。
最小倾斜角度α2满足预定义的规格，则步骤610进行到步骤612：选择具有与最小倾斜角度α2相对应的倾斜角度α的第二旋转角度位置(60a-h中的一个)。在该所选的旋转角度位置处，键合臂100基本上垂直于键合支撑件表面200，从而满足预定义的规格。第二选择过程400可以在步骤612之后结束，并且所选的旋转角度位置将被用于键合过程。可选地，步骤612可以进行到步骤614：对所选的旋转角度位置执行第三选择过程700。
相反，如果最小倾斜角度α2不满足预定义的规格，这也意味着来自全部8个第二旋转角度位置60a-h的倾斜角度α都不满足预定义的规格。在第一选择过程400和第二选择过程600中不能找到用于键合过程的合适的旋转角度位置(40a-h和60a-h中的一个)。步骤610可以进行到步骤616：即使倾斜角度α不满足预定义的规格，也可以在具有与最小倾斜角度α1对应的倾斜角度α的旋转角度位置(60a-h中的一个)上进行第三选择过程700。将理解的是，如果α1(来自第一选择过程400)小于α2(来自第二选择过程600)，则第三选择过程700可以替代地在具有对应于最小倾斜角度α1的倾斜角度α的旋转角度位置(即来自第一选择过程400的第一旋转角度位置40a-h中的一个)上执行。
第三选择过程700
第三选择过程700通过参考图8A来描述。如上所述，如果不能找到合适的旋转角度位置，则可以在第一选择过程400和/或第二选择过程600中可选地执行第三选择过程700，或者在第二选择过程600之后执行第三选择过程700。第三选择过程700试图找到更合适的旋转角度位置，并且也可以被称为微调过程。广义地，第三选择过程700包括在多个第三旋转角度位置70上旋转键合臂100，所述多个第三旋转角度位置70在包括所选的旋转角度位置40/60的旋转角度范围内更靠近在一起。由于第三旋转角度位置70更加靠近在一起，它们也可以被称为更精细的旋转角度位置70。此外，所选的旋转角度位置40/60可以被称为先前所选的旋转角度位置40/60，即，先前从第一选择过程400或第二选择过程600中选择的。如果在第一选择过程400和第二选择过程600之后不能找到最佳旋转角度位置，则可以可选地执行第三选择过程700。具有最小倾斜角度α的旋转角度位置40/60可以被确定为用于第三选择过程700的所选的旋转角度位置。旋转角度范围及其多个第三旋转角度位置70沿着围绕纵轴110的旋转路径或转的一部分50c而存在。
第三选择过程700还包括确定在相应的第三旋转角度位置70处的每个暂停期间键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α。特别地，根据倾斜角度计算过程500确定倾斜角度α。如果第三旋转角度位置70中的一个旋转角度位置具有比先前所选的旋转角度位置40/60的倾斜角度α更小的倾斜角度α，则第三选择过程700将先前所选的旋转角度位置40/60替换为第三旋转角度位置70中的一个。相应地，然后，第三旋转角度位置70中的一个变成了所选的旋转角度位置70。否则，第三选择过程700保持先前所选的旋转角度位置40/60。
参考图8B，在步骤414中执行的第三选择处理700的第一示例中，先前所选的旋转角度位置40d(距参考线RL 135°)具有对应于满足预定义的规格的最小倾斜角度α1的倾斜角度α。从先前所选的旋转角度位置40d开始，第三选择过程700包括步骤702：使键合臂100围绕纵轴110旋转转的一部分，该部分转的一部分包括多个第三旋转角度位置70，多个第三旋转角度位置70在包括先前所选的旋转角度位置40d的旋转角度范围内更靠近在一起。
将理解的是，先前所选的旋转角度位置40d基本上位于旋转角度范围的中间或者将其平分，并且旋转角度范围不延伸到相邻的旋转角度位置40c和40e的附近。还将理解的是，由于第一转50a的旋转角度位置40处于45°间隔，所以旋转角度范围可以与先前所选的旋转角度位置40d相差±20°，即相对于参考线RL相差115°到155°。
旋转角度范围可以划分为比第一转50a的间隔更细或更小的间隔。例如，旋转角度范围可被划分为5°间隔，从而导致8个第三或更精细的旋转角度位置70a-h(不包括先前所选的旋转角度位置40d)。下面的表3示出了8个第三旋转角度位置70a-h以及与相对于参考线RL相应的角度间隔。
表3：第一选择过程400之后的第三选择过程700中的第三旋转角度位置
第三旋转角度位置 与参考线RL的角度间隔
70a 115°
70b 120°
70c 125°
70d 130°
70e 140°
70f 145°
70g 150°
70h 155°
第三选择过程700还包括步骤704：在多个旋转角度位置70a-h中的每个旋转角度位置处暂停键合臂100的旋转；以及步骤706：确定在相应旋转角位置70a-h处的每个暂停期间键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α。具体而言，在步骤706中，根据倾斜角度计算过程500来确定倾斜角度α。
在对全部8个第三旋转角度位置70a-h执行倾斜角度计算过程500之后，第三选择过程700进行到步骤708：根据所有8个旋转角度位置70a-h确定所有倾斜角度α中的最小倾斜角度α3。第三选择过程700还包括步骤710：确定最小倾斜角度α3是否小于先前所选的旋转角度位置40d的最小倾斜角度α1。如果是，则步骤710进行到步骤712：用第三旋转角度位置70a-h中的一个替换先前所选的旋转角度位置40d作为所选的旋转角度位置，第三旋转角度位置70a-h中的一个具有对应于最小倾斜角度α3的倾斜角度α。将理解的是，如果α1满足预定义的规格，则小于α1的α3也满足预定义的规格。因此，在该所选的旋转角度位置(70a-h中的一个)处，键合臂100也基本上垂直于结合支撑件表面200对准。
相反，如果步骤710确定最小倾斜角度α3不小于先前所选的旋转角度位置40d的最小倾斜角度α1，则步骤710进行到步骤714：保持先前所选的旋转角度位置40d作为所选的旋转角度位置。
参考图8C，在步骤614中执行的第三选择过程700的第二示例中，先前所选的旋转角度位置60d(距参考线RL 157.5°)具有与满足预定义的规格的最小倾斜角度α2相对应的倾斜角度α。从先前所选的旋转角度位置60d开始，第三选择过程700包括步骤702：使键合臂100以围绕纵轴110旋转部分转，该部分转包括多个第三旋转角度位置70a-h，多个第三旋转角度位置70a-h在包括先前选择的旋转角度位置60d的旋转角度范围内更靠近在一起。
将理解的是，先前所选的旋转角度位置60d基本上位于旋转角度范围的中间或者将其平分，并且旋转角度范围不延伸到相邻的旋转角度位置60c和60e的附近。然而，由于之前所选的旋转角度位置60d是在第一选择过程400之后执行的第二选择过程600的结果，所以旋转角度范围不应该朝向最接近的第一旋转角度位置(具体地说是40d(距参考线RL135°)和40e(距参考线RL 180°))的附近延伸。
如此，用于该第二示例的旋转角度范围比第一示例窄，例如距先前所选的旋转角度位置60d相差±10°，即相对于参考线RL相差147.5°至167.5°。旋转角度范围可以划分为比第一示例的间隔更细或更小的间隔。旋转角度范围可以划分为2.5°的间隔，从而导致8个第三或更精细的旋转角度位置70a-h(不包括先前所选的旋转角度位置60d)。下面的表4示出了8个第三旋转角度位置70a-h以及与参考线RL相应的角度间隔。
表4：在第二选择过程600之后的第三选择过程700中的第三旋转角度位置
第三旋转角度位置 与参考线RL的角度间隔
70a 147.5°
70b 150°
70c 152.5°
70d 155°
70e 160°
70f 162.5°
70g 165°
70h 167.5°
第三选择过程700还包括步骤704：在多个第三旋转角度位置70a-h中的每个旋转角度位置处暂停键合臂100的旋转；以及步骤706：确定在相应旋转角位置70a-h处的每个暂停期间键合臂100相对于键合支撑件表面200的倾斜角度α。具体而言，在步骤706中，根据倾斜角度计算过程500来确定倾斜角度α。
在对全部8个旋转角度位置70a-h执行倾斜角度计算过程500之后，第三选择过程700进行到步骤708：根据所有8个旋转角度位置70a-h确定所有倾斜角度α中的最小倾斜角度α3。第三选择过程700还包括步骤710：确定最小倾斜角度α3是否小于先前所选的旋转角度位置60d的最小倾斜角度α2。如果是，则步骤710进行到步骤712：用第三旋转角度位置70a-h中的一个替换先前所选的旋转角度位置60d作为所选的旋转角度位置，第三旋转角度位置70a-h中的一个具有对应于最小倾斜角度α3的倾斜角度α。将理解的是，如果α2满足预定义的规格，则小于α2的α3也满足预定义的规格。因此，在该所选的旋转角度位置(70a-h中的一个)处，键合臂100也基本上垂直于结合支撑件表面200对准。
相反，如果步骤710确定最小倾斜角度α3不小于先前所选的旋转角度位置60d的最小倾斜角度α2，则步骤710进行到步骤714：保持先前所选的旋转角度位置60d作为所选的旋转角度位置。
参考图8D，在步骤616中执行的第三选择过程700的第三示例中，第三选择过程700包括步骤701：确定所选的旋转角度位置40/60。由于来自所有旋转角度位置40a-h和60a-h的倾斜角度α均不满足预定义的规格，所以这些中的一个将被确定为所选的旋转角度位置40/60。值得注意的是，8个第一旋转角度位置40a-h中的一个对应于最小倾斜角度α1，并且8个第二旋转角度位置60a-h中的一个对应于最小倾斜角度α2。例如，第一旋转角度位置40d具有最小的倾斜角度α1，并且第二旋转角度位置60d具有最小的倾斜角度α2。如果α1小于α2，则步骤701将第一旋转角度位置40d确定为所选的旋转角度位置40d。如果α2小于α1，则步骤701将第二旋转角度位置60d确定为所选的旋转角度位置60d。
如本领域技术人员基于上述示例容易理解的那样，从所选的旋转角度位置(例如40d或60d)开始，执行第三选择过程700的步骤702、704和706。第三旋转角度位置70处于包括所选的旋转角度位置的旋转角度范围内。在对所有第三旋转角度位置70执行倾斜角度计算过程500之后，第三选择过程700进行到步骤708：根据所有第三旋转角度位置确定所有倾斜角度α中的最小倾斜角度α3。第三选择过程700还包括步骤709：确定最小倾斜角度α3是否满足预定义的规格。如果是，则步骤709进行到步骤711：选择具有与最小倾斜角度α3对应的倾斜角度α的第三旋转角度位置70作为所选的旋转角度位置。
如果最小倾斜角度α3仍然不满足预定义的规格，则意味着在第一选择过程400、第二选择过程600和第三选择过程700之后不能找到合适的旋转角度位置。键合臂100不能基本上垂直于键合支撑件表面200对准。因此，由于均匀的凸起平坦度、不完整的电连接和/或冷接合的风险较大，所以键合过程可能不能进行。步骤709进行到步骤713：在连接到键合设备10的计算装置上显示消息。该消息用于通知键合设备10的用户：由于旋转角度位置40、60和70中没有一个具有满足预定义的规格的倾斜角度α，因此不能找到合适的旋转角度位置来执行键合过程。然后，用户可能需要手动调节键合设备10，特别是键合臂100和/或键合头102，以改变键合臂100相对于键合支撑件表面200的取向，如上面参照图2B所述。
第一选择过程400、第二选择过程600和第三选择过程700的流程图
图9的流程图总结了包括第一选择过程400、第二选择过程600和第三选择过程700的方法300。方法300有利地提供了键合臂100相对于键合支撑件表面200的自动对准。特别地，键合臂100与具有满足预定义的规格的倾斜角度α的所选的旋转角度位置对准，使得键合臂100基本上垂直于键合支撑件表面200对准。如上所述，图3A示意性地示出了键合臂100相对于键合支撑件表面200的放大的键合臂倾斜。在图3A所示的旋转角度位置处，倾斜角度α在大约30°处较大，这不满足预定义的规格，并且因此，键合臂100不会基本上垂直于键合支撑件表面200对准。图3B示意性地示出了在通过方法300对准之后的键合臂100的放大的键合臂倾斜。在图3B所示的旋转角度位置处，倾斜角度α基本上接近于0°并且满足预定义的规格，使得键合臂100基本上垂直于键合支撑件表面200对准。
由于方法300的各种过程和步骤是以电子方式或经由计算装置来执行的，所以可以在最小的用户干预的情况下自动执行适当的或最佳的旋转角度位置的选择。用于执行方法300的键合设备10的各种部件的致动和位移可以通过本领域技术人员已知的自动机构和/或机器人来执行。对错位键合臂的这种键合臂自动对准或调节的方法显著缩短了所需的时间，并且键合过程变得更有效率。具体而言，方法300以最大所需时间少于10分钟来快速预设第一选择过程400、第二选择过程600和/或第三选择过程700的各种参数。由于只有在无法找到可接受的键合臂倾斜度范围(即，满足预定义的规格)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。
所选的旋转角度位置稍后将被用作用于执行倒装芯片键合工艺的键合臂100的准备位置。重新参考图1A，通过在所选的旋转角度位置处执行键合工艺，在键合臂100处保持在夹头104的夹头表面116处的半导体器件20能够均匀地接合到衬底30的焊盘表面32上，所示衬底设置或支撑在键合支撑件表面200上。由于焊料凸块22能够与焊盘表面32均匀地结合，并且半导体器件20与焊盘表面32之间的电连接是完整的，所以可以实现基本上均匀的凸块平坦度。此外，在键合过程中半导体器件20与焊盘表面32之间出现冷接点的风险被消除或者至少显著降低。
所选的旋转角度位置使得键合臂100能够基本上垂直于键合支撑件表面200，并且相应地，夹头表面116基本上平行于键合支撑件表面200。在一些实施例中，夹头104是圆形的，并且与倾斜角度α相比，从键合支撑件表面200观察的圆形夹头表面116的取向不是关键的。当围绕其中心旋转时，圆形夹头表面116保持基本不变。然而，在一些其他实施例中，夹头104可以具有不同的形状，并且夹头表面116在围绕其中心旋转时不是不变的。例如，夹头104是矩形的，并且矩形夹头表面116的取向变得更加关键。为了使用矩形夹头104进行键合过程，必须至少满足2个标准：
I.满足预定义的规格的倾斜角度α；以及
II.与键合支撑件表面200对准的矩形夹头表面116。
在键合臂100围绕纵轴110旋转以找到合适的或最佳的旋转角度位置的过程中，矩形夹头表面116的取向可以改变并且与保持在夹头表面116处的半导体器件20的取向不重合。因此，在所选的旋转角度位置处，倾斜角度α可以满足预定义的规格，但是矩形夹头表面116与半导体器件20的取向不一致。一种可能的解决方案是使用额外的马达来转动或旋转矩形夹头104以与半导体装置20的取向对准，同时保持键合臂100相对于键合支撑件表面200的位置和取向。因此，当矩形夹头104相对于键合臂100转动/旋转时，键合臂100保持静止。
另一种可能的解决方案是固定矩形夹头104，使得矩形夹头表面116总是保持与半导体器件20的取向对准。方法300将在矩形夹头104相对于键合臂100固定之后执行。因此，在执行方法300期间，只有键合臂100将被移动或旋转以找到具有满足预定义的规格的倾斜角度α的旋转角度位置，而矩形夹头104保持与半导体器件20的取向对准。矩形夹头104可以通过诸如导销的锁定机构来固定。
包括第一选择过程400、第二选择过程600和第三选择过程700的方法300可以在包括键合设备10和与其连接的计算装置的系统上实现。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，当指令被执行时，处理器执行方法300的各个步骤。因此，方法300可以被称为计算机化方法300。处理器可以替代地被称为与存储器或存储器设备通信的中央处理器单元或CPU。存储器存储由处理器操作的非暂时性计算机可读指令以执行根据本发明的实施例的方法300的各个步骤。存储器在一些上下文中可被称为计算机可读存储介质和/或非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂时传播信号本身。
计算装置可以被配置为显示消息(例如，警报和通知)给用户。例如，在步骤713中，显示消息以通知用户：无法找到合适的旋转角度位置来执行倒装芯片键合过程。计算装置也可以被配置为向用户提供提示以输入响应。例如，计算装置可以提示用户决定是否继续第三选择过程700，例如在可选的步骤414和614中。将理解的是，计算装置可以进一步被配置为要求用户输入，例如，在执行方法300的各个阶段，或者更具体地在第一选择过程400、第二选择过程600和第三选择过程700的各个步骤中选择是/否(Yes/No)的选项。
在前面的详细描述中，参照所提供的图来描述与用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动对准的方法和系统相关的本发明的实施例。本文中的各种实施例的描述并非旨在仅仅为了说明本发明的具体或特定的表示，而仅仅是为了说明本发明的非限制性实例。本发明用于解决与现有技术相关的至少一个所提到的问题。虽然本文仅公开了本发明的一些实施例，但是鉴于本发明，本领域普通技术人员将显而易见的是，可以对所公开的实施例进行各种改变和/或修改而不背离本发明的范围。因此，本发明的范围以及以下权利要求的范围不限于在此描述的实施例。

Claims (11)

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。
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述键合臂相对于所述键合支撑件表面的倾斜角度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述倾斜角度包括利用垂直于所述键合支撑件表面布置的参考管脚探测所述键合臂的夹头表面上的三个或更多个不同点的高度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述倾斜角度还包括使所述键合臂相对于所述参考管脚位移，使得所述参考管脚接合所述夹头表面上的所述三个或更多个不同点中的每一个。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定所述倾斜角度还包括基于所述夹头表面上的所述三个或更多个不同点的所述探测高度来计算所述夹头表面相对于所述键合支撑件表面的平面倾斜度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定义的规格为所述夹头表面相对于所述键合支撑件表面的可允许的平面倾斜度提供限制。
11.一种用于将键合臂相对于键合支撑件表面自动地对准的系统，其特征在于，所述系统包括：
用于执行键合工艺的键合设备，所述键合设备包括：
所述键合臂；
可移动地联接到所述键合臂的键合头；和
在键合过程中用于支撑衬底的所述键合支撑件表面；
并且所述系统还包括：
与所述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。
CN201810064053.8A 2017-01-24 2018-01-23 用于键合臂自动对准的方法和系统 Active CN108346608B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/413,605 2017-01-24
US15/413,605 US10050008B1 (en) 2017-01-24 2017-01-24 Method and system for automatic bond arm alignment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108346608A CN108346608A (zh) 2018-07-31
CN108346608B true CN108346608B (zh) 2022-03-08

Family

ID=62906605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810064053.8A Active CN108346608B (zh) 2017-01-24 2018-01-23 用于键合臂自动对准的方法和系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10050008B1 (zh)
KR (1) KR102126173B1 (zh)
CN (1) CN108346608B (zh)
MY (1) MY188178A (zh)
PH (1) PH12018000018A1 (zh)
TW (1) TWI670791B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6422499B2 (ja) * 2014-08-13 2018-11-14 株式会社新川 実装装置および測定方法
KR101949591B1 (ko) * 2017-05-24 2019-02-19 주식회사 프로텍 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 장치
KR101966528B1 (ko) * 2017-06-30 2019-04-08 주식회사 프로텍 경사 리드를 구비한 연성 소재 부품 본딩 방법
US11121113B2 (en) * 2020-01-16 2021-09-14 Asm Technology Singapore Pte Ltd Bonding apparatus incorporating variable force distribution
CN112992735B (zh) * 2021-02-07 2021-09-10 锋睿领创(珠海)科技有限公司 半导体键合位姿补偿修复方法、装置及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000124232A (ja) * 1998-10-20 2000-04-28 Toshiba Corp 平行度測定装置
JP2007235178A (ja) * 2007-06-06 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品のボンディング装置
CN101114601A (zh) * 2006-07-24 2008-01-30 先进自动器材有限公司 用于晶粒键合机的自动水平调整
CN102646572A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 株式会社日立高新技术仪器 芯片焊接机以及半导体制造方法
CN104966687A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 北京中电科电子装备有限公司 一种键合头装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3022613B2 (ja) * 1991-02-27 2000-03-21 株式会社カイジョー ワイヤボンディング装置
EP1063186A1 (en) * 1997-12-03 2000-12-27 Nikon Corporation Substrate transferring device and method
US6135702A (en) * 1998-06-03 2000-10-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus for automated loading of wafer cassette
US6739036B2 (en) * 2000-09-13 2004-05-25 Fuji Machine Mfg., Co., Ltd. Electric-component mounting system
JP2002204096A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Fuji Mach Mfg Co Ltd 電気部品装着システムおよび電気部品装着方法
JP4620285B2 (ja) * 2001-05-14 2011-01-26 富士機械製造株式会社 電気部品装着システムの運転方法
JP4616514B2 (ja) * 2001-06-07 2011-01-19 富士機械製造株式会社 電気部品装着システムおよびそれにおける位置誤差検出方法
KR100393231B1 (ko) * 2001-08-16 2003-07-31 삼성전자주식회사 이온주입장치에서의 회전축과 회전체의 연결시스템
JP2003068695A (ja) * 2001-08-29 2003-03-07 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
DE10147922A1 (de) * 2001-09-28 2003-04-30 Siemens Dematic Ag Bestückkopf zum Halten von Bauteilen
CH696615A5 (de) * 2003-09-22 2007-08-15 Esec Trading Sa Verfahren für die Justierung des Bondkopfs eines Die Bonders.
JP3993157B2 (ja) * 2003-10-23 2007-10-17 株式会社新川 ボンディング装置
JP2008213129A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Seiko Epson Corp 生産システム用汎用セル及び該汎用セルを用いた生産システム
EP2208572B1 (en) * 2007-11-02 2016-09-07 Makino Milling Machine Co. Ltd. Method and device for preparing error map and numerically controlled machine tool having error map preparation function
SG173943A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-29 Ah Yoong Sim Rotary die bonding apparatus and methodology thereof
JP4880055B2 (ja) * 2010-06-04 2012-02-22 株式会社新川 電子部品実装装置及びその方法
JP4808283B1 (ja) * 2010-06-30 2011-11-02 株式会社新川 電子部品実装装置及び電子部品実装方法
DE102012014558B4 (de) * 2012-07-24 2014-02-20 Datacon Technology Gmbh Kinematisches Haltesystem für einen Bestückkopf einer Bestückvorrichtung
JP6434529B2 (ja) * 2014-10-30 2018-12-05 株式会社Ｆｕｊｉ 部品実装機
JP6141814B2 (ja) * 2014-10-30 2017-06-07 信越半導体株式会社 研磨装置
JP6470054B2 (ja) * 2015-01-26 2019-02-13 ファスフォードテクノロジ株式会社 ダイボンダおよびボンディング方法
JP6710518B2 (ja) * 2015-12-03 2020-06-17 東京エレクトロン株式会社 搬送装置及び補正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000124232A (ja) * 1998-10-20 2000-04-28 Toshiba Corp 平行度測定装置
CN101114601A (zh) * 2006-07-24 2008-01-30 先进自动器材有限公司 用于晶粒键合机的自动水平调整
JP2007235178A (ja) * 2007-06-06 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品のボンディング装置
CN102646572A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 株式会社日立高新技术仪器 芯片焊接机以及半导体制造方法
CN104966687A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 北京中电科电子装备有限公司 一种键合头装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10050008B1 (en) 2018-08-14
US20180211932A1 (en) 2018-07-26
PH12018000018B1 (en) 2018-10-08
TWI670791B (zh) 2019-09-01
MY188178A (en) 2021-11-24
PH12018000018A1 (en) 2018-10-08
TW201828394A (zh) 2018-08-01
CN108346608A (zh) 2018-07-31
KR102126173B1 (ko) 2020-06-24
KR20180087177A (ko) 2018-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108346608B (zh) 用于键合臂自动对准的方法和系统
US7833572B2 (en) Method and apparatus for dispensing a viscous material on a substrate
TWI294794B (en) Apparatus and method for applying adhesive to a substrate
JP5258068B2 (ja) 半導体チップをウエハテーブルから取り上げて、取り外された半導体チップを基板上に実装するための方法
JP2018001164A (ja) ディスペンサーの供給ユニットを自動的に調整する方法
US7886956B2 (en) Bonding apparatus and bonding stage height adjustment method for the bonding apparatus
US10639811B2 (en) Cutting apparatus
TWI684489B (zh) 工件支架及工件的切斷方法
US11911872B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP4973842B2 (ja) 液滴塗布装置及び方法
WO2018131143A1 (ja) 被実装物作業装置
US9421665B2 (en) Pressure-adjusting lapping element
JP2021019145A (ja) ブレード間隔調整装置
CN113001394B (zh) 基板处理装置
US20230086738A1 (en) Bonding apparatus and bonding method
JP2016186958A (ja) ダイシング装置及びダイシング装置によるダイシング方法
CN114871940A (zh) 一种基板背面研磨方法及研磨系统
JP6252838B2 (ja) ダイシング装置及びその切削方法
KR20220137014A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP5246356B2 (ja) バンプ付き電子部品の実装方法
US10475728B2 (en) Apparatus for bonding flexible part including inclined leads
JP2014155981A (ja) 研磨治具及び研磨治具に試料をセットする試料取付け治具
JP2022028200A (ja) 基板作業装置
KR20220088636A (ko) 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법
JPS6225430A (ja) チツプボンデイング装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant