CN112992727A - 冷却装置、冷却方法以及半导体封装的制造方法 - Google Patents

冷却装置、冷却方法以及半导体封装的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够在短时间内均匀地使被加热处理的矩形形状的基板降温的冷却技术，并且提供一种能够制造高品质的制造半导体封装的半导体封装的制造方法。本发明包括：冷却板，从下方冷却被定位在冷却位置的基板；升降机构，使基板在铅垂方向上相对于冷却板在比冷却位置高的待机位置与冷却位置之间升降；以及矫正机构，具有能够与基板的周缘部的上表面抵接的矫正构件，矫正机构通过在被定位在冷却位置的基板的四边附近使矫正构件位于冷却位置来将基板的周缘部矫正至冷却位置，从而控制基板的姿势。

Description

冷却装置、冷却方法以及半导体封装的制造方法
技术领域
本发明涉及冷却矩形形状的基板的冷却装置、冷却方法以及使用上述基板制造半导体封装的制造方法。
背景技术
近年来，在半导体装置领域中，对装置的小型/薄型化的要求非常高。为了满足这种要求，使用矩形形状的基板制造半导体封装的面板级扇出型封装技术(FOPLP)受到了关注。为了使用FOPLP技术制造半导体封装，提出利用例如日本特开2019-36654号公报所记载的基板处理装置。
在日本特开2019-36654号公报所记载的装置中，作为半导体封装制造的一环，在对基板实施曝光显影工序之前，执行下一曝光前工序。在该曝光前工序中，利用涂敷部将感光性的处理液涂敷至基板的表面。并且，利用减压干燥部将涂敷至基板的表面的该处理液的溶媒通过减压而蒸发，从而对基板进行减压干燥。另外，利用预烘烤部对实施了该减压干燥处理的基板进行加热处理。由此，基板表面的处理液固化并形成固化膜。之后，将基板从预烘烤部向曝光部交付，使基板在所谓的交付载物台仅等待一定时间，通过在该待机期间的自然散热(空冷)使基板的温度降温至适合于曝光部的曝光工序的执行温度(以下，称为“第一温度”)。
在FOPLP技术中，基板具有矩形形状并且大型化。另外，在制造半导体封装期间，在基板的上表面上层叠有多层。由于这些原因，在上述曝光前工序中基板翘曲趋于变大。另外，在半导体封装中，固化膜通常包含树脂材料，并且多层层叠配置在基板的上表面。因此，固化膜层叠形成的基板的热容量趋于增加。结果，需要花费时间来使基板在交付载物台上降温，从而过多的热量施加至固化膜，会发生所谓的过度烘烤。由于这些原因，难以在基板上形成良好膜质的固化膜，从而难以通过对该固化膜进行曝光显影工序而形成良好的图案形状、在平面上形成均匀的图案尺寸。这是阻碍利用FOPLP技术制造高品质的半导体封装的制造的主要原因之一。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，提供一种能够在短时间内均匀地使被加热处理的矩形形状的基板降温的冷却技术，以及能够制造高品质的半导体封装的半导体封装的制造方法。
本发明的第一实施方式的冷却装置，冷却矩形形状的基板，其特征在于，包括：冷却板，从下方冷却被定位在冷却位置的基板；升降机构，使基板在铅垂方向上相对于冷却板在比冷却位置高的待机位置与冷却位置之间升降；以及矫正机构，具有能够与基板的周缘部的上表面抵接的矫正构件。矫正机构通过在被定位在冷却位置的基板的四边附近使矫正构件位于冷却位置来将基板的周缘部矫正至冷却位置，从而控制基板的姿势。
另外，本发明的第二实施方式，其特征在于，包括：将矩形形状的基板相对于冷却板定位在规定的冷却位置的工序；使能够与基板的周缘部的上表面抵接的矫正构件从比冷却位置高的位置朝向被定位在冷却位置的基板下降，并在基板的四边附近将矫正构件定位在冷却位置，由此将基板的周缘部矫正至冷却位置的工序，以及在将矫正构件定位在冷却位置的状态下，利用冷却板冷却基板的工序。
而且，本发明的第三实施方式，具有曝光在被调节至第一温度的基板的上表面上形成的固化膜之后显影的曝光显影工序、和在曝光显影工序之前在基板的上表面上形成固化膜的曝光前工序，其特征在于，曝光前工序包括：涂敷工序，将包含构成固化膜的材料的处理液涂敷至基板的上表面；加热工序，将涂敷处理液的基板加热至比第一温度高的第二温度并形成固化膜；以及冷却工序，使形成有固化膜的基板位于冷却板的上方并使基板降温至第一温度。
如上所述，根据本发明，能够在短时间内均匀地使被加热处理的矩形形状的基板降温。另外，由于在半导体封装的制造方法中包括的曝光前工序中，包括使基板位于冷却板的上方而使基板降温的冷却工序，因此，能够高品质地制造半导体封装。
附图说明
图1是配备本发明的冷却装置的第一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。
图2是表示图1所示的基板处理装置的电气结构的框图。
图3是表示根据基板处理装置的曝光前工序的流程图。
图4是表示本发明的冷却装置的第一实施方式的图。
图5是图4的A-A线剖视图。
图6是用于说明矫正销向支撑部安装的图。
图7是表示根据图4所示的冷却装置的冷却动作的流程图。
图8A是示意性地表示针对凹状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图8B是示意性地表示针对凹状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图8C是示意性地表示针对凹状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图8D是示意性地表示针对凹状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图9A是示意性地表示相对于凸状弯曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图9B是示意性地表示针对凸状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图9C是示意性地表示针对凸状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图9D是示意性地表示针对凸状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。
图10是表示本发明的冷却装置的第三实施方式的图。
图11是表示本发明的冷却装置的第四实施方式的图。
图12是表示本发明的冷却装置的第五实施方式的图。
图13是表示本发明的冷却装置的第六实施方式的图.。
其中，附图标记说明如下：
1：基板处理装置
6：冷却部(冷却装置)
8：控制部
20：冷却板
30：升降机构
32：升降销
33、46：升降构件
34：升降销驱动部
40：矫正机构
43：升降柱
44：连结金属配件
45：支撑部
45A～45D：支撑构件
47：升降柱驱动部
48、48a：矫正销(矫正构件)
49：矫正块(矫正构件)
50：排气机构
100：冷却装置
P1：冷却位置
S：基板
Sa：周缘部
SP：空间
Z：铅垂方向
具体实施方式
配备作为本发明的冷却装置的一例的冷却部的基板处理装置在对基板进行曝光显影工序之前，执行作为半导体封装的制造的一环的曝光前工序。尤其是，基板处理装置具有如之后详述的在曝光前工序的最后阶段利用带矫正功能的冷却部冷却基板的技术特征。以下，在说明基板处理装置的整体结构以及概要动作之后，详述冷却部的结构以及动作。
图1是表示配备本发明的冷却装置的第一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。另外，图2是表示图1所示的基板处理装置的电气结构的框图。基板处理装置1具有分度器部2、涂敷部3、减压干燥部4、加热部5、作为冷却部6发挥作用的冷却装置100、搬运部7以及控制部8。为了统一地表示以下各附图中的方向，如图1所示，设定XYZ正交坐标轴。这里，XY平面表示水平面。另外，Z轴表示铅垂轴，更详细地说，(-Z)方向表示铅垂向下的方向。
在分度器部2中，设置有分度器机械手2A以及交付载物台2B。另外，在分度器部2的(-X)侧的侧面可以安装一个或多个容纳多张用于半导体封装的制造的矩形形状的基板S的箱C。分度器机械手2A逐张取出容纳在箱C中的未处理的基板S并将基板载置于交付载物台2B。另外，作为曝光前工序，在利用涂敷部3的涂敷处理、利用减压干燥部4的减压干燥处理、利用加热部5的加热处理以及利用冷却部6的冷却处理执行之后，将载置于交付载物台2B的基板S容纳在箱C中。如图中箭头所示，分度器机械手2A能够在Y方向上移动，以便到达每个箱C。
在基板处理装置1中，设置有在冷却部6的上方层叠配置加热部5的层叠体。另外，如图1所示，该层叠体、搬运部7以及减压干燥部4在Y方向上配置在载物台2B的(+X)侧。而且，在搬运部7的(+X)侧配置有涂敷部3。即，以包围搬运部7的方式配置交付载物台2B、层叠体(＝加热部5+冷却部6)、涂敷部3以及减压干燥部4。需要说明的是，在曝光前工序中无需包括减压干燥处理的情况下，也可以使用不配备减压干燥部4的基板处理装置1。
管理基板处理装置1的动作的控制部8具有执行预先准备的控制程序的中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)81。上述的基板处理装置1的各个部分基于由CPU81执行的控制程序动作。在控制部8中还设置有：存储器(storage)82，用于长期存储CPU81应该执行的控制程序、各种设定数据等；内存(memory)83，用于临时存储根据CPU81的控制程序的执行所必需的数据；以及接口84等，用于进行与外部装置、操作员之间的信息交换。这些结构中的每一个都可以与通用个人计算机具有的硬件基本大致相同。即，通过准备适当的控制程序，可以将具有公知的结构的个人计算机作为控制部8使用。并且，以这种方式配置的控制部8根据控制程序以如下所述的方式控制装置各个部分并执行曝光前工序。
图3是表示根据基板处理装置的曝光前工序的流程图，示出了着眼于一张基板时的曝光前工序的具体内容。另外，在同一附图中，将图1所示的基板处理装置1中的曝光前工序与现有技术中的曝光前工序对比图示。在基板处理装置1中，如同一附图中的左侧流程图所示，从箱C取出一张未处理的基板S并将其移载至交付载物台2B(步骤S1)。按照涂敷部3、减压干燥部4、加热部5以及冷却部6的顺序利用搬运部7搬运交付载物台2B上的基板S，在各个部分中执行以下处理。即，在涂敷部3中对基板S的表面涂敷具有感光性的光致抗蚀剂液(以下，简称为“抗蚀液”)(步骤S2：涂敷处理)。在减压干燥部4中，通过减压涂敷至基板S的表面的该抗蚀液的溶媒蒸发(步骤S3：减压干燥处理)。在加热部5中，接受减压干燥处理的基板S被加热，进而基板S表面的抗蚀成分固化(步骤S4：加热处理)。由此，在基板S的表面形成处理液的固化膜，即抗蚀膜。在该阶段，由于基板S的温度是高于适合于曝光部执行曝光工序的第一温度的温度(以下，称为“第二温度”)，因此，基板S被冷却部6冷却，并降温至第一温度(步骤S5：冷却处理)。这样，具有抗蚀膜并且成为第一温度的基板S被搬运部7从冷却部6移载至交付载物台2B(步骤S6)，而且，用分度器机械手2A将基板S容纳在箱C中(步骤S7)。
另一方面，在现有技术中，如同一附图中的右侧流程图所示，与本发明相同地执行步骤S1～S4，从而对未处理的基板S形成抗蚀膜作为固化膜，但接受加热处理的基板S在该状态下被搬运部7移载至交付载物台2B(步骤S6)。并且，基板S在该交付载物台2B待机并自然散热，在利用所谓的空冷降温至第一温度(步骤S8：空冷处理)之后，利用分度器机械手2A容纳至箱C(步骤S7)。
如上所述，在本实施方式中，在作为半导体封装的制造的一环而执行的曝光前工序中，执行接下来说明的利用冷却部6的冷却处理(步骤S5)来代替以往的空冷处理(步骤S8)。以下，说明作为冷却部6发挥作用的冷却装置100的结构、动作以及在曝光前工序中执行冷却处理的技术意义。
图4是表示本发明的冷却装置的第一实施方式的图。另外，图5是图4的A-A线剖视图。如图4所示，冷却装置100具有收纳基板S的腔室10。腔室10具有将顶板11、侧板12、底板13以及挡板14装配成箱型的结构。
挡板14相对于设置于腔室10的一方的侧面的开口15开闭自如地安装，在闭状态下，经由密封垫(图示省略)被按压在腔室10的侧面，由此来封闭开口15。另一方面，如图4中的点线所示，在挡板14为开状态下，能够经由开放的开口15与外部进行基板S的交换。即，保持于搬运部7(图1)的基板S经由开口15被搬入腔室10中。另外，腔室10中的完成了冷却处理的基板S被搬运部7向外部搬出。
在腔室10的底部设置有冷却板20。在冷却板20的上表面设置有多个凹部(图示省略)，在各凹部中嵌入直径比凹部的深度稍大的球体21。利用这些球体21的顶部可以从下方支撑基板S，从外部搬入的基板S以形成有抗蚀膜的面朝上的方式载置在球体21上。以这种方式，基板S在与冷却板20的上表面形成被称为“贴近间隙”的微小空间的状态下被定位。在本说明书中，将以这种方式被定位并被实施冷却处理的基板S的位置(在本说明书中，铅垂方向Z上的基板S的上表面的高度位置)称为“冷却位置”。
如图4所示，为了对被定位在冷却位置(图8A～8D、图9A～9D中的符号P1)的基板S实施冷却处理，在冷却板20的内部形成用于使冷却水等的冷媒流动的流道22。并且，根据来自控制部8的冷却指令利用冷媒供给部23将冷媒供给至流道22的一端。另外，从流道22的另一端排出的冷媒返回至冷媒供给部23。通过这种冷媒的循环供给来冷却冷却板20，并有效地吸收来自被定位在冷却位置P1的基板S的辐射热来冷却基板S。因此，与在交付载物台上进行的空冷处理相比，能够更快地使基板S降温。需要说明的是，作为冷却冷却板20的具体结构，也可以使用除冷媒供给以外的结构，例如使用珀耳帖元件。另外，可以根据基板S的平面尺寸等适当地设定球体21的个数、位置。
为了在冷却板20与搬运部7(图1)之间流畅地进行基板S的交付，在冷却装置100上设置有升降机构30。具体地说，在腔室10的底板13以及冷却板20上设置有多个沿铅垂方向Z延伸的通孔31，并且升降销32分别插入这些通孔31。每个升降销32的下端固定至升降构件33。升降构件33被升降销驱动部34在上下方向上升降自如地支撑。根据来自控制部8的升降指令，升降销驱动部34动作以使升降构件33升降。由此，每个升降销32一体地升降，升降销32在其上端比冷却板20的球体21更向上方突出的上部位置与其上端向球体21的下方退避的下部位置之间移动。
图4表示升降销位于下部位置的状态，在该状态下，升降销32的上端从基板S分离。因此，基板S被球体21从下方支撑，从而形成贴近间隙。以这种方式，基板S被定位至冷却位置P1。另一方面，若升降销32上升，则升降销32的上端与基板S的下表面抵接并推动基板S。由此，使基板S位于冷却位置P1上方的待机位置(同一附图中的虚线位置)，从而可以利用搬运部7交付基板S。另一方面，若未支撑基板S的升降销32上升至上部位置，则能够利用搬运部7将冷却处理前的基板S搬入待机位置。以这种方式，能够在搬运部7与冷却装置100之间进行基板S的交付。
在本实施方式中，为了矫正基板S的翘曲进而均匀地对基板S进行冷却处理而设置有矫正机构40。具体地说，通孔41在铅垂方向Z上设置于冷却板20的四个角部部分。另外，在腔室10的底板13上在铅垂方向Z上也设置有与这四个通孔41对应的通孔42。在冷却板20的每个角中，升降柱43贯通插入通孔41、42。在每个升降柱43的上端安装有连结金属配件44。并且，框状(或轮廓状)的支撑部45经由这四个连结金属配件44被支撑在冷却板20的上方。另一方面，每个升降柱43的下端固定至升降构件46。该升降构件46被升降柱驱动部47在上下方向上升降自如地支撑。根据来自控制部8的升降指令，升降柱驱动部47动作以使升降构件46升降。由此，每个升降柱43一体地升降，进而使支撑部45在铅垂方向Z上移动。
支撑部45从利用冷却板20进行冷却处理的基板S的上方以面对该基板S的上表面的整个周缘部Sa的方式配置。即，支撑部45的下表面451(图6)与周缘部Sa的整个圆周相向。并且，多个矫正销48从支撑部45的下表面451铅垂向下地垂设。
图6是用于说明矫正销向支撑部安装的图。在支撑部45上贯穿设置多个(在本实施方式中，如图5所示为16个)通孔452，并且矫正销48相对于各通孔452装卸自如。更具体地说，如图6所示，矫正销48的下端部481以越靠顶端越细的形状铅垂向下延伸设置。另一方面，矫正销48的上端部482被加工为能够相对于通孔452插取自如的粗细，并且在其外周面螺刻有外螺纹。并且，通过使用两个螺母483、484，在使下端部481从支撑部45铅垂向下突出设置的状态下，矫正销48被固定至支撑部45。即，在使下侧螺母483与矫正销48的上端部482螺接的状态下，将矫正销48的上端部482插入通孔452并使其从支撑部45的上表面突出，然后，将上侧螺母484安装在突出的部分，并将支撑部45夹在下侧螺母483以及上侧螺母484之间，由此，矫正销48被支撑于支撑部45。在本实施方式中，由于矫正销48具有如上所述的结构，因此，通过调整下侧螺母483以及上侧螺母484相对于矫正销48的上端部482的螺接位置，能够高精度地调整支撑部45的下端部481相对于支撑部45的下垂量DR。例如，在基板S的翘曲量较大的情况下，优选为，将下垂量也调整为较大。
需要说明的是，在图4以及图5中，16个通孔452全部安装有作为本发明的“矫正构件”的矫正销48，该16根矫正销48中的安装于支撑部45的四个角的矫正销48a相当于本发明的“角销”。另外，也可以是例如交替地安装矫正销48的结构来代替在全部的通孔452中安装矫正销48。
如上所述，在矫正销48安装于支撑部45的状态下，从控制部8发出上下移动指令时，升降构件46在Z方向上升降并与矫正销48共同在铅垂方向上移动。由此，可以矫正基板S的翘曲。
而且，在冷却装置100中，为了矫正并控制难以利用矫正销48进行矫正的基板S的中央部的翘曲，设置有排气机构50。具体地说，如图4所示，在腔室10的底板13以及冷却板20上设置多个沿铅垂方向Z延伸的通孔51。在该实施方式中，这些通孔51以每个上端开口位于被定位在冷却位置P1的基板S的下表面中央部的正下方的方式配置。另外，每个通孔51的下端开口与吸引部52连接。因此，根据来自控制部8的排气指令使吸引部52动作时，来自位于冷却位置P1的基板S的下表面的中央部与冷却板20的上表面之间夹持的空间SP(图8C、图9A等)的空气经由通孔51被排出。由此，从冷却板20侧对基板S施加负压力，在基板S的冷却处理期间，限制基板S的中央部向冷却位置P1的上方的翘曲，进而控制利用冷却板20进行冷却的基板S的姿势。即，排气机构50由通孔51与吸引部52构成，承担基板S的辅助矫正功能。
接下来，参照图7、图8A～8D、图9A～9D说明利用冷却装置100执行的冷却处理。需要说明的是，接受加热处理(步骤S4)的基板S的翘曲形状具有凹状与凸状两种。因此，以下，参照图7说明利用冷却装置100执行的冷却处理，并且适当地参照图8A～8D说明凹状翘曲的基板S的矫正，并且参照图9A～9D说明凸状翘曲的基板S的矫正。
图7是表示图4所示的冷却装置执行的冷却动作的流程图。另外，图8A～8D是示意性地表示针对凹状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。而且，图9A～9D是示意性地表示针对凸状翘曲的基板的冷却动作的主要工序的图。该冷却处理通过控制部8执行上述的控制程序来使装置各个部分进行规定的动作而实现。首先，冷却装置100的各个部分被初始化为用于接收基板S的初始状态。在初始状态下，挡板14被关闭并通过冷媒供给部23循环供给冷媒来进行利用冷却板20进行冷却的准备。在该冷却准备完成之后，基板S被搬入腔室10中。即，在该基板搬入时，升降销32被定位在上部位置，并且矫正销48被定位在与该升降销32相比足够高的位置(退避位置)。然后，通过打开挡板14来成为能够从外部接收基板S搬入的状态。在该状态下，基板S被搬运部7(图1)搬入腔室10中，基板S从搬运部7被交付至升降销32(步骤S51)。
以这种方式，冷却处理前的基板S在待机位置被升降销32支撑并等待冷却处理的开始，在搬运部7退避之后，挡板14被关闭时，升降销32仅下降规定距离，进而基板S被定位在冷却位置P1(步骤S52)。以这种方式，基板S与冷却板20接近配置，利用冷却板20进行的基板S的冷却处理开始。另外，如图8A、图9A所示，吸引部52与升降销32开始下降同时地动作，开始从空间SP排气(步骤S53)，空间SP为位于冷却位置P1的基板S的下表面的中央部与冷却板20的上表面所夹持的空间。需要说明的是，在本实施方式中，开始排气与升降销32的下降联动，但也可以在基板S下降至冷却位置P1之前或者在被定位在冷却位置P1之后开始排气。
在基板S被向冷却位置P1定位之后，支撑部45铅垂向下移动，矫正销48朝向被定位在冷却位置P1的基板S的上表面的周缘部Sa下降。并且，如图8B、图9B所示，在矫正销48的下端部481的尖端位于冷却位置P1时，矫正销48的下降停止(步骤S54)。并且，被定位在冷却位置的矫正销48在基板S冷却期间限制基板S的位移，进而控制基板S的姿势。这是因为在冷却前以及冷却期间，基板S很少具有在水平方向上平坦的姿势，基板S经常会局部凹状或凸状地翘曲。例如，在矫正销48开始下降时，基板S如图8A所示，凹状(或者也有时被称为“谷状”)地翘曲，即，基板S的周缘部Sa有时向上方翘曲。在这种情况下，在矫正销48移动期间，周缘部Sa被矫正销48的下端部481铅垂向下推压。结果，如图8B所示，基板S的周缘部Sa被定位在冷却位置P1。以这种方式，利用矫正销48进行翘曲的矫正。另一方面，在矫正销48开始下降时，基板S如图9A所示，凸状(或者也有时被称为“山状”)地翘曲，即，在基板S的周缘部Sa向下翘曲的情况下，矫正销48在不与基板S的周缘部Sa接触的状态下，被定位在冷却位置P1。
在使矫正销48的下端部481的尖端位于冷却位置P1的状态下利用冷却板20进行冷却处理期间，基板S被冷却从而收缩，但在基板S的下表面侧与上表面侧的收缩产生了时间差。更具体地说，如图8C以及图9C所示，基板S的下表面侧区域与基板S的上表面侧区域相比，先被冷却而收缩。需要说明的是，在图8C以及图9C中，为了在视觉上示出基板各个部分的温度，在被冷却的区域标注点，另一方面，在未冷却的区域标注阴影。
如上所述，由于在基板S的下表面侧区域以及上表面侧区域的冷却进度存在差异从而会使基板S的中央部向上方翘曲。该翘曲量根据加热处理时的设定温度即第二温度的值、基板S的结构等而不同，但若该翘曲量较大，则基板S的中央部的冷却所需的时间变长。然而，在本实施方式中，在冷却处理期间，由于连续地从基板S的下表面的中央部与冷却板20的上表面之间夹持的空间SP排气，因此，从冷却板20侧对基板S的中央部施加负压力，进而抑制基板S的中央部向上方的翘曲。结果，如图8D、图9D所示，基板S被矫正为平坦的姿势，并且基板S整体被降温至第一温度。如上所述，在本实施方式中，通过组合利用被定位于冷却位置的矫正销48的矫正与利用排气机构50的矫正来控制冷却期间的基板S的姿势。
若基板S整体的温度降温至第一温度，则在步骤S55中判断为“是(YES)”，利用吸引部52进行的排气停止，并且矫正销48位于待机位置(基板S的交付位置)的上方的位置，即，位于上述退避位置(步骤S56)。随后，基板S被卸载到外部(步骤S57)。即，通过升降销32上升来使基板S从冷却板20分离，打开挡板14使搬运部7进入，由此，从升降销32向搬运部7交付基板S并将基板S搬出。
如上所述，根据本实施方式，矫正销48设置为能够与基板S的上表面的周缘部Sa抵接。并且，在冷却处理期间，矫正销48位于被定位在冷却位置P1的基板S的四边附近的该冷却位置。因此，即使基板S的整个圆周缘部Sa或局部在冷却处理前就已经翘曲，也能够与矫正销48抵接并被矫正至冷却位置P1。另外，假如即使在基板S冷却期间，基板S的周缘部向冷却位置P1的上方翘曲，也能够通过与矫正销48的抵接来限制翘曲。而且，即使由于基板S中的冷却进度差异而使基板S的中央部向上方翘曲，也能够通过从空间SP的排气来抑制该翘曲，进而以更平坦的基板姿势进行冷却处理。结果，能够在基板S的平面上均匀地进行冷却处理。
另外，通过使用在曝光前工序中冷却基板S的上述冷却装置100，能够防止对抗蚀膜施加过多热量的所谓的过度烘烤，从而可以获得高品质的抗蚀膜。即，与现有技术相比，能够在短时间内高品质地进行曝光前工序。
为了证明该效果，准备在表面上形成有抗蚀膜的纵510×横510×厚1.1mm的玻璃基板，在将该玻璃基板加热至作为第二温度的一例的110℃之后，在该状态下使基板在交付载物台2B上自然散热。并且，分别测量玻璃基板的中央部与周缘部的温度降温至第一温度(这里为40℃)所需的时间。另外，观察在被冷却的玻璃基板上形成的抗蚀膜的膜质的均匀性。该测量以及观察结果在以下的表1的“在交付载物台上的空冷”栏中表示。即，玻璃基板的中央部以及周缘部的冷却所需要的时间均为“600秒”。另外，冷却后的抗蚀膜的膜质不均匀，不适合于半导体封装的制造。即，难以通过对该抗蚀膜进行曝光显影工序而形成良好的图案形状或在平面上形成均匀的图案尺寸。
【表1】
Figure BDA0002830417230000121
与此相对，当利用图4所示的冷却装置100使上述玻璃基板从第二温度(110℃)降温至第一温度(40℃)时，如上述表1的“第一实施方式的冷却装置”栏中所示，玻璃基板的中央部以及周缘部的冷却所需的时间均为“80秒”。通过利用如上所述的冷却装置100能够在短时间内使基板降温至适合于曝光处理的第一温度，进而能够有效地防止过度烘烤。另外，冷却后的抗蚀膜的膜质均匀性也非常好，从而能够通过对该抗蚀膜进行曝光显影工序而形成良好的图案形状、在平面上形成均匀的图案尺寸。需要说明的是，表1中的“第二实施方式的冷却装置”以及“冷却板”表示使用接下来说明的冷却装置进行的上述测量以及观察结果。
在该第一实施方式中，升降柱43、升降构件46以及升降柱驱动部47作为本发明的“移动机构”发挥功能。另外，步骤S2、步骤S4以及步骤S5分别相当于本发明的“涂敷工序”、“加热工序”以及“冷却工序”。
需要说明的是，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行上述以外的各种变更。例如，在第一实施方式中组合利用矫正销48的矫正与利用排气机构50的矫正，但仅通过利用矫正销48的矫正，与现有技术相比，也能够在短时间内高品质地进行曝光前工序。即，可以使用从冷却装置100中移除排气机构50的装置(第二实施方式)作为基板处理装置1的冷却部6。即，除了从空间SP排气的点之外，与第一实施方式相同地利用矫正机构40进行基板矫正，并且能够与第一实施方式相同地在基板S的平面上均匀地进行冷却处理。利用该第二实施方式的冷却装置，例如对上述玻璃基板进行冷却处理时，如上述表1的“第二实施方式的冷却装置”栏中所示，中央部的冷却所需的时间与第一实施方式相比稍长，但与现有技术相比能够大幅地缩短冷却时间。另外，冷却后的抗蚀膜的膜质均匀性也很好，从而能够通过对该抗蚀膜进行曝光显影工序而形成良好的图案形状、并在平面上上形成均匀的图案尺寸。
另外，在上述第一实施方式以及第二实施方式的冷却装置中，在框状的支撑部45上安装有16根矫正销48，但矫正销48的根数不限于此，可以根据基板S的尺寸、形状等适当地变更。另外，例如，如图10、图11所示，支撑部45的结构也可以是使用组合多个支撑构件45A～45D的结构(第三实施方式、第四实施方式)。另外，可以是使支撑构件45A～45D共同在铅垂方向Z上移动的结构，也可以是使支撑构件45A～45D单独在铅垂方向Z上移动的结构。
另外，在上述实施方式的冷却装置中，利用多个矫正销48沿基板S的四边分散地按压基板S的上表面的周缘部Sa来矫正基板S的翘曲，但也可以如图12所示，使用矫正块49(第五实施方式)，该矫正块49沿基板S的边部延伸设置，并且在与延伸设置方向正交的平面上，下端部被加工为越靠顶端越细的形状。在这种情况下，能够沿基板S的边部连续地按压基板S的上表面的周缘部Sa来矫正基板S的翘曲。需要说明的是，同一附图中的附图标记491是用于将矫正块49安装至支撑部45的轴部。
另外，在上述实施方式的冷却装置中，矫正构件(矫正销48、矫正块49)的下端部被尖锐地加工并与基板S的上表面的周缘部Sa点接触或线接触，但下端部的形状并不限于此。例如，如图13所示，矫正块49的下端部也可以被加工成具有一定宽度W的抵接面492，在这种情况下，矫正块49与基板S的上表面的周缘部Sa面接触，并且能够矫正基板S的周缘部Sa的翘曲(第六实施方式)。
另外，在上述实施方式的冷却装置中，为了使每个矫正销48相对于利用升降机构30使基板S的升降独立地而在铅垂方向Z上移动，设置有移动机构(升降柱43、升降构件46以及升降柱驱动部47)，但也可以是升降机构30使矫正销48与基板S的升降同步地在铅垂方向Z上移动的结构。在这种情况下，不需要移动机构，从而装置结构简单化并且能够降低成本。
另外，在上述实施方式的冷却装置中，本发明适用于经由贴近间隙进行冷却处理的冷却装置，但本发明也能够适用于将基板S直接载置于冷却板20的上表面来进行冷却处理的冷却装置、在冷却处理期间吸附基板的下表面来进行冷却处理的冷却装置等。
另外，上述实施方式的冷却装置在俯视图中具有矩形形状，作为用于制造在表面上层叠有半导体芯片、布线等的半导体封装的基板处理装置的冷却部使用，但基板的材质、层叠物的种类并不限于此。另外，上述实施方式的冷却装置的适用对象不限于用于半导体封装的制造的基板S，也可以适用于冷却矩形形状的基板的所有装置。
而且，在基板处理装置1中，作为半导体封装的制造工序的一环而进行的曝光前工序中的冷却处理使用具有矫正机构以及排气机构的冷却装置、仅具有矫正机构的冷却装置来进行。然而，能够利用从图4所示的冷却装置100中去除矫正机构40以及排气机构50的装置，即，利用具有仅通过冷却板20实现基板冷却功能的装置进行冷却处理。若利用该冷却装置例如对上述玻璃基板进行冷却处理，则如上述表1的“冷却板”栏中所示，中央部以及周缘部的冷却所需的时间与第一实施方式相比延迟，但与现有技术相比能够大幅度地缩短。另外，冷却后的抗蚀膜的膜质均匀性与现有技术相比，即，与在交付载物台进行空冷处理的情况相比也得到改善。因此，也可以利用具有仅通过冷却板20实现基板冷却功能的冷却装置进行曝光前工序中的冷却处理。
本发明能够适用于冷却矩形形状的基板的所有基板冷却技术以及利用上述基板制造半导体封装的所有制造方法。

Claims (16)

1.一种冷却装置，冷却矩形形状的基板，其特征在于，
包括：
冷却板，从下方冷却被定位在冷却位置的所述基板；
升降机构，使所述基板在铅垂方向上相对于所述冷却板在比所述冷却位置高的待机位置与所述冷却位置之间升降；以及
矫正机构，具有能够与所述基板的周缘部的上表面抵接的矫正构件，
所述矫正机构通过在被定位在所述冷却位置的所述基板的四边的附近使所述矫正构件位于所述冷却位置来将所述基板的所述周缘部矫正至所述冷却位置，从而控制所述基板的姿势。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其中，
被定位在所述冷却位置的所述矫正构件限制在所述基板的冷却期间所述周缘部向所述冷却位置的上方翘曲，进而控制被所述冷却板冷却的所述基板的姿势。
3.如权利要求1所述的冷却装置，其中，
包括：排气机构，从位于所述冷却位置的所述基板的下表面的中央部与所述冷却板的上表面之间夹持的空间排出空气，从而从所述冷却板侧对所述基板施加负压力，
所述排气机构限制在所述基板的冷却期间所述基板的中央部向所述冷却位置的上方翘曲，从而控制被所述冷却板冷却的所述基板的姿势。
4.如权利要求1所述的冷却装置，其中，
所述矫正构件是下端部被加工为越靠顶端越细的形状的矫正销，
所述矫正机构具有多个所述矫正销，用支撑部支撑多个所述矫正销的上端部，并且使每个矫正销的所述下端部与所述基板的上表面的周缘部进行点接触，从而控制所述基板的姿势。
5.如权利要求4所述的冷却装置，其中，
多个所述矫正销中的四个矫正销是被设置为能够分别与所述基板的上表面的四个角进行点接触的角销。
6.如权利要求4所述的冷却装置，其中，
包括：移动机构，使所述支撑部相对于所述基板的升降独立地在使每个矫正销的所述下端部位于所述冷却位置的下方位置与将每个矫正销的所述下端部拉高至比所述冷却位置高的位置的上方位置之间移动。
7.如权利要求4所述的冷却装置，其中，
所述升降机构使所述矫正销与所述基板的升降同步地在使每个矫正销的所述下端部位于所述冷却位置的下方位置与将每个矫正销的所述下端部拉高至比所述冷却位置高的位置的上方位置之间使移动。
8.如权利要求4-7中任一项所述的冷却装置，
多个所述矫正销分别独立并相对于所述支撑部装卸自如。
9.如权利要求8所述的冷却装置，其中，
针对每个所述矫正销，能够调整所述矫正销在铅垂方向上向所述支撑部的安装。
10.一种冷却方法，其特征在于，
包括：
将矩形形状的基板相对于冷却板定位在规定的冷却位置的工序；
使能够与所述基板的周缘部的上表面抵接的矫正构件从比所述冷却位置高的位置朝向被定位在所述冷却位置的所述基板下降，并在所述基板的四边附近将所述矫正构件定位在所述冷却位置，由此将所述基板的所述周缘部矫正至所述冷却位置的工序；以及
在将所述矫正构件定位在所述冷却位置的状态下，利用所述冷却板冷却所述基板的工序。
11.如权利要求10所述的冷却方法，其中，
利用被定位在所述冷却位置的所述矫正构件，限制在所述基板的冷却期间所述周缘部向所述冷却位置的上方翘曲，从而控制被所述冷却板冷却的所述基板的姿势。
12.如权利要求10或11所述的冷却方法，其中，
包括如下工序：在所述基板的冷却期间，从位于所述冷却位置的所述基板的下表面的中央部与所述冷却板的上表面之间夹持的空间排出空气，从而从所述冷却板侧对所述基板施加负压力，由此限制所述基板的中央部向所述冷却位置的上方翘曲。
13.一种半导体封装的制造方法，具有曝光在被调节至第一温度的基板的上表面上形成的固化膜之后显影的曝光显影工序、和在所述曝光显影工序之前在所述基板的上表面上形成所述固化膜的曝光前工序，其特征在于，
所述曝光前工序包括：
涂敷工序，将包含构成所述固化膜的材料的处理液涂敷至所述基板的上表面；
加热工序，将涂敷所述处理液的所述基板加热至比所述第一温度高的第二温度并形成所述固化膜；以及
冷却工序，使形成有所述固化膜的所述基板位于冷却板的上方并使所述基板降温至所述第一温度。
14.如权利要求13所述的半导体封装的制造方法，其中，
所述冷却工序包括：
将所述基板相对于所述冷却板定位在规定的冷却位置的工序；
使能够与所述基板的周缘部的上表面抵接的矫正构件从比所述冷却位置高的位置朝向被定位在所述冷却位置的所述基板下降，并在所述基板的四边的附近将所述矫正构件定位在所述冷却位置，由此将所述基板的所述周缘部矫正至所述冷却位置的工序；以及
在将所述矫正构件定位在所述冷却位置的状态下，利用所述冷却板冷却所述基板的工序。
15.如权利要求14所述的半导体封装的制造方法，其中，
所述冷却工序具有如下工序：利用被定位在所述冷却位置的所述矫正构件，限制在所述基板的冷却期间所述周缘部向所述冷却位置的上方翘曲，从而控制被所述冷却板冷却的所述基板的姿势。
16.如权利要求14或15所述的半导体封装的制造方法，其中，
所述冷却工序具有如下工序：在所述基板的冷却期间，从位于所述冷却位置的所述基板的下表面的中央部与所述冷却板的上表面之间夹持的空间排出空气，从所述冷却板侧对所述基板施加负压力，由此限制所述基板的中央部向所述冷却位置的上方翘曲。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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