TW202121495A - 用於基板翹曲校正的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

用於減少基板的翹曲的方法及裝置。在一些實施例中，一種減少基板翹曲的方法包括以下步驟：在允許該基板膨脹的同時，將具有環氧樹脂層的該基板至少加熱到該環氧樹脂層的玻璃轉變溫度；至少維持該基板的該玻璃轉變溫度，直到該基板被約束為止；用約5000N到約7000N的總夾緊力約束該基板，該總夾緊力從頂部方向及底部方向朝向該基板施加；用定位在該基板上方的第一靜電卡盤及定位在該基板下方的第二靜電卡盤向該基板施加至少一個靜電場；及使用定位在該基板上方的第一液體對流散熱器及定位在該基板下方的第二液體對流散熱器來快速冷卻該基板。

Description

用於基板翹曲校正的方法及裝置
本原理的實施例大致與半導體處理相關。
翹曲的基板是一個防止將基板完全卡緊在工序站托座上的問題。這樣的翹曲導致基板處理的延遲或停止。例如，環氧樹脂模化合物用來在基板封裝時包覆模具。這些化合物由於不均勻的加熱及冷卻在熱工序之後彎曲及翹曲，從而造成目前工序設備中不均勻的膨脹/收縮速率。常規的熱工序利用指向性的導熱，其造成各向異性的膨脹及收縮速率。在接近熱塑的狀態而操作時，不均勻的冷卻速率及隨後的不均勻的收縮速率導致翹曲的基板。此類翹曲及彎曲效應常常被觀察到，且暗示著，基板是在接近基板的熱塑狀態下受處理，從而導致超出可接受水平的基板翹曲。能夠減少基板中所發現的翹曲會允許使用原本不可用的基板，從而急劇增加生產量。
本文中提供了用於減少半導體工序中所使用的基板的翹曲的方法及裝置。
在一些實施例中，一種用於減少基板的翹曲的方法的方法可以包括以下步驟：在允許該基板膨脹的同時，將具有環氧樹脂層的該基板至少加熱到該環氧樹脂層的玻璃轉變溫度；用夾緊力約束該基板，該夾緊力從頂部方向及底部方向朝向該基板施加；向該基板施加至少一個靜電場；及快速冷卻該基板。
在一些實施例中，該方法可以更包括以下步驟：至少維持該基板的該玻璃轉變溫度，直到該基板被約束為止；用約5000N到約7000N的夾緊力約束該基板；用定位在該基板上方的第一靜電卡盤及定位在該基板下方的第二靜電卡盤產生該靜電場；使用至少一個液體對流散熱器用約1300 W/m2 ℃到約3100 W/m2 ℃的速率快速淬火冷卻該基板，以保持該環氧樹脂層的細長及低應力的狀態；使用定位在該基板上方的第一液體對流散熱器及定位在該基板下方的第二液體對流散熱器；用至少一個靜電卡盤產生至少一個靜電場，該至少一個靜電卡盤具有兩個嵌入的半月形電極；將該基板加熱到約攝氏100度到約攝氏200度的玻璃轉變溫度；用約500伏特到約2000伏特的正電壓或負電壓施加至少一個靜電場；用約攝氏200度到約攝氏300度的溫度及約1巴到約2巴的壓力下的氣體加熱該基板；及/或在約30秒到約300秒內並行地約束該基板、冷卻該基板、及向該基板施加該靜電場。
在一些實施例中，一種非暫時性電腦可讀取媒體，具有儲存在其上的指令，該等指令在被執行時造成執行減少基板的翹曲的方法，其中該方法可以包括以下步驟：在允許該基板膨脹的同時，將具有環氧樹脂層的該基板至少加熱到該環氧樹脂層的玻璃轉變溫度；至少維持該基板的該玻璃轉變溫度，直到該基板被約束為止；用約5000N到約7000N的總夾緊力約束該基板，該總夾緊力從頂部方向及底部方向朝向該基板施加；用定位在該基板上方的第一靜電卡盤及定位在該基板下方的第二靜電卡盤向該基板施加至少一個靜電場；及使用定位在該基板上方的第一液體對流散熱器及定位在該基板下方的第二液體對流散熱器來快速冷卻該基板。
在一些實施例中，該非暫時性電腦可讀取媒體上的該方法可以更包括以下步驟：將該基板加熱到約攝氏100度到約攝氏200度的玻璃轉變溫度；用約500伏特到約2000伏特的電壓施加至少一個靜電場；及/或在約30秒到約300秒內並行地約束該基板、冷卻該基板、及向該基板施加該靜電場。
在一些實施例中，一種用於減少具有環氧樹脂層的基板的翹曲的裝置可以包括：第一站，具有氣體加熱系統及固持該基板的可傳輸托座，其中該第一站被配置為將該基板至少加熱到該環氧樹脂層的玻璃轉變溫度；及第二站，具有第一翹曲控制組件及第二翹曲控制組件，該第一翹曲控制組件被配置為從該第一站接收該基板、向該基板的底面提供夾緊力、向該基板提供靜電場、及向該基板提供冷卻，該第二翹曲控制組件位在該第一翹曲控制組件上方且被配置為向該基板的頂面提供夾緊力、向該基板提供靜電場、及向該基板提供冷卻，其中該第一站及該第二站被配置為在至少維持該基板的該玻璃轉變溫度的同時，用該可傳輸托座在該第一站與該第二站之間傳輸該基板。
在一些實施例中，該裝置可以更包括：其中該第一翹曲控制組件具有升降銷組件，該升降銷組件用於將該基板升離該第一翹曲控制組件的上表面及降下在該上表面上；該第一站更包括：氣體分佈組件，位於該第一站的頂部處；及傳導加熱組件，定位在該可傳輸托座下方，其中該第一站被配置為從該基板上方用由該氣體分佈組件所供應的加熱氣體加熱該基板及從該基板下方用該傳導加熱組件加熱該基板；紅外線熱偵測器，位於該第一站的底部處，且被配置為偵測該基板的底面的溫度，其中該可傳輸托座具有開口，該等開口容許藉由該紅外線熱偵測器從該基板的該底面進行直接讀取；及/或該第二站更包括：環形氣體分佈組件，定位在該第二站的頂部處且定位在該第二翹曲控制組件的外部，其中該環形氣體分佈組件被配置為用加熱氣體環繞該基板以至少維持該基板的該玻璃轉變溫度；第一液體對流冷卻組件，被配置為快速冷卻該基板的底面，其中該第一液體對流冷卻組件由鋁材料所形成且具有真空硬焊的冷卻通道；第二液體對流冷卻組件，被配置為與該第一液體對流冷卻組件並行地快速冷卻該基板的頂面，其中該第二液體對流冷卻組件由鋁材料所形成且具有真空硬焊的冷卻通道；第一靜電卡盤組件，被配置為在該基板下方施加約500伏特到約2000伏特的第一靜電場，其中該第一靜電卡盤組件由氮化鋁材料所形成且具有至少兩個電極，該至少兩個電極被配置為提供該第一靜電場；及第二靜電卡盤組件，被配置為與該第一靜電卡盤組件並行地在該基板上方施加約500伏特到約2000伏特的第二靜電場，其中該第二靜電卡盤組件由氮化鋁材料所形成且具有至少兩個電極，該至少兩個電極被配置為提供該第二靜電場，其中該第一液體對流冷卻組件用第一導熱帶附加到該第一靜電卡盤組件的下表面，該第一導熱帶具有約0.5 W/mK及約1.0 W/mK的導熱率，其中該第二液體對流冷卻組件用第二導熱帶附加到該第二靜電卡盤組件的上表面，該第二導熱帶具有約0.5 W/mK及約1.0 W/mK的導熱率，及其中該第一翹曲控制組件被配置為升起及降下，及藉由升起該基板直到該基板被夾在該第一翹曲控制組件與該第二翹曲控制組件之間為止，來向該基板提供夾緊力。
下文揭露了其他及另外的實施例。
方法及裝置減少基板的翹曲以允許進行後續的半導體處理。在基板具有大於2mm的翹曲時，一般將基板視為是不可用的。背面研磨工序甚至需要小於2mm的翹曲才能利用。在半導體後道（back end of the line, BEOL）封裝中，2.5D是用於將多個晶粒包括在相同的封裝內部的方法。2.5D方法用於效能及低功率至關重要的應用。在2.5D晶圓中，使用矽或有機插入物（一般是具有穿通矽通孔（TSV）的晶片或層以供連通）中的任一者來建立晶片之間的連通。已經將2.5D架構與堆疊的記憶模組（例如高帶寬記憶體（HBM））配對，以進一步改善效能。2.5D晶圓的高翹曲是一個緊迫的工業問題，因為翹曲會阻止2.5D晶圓流向下游工序。晶圓搬運挑戰及產量減少是高2.5D晶圓翹曲最常見的有害效應。本原理的方法及裝置可以應用於校正完全用環氧樹脂模化合物包覆的2.5D晶圓的翹曲，或校正任何多層基板的翹曲。方法及裝置僅使用兩個熱處理來減少翹曲，從而節省了時間及對精密電路（特別是對熱預算敏感的彼等精密電路及更容易被熱改變損傷的較小結構）的可能損傷。
圖1是減少如圖2中所繪示及依據一些實施例的基板212的翹曲的方法100。圖2是基板212的橫截面圖200。在一些實施例中，基板212可以包括插入層202以及環氧樹脂模包覆層204。環氧樹脂模包覆層204可以包括環氧樹脂模210、嵌入的晶片206、及環氧樹脂模底部填充層208。環氧樹脂模底部填充層208也可以包括焊料凸塊214。在方塊102中，將基板212加熱到一定溫度，同時允許基板212自由膨脹，該溫度至少為環氧樹脂模製包覆層204中所使用的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。環氧樹脂材料可以變化，且隨後玻璃轉變溫度也將變化。此外，一些環氧樹脂材料在環氧樹脂材料中利用填料，該等填料也可以影響加熱到玻璃轉變溫度的步驟。在方塊104中，用夾緊力約束基板212，該夾緊力從頂部方向及從底部方向朝向基板施加。在方塊106中，向基板212施加至少一個靜電場以幫助減少環氧樹脂材料中的填料的遷移。在方塊108中，將基板212快速冷卻以鎖定在基板212的約束的形狀下。約束基板212、向基板212施加電場、及快速冷卻基板212的步驟大約並行地完成。在一些實施例中，並行地約束基板、冷卻基板、及向基板施加靜電場在約30秒到約300秒內進行。
圖3是在加熱及冷卻期間向基板施加的力的插圖，該力可以依據一些實施例來減輕。在視圖300A中，正在加熱基板。插入層302在加熱期間膨脹，但其熱膨脹係數（CTE）小於環氧樹脂模包覆層304的CTE的一半。在視圖300B中，正在冷卻基板，從而造成熱收縮。因為CTE的差異，環氧樹脂模包覆層304收縮得比插入層302更多。因為CTE的差異，所以在環氧樹脂模包覆層304與插入層302的結合處產生張應力306。CTE的差異也造成壓縮應力308在環氧樹脂模包覆層304的上部處形成。在視圖300C中，基板固化，從而造成環氧樹脂模包覆層304中的環氧樹脂材料的熱膨脹及收縮以及聚合的差異。固化建立了E.M.C.（彈性模量、CTE α1、及CTE α2）的機械性質。在視圖300D中，在固化之後冷卻基板時，熱收縮用不同的力在每個層上發生。環氧樹脂模包覆層304中固化的環氧樹脂收縮在後固化冷卻期間被插入層302中的矽限制。環氧樹脂材料的較高的彈性模量在矽上施加較高的應力。高的張應力310形成在環氧樹脂模包覆層304與插入層302之間的結合界面處。高的壓縮應力312形成在環氧樹脂模包覆層304的上部處，這造成兩個層在後固化冷卻之後翹曲。
在圖4中，依據一些實施例，具有插入層402及環氧樹脂模包覆層404的基板418的橫截面圖400具有減少的翹曲。基板418被夾在上部翹曲控制組件428與下部翹曲控制組件430之間。上部翹曲控制組件428朝向基板418提供向下夾緊力410。下部翹曲控制組件430朝向基板418提供向上夾緊力412。上部翹曲控制組件428包括上部冷卻組件420及上部靜電卡盤組件424。在一些實施例中，上部冷卻組件420可以包括液體對流散熱器以供快速冷卻基板。傳導流體（液體）可以是水或其他的冷卻劑。下部翹曲控制組件430包括下部冷卻組件422及下部靜電卡盤組件426。在一些實施例中，下部冷卻組件422可以包括液體對流散熱器以供快速冷卻基板。傳導流體（液體）可以是水或其他的冷卻劑。如上文在方法100中所述，在施加夾緊力410、412之前，將基板418至少加熱到環氧樹脂模包覆層404中所使用的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。上部靜電卡盤組件424包括上部負電荷電極414及上部正電荷電極416以將上部電場誘發到基板418中。下部靜電卡盤組件426包括下部負電荷電極432及下部正電荷電極434以將下部電場誘發到基板418中。
在圖12中，示出了依據一些實施例的靜電卡盤1202的俯視圖1200。靜電卡盤1202具有正電極1204及負電極1206，該等電極嵌入在靜電卡盤內且被配置為將電場或靜電荷誘發到基板中。在一些實施例中，負電極1206可以具有約500伏特到約2000伏特的負電壓。在一些實施例中，負電極1206可以具有約1000伏特的負電壓。在一些實施例中，正電極1204可以具有約500伏特到約2000伏特的正電壓。在一些實施例中，正電極1204可以具有約1000伏特的正電壓。在一些實施例中，正電極1204及負電極1206可以具有如圖12中所繪示的半月形。在一些實施例中，靜電卡盤1202可以具有多對電極，該等電極在靜電卡盤1202內具有不同的形狀及覆蓋性。在基板418被約束的同時施加上部電場及下部電場以減慢環氧樹脂材料中的填料的遷移。圖11是依據一些實施例的環氧樹脂填料遷移的插圖。在視圖1100A中，環氧樹脂層1102包括分散在整個環氧樹脂內的填料1104。如視圖1100B中所示，在加熱環氧樹脂層1102時，填料1104向外1106遷移。如視圖1100C中所示，藉由用上部負電荷電極414及上部正電荷電極416施加上部電場，及藉由用下部負電荷電極432及下部正電荷電極434施加下部電場，填料1104被相反的電荷吸引且防止如視圖1100B中所示地向外遷移。
圖5是依據一些實施例減少基板中的翹曲的另一個方法500。基板包括插入層及環氧樹脂包覆層。在方塊502中，將基板至少加熱到環氧樹脂包覆層中所使用的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。在一些實施例中，環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度可以從約攝氏140度到約攝氏180度。在一些實施例中，環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度可以從約攝氏100度到約攝氏200度。在方塊504中，在將基板從加熱站傳輸到冷卻站的期間將基板的溫度至少維持在環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。在一些實施例中，可以藉由使用用於在加熱站與冷卻站之間傳輸基板的具有傳導加熱的可傳輸托座（下文詳細描述）來維持溫度。在一些實施例中，也可以藉由在基板正定位在冷卻站內的同時且直到向基板施加夾緊力為止，使用分散在基板周圍的加熱氣體（下文詳細描述）來維持溫度。在方塊506中，將基板傳輸到冷卻站，在該冷卻站處，藉由從基板的頂部及基板的底部向熱的基板施加高的夾緊力來約束基板。在一些實施例中，高的夾緊力可以從約5000N（牛頓）到約7000N（牛頓）。在一些實施例中，高的夾緊力可以為約5000N。在方塊508中，可以在基板被約束的同時利用液體對流散熱器來快速淬火冷卻基板，以保持環氧樹脂的細長及低應力的狀態。快速淬火冷卻可以用約1300 W/m2 ℃的速率到約3100 W/m2 ℃的速率進行。在方塊510中，用至少一個靜電卡盤產生至少一個靜電場或電場以限制環氧樹脂材料中的填料遷移。在一些實施例中，用約500伏特到約2000伏特的正電壓或負電壓產生電場。在一些實施例中，用約1000伏特的正電壓或負電壓產生電場。
圖6是依據一些實施例用於減少基板602的翹曲的裝置600的橫截面圖。裝置600包括加熱站604、冷卻站606、及系統控制器608。系統控制器608使用對加熱站604及冷卻站606的直接控制，或者藉由控制與加熱站604及冷卻站606相關聯的電腦（或控制器），來控制裝置600的操作。操作時，系統控制器608允許從相應的站及系統進行資料收集及反饋以最佳化裝置600的效能。系統控制器608一般包括中央處理單元（CPU）610、記憶體612、及支援電路614。CPU 610可以是可以用在工業環境中的任何形式的通用電腦處理器。支援電路614常規上被耦接到CPU 610，且可以包括快取記憶體、時脈電路、輸入/輸出子系統、電源等等。軟體常式（例如上述的方法）可以被儲存在記憶體612或其他的電腦可讀取媒體中，且在由CPU 610執行時將CPU 610轉變成特殊用途電腦（系統控制器608）。也可以由定位在裝置600遠端的第二控制器（未示出）儲存及/或執行軟體常式。
在一些實施例中，加熱站604可以包括熱感測器組件616，該熱感測器組件包括至少一個熱感測器618，該至少一個熱感測器被配置為讀取620基板602的底面。在一些實施例中，熱感測器618可以是紅外線熱感測器等等。熱感測器618可以與系統控制器608通訊以提供關於基板602的加熱的反饋。基板602由可傳輸托座622所支撐，該可傳輸托座可以包括結合到可傳輸托座622的下表面的對流加熱器624。可傳輸托座622可以與系統控制器608通訊以決定可傳輸托座622的位置或狀態等等。類似地，對流加熱器624可以與系統控制器608通訊，使得可以將對流加熱器624配置為至少維持基板602中的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。在一些實施例中，可傳輸托座622可以具有通過可傳輸托座622的狹槽或孔洞，以允許熱感測器618直接讀取基板602的底面及/或允許可傳輸托座將基板602安置在冷卻站606中的升降銷626上（參照以下的圖7）。
加熱站604也可以具有可傳輸托座622上方的氣體分佈組件628。氣體分佈組件628提供加熱氣體630以將基板602至少加熱到基板602中的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。可以藉由氣體分佈組件628中的至少一個紅外線燈632來加熱加熱氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件628在約攝氏200度到約攝氏300度的溫度下提供氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件628在約攝氏240度的溫度下提供氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件628在約1巴到約2.5巴的壓力下提供氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件628在約1巴到約2巴的壓力下提供氣體。在一些實施例中，氣體可以是氮氧、氮氧/空氣、及/或其他的惰性氣體。氣體分佈組件628（包括該至少一個紅外線燈）可以與系統控制器608通訊以配置加熱站604以將基板602至少加熱到基板602中的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。加熱站604使用可傳輸托座622的對流加熱器624以及氣體分佈組件628來將基板602至少加熱到環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。在基板602至少達到環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度時，在可傳輸托座622如由箭頭634所指示地與基板602一起移動到冷卻站606中時，可傳輸托座的對流加熱器624至少維持環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度。
冷卻站606包括上部翹曲控制組件636、下部翹曲控制組件638、及氣體分佈組件640。氣體分佈組件640被配置為將熱氣體提供到冷卻站606中以促進至少維持基板602中的環氧樹脂材料的玻璃轉變溫度，直到基板602被上部翹曲控制組件636及下部翹曲控制組件638約束為止。在一些實施例中，氣體分佈組件628在約攝氏200度到約攝氏300度的溫度下提供氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件640在約攝氏240度的溫度下提供氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件640在約1巴到約2.5巴的壓力下提供氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件640在約1巴到約2巴的壓力下提供氣體。在一些實施例中，氣體可以是氮氧、氮氧/空氣、及/或其他的惰性氣體。在一些實施例中，氣體分佈組件640是如圖13中所繪示的環形氣體分佈組件1302，圖13示出環形氣體分佈組件1302的仰視圖。氣體分佈組件640或環形氣體分佈組件1302包括至少一個氣體開口1304，且被配置為將加熱氣體投射到基板602周圍，以維持基板602的溫度。在圖13中，環形氣體分佈組件1302在上部翹曲控制組件636的外周邊1306附近提供加熱氣體環。在一些實施例中，如圖6中所繪示，氣體分佈組件640可以包圍上部翹曲控制組件636的上部642。
在一些實施例中，可以將下部翹曲控制組件638附加到致動器644，該致動器被配置為在向上及向下方向646上移動下部翹曲控制組件638。在一些實施例中，在下部翹曲控制組件638在基板602位於下部翹曲控制組件638的上表面648上時藉由致動器644向上移動的同時，可以將上部翹曲控制組件636保持在固定位置。在基板602的上表面650與上部翹曲控制組件636的下表面652接觸時，致動器644繼續施加向上的力，直到實現高的夾緊力為止（如上所述）。在一些實施例中，在下部翹曲控制組件638可以維持在固定位置的同時，上部翹曲控制組件636可以是可動的，以向基板602施加夾緊力。在一些實施例中，上部翹曲控制組件636可以向下移動，而下部翹曲控制組件638可以向上移動，以向基板602施加夾緊力。
在一些實施例中，下部翹曲控制組件638也可以包括具有複數個升降銷626的升降銷組件，該複數個升降銷被配置為將基板602升離654下部翹曲控制組件638的上表面648及降下654在該上表面上。在處理期間，升降銷626處於升起位置，其中在可傳輸托座622將基板602安置到升降銷上626時，從氣體分佈系統640投射熱氣體656。在基板602從加熱站604向冷卻站606移動時，可傳輸托座622繼續用對流加熱器624加熱基板602。可傳輸托座622將基板602安置到升降銷626上，且縮回加熱站604，如圖8A的視圖800A中所繪示。接著在繼續將熱氣體656投射在基板602周圍以維持基板602的溫度的同時，降下升降銷626，直到基板602擱置在下部翹曲控制組件638的上表面648上為止，如圖8B的視圖800B中所繪示。接著藉由致動器644將基板升起到上部翹曲控制組件636與下部翹曲控制組件638之間的位置。在藉由致動器644施加夾緊力時，熱氣體656停止，且冷卻工序開始，如圖8C的視圖800C中所繪示。上部翹曲控制組件636及下部翹曲控制組件638被配置為在冷卻工序期間產生向基板602施加的電場。上部翹曲控制組件636及下部翹曲控制組件638也被配置為提供從基板602進行的快速導熱以冷卻基板602。在冷卻工序之後，降下下部翹曲控制組件638，且升降銷626將基板602升離下部翹曲控制組件638的上表面648，如圖8D的視圖800D中所繪示。接著從冷卻站606移除基板602以供進行後續的處理。
圖7是依據一些實施例用於減少基板的翹曲的裝置700的俯視圖。未示出基板，以允許說明可傳輸托座716另外的細節。裝置700包括加熱站704、傳輸管道708、冷卻站706、及可傳輸托座716。可傳輸托座716具有幾個狹槽722，該等狹槽允許下部翹曲控制組件730的升降銷726的間隙。狹槽722允許升降銷726升起及將基板從可傳輸托座716升起，及允許可傳輸托座716在基板保持在升降銷726的頂部上的同時後退728。狹槽722也用作用於藉由定位在熱感測器組件736上的熱感測器732進行基板的底面的直接溫度讀取的開口。在一些實施例中，可以將額外可選的熱感測器734定位在熱感測器組件736上以讀取未被其他熱感測器732覆蓋的基板的底面的溫度。可以將可選的開口718合併到可傳輸托座716中以允許藉由可選的熱感測器734進行直接溫度讀取。在一些實施例中，可傳輸托座716具有凸部714，該凸部與由致動器710所驅動的桿712交互作用。在一些實施例中，凸部714可以包括絕緣部分738，該絕緣部分防止可傳輸托座716加熱桿712及致動器710。致動器710與系統控制器（圖6的608）通訊以控制可傳輸托座716在加熱站704與冷卻站706之間的移動720。傳輸管道708在加熱站704與冷卻站706之間提供了絕緣緩衝區。
圖9是依據一些實施例的下部翹曲控制組件900的橫截面圖。下部翹曲控制組件900包括下部靜電卡盤組件902，該下部靜電卡盤組件被配置為將靜電場施加到定位在下部靜電卡盤組件902上方的基板中。在一些實施例中，靜電卡盤組件902可以提供具有約500伏特到約2000伏特的正電壓或負電壓的靜電場。在一些實施例中，靜電卡盤組件902可以提供具有約1000伏特的正電壓或負電壓的靜電場。在一些實施例中，下部靜電卡盤組件902由氮化鋁材料所形成且具有至少兩個下部電極914、916，該等下部電極被配置為將靜電場提供到基板中。下部電極914、916可以具有相反的極性。下部靜電卡盤組件902可以與系統控制器608通訊以控制下部靜電場。下部靜電卡盤組件902及下部電極具有開口918以允許升降銷910（附接到升降銷支撐件908）穿過下部靜電卡盤組件902。下部翹曲控制組件900也包括下部液體對流冷卻組件906，該下部液體對流冷卻組件被配置為快速冷卻基板的底面。在一些實施例中，下部液體對流冷卻組件906由鋁材料所形成且具有真空硬焊的冷卻通道912。真空硬焊允許形成冷卻通道而無需使用銅襯墊，從而增加了導熱率。下部液體對流冷卻組件906具有開口922以允許升降銷910穿過下部液體對流冷卻組件906。在一些實施例中，下部靜電卡盤組件902用下部導熱帶904附加到下部液體對流冷卻組件906，該下部導熱帶具有開口920以供允許升降銷910穿過。在一些實施例中，下部導熱帶具有約0.5 W/mK到約1.0 W/mK的導熱率。
圖10是依據一些實施例的上部翹曲控制組件1000的橫截面圖。上部翹曲控制組件1000包括上部靜電卡盤組件1002，該下部靜電卡盤組件被配置為將靜電場施加到定位在上部靜電卡盤組件1002下方的基板中。在一些實施例中，上部靜電卡盤組件1002可以提供具有約500伏特到約2000伏特的正電壓或負電壓的靜電場。在一些實施例中，上部靜電卡盤組件1002可以提供具有約1000伏特的正電壓或負電壓的靜電場。在一些實施例中，上部靜電卡盤組件1002由氮化鋁材料所形成且具有至少兩個上部電極1014、1016，該等上部電極被配置為將靜電場提供到基板中。上部電極1014、1016可以具有相反的極性。上部靜電卡盤組件1002可以與系統控制器608通訊以控制上部靜電場。上部翹曲控制組件1000也包括上部液體對流冷卻組件1006，該上部液體對流冷卻組件被配置為快速冷卻基板的頂面。在一些實施例中，上部液體對流冷卻組件1006由鋁材料所形成且具有真空硬焊的冷卻通道1012。真空硬焊允許形成冷卻通道而無需使用銅襯墊，從而增加了導熱率。在一些實施例中，上部靜電卡盤組件1002用上部導熱帶1004附加到上部液體對流冷卻組件1006。在一些實施例中，上部導熱帶具有約0.5 W/mK到約1.0 W/mK的導熱率。
可以由系統控制器608一齊控制或彼此獨立地控制下部翹曲控制組件900及上部翹曲控制組件1000的冷卻速率。類似地，可以由系統控制器608一齊控制或彼此獨立地控制下部翹曲控制組件900及上部翹曲控制組件1000的靜電場。冷卻速率及/或靜電場的獨立控制以及夾緊力的調整允許微調翹曲控制工序。
可以用硬體、韌體、軟體、或上述項目的任何組合實施依據本原理的實施例。也可以將實施例實施為使用一或更多個電腦可讀取媒體來儲存的指令，該等指令可以由一或更多個處理器讀取及執行。電腦可讀取媒體可以包括用於用由機器（例如計算平台或運行於一或更多個計算平台上的「虛擬機」）可讀取的形式儲存或傳送資訊的任何機構。例如，電腦可讀取媒體可以包括任何合適形式的依電性或非依電性記憶體。在一些實施例中，電腦可讀取媒體可以包括非暫時性電腦可讀取媒體。
雖然上文是針對本原理的實施例，但也可以在不脫離本原理的基本範圍的情況下設計本原理的其他及另外的實施例。
100:方法 102:方塊 104:方塊 106:方塊 108:方塊 200:橫截面圖 202:插入層 204:環氧樹脂模包覆層 206:晶片 208:環氧樹脂模底部填充層 210:環氧樹脂模 212:基板 214:焊料凸塊 302:插入層 304:環氧樹脂模包覆層 306:張應力 308:壓縮應力 310:張應力 312:壓縮應力 400:橫截面圖 402:插入層 404:環氧樹脂模包覆層 410:向下夾緊力 412:向上夾緊力 414:上部負電荷電極 416:上部正電荷電極 418:基板 420:上部冷卻組件 422:下部冷卻組件 424:上部靜電卡盤組件 426:下部靜電卡盤組件 428:上部翹曲控制組件 430:下部翹曲控制組件 432:下部負電荷電極 434:下部正電荷電極 500:方法 502:方塊 504:方塊 506:方塊 508:方塊 510:方塊 600:裝置 602:基板 604:加熱站 606:冷卻站 608:系統控制器 610:中央處理單元（CPU） 612:記憶體 614:支援電路 616:熱感測器組件 618:熱感測器 620:讀取 622:可傳輸托座 624:對流加熱器 626:升降銷 628:氣體分佈組件 630:加熱氣體 632:紅外線燈 634:箭頭 636:上部翹曲控制組件 638:下部翹曲控制組件 640:氣體分佈組件 642:上部 644:致動器 646:向上及向下方向 648:上表面 650:上表面 652:下表面 654:升起及降下 656:熱氣體 700:裝置 704:加熱站 706:冷卻站 708:傳輸管道 710:致動器 712:桿 714:凸部 716:可傳輸托座 718:開口 720:移動 722:狹槽 726:升降銷 728:後退 730:下部翹曲控制組件 732:熱感測器 734:熱感測器 736:熱感測器組件 738:絕緣部分 900:下部翹曲控制組件 902:下部靜電卡盤組件 904:下部導熱帶 906:下部液體對流冷卻組件 908:升降銷支撐件 910:升降銷 912:冷卻通道 914:下部電極 916:下部電極 918:開口 920:開口 922:開口 1000:上部翹曲控制組件 1002:上部靜電卡盤組件 1004:上部導熱帶 1006:上部液體對流冷卻組件 1012:冷卻通道 1014:上部電極 1016:上部電極 1102:環氧樹脂層 1104:填料 1106:向外 1200:俯視圖 1202:靜電卡盤 1204:正電極 1206:負電極 1302:環形氣體分佈組件 1304:氣體開口 1306:外周邊 1100A:視圖 1100B:視圖 1100C:視圖 300A:視圖 300B:視圖 300C:視圖 300D:視圖 800A:視圖 800B:視圖 800C:視圖 800D:視圖
可以藉由參照描繪於附圖中的本原理的說明性實施例來瞭解本原理的實施例，該等實施例在上文被簡要概述且於下文被更詳細地論述。然而，附圖僅繪示本原理的典型實施例且因此不要被視為範圍的限制，因為本原理可以接納其他同等有效的實施例。
圖1是依據本原理的一些實施例減少基板中的翹曲的方法。
圖2是依據本原理的一些實施例的可以處理的基板的橫截面圖。
圖3是在加熱及冷卻期間向基板施加的力的插圖，該力可以依據本原理的一些實施例來避免。
圖4是依據本原理的一些實施例具有減少的翹曲的基板的橫截面圖。
圖5是依據本原理的一些實施例減少基板中的翹曲的另一個方法。
圖6是依據本原理的一些實施例用於減少基板的翹曲的裝置的橫截面圖。
圖7是依據本原理的一些實施例用於減少基板的翹曲的裝置的俯視圖。
圖8A-8D繪示依據本原理的一些實施例減少基板的翹曲的方法。
圖9是依據本原理的一些實施例的下部翹曲控制組件的橫截面圖。
圖10是依據本原理的一些實施例的上部翹曲控制組件的橫截面圖。
圖11是依據本原理的一些實施例的環氧樹脂填料遷移的插圖。
圖12是依據本原理的一些實施例的靜電卡盤的俯視圖。
圖13是依據本原理的一些實施例的環形氣體遞送組件的仰視圖。
為了促進瞭解，已儘可能使用相同的參考標號來標誌該等圖式共有的相同構件。該等圖式並不是按比例繪製的，且可以為了明確起見而簡化該等圖式。可以在不另外詳述的情況下有益地將一個實施例的構件及特徵併入其他實施例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:方法
102:方塊
104:方塊
106:方塊
108:方塊

Claims (20)

  1. 一種用於減少一基板的翹曲的方法，該方法包括以下步驟： 在允許該基板膨脹的同時，將具有一環氧樹脂層的該基板至少加熱到該環氧樹脂層的一玻璃轉變溫度； 用一夾緊力約束該基板，該夾緊力從一頂部方向及一底部方向朝向該基板施加； 向該基板施加至少一個靜電場；及 快速冷卻該基板。
  2. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 至少維持該基板的該玻璃轉變溫度，直到該基板被約束為止。
  3. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 用約5000N到約7000N的一夾緊力約束該基板。
  4. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 用定位在該基板上方的一第一靜電卡盤及定位在該基板下方的一第二靜電卡盤產生該靜電場。
  5. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 使用至少一個液體對流散熱器用約1300 W/m2 ℃到約3100 W/m2 ℃的一速率快速淬火冷卻該基板，以保持該環氧樹脂層的一細長及低應力的狀態。
  6. 如請求項5所述的方法，更包括以下步驟： 使用定位在該基板上方的一第一液體對流散熱器及定位在該基板下方的一第二液體對流散熱器。
  7. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 用至少一個靜電卡盤產生至少一個靜電場，該至少一個靜電卡盤具有兩個嵌入的半月形電極。
  8. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 將該基板加熱到約攝氏100度到約攝氏200度的一玻璃轉變溫度。
  9. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 用約500伏特到約2000伏特的一正電壓或負電壓施加至少一個靜電場。
  10. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 用約攝氏200度到約攝氏300度的一溫度及約1巴到約2巴的一壓力下的一氣體加熱該基板。
  11. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟： 在約30秒到約300秒內並行地約束該基板、冷卻該基板、及向該基板施加該靜電場。
  12. 一種非暫時性電腦可讀取媒體，具有儲存在其上的指令，該等指令在被執行時造成執行減少一基板的翹曲的一方法，該方法包括以下步驟： 在允許該基板膨脹的同時，將具有一環氧樹脂層的該基板至少加熱到該環氧樹脂層的一玻璃轉變溫度； 至少維持該基板的該玻璃轉變溫度，直到該基板被約束為止； 用約5000N到約7000N的一總夾緊力約束該基板，該總夾緊力從一頂部方向及一底部方向朝向該基板施加； 用定位在該基板上方的一第一靜電卡盤及定位在該基板下方的一第二靜電卡盤向該基板施加至少一個靜電場；及 使用定位在該基板上方的一第一液體對流散熱器及定位在該基板下方的一第二液體對流散熱器來快速冷卻該基板。
  13. 如請求項12所述的非暫時性電腦可讀取媒體，更包括以下步驟： 將該基板加熱到約攝氏100度到約攝氏200度的一玻璃轉變溫度。
  14. 如請求項12所述的非暫時性電腦可讀取媒體，更包括以下步驟： 用約500伏特到約2000伏特的一電壓施加至少一個靜電場。
  15. 如請求項12所述的非暫時性電腦可讀取媒體，更包括以下步驟： 在約30秒到約300秒內並行地約束該基板、冷卻該基板、及向該基板施加該靜電場。
  16. 一種用於減少具有一環氧樹脂層的一基板的翹曲的裝置，該裝置包括： 一第一站，具有一氣體加熱系統及固持該基板的一可傳輸托座，其中該第一站被配置為將該基板至少加熱到該環氧樹脂層的一玻璃轉變溫度；及 一第二站，具有一第一翹曲控制組件及一第二翹曲控制組件，該第一翹曲控制組件被配置為從該第一站接收該基板、向該基板的一底面提供一夾緊力、向該基板提供一靜電場、及向該基板提供冷卻，該第二翹曲控制組件位在該第一翹曲控制組件上方且被配置為向該基板的一頂面提供一夾緊力、向該基板提供一靜電場、及向該基板提供冷卻， 其中該第一站及該第二站被配置為在至少維持該基板的該玻璃轉變溫度的同時，用該可傳輸托座在該第一站與該第二站之間傳輸該基板。
  17. 如請求項16所述的裝置，其中該第一翹曲控制組件具有一升降銷組件，該升降銷組件用於將該基板升離該第一翹曲控制組件的一上表面及降下在該上表面上。
  18. 如請求項16所述的裝置，該第一站更包括： 一氣體分佈組件，位於該第一站的一頂部處；及 一傳導加熱組件，定位在該可傳輸托座下方， 其中該第一站被配置為從該基板上方用由該氣體分佈組件所供應的一加熱氣體加熱該基板及從該基板下方用該傳導加熱組件加熱該基板。
  19. 如請求項16所述的裝置，該第一站更包括： 紅外線熱偵測器，位於該第一站的一底部處，且被配置為偵測該基板的一底面的一溫度，其中該可傳輸托座具有開口，該等開口容許藉由該紅外線熱偵測器從該基板的該底面進行直接讀取。
  20. 如請求項16所述的裝置，該第二站更包括： 一環形氣體分佈組件，定位在該第二站的一頂部處且定位在該第二翹曲控制組件的外部，其中該環形氣體分佈組件被配置為用加熱氣體環繞該基板以至少維持該基板的該玻璃轉變溫度； 一第一液體對流冷卻組件，被配置為快速冷卻該基板的一底面，其中該第一液體對流冷卻組件由鋁材料所形成且具有真空硬焊的冷卻通道； 一第二液體對流冷卻組件，被配置為與該第一液體對流冷卻組件並行地快速冷卻該基板的一頂面，其中該第二液體對流冷卻組件由鋁材料所形成且具有真空硬焊的冷卻通道； 一第一靜電卡盤組件，被配置為在該基板下方施加約500伏特到約2000伏特的一第一靜電場，其中該第一靜電卡盤組件由氮化鋁材料所形成且具有至少兩個電極，該至少兩個電極被配置為提供該第一靜電場；及 一第二靜電卡盤組件，被配置為與該第一靜電卡盤組件並行地在該基板上方施加約500伏特到約2000伏特的一第二靜電場，其中該第二靜電卡盤組件由氮化鋁材料所形成且具有至少兩個電極，該至少兩個電極被配置為提供該第二靜電場， 其中該第一液體對流冷卻組件用一第一導熱帶附加到該第一靜電卡盤組件的一下表面，該第一導熱帶具有約0.5 W/mK及約1.0 W/mK的一導熱率， 其中該第二液體對流冷卻組件用一第二導熱帶附加到該第二靜電卡盤組件的一上表面，該第二導熱帶具有約0.5 W/mK及約1.0 W/mK的一導熱率，及 其中該第一翹曲控制組件被配置為升起及降下，及藉由升起該基板直到該基板被夾在該第一翹曲控制組件與該第二翹曲控制組件之間為止，來向該基板提供一夾緊力。
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