一种高温度均匀度的模块化加热台和温度控制方法技术

本发明专利技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种高温度均匀度的模块化加热台和温度控制方法。一种高温度均匀度的模块化加热台，包括加热台、第一油泵、第二油泵和控制器；所述加热台包括加热模块阵列、加热盒体以及盖设于所述加热盒体的盖板，所述盖板的上表面用于放置目标衬底，所述加热盒体设置有油浴腔，所述油浴腔用于填充油浴介质，所述油浴腔内设有所述加热模块阵列。所述高温度均匀度的模块化加热台，能够实现温度的高均匀分布，降低温度梯度对对位精度的影响，提高芯片转移的精度和良率，冷却效果和散热效果好，温度控制精确，解决了现有温度梯度产生的空气湍流以及基板热翘曲对设备转移精度造成影响的问题。曲对设备转移精度造成影响的问题。曲对设备转移精度造成影响的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高温度均匀度的模块化加热台和温度控制方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种高温度均匀度的模块化加热台和温度控制方法。

技术介绍

[0002]在microled激光巨量转移中，需将led芯片倒装在目标衬底上，芯片凸点与目标衬底的定位和对准精度要求小于5μm。这对芯片与目标衬底之间的对位要求极高，并且工作环境也有很高的要求，需要在无风的环境下进行工作，否则会导致芯片的偏移。一旦芯片与目标衬底之间对定位和对准出现过多偏差，都将导致最后产品的良率降低。在实际加工中，由于工艺约束，激光巨量转移首先使用UV激光束穿过玻璃衬底，打到弹性动力释放层上，此时，弹性动力释放层与玻璃衬底之间会产生气泡，导致led芯片脱落，然后掉落在目标衬底上。与此同时需要使用加热平台将目标衬底加热到200℃以上，来使得led芯片焊脚能够融化从而与基底融为一体，使led芯片下落在目标衬底上时能够稳定结合，之后再通过加热台冷却或者其它冷却方式使得led芯片和目标衬底的温度降低，实现稳定键合。
[0003]可见，加热台加热和冷却时间与激光巨量转移的效率直接有关。并且由于激光巨量转移的工艺约束，工作区域尽量保持无风条件，因此工作区域内没有设置散热风扇等散热条件，导致散热效果较差，这些热量产生的温度梯度会导致加热平台结构发生热畸变，产生热畸变后，会导致目标衬底不够平整，从而导致转移精度下降、良率下降。同时由于温度梯度导致的大气湍流可能会造成芯片掉落过程中的漂移，从而影响转移的精度，除此之外，还会影响对位传感器的精度，因此，如何在散热条件较差且微米级对位精度要求的激光巨量转移设备中减小温度梯度对平台结构和传感器精度的影响成为了可供挑战的难题。
[0004]通常加热平台会选择使用刚度较高或者受温度影响较小的材料，来降低加热平台受温度影响产生的热畸变，同时还需要将加热平台加工的尽可能平整，但尽管如此，在实际生产中由于温度梯度的影响，加大了加热平台表面的不均匀或表面轮廓不一致的情况发生，从而影响了对位精度。
[0005]现有技术主要为在平台处添加柔顺材料层，工业上一般还会使用隔热材料将加热平台的热源进行隔热处理来缓解温度梯度的问题，该方案使用的是被动式降低表面畸变，存在瓶颈，并且无法控制加热台热源及其温差导致的温度梯度对传感器的影响，现如今随着对效率的追求，面板尺寸、晶圆尺寸不断增大，芯片尺寸不断微缩，对加热台表面平坦度的要求不断提高，传统被动式方案难以满足要求。另一方面一些方案通过更新迭代对位的方法、策略或系统等因素来提高设备的对位精度，但这类方案也存在耗时较长，效率较低的问题。上述的这些方案都是对单一目标进行的优化，没有将这些目标以及因素耦合起来。实际上，上述的问题中有一部分原因就是由于加热台的热源散发热量在各方面不均匀导致的温度梯度，对传感器和平台架构造成影响从而产生误差。

技术实现思路

[0006]针对
技术介绍
提出的问题，本专利技术的目的在于提出一种高温度均匀度的模块化加热台，能够实现温度的高均匀分布，降低温度梯度对对位精度的影响，提高芯片转移的精度和良率，冷却效果和散热效果好，温度控制精确，解决了现有温度梯度产生的空气湍流以及基板热翘曲对设备转移精度造成影响的问题。
[0007]本专利技术的另一目的在于提出一种应用于上述高温度均匀度的模块化加热台的温度控制方法，能够根据加热台的温度实时进行加热台升温和降温过程的控制，有效提高加热和冷却的效率。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种高温度均匀度的模块化加热台，包括加热台、第一油泵、第二油泵和控制器；
[0010]所述加热台包括加热模块阵列、加热盒体以及盖设于所述加热盒体的盖板，所述盖板的上表面用于放置目标衬底，所述加热盒体设置有油浴腔，所述油浴腔用于填充油浴介质，所述油浴腔内设有所述加热模块阵列，所述加热模块阵列浸泡于所述油浴介质中，所述加热模块阵列由多个加热单元块拼接而成，所述加热单元块的材质为多孔材料，所述加热单元块内开设有加热器放置腔体和温度传感器放置腔体，所述加热器放置腔体内设置有加热器，所述温度传感器放置腔体内设置有第一温度传感器，所述加热模块阵列用于对所述加热台进行加热，所述盖体的表面设有第二温度传感器；
[0011]所述第一油泵的输入端与冷油源相连通，所述第一油泵的输出端与所述加热盒体的冷油输入端相连通，所述第一油泵用于向所述油浴腔输入冷却的油浴介质，所述第二油泵的输入端与所述加热盒体的热油输出端相连通，所述第二油泵用于将加热后的油浴介质排出所述油浴腔；
[0012]所述第一温度传感器的信号输出端和所述第二温度传感器的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端通信连接，所述加热器、所述第一油泵和所述第二油泵分别与所述控制器通信连接。
[0013]更进一步说明，述加热单元块呈六边形的柱体状，且所述加热单元块的六个侧面均设有第一镶块结构，多个所述加热单元块通过所述第一镶块结构拼接得到所述加热模块阵列。
[0014]更进一步说明，所述第一镶块结构为朝向所述加热单元块的内侧凹陷的卡槽，或者所述第一镶块结构为朝向所述加热单元块的外侧凸出的卡块，所述卡块与所述卡槽相配合。
[0015]更进一步说明，所述加热盒体的内侧壁设有第二镶块结构，所述第二镶块结构与所述第一镶块结构相配合，所述加热模块阵列通过所述第一镶块结构与所述第二镶块结构相卡合。
[0016]更进一步说明，所述加热模块阵列与所述盖板之间设有柔顺材料层，所述加热盒体的外部罩设有隔热材料层。
[0017]更进一步说明，还包括油冷装置，所述第二油泵的输出端与所述油冷装置的输入端相连通，所述油冷装置的输出端与冷油回收容器相连通。
[0018]更进一步说明，所述盖板的材质为实心陶瓷板，所述加热盒体的材质为实心金属板。
[0019]更进一步说明，所述加热单元块的材质由金属或者合金与难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物和硅化物制成，所述油浴介质为甲基硅油、豆油、棉籽油和导热油中的任意一种。
[0020]一种温度控制方法，应用于所述的高温度均匀度的模块化加热台，包括以下步骤：
[0021]步骤S1、获取初始的热流密度和环境温度，所述环境温度为所述盖板的表面温度；
[0022]步骤S2、预测达到第一目标温度所需要的升温时间，所述第一目标温度为加热后所述盖板所需达到的温度；
[0023]步骤S3、根据初始的控制模型和预测的升温时间控制所述加热模块阵列进行加热，所述控制模型为前馈反馈综合控制；
[0024]步骤S4、获取加热后所述盖板的实际温度；
[0025]步骤S5、判断所述实际温度与所述第一目标温度的温差的绝对值是否在第一差值范围内，若否，则调节所述加热单元块的加热功率，继续升温后返回至步骤S4，若是，则执行步骤S6；
[0026]步骤S6、控制所述加热模块阵列按设定的加热时间进行加热；
[0027]步骤S7、控制所述加热模块阵列终止加热，控制所述第二油泵开启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温度均匀度的模块化加热台，其特征在于，包括加热台、第一油泵、第二油泵和控制器；所述加热台包括加热模块阵列、加热盒体以及盖设于所述加热盒体的盖板，所述盖板的上表面用于放置目标衬底，所述加热盒体设置有油浴腔，所述油浴腔用于填充油浴介质，所述油浴腔内设有所述加热模块阵列，所述加热模块阵列浸泡于所述油浴介质中，所述加热模块阵列由多个加热单元块拼接而成，所述加热单元块的材质为多孔材料，所述加热单元块内开设有加热器放置腔体和温度传感器放置腔体，所述加热器放置腔体内设置有加热器，所述温度传感器放置腔体内设置有第一温度传感器，所述加热模块阵列用于对所述加热台进行加热，所述盖体的表面设有第二温度传感器；所述第一油泵的输入端与冷油源相连通，所述第一油泵的输出端与所述加热盒体的冷油输入端相连通，所述第一油泵用于向所述油浴腔输入冷却的油浴介质，所述第二油泵的输入端与所述加热盒体的热油输出端相连通，所述第二油泵用于将加热后的油浴介质排出所述油浴腔；所述第一温度传感器的信号输出端和所述第二温度传感器的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端通信连接，所述加热器、所述第一油泵和所述第二油泵分别与所述控制器通信连接。2.根据权利要求1所述的高温度均匀度的模块化加热台，其特征在于，所述加热单元块呈六边形的柱体状，且所述加热单元块的六个侧面均设有第一镶块结构，多个所述加热单元块通过所述第一镶块结构拼接得到所述加热模块阵列。3.根据权利要求2所述的高温度均匀度的模块化加热台，其特征在于，所述第一镶块结构为朝向所述加热单元块的内侧凹陷的卡槽，或者所述第一镶块结构为朝向所述加热单元块的外侧凸出的卡块，所述卡块与所述卡槽相配合。4.根据权利要求2所述的高温度均匀度的模块化加热台，其特征在于，所述加热盒体的内侧壁设有第二镶块结构，所述第二镶块结构与所述第一镶块结构相配合，所述加热模块阵列通过所述第一镶块结构与所述第二镶块结构相卡合。5.根据权利要求1所述的高温度均匀度的模块化加热台，其特征在于，所述加热模块阵列与所述盖板之间设有柔顺材料层，所述加热盒体的外部罩设有隔热材料层。6.根据权利要求1所述的高温度均匀度的模块化加热台，其特征在于，还包括油冷装置，所述第二油泵的输出端与所述油冷装置的输入端相连通，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志杭，汤晖，李晟熙，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：