CN109564865B - 异物去除装置 - Google Patents

Abstract

一种异物去除装置(100)，其包括：喷嘴(31)，使液体的二氧化碳的加压流膨胀，通过膨胀时的冷却，而在所述流中形成干冰粒子；腔室(29)，连接于喷嘴(31)，且供固体的二氧化碳粒子流入；狭缝(23)，连接于腔室(29)，且使干冰粒子朝向基板(13)的表面喷出；及抽吸口(24)，与狭缝(23)邻接而配置；并且使喷嘴(31)与腔室(29)的间隔变化来调整自狭缝(23)喷出的干冰粒子的粒子径。由此，一面抑制基板或半导体裸片的损伤，一面去除微小的异物。

Description

异物去除装置

技术领域

本发明是涉及一种异物去除装置，尤其是涉及一种利用固体的二氧化碳粒子来进行异物的去除的异物去除装置的结构。

背景技术

在集成电路(Integrated Circuit，IC)等电子零件的制造工序中，使用下述装置等多个装置：裸片接合(die bonding)装置，将自晶片(wafer)切出的半导体裸片(die)接着于基板；打线接合(wire bonding)装置，利用导线将接合于基板的半导体裸片的电极与基板的电极连接；及倒装芯片(flip chip)接合装置，在半导体裸片的电极上预先形成凸块，使半导体裸片翻转而固定于基板并且将半导体裸片的电极与基板的电极连接。另外，最近也使用在晶片的半导体裸片上层叠接合半导体裸片的接合装置。

在此种接合装置中，将半导体裸片接合于基板的规定位置，或者利用导线将半导体裸片的电极与基板的电极连接。

在此种装置中，若灰尘等异物附着于基板等的表面，则存在接着剂的接着力降低的情况。另外，若灰尘等附着于基板的电极或半导体裸片的电极的表面，则存在电极与导线的接合品质降低的情况。

因此，提出有如下装置：对基板吹送空气而将附着于基板的异物吹飞，并将吹飞的异物抽吸回收而进行异物的去除(例如，参照专利文献1)。

另外，也利用有使用液体的二氧化碳(CO₂)来去除半导体裸片或基板的异物的技术(例如，参照专利文献2)。所述方法是使液体的二氧化碳自喷射喷嘴喷射至基板，使因喷射时的绝热膨胀而冻结并成为干冰的干冰粒子与基板碰撞，从而进行半导体裸片或基板的表面的异物的去除。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-199458号公报

专利文献2：日本专利特开2000-117201号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在专利文献2所记载的异物去除方法中存在如下问题：若为了去除更微小的异物而强势喷射干冰粒子，则导致干冰粒子的粒子径变大，而无法有效地去除微小的异物。另外，存在如下问题：若干冰的粒子径变大，则因干冰粒子的碰撞而损伤基板或半导体裸片。

因此，本发明的目的在于一面抑制基板或半导体裸片的损伤，一面去除微小的异物。

解决问题的技术手段

本发明的异物去除装置具备：喷嘴，使液体的二氧化碳的加压流膨胀，通过膨胀时的冷却，而在所述流中形成固体的二氧化碳粒子；腔室，连接于喷嘴，且供固体的二氧化碳粒子流入；喷出口，连接于腔室，且使固体的二氧化碳粒子朝向平板状构件的表面喷出；及抽吸口，与喷出口邻接而配置；并且所述异物去除装置通过使喷嘴与腔室的间隔变化而使自所述喷嘴的出口至所述腔室的固体的二氧化碳粒子的飞行距离变化，来调整自喷出口喷出的固体的二氧化碳粒子的粒子径。

在本发明的异物去除装置中，也优选为，包括安装于腔室的外面的加热器，使加热器的加热量变化来调整自喷出口喷出的固体的二氧化碳粒子的粒子径。

在本发明的异物去除装置中，也优选为，所述喷出口是连通于所述腔室且使所述二氧化碳粒子朝向平板状构件的表面呈带状喷出的狭缝。

在本发明的异物去除装置中，也优选为，所述喷出口是连通于所述腔室且呈直线状配置的多个孔。

在本发明的异物去除装置中，也优选为，所述喷出口使所述二氧化碳粒子向所述抽吸口的方向倾斜地喷射。

在本发明的异物去除装置中，也优选为，还具备使压缩空气流入至所述腔室的空气注入口，且所述腔室将所述二氧化碳粒子与所述压缩空气混合。

发明的效果

本发明可一面抑制基板或半导体裸片的损伤，一面去除微小的异物。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的异物去除装置的立体图。

图2是图1所示的异物去除装置的清洁头的剖面图。

图3是表示图1所示的异物去除装置的清洁头的本体与盖的结构、以及盖对于本体的组装的说明立体图，(a)表示本体，(b)表示盖。

图4是自上方向观察图1所示的清洁头的配置有抽吸口与狭缝的下表面的图，且是表示本发明的实施方式的异物去除装置的动作的说明图。

图5是表示干冰粒子的粒子径相对于飞行距离的变化的曲线图。

图6是表示干冰粒子的粒子径相对于环境温度的变化的曲线图。

图7是本发明的另一实施方式的异物去除装置的清洁头的剖面图。

图8是自上方向观察本发明的另一实施方式的异物去除装置的清洁头的配置有抽吸口与喷射口的下表面的图，且是表示本发明的另一实施方式的异物去除装置的动作的说明图。

符号说明

11、12：导轨

13：基板

20：清洁头

21：本体

21b：后表面

22：盖

22a：凸缘

22b：倾斜部

23：狭缝

24：抽吸口

25：入口连接管

25a、30a、30b、31a、31b：螺纹部

25c：空气注入口

26：抽吸连接管

27：连接构件

28：臂

29：腔室

29a：凹部

29b：倾斜面

30：套筒

31：喷嘴

31c：节流部

35：加热器

40：驱动部

45：平台

50：微小异物

51：异物

61：孔

91、92、95：箭头

100、200、300：异物去除装置

具体实施方式

以下，一面参照附图，一面对本实施方式的异物去除装置100进行说明。如图1所示，本实施方式的异物去除装置100具备清洁头20及使清洁头20向与搬送方向正交的方向移动的驱动部40。在图1中，被导轨11、12导引而在水平方向搬送的平板状构件即基板13的搬送方向为X方向，将与X方向为同一面且与X方向正交的方向设为Y方向、将与XY面垂直的方向设为Z方向进行说明。另外，在基板13的下侧，配置有将基板13真空吸附并且进行加热的平台45。

如图1所示，清洁头20是在本体21的后表面21b安装有盖22的长方体形状，且在上部安装有供给异物去除用的固体的二氧化碳粒子(以下，称为干冰粒子)的入口连接管25及连接于未图示的真空装置的抽吸连接管26。

如图1所示，清洁头20的一侧面经由连接构件27而连接于臂28。臂28是通过驱动部40而在Y方向往返移动。清洁头20是以相对于基板13的表面稍微倾斜的方式安装于臂28。在基板13的表面与清洁头20的下表面之间空开有间隙，清洁头20在基板13的上侧沿着基板13的表面而在Y方向移动。

接下来，一面参照图2、图3中的(a)、图3中的(b)，一面对本实施方式的异物去除装置100的清洁头20的结构进行说明。如图2、图3中的(a)、图3中的(b)所示，清洁头20包括本体21、及固定于本体21的后表面21b的盖22。

如图3中的(a)所示，在本体21的下表面挖开有长方形的抽吸口24。另外，在本体21的后表面21b形成有构成下文将说明的腔室29的凹部29a。凹部29a的下侧成为朝向抽吸口24倾斜的倾斜面29b。

如图3中的(b)所示，盖22具备：凸缘22a，密接于本体21的后表面21b的凹部29a以外的平面部；及楔状的倾斜部22b，与本体21的倾斜面29b平行。如图3中的(b)所示，若将盖22的倾斜部22b对准本体的倾斜面29b并将凸缘22a螺固于后表面21b，则如图2所示，在本体21的凹部29a与盖22的凸缘22a之间形成在X方向呈直线状延伸的腔室29。而且，在本体21的倾斜面29b与盖22的倾斜部22b之间形成狭缝23，狭缝23作为朝向基板13的表面呈带状地喷射气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体的喷射口。如图2所示，狭缝23朝向抽吸口24的方向倾斜。另外，如图4所示，抽吸口24的X方向的长度长于狭缝23的X方向的长度，且延伸至较狭缝23更靠清洁头20的两侧面的附近。再者，图4是自上方向观察清洁头20的配置有抽吸口24与狭缝23的下表面的图。

如图2所示，在入口连接管25连接有套筒30，在套筒30连接有喷嘴31。套筒30在入口侧与出口侧分别设置有螺纹部30a、30b，入口侧的螺纹部30a与喷嘴的出口侧的螺纹部31b咬合，出口侧的螺纹部30b与入口连接管25的入口侧的螺纹部25a咬合。套筒30可通过调整入口侧的螺纹部30a与喷嘴的出口侧的螺纹部31b的咬合长度、及出口侧的螺纹部30b与入口连接管25的入口侧的螺纹部25a的咬合长度，而使自喷嘴31的出口至腔室29的距离变化。喷嘴31连接于供给经加压的液体的二氧化碳的液体二氧化碳供给装置。另外，如图2所示，在盖22的背面安装有加热器35。

一面参照图2、图4～图6，一面对以如上的方式构成的异物去除装置100的动作进行说明。在通过未图示的搬送装置而将基板13搬送至平台45的上后，平台45将基板13真空吸附并加以固定，并且将内置加热器打开而将基板13加热至例如80℃左右。

接下来，使自未图示的液体二氧化碳供给装置供给至喷嘴31的经加压的液体的二氧化碳流入。流入至喷嘴31的液体的二氧化碳是至喷嘴31的节流部31c为止被压缩，若经过节流部31c，则绝热膨胀而温度降低。通过所述温度降低，而液体的二氧化碳变化为固体的二氧化碳的粒子(干冰粒子)。另外，一部分变化为气体的二氧化碳。所述气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体如图2的箭头91所示，自喷嘴31经过套筒30、入口连接管25的内部而流入至清洁头20的腔室29。流入至腔室29的气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体经过狭缝23而朝向基板13的表面向斜下方喷射。由于基板13通过平台45而被加热至80℃左右，故而若干冰粒子与基板13的表面的微小异物50发生碰撞，则干冰粒子瞬间升华、膨胀而成为气体的二氧化碳。附着于基板13的表面的微小异物50通过所述升华、膨胀时的流体力而自基板13的表面被去除。气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体如图4的箭头95所示那样自狭缝23向抽吸口24的方向倾斜地喷射，故而自基板13的表面去除的微小异物50如图2的箭头92所示，被吸入至与狭缝23邻接而设置的抽吸口24中，且自抽吸连接管26被抽吸至未图示的真空装置。此处，所谓微小异物50，例如是指大小未满50μm者。

另外，自狭缝23与干冰粒子一起喷出的气体的二氧化碳也与干冰粒子同样地，自狭缝23朝向基板13的表面向斜下方喷射，将大于附着于基板13的表面的微小异物50的异物51吹飞去除。通过气体的二氧化碳而吹飞的异物51也被吸入至与狭缝23邻接而设置的抽吸口24中，且自抽吸连接管26被抽吸至未图示的真空装置。

然后，如图4所示，若一面使气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体自狭缝23如图4的箭头95所示那样喷射、一面使清洁头20在Y方向往返移动，则清洁头20所经过的图4所示的基板13的区域B的微小异物50、异物51被去除。再者，图4所示的区域B的搬送方向下游侧的区域A是基板13的表面的微小异物50、异物51的去除结束的区域，区域B的搬送方向上游侧的区域C是尚未进行基板13的表面的微小异物50、异物51的去除的区域。

在本实施方式的异物去除装置100中，如图4所示，抽吸口24的Y方向的长度长于狭缝23的Y方向的长度，且延伸至较狭缝23更靠清洁头20的两侧面的附近。因此，即便在将通过自狭缝23喷出的气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体而自基板13的表面被去除的微小异物50、异物51向自Y方向朝X方向倾斜的方向吹飞的情况下，也可通过抽吸口24抽吸被吹飞的微小异物50、异物51。因此，可抑制微小异物50、异物51再附着于异物去除已结束的区域A的基板13的表面，从而可提高基板13的清洁度。

此处，若喷射至基板13的干冰粒子的粒子径过大，则无法有效地去除微小异物50，而且会因干冰粒子的碰撞而损伤基板13。根据试验，可知若使干冰粒子的粒子径为次微米级，则可不损伤基板13或安装于基板13的半导体裸片地去除微小异物50。

另一方面，如图5所示，自喷嘴31喷出的干冰粒子的粒子径随着自喷嘴31的出口的飞行距离L变长而变小。另外，如图6所示，自喷嘴31喷出的干冰粒子的粒子径随着飞行中的环境温度T变高而变小。因此，本实施方式的异物去除装置100可通过调整套筒30的入口侧的螺纹部30a与喷嘴的出口侧的螺纹部31b的咬合长度、及出口侧的螺纹部30b与入口连接管25的入口侧的螺纹部25a的咬合长度，使自喷嘴31的出口至腔室29的飞行距离L变化来调整自狭缝23喷出的干冰粒子的粒子径。另外，本实施方式的异物去除装置100可通过利用安装于构成腔室29的盖22的背面的加热器35使腔室29的温度变化来调整自狭缝23喷出的干冰粒子的粒子径。

套筒30的螺纹部30a、30b的咬合长度及加热器35的加热热量也可通过试验等，以自狭缝23喷出的干冰粒子的粒子径成为次微米级的方式调整。另外，也可仅使用套筒30的螺纹部30a、30b的咬合长度与加热器35的加热中的任一者来调整干冰粒子的粒子径。

如以上所说明那样，本实施方式的异物去除装置100可通过自喷嘴31的出口至腔室29的飞行距离L、腔室29的加热而将干冰粒子的粒子径调整为次微米级，故而可不损伤基板13或半导体裸片地将附着于基板13或半导体裸片的表面的未满50μm的微小异物50有效地去除。

接下来，一面参照图7，一面对本发明的另一实施方式的异物去除装置200进行说明。对与上文参照图1至图6所说明的异物去除装置100相同的部分，标注相同的符号而省略说明。

如图7所示，本实施方式的异物去除装置200是在套筒30的侧面具有空气注入口25c者。所述异物去除装置200是使压缩空气与气体的二氧化碳及干冰粒子一起流入至腔室29；在腔室29中，使气体的二氧化碳、干冰粒子及压缩空气混合；自狭缝23使压缩空气、气体的二氧化碳及干冰粒子的混合流体喷出，而进行基板13的微小异物50、异物51的去除。本实施方式的异物去除装置200相较于上文所说明的异物去除装置100，可增多自狭缝23喷出的流体的流量，故而即便在大于微小异物50的异物51的附着较多的情况下，也可有效地进行微小异物50、异物51的去除。另外，也可通过调整自空气注入口25c流入的空气的温度来调整自狭缝23喷出的干冰粒子的粒子径。

在图7所示的实施方式中，在套筒30设置使压缩空气流入的空气注入口25c并进行了说明，但空气注入口25c只要为使压缩空气流入至腔室29中而将气体的二氧化碳、干冰粒子及压缩空气混合的位置，则可配置于任意处，例如，也可配置于盖22。

接下来，一面参照图8，一面对本发明的又一实施方式的异物去除装置300进行说明。对与上文参照图1至图6所说明的异物去除装置100相同的部分，标注相同的符号而省略说明。

如图8所示，本实施方式的异物去除装置300是代替参照图1至图6所说明的异物去除装置100的狭缝23，而将连通于腔室29的孔61呈直线状配置而作为喷出口者。如图8所示，若一面使气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体自孔61如图8的箭头96所示那样喷射、一面使清洁头20在Y方向往返移动，则清洁头20所经过的图8所示的基板13的区域B的微小异物50、异物51被去除。本实施方式的异物去除装置300发挥与参照图1至图6所说明的异物去除装置100相同的效果。

以上说明的异物去除装置100、200是将清洁头20以自垂直方向朝盖22侧倾斜的方式安装于臂28并进行了说明，但如图2所示，在狭缝23以相对于本体21倾斜的方式构成的情况下，也可将清洁头20以垂直竖立的状态安装于臂28。

另外，在以上说明的各实施方式中，将气体的二氧化碳与干冰粒子的混合流体或者气体的二氧化碳、干冰粒子及压缩空气的混合流体朝向平板状构件即基板13喷射并进行了说明，但本实施方式的异物去除装置100、200、300例如也可在将半导体晶片或基板上接合有半导体裸片的引线框架等的表面所附着的微小异物50、异物51去除时应用。另外，各实施方式的异物去除装置100、200、300例如也可组装至裸片接合装置、打线接合装置、倒装芯片接合装置等电子零件安装装置的内部。进而，本实施方式的异物去除装置100、200、300例如也可应用于在搬送玻璃、膜等平板状构件时将其表面的异物去除的情况。

Claims (11)

1.一种异物去除装置，其包括：

喷嘴，使液体的二氧化碳的加压流膨胀，通过膨胀时的冷却，而在该流中形成固体的二氧化碳粒子；

套筒，连接有所述喷嘴；

本体，形成有腔室，且在所述本体上部安装有入口连接管，其中所述入口连接管连接有所述套筒，以使所述腔室连接于所述喷嘴，且供固体的二氧化碳粒子流入；

喷出口，连接于所述腔室，且使固体的二氧化碳粒子朝向平板状构件的表面喷出；以及

抽吸口，与所述喷出口邻接而配置，

其中通过使所述喷嘴的出口与所述腔室的间隔变化而使自所述喷嘴的出口至所述腔室的固体的二氧化碳粒子的飞行距离变化，借以将自所述喷出口喷出的固体的二氧化碳粒子的粒子径调整为次微米级。

2.根据权利要求1所述的异物去除装置，其包括安装于所述腔室的外面的加热器，且

使所述加热器的加热量变化来调整自所述喷出口喷出的固体的二氧化碳粒子的粒子径。

3.根据权利要求1或2所述的异物去除装置，其中

所述喷出口是连通于所述腔室且使所述二氧化碳粒子朝向平板状构件的表面呈带状喷出的狭缝。

4.根据权利要求1或2所述的异物去除装置，其中

所述喷出口是连通于所述腔室且呈直线状配置的多个孔。

5.根据权利要求1所述的异物去除装置，其中

所述喷出口使所述二氧化碳粒子向所述抽吸口的方向倾斜地喷射。

6.根据权利要求2所述的异物去除装置，其中

所述喷出口使所述二氧化碳粒子向所述抽吸口的方向倾斜地喷射。

7.根据权利要求3所述的异物去除装置，其中

所述喷出口使所述二氧化碳粒子向所述抽吸口的方向倾斜地喷射。

8.根据权利要求4所述的异物去除装置，其中

所述喷出口使所述二氧化碳粒子向所述抽吸口的方向倾斜地喷射。

9.根据权利要求1或2所述的异物去除装置，

其还包括使压缩空气流入至所述腔室的空气注入口，且所述腔室将所述二氧化碳粒子与所述压缩空气混合。

10.根据权利要求3所述的异物去除装置，

其还包括使压缩空气流入至所述腔室的空气注入口，且所述腔室将所述二氧化碳粒子与所述压缩空气混合。

11.根据权利要求4所述的异物去除装置，

其还包括使压缩空气流入至所述腔室的空气注入口，且所述腔室将所述二氧化碳粒子与所述压缩空气混合。

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