JP2007050352A - 撮像素子の異物除去方法及び撮像素子の異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子に付着した異物を確実に除去することができる撮像素子の異物除去装置を提供する。
【解決手段】異物除去装置１０は、撮像素子１００をその受光面が露出する形で支持するホルダ１１と、ホルダ１１で支持された撮像素子１００をホルダ１１とともに密閉可能な中空部材１２と、密閉された撮像素子１００に受光面側から気体を吹きつけるブローユニット１３と、密閉状態での中空部材１２の内部空気を吸引する真空吸引ユニット１４と、密閉された撮像素子１００に対して衝撃及び振動を与える衝撃・振動ユニット１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子に付着した異物を除去する撮像素子の異物除去方法に関する。

撮像素子の異物除去方法の一例として、先端部分に外気流入溝を設けた中空ノズルでパッケージ開口部を塞ぎ、ノズルに接続された真空装置によりダストを吸引するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

撮像素子の異物除去方法の他の一例として、中空部に空気供給管の一端側を組入れた中空ノズルでパッケージ開口部を塞ぎ、ノズルに接続された空気供給管の空気圧によりダストを遊離させ、更に真空装置によりダストを吸引するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０６−２６９７５２号公報 特開平０６−０３１２５７号公報

ところが、上記特許文献１及び上記特許文献２に開示された従来の異物除去方法では、いずれも真空の空気の圧力のみによりダストを除去しようとしているため、撮像素子の受光面に静電気によって付着したダストやパッケージ内端部等に挟まってしまったダスト等を遊離させることが難しく、異物除去を確実に行うことができない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子に付着した異物を確実に除去することができる撮像素子の異物除去方法及び撮像素子の異物除去装置を提供することにある。

本発明の撮像素子の異物除去方法は、撮像素子に付着した異物を除去する撮像素子の異物除去方法であって、前記異物を前記撮像素子から遊離させるための異物遊離工程と、前記遊離した異物を吸引する吸引工程とを含み、前記異物遊離工程は、前記撮像素子に対してその受光面側から気体を吹きつける気体吹きつけ工程と、前記撮像素子に対して衝撃及び振動の少なくとも一方を与える衝撃・振動工程とを含む。

この方法により、気体によって異物を遊離させるだけでなく、撮像素子に衝撃及び振動の少なくとも一方を与えて異物を遊離させるため、効果的に異物を除去することができる。

本発明の撮像素子の異物除去方法は、前記撮像素子の受光面を下に向けた状態で、前記異物遊離工程及び前記吸引工程を行う。

この方法により、撮像素子に付着した異物に重力が働くため、異物が除去しやすくなる。

本発明の撮像素子の異物除去方法は、前記異物遊離工程及び前記吸引工程を、複数の前記撮像素子に対して同時に行う。

この方法により、生産ライン上で複数の撮像素子の異物除去を同時に行うことができるので、工程時間を短縮することで工数の削減を図ることができる。

本発明の撮像素子の異物除去装置は、撮像素子に付着した異物を除去する撮像素子の異物除去装置であって、前記撮像素子をその受光面が露出する形で支持する支持部材と、前記支持部材で支持された撮像素子を前記支持部材とともに密閉可能な中空部材と、前記密閉された前記撮像素子に前記受光面側から気体を吹きつける気体吹きつけ手段と、前記撮像素子を密閉した前記中空部材の内部空気を吸引する吸引手段と、前記密閉された前記撮像素子に対して衝撃及び振動の少なくとも一方を与える衝撃・振動供給手段とを備える。

本発明の撮像素子の異物除去装置は、前記支持部材が、前記撮像素子を、前記受光面を下に向けた状態で支持するものである。

本発明の撮像素子の異物除去装置は、前記支持部材が、複数の前記撮像素子を支持し、前記気体吹き付け手段は、前記複数の撮像素子の各々に気体を吹き付け、前記衝撃・振動供給手段は、前記複数の撮像素子の各々に前記衝撃及び振動の少なくとも一方を与える。

本発明の撮像素子の異物除去装置は、前記衝撃・振動供給手段が、前記中空部材及び前記支持部材のいずれかに衝撃及び振動の少なくとも一方を与えることで、前記撮像素子に対して衝撃及び振動の少なくとも一方を与えるものである。

本発明によれば、撮像素子に付着した異物を確実に除去することができる撮像素子の異物除去方法及び撮像素子の異物除去装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本明細書において、撮像素子とは、光電変換素子や信号読み出し回路等が作りこまれた半導体チップそのものや、該半導体チップをパッケージ化したもの等のことを言う。以下の説明では、撮像素子を、半導体チップをパッケージ化したものとして説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための撮像素子の異物除去装置の概略構成を示す断面図である。図１に示す異物除去装置１０は、撮像素子１００を作製する工程内に組み込まれる。

撮像素子１００は、パッケージ本体１０１と、半導体チップ１０２とを備え、パッケージ本体１０１の端部開口部に不図示のカバーガラスが組み付けられて完成される。

パッケージ本体１０１は、例えばセラミック製であって、底板１０３と、半導体チップ１０２の周囲を囲むための周板１０４とを有する。

底板１０３には、半導体チップ１０２の複数のパッドに接続された導電部材である複数のボンディングワイヤ１０６と電気的に接続される不図示のインナーリードが一体に埋め込まれている。ボンディングワイヤ１０６は、一端部が半導体チップ１０２のパッドに電気的に接続され、他端部がリードフレームの一端部にそれぞれ電気的に接続される。

次に、異物除去装置１０の構造について説明する。
異物除去装置１０は、支持部材であるホルダ１１と、中空部材１２と、気体吹きつけ手段であるブローユニット１３と、吸引手段である真空吸引ユニット１４と、衝撃・振動供給手段である衝撃・振動ユニット１５とを備える。

ホルダ１１は、板形状に形成されており、図１では下面に撮像素子１００のパッケージ本体１０１を支持するためのパッケージ支持面１６を有する。パッケージ支持面１６は、パッケージ本体１０１を撮像素子１００の受光面を下（地面側）に向け、この受光面を露出した状態で支持する。

中空部材１２は、ホルダ１１によって支持された撮像素子１００をホルダ１１とともに密閉可能なものであり、筒形状の筒部１７と、この筒部１７の端部に結合された半球形状の端板１８とを有する。ホルダ１１と中空部材１２は、それぞれ独立した部材であるが、異物の除去を行う際には、ホルダ１１によって支持された撮像素子１００が中空部材１２とホルダ１１によって密閉されるように、図１に示したような状態で固定される。又は、ホルダ１１と中空部材１２を蝶番等で繋いで開閉可能としても良い。

ブローユニット１３は、ホルダ１１と中空部材１２によって密閉された撮像素子１００に対してその受光面側から空気や窒素等の気体を吹きつけて、撮像素子１００に付着した異物を遊離させるためのものであり、コンプレッサ１９と、ブローノズル２０と、ブローチューブ２１とから構成されている。

コンプレッサ１９は、不図示のフィルタを通じ除塵されて導入された気体をブローチューブ２１に圧力をかけて供給する。ブローノズル２０は、ブローチューブ２１から供給された気体を排出する。ブローチューブ２１は、中空部材１２の筒部１７を貫通して組み付けられている。ブローユニット１３は、コンプレッサ１９からブローチューブ２１に供給した気体を、ブローノズル２０から排出することで、撮像素子１００に対し、その受光面側から気体を吹きつけることができる。

真空吸引ユニット１４は、ホルダ１１と中空部材１２によって撮像素子１００を密閉した図１に示す状態での中空部材１２の内部空気を吸引するものであり、真空ポンプ２２と、真空チューブ２３とから構成される。真空チューブ２３は、中空部材１２の端板１８に貫通して組み付けられている。真空吸引ユニット１４は、真空ポンプ２２が駆動されることで、真空チューブ２３を通じて中空部材１２内の空気を吸引し、吸引した空気をフィルタに通して異物を回収する。

衝撃・振動ユニット１５は、ホルダ１１と中空部材１２によって密閉された撮像素子１００に対して衝撃及び振動を与えて、撮像素子１００に付着した異物を遊離させるためのものであり、不図示の信号源、増幅器、加振器等から構成される。本実施形態では、加振器の動きがホルダ１１に伝わるように、ホルダ１１と衝撃・振動ユニット１５とが物理的に接続されている。

衝撃・振動ユニット１５は、内蔵された加振器が動作することで、予め定められた加速度による衝撃成分をホルダ１１に与える。また、衝撃・振動ユニット１５は、内蔵された加振器が動作することで、予め定められた周波数による振動成分をホルダ１１に与える。これにより、ホルダ１１に与えられた衝撃成分及び振動成分は、ホルダ１１から撮像素子１００に伝えられる。衝撃・振動ユニット１５は、ホルダ１１に代えて、中空部材１２に物理的に接続しても良い。このようにしても、衝撃成分・振動成分を中空部材１２からホルダ１１を介して撮像素子１００に与えることが可能である。

撮像素子１００に振動を与えた場合は、例えば静電気によって撮像素子１００に付着している異物を遊離させることが可能であり、撮像素子１００に衝撃を与えた場合は、例えばパッケージ本体１０１と半導体チップ１０２との隙間等に挟まっている異物を加速度（Ｇ）によって遊離させることが可能である。このことを利用し、異物除去装置１０では、異物を遊離させやすくするために、ブローユニット１３による撮像素子１００への気体の吹きつけに加え、撮像素子１００への振動及び衝撃の供給を行うことで、異物を効果的に遊離させ、除去できるようにしている。

次に、撮像素子の異物除去装置１０を用いた撮像素子の異物除去方法の一例について図２を参照して説明する。
図２は、図１に示した各ユニットの動作を説明するためのタイミングチャートである。各ユニットの動作タイミングは、各ユニット毎に個別に設定しても良いし、各ユニットを統括制御するコンピュータ等によって一括設定しても良い。

まず、ホルダ１１のパッケージ支持面１６に撮像素子１００を載置し、この上から中空部材１２を被せて中空部材１２の端面をホルダ１１の下面に加圧密着させて図１のような状態とする。これにより、中空部材１２の内部は気密状態となる（時刻Ｔ０）。

時刻Ｔ１になると、衝撃・振動ユニット１５が動作し、予め定められた加速度による衝撃成分がホルダ１１に与えられる。同時に、真空吸引ユニット１４が動作し、中空部材１２内の空気の吸引が開始される。ホルダ１１に衝撃成分が与えられることで、パッケージ本体１０１と半導体チップ１０２との間に入り込んだ異物等の半導体チップ１０２周辺の比較的大きく重い異物に動エネルギーが与えられ、この異物が遊離する。これにより、ブローユニット１３を動作させたときに、それら異物が吸引しやくなる。又、既に真空吸引ユニット１４は動作しているため、異物が落下した場合には、これが吸引される。

時刻Ｔ２〜時刻Ｔ５では、衝撃・振動ユニット１５がホルダ１１に振動成分を与えるよう動作し、予め定められた周波数による振動成分がホルダ１１に与えられる。同時に、ブローユニット１３が動作し、撮像素子１００に受光面側から気体が吹き付けられる。ホルダ１１に振動成分が与えられることで、それ以前に与えられた衝撃成分によって吸引しやすくなっている大きく重い異物に加えて、パッケージ本体１０１に付着した異物や、撮像素子１００の受光面やパッケージ本体１０１の表面等に付着した異物等の半導体チップ１０２周辺の比較的小さく軽い異物に動エネルギーが与えられ、この異物が遊離する。

そして、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ５で撮像素子１００から遊離した異物は、真空吸引ユニット１４により吸引される。時刻Ｔ５以降は、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ５までの動作が繰り返し行われ、衝撃、振動、及び気体吹き付けの組み合わせによって、撮像素子１００に付着した異物は、効率良く吸引除去される。

そして、異物除去が終了したところで、パッケージ本体１０１にカバーガラスが取り付けられて、撮像素子１００が完成する。

尚、異物除去装置１０の各ユニットの動作タイミングは図２に示したものに限らない。例えば、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ５の間に衝撃と振動を撮像素子１００に与えても良いし、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の間に衝撃と振動を撮像素子１００に与えても良い。又、図２において衝撃と振動を与えるタイミングを逆にしても良い。又、図２において、振動と衝撃のどちらかを省略しても、十分に効果を得ることができる。

尚、図１に示す異物除去装置１０は、ホルダ１１が、撮像素子１００を、その受光面を下に向けた状態で支持するものとしたが、撮像素子１００に付着する異物に、大きくて重い異物が含まれない場合は、図１に示す異物除去装置１０を紙面内で１８０度回転させた構成としても良い。つまり、ホルダ１１が、撮像素子１００を、その受光面を上に向けた状態で支持するものであり、このホルダ１１の上から中空部材１２を被せるようにした構成であっても良い。図１に示す構成によれば、異物が重力によって落下しやすくなるため、より効果的に異物を除去することができる。又、大きくて重い異物があった場合でも、これを効果的に除去することができる。

以上のように、異物除去装置１０によれば、異物を遊離させるために、従来から行われているブローユニット１３による気体吹きつけに加え、撮像素子１００に衝撃及び振動を与えるようにしたため、気体の吹きつけのみでは除去しきれなかった異物を効果的に除去することができる。又、撮像素子１００をその受光面を下にして支持した状態で異物除去を行うため、気体吹きつけによって浮上しないような重い異物があった場合でも、この異物を効果的に除去することができる。

（第二実施形態）
第一実施形態で説明した異物除去装置を応用して、複数の撮像素子に対して同時に異物除去を行うことが可能な装置を作ることも可能である。以下、この装置について説明する。
図３は、本発明の第二実施形態を説明するための異物除去装置の概略構成を示す断面図である。
図３に示す異物除去装置３０は、基本的な構造が図１に示す異物除去装置と同様である。図１に示す異物除去装置と異なる点は、ホルダ１１が複数の撮像素子１００を支持すること可能な長尺のホルダ１１’に変更され、このホルダ１１’に衝撃・振動ユニット１５が接続された点、ブローノズル２０が複数の撮像素子１００のそれぞれに対応して設けられた点、中空部材１２がホルダ１１’に支持された複数の撮像素子１００をホルダ１１’と共に全て密閉可能な中空部材１２’に変更された点である。

ホルダ１１’に加えられた衝撃及び振動は、複数の撮像素子１００のそれぞれに伝わる。又、ブローノズル２０から出た気体は、複数の撮像素子１００のそれぞれに吹き付けられる。そして、異物除去装置３０の各ユニットの動作は、図１に示す異物除去装置１０と同じである。

このような構成によれば、複数の撮像素子１００の異物除去を同時に行うことができるために、大量生産の生産ラインに好ましく適用することができる。異物除去装置３０は、図３の紙面内において１８０度回転させた構成であっても勿論良い。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。
例えば、衝撃・振動ユニットが発生する衝撃成分・振動成分は、ダスト等の異物の大きさに応じて最適値が設定される。

本発明の実施形態を説明するための撮像素子の異物除去装置の概略構成を示す断面図 図１に示した各ユニットの動作を説明するためのタイミングチャート 本発明の第二実施形態を説明するための異物除去装置の概略構成を示す断面図

符号の説明

１０ 撮像素子の異物除去装置
１１ ホルダ（支持部材）
１２ 中空部材
１３ ブローユニット（気体吹きつけ手段）
１４ 真空吸引ユニット（吸引手段）
１５ 衝撃・振動ユニット（衝撃・振動供給手段）
２４ キャリア（支持部材）
１００ 撮像素子
１０１ パッケージ本体
１０２ 半導体チップ

Claims (7)

1. 撮像素子に付着した異物を除去する撮像素子の異物除去方法であって、
   前記異物を前記撮像素子から遊離させるための異物遊離工程と、
   前記遊離した異物を吸引する吸引工程とを含み、
   前記異物遊離工程は、前記撮像素子に対してその受光面側から気体を吹きつける気体吹きつけ工程と、前記撮像素子に対して衝撃及び振動の少なくとも一方を与える衝撃・振動工程とを含む撮像素子の異物除去方法。
2. 請求項１記載の撮像素子の異物除去方法であって、
   前記撮像素子の受光面を下に向けた状態で、前記異物遊離工程及び前記吸引工程を行う撮像素子の異物除去方法。
3. 請求項１又は２記載の撮像素子の異物除去方法であって、
   前記異物遊離工程及び前記吸引工程を、複数の前記撮像素子に対して同時に行う撮像素子の異物除去方法。
4. 撮像素子に付着した異物を除去する撮像素子の異物除去装置であって、
   前記撮像素子をその受光面が露出する形で支持する支持部材と、
   前記支持部材で支持された撮像素子を前記支持部材とともに密閉可能な中空部材と、
   前記密閉された前記撮像素子に前記受光面側から気体を吹きつける気体吹きつけ手段と、
   前記撮像素子を密閉した前記中空部材の内部空気を吸引する吸引手段と、
   前記密閉された前記撮像素子に対して衝撃及び振動の少なくとも一方を与える衝撃・振動供給手段とを備える撮像素子の異物除去装置。
5. 請求項４記載の撮像素子の異物除去装置であって、
   前記支持部材は、前記撮像素子を、前記受光面を下に向けた状態で支持するものである撮像素子の異物除去装置。
6. 請求項４又は５記載の撮像素子の異物除去装置であって、
   前記支持部材は、複数の前記撮像素子を支持し、
   前記気体吹き付け手段は、前記複数の撮像素子の各々に気体を吹き付け、
   前記衝撃・振動供給手段は、前記複数の撮像素子の各々に前記衝撃及び振動の少なくとも一方を与える撮像素子の異物除去装置。
7. 請求項４〜６のいずれか記載の撮像素子の異物除去装置であって、
   前記衝撃・振動供給手段は、前記中空部材及び前記支持部材のいずれかに衝撃及び振動の少なくとも一方を与えることで、前記撮像素子に対して衝撃及び振動の少なくとも一方を与えるものである撮像素子の異物除去装置。
   

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