JP2007300006A - Dust removal device, and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体デバイスを製造する際のダスト除去装置および方法に関するものである。 The present invention relates to a dust removing apparatus and method for manufacturing a semiconductor device.
半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造組立てする際には、半導体チップを、パッケージのキャビティ内に搭載し、パッケージに設けた配線などの導体にワイヤーボンディング等により電気的に接続させた後に、パッケージの上面にカバーガラスなどの蓋材を配置して封止している。 When manufacturing and assembling a semiconductor device in which a semiconductor chip is housed in a package cavity, the semiconductor chip is mounted in the package cavity and electrically connected to a conductor such as wiring provided in the package by wire bonding or the like. Later, a cover material such as a cover glass is disposed on the upper surface of the package and sealed.
しかるに、蓋材で封止する前にパッケージ内面や半導体チップ表面にダストが付着することがあり、パッケージ内面に付着したダストが封止後に移動して半導体チップ表面に付着することもある。半導体チップがCCDチップである場合には、その画素面上に5μm以上のダストが付着すると画面上に傷となって表示され、不良となるので、特に問題である。そこで歩留まり向上のために、封止に先立ってダスト等を除去する必要があり、パッケージ内のダストをエアブローによって飛散させ、飛散したダストを吸引する手法をとっている。 However, dust may adhere to the inner surface of the package and the surface of the semiconductor chip before sealing with the lid member, and dust attached to the inner surface of the package may move after sealing and adhere to the surface of the semiconductor chip. When the semiconductor chip is a CCD chip, if dust of 5 μm or more adheres to the pixel surface, it is displayed as a scratch on the screen, which is a problem. Therefore, in order to improve the yield, it is necessary to remove dust or the like prior to sealing, and the dust in the package is scattered by air blow, and the scattered dust is sucked.
従来のダスト除去装置を図4に示す。図4(a)において、1は製造途中の半導体デバイスである。半導体チップ2を、パッケージ3のキャビティ4に搭載し、パッケージ3に設けた導体(図示せず)に金属細線5にてボンディングしており、後工程で、仮想線で示したように蓋材6で封止される。7は、半導体デバイス1を所定のダスト除去位置に位置決めする搬送キャリアである。
50はダスト除去装置のダスト除去ユニットである。パッケージ3のキャビティ4を覆うキャップ型のカバー体51の中央部にエアブローノズル52を設け、カバー体51の下部内周に開口するダスト吸引孔53を設けている。図中の54はダスト吸引ポート、55はエア供給ポート、56はインラインフィルター、57は流量計、58は真空減圧弁、59はイオナイザー、60はクリーンフィルター、61はインラインフィルター、62は流量計、63はレギュレーター、64はドライヤである。
ダスト除去処理時には、パッケージ3の上面にカバー体51の下端を接触させてパッケージ3内を密閉した状態でエアブローノズル52からエアブローして、パッケージ3内面や半導体チップ2上に付着しているダストを飛散させつつ、飛散したダストをダスト吸引孔53へ吸引してカバー体51外へ除去する。この際にエアブローとダスト吸引とのバランスを、エアブロー流量>ダスト吸引流量とすることで、カバー体51により形成される密閉空間の内圧を外部より若干高くして、外部からのダストの流入を防止する。
A conventional dust removing apparatus is shown in FIG. In FIG. 4A,
At the time of dust removal processing, the lower end of the
このようなダスト除去処理を5〜10sec程度行った後、エアブロー及びダスト吸引を停止し、図4(b)に示すようにダスト除去ユニット50を上昇させ、図4(c)に示すように、搬送キャリア7により処理済みの半導体デバイス1を送り出すとともに、次の処理対象の半導体デバイス1を位置決めする。そして再び図4(a)に示す状態としてダスト除去処理を行う。
After performing such dust removal processing for about 5 to 10 seconds, air blow and dust suction are stopped, the
他のダスト除去装置として、半導体デバイスの上方に配置されるヘッドの中央にエア噴出ノズルを形成するとともに、エア噴出ノズルの周りにパッケージのキャビティの外側に位置するようにダスト吸引口を設けておき、前記エア噴出ノズルをキャビティの直上方に位置させて、キャビティに向けて鉛直方向にエアを噴出させることでパッケージ内ダストをエア噴出流周りに飛散させつつ、飛散したダストをダスト吸引口から吸引することにより、飛散したダストが広く拡散する前に除去するようにしたものもある(特許文献1)。
図4を用いて説明した従来のダスト除去装置には次のような問題があった。
ダスト除去ユニット50においては、図5に拡大図示したように、エアブローノズル52の出口から処理対象のチップ上面までの距離(ブロー距離)L1は、キャビティ内底面の全体がエア吹き付け領域(ブローエリア)Aとなるように、パッケージ最大寸法(キャビティ最大寸法)とノズル径Bとに関係付けて所定の数式を満たすように設定されている。このため、エアブローノズル52の出口からある距離までは、エアの流速・動圧・運動エネルギーが保存されるポテンシャルコア(図5の符号C)が形成される反面、ポテンシャルコアの外側は周囲の空気が強く引かれる加速領域となるため、図6に示すように、パッケージ3の内面や半導体チップ2の表面から飛散したダストDがダスト吸引孔53に吸引される途中でエアブローの流れに巻き込まれて降下し、半導体チップ2の表面に衝突して損傷させたり、再付着する等が起こることがあった。
The conventional dust removing apparatus described with reference to FIG. 4 has the following problems.
In the
また、上述したように、ダスト除去処理時には、周囲へのダストの飛散を防止するためにパッケージ3の上面にカバー体51の下面を接触させて密閉状態としているので、パッケージ3内に直接に当たるエアでダスト除去ユニット50が揚力を受けることになり、パッケージ3に対して揚力よりも強い力で押えつけておく必要がある。そのため、パッケージ3がセラミック材等の比較的もろい材料である場合に、処理終了後に図7に示すようにダスト除去ユニット50を上昇させる際に、パッケージ3から発したダストDが付着して持ち上がり、その後に重力により落下し、パッケージ3の内面や半導体チップ2の上などに再付着することがあった。
Further, as described above, at the time of dust removal processing, the lower surface of the
また図8に示すように、ダスト除去処理時にエアブローノズル52やダスト吸引孔53の周辺やダスト吸引配管内に付着したダストDが、エアブロー及びダスト吸引を停止した際に落下し、パッケージ3の内面や半導体チップ2の上などに再付着することがあった。
Further, as shown in FIG. 8, dust D adhering to the periphery of the
特許文献1に記載されたダスト除去装置でも、パッケージ内のダストをエア噴出流周りに飛散させつつダスト吸引口から吸引するのは図4のダスト除去装置と同様の原理であり、ダストの再付着を確実に防止することは難しかった。
In the dust removing device described in
本発明は上記問題を解決するもので、パッケージ内のダストを確実に除去し再付着を防止できるダスト除去装置およびダスト除去方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and an object thereof is to provide a dust removing device and a dust removing method that can reliably remove dust in a package and prevent reattachment.
上記課題を解決するために本発明は、基本的にダストが飛散しにくいダスト吸引構造とすることで、すなわちダスト吸引部をパッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して近接して配置することで、吸引の際の流速を大きくし、ダストを確実に吸引して除去するようにした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention basically has a dust suction structure in which dust is hardly scattered, that is, the dust suction part is disposed in close proximity to the inner surface of the package or the surface of the semiconductor chip. Therefore, the flow rate during suction was increased, and dust was reliably sucked and removed.
すなわち本発明のダスト除去装置は、半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止するに先立ってパッケージ内のダストを除去するダスト除去装置であって、前記パッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して開口するダスト吸引部を有していることを特徴とする。半導体チップが光素子であるときに特に都合よい。 That is, the dust removing apparatus of the present invention removes dust in a package prior to sealing the package on which the semiconductor chip is mounted when manufacturing a semiconductor device in which the semiconductor chip is accommodated in the cavity of the package. And it has the dust suction part opened facing the inner surface of the said package or the surface of a semiconductor chip, It is characterized by the above-mentioned. It is particularly convenient when the semiconductor chip is an optical element.
ダスト吸引部は半導体チップの上面に接近離間する方向に移動自在であることを特徴とする。
パッケージに接触してパッケージ内を密閉可能なカバー体と、前記カバー体に開口した給気部とを有していることを特徴とする。
The dust suction unit is characterized in that it can move in a direction approaching and separating from the upper surface of the semiconductor chip.
It has a cover body capable of contacting the package and sealing the inside of the package, and an air supply portion opened to the cover body.
カバー体は筒状に形成され、このカバー体内を筒状のダスト吸引部が半導体チップの上面に接近離間する方向に移動することを特徴とする。またカバー体は、パッケージの端面に接続する下部筒体とダスト吸引部を保持する上部筒体とに分割して形成され、前記下部筒体と上部筒体との間に非発塵性の弾性体が介装されていることを特徴とする。 The cover body is formed in a cylindrical shape, and the cylindrical dust suction portion moves in the cover body in a direction approaching and separating from the upper surface of the semiconductor chip. The cover body is formed by being divided into a lower cylinder body connected to the end face of the package and an upper cylinder body holding the dust suction portion, and a non-dust-generating elastic material between the lower cylinder body and the upper cylinder body. The body is interposed.
給気部はフィルターを介してクリーンルームに連通していて、カバー体によって形成される密閉空間が大気圧となるように自然吸気を行うことを特徴とする。
本発明のダスト除去方法は、半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止に先立ってカバー体で覆って密閉し、前記カバー体に設けられ前記パッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向する所定の吸引位置に開口したダスト吸引部により吸引して、前記パッケージ内のダストを除去することを特徴とする。
The air supply unit communicates with the clean room through a filter, and performs natural intake so that the sealed space formed by the cover body is at atmospheric pressure.
In the dust removing method of the present invention, when manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is accommodated in a cavity of a package, the package on which the semiconductor chip is mounted is covered with a cover body and sealed before sealing. The dust in the package is removed by sucking with a dust suction part provided at a predetermined suction position facing the inner surface of the package or the surface of the semiconductor chip.
所定の吸引位置に開口したダスト吸引部により所定時間だけ吸引した後に、吸引を続けつつ、ダスト吸引部を所定の上方位置まで上昇させたうえで、カバー体をパッケージより離間させることを特徴とする。 After sucking for a predetermined time by a dust suction portion opened at a predetermined suction position, the dust suction portion is raised to a predetermined upper position while continuing the suction, and then the cover body is separated from the package. .
以上のように、本発明のダスト除去装置は、ダスト吸引部をパッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して近接して開口させるようにしたことにより、吸引の際の流速を大きくし、ダストを確実に吸引して除去することができる。 As described above, the dust removing device of the present invention opens the dust suction part in close proximity to the inner surface of the package or the surface of the semiconductor chip, thereby increasing the flow velocity during suction and reducing the dust. Can be reliably aspirated and removed.
またダスト吸引部を上下可動とし、カバー体によってパッケージ内を密閉している間も密閉解除したときも吸引できるようにしたので、ダスト吸引部の孔周辺に付着したダストが再び落下してパッケージの内面や半導体チップの表面に再付着するのを防止することが可能となる。仮にダストが落下してもダスト吸引部による吸引は常時行われるので、浮遊しているダストを吸引除去することが可能である。 In addition, the dust suction part is movable up and down so that it can be sucked while the inside of the package is sealed with the cover body and when it is released from the seal. It is possible to prevent reattachment to the inner surface or the surface of the semiconductor chip. Even if the dust falls, suction by the dust suction unit is always performed, so that floating dust can be sucked and removed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施形態におけるダスト除去装置の構成を示す。
1は処理対象である製造途中の半導体デバイスであり、半導体チップ2を、パッケージ3のキャビティ4内の底面に搭載し、パッケージ3に設けた導体(図示せず)に金属細線5にてボンディングしており、後工程で、仮想線で示したように蓋材6で封止される。半導体チップ2がCCDチップである場合には、CCD画素面を上面として搭載され、蓋材6としてのカバーガラスがUV硬化性樹脂などで固着される。かかる半導体デバイス1は0.1〜1g程度であり、設備、工程間の半導体デバイス1のハンドリングは専用の搬送キャリア7によって行われる。ただし半導体チップ2はCCDチップ以外の光素子であってもよいし、光素子でなくてもかまわない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a dust removing apparatus according to an embodiment of the present invention.
ダスト除去装置のダスト除去ユニット10は、パッケージ3に接触してパッケージ3内を密閉可能なカバー体11と、半導体チップ2の上面(パッケージ3の内面でもよい)に対向して開口するダスト吸引部12と、カバー体11に開口したエア供給ポート13とを有している。
The dust removing unit 10 of the dust removing device includes a cover body 11 that can seal the inside of the
カバー体11は筒状に形成されていて、このカバー体11内を筒状のダスト吸引部12がカバー体11との間をシールしつつ半導体チップ2の上面に接近離間する方向に摺動する。ダスト吸引部12の一端に内径2〜3mmのダスト吸引ノズル14が同軸状に取り付けられている。
カバー体11は、パッケージ3の端面に下面において接続する下部筒体12aとダスト吸引部12を保持する上部筒体11bとに分割して形成されている。下部筒体12aに、その内周面で開口するように上述のエア供給ポート13およびエア供給孔15が形成されている。
The cover body 11 is formed in a cylindrical shape, and slides in a direction in which the cylindrical
The cover body 11 is formed by being divided into a lower cylinder body 12 a connected to the end face of the
エア供給ポート13は、エア供給ライン16を通じて、エア供給源としてのクリーンルーム17に接続されている。エア供給ライン16には、クリーンルーム17側から順に、原動エアに含まれる水分を除去するためのドライヤ18、エアに含まれる10μm以上のダストを除去するインラインフィルター19、さらにエアに含まれる0.01μm以上のダストを除去するクリーンフィルター20、半導体或いはダストの帯電を取り除くためのイオナイザー21が配設されていて、カバー体11によって形成される密閉空間が大気圧となるように、ダスト吸引ノズル14による吸引に伴ってエアが自然送入される構造となっており、そのエアに含まれてダストが流入しないようになっている。
The
ダスト吸引部12の他端は、排気ライン22を通じて、減圧装置23に接続している。排気ライン22には、減圧装置23側から順に、真空減圧弁24、流量計25、インラインフィルター26が配設されている。
The other end of the
カバー体11およびダスト吸引部12は、ダスト吸引部12がダスト吸引ノズル14と一体になって常に摺動抵抗0で上下方向に移動可能なように、次のようなエアベアリング構造とされている。
The cover body 11 and the
ダスト吸引部12は、上端から下端まで均一な穴径であるが、外形は、軸心方向における中央部に所定の長さにわたって径が大きい部分があり、この中央部分の上端に鍔状に突出した部分がある。以下、中央部の径が大きい部分を中径部27、鍔状の部分を大径部28、その他の部分を上部小径部29、下部小径部30という。
The
カバー体11は、ダスト吸引部12の上部小径部29に摺接する上部小径開口部31と、大径部28に摺接する大径開口部32と、中径部27に摺接する中径開口部33と、下部小径部30に摺接する下部小径開口部34とを有している。
The cover body 11 includes an upper small-
カバー体11およびダスト吸引部12の寸法は、ダスト吸引部12の大径部28が、上部小径開口部31と大径開口部32との段差部に当たる上限位置と、大径開口部32と中径開口部33との段差部に当たる下限位置とにわたって所定の距離だけ上下移動することができ、大径部28が下限位置まで下降したときに、中径開口部33内に中径部27だけでなく下部小径部30の一部が位置して、下部小径部30の外周側に間隙が形成されるように設定されている。
The size of the cover body 11 and the
カバー体11には、大径開口部32に上部推力ポート35が形成され、また中径開口部33の下部であって上述の間隙が形成される位置に下部推力ポート36が形成されている。上部推力ポート35、下部推力ポート36はそれぞれ、レギュレーター37、38を介装したエア供給ライン39、40に接続されている。
In the cover body 11, an
カバー体11にはまた、上部推力ポート35と下部推力ポート36との間、すなわち中径開口部33の上部に加圧ポート41が形成され、この加圧ポート41に繋がる空気溝46が中径開口部33および下部小径開口部34の内周面に形成され、その空気溝46内に多孔質ブロック47が配置されている。加圧ポート41はクリーンフィルター42、インラインフィルター43、レギュレーター44を介装したエア供給ライン45に接続されている。
In the cover body 11, a
図2(a)は、ダスト吸引状態を示している。処理対象の半導体デバイス1が搬送キャリア7により所定のダスト除去位置に位置決めされ、ダスト除去ユニット10のカバー体11がパッケージ3のキャビティ4を覆って密閉している。カバー体11内においてダスト吸引部12は上部推力ポート35の圧力により下限位置にあり、ダスト吸引ノズル14は半導体チップ2の上面2aから0.5mmの高さで開口している。
FIG. 2A shows a dust suction state. The
この状態でダスト吸引ノズル14を通じて吸引する。このことにより、エア供給孔15を通じて密閉空間にクリーンな空気が自然送入され、この空気流によって、パッケージ3の内面や半導体チップ2の表面に付着しているダストが剥離され、空気流に伴われてダスト吸引ノズル14を通じてカバー体11の外部へと除去される。この吸引時には、カバー体11によって形成される密閉空間が負圧にならないように、エア供給孔15からのエア吸入量に注意する必要がある。
In this state, suction is performed through the
5〜10secの吸引の後に、図2(b)に示すように、吸引を行ったままの状態で、上部推力ポート35の圧力を下げつつ下部推力ポート36の圧力を上げることにより、ダスト吸引部12を上昇させて、ダスト吸引ノズル14と半導体チップ2の上面との距離を大きくし、規定の位置で停止させる。この位置は、吸引ノズル14の吸引力が処理対象の半導体デバイス1の重量未満となる位置として予め設定しておく。
After the suction for 5 to 10 seconds, as shown in FIG. 2 (b), the dust suction part is increased by raising the pressure of the
次に、図2(c)に示すように、吸引を行ったままの状態で、図示しない駆動手段にてカバー体11を上昇させることにより、ダスト除去ユニット10の全体を上昇させる。このことにより、パッケージ3のキャビティ4が開放され、同時にエア供給孔15からのエア供給も自然に停止される。ダスト除去ユニット10の上昇後に、搬送キャリア7によって処理済みの半導体デバイス1を搬出するとともに、次の処理対象の半導体デバイス1をダスト除去位置に位置決めする。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the entire dust removing unit 10 is raised by raising the cover body 11 by a driving means (not shown) while suctioning. As a result, the
その後に、ダスト除去ユニット10を下降させてパッケージ3のキャビティ4を密閉する(図1(b)と同様の配置となる)。
さらにその後に、下部推力ポート36の圧力を下げつつ上部推力ポート35の圧力を上げることにより、ダスト吸引部12を下降させて、再び図1(a)に示す下限位置、つまり、ダスト吸引ノズル14が半導体チップ2の上面から0.5mmの高さとなる規定の位置で停止させる。この状態で上述したのと同様にしてダスト除去を行う。
以上のように、このダスト除去装置は、ダスト吸引ノズル14をダスト吸引部12と一体に上下可動式とし、ダスト吸引を停止させることなく、パッケージ3の上面を押えているカバー体11とは独立に規定の位置まで上昇させた後に、カバー体11をも上昇させてパッケージ3のキャビティ4を開放するようにした。
Thereafter, the dust removing unit 10 is lowered to seal the
Thereafter, the pressure of the
As described above, the dust removing device is configured so that the
このことにより、ダスト吸引ノズル14の周辺或いはダスト吸引配管内に付着したダストが落下して、パッケージ3の内面や半導体チップ2の上面等に再び付着するのを効果的に防止することが可能となる。仮にダストが落下してもダスト吸引ノズル14による吸引は常時行われているので、浮遊しているダストを吸引除去することが可能である。
As a result, it is possible to effectively prevent dust adhering to the periphery of the
つまり、第1段階では、ノズル吸引によりパッケージ3の内面や半導体チップ2の表面に付着しているダストを剥離し、空気流に伴わせてダスト吸引ノズル14を通じてカバー体11の外部へと除去する。
That is, in the first stage, dust adhering to the inner surface of the
第2段階では、ダスト吸引部12を上昇させることにより、パッケージ3の内面や半導体チップ2の表面上の吸引力を低下させ、浮遊ダストのみを吸引し、空気流に伴わせてダスト吸引ノズル14を通じてカバー体11の外部へと除去する。また、パッケージ3を押えているカバー体11の上昇に伴う浮遊ダストも同様に除去する。
なおダスト吸引ノズル14はパッケージ3の形状に合わせて複数本設置してもよく、それによりダスト除去効果を高めることができる。同時に複数本設置不可能な場合は、ダスト吸引ノズル14の位置が異なる複数のダスト除去ユニット10を搬送キャリア7のラインに沿って設置して各位置でダスト除去してもかまわない。
In the second stage, the
A plurality of
図3に示すように、カバー体11の下部筒体11aと上部筒体11bとの間にシリコン等の非発塵性の弾性体48を介装しておけば、パッケージ3の上面に対して下部筒体11aが倣いやすくなり、密着性を向上することが可能となる。
As shown in FIG. 3, if a non-dust-generating
以上のように、本発明のダスト除去装置および方法は、半導体デバイスの製造途中のパッケージ内のダスト除去に有用であり、特にCCDチップなどの光素子を用いる場合に光学的部分へのダストの再付着やダストに起因する傷による不良を低減することが可能となる。 As described above, the dust removal apparatus and method of the present invention are useful for dust removal in a package in the process of manufacturing a semiconductor device. In particular, when an optical element such as a CCD chip is used, dust is re-applied to an optical part. It is possible to reduce defects due to scratches caused by adhesion or dust.
1 半導体デバイス
2 半導体チップ
3 パッケージ
4 キャビティ
10 ダスト除去ユニット
11 カバー体
11a 下部筒体
11b 上部筒体
12 ダスト吸引部
13 エア供給ポート(給気部)
14 ダスト吸引ノズル
17 クリーンルーム
19 インラインフィルター
20 クリーンフィルター
48 弾性体
D ダスト
1
10 Dust removal unit
11 Cover body
11a Lower cylinder
11b Upper cylinder
12 Dust suction part
13 Air supply port (air supply part)
14 Dust suction nozzle
17 Clean room
19 Inline filter
20 Clean filter
48 Elastic body D Dust
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KR20160040374A (en) * | 2014-10-02 | 2016-04-14 | 삼성디스플레이 주식회사 | Apparatus for cleaning substrate |
-
2006
- 2006-05-02 JP JP2006128030A patent/JP2007300006A/en active Pending
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