JP7362272B2 - 光学処理装置において基板からデブリを除去するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、光学処理装置において、基板の目標領域からデブリを除去するためのシステムに関し、特に、エアーナイフのようなガス吹付装置を少なくとも２台用いて、圧縮エアー若しくはその他の適合するガスを吹き付けることにより、デブリを除去するためのシステムに関する。

光学処理装置は、プリント回路基板（ＰＣＢ）のような電子部品の製造過程において、例えば、接続が必要な全ての場所で確実に接続されていることや、ＰＣＢ上で回路のショートがないことを確認するために用いられる。このような光学処理システムの中には、銅やその他の導電体を切除することにより、ＰＣＢ上のショートした回路を正しく修復するものがある。前記した銅やその他の導電体は、２つの導電体の間に意図せず位置しており、２つの導電体の間をショートする原因となっている。そのようなシステムの一例が、２０１２年１０月１６日発行の本件出願人が所有する特許文献１に開示されている。名称は「電気回路の自動修理装置」であり、同明細書に記載の内容は参照用に本願明細書にも記載されたものとする。

米国特許第８，２９０，２３９号明細書

ショートした回路の接点を切除するシステムにおいては、切除した材料の一部がしばしば空中で固形化し、デブリとして基板上に降下してくる。この種のデブリは、非審美的であるとともに、新たな若しくは別のショートを引き起こす回路を形成するといった問題がある。

このため、光学処理装置において基板からデブリを除去するシステムに関する技術では、基板上の接点に対して引き続き切除（アブレーション）を行う必要がある。

本発明の一つの観点からすると、提供するデブリ除去システムは、特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去するための光学処理システムにおけるデブリ除去システムであって、
第１のガスフロー方向及び第２のガスフロー方向にそれぞれガスを吹き付け、それぞれが固定位置に相互に角度をなして配設され、前記基板の前記目標領域の表面に沿ってガスを吹き付けて前記目標領域にあるデブリを移動する第１のガス吹付装置及び第２のガス吹付装置と、
前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置に対して固定位置に配設され、移動してデブリを収集する吸引装置と、
前記基板の前記目標領域における前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に応じて、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置のいずれか一方若しくは双方のガス吹付装置を作動させるように構成した制御回路と、を有する。

実施の形態においては、前記第１のガスフロー方向及び前記第２のガスフロー方向が相互に直角となっている。

実施の形態においては、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の少なくとも一方がエアーナイフを有している。同じく、実施の形態においては、前記エアーナイフの長手方向の長さが、５ｍｍから１０ｍｍの範囲内、若しくは７ｍｍから８ｍｍの範囲内にある。実施の形態では、前記エアーナイフの幅方向の長さが、１２ｍｍから１７ｍｍの範囲内、若しくは１５ｍｍから１６ｍｍの範囲内にある。実施の形態においては、前記エアーナイフのエアーフローレートが、毎分１６０リットルから１８０リットルの範囲内に設定されている。

実施の形態では、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の少なくとも一方はソレノイドにより制御され、前記制御回路は、前記ソレノイドの動作を制御することにより、前記第１のガス吹付装置若しくは前記第２のガス吹付装置を作動させる。

実施の形態では、前記吸引装置は、前記第１のガスフロー方向及び前記第２のガスフロー方向に対して角度をなして配置されており、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置のいずれか一方若しくは双方のガス吹付装置により移動されたデブリを収集する。

実施の形態では、前記吸引装置は、真空発生装置と、吸引ポートと、を有し、前記吸引ポートは、前記真空発生装置と機能的に関連づけられており、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の近傍に配置されている。

実施の形態では、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置と、前記吸引装置の少なくとも一部とは、前記光学処理システムの光学ヘッド上に搭載されている。

実施の形態では、デブリ除去システムは前記基板に対して移動可能である。

実施の形態では、前記デブリは、前記基板上に沈着する銅のレーザアブレーションにより生じる銅粒子を含む。

本発明の他の実施の形態によれば、提供される光学処理システムは、
基板が配設されているシャーシと、
アブレーションにより前記基板上の目標領域にデブリを生じさせた場合における余剰材料を前記基板から切除するように構成されたアブレーションサブシステムを有する光学ヘッドと、
前記基板の前記目標領域から前記デブリを除去するように構成された上述したデブリ除去システムと、を有する。

実施の形態では、前記デブリ除去システムの少なくとも一部は前記光学ヘッド上に搭載されており、前記基板の前記目標領域から前記デブリを除去すべく前記デブリ除去システムを方向付けるために、前記光学ヘッドと前記シャーシとは相対的に移動可能となっている。

本発明の更に別の実施の形態によれば、提供されるエアーナイフは、
第１の端部、第２の端部及びベース面を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配設され、少なくとも軸に沿って配列された延在部を有し、チャンバー幅を有する中空チャンバーと、
スロット幅を有し、前記第１の端部と前記第２の端部との間のスロットと、
前記中空チャンバーを前記スロットと連通させるテーパー状中空部と、を有し、
前記スロットは、前記延在部の前記軸に対して鋭角をなすように配列されている。

実施の形態では、前記中空チャンバー内に吹き込まれた加圧ガスが、前記中空チャンバーから、前記テーパー状中空部内に流れ込み、前記ハウジングの外部にある前記スロットを通過する。

実施の形態では、前記スロット幅が、０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲内にある。

実施の形態では、前記ハウジングの長さは、５ｍｍから１０ｍｍ、若しくは７ｍｍから８ｍｍの範囲内にある。実施の形態では、前記ハウジングの幅は、１２ｍｍから１７ｍｍ、若しくは１５ｍｍから１６ｍｍの範囲内にある。

実施の形態では、前記スロットにおけるエアーフローレートは、毎分１６０リットル乃至１８０リットルに設定してある。

実施の形態では、前記鋭角は８度から１２度の範囲内にある。

実施の形態では、前記中空部幅と前記スロット幅との比は、２０：１乃至１５：１の範囲内にある。

実施の形態では、前記中空部内にガスフローを提供する圧縮ガスソースと機能的に関連しているとともに、エアーナイフの動作を制御するソレノイドとも機能的に関連している。

実施の形態では、前記ベース面の輪郭は、前記スロットの前記鋭角と連続しており、前記軸と実質的に平行になるように湾曲している。実施の形態では、前記輪郭は連続的に湾曲し、前記輪郭と前記軸との間に第２の鋭角を形成している。実施の形態では、前記第２の鋭角は、８度から１２度の範囲内である。実施の形態では、前記輪郭は、前記スロットから流出したエアーフローが前記輪郭に沿い、前記ベース面に隣接したエアーナイフから流出するように構成されている。

加えて、本発明の実施の形態は、特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去するための光学処理システムにおけるデブリ除去システムを提供するものであり、当該デブリ除去システムは、
第１のエアーフロー方向及び第２のエアーフロー方向にそれぞれエアーを吹き付け、それぞれが固定位置に相互に角度をなして配設され、前記基板の前記目標領域の表面に沿ってエアーを吹き付けて前記目標領域にあるデブリを移動する上述した第１のエアーナイフ及び第２のエアーナイフと、
前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフに対して固定位置に配設され、移動したデブリを収集する吸引装置と、
前記基板の前記目標領域における前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に応じて、前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフのいずれか一方若しくは双方のエアーナイフを作動させるように構成した制御回路と、を有する。

実施の形態では、前記第１のエアーフロー方向及び前記第２のエアーフロー方向が相互に直角となっている。

実施の形態では、前記吸引装置は、前記第１のエアーフロー方向及び前記第２のエアーフロー方向に対して角度をなして配置されており、前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフのいずれか一方若しくは双方のエアーナイフにより移動されたデブリを収集するように構成されている。

実施の形態では、前記吸引装置は、真空発生装置と、吸引ポートと、を有し、前記吸引ポートは、前記真空発生装置と機能的に関連づけられており、前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフの近傍に配置されている。

実施の形態では、前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフと、前記吸引装置の少なくとも一部とは、前記光学処理システムの光学ヘッド上に搭載されている。

本発明の別の実施の形態により提供される方法は、上記説明のデブリ除去システムを用いて特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去する方法であって、
前記基板の前記目標領域と前記デブリ除去システムとを位置合わせし、
前記制御回路により、前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に基づき、デブリを除去するために作動させる前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちのいずれかを選択し、
前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちの選択されたガス吹付装置を作動させて、前記目標領域にあるデブリを移動し、
前記吸引装置を作動させて、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちの選択されたガス吹付装置により移動されたデブリを収集するものである。

実施の形態では、前記吸引装置の作動時間は、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちの選択されたガス吹付装置の作動時間と少なくとも一部において重なる。

本発明の更に別の実施の形態により提供される方法は、上述したデブリ除去システムを用いて特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去する方法であって、
前記基板の前記目標領域と前記デブリ除去システムとを位置合わせし、
前記制御回路により、前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に基づき、デブリを除去するために作動させる前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフの一方若しくは双方のうちのいずれかを選択し、
前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフの一方若しくは双方のうちの選択されたエアーナイフを作動させて、前記目標領域にあるデブリを移動し、
前記吸引装置を作動させて、前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフの一方若しくは双方のうちの選択されたエアーナイフにより移動されたデブリを収集するものである。

実施の形態では、前記吸引装置の作動時間は、前記第１のエアーナイフ及び前記第２のエアーナイフの一方若しくは双方のうちの選択されたエアーナイフの作動時間と少なくとも一部において重なる。

本発明の更に別の実施の形態が提供するシステムは、特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去するための光学処理システムにおけるデブリ除去システムであって、
少なくとも異なる２方向にガスを吹き付け、それぞれが固定位置に相互に角度をなして配設され、前記基板の前記目標領域の表面に沿ってガスを吹き付けて前記目標領域にあるデブリを移動する少なくとも２つのガス吹付装置と、
前記少なくとも２つのガス吹付装置に対して固定位置に配設され、移動したデブリを収集する吸引装置と、
前記基板の前記目標領域における前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に応じて、前記少なくとも２つのガス吹付装置の一方若しくは双方のガス吹付装置を作動させるように構成した制御回路と、を有する。

実施の形態では、前記少なくとも２つのガス吹付装置のうち少なくとも一方はエアーナイフで構成されている。

実施の形態では、前記吸引装置に関連して全ての前記ガス吹付装置は一体的に回転可能となっている。

また、実施の形態では、全ての前記ガス吹付装置と前記吸引装置とは、単一のシャーシに搭載されているため、一体的に回転可能となっている。

本発明について、その一例を、添付図面を参照しながら以下説明をする。図面を特に詳細に参照する場合には、図に示されている項目は一例として、また本発明の好ましい実施の形態を説明するためにのみ示したものに過ぎないことを強調しておく。また、図示した項目は最も利用価値があり、発明の原理と概念とを容易に理解することができると考えたものを提供している。この点に関し、発明の基本的理解のために必要なことを優先しているため、発明の構造を詳細に示すことは行っていない。図面とともに解される発明のいくつかの形態を実施することは、当業者からすれば明らかである。図面全体を通じて、同様の要素を示すために同様の参照符号を用いてある。
本発明の一実施の形態によるデブリ除去システムを有する光学処理システムの概略斜視図。 本発明の一実施の形態によるデブリ除去システムを図１に示した光学処理システムに搭載した状態における光学ヘッドの概略側面図。 図２Ａに示した光学ヘッドに搭載された本発明の一実施の形態によるデブリ除去システムの概略側面図。 図２Ａに示した光学ヘッドに搭載された本発明の一実施の形態によるデブリ除去システムの概略底面図。 図２に示したデブリ除去システムに使用するうえで好適な本発明の一実施の形態によるエアーナイフの斜視図。 図２に示したデブリ除去システムに使用するうえで好適な本発明の一実施の形態によるエアーナイフの側面図。 図３Ａ及び図３Ｂに示したエアーナイフによるエアーフローの方向を示した説明図。 図２に示したデブリ除去システムで用いるエアーナイフの制御説明図。 図２に示したデブリ除去システムで用いるエアーナイフの制御説明図。 図２に示したデブリ除去システムを一例として用いた本発明の実施の形態による基板上の目標領域からデブリを除去するための方法について説明したフローチャート。

本発明は、光学処理システムにおける基板の目標領域からデブリを除去するためのシステムに関する。より詳細には、エアーナイフのようなガス吹付装置を少なくとも２台用いて、圧縮エアーを吹き付けることにより、デブリの除去を行うシステムに関する。

本願及び請求の範囲の文脈において使われる「基板表面のトポグラフィ」の語は、目標とする基板上の特定位置に対する高さ及び高さの差のマッピング、若しくは基板上の位置の高さプロファイルに関連する。

本願及び請求の範囲の文脈において使われる「エアー（空気）」及び「ガス」の語は、相互に入れ替えて用いる場合があり、大気中のエアー（空気）若しくはそれら以外の適切なガス、例えば、酸素、二酸化炭素、ヘリウム、水素、窒素、あるいはこれらの適切な混合ガスを含む。

本願及び請求の範囲の文脈において使われる「実質的に」及び「おおよそ」の語は、特定の値からの偏移量が最大で１０％、最大で８％、最大で５％、最大で３％、最大で１％のいずれかであるとする。

図１は、光学処理システムの概略斜視図を示したものであり、光学処理システムは、本発明の実施の形態に係るデブリ除去システムを有している。

図１からわかるように、光学処理システム１００は、シャーシ１０４に取り付けられた光学ヘッド１０２を有している。光学処理システム１００は、考案の名称が「光学処理システム用光学ヘッド及びシャーシ」で、２０１７年４月１９日付で登録され、日本国登録実用新案登録第３２１０３１２号公報に実質的に記載されているように、光学堆積（デポジション）及び／又は切除（アブレーション）を行うよう動作することが好ましい。上記公報は、その全文が本願明細書に記載されているものとして扱われるべく、本願明細書に参照用として取り込まれる。好ましくは、シャーシ１０４には、後部起立支持部材１０６が設けられており、当該支持部材１０６には光学ヘッド１０２が取り付けられている。シャーシ１０４には前部テーブル１０８も設けられており、当該テーブル１０８は真空板１０９を有している。真空板１０９は、デポジションを行う目標物（目標）を配置するように構成されたものである。このような目標は、通常、印刷回路基板（ＰＣＢ）の形を成している。ただし、システム１００はデポジション及び／又はアブレーションを様々な適合した目標に対して行うことができることは理解できるであろう。

光学システム１００の動作について説明する。光学ヘッド１０２は、テーブル１０８上に載置された目標に対して、好ましくは、画像を形成するように動作する。これは、目標への追加材料のデポジション若しくは目標からの余剰材料のアブレーションが必要であるかどうかを判定するためである。

もしデポジションが必要であると判定されると、光学ヘッド１０２が、材料のレーザデポジション（例えば、レーザ誘起前方転写法：ＬＩＦＴ）により、消耗ドナー要素から目標上へのデポジション処理を行うよう動作することが好ましい。この点については、２０１５年８月６日公開の特開第２０１５－１４４２５２号公報及び２０１６年８月１１日発行の米国特許出願公開第２０１６／０２３３０８９号明細書に説明されている通りである。両公報は、参照のため本明細書にすべてが記載されているものとして取り込まれる。

アブレーションが必要であると判定された場合には、光学ヘッド１０２が、前記米国特許番号第８，２９０，２３９号明細書に記載されているようなレーザアブレーションにより、アブレーション処理を行うよう動作することが好ましい。

本発明の実施の形態によれば、光学ヘッド１０２にはデブリ除去システム１１０が搭載されており、真空発生装置１１２と機能的に関連している。デブリ除去システム１１０及び真空発生装置１１２の両者については、更に詳しく以下で説明する。デブリ除去システム１１０及び真空発生装置１１２は、説明するように、目標の表面からアブレーション処理の結果生じたデブリを除去するように構成されている。

追加的に図２Ａを参照する。図２Ａは、光学処理システム１００の光学ヘッド１０２の概略側面図である。光学処理システム１００には、本発明の実施の形態によるデブリを除去するためのシステム１１０が搭載されている。図２Ｂ及び図２Ｃは、それぞれ、光学ヘッド１０２に搭載された本発明の実施の形態によるデブリ除去システム１１０の概略側面図及び概略底面図である。

図２Ａからわかるように、光学ヘッド１０２は、真空テーブル１０８に載置された目標を照明する照明構造２０２を備えることが好ましい。照明構造２０２は、複数の方向からの照射をすることが好ましく、特に、少なくとも３方向からの照射をすることが好ましい。一例として、ここでは、照射構造２０２として発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列構造２０４が示されている。しかしながら、照明構造２０２としては、複数の方向からの照射が可能なものであればよい。目標から発散された光は、レンズを介してカメラに到達する。照明構造２０２は、カメラに対して移動可能であってもよく、そのためには、照明構造２０２に接続されて鉛直方向への移動力を生じさせるＺ軸モータ２１２が用いられる。

デポジション及び／又はアブレーションの精度を評価し、更なるデポジション及び／又はアブレーションの必要性を判断するために、カメラ２０８が目標の画像を取得してもよい。

光学ヘッド１０２の構造及び動作の詳細について、特に、目標ＰＣＢの接点上への導電性材料のデポジション及び目標ＰＣＢからの余剰な導電性材料のアブレーションを行う光学システムの動作中の詳細については、２０１７年４月１９日登録の日本国登録実用新案登録第３２１０３１２号公報に詳述されている。ここに説明されている光学ヘッドは、本願出願人によってＡＯＳ製品ファミリーで実現されている。同ファミリーについては、https://www.orbotech.com/products/innovative-aos-solutionsに、その詳細が閲覧可能となっており、例えば、Precise（登録商標）800及びPerfix 200などが含まれる。両製品は、イスラエル国、ヤブネ ８１１０１０１、サンヘドリンにあるオーボテック リミッテッド社からの商品として入手可能となっている。

簡単に説明すると、目標上の余剰材料を除去しようとする場合、レーザ２４０が目標上の余剰材料に対してレーザアブレーションを実行する。このアブレーションの過程で、レーザ２４０からのレーザ出力があるが、そのレーザ出力は、走査ミラーを含む光学素子を介して、直接的に目標の表面に照射される。アブレーション中の目標上におけるレーザビームのスポットサイズは、おおよそ２乃至８μｍの範囲内にある。レーザ２４０の動作中におけるレーザ出力のスポットサイズは、繰り返し調整するようにしてもよい。この調整は、例えば、ビーム拡大器を使うことにより行うことができる。この点についてのより具体的な説明は、前述の日本国登録実用新案登録第３２１０３１２号公報に説明されている。

光学ヘッド１０２の動作を制御するために、例えば、第１及び第２の制御基板上に制御回路２７０を設けることが好ましい。制御回路は、光学ヘッド１０２の背部２７８から突出している支持ケース２７６上に搭載されてもよい。

光学ヘッド１０２は、移動可能なステージ２２４を更に有し、そのステージ２２４は、シャーシ１０４と真空テーブル１０８とに対して移動可能である。この移動可能なステージの詳細については、前述の日本国登録実用新案登録第３２１０３１２号公報に詳細に説明されている。

図２Ｂ及び図２Ｃからわかるように、いくつかの実施の形態では、デブリ除去システム１１０は、光学配列部２０２により形成される中空部に配設され、光学配列部２０２とレーザ２４０と共に移動可能となっている。デブリ除去システム１１０は、２台(若しくはそれ以上)のガス吹付装置２９０ａ，２９０ｂを有している。いくつかの実施の形態では、ガス吹付装置２９０は、例えば、図３Ａ乃至図４を参照しながら以下に説明するように、エアーナイフで構成されている。エアーナイフは、薄い形状となる圧縮エアー流を吹き付ける構成となっている。それぞれのエアーナイフからは、エアー吹付方向にエアーが吹き付けられる。

ここに説明されている実施の形態においては、上記のような２つのエアーナイフを例示したが、好適な数(例えば、３つ)のエアーナイフであってもよく、これを本発明の範囲内のものとして考えている。

本実施の形態においては、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂは、固定位置に配設されており、両者は角度をなして配置されている。図２Ｃからわかるように、いくつかの実施の形態では、それぞれのエアーナイフは、導管２９１により決まった場所に固定されている。導管２９１は、圧縮ガスソース(不図示)と連通しており、圧縮ガスソースは、この導管２９１を介して圧縮ガスをエアーナイフに提供する。エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂのそれぞれは、圧縮ガス若しくは圧縮エアーを互いに角度をなす第１の方向と第２の方向とに噴射する。エアーナイフは、光学ヘッドの下に配置されている基板上の目標領域表面に沿ってエアー流を吹き付けて、目標領域にあるデブリを移動するように構成及び配置されている。

本願の文脈において、デブリが目標領域表面上にある場合、あるいはデブリが目標領域の真上の空中、例えば、照明構造２０２と基板の目標領域との間の空中にある場合は、デブリは目標領域にあるものとしている。

ある実施の形態においては、デブリが目標の表面に定着する前に取り除くために、エアーナイフは、余剰な導電性材料のアブレーション中に駆動されてもよい。他の実施の形態では、すでに目標表面にあるデブリを取り除くために、例えば、前に行ったアブレーション処理から、エアーナイフを動作させてもよい。ある実施の形態では、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂは互いに直角をなすように配置されており、そのため第１の吹付方向と第２の吹付方向とが互いに直角をなす。

吸引装置２９２は、例えば真空発生装置１１２に関連して設けられており、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂに対して固定位置に配置されている。吸引装置は、吸引チューブ２９４を有し、同チューブは、第１及び第２のガス吹付装置近傍の端部２９６まで延びている。吸引チューブ２９４は、真空発生装置１１２(図１Ａ)に連通されており、端部２９６近傍の吸引領域から、離脱したデブリのような粒子を収集及び除去するように構成されている。

ある実施の形態では、吸引装置２９２のチューブ２９４と端部２９６とは、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂのガス吹付方向に対して角度をなしている。

ある一つの実施の形態においては、吸引装置２９２と二つのエアーナイフ２９０ａ，２９０ｂとのなす角度を同時に変えるように、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂは、吸引装置２９２に関して回動するように構成されている。

更に別の実施の形態では、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂ及び吸引装置２９２は、同じ設備基盤の上に取り付けられており、これらが一体となって回転し、相互の角度の関係が変わらないようになっている。

エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂ及び吸引装置２９２は、機能的に制御回路２７０と関連している。制御回路２７０は、エアーナイフ２９０ａ，エアーナイフ２９０ｂのいずれか一方若しくは双方のエアーナイフを、基板上の目標領域内の特定のトポグラフィに対するデブリの位置に応じて駆動するように構成されている。この点については、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら、以下で説明する。言い換えれば、目標基板（ＰＣＢ）上の導体の位置に対するデブリの位置と、「壁」、すなわち、導体により形成されるエアーフローの障壁とに基づいて、制御回路２７０は、いずれのエアーナイフを駆動するかを決定する。

ある実施の形態では、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂの少なくともいずれか一方が、ソレノイド（不図示）と機能的に関連づけられている。ソレノイドは、エアーナイフによりガスフローを制御するように構成されており、制御回路２７０は、ソレノイドの動作を制御することにより、一方のエアーナイフ若しくは双方のエアーナイフを作動させる。

図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明の実施の形態によるエアーナイフ３００の斜視図及び断面図である。このエアーナイフは、図２に示されているシステム１１０のエアーナイフ２９０ａ及び／又はエアーナイフ２９０ｂとしての使用に適合したものである。また、図４は、図３Ａ及び図３Ｂに示されたエアーナイフ３００によるエアーフローの方向を示した概略図である。以下、これらの図を参照しながら説明する。

図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、エアーナイフ３００は、ハウジング３０２を有し、ハウジング３０２は、第１の端部３０４、第２の端部３０６及び底面部３０８を有している。図示された実施の形態では、第２の端部３０６はフラップ３１０の一部を構成し、フラップ３１０は第１の端部３０４の壁と重なるように配置されている。通常は、ハウジング３００は金属製である。

ハウジング３００は、図３Ａに示されているように、幅Ｗ及び長さＬを含む大きさが、適合した大きさであればよい。ハウジングの長さＬは、５ｍｍから１０ｍｍの範囲内にある実施の形態もあり、７ｍｍから９ｍｍの範囲内にあるものもある。また、他の実施の形態では８ｍｍとなっている。ハウジングの幅Ｗについては、１２ｍｍから１７ｍｍの範囲内にある実施の形態もあり、１５ｍｍのものもある。

ハウジング３００には中空チャンバー３１１が設けられており、図示されているものには、円筒状部３１２と延在部３１４とが設けられている。中空チャンバー３１１とその各部には断面幅があり、図示された実施の形態では、円筒状部３１２の断面幅はＷｃで示され、延在部３１４の断面幅はＷｅで示されている。

第２の端部３０６のフラップ３１０と第１の端部３０４との間には、スロット３１６が形成されており、このスロットのスロット幅はＷｓで示されている。ある実施の形態では、スロット幅Ｗｓは０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲内にあり、他の実施の形態ではスロット幅Ｗｓは０．２ｍｍである。また、ある実施の形態では、延在部の幅Ｗｅとスロットの幅Ｗｓとの比は２０：１から１５：１の範囲内にあり、別の実施の形態では１６：１となっている。

図３Ｂから明らかなように、中空チャンバー３１１の延在部３１４には傾斜面３１８が形成されており、テーパー状の中空部３２０を提供している。このテーパー状の中空部３２０は、中空チャンバー３１１、具体的には中空チャンバー３１１の第２の部分３１４を、スロット３１６と連通させている。

本発明の特記すべき特徴は、スロット３１６が中空チャンバーの延在部３１４の軸３１５に対して鋭角をなして配置されている点にある。図３Ｂでは、この角度はαで示されている。ある実施の形態では、鋭角αは８度乃至１２度の範囲内にあり、他の実施の形態では１０度である。

本発明の他の特記すべき特徴は、底面部３０８が湾曲している点にある。湾曲面の輪郭はスロット３１６が軸３１５となす角度部分と連続しており、軸３１５と実質的に平行になっている。ある実施の形態では、角度βで示されるように更に湾曲している。この湾曲面の曲率は、以下に詳述するように、目標領域に向かうエアーフローを案内するような設定になっている。ある実施の形態では、上記角度βは８度乃至１２度の範囲内にあり、別の実施の形態では１０度となっている。

図４に示されているように、使用時には、圧縮若しくは加圧ガスあるいはエアーは、エアーナイフ３００と機能的に関連づけられている圧縮ソースあるいは加圧ソース(不図示)から流出し、中空チャンバー３１１へ導かれ、また、中空チャンバー３１１から延在部３１４、テーパー状中空部３２０及びスロット３１６を経由して、ハウジング３０２の外部へ導かれる。ある実施の形態では、ソレノイド(不図示)が機能的に圧縮ソースあるいは加圧ソース及び／又はエアーナイフと機能的に関連づけられており、エアーナイフの動作とエアーナイフを通るエアーフローとを制御する。

コアンダ(Coanda)効果のため、図３Ｂに明瞭に示されているように、スロット３１６から噴き出すエアーは、底面部３０８の湾曲面に沿って流れ、底面部３０８の下側から外部に噴き出す。斯様に動作するよう構成されているので、底面部３０８の配向方向によりエアーナイフ３００からのエアーフローの方向が決まる。

上述のような構成のため、エアーナイフ３００が目標基板の上部に近接配置されている場合、スロット３１６から底面部３０８に沿って流出したエアーフローは、引き続き基板の表面に沿って流れる。そして、ここに説明した通り、基板の表面からデブリを除去する。

ある実施の形態では、スロット３１６からのエアーフローレートは、毎分１６０リットルから１８０リットルの範囲内にあり、別の実施の形態では毎分約１７０リットルである。

ある実施の形態では、エアーナイフ若しくはエアーナイフに加圧ガス或いは加圧エアーを提供する加圧エアーソースには、圧力調整部材（不図示）が設けられており、必要なエアーフローに応じてその圧力を調整するようにしている。

図５Ａ及び図５Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂに示したデブリ除去システム１１０のエアーナイフ２９０ａ，２９０ｂに対し、特定のトポロジーを有する基板からデブリを除去する際に行う制御について説明した概略図である。

図からわかるように、目標基板はＰＣＢの一部であり、銅からなる複数の導体を有しており、その導体間にはデブリが存在する。当該技術分野において知られているように、ＰＣＢ上の銅製導体は、ＰＣＢの基板表面から上方に盛り上がっており、そのため、デブリ除去システムのエアーナイフからのエアーフローの通過に対して、壁若しくは障壁として機能し得る。

以上の通りであるので、制御回路（２７０：図２Ａ）は、エアーナイフ２９０ａ，２９０ｂのうちの異なる一方（パターンラインを含む長方形で概略を示してある）を、ＰＣＢ表面のトポロジー、詳細には、ＰＣＢ表面に沈着した接点の位置と方向とに応じて動作させる。

図５Ａに示されているように、ＰＣＢの領域５００には、複数の接点５０２が、一方向に、すなわち、図を示した紙面の縦方向に配置されている。かかる配置においては、エアーナイフ２９０ａからのエアーフローは、接点５０２によってブロックされることになる。制御回路は、エアーナイフ２９０ｂのみを作動させて、接点５０２の間にあるデブリ５０４を除去する。

これに対して、図５Ｂにおいては、ＰＣＢの領域５１０には、複数の接点５１２が、第２の方向に配列されている。第２の方向は、第１の方向に略直交しており、図を示した紙面では横方向に配置されている。かかる配置においては、エアーナイフ２９０ｂからのエアーフローは、接点５１２によってブロックされることになる。制御回路は、エアーナイフ２９０ａのみを作動させて、接点５１２の間にあるデブリ５１４を除去する。

図６は、基板処理方法を示したフローチャートである。当該方法には、例えば、図２に示したデブリ除去システムを用いて、本発明の実施の形態による基板の目標領域からデブリを除去するための方法を含む。

図６からわかるように、ステップ６００では基板の目標領域を選択する。ステップ６０２では、選択した領域を画像化し、ステップ６０４では、結果として得られる画像を解析し、追加の材料のデポジションあるいは余剰な導電性材料のアブレーションといった修正が必要となる導体のレイアウトの何らかのエラーが、基板の目標領域に有るか否かを判定する。

ステップ６０６で接点のアブレーションが必要であると判定されると、ステップ６０８で、修正すべき場所と、デブリの沈着が予想される場所とを特定する。特に、目標領域のトポグラフィ及びその上への接点の配置に関する特定を行う。ステップ６１０では、制御回路（２７０：図２）が、特定された修正すべき場所と目標領域のトポグラフィとに基づいて、どのガス吹付装置（２９０ａ，２９０ｂ）あるいは双方のガス吹付装置を修正処理過程で使うかを選択し、デブリの沈着を防止するとともにデブリの除去を行う。ステップ６１２では、吸引装置（２９２：図２Ｂ）の動作中に、選択されたガス吹付装置を制御回路により作動させる。ステップ６１４では、ガス吹付装置の作動中に、必要な修正が行われる。

ある光学的な実施の形態においては、必要な修正処理の実行に引き続き、ステップ６１６において、目標領域の最新画像を撮像し、さらなる修正処理が必要でないことを見極めるために、必要に応じて、ステップ６０４で解析された画像の再度の解析を行う。

ステップ６０６における修正処理の必要がなければ、ステップ６００において、基板の別の目標領域を選択するか、別の基板を分析するか、あるいは処理を終えることになる。

明確にするために複数の実施の形態において備わっているものとして説明した本発明の複数の特徴は、それらの特徴が組み合わされた形で単一の実施の形態に備わっていてもよい。逆に、簡潔に説明するために、単一の実施の形態の内容として説明した複数の特徴は、複数の実施の形態に個別に備えられていてもよいし、サブコンビネーションの形で適宜備えられていてもよい。

本発明を特定の実施の形態について説明したが、当業者からすれば当該実施の形態に対するいくつもの代替、変形及び様々な改変が可能であることは明らかであろう。それらすべての代替、変形、改変に係る内容についても本発明思想の範囲内のものであり、従って、請求の範囲を広く解しその範囲内のものとする。本願明細書中で言及したすべての文献、特許及び特許出願公報、すなわち、日本国登録実用新案登録第３２１０３１２号公報、米国特許第８，２９０，２３９号明細書、特開第２０１５－１４４２５２号公報、及び米国特許出願公開第２０１６／０２３３０８９号明細書については、それらの個々の文献、特許及び特許出願の全ての記載内容が、本願明細書の記載と同じ程度に、本願明細書に参照用に組み込まれているものとする。更に、本願明細書に記載の参照用の引用文献及びそれらを特定したことが、本発明に対する先行技術として用いられることを可能にすると解することは認められない。

Claims (17)

1. 特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去するための光学処理システムにおけるデブリ除去システムであって、
   第１のガスフロー方向及び第２のガスフロー方向にそれぞれガスを吹き付け、それぞれが固定位置に相互に角度をなして配設され、前記基板の前記目標領域の表面に沿ってガスを吹き付けて前記目標領域にあるデブリを移動する第１のガス吹付装置及び第２のガス吹付装置と、
   前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置に対して固定位置に配設され、移動したデブリを収集する吸引装置と、
   前記基板の前記目標領域における前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に応じて、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置のいずれか一方若しくは双方のガス吹付装置を作動させるように構成した制御回路と、を有し、
   前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の少なくとも一方はソレノイドにより制御され、前記制御回路は、前記ソレノイドの動作を制御することにより、前記第１のガス吹付装置若しくは前記第２のガス吹付装置を作動させることを特徴とするデブリ除去システム。
2. 前記第１のガスフロー方向及び前記第２のガスフロー方向が相互に直角であることを特徴とする請求項１に記載のデブリ除去システム。
3. 前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の少なくとも一方がエアーナイフを有することを特徴とする請求項１若しくは２に記載のデブリ除去システム。
4. 前記エアーナイフの長手方向の長さが、５ｍｍから１０ｍｍの範囲内、若しくは７ｍｍから８ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載のデブリ除去システム。
5. 前記エアーナイフの幅方向の長さが、１２ｍｍから１７ｍｍの範囲内、若しくは１５ｍｍから１６ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項３若しくは４に記載のデブリ除去システム。
6. 前記エアーナイフのエアーフローレートが、毎分１６０リットルから１８０リットルの範囲内にあることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のデブリ除去システム。
7. 前記吸引装置は、前記第１のガスフロー方向及び前記第２のガスフロー方向に対して角度をなして配置されており、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置のいずれか一方若しくは双方のガス吹付装置により移動されたデブリを収集するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデブリ除去システム。
8. 前記吸引装置は、真空発生装置と、吸引ポートと、を有し、前記吸引ポートは、前記真空発生装置と機能的に関連づけられており、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデブリ除去システム。
9. 前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置と、前記吸引装置の少なくとも一部とは、前記光学処理システムの光学ヘッド上に搭載されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のデブリ除去システム。
10. 前記基板に対して移動可能であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデブリ除去システム。
11. 前記デブリは、前記基板上に沈着する銅のレーザアブレーションにより生じる銅粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のデブリ除去システム。
12. 基板が配設されているシャーシと、
    アブレーションにより前記基板上の目標領域にデブリを生じさせた場合における余剰材料を前記基板から切除するように構成されたアブレーションサブシステムを有する光学ヘッドと、
    前記基板の前記目標領域から前記デブリを除去するように構成された請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデブリ除去システムと、を有することを特徴とする光学処理システム。
13. 前記デブリ除去システムの少なくとも一部は前記光学ヘッド上に搭載されており、前記基板の前記目標領域から前記デブリを除去すべく前記デブリ除去システムを方向付けるために、前記光学ヘッドと前記シャーシとは相対的に移動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の光学処理システム。
14. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデブリ除去システムを用いて特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去する方法であって、
    前記基板の前記目標領域と前記デブリ除去システムとを位置合わせし、
    前記制御回路により、前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に基づき、デブリを除去するために作動させる前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちのいずれかを選択し、
    前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちの選択されたガス吹付装置を作動させて、前記目標領域にあるデブリを移動し、
    前記吸引装置を作動させて、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方、若しくは双方のうちの選択されたガス吹付装置により移動されたデブリを収集することを特徴とする方法。
15. 前記吸引装置の作動時間は、前記第１のガス吹付装置及び前記第２のガス吹付装置の一方若しくは双方のうちの選択されたガス吹付装置の作動時間と少なくとも一部において重なることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 特定のトポグラフィを有する基板の目標領域からデブリを除去するための光学処理システムにおけるデブリ除去システムであって、
    少なくとも異なる２方向にガスを吹き付け、それぞれが固定位置に相互に角度をなして配設され、前記基板の前記目標領域の表面に沿ってガスを吹き付けて前記目標領域にあるデブリを移動する少なくとも２つのガス吹付装置と、
    前記少なくとも２つのガス吹付装置に対して固定位置に配設され、移動したデブリを収集する吸引装置と、
    前記基板の前記目標領域における前記特定のトポグラフィに対するデブリの位置に応じて、前記少なくとも２つのガス吹付装置の一方若しくは双方のガス吹付装置を作動させるように構成した制御回路と、を有し、
    前記少なくとも２つのガス吹付装置の少なくとも一方はソレノイドにより制御され、前記制御回路は、前記ソレノイドの動作を制御することにより、前記少なくとも２つのガス吹付装置の少なくとも一方を作動させることを特徴とするデブリ除去システム。
17. 前記少なくとも２つのガス吹付装置のうち少なくとも一方はエアーナイフで構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のデブリ除去システム。

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