TWI397143B - Automatic cleaning of the nozzle device and methods - Google Patents

Description

自動潔拭吸嘴的裝置與方法

本發明關於一種自動潔拭吸嘴的裝置與方法，特別是有關於一種具自動潔拭吸嘴功能的晶片挑揀設備以及其清潔方法。

晶圓(wafer)經切割形成晶片(die)後，單一晶片須透過一晶片挑揀設備的取放(pick and place)以進行後續的封裝、測試、分類等作業。如「圖1」所示，經切割後的一晶圓1置於一承載平台(table)2上，一晶片挑揀設備3藉由控制一機械手臂4的移動，將一吸嘴5移動至欲吸附的晶片6上，並將晶片6吸離承載平台2，而後送往後續的製程設備(圖中未示)中。

「圖2」為一吸嘴結構示意圖，吸嘴5內部具一通洞51，晶片挑揀設備3藉由控制該通洞51的氣壓狀態，進而控制吸嘴5的吸附狀態而操作晶片6的取放。舉例來說，當吸嘴5的吸附面52接近(或接觸)欲拾取之晶片6時，透過抽取通洞51內的空氣，使通洞51形成一真空或負壓狀態而具吸力並吸取晶片6；當晶片6移動至定位點後，再回復通洞51內的氣壓便可釋離晶片6。

吸嘴5使用的過程中，除受到灰塵的污染外，吸嘴的吸附面52亦容易沾附雜質，如：晶圓切割後的矽渣，以及晶片上被掀離的金屬焊墊(pad)等。黏附在吸附面52上的雜質會於吸嘴5吸附下一個晶片時刮傷晶片6，甚而損傷吸嘴5，造成吸嘴5吸附能力的降低或失效。傳統的解決方法是在晶片挑揀設備3經歷固定數量的挑揀流程後，停機並以人工方式清潔吸嘴5。然，以人工方式清潔吸嘴5不僅耗費人力，晶片挑揀設備3於開關機的過程中，更大幅降低工作效率與產能而有待改善。

中華民國專利第I254397號之「自動清潔吸嘴的裝置與方法」，係將吸嘴碰觸一膠帶，利用膠帶黏性將吸嘴上的雜質移除。惟，利用膠帶黏取雜質，無法完全避免殘膠的產生。殘膠黏附吸嘴會影響吸附能力，嚴重者，甚至會污染其他晶片；再者，利用吸嘴碰觸膠帶的清潔方式，對於某些頑強黏附於吸嘴上的雜質，效果並不顯著，而無法完全解決問題。

綜上所述，本發明的目的在於提供一種自動潔拭吸嘴的方法，係於吸嘴挑揀晶片的過程中，利用一自動潔拭吸嘴裝置自動清潔吸嘴，無須浪費人力手工清潔，進而取代人力並提升機台的稼動率及產能。

本發明之另一目的在於提供一種自動潔拭吸嘴裝置，能適時地自動清潔吸嘴；並藉由吸嘴接觸清潔部產生相對位移，而除去沾附於吸嘴上的雜質，避免雜質損害、汙染晶片。

本發明提供之自動潔拭吸嘴裝置，包含一清潔部、一承載件以及一清潔液分佈件；清潔部鋪蓋於承載件上，並藉由該清潔液分佈件噴覆或塗覆清潔液於清潔部上，致使吸嘴自動地與清潔部相互接觸並產生相對位移，進而潔拭吸嘴。有關本發明的詳細技術內容及較佳實施例，配合圖式說明如後。

鑒於傳統吸嘴5會吸附雜質而損害晶片，本發明提出的自動潔拭吸嘴裝置，如「圖1」和「圖3」所示。如「圖1」所顯示，本創作的自動潔拭吸嘴裝置10係設置於該晶片挑揀設備3的移動路徑範圍內，但為節省電力能源，自動潔拭吸嘴裝置10的設置點係以接近吸嘴5，且不影響晶片挑揀工作位置者為考量。該自動潔拭吸嘴裝置10包含一清潔部11、一承載件12以及一清潔液分佈件13。該清潔部11鋪蓋於承載件12上，可根據使用狀況適時更換；該清潔液分佈件13可容置清潔液130，並將適量之清潔液130分佈於清潔部11上，致使位於一晶片挑揀設備3之一吸嘴5可自動接觸該沾有清潔液130之清潔部11，並與清潔部11產生相對位移，而達到潔拭、清潔該吸嘴5的效果。

須說明的是，上述「吸嘴5與清潔部11產生相對位移」之意，係指吸嘴5須與清潔部11產生接觸並相互摩擦，藉接觸式的相對位移，帶離附著於吸嘴5上的雜質，而達到潔拭之目的，而非僅是兩者碰觸，而無法完全達到清潔。實際上，自動潔拭吸嘴裝置10和吸嘴5於潔拭時係藉由「相對」位移來達成清潔的目的，至於何者位置固定，何者須移動進行擦拭並無特別的限定。意即，該吸嘴5可透過一機械手臂4自動潔拭於固定位置之自動潔拭吸嘴裝置10；或者吸嘴5本身定位不動，由自動潔拭吸嘴裝置10的一機械手臂(圖中未示)控制清潔部11的移動，將清潔部11移動至定位點的吸嘴5而產生接觸擦拭；亦或是兩者皆透過各自之機械手臂4位移至一定點進行接觸而擦拭。再者，本發明自動潔拭吸嘴裝置10中「自動」之意，僅在於表達利用該自動潔拭吸嘴裝置10潔拭吸嘴5的過程係屬自動化，無須藉由人工潔拭吸嘴5，而自動潔拭吸嘴5的確切進行時間、頻率、作用力等因素，係可根據使用狀況與吸嘴5汙染情形而自行設定與調整。

須再說明的是，本發明之「清潔部11」應廣義地定義為一具上述清潔吸嘴5能力的材質，除人力清潔時所使用的布料外，其可為此領域中，可使清潔液130分佈於其上，親水性較佳並考量與吸嘴5可產生擦拭效果而不損傷吸嘴5的材質，而非僅限於紡織手段製成的布料、布體。舉例來說，清潔部11可為習知之無塵室專用擦拭布，其具有高密度、高吸水性、高吸附力、不掉棉屑等特性。其他異於布體的材質如：海綿、具擦拭作用的紙製品或類毛刷表面等，均可為本發明清潔部11之適用範圍。

本發明之清潔液分佈件13，係用以容置清潔液130，並可在吸嘴5接觸清潔部11前，將適量之清潔液130分佈於清潔部11的預定位置。其中，該清潔液130之成分並無嚴格的限定，可為本領域中用以清潔吸嘴5之任意清潔液130；此外，為避免擦拭後，液態之清潔液130殘存於吸嘴5，而對後續吸嘴5所吸取的晶片產生不良的影響，清潔液130以具揮發性質為佳。舉例來說，該清潔液130可為乙醇、丙酮等有機溶劑。其中，乙醇易揮發且具有潮解性，潮解性意指可將水分子帶走，避免有水分殘留於吸嘴或晶粒。須說明的是，清潔液130分佈於清潔部11之目的，除使清潔部11欲與吸嘴5接觸的擦拭處，沾附適量清潔液130而達到清潔潔拭之效果外，亦可輔助頑強黏附的雜質脫離吸嘴5。該清潔液130分佈於清潔部11之方式，並無特別限定，可為噴佈或者塗佈，以下兩個實施例可作為舉例說明。

「圖4-1」為本發明清潔液分佈件13之一實施例，其藉由一針孔133排出清潔液130於清潔部11上。其中所述的針孔133係指口徑相當微小的孔洞，對於其實際尺寸並未有限制，但以針孔133不會自動釋出清潔液130為準。本實施例之清潔液分佈件13，包含一排量控制單元131、一容置清潔液130之容置空間132以及一針孔133。排量控制單元131可控制該容置空間132內之氣壓狀態，致使該清潔液130能適時適量地自該針孔133排出而噴佈於該清潔部11上。在一實施例中，該排量控制單元131為一控制壓力閥，其可通入來自壓縮機之壓縮空氣，並藉由控制通入適量的壓縮空氣於該容置空間132，致使適量的清潔液130受壓而自該針孔133排出，而噴佈於清潔部11上。另一方面，該排量控制單元131亦可控制該容置空間132之氣壓呈一負壓狀態，使得清潔液130於非需要的時間下，不會自針孔133漏出。

「圖4-2」為本發明清潔液分佈件13之另一實施例，其與清潔部11產生接觸而塗佈清潔液130。本實施例採滾珠原理，藉由一滾珠134受壓，控制清潔液130之排出。該清潔液分佈件13包含一容置清潔液130之容置空間132，該容置空間132底端具一圓孔135，以一直徑略大於圓孔135孔徑的滾珠134覆蓋該圓孔135，致使滾珠134未接觸清潔部11時，該容置空間132保持一密閉狀態，以防止清潔液130的流出；在意欲塗佈清潔液130於清潔部11的情況時，透過滾珠134觸壓清潔部11，或滾動於清潔部11平面(x-y平面)之特定區域，致使滾珠134受壓提高其於z軸的位置，因此於滾珠134與圓孔135之間形成間隙，使清潔液130可自該間隙流出，而藉由滾珠134的滾動均勻塗佈清潔液於清潔部11(如「圖4-3」)。

須再說明的是，本發明自動潔拭吸嘴裝置10的設置目的，在使吸嘴5於挑揀晶片的過程中，能適時地被清潔，因此自動潔拭吸嘴裝置10之設置位置，並無嚴格之限定，而以吸嘴5潔拭時較具效率、方便者為考量。因此，其可設置於晶片挑揀設備3上，或是為獨立設置之裝置。

本發明另提出一種自動潔拭吸嘴5的方法，係於吸嘴5進行挑揀的流程時，於未吸附晶片的狀態下，自動與上述自動潔拭吸嘴裝置10產生接觸而潔拭吸嘴5。須瞭解到，上述「吸嘴5未吸附晶片的狀態」係指挑揀晶片設備進行挑揀時，吸嘴5於吸附晶片前或將晶片釋離吸嘴5後之時間點；實際清潔吸嘴5的時間點、其作用力之範圍，可根據不同的挑揀流程而搭配。舉例來說，吸嘴5接觸清潔部11的作用力可介於1~3牛頓的範圍；自動潔拭吸嘴裝置10可於吸嘴5進行5000次拾取晶片後自動潔拭吸嘴；在另一實施例中，吸嘴5接觸清潔部11的作用力，可根據清潔部11材質與吸嘴5清潔狀態進行彈性調整。

「圖5-1」和「圖5-2」顯示一吸嘴5接觸清潔部11，兩者產生相對位移的不同實施例，其中「圖5-2」以俯視方向顯示吸嘴5於清潔部11平面上之位移情形：吸嘴5接觸清潔部11後，可透過左右位移(x軸向)、前後位移(y軸向)，旋轉、震動或是搭配旋轉與震動方式進行擦拭與清潔；此外，每次吸嘴5接觸清潔部11的位置，也未限定於同一點，以免因擦拭位置固定而形成二次汙染，降低擦拭效果。藉此，擦拭位置可隨機選取，或是於清潔部11表面建立一自訂路徑(如：S型路徑)，均勻分配清潔部11之各個位置均可與吸嘴5發生擦拭效用。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，非欲侷限本發明專利之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化與修飾，均同理包含於本發明之權利保護範圍，合予陳明。

1．．．．．．．．．．．．晶圓
2．．．．．．．．．．．．承載平台
3．．．．．．．．．．．．晶片挑揀設備
4．．．．．．．．．．．．機械手臂
5．．．．．．．．．．．．吸嘴
6．．．．．．．．．．．．晶片
10 ．．．．．．．．．．．自動潔拭吸嘴裝置
11 ．．．．．．．．．．．清潔部
12 ．．．．．．．．．．．承載件
13 ．．．．．．．．．．．清潔液分佈件
51 ．．．．．．．．．．．通洞
52 ．．．．．．．．．．．吸附面
130．．．．．．．．．．．清潔液
131．．．．．．．．．．．排量控制單元
132．．．．．．．．．．．容置空間
133．．．．．．．．．．．針孔
134．．．．．．．．．．．滾珠
135．．．．．．．．．．．圓孔

本發明的實施方式係結合圖式予以描述：

「圖1」為晶片挑揀設備挑揀一晶片的示意圖；

「圖2」為一吸嘴結構示意圖；

「圖3」為本發明自動潔拭吸嘴裝置之結構示意圖；

「圖4-1」為本發明清潔液分佈件之一實施例示意圖；

「圖4-2」為本發明清潔液分佈件之一實施例示意圖；

「圖4-3」為「圖4-2」部分區域之放大示意圖；以及

「圖5-1」為本發明中，吸嘴接觸清潔部產生相對位移之示意圖；

「圖5-2」為本發明中，吸嘴接觸清潔部產生相對位移之示意圖。

10‧‧‧自動潔拭吸嘴裝置

11‧‧‧清潔部

12‧‧‧承載件

13‧‧‧清潔液分佈件

130‧‧‧清潔液

132‧‧‧容置空間

Claims (16)

1. 一種自動潔拭吸嘴裝置，包含一清潔部、一承載件以及一清潔液分佈件；該清潔液分佈件可容置清潔液，並將適量之清潔液分佈於該清潔部，致使覆蓋於該承載件上之該清潔部能自動地與一晶片挑揀設備之一吸嘴接觸並產生相對位移，達到擦拭該吸嘴的效果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動潔拭吸嘴裝置，其中該清潔液分佈件包含一排量控制單元、一容置空間以及一針孔；該容置空間盛裝有清潔液，而該排量控制單元控制該容置空間之氣壓狀態，致使該清潔液適時適量地自該針孔排出而噴佈於該清潔部上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動潔拭吸嘴裝置，其中該排量控制單元為一控制壓力閥，其可通入一壓縮機之壓縮空氣，進行控制排量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動潔拭吸嘴裝置，其中該清潔液分佈件包含一容置空間、一滾珠、一位於該容置空間底側且受該滾珠覆蓋之圓孔；該容置空盛裝有清潔液；該滾珠受壓可致使該清潔液自該滾珠和該圓孔之間的縫隙流出。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動潔拭吸嘴裝置，其中該清潔部為一無塵室專用擦拭布。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動潔拭吸嘴裝置，其中該清潔液為乙醇。
7. 一種自動潔拭吸嘴的方法，係於一挑揀設備之一吸嘴進行挑揀時流程時，於該吸嘴未吸附晶片的狀態下，自動地與一自動潔拭吸嘴裝置之一清潔部產生接觸並產生相對位移，進而擦拭該吸嘴。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該自動潔拭吸嘴裝置包含一清潔部、一承載件以及一清潔液分佈件；該清潔液分佈件可容置清潔液，並將適量之清潔液分佈於該清潔部，致使覆蓋於該承載件上之該清潔部能自動地與一晶片挑揀設備之一吸嘴接觸並產生相對位移，達到潔拭該吸嘴的效果。
9. 如申請專利範圍第8項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該清潔液分佈件包含一排量控制單元、一容置空間以及一針孔；該容置空盛裝有清潔液，而該排量控制單元控制該容置空間之氣壓狀態，致使該清潔液適時適量地自該針孔排出而噴佈於該清潔部上。
10. 如申請專利範圍第8項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該清潔液分佈件包含一容置空間、一滾珠、一位於該容置空間底側且受該滾珠覆蓋之圓孔；該容置空盛裝有清潔液；該滾珠受壓可致使該清潔液自該滾珠和該圓孔之間的縫隙流出。
11. 如申請專利範圍第8項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該清潔部為一無塵室專用擦拭布。
12. 如申請專利範圍第8項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該清潔液為乙醇。
13. 如申請專利範圍第7項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該吸嘴接觸該清潔部的作用力係根據該清潔部材質與該吸嘴結構的彈性狀態調整。
14. 如申請專利範圍第7項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該相對位移之方式，係選自左右位移、前後位移、旋轉、震動以及其組合所構成之群組其一。
15. 如申請專利範圍第7項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該吸嘴接觸該清潔部之位置，係隨機選取。
16. 如申請專利範圍第7項所述之自動潔拭吸嘴的方法，其中該吸嘴接觸該清潔部之位置，係形成一s型路徑。