(57)【要約】      （修正有）【課題】熱による発光ダイオードの動作不安定、照度不足、照射不均一等の問題を解決する紫外線照射装置を提供する。【解決手段】ダイシングフレーム７２を持つ紫外線硬化フイルム７３に貼り付けられた半導体ウエハ７１が被照射体７０である紫外線照射装置において、被照射体を受ける載置部１０と、該載置部の下側に設けられた光源部２０と、該光源部が載置部の下側を移動することを可能にする移動機構３０と、光源部を冷却する冷却装置を備え、冷却装置は冷却板と放熱器で構成され、該冷却板は光源部と密着した構造であることを特徴とする。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ダイシングフレーム枠を持つ紫外線硬化フイルムに貼り付けられた半導体ウエハが被照射体である紫外線照射装置において、被照射体を受ける載置部と、載置部の下側に設けられた光源部と、該光源部が載置部の下側を移動することを可能にする移動機構と、光源部を冷却する冷却装置を備え、冷却装置は冷却板と放熱器で構成され、該冷却板は光源部と密着した構造であることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記光源部は、複数の紫外線発光ダイオードと、該紫外線発光ダイオードが照射する照射光を平行光線にする集光レンズと、前記複数の紫外線発光ダイオードを千鳥状に配置した配線基板であって熱伝導性の良い金属材料を母材とする配線基板とで構成されることを特長とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記冷却板は、前記配線基板の下面に密着して取り付けられていることを特長とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記放熱器は、装置本体部に内蔵されていることを特長とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はダイシングフレーム枠を持つ紫外線硬化フイルムに貼り付けられた半導体ウエハが被照射体である照射対象物に紫外線を照射するための紫外線照射装置に係り、更に詳しくは、発光ダイオードを用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程で、シリコン基板上に電気回路を施された半導体ウエハは、ウエハを個々のチップに切り分けする前に良否の検査が行われる。検査された半導体ウエハは、ウエハの回路裏面に紫外線硬化型粘着フイルムを貼付した状態でダイシング処理が行われる。ダイシング処理後、個々の半導体チップはピックアップ装置によって紫外線硬化型粘着フイルムから剥離され取り除かれる。この紫外線硬化型粘着フイルムは、粘着面に紫外線硬化型樹脂が使用されており、紫外線照射装置により前記紫外線硬化型樹脂を硬化して粘着力を弱めることにより半導体チップの剥離が容易に行える。
【０００３】
本考案者は、先に特許文献１に記載の紫外線照射装置を発明し特許出願している。この装置は光源を従来の高圧水銀灯やメタルハライド灯から紫外線発光ダイオードに置き換えることにより、装置の小型軽量化を実現し、消費電力、メンテナンス頻度の大幅な低減を実現した。一方、光源を紫外線発光ダイオードに置き換えたことによる問題点として、発光ダイオード自身の発熱により発光ダイオードが高温化し照度が不安定になることを開示している。この装置は、その対策として紫外線発光ダイオードを配置する配線基板に放熱フインを設けた放熱板を取付けることにより放熱する構造としている。
【０００４】
特許文献２に記載の照射装置では、複数の発光ダイオードを取り付けた複数の発光帯を設けて発光帯単位の温度を検出し、発光ダイオードへの電流値を制御して発熱を抑えること、発光帯を順次切り替えて照射することで照度の安定を保つことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１８４５６号公報
【特許文献２】特開２００９−１５２３８６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし上記に述べた特許文献１の照射装置では、発光ダイオードの照度が十分でなく紫外線硬化型樹脂の粘着力を十分に硬化出来ないことが解った。その理由は、発光ダイオードの照度を上げるために供給電力を上げると発光ダイオード自身の発熱量が放熱量に勝って高温となり照度が不安定になる。また安定した照度を確保するために供給電力を下げると、被照射体への照射量を確保するために処理速度が遅くなるという問題が生じる。
【０００７】
特許文献２の照射装置では安定した照度を確保出来るものの、複数の発光帯を設ける必要があることから高価な紫外線発光ダイオードを必要数の倍以上備えなくてはならず装置の価格が高くなり、装置も大型化するという問題が生じる。
本考案は、ダイシングフレーム枠を持つ紫外線硬化フイルムに貼り付けられた半導体ウエハが被照射体である紫外線照射装置において、発光ダイオードの発熱を抑えることにより必要な照度を安定して確保し、且つ装置を大型化しないで安価な照射装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため本考案は、ダイシングフレーム枠を持つ紫外線硬化フイルムに貼り付けられた半導体ウエハが被照射体である紫外線照射装置において、被照射体を受ける載置部と、載置部の下側に設けられた光源部と、該光源部が載置部の下側を移動することを可能にする移動機構と、光源部を冷却する冷却装置を備え、冷却装置は冷却板と放熱器で構成され、該冷却板は光源部と密着した構造であることを特長とする。
【０００９】
冷却液循環方式の冷却板を光源部に密着した構造とすることにより、光源部から発生した熱は冷却板に吸収されて放熱器で放熱されるので光源部の温度を一定に保つことが可能になる。
【００１０】
前記光源部は、複数の紫外線発光ダイオードと、該紫外線発光ダイオードが照射する照射光を平行光線にする集光レンズと、前記複数の紫外線発光ダイオードを千鳥状に配置した配線基板であって熱伝導性の良い金属材料を母材とする配線基板とで構成されることを特長とする。
【００１１】
前記冷却板は、前記配線基板の下面に密着して取り付けられていることを特長とする。
【００１２】
紫外線発光ダイオードを千鳥状に配置したことにより、隣接する発光ダイオード間に空間が存在することから放熱が容易になる。また、発生する熱は、熱伝導性の良い配線基板を通して配線基板の下面に密着して取り付けられた冷却板に伝導し吸収される。
【００１３】
前記冷却板の熱を放熱する放熱器が装置本体部に内蔵されていることを特長とする。
【００１４】
放熱器を装置本体に内蔵したことで、放熱装置を装置の外部に設けた場合に比べて装置全体を小さくすることが出来る。
【考案の効果】
【００１５】
本装置は、上記の構成からなるので、発光ダイオード自身の発熱による発光ダイオードの高温化を抑制して発光ダイオードの動作を安定させ、発光ダイオードの数を増やすことなく、また処理速度を遅くすることなく、さらには装置を大きくすることなく、紫外線硬化型樹脂の硬化に必要な照度を確保し安定した照射ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】紫外線照射装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図
【図２】本体部の構成を上から示す載置部の一部を省いた概略平面図
【図３】載置部、光源部、移動機構の構成を示す概略正面図
【図４】光源部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図
【図５】蓋部の内蓋を示す概略断面図
【図６】冷却装置を示す説明図
【図７】他の実施例の要部を説明する図であり、（ａ）は引出しトレイが引き出されている図、（ｂ）は引出しトレイが閉じられている図、（ｃ）は内蓋がセットされている図
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下に本考案の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
紫外線照射装置１は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すとおり本体部２と蓋部３で構成される箱型の外観を有する。蓋部３は本体部2の上部に設けられており、その後端部において本体部２に蝶番により開閉可能に取り付けられている。蓋部３の前面と本体部２の前面上部は斜面形状とされ、蓋部３の斜面には蓋を開口するための取手６が設けられ、本体部２の斜面は本装置の操作パネルとされる。
【００１９】
本体部２は、内部空間を有する箱状の筐体４とその下面に設けられたゴム足で構成され、筐体４の上面には被照射体７０を載置する載置部１０が設けられている。載置部１０は、板状のベースプレート１１と、該ベースプレート１１の中央部に空けられた開口部１３に取り付けられたガラスプレート１２で構成され、筐体４の上部に筐体４の内部空間を閉鎖するように設けられている。ガラスプレートは公知の紫外線透過ガラスとされる。
【００２０】
本体部２の内部には、図２、３に示すとおり光源部２０と、該光源部２０をガラスプレート１２の下側を水平に移動させる移動機構３０と、光源部２０を冷却するため発光ダイオード２２の発熱を吸収して放熱する冷却装置５０が設けられている。載置部１０に載置された被照射体７０は、光源部２０からの紫外線光をガラスプレート１２を通してその裏面から受光する。
【００２１】
光源部２０は、図２、３、４に示すとおり冷却板５１の上面に密着して取り付けられた複数の配線基板２１（図では４個）と、その複数の配線基板２１上に取り付けられた複数の紫外線発光ダイオード２２と、一つの長尺の集光レンズ２３で構成される。配線基板２１は熱伝導性の良い金属を母材とした配線基板であり、各配線基板２１に取り付けられた複数の紫外線発光ダイオード２２は２列千鳥状に配置されており、各配線基板２１は冷却板５１の上面に長手方向に並べられて配置されている。複数の発光ダイオード２２の上部には集光レンズ２３が設けられている。集光レンズ２３は、その断面形状が蒲鉾形状であり、各配線基板２１の両側部に設けられたフレーム２４の上端に取り付けられている。集光レンズの大きさは複数の配線基板を並べたとほぼ同じ大きさであり、複数並べられた配線基板２１の長さは寸法は、図２に示すとおりガラスプレート１２の直径寸法とほぼ同じ寸法とされる。
【００２２】
上記構成の光源部２０によれば、複数の紫外線発光ダイオード２２を２列の千鳥状に配置することで、個々の発光ダイオードの照射エリアの重複部分を少なくすることができる。また、長尺の集光レンズを用いたことにより、被照射体７０が受ける紫外線光は長尺な直線状の矩形光となり、光源部２０の水平移動による被照射体７０への照射時に重複照射をさけて被照射体７０へ均一な照射を行える。配線基板２１を複数に分けて設け、一つの配線基板に複数の紫外線発光ダイオード２２を配置したことにより、個々の紫外線発光ダイオード２２を個別に制御し必要なエリアの紫外線発光ダイオード２２を点灯し不必要な紫外線発光ダイオード２２を消灯することが出来るので消費電気を低く抑えることができる。また、紫外線発光ダイオード２２の故障時には、一つの配線基板２１単位で交換を行うことができるのでメンテナンスが容易になる。
【００２３】
移動機構３０は、図２、３に示すとおり筐体４内部に設けられた一対のガイドレール３１と、ガイドレール３１上を移動可能なスライドガイド３２と、両スライドガイド３２に取り付けられたスライドベース３３と、スライドベース３３を移動可能にするための駆動装置で構成される。一対のガイドレール３１は、筐体４内部の前方と後方に１組づつ左右方向に延びる状態でベースプレート１１の下に設けられており、その一対のガイドレール３１を跨ぐ状態に取り付けられたスライドベース３３の上面に光源部２０が取り付けられている。それにより、光源部２０は、ガラスプレート１２の下側の空間を左右方向（図２、３）に水平に移動することができる。
【００２４】
駆動装置はガイドレール３１と平行に設けられており、一対のプーリ３５とそれに架けられたシンクロベルト３４と駆動プーリを駆動するモータ３８で構成される。スライドベース３３の端部が固定具３６によりシンクロベルト３４に固定されており、それによりベルトが回転することでスライドベース３３は左右方向に移動することが可能になる。
【００２５】
上記構成の移動機構３０によれば、被照射体７０が載置されたガラスプレート１２の下側を、光源部２０が移動機構３０により水平に移動するので、照射時に被照射体７０と光源部２０とが一定の距離で保たれ、そのことにより被照射体７０への照射照度が均一になる。
【００２６】
光源部２０を冷却する冷却装置５０は、図２、４、６で示すとおり内部に密封された冷却液を循環して、その冷却液で冷却板５１を冷やし、冷却板51で吸収した熱を放熱器６０で放熱する冷却液循環方式の冷却装置であり、主に冷却板５１と放熱器６０で構成される。
【００２７】
冷却板５１は、光源部２０の配線基板２１の下面に密着して取り付けられている。言いかれるならば、光源部２０は、冷却板５１に支持されている。光源部２０の複数の配線基板２１は冷却板５１の上面に取り付けられ、各配線基板２１の上面には複数の紫外線発光ダイオードが取り付けられている。冷却板５１は、スペーサ３７を介して移動機構３０のスライドベース３３に取り付けられている。それにより、冷却板５１および冷却板５１に支持された光源部２０は、載置部１０の下側の空間を左右方向に水平に移動することで、ガラスプレート１２に載置された被照射体７０に紫外線光を照射することができる。
【００２８】
冷却板５１は、長尺の矩形形状をもち導伝性の良い金属材で製作されており、その内部に冷却液が循環するための流通路５２が設けられている。流通路５２は、ステンレス材等のパイプで製作されている。
【００２９】
上記構成の冷却板５１によれば、冷却板５１は各配線基板２１の下面に密着しているので、個々の紫外線発光ダイオード２２から発熱した熱は、熱導電性の良い金属を母材とする配線基板２１を通して冷却板５１に伝わり冷却液に吸収され、紫外線発光ダイオード２２の温度を一定に保つことができる。冷却板５１は、スペーサ３７を用いてスライドベース３３に取り付けられているので、冷却板５１が移動機構３０など他の機構から発生する熱を吸収することはなく効率の良い冷却を行うことができる。
【００３０】
放熱器６０は、長方形の金属フレームの筐体６１に、冷却液の熱を放熱するための冷却フィン６３と、冷却液を循環するためのポンプ装置６６と、冷却フィン６３の熱を放熱するための複数の冷却ファン６４を設けて構成されている。筐体６１内に冷却液の放熱流通路６２を設け、その放熱流通路６２に放熱のための多数の冷却フィン６３が取り付けられている。その冷却フィンの熱を放熱するため、複数の冷却ファン６４が筐体の一方の面に取り付けられている。筐体６１には、少なくとも冷却ファン６３が取り付けられた面とそれと対向する他方の面に筐体６１内の空気を吸入して排出するための開口６５が設けられている。
【００３１】
放熱器６０は、図１で示すとおり筐体４の右側面カバーの内側面に冷却ファン６４が取り付けられた面を外側にして取り付けられている。放熱器６０が取り付けられた筐体４のカバー面には冷却ファン６４の開口６５に合せて開口５が設けられている。また筐体４の左側面カバーには、空気の流入穴（図示なし）が設けられている。これにより、放熱器６０から放出される熱は、筐体４の内部には残留しないで本装置の外に排出されるから、効率の良い放熱を行うことができる。筐体4への空気の流入穴は、左側面カバーに限らず他のカバー面に設けても良い。
【００３２】
冷却板５１の冷却液の流通路５２と、放熱器６０の放熱流通路６２とは、柔軟性のある樹脂材のパイプ５３により接続されて、それにより冷却板５１と放熱器６０の間を冷却液が循環し、冷却板51で冷却液に吸収された熱は放熱器６０で放熱される。また、パイプ５３は柔軟性のある樹脂材を使用することで、冷却板５１が移動機構３０で移動する際に追従することが容易になる。
【００３３】
放熱器６０にはポンプ装置６６を通過する冷却液の温度を計測するための温度センサー（図示なし）が設けられている。それにより、冷却ファン６４の駆動、停止を効率よく行って冷却板５１に送られる冷却液の温度制御を行い消費電力を低減することができる。
【００３４】
蓋部３は、載置部１０全体を覆うために下側が載置部１０側に開口した逆凹字状の形状であり、紫外線照射時に照射光が外部に漏れない構造とされている。
【００３５】
図５で示すとおり蓋部３の内部に内蓋４１を設けても良い。図５に示す内蓋４１は、蓋部３が閉じられたときに内蓋４１が載置部１０のガラスプレート１２の上面だけを覆う構造であり、被照射体７０が載置されるガラスプレート１２の上部空間を密閉する構造となっている。具体的には、内蓋４１は蓋部３の天井に自在継手のような支持具４２により取り付けられた逆凹形状のカバーであり、その下面開口部の外周にOリングのようなシール材４３が設けられている。蓋部３が閉じられることにより、内蓋４１は一体的に閉じられて、シール材４３がガラスプレート１２の上面を押圧しガラスプレート１２の上部空間を密閉する。
【００３６】
紫外線硬化型樹脂は、紫外線を照射されたときに空気に触れた部分の硬化がそれ以外の部分の硬化よりも遅れる特性があることから、被照射体７０を載置するガラスプレート１２の上部空間を密閉して窒素ガス等を封入することにより紫外線硬化型樹脂が空気に触れることを防いで均一な硬化を行うことが可能になる。そのため、内蓋４１には、内蓋４１により密閉された空間の空気を排出し窒素ガス等を封入する流通路４４，４４が設けられている。一方の流通路４４は、本装置外部に設けられた窒素供給装置等に接続される。
【００３７】
図７は、本考案における他の実施形態を示す図である。紫外線照射装置８０は、蓋部３がないことを除いて紫外線照射装置１と同様の機能と機構を有する。紫外線照射装置８０は、蓋部３の替わりに引出しトレイ８３が装置本体部２の上部に設けられている。
【００３８】
引出しトレイ８３は、装置本体部２の両側面内側に設けられた一対のガイドレール８５に取り付けられており、それにより装置の内側、外側に移動可能である。引出しトレイ８３の前部には、取手８６が設けられている。引出しトレイ８３の底面は、ベースプレート１１とガラスプレート１２で構成された載置部１０とされる。
【００３９】
紫外線照射装置８０において、内蓋４１は、装置上面カバーの下面にエアーシリンダー機構８２を介して取り付けられている。それにより内蓋４１は、引出しトレイ８３の移動を妨げない位置と、引出しトレイ８３の底面に設けられたガラスプレート１２の上部空間を密閉する位置に移動可能である。
【００４０】
引出しトレイ８３を、装置手前に引き出して被照射体７０を搭載し（図７ａ）、閉じることにより（図７ｂ）、被照射体７０は光源部２０の上部に置かれる。その後、内蓋４１は、エアーシリンダー機構８２の働きにより下降してガラスプレート１２の上部空間は密閉される（図７ｃ）。被照射体７０への紫外線照射が終了すると、内蓋４１は、エアーシリンダー機構８２の働きにより上昇して、引出しトレイ８３の移動を妨げない位置に移動する。
【００４１】
本装置は上記で構成されており、ダイシングフレーム枠を持つ紫外線硬化フイルムに貼り付けられた半導体ウエハが被照射体である紫外線照射装置において、紫外線発光ダイオードが発生する熱を冷却液循環方式の冷却装置で効率よく装置の外に放熱することが出来るので、紫外線発光ダイオードの温度を高めることなく必要な照度を安定して確保し、且つ装置を大型化しないで安価な照射装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４２】
１    紫外線照射装置
２    本体部
３    蓋部
１０  載置部
１１  ベースプレート
１２  ガラスプレート
２０  光源部
２１  配線基板
２２  紫外線発光ダイオード
２３  集光レンズ
２４  フレーム
３０  移動機構
３１  ガイドレール
３２  スライドガイド
３３  スライドベース
３４  シンクロベルト
３５  プーリ
３８  モータ
４１  内蓋
５０  冷却装置
５１  冷却板
５３  パイプ
６０  放熱器
６３  冷却フィン
６４  冷却ファン
７０  被照射体
７１  半導体ウエハ
７２  ダイシングフレーム
７３  紫外線硬化フイルム
８０  紫外線照射装置
８２  エアーシリンダー機構
８３  引出しトレイ
８５  ガイドレール
８６  取手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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