JP4679813B2 - Particle adhesion preventing apparatus and method, atmospheric transfer apparatus, vacuum transfer apparatus, and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
汚染の原因となる微粒子であるパーティクルの付着を防止する装置に関し、例えば半導体やフラットディスプレイパネルの製造装置におけるパーティクル付着防止装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for preventing adhesion of particles, which are fine particles that cause contamination, for example, a particle adhesion preventing apparatus in a semiconductor or flat display panel manufacturing apparatus.
クリーンルームの清浄化が進み、半導体又は液晶表示装置等の製造装置が配置される環境の清浄度について問題点が少なくなった現在、製造装置内で発生するパーティクルが問題となってきている。 As clean rooms are being cleaned up and the problem of the cleanliness of the environment in which a manufacturing apparatus such as a semiconductor or a liquid crystal display device is arranged has been reduced, particles generated in the manufacturing apparatus have become a problem.
従来、製造装置内で半導体や液晶表示装置の基板を大気中で搬送するモジュールでは、ゴミとなるパーティクルを除去するファンフィルタユニット(FFU)を介して大気を導入して、パーティクルの侵入を防止している。 Conventionally, modules that transport substrates of semiconductors and liquid crystal display devices in the manufacturing equipment in the air have introduced air through a fan filter unit (FFU) that removes particles that become dust to prevent particles from entering. ing.
図1に、一般的な半導体製造装置における半導体基板の大気搬送モジュール10の概略を示す。半導体基板1は、搬送用アーム2によって支持され、必要な場所に搬送される。搬送用アーム2は駆動装置3によって、上下又は左右への移動動作及び回転動作が可能となっている。大気搬送モジュール10は、モジュール外部又はロードロックチャンバなどの他のモジュールとの間はゲートバルブ4によって仕切られ、必要なときだけゲートバルブ4が開く構造となっている。大気搬送モジュール10の上部には、空気清浄用のFFU5が設けられ、搬送室内には、FFU5により半導体基板やデバイスに悪影響を与えるパーティクルを取り除いた後、大気が導入されている。
FIG. 1 shows an outline of a semiconductor substrate
しかしながら、搬送モジュール10には前述のように、基板搬送のためのロボット機構を備えているから、潤滑材や部材間の摩擦によりパーティクルがモジュール内に発生する。FFUは、このような装置すなわちモジュール内で発生するパーティクルに対しては無効である。またフィルタの除去対象粒径以下のパーティクルや分子は除去できず、装置内に侵入することになる。このように装置内で発生したパーティクル及び装置外から侵入したパーティクルは、慣性力や重力、静電気力などの力を受けて運動し、半導体基板へ付着する。このことによって半導体基板表面が汚染されると、半導体デバイスの歩留まりが低下するなどの不具合が発生する。
However, since the
さらに、大気搬送モジュールに隣接するロードロックチャンバでは、大気圧から真空へ真空引きをするとき、あるいは真空から大気圧へ戻すときの窒素パージにおいて、パーティクルを巻き上げて、基板上にパーティクルを付着させてしまうということがあった。また、急激な真空引きによる断熱膨張の結果、水分が凝集して氷ることによりパーティクルを発生させることもある。従来は、導入する窒素ガスの導入速度を遅くしてパーティクルを発生させたり、巻き上げたりしないようにしているが、装置全体のスループットを低下させることになっていた。 Furthermore, in the load lock chamber adjacent to the atmospheric transfer module, when vacuuming from atmospheric pressure to vacuum, or during nitrogen purging when returning from vacuum to atmospheric pressure, particles are wound up and adhered to the substrate. There was a case. In addition, as a result of adiabatic expansion due to rapid evacuation, particles may be generated due to condensation of water and ice. Conventionally, the introduction rate of nitrogen gas to be introduced is slowed so that particles are not generated or wound up, but the throughput of the entire apparatus is reduced.
このような問題について、搬送アームを使用していないときにイオンエアーを吹き付け、静電気などによって吸着していたパーティクルを吹き飛ばしてフィルタに吸着させるクリーナが公知であるが、イオンエアーは搬送アームの帯電防止及びアーム表面電荷の除電のために用いられている(特許文献1参照)。 Regarding such problems, there is a known cleaner that blows ion air when the transfer arm is not in use and blows off particles that have been adsorbed by static electricity, etc., and adsorbs them to the filter. And used for static elimination of arm surface charges (see Patent Document 1).
本発明は、上記問題点に鑑み、パーティクルの付着を有効に防止する装置及び方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the apparatus and method which prevent the adhesion of a particle effectively in view of the said problem.
本発明の第1の態様では、パーティクルが部材へ付着するのを防止するために、パーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と、部材の周囲にパーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置とを備える。 In the first aspect of the present invention, in order to prevent particles from adhering to a member, a particle charging device for charging particles and an electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the member With.
本発明によると、静電気による反発力を利用して、パーティクルの付着を有効に防止でき、特に今後ますます問題となる粒径が小さいパーティクルの付着を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to effectively prevent the adhesion of particles by utilizing the repulsive force due to static electricity, and in particular, it is possible to prevent the adhesion of particles having a small particle size, which will become a problem in the future.
本発明によるパーティクル防止装置は、搬送装置内、ロードロック室内、真空処理室内、又は基板検査装置内で使用されることができる。 The particle prevention device according to the present invention can be used in a transfer device, a load lock chamber, a vacuum processing chamber, or a substrate inspection device.
パーティクルの付着防止対象の部材として、搬送装置内、ロードロック室内、真空処理室内、又は基板検査装置内に配置される部材が挙げられ、特に半導体ウェハやフラットディスプレイパネルである被処理基板が挙げられる。 Examples of a member to be prevented from adhering particles include a member disposed in a transfer device, a load lock chamber, a vacuum processing chamber, or a substrate inspection device, and particularly a substrate to be processed which is a semiconductor wafer or a flat display panel. .
また、パーティクル帯電装置は、例えばコロナ放電を利用するイオン発生装置、紫外線発生装置、ガスプラズマ生成手段、電離放射線発生装置、電子銃等が挙げられる。 Examples of the particle charging device include an ion generator using corona discharge, an ultraviolet generator, a gas plasma generator, an ionizing radiation generator, and an electron gun.
さらに、電場形成装置は、部材に直接接続されるか、あるいは部材の周囲に配置されている部材に接続される電源を備えることができ、電場形成装置による電場の大きさは、パーティクルの大きさに応じて設定されるようにすることもできる。 Furthermore, the electric field forming device can include a power source that is directly connected to the member or connected to a member disposed around the member, and the size of the electric field by the electric field forming device is the size of the particle. It can also be set according to.
さらに、逆極性の電場を形成する逆極性電場形成装置を前記部材の近傍に備え、パーティクルをトラップするようにしてもよい。 Furthermore, a reverse polarity electric field forming device that forms an electric field of reverse polarity may be provided in the vicinity of the member to trap particles.
本発明の第2の態様では、被処理基板を搬送する大気搬送装置において、装置内に空気を導入する空気清浄フィルタと、装置内のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と、被処理基板又はその周囲にパーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置とを備える。 In the second aspect of the present invention, in an atmospheric transfer device that transfers a substrate to be processed, an air cleaning filter that introduces air into the device, a particle charging device that charges particles in the device, and the substrate to be processed or its surroundings And an electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles.
本発明の第3の態様では、被処理基板を搬送又は処理を行う真空搬送処理装置において、パーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と、被処理基板又はその周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置とを備える。 In a third aspect of the present invention, in a vacuum transfer processing apparatus for transferring or processing a substrate to be processed, a particle charging device for charging particles, and an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles on the substrate to be processed or around it And an electric field forming device for forming the.
本発明の第4の態様では、半導体基板を搬送して処理する半導体製造装置において、半導体基板が配置される空間のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と半導体基板又はその周囲にパーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置とを備える。 In the fourth aspect of the present invention, in a semiconductor manufacturing apparatus for transporting and processing a semiconductor substrate, a particle charging device for charging particles in a space in which the semiconductor substrate is arranged, and the semiconductor substrate or its surroundings have the same charging polarity as the particles An electric field forming device for forming a polar electric field.
本発明の第5の態様では、部材が配置された室内のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電ステップと、部材の周囲にパーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成ステップとを含むパーティクル付着防止方法を提供する。 In a fifth aspect of the present invention, particle adhesion prevention includes a particle charging step for charging particles in a room in which a member is disposed, and an electric field forming step for forming an electric field having the same polarity as the particle charging polarity around the member. Provide a method.
実施の形態を説明するのに先立って、本発明の原理的な説明を行う。
パーティクルの半導体基板(ウェハ)への付着は、パーティクルがFFUから排気系までの気流に乗ることができず、パーティクルが気流から切り離されて、基板上に落下ないし付着することによって起こる。一般に、気体中のパーティクルの運動を説明する運動理論もしくは力としては次の(1)〜(6)に示すようなものがある。
Prior to describing the embodiments, the principle of the present invention will be described.
The adhesion of the particles to the semiconductor substrate (wafer) occurs when the particles cannot get on the airflow from the FFU to the exhaust system, and the particles are separated from the airflow and fall or adhere to the substrate. In general, there are the following theories (1) to (6) as kinetic theory or force for explaining the motion of particles in gas.
(1)ブラウン運動
熱運動をしている気体分子との衝突によるパーティクルのランダムな運動であり、拡散係数で評価できる。小さなパーティクルほどブラウン運動の効果が大きく、その結果ガスの流線から外れることになりウェハに付着する。
(1) Brownian motion This is a random motion of particles caused by collision with gas molecules that are in thermal motion, and can be evaluated by a diffusion coefficient. The smaller the particles, the greater the effect of Brownian motion. As a result, the particles move out of the gas stream line and adhere to the wafer.
(2)慣性運動
流体中を運動するパーティクルがその質量のために、ガス流の変化に追随できずに直進しようとするもので、これによりパーティクルは流線から外れる。緩和時間で評価でき、大きなパーティクルほどこの効果が大きい。
(2) Inertial motion Due to the mass of the particles moving in the fluid, the particles try to go straight without being able to follow the change in the gas flow. The effect can be evaluated by the relaxation time. The larger the particle, the greater the effect.
(3)重力
最終沈降速度で評価でき、大きなパーティクルほど大きい効果がある。
(3) Gravity It can be evaluated by the final sedimentation velocity, and larger particles have a larger effect.
(4)静電気力
最終沈降速度で評価でき、小さなパーティクルほど大きい効果がある。
(4) Electrostatic force It can be evaluated by the final sedimentation speed, and the smaller the particles, the greater the effect.
(5)熱泳動力
媒質中に温度勾配あるときのブラウン運動の差に基づいて働く力で、熱泳動係数で評価できる。
(5) Thermophoretic force A force acting on the difference in Brownian motion when there is a temperature gradient in the medium, and can be evaluated by the thermophoretic coefficient.
(6)拡散泳動力
ガス成分の濃度勾配があるとき働く力である。これは、装置内の気流中では無視できるものである。
(6) Diffusion migration force This is a force that works when there is a concentration gradient of gas components. This is negligible in the airflow in the apparatus.
パーティクルの大きさが、ガス分子の平均自由行程(空気の場合20℃、1atmで65nm)を挟んで広い領域に広がっている場合には、パーティクルの粒径φにより、以下に示すようにその支配的な運動機構が異なる。 When the particle size spreads over a wide area across the mean free path of gas molecules (in the case of air, 20 ° C., 65 nm at 1 atm), it is controlled by the particle diameter φ as shown below. Dynamic movement mechanism is different.
(a)φ>450nm
直径が450nmより大きい場合には、重力沈降が支配的な力として働く。
(A) φ> 450 nm
If the diameter is greater than 450 nm, gravity settling acts as the dominant force.
(b)φ<90nm
逆に、直径が90nmより小さい場合には、ブラウン拡散が支配的であり、ほとんど気体と同様の振る舞いを示す。
(B) φ <90 nm
On the other hand, when the diameter is smaller than 90 nm, Brownian diffusion is dominant and shows almost the same behavior as gas.
パーティクルの直径φが、90nm<φ<450nmの範囲にある場合には、さらに次の3通りの場合がある。 When the particle diameter φ is in the range of 90 nm <φ <450 nm, there are the following three cases.
(c)90nm<φ<450nmで、パーティクルが帯電している場合には、静電気力が支配的である。パーティクルが帯電していない場合には、(d)90nm<φ<300nmでは、(b)と同様にブラウン拡散が支配的であり、(e)300nm<φ<450nmでは、重力沈降が支配的である。 (C) When the particles are charged at 90 nm <φ <450 nm, the electrostatic force is dominant. When particles are not charged (d) 90 nm <φ <300 nm, brown diffusion is dominant as in (b), and (e) gravitational settling is dominant at 300 nm <φ <450 nm. is there.
汚染防止の対象である半導体基板等では、現在では450nm程度以上のパーティクルが付着することは少なく、汚染物質となるのは、ほぼ90nm<φ<450nmの静電気力が支配的な範囲にある。したがって、この範囲のパーティクルであれば、静電気で制御可能であることが予想される。そこで、本発明者らは次のような実験を行った。 At present, particles of about 450 nm or more do not adhere to a semiconductor substrate or the like, which is the target of contamination prevention, and the electrostatic force of approximately 90 nm <φ <450 nm is dominant in the range of contamination. Therefore, it is expected that particles in this range can be controlled by static electricity. Therefore, the present inventors conducted the following experiment.
図2に実験装置の説明図を示す。
実験装置は、FFU5の下にダクト(風洞)15を設置して、その下部を仕切り板16により2つの部屋17、18に分けた。風は上から下に流れ、パーティクルが流れ込めば、各部屋17、18には同数のパーティクルが降ってくるようになっている。第1の部屋17には、半導体ウェハ11が配置され、負イオンを発生するイオン発生器(イオナイザ)19と、負の電位をウェハ11に印加する直流電源7が備えられている。第2の部屋18には、半導体ウェハ12が放置するようにして配置されている。
FIG. 2 shows an explanatory diagram of the experimental apparatus.
In the experimental apparatus, a duct (wind tunnel) 15 was installed under the
実験は、所定時間(2時間)FFU5を撤去して、パーティクルが流れ込むようにして実施した。第1の部屋17には、イオン発生装置19により負イオンを生成しながら、ウェハ11には4kV以上の負電圧を印加した。第2の部屋のウェハW12はそのまま放置した。FFU5を撤去したダクト15の雰囲気は、ISOのクラス3〜4であった。すなわち1cm3あたり100nm以上のパーティクルが103〜104個存在する雰囲気である。風量は0.25〜0.3m/sであった。所定時間の経過の後、0.13μm以上のパーティクルをカウントした結果は、通常のように放置されたウェハ12上では、パーティクルが10個から87個に増加したにもかかわらず、イオン発生器側のウェハ11上では、13個から22個と9個しか増加しなかった。しかも、ウェハ11で増加したパーティクルはすべて10μmより大きなものであった。
The experiment was performed by removing the
実験結果から、パーティクルを帯電させ、帯電極性と同極性の電圧をウェハに与えると、ウェハに付着するパーティクルはほとんど増加しないことが判明した。特に、小さなパーティクルに対しては顕著な効果がみられた。 From the experimental results, it was found that if the particles are charged and a voltage having the same polarity as the charging polarity is applied to the wafer, the number of particles adhering to the wafer hardly increases. In particular, a remarkable effect was observed for small particles.
図3に、パーティクル除去効果の印加電圧依存性を示す。
図3のグラフは、横軸がウェハに対する印加電圧であり、縦軸はウェハに付着したパーティクルの数である。黒いひし形で示した点を結んだグラフは、イオン発生器を使用した結果を示し、正方形で示した点を結んだグラフは、イオン発生器を使用することなく放置された結果である。ただしこの例では、どちらのウェハにも電圧が印加されている。三角形で示した点を結ぶグラフは、パーティクル付着率であり、
パーティクル付着率(%)=(イオン発生器側のウェハのパーティクル数/放置ウェハのパーティクル数)×100
で、算出される。
FIG. 3 shows the applied voltage dependence of the particle removal effect.
In the graph of FIG. 3, the horizontal axis represents the applied voltage to the wafer, and the vertical axis represents the number of particles adhering to the wafer. The graph connecting the points indicated by the black diamonds shows the result using the ion generator, and the graph connecting the points indicated by the squares is the result of leaving without using the ion generator. However, in this example, a voltage is applied to both wafers. The graph connecting the points indicated by triangles is the particle adhesion rate,
Particle adhesion rate (%) = (number of wafer particles on ion generator side / number of particles on left wafer) × 100
Is calculated.
パーティクル付着率のグラフが結果をよく示している。ウェハに−4000Vの電圧を印加すると、ほとんどパーティクルが付着しない。−500Vでは、わずか30個程度が付着し、0Vでは、約150個、+100Vでは、非常に多くの数のパーティクルが付着する。これは、パーティクルが負に帯電しているので、ウェハの電位の極性によって反発したり、引き寄せられたりすることを示している。 The graph of particle adhesion shows the results well. When a voltage of −4000 V is applied to the wafer, almost no particles adhere. At −500 V, only about 30 particles are attached, at 0 V, about 150 particles are attached, and at +100 V, a very large number of particles are attached. This indicates that since the particles are negatively charged, they are repelled or attracted depending on the polarity of the potential of the wafer.
また、図4及び5は、パーティクルと粒径との関係を示す図である。図4は、パーティクル数の粒径依存性を示し、図5は、パーティクル付着率の粒径依存性を示す。 4 and 5 are diagrams showing the relationship between particles and particle sizes. FIG. 4 shows the particle size dependency of the number of particles, and FIG. 5 shows the particle size dependency of the particle adhesion rate.
図4は、図3と同様に横軸を印加電圧とし、縦軸にパーティクル数をとり、パーティクルを、粒径が0.13〜0.5μm、0.5〜10.0μm、10.0μm以上に分けて、その数をカウントしたものである。 As in FIG. 3, the horizontal axis represents the applied voltage, the vertical axis represents the number of particles, and the particles have a particle size of 0.13 to 0.5 μm, 0.5 to 10.0 μm, 10.0 μm or more. It is divided into two and the number is counted.
0.13〜0.5μmのパーティクルにあっては、イオン発生器を使用しないで放置すると、白丸のグラフに示されるように、ウェハ上には常にパーティクルがカウントされる。例えば、ウェハにー4000Vを与えてもわずかにパーティクルが付着している。これに対して、黒丸のグラフに示されるように、イオン発生器を使用すると、ウェハに−500V程度の電圧を印加するだけでまったくパーティクルの付着が認められない。ただし、印加電圧が0Vに近づくにつれ付着パーティクルの数が増えてゆき、正電位を印加すると急激にその数が増えている。これは、イオン発生器によるパーティクルの帯電とウェハへの同極性の電圧を印加することによってパーティクルの付着を助長することを示す。また、10.0μm以上のパーティクルにあっては、四角形のグラフに示されるように、イオン発生器を使用しても(黒い四角)、ウェハに付着するパーティクル数は、使用しないもの(白い四角)に比較すると少なくなるが、たとえー4000Vを印加しても零とすることができない。これは、粒径の大きなパーティクルは重力が支配的な力として働き、静電気力では制御が困難であることを示している。図5の粒径ごとの付着率を参照すると、小さな粒径のパーティクルが静電気力の制御に大きく反応することがはっきり分る。 When particles of 0.13 to 0.5 μm are left without using an ion generator, the particles are always counted on the wafer as shown by the white circle graph. For example, even when −4000 V is applied to the wafer, particles are slightly adhered. On the other hand, as shown in the black circle graph, when an ion generator is used, no adhesion of particles is observed at all even when a voltage of about −500 V is applied to the wafer. However, the number of adhering particles increases as the applied voltage approaches 0 V, and the number increases rapidly when a positive potential is applied. This indicates that particle adhesion is promoted by charging the particles by the ion generator and applying a voltage of the same polarity to the wafer. For particles of 10.0 μm or more, as shown in the square graph, even if an ion generator is used (black square), the number of particles attached to the wafer is not used (white square). However, even if -4000V is applied, it cannot be reduced to zero. This indicates that particles having a large particle size act as a dominant force of gravity and are difficult to control with electrostatic force. Referring to the adhesion rate for each particle size in FIG. 5, it can be clearly seen that particles having a small particle size respond greatly to the control of electrostatic force.
以上のとおり、小さいパーティクルほど静電気力で制御しやすく、現在問題となっている半導体基板上のパーティクルに対して静電気力が有効に作用することが分った。 As described above, it has been found that the smaller particles are easier to control with electrostatic force, and the electrostatic force effectively acts on the particles on the semiconductor substrate, which is currently a problem.
本発明は、帯電したパーティクルと汚染防止対象周囲の同極性電場との静電反発力を利用して、汚染防止対象へのパーティクルの付着を防止するものである。 The present invention uses the electrostatic repulsion force between charged particles and the same polarity electric field around the contamination prevention target to prevent the particles from adhering to the contamination prevention target.
下記に本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、実施形態は単なる一例であって、本発明は実施形態に限定されるものではない。また、実施形態では、基板として半導体基板を例にして説明するが、基板は半導体ウェハに限らず、フラットパネルディスプレイその他の被処理基板でよく、欠陥の原因となるパーティクルは、微粒子状物質を指し、ダスト、ゴミ、粉塵、塵、パウダー、分子状汚染物などを含むものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the embodiments. In the embodiments, a semiconductor substrate is described as an example of the substrate. However, the substrate is not limited to a semiconductor wafer, and may be a flat panel display or other substrate to be processed. The particles that cause defects indicate fine particles. , Dust, dust, dust, dust, powder, and molecular contaminants.
〔実施形態1〕
図6は、実施形態1の大気搬送装置(ローダモジュール)を示す。本例は、大気中のパーティクルをイオン発生装置を用いて正又は負に帯電させて、半導体基板の周囲に作った同極性の電場によって帯電したパーティクルを反発することで、半導体基板表面へのパーティクルの付着を防止する。
Embodiment 1
FIG. 6 shows the atmospheric conveyance device (loader module) of the first embodiment. In this example, particles in the atmosphere are charged positively or negatively using an ion generator, and the charged particles are repelled by an electric field of the same polarity created around the semiconductor substrate. To prevent adhesion.
図6は、図1に示したと同様の大気搬送装置20に、直流(DC)電源7及びコロナ放電を用いたイオン発生装置6を設けたものである。直流(DC)電源7は、半導体基板1に接続され、搬送又は保管しているときの半導体基板1に電圧を印加する。その結果半導体基板1の表面には印加した電圧と同極性の電位が現れる。同時にイオン発生装置6からのイオンにより、装置20内のパーティクルは半導体基板1へ印加した電位と同極性の電荷が付与される。このような電荷を与えられたパーティクルは半導体基板1との間で静電的な反発力を受けるため、半導体基板1へ到達することなく排気され、汚染を防止することができる。パーティクルの帯電極性は正・負どちらでもよく、パーティクルの電荷と半導体基板に印加する電圧とを同極性にすれば同様の効果を得ることができる。
FIG. 6 shows an
また、パーティクルの帯電は、コロナ放電を用いたイオン発生装置によるイオン付着に限らず、その他の原理によるイオン発生装置によるイオン付着、紫外線光源からでる紫外光による光電子放出、電離放射線発生装置及び放射性同位元素からでる電離放射線によるパーティクルのイオン化、電子銃からでる電子の付着など、適宜の方法によることができる。このとき半導体基板1には、パーティクルの帯電極性と同じ極性の電圧を半導体基板1に印加する必要がある。 In addition, the charging of particles is not limited to the ion adhesion by an ion generator using corona discharge, but by other principles, the ion adhesion by an ion generator, the photoelectron emission by ultraviolet light emitted from an ultraviolet light source, the ionizing radiation generator and the radioactive isotope. An appropriate method such as ionization of particles by ionizing radiation emitted from an element or adhesion of electrons emitted from an electron gun can be used. At this time, it is necessary to apply a voltage having the same polarity as the charged polarity of the particles to the semiconductor substrate 1.
パーティクルの帯電に紫外線を利用する場合には、オゾンが発生する可能性があるためさらに排気設備を備えるようにしてもよい。また、雰囲気を窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性な気体に置換することで、オゾンの発生原因である酸素を除去すれば排気設備を設置する必要はなく、例えば300nm以下のより短波長でより高いパワーの紫外線を使用することができ、パーティクルの帯電効率を向上させることができる。 When ultraviolet rays are used for charging the particles, ozone may be generated, and an exhaust system may be further provided. In addition, by replacing the atmosphere with an inert gas such as nitrogen, argon, or helium, it is not necessary to install an exhaust facility if oxygen that is the cause of ozone generation is removed, for example, at a shorter wavelength of 300 nm or less. Higher power ultraviolet rays can be used, and the charging efficiency of particles can be improved.
ここで、汚染物質となるパーティクルは、数mmから数nm程度の大きさのパーティクル、及び数nm以下のおおきさの分子状の汚染を含み、前記の帯電方法を適用できるものであれば、その形状、粒径、材質、相状態は問わない。 Here, the particle as a contaminant includes a particle having a size of several mm to several nm and a molecular contamination having a size of several nm or less, and if the above charging method can be applied, The shape, particle size, material, and phase state are not limited.
半導体基板へ電圧を印加するタイミングは、半導体基板が搬送用アームに乗り、半導体基板と周囲の構造物間に放電が起きない程度の間隔ができてからが望ましく、基板の搬出時にも同様に放電を起こさないよう事前に電圧の印加を停止する必要がある。半導体基板への印加電圧終了後も基板に電荷がする場合は、逆の極性の電圧をわずかに印加して除電することもできる。 It is desirable that the voltage is applied to the semiconductor substrate after the semiconductor substrate has been placed on the transfer arm and there is sufficient space between the semiconductor substrate and the surrounding structure so that no discharge will occur. It is necessary to stop the application of voltage in advance so as not to cause the failure. If the substrate is charged even after the voltage applied to the semiconductor substrate is completed, the charge can be removed by slightly applying a voltage of the opposite polarity.
〔実施形態2〕
次に、図7に示す、例えばロードロックモジュールの後段に設けられる真空搬送装置30における例を説明する。真空搬送装置30は、大気搬送装置10と同様、ゲートバルブ4、半導体基板1を搬送する搬送アーム2を備え、さらにガス導入口9を備えている。装置20内では空気が存在しないので、電極間の放電を利用するコロナ放電等を用いたイオン発生装置を使用することはできない。しかし、紫外光発生装置8を設けて、装置20内のパーティクルに紫外線を照射し、光電子放出によってパーティクルを正に帯電させることができる。真空中ではオゾンが発生することがないので、短波長の紫外線を高出力で使用することができ、大気中と比べて帯電効果を高めることができる。
[Embodiment 2]
Next, an example in the
また、真空中でも使用できるイオン発生装置、電離放射線発生装置、放射性同位元素、電子銃なども使用可能である。これらについては、イオン、放射線、電子の飛行距離が大気中と比べて長くなるので、より広い範囲のパーティクルを帯電させることができる。さらに、ガス導入口9からガスを導入しながらプラズマを生成してパーティクルを帯電させてもよい。いずれにせよ、半導体基板1には、DC電源7から帯電したパーティクルと同極性の電圧が印加される。
In addition, an ion generator, an ionizing radiation generator, a radioisotope, an electron gun, etc. that can be used even in a vacuum can be used. For these, the flight distance of ions, radiation, and electrons is longer than in the atmosphere, so that a wider range of particles can be charged. Furthermore, the particles may be charged by generating plasma while introducing gas from the gas inlet 9. In any case, a voltage having the same polarity as the charged particles from the
パーティクルの帯電装置の設置場所は、パーティクルの発生源近く、パーティクル発生源と半導体基板の間、あるいはパーティクルが集積する場所が挙げられる。例えば、図7のようなガス導入口周辺、又は図8に示すようなパーティクルの蓄積しやすい装置下部などが効果的である。 The particle charging device may be installed near the particle generation source, between the particle generation source and the semiconductor substrate, or at a location where particles accumulate. For example, the vicinity of the gas inlet as shown in FIG. 7 or the lower part of the apparatus where particles are likely to accumulate as shown in FIG. 8 is effective.
〔実施形態3〕
実施形態1及び2では、半導体基板の搬送装置に本発明を適用した例を示したが、本発明による汚染防止は、搬送装置のみならず、プロセス装置、ロードロックモジュール、半導体基板保管装置、半導体検査装置に適用することができる。適用する装置の雰囲気(真空、大気、又は不活性ガス)に応じて、これに適したパーティクルの帯電方法を選択し、パーティクルの帯電と同じ極性の電圧を半導体基板に印加するようにすればよい。また、帯電装置の配置場所も、実施形態1,2と同様に適宜採用することができる。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, an example in which the present invention is applied to a semiconductor substrate transfer apparatus has been described. However, contamination prevention according to the present invention is not limited to a transfer apparatus, but is also a process apparatus, a load lock module, a semiconductor substrate storage apparatus, and a semiconductor. It can be applied to inspection equipment. Depending on the atmosphere of the device to be applied (vacuum, air, or inert gas), a suitable particle charging method may be selected and a voltage having the same polarity as the particle charging may be applied to the semiconductor substrate. . In addition, the charging device can be appropriately disposed as in the first and second embodiments.
半導体検査装置は、基板上のパーティクルを検査する装置でもあるから、装置内のパーティクルの発生はきびしく管理する必要があり、本発明の適用の効果は大きい。 また、半導体保管装置においても本発明による小型の装置を取り付ければ効果的である。 Since the semiconductor inspection apparatus is also an apparatus for inspecting particles on a substrate, it is necessary to strictly control the generation of particles in the apparatus, and the effect of the application of the present invention is great. In addition, it is effective to attach a small device according to the present invention to a semiconductor storage device.
〔実施形態4〕
実施形態1〜3では、半導体基板に直接電圧を印加し帯電したパーティクルを反発させたが、半導体基板へ直接電圧を印加する代わりに、半導体基板のチャック・クランプ・搬送するアーム、保持する台などに電圧を印加してもよい。図9は、図6と同じ大気搬送装置20において、搬送アーム2に電圧を印加した例を示す。いずれにせよ、半導体基板の周囲に帯電したパーティクルに反発力を与える電場が形成されればよい。この実施形態は、半導体基板に直接電圧を印加できない場合には特に有効である。
[Embodiment 4]
In the first to third embodiments, a voltage is directly applied to the semiconductor substrate to repel the charged particles. Instead of directly applying the voltage to the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is chucked, clamped, transported arm, a holding table, etc. A voltage may be applied to. FIG. 9 shows an example in which a voltage is applied to the
〔実施形態5〕
実施形態1〜4では、汚染防止の対象として半導体基板を挙げたが、前述のように汚染防止の対象は半導体基板に限らない。本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ(FPD)基板、半導体基板搬送用アーム、処理室の内壁、処理室の窓、レチクル、マスク、レンズ、ミラー、基板検査装置内部などのパーティクル汚染の防止にも適用できる。ただし、FPD基板、処理室の窓、レチクル、マスク、レンズ、ミラーなどの絶縁体で構成されているものは直接電圧を印加することができないが、周囲の導電体に電圧を印加するようにすればよい。処理室の窓、レンズ、ミラーについては、その表面に透明導電性膜をコーティングし、直流電圧を印加することにより、表面へのパーティクルの付着を防止することができる。
[Embodiment 5]
In the first to fourth embodiments, the semiconductor substrate is cited as an object of pollution prevention. However, as described above, the object of pollution prevention is not limited to the semiconductor substrate. The present invention is also applicable to prevention of particle contamination such as flat panel display (FPD) substrates, semiconductor substrate transfer arms, processing chamber inner walls, processing chamber windows, reticles, masks, lenses, mirrors, and substrate inspection equipment. it can. However, a voltage composed of an insulator such as an FPD substrate, a processing chamber window, a reticle, a mask, a lens, or a mirror cannot directly apply a voltage, but it can be applied to a surrounding conductor. That's fine. As for the windows, lenses, and mirrors in the processing chamber, the surface can be coated with a transparent conductive film, and by applying a DC voltage, particles can be prevented from adhering to the surface.
〔実施形態6〕
雰囲気中の帯電していないパーティクルに対して帯電装置を用いて積極的に電荷を与えているが、雰囲気中のすでに帯電しているパーティクルに対しては帯電装置を用いなくとも、パーティクルの電荷の極性と同極性の電圧を汚染防止対象に印加するだけで、汚染防止効果を得ることができる。本例では、帯電装置を使用しないで、汚染防止対象周囲に直流電場を形成するのみとした。プラズマ処理装置の真空室においても、プラズマが発生していない状態では、同様の効果を奏する。
[Embodiment 6]
The charging device is used to positively charge the uncharged particles in the atmosphere, but the charged particles are not charged to the already charged particles in the atmosphere without using the charging device. A pollution prevention effect can be obtained simply by applying a voltage having the same polarity as the polarity to the pollution prevention target. In this example, only a DC electric field is formed around the contamination prevention object without using a charging device. Even in the vacuum chamber of the plasma processing apparatus, the same effect can be obtained when no plasma is generated.
〔実施形態7〕
半導体基板に与える電圧の大きさは、前述の実験(図2〜5参照)から分るように、対象とするパーティクルの大きさによって異なる。したがって、本例では、予め実験を行って、パーティクルの大きさに応じて、印加電圧を決めるようにした。
[Embodiment 7]
The magnitude of the voltage applied to the semiconductor substrate varies depending on the size of the target particle, as can be seen from the above-described experiment (see FIGS. 2 to 5). Therefore, in this example, an experiment was performed in advance, and the applied voltage was determined according to the size of the particles.
〔実施形態8〕
本例では、さらにパーティクル汚染防止効果を高めるために、基板へ与える電圧とは逆極性の電圧を印加した部材を基板付近に配置して、電位勾配を大きくするだけではなく、効率的にその部材に帯電したパーティクルをトラップするようにした。これにより、汚染防止効果をさらに高めることができる。
[Embodiment 8]
In this example, in order to further enhance the effect of preventing particle contamination, a member to which a voltage having a reverse polarity to the voltage applied to the substrate is placed in the vicinity of the substrate to increase the potential gradient, and the member efficiently. Trapped charged particles. Thereby, the contamination prevention effect can be further enhanced.
1、11、12…半導体基板
2…搬送アーム
3…駆動装置
4…ゲートバルブ
5…空気清浄フィルタ(FFU)
6、19…イオン発生装置
7…直流電源
8…UV光発生装置
15…ダクト(風洞)
10、20…大気搬送装置
30…真空搬送装置
DESCRIPTION OF
6, 19 ...
10, 20 ...
Claims (21)
前記部材の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置とを備え、
(1)前記室内は、搬送装置内であり、前記部材は、該搬送装置内の部材、
(2)前記室内は、ロードロック室内であり、前記部材は、該ロードロック室内の部材、及び
(3)前記室内は、基板検査装置内であり、前記部材は、該基板検査装置内の部材、
のうちのいずれか1つであって、
前記パーティクルが前記部材へ付着するのを防止するパーティクル付着防止装置。 A particle charging device for charging particles in a room atmosphere in which members are arranged;
An electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the member;
(1) The room is in a transfer device, and the member is a member in the transfer device,
(2) The chamber is a load lock chamber, and the member includes a member in the load lock chamber, and
(3) The room is in a substrate inspection apparatus, and the member is a member in the substrate inspection apparatus,
One of the following:
A particle adhesion preventing apparatus for preventing the particles from adhering to the member.
前記部材の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置と
を備え、
前記パーティクル帯電装置は、コロナ放電を利用する装置、紫外線発生装置、電離放射線発生装置及び電子銃のうちのいずれか1つであるパーティクル付着防止装置。 A particle charging device for charging particles in a room atmosphere in which members are arranged;
An electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the member;
With
The particle charging apparatus, devices utilizing corona discharge, ultraviolet ray generator device, ionizing radiation generator and any one der Rupa Tikuru adhesion preventing device of the electron gun.
パーティクル付着防止装置。Particle adhesion prevention device.
前記部材の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置と、An electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the member;
前記部材の周囲に形成される電場と逆極性の電場を形成する逆極性電場形成装置と、A reverse polarity electric field forming device for forming an electric field having a reverse polarity to the electric field formed around the member;
を備え、With
前記逆極性電場形成装置は前記部材の近傍に備えられ、前記パーティクルをトラップすることにより、前記パーティクルが前記部材へ付着するのを防止するパーティクル付着防止装置。 The reverse polarity electric field forming device is provided in the vicinity of the member, and prevents the particles from adhering to the member by trapping the particles.
前記装置内に空気を導入する空気清浄フィルタと
前記装置内のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と
前記被処理基板又は前記被処理基板の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置とを備えた大気搬送装置。 An atmospheric transfer device for transferring a substrate to be processed,
An air cleaning filter for introducing air into the apparatus; a particle charging apparatus for charging particles in the apparatus; and an electric field that forms an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the substrate to be processed or the substrate to be processed An atmospheric conveyance device comprising a forming device.
前記装置内のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と
前記被処理基板又は前記被処理基板の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置と、
を備え、
前記パーティクル帯電装置は、コロナ放電を利用する装置、紫外線発生装置、電離放射線発生装置及び電子銃のうちのいずれか1つである真空搬送装置。 A vacuum transfer device for transferring a substrate to be processed,
A particle charging device for charging particles in the device, and an electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the substrate to be processed or the substrate to be processed ;
Equipped with a,
The particle charging apparatus, devices utilizing corona discharge, ultraviolet ray generator device, ionizing radiation generator and any one der Ru vacuum transfer apparatus of the electron gun.
前記半導体基板が配置される空間のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電装置と、
前記半導体基板又は前記半導体基板の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成装置と、
を備え、
前記パーティクル帯電装置は、コロナ放電を利用する装置、紫外線発生装置、電離放射線発生装置及び電子銃のうちのいずれか1つである半導体製造装置。 In semiconductor manufacturing equipment that transports and processes semiconductor substrates,
A particle charging device for charging particles in a space in which the semiconductor substrate is disposed;
An electric field forming device for forming an electric field having the same polarity as the charged polarity of the particles around the semiconductor substrate or the semiconductor substrate ;
Equipped with a,
The particle charging apparatus, devices utilizing corona discharge, ultraviolet ray generator device, ionizing radiation generator and any one der Ru semiconductor manufacturing device of the electron gun.
前記部材の周囲に前記パーティクルの帯電極性と同じ極性の電場を形成する電場形成ステップとを含み、
前記パーティクル帯電ステップは、コロナ放電を利用する装置、紫外線発生装置、電離放射線発生装置及び電子銃のうちの1つで行われることにより、
前記パーティクルが前記部材へ付着するのを防止するパーティクル付着防止方法。 A particle charging step for charging particles in the room atmosphere in which the member is disposed;
Forming an electric field of the same polarity as the charged polarity of the particles around the member, and
The particle charging step is performed by one of an apparatus using corona discharge, an ultraviolet ray generator, an ionizing radiation generator, and an electron gun.
A particle adhesion preventing method for preventing the particles from adhering to the member.
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