JP2009238861A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の周縁部から汚染物質を良好に除去することができ、処理時間を短縮することができる基板処理装置および基板処理方法を提供すること。
【解決手段】基板処理装置1は、互いに硬さの異なる第1ブラシ17および第2ブラシ18を備えている。基板処理装置1は、スピンチャック3により回転されるウエハWの周縁部に第1および第2ブラシ17,18を当接させることにより当該周縁部を洗浄することができる。硬質の第1ブラシ17は、ウエハWの周縁部に強固に付着した汚染物資を比較的短時間で良好に剥離させて除去することができる。また、軟質の第2ブラシ18は、弾性変形することによりウエハWの周縁部に密着され、第1ブラシ17によって除去できない細かな汚染物質を良好に除去することできる。
【選択図】図2

Description

この発明は、基板をブラシで洗浄処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)の周縁部の汚染が、ウエハの処理品質に対して無視できない影響を与える場合がある。そのため、最近では、ウエハの周縁部の洗浄に対する要求が高まっている。
ウエハの周縁部の洗浄に関する先行技術としては、たとえば、ウエハの周縁部にブラシを当接させるとともに、ウエハとブラシとの当接部分に純水などの処理液を供給しつつ、ウエハおよびブラシをそれぞれの中心軸線まわりに回転させることにより、ウエハの周縁部に付着している汚染物質を除去する構成が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2007−273612号公報
ところが、この提案にかかる装置では、ウエハの周縁部に付着している汚染物質を良好に除去できないおそれがある。すなわち、従来の装置では、通常、軟らかいブラシが用いられるため、ウエハの周縁部に強固に付着している汚染物質を除去し難い場合がある。また、強固に付着している汚染物質を除去するために洗浄時間を長くとる必要があり、スループットが悪化するという問題もある。
そこで、この発明の目的は、基板の周縁部から汚染物質を良好に除去することができ、処理時間を短縮することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
前記目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板(W)を保持する基板保持手段(3)と、この基板保持手段に保持された基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシであって、互いに硬さの異なる硬質ブラシ(17)および軟質ブラシ(18)と、前記硬質ブラシを移動させて、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に前記硬質ブラシを当接させる第1移動手段(25a,26a)と、前記軟質ブラシを移動させて、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に前記軟質ブラシを当接させる第2移動手段(25b,26b)と、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部と当該基板の周縁部に当接された前記硬質ブラシおよび/または軟質ブラシとを当該当接状態を保持して相対移動させる相対移動手段(13)と、前記第1移動手段および相対移動手段を制御することにより、前記硬質ブラシによって前記基板保持手段に保持された基板の周縁部を洗浄する第1洗浄工程(S4,S5)と、前記第2移動手段および相対移動手段を制御することにより、前記軟質ブラシによって前記基板保持手段に保持された基板の周縁部を洗浄する第2洗浄工程(S6,S8)とを行わせる制御手段(43)とを含む、基板処理装置(1)である。
なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すものとする。
この発明によれば、制御手段が第1移動手段を制御することにより、基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシである硬質ブラシを、基板保持手段に保持された基板の周縁部に当接させることができる。さらに、制御手段が相対移動手段を制御することにより、基板の周縁部と硬質ブラシとの当接状態が保持された状態で、基板の周縁部と硬質ブラシとを相対移動させて、硬質ブラシによって基板の周縁部を洗浄する第1洗浄工程を行うことができる。同様に、制御手段が第2移動手段および相対移動手段を制御することにより、基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシであって硬質ブラシよりも軟らかい軟質ブラシによって基板の周縁部を洗浄する第2洗浄工程を行うことができる。
硬質ブラシは、軟質ブラシよりも硬いので、軟質ブラシに比べて基板の周縁部に強固に付着している汚染物質を基板から良好に、かつ、比較的短時間で剥離させることができる。これにより、基板の周縁部に強固に付着している汚染物質を除去することができる。また、軟質ブラシは、硬質ブラシよりも軟らかいので、硬質ブラシに比べて基板の周縁部に当接されたときに当該周縁部に密着される。したがって、軟質ブラシは、硬質ブラシによって除去できない汚染物質(たとえば細かな汚染物質など)を良好に除去することができる。これにより、基板の周縁部から汚染物質を良好に除去することができる。さらに、基板の周縁部に強固に付着している汚染物質を硬質ブラシによって比較的短時間で剥離させることができるので、基板の洗浄時間(処理時間)を短縮することができる。
請求項2記載の発明は、前記制御手段は、第1および第2移動手段ならびに相対移動手段を制御して、基板の周縁部における同一の領域に対して、前記第1洗浄工程を終了させた後に前記第2洗浄工程を終了させるものである、請求項1記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板の周縁部における同一の領域に対して、第1洗浄工程が終了された後に第2洗浄工程が終了される。すなわち、硬質ブラシによって除去されなかった汚染物質などを軟質ブラシよって除去する仕上げ洗浄によって前記同一の領域に対する洗浄が終了される。したがって、たとえば、第1および第2洗浄工程を同時に終了させた場合や、第2洗浄工程を先に終了させた場合に比べて、基板の周縁部から汚染物質を良好に除去することができる。
請求項3記載の発明は、前記硬質ブラシおよび軟質ブラシは、それぞれ、基板の一方面および他方面の両面の周縁領域(8,9)を洗浄できるものであり、前記制御手段は、第1および第2移動手段ならびに相対移動手段を制御して、前記硬質ブラシおよび軟質ブラシを、それぞれ、前記一方面の周縁領域および前記他方面の周縁領域に同時に当接させて、前記一方面に対する第1洗浄工程と、前記他方面に対する第2洗浄工程とを同時に行わせるものである、請求項1または2記載の基板処理装置である。
この発明によれば、硬質ブラシおよび軟質ブラシによって、それぞれ、基板の一方面および他方面の両面の周縁領域を洗浄することができる。さらに、硬質ブラシおよび軟質ブラシが、それぞれ、基板の一方面の周縁領域および他方面の周縁領域に同時に当接されて、前記一方面の周縁領域に対する第1洗浄工程と前記他方面の周縁領域に対する第2洗浄工程が同時に行われるので、処理時間をさらに短縮することができる。
請求項4記載の発明は、前記硬質ブラシは、前記軟質ブラシよりも硬い粒子が保持されたブラシを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、軟質ブラシよりも硬い粒子が硬質ブラシに保持されているので、この粒子によって、基板の周縁部に付着している汚染物質を良好に剥離させることができる。そして、この剥離された汚染物質を硬質ブラシおよび軟質ブラシによって除去することで、基板の周縁部から汚染物質を良好に除去することができる。
請求項5記載の発明は、前記軟質ブラシは、スポンジブラシを含み、前記硬質ブラシは、前記軟質ブラシよりも圧縮弾性率の高いスポンジブラシを含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、硬質ブラシが軟質ブラシよりも圧縮弾性率の高いスポンジブラシを含むので、軟質ブラシに比べて、基板の周縁部に付着している汚染物質を良好に剥離させることができる。
請求項6記載の発明は、基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシである硬質ブラシを基板の周縁部に当接させて当該周縁部を洗浄する第1洗浄工程と、基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシであって前記硬質ブラシよりも軟質の軟質ブラシを前記基板の周縁部に当接させて当該周縁部を洗浄する第2洗浄工程とを含む、基板処理方法である。
この発明によれば、請求項1に関連して述べた作用効果と同様な作用効果を達成することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す平面図である。また、図2は、図1に示す基板処理装置1の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置1は、基板の一例としての半導体ウエハW(以下、単に「ウエハW」という。)を1枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置1は、隔壁で区画された処理室2内に、ウエハWを水平に保持して回転させるスピンチャック3(基板保持手段)と、ウエハWの表面(本実施形態では上面)および裏面(本実施形態では下面)にそれぞれ処理液を供給するための表面ノズル4および裏面ノズル5と、ウエハWの周縁部を洗浄するための第1ブラシ機構6および第2ブラシ機構7とを備えている。ウエハWの周縁部とは、表面の周縁領域8、裏面の周縁領域9および周端面10を含む部分をいう。また、周縁領域8,9とは、たとえば、ウエハWの周端縁から幅数ミリメートル程度の環状の領域をいう。
スピンチャック3は、この実施形態では、真空吸着式のチャックである。スピンチャック3は、鉛直な方向に延びたスピン軸11と、このスピン軸11の上端に取り付けられて、ウエハWを水平な姿勢でその裏面(下面)を吸着して保持する吸着ベース12と、スピン軸11と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ13(相対移動手段)とを備えている。ウエハWの裏面が吸着ベース12に吸着保持された状態で、スピンモータ13が駆動されることにより、スピン軸11の中心軸線まわりにウエハWが回転される。
表面ノズル4および裏面ノズル5には、それぞれ処理液供給管14および処理液供給管15が接続されている。これらの処理液供給管14,15には、処理液バルブ16を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給される。表面ノズル4は、処理液供給管14を通して供給される処理液を、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面の中央に向けて吐出する。また、裏面ノズル5は、処理液供給管15を通して供給される処理液を、スピンチャック3に保持されたウエハWの裏面の周端縁と吸着ベース12との間に向けて吐出する。
ノズル4,5に供給される処理液としては、たとえば純水(脱イオン水)が用いられている。処理液は、純水に限らず、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水(水素水)または磁気水などの機能水であってもよいし、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液であってもよい。
第1および第2ブラシ機構6,7は、それぞれ、ウエハWの周縁部を洗浄するための互いに硬さの異なる第1ブラシ17(硬質ブラシ)および第2ブラシ18(軟質ブラシ)を備えている。第1ブラシ17は、たとえば、弾性変形可能な硬質の多孔質材料からなる合成樹脂製の母材と、この母材の外表面を含む範囲に保持された多数の砥粒とを有している。具体的には、たとえば、PU(ポリウレタン)製の圧縮弾性率が高い(たとえば、0.3Mpa以上)のスポンジブラシが第1ブラシ17の母材として用いられ、このPU製の母材の外表面を含む範囲に、粒径が2μm程度の多数のシリカ粒子が溶融結合されている。また、第2ブラシ18は、第1ブラシ17よりも軟質であり、たとえば、合成樹脂製の弾性変形可能な軟質の多孔質材料からなる。具体的には、PVA(ポリビニルアルコール)製の圧縮弾性率が低い(たとえば、0.01Mpa程度)スポンジブラシが第2ブラシ18として用いられている。
本実施形態では、第1および第2ブラシ機構6,7がそれぞれ同種の構成を有しており、第1および第2ブラシ17,18の形状が同じにされている。したがって、以下では、第1ブラシ機構6および第1ブラシ17について説明し、第2ブラシ機構7および第2ブラシ18についての説明は省略する。第2ブラシ機構7および第2ブラシ18に対応する構成の名称および符号は、第1ブラシ機構6および第1ブラシ17の構成の後ろに括弧書きで示す。
第1ブラシ機構6aは、スピンチャック3によるウエハWの保持位置よりも上方で水平に延びる揺動アーム19a(揺動アーム19b)と、揺動アーム19aの先端下方で保持された第1ブラシ17と、ウエハWの回転範囲外に配置され、揺動アーム19aの基端部を下方から支持するアーム支持軸20a(アーム支持軸20b)とを備えている。
揺動アーム19aの先端部には、鉛直方向に延びる回転軸21a(回転軸21b)が回転可能に設けられており、回転軸21aの下端部は揺動アーム19aの先端部から下方に突出している。回転軸21aの下端部には、ホルダ取付部22a(ホルダ取付部22b)を介してブラシホルダ23a(ブラシホルダ23b)が取り付けられている。第1ブラシ17は、このブラシホルダ23aによって保持されている。回転軸21aには、揺動アーム19aの内部において、第1ブラシ17を自転させるためのブラシ自転機構24a(ブラシ自転機構24b)が結合されており、このブラシ自転機構24aの駆動力が回転軸21aに入力されることにより、第1ブラシ17が自転するようになっている。
一方、アーム支持軸20aには、第1移動手段(第2移動手段)としての昇降駆動機構25a(昇降駆動機構25b)および揺動駆動機構26a(揺動駆動機構26b)が結合されている。昇降駆動機構25aの駆動力がアーム支持軸20aに入力されると、揺動アーム19aおよびアーム支持軸20aが一体的に上下動される。また、揺動駆動機構26aの駆動力がアーム支持軸20aに入力されると、アーム支持軸20aを支点として揺動アーム19aが水平に揺動される。
昇降駆動機構25aおよび揺動駆動機構26aの駆動力をアーム支持軸20aに入力させることにより、第1ブラシ17がウエハWの周縁部に当接して当該周縁部を洗浄する処理位置と、前記処理位置から退避して待機するときの待機位置との間で、揺動アーム19aを移動させることができる。図1に、第1ブラシ17が処理位置にあるときの揺動アーム19aの位置を二点鎖線で示し、第1ブラシ17が待機位置にあるときの揺動アーム19aの位置を実線で示す。同様に、第2ブラシ18が処理位置にあるときの揺動アーム19bの位置を二点鎖線で示し、第2ブラシ18が待機位置にあるときの揺動アーム19bの位置を実線で示す。
図3は、第1ブラシ17(第2ブラシ18)およびその周辺の構成を示す断面図である。
ホルダ取付部22aは、円環状をなす板状の上壁部27a(上壁部27b)と、この上壁部27aに一体的に結合され、上壁部27aの周縁から下方に向けて延びる円筒状の側壁部28a(側壁部28b)とを備えている。回転軸21aは、上壁部27aを挿通しており、当該上壁部27aに固定されている。また、側壁部28aの内周面には、雌ねじ部29a(雌ねじ部29b)が形成されている。ブラシホルダ23aには、その上端部に雄ねじ部33a(雄ねじ部33b)が形成されており、この雄ねじ部33aが雌ねじ部29aにねじ込まれることにより、ブラシホルダ23aがホルダ取付部22aに取り付けられている。
ブラシホルダ23aは、円柱状の樹脂ブロック30a(樹脂ブロック30b)と、樹脂ブロック30aの中心軸線上に配置され、上端部が樹脂ブロック30aの下面に挿入されて固定された芯材31a(芯材31b)と、この芯材31aの下端に取り付けられたプレート32a(プレート32b)とを備えている。芯材31aの下端部には、ねじ孔が形成されており、このねじ孔にプレート32aの中心を貫通するボルト34a(ボルト34b)がねじ込まれることにより、プレート32aが芯材31aに取り付けられている。また、前述の雄ねじ部33aは、樹脂ブロック30aの上端部に形成されている。
第1ブラシ17は、鉛直軸線まわりに回転対称な鼓状に形成されており、芯材31aに外嵌された状態で、樹脂ブロック30aとプレート32aとの間で挟持されている。第1ブラシ17は、ウエハWの表面の周縁領域8および周端面10を洗浄するための上側洗浄部35a(上側洗浄部35b)と、この上側洗浄部35aの下端に一体的に結合され、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10を洗浄するための下側洗浄部36a(下側洗浄部36b)とを備えている。
上側洗浄部35aは、その上部37a(上部37b)が円筒状をなし、下部38a(下部38b)が下方に向けて狭まる倒立円錐台状をなしている。上側洗浄部35aの下部38aの側面は、上端縁が上部37aの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して45度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。この上側洗浄部35aにおいて、下部38aの側面がウエハWの表面の周縁領域8および周端面10を洗浄するための上側洗浄面39a(上側洗浄面39b)となっている。
また、下側洗浄部36aは、上側洗浄部35aの下端に一体的に結合されて、上側洗浄部35aと中心軸線を共有するように配置されている。この下側洗浄部36aは、上部40a(上部40b)が下方に向けて拡がる円錐台状をなし、下部41a(下部41b)が円筒状をなしている。下側洗浄部36aの上部40aの側面は、上端縁が上側洗浄部35aの下部38aの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して45度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。また、上部40aの側面の下端縁は、下部41aの側面の上端縁に連続している。この下側洗浄部36aにおいて、上部40aの側面がウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10を洗浄するための下側洗浄面42a(下側洗浄面42b)となっている。
図4は、基板処理装置1の電気的構成を説明するためのブロック図である。
基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む制御部43(制御手段)を備えている。この制御部43には、使用者によって処理レシピ(ウエハWの処理のための各種条件)を入力するためのレシピ入力キー44が接続されている。制御部43には、スピンモータ13、昇降駆動機構25a,25b、揺動駆動機構26a,26b、ブラシ自転機構24a,24b、処理液バルブ16などが制御対象として接続されている。
制御部43が、スピンモータ13、昇降駆動機構25aおよび揺動駆動機構26aを制御することにより、鉛直な軸線まわりに回転されたウエハWの周縁部に第1ブラシ17が当接され(図8参照)、当該周縁部が第1ブラシ17によって洗浄される。また、制御部43が、スピンモータ13、昇降駆動機構25bおよび揺動駆動機構26bを制御することにより、鉛直な軸線まわりに回転されたウエハWの周縁部に第2ブラシ18が当接され(図8参照)、当該周縁部が第2ブラシ18によって洗浄される。制御部43は、第1ブラシ17および第2ブラシ18の何れか一方のみを用いてウエハWの周縁部を洗浄させることができるし、第1ブラシ17および第2ブラシ18の両方を用いてウエハWの周縁部を洗浄させることもできる。
図5は、第1ブラシ17のみを用いてウエハWの周縁部を洗浄したときの除去率と、第2ブラシ18のみを用いてウエハWの周縁部を洗浄したときの除去率を示すグラフである。
除去率とは、洗浄前のパーティクル数に対する除去されたパーティクル数(「洗浄前のパーティクル数」−「洗浄後のパーティクル数」)の割合である。たとえば、洗浄前のパーティクル数が1000個であり、洗浄後のパーティクル数が200個である場合には、除去率が80%となる。
図5に示すように、第1ブラシ17によるウエハWの周縁部の洗浄では、除去率が約70%であった。また、第2ブラシ18によるウエハWの周縁部の洗浄では、除去率が約37%であった。すなわち、第1ブラシ17による洗浄では、第2ブラシ18による洗浄に対して約2倍の高い除去率が得られた。
図6は、第1ブラシ17および第2ブラシ18の両方を用いたウエハWの処理の一例を説明するための工程図である。また、図7は、ウエハWの周縁部に対する第1および第2ブラシ17,18の当接状態と時間との関係を示すグラフである。図8は、ウエハWの処理中における第1および第2ブラシ17,18の側面図である。
ウエハWの処理に先立ち、使用者によって、レシピ入力キー44が操作されて、ウエハWの周端面10に対するブラシの押し付け量が設定されている。押し付け量とは、ウエハWの周端面10にブラシの洗浄面(上側洗浄面または下側洗浄面)を押し付けたときのブラシの弾性変形量をいう。
処理室2内にウエハWが搬入され、そのウエハWがスピンチャック3に保持されると(ステップS1)、制御部43によりスピンモータ13が制御されて、スピンチャック3によるウエハWの回転が開始される(ステップS2)。次いで、制御部43により処理液バルブ16が開かれて、表面ノズル4および裏面ノズル5からそれぞれウエハWの表面および裏面への処理液の供給が開始される(ステップS3)。
また、制御部43によりブラシ自転機構24a,24bが制御されて、第1および第2ブラシ17,18が自転させられる。その後、制御部43により昇降駆動機構25aおよび揺動駆動機構26aが制御されて、第1ブラシ17の下側洗浄面42aが、スピンチャック3により回転されるウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に当接される(ステップS4)。
具体的には、まず、昇降駆動機構25aが制御されて、第1ブラシ17がレシピ入力キー44から設定された押し付け量に応じた高さの位置に移動され、第1ブラシ17の下側洗浄面42aがウエハWの周端面10に対向する。次に、揺動駆動機構26aが制御されて、揺動アーム19aが旋回し、第1ブラシ17が水平移動される。これにより、第1ブラシ17の下側洗浄面42aがウエハWの周縁部に押し付けられ、ウエハWの周縁部が第1ブラシ17の下側洗浄面42aに食い込む。したがって、第1ブラシ17の下側洗浄面42aはウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に押し付けられる。このとき、スピンチャック3によりウエハWが回転されているので、第1ブラシ17の下側洗浄面42aは、ウエハWの周縁部に当接された状態で、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に対して相対移動する。そのため、第1ブラシ17の下側洗浄面42aがウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に擦り付けられ、当該周縁領域9および周端面10に強固に付着している汚染物質(たとえば、エッチング残渣やレジスト残渣など)が第1ブラシ17によって擦り取られ、除去される。このようにして、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に対する第1ブラシ17による洗浄(以下では、「第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄」という。)が行われる(第1洗浄工程)。
第1ブラシ17の下側洗浄面42aがウエハWに当接してから所定時間が経過すると、制御部43により昇降駆動機構25aが制御されて、第1ブラシ17が所定の高さまで下降される。これにより、第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄が終了され、図8に示すように、第1ブラシ17の上側洗浄面39aがウエハWの周縁部に押し付けられる(ステップS5)。また、第1ブラシ17が下降されるのとほぼ同時に、制御部43により昇降駆動機構25bおよび揺動駆動機構26bが制御されて、図8に示すように、第1ブラシ17の上側洗浄面39aがウエハWの周縁部に押し付けられた状態で、第2ブラシ18の下側洗浄面42bがウエハWの周縁部に押し付けられる(ステップS6)。
第1ブラシ17の上側洗浄面39aがウエハWの周縁部に押し付けられると、ウエハWの周縁部が第1ブラシ17の上側洗浄面39aに食い込み、第1ブラシ17の上側洗浄面39aがウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に押し付けられる。そして、第1ブラシ17の上側洗浄面39aがウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に擦り付けられて、ウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に対する第1ブラシ17による洗浄(以下では、「第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄」という。)が行われる(第1洗浄工程)。
また、第2ブラシ18の下側洗浄面42bがウエハWの周縁部に押し付けられることにより、第2ブラシ18の下側洗浄面42bにウエハWの周縁部が食い込み、第2ブラシ18の下側洗浄面42bがウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に押し付けられる。第2ブラシ18は、軟質のスポンジブラシであるので、弾性変形することにより、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に対して隙間なく密着する。
前述のように、ウエハWはスピンモータ13によって回転されているので、第2ブラシ18の下側洗浄面42bがウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に押し付けられると、第2ブラシ18の下側洗浄面42bが、ウエハWの周縁部に当接した状態で、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に対して相対移動される。これにより、第2ブラシ18の下側洗浄面42bがウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に擦り付けられて、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に付着している汚染物質が除去される。このようにして、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に対する第2ブラシ18による洗浄(以下では、「第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄」という。)が行われる(第2洗浄工程)。第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄は、ウエハWの裏面の周縁領域9および周端面10に対する仕上げ洗浄であり、第1ブラシ17によって除去されなかった汚染物質(たとえば細かな汚染物質や、第1ブラシ17から落ちてウエハWに付着した汚染物質など)は、当該洗浄において除去されるようになっている。
第1ブラシ17の上側洗浄面39aがウエハWに当接してから所定時間が経過すると、制御部43により昇降駆動機構25aおよび揺動駆動機構26aが制御されて、第1ブラシ17が待機位置に退避される(ステップS7)。これにより、第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄が終了される。また、第1ブラシ17が待機位置に戻される間に、ブラシ自転機構24aが停止されて、第1ブラシ17の回転が停止される。図7に示すように、第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄時間は、第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄時間とほぼ同じにされている。
一方、第2ブラシ18は、第1ブラシ17が待機位置に戻されるのとほぼ同時に、制御部43により昇降駆動機構25bが制御されて、所定の高さまで下降される。これにより、第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄が終了され、第2ブラシ18の上側洗浄面39bがウエハWの周縁部に押し付けられる。
図7に示すように、第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄時間は、第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄時間とほぼ同じにされている。また、図7に示すように、第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄は、第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄と終始並行して行われている。
第2ブラシ18の上側洗浄面39bがウエハWの周縁部に押し付けられると、ウエハWの周縁部が第2ブラシ18の上側洗浄面39bに食い込み、第2ブラシ18の上側洗浄面39bがウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に押し付けられる(ステップS8)。これにより、ウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に第2ブラシ18の上側洗浄面39bが隙間なく密着するとともに、第2ブラシ18の上側洗浄面39bがウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に擦り付けられて、当該周縁領域8および周端面10が洗浄される(第2洗浄工程)。
第2ブラシ18の上側洗浄面39bがウエハWに当接してから所定時間が経過すると、制御部43により昇降駆動機構25bおよび揺動駆動機構26bが制御されて、第2ブラシ18が待機位置に退避される(ステップS9)。これにより、ウエハWの表面の周縁領域8および周端面10に対する第2ブラシ18による洗浄(以下では、「第2ブラシ18によるウエハWの表面側への洗浄」という。)が終了される。また、第2ブラシ18が待機位置に戻される間に、ブラシ自転機構24bが停止されて、第2ブラシ18の回転が停止され、さらに、制御部43により処理液バルブ16が閉じられて、表面ノズル4および裏面ノズル5からの処理液の供給が停止される(ステップS10)。図7に示すように、第2ブラシ18によるウエハWの表面側への洗浄時間は、第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄時間とほぼ同じにされている。
その後は、制御部43によりスピンモータ13が制御されて、ウエハWが高速(たとえば、3000rpm)で回転される(ステップS11)。これにより、ウエハWに付着している処理液が振り切られ、ウエハWが乾燥される。ウエハWの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ13が停止されて、スピンチャック3によるウエハWの回転が停止される(ステップS12)。そして、ウエハWが静止した後、その処理済みのウエハWが処理室2から搬出されていく(ステップS13)。
以上のように本実施形態では、互いに硬さの異なる第1および第2ブラシ17,18を用いてウエハWの周縁部を洗浄することができる。第1ブラシ17は、圧縮弾性率が高くされており、さらに、その外表面を含む範囲に砥粒が保持されているので、ウエハWの周縁部に強固に付着している汚染物質をウエハWから良好に、かつ、比較的短時間で剥離させることができる。これにより、ウエハWの周縁部に強固に付着している汚染物質を除去して、除去率を高めることができる。また、第2ブラシ18は、圧縮弾性率が低くされているので、ウエハWの周縁部に当接されたときに当該周縁部に密着される。したがって、第2ブラシ18は、第1ブラシ17によって除去できなかった細かな汚染物質などを良好に除去することができる。これにより、清浄度(洗浄後のパーティクル数により判断される基準)を高めることができる。
すなわち本実施形態では、硬質ブラシである第1ブラシ17を用いることによってウエハWの周縁部に強固に付着している汚染物質を当該周縁部から除去して除去率を高めることができ、さらに、軟質ブラシである第2ブラシ18を用いることによって第1ブラシ17によって除去できなかった汚染物質を除去して清浄度を高めることができる。これにより、ウエハWの周縁部から汚染物質を良好に除去することができる。さらに、ウエハWの周縁部に強固に付着している汚染物質を第1ブラシ17によって比較的短時間で剥離させることができるので、ウエハWの洗浄時間(処理時間)を短縮することができる。
また本実施形態では、第1および第2ブラシ17,18が、それぞれ、ウエハWの表面の周縁領域8および裏面の周縁領域9に同時に当接されて(図8参照)、表面の周縁領域8に対する第1洗浄工程と裏面の周縁領域9に対する第2洗浄工程が同時に行われるので、処理時間が一層短縮されている。
さらに本実施形態では、ウエハWの周縁部における同一の領域に対して、第1洗浄工程が終了された後に第2洗浄工程が終了されるので、第2ブラシ18よる仕上げ洗浄を最後に行うことができる。これにより、たとえば第1ブラシ17から落ちてウエハWに付着した汚染物質などを良好に除去して、ウエハWの清浄度を高めることができる。
この発明の実施形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述のウエハWの処理の一例では、第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄時間、第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄時間、第2ブラシ18によるウエハWの表面側への洗浄時間、および、第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄時間が、それぞれほぼ同じに設定されている(図7参照)場合について説明したが、これらの洗浄時間は、それぞれ異なっていてもよいし、同じ長さのものが複数あってもよい。
たとえば図9に示すように、第1ブラシ17および第2ブラシ18のそれぞれに関して、ウエハWの表面側への洗浄時間と裏面側への洗浄時間とが同じに設定され(T1=T2、T3=T4)、さらに、第1ブラシ17による洗浄時間が、第2ブラシ18による洗浄時間より短くされていてもよい(T1=T2<T3=T4)。また、第1ブラシ17および第2ブラシ18のそれぞれに関して、ウエハWの表面側への洗浄時間と裏面側への洗浄時間とが同じに設定され(T1=T2、T3=T4)、さらに、第2ブラシ18による洗浄時間が、第1ブラシ17による洗浄時間より短くされていてもよい(T1=T2>T3=T4)。ただし、この場合であっても、ウエハWの周縁部における同一の領域に対して、第1洗浄工程が終了された後に第2洗浄工程が終了されるようにすることが好ましい。
また、前述のウエハWの処理の一例では、第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄と、第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄が終始並行して行われる(図7参照)場合について説明したが、ウエハWに対する処理はこれに限られない。すなわち、図10に示すように、第2ブラシ18によってウエハWの周縁部を洗浄するタイミングが全体的に早められ、第1ブラシ17によるウエハWの裏面側への洗浄が行われている途中で、第2ブラシ18によるウエハWの裏面側への洗浄が開始され、さらに、第1ブラシ17によるウエハWの表面側への洗浄が行われている途中で、第2ブラシ18によるウエハWの表面側への洗浄が開始されてもよい。この場合、図7と図10とを比較すれば解るように、ウエハWの周縁部の洗浄に要する時間を一層短縮することができる。
また、前述の実施形態では、スピンモータ13によってスピンチャック3に保持されたウエハWを回転させることにより、ウエハWの周縁部と、当該周縁部に当接されたブラシ(第1ブラシ17および/または第2ブラシ18)を相対移動させる場合について説明したが、これに限らず、ウエハWの回転を停止させた状態、または、ウエハWを回転させた状態で、ブラシをウエハWの周縁部に沿って移動させることにより、ウエハWの周縁部と当該周縁部に当接されたブラシとを相対移動させてもよい。
また、前述の実施形態では、第1および第2ブラシ機構6,7がそれぞれ同種の構成を有している場合について説明したが、これに限らず、第1および第2ブラシ機構6,7は、それぞれ異なる種の構成を有していてもよい。同様に、前述の実施形態では、第1および第2ブラシ17,18の形状が互いに同一である場合について説明したが、これに限らず、第1および第2ブラシ17,18は互いに異なる形状にされていてもよい。
また、前述の実施形態では、2本のブラシ(第1および第2ブラシ17,18)によってウエハWの周縁部を洗浄する場合について説明したが、これに限らず、3本以上のブラシを用いてウエハWの周縁部を洗浄してもよい。この場合、これらのブラシの硬さは、それぞれ異なっていてもよいし、同じ硬さのブラシが複数本含まれていてもよい。
また、前述の実施形態では、処理対象となる基板としてウエハWを取り上げたが、ウエハWに限らず、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などの他の種類の基板が処理対象とされてもよい。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図1に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。 第1ブラシ(第2ブラシ)およびその周辺の構成を示す断面図である。 基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 第1ブラシによってウエハの周縁部を洗浄したときと、第2ブラシによってウエハの周縁部を洗浄したときの除去率を示すグラフである。 基板処理装置によるウエハの処理の一例を説明するための工程図である。 ウエハの周縁部に対する第1および第2ブラシの当接状態と時間との関係を示すグラフである。 ウエハの処理中における第1および第2ブラシの側面図である。 基板処理装置によるウエハの処理の他の例における、ウエハの周縁部に対する第1および第2ブラシの当接状態と時間との関係を示すグラフである。 基板処理装置によるウエハの処理のさらに他の例における、ウエハの周縁部に対する第1および第2ブラシの当接状態と時間との関係を示すグラフである。
符号の説明
1 基板処理装置
3 スピンチャック(基板保持手段)
8 周縁領域
9 周縁領域
13 スピンモータ(相対移動手段)
17 第1ブラシ(硬質ブラシ)
18 第2ブラシ(軟質ブラシ)
25a 昇降駆動機構(第1移動手段)
25b 昇降駆動機構(第2移動手段)
26a 揺動駆動機構(第1移動手段)
26b 揺動駆動機構(第2移動手段)
43 制御部(制御手段)
W ウエハ(基板)

Claims (6)

  1. 基板を保持する基板保持手段と、
    この基板保持手段に保持された基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシであって、互いに硬さの異なる硬質ブラシおよび軟質ブラシと、
    前記硬質ブラシを移動させて、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に前記硬質ブラシを当接させる第1移動手段と、
    前記軟質ブラシを移動させて、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に前記軟質ブラシを当接させる第2移動手段と、
    前記基板保持手段に保持された基板の周縁部と当該基板の周縁部に当接された前記硬質ブラシおよび/または軟質ブラシとを当該当接状態を保持して相対移動させる相対移動手段と、
    前記第1移動手段および相対移動手段を制御することにより、前記硬質ブラシによって前記基板保持手段に保持された基板の周縁部を洗浄する第1洗浄工程と、前記第2移動手段および相対移動手段を制御することにより、前記軟質ブラシによって前記基板保持手段に保持された基板の周縁部を洗浄する第2洗浄工程とを行わせる制御手段とを含む、基板処理装置。
  2. 前記制御手段は、第1および第2移動手段ならびに相対移動手段を制御して、基板の周縁部における同一の領域に対して、前記第1洗浄工程を終了させた後に前記第2洗浄工程を終了させるものである、請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記硬質ブラシおよび軟質ブラシは、それぞれ、基板の一方面および他方面の両面の周縁領域を洗浄できるものであり、
    前記制御手段は、第1および第2移動手段ならびに相対移動手段を制御して、前記硬質ブラシおよび軟質ブラシを、それぞれ、前記一方面の周縁領域および前記他方面の周縁領域に同時に当接させて、前記一方面に対する第1洗浄工程と、前記他方面に対する第2洗浄工程とを同時に行わせるものである、請求項1または2記載の基板処理装置。
  4. 前記硬質ブラシは、前記軟質ブラシよりも硬い粒子が保持されたブラシを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の基板処理装置。
  5. 前記軟質ブラシは、スポンジブラシを含み、
    前記硬質ブラシは、前記軟質ブラシよりも圧縮弾性率の高いスポンジブラシを含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の基板処理装置。
  6. 基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシである硬質ブラシを基板の周縁部に当接させて当該周縁部を洗浄する第1洗浄工程と、
    基板の周縁部を洗浄するための周縁洗浄ブラシであって前記硬質ブラシよりも軟質の軟質ブラシを前記基板の周縁部に当接させて当該周縁部を洗浄する第2洗浄工程とを含む、基板処理方法。
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