JP3891641B2 - Polishing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリッシング装置に係り、特に、半導体ウエハ等の被研磨材を平坦かつ鏡面状に研磨するポリッシング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。これに伴い、光リソグラフィなどで回路形成を行なう場合に焦点深度が浅くなるので、ステッパの結像面のより高い平坦度を必要とする。半導体ウエハの表面を平坦化する手段として、回転するターンテーブル上に貼付した研磨布に砥粒を含む研磨液を供給しながら、キャリアで保持したウエハを研磨布に押しつけて研磨する化学機械的研磨(CMP)が行われている。
【0003】
このような研磨装置として、平面内で周期運動する研磨テーブルと、該研磨テーブルに対して被研磨材の研磨面を押圧する把持部材とを有する研磨装置が用いられている。そして、このような研磨ユニットに、さらに、被研磨材を収容する収容装置と、前記研磨装置において研磨がされた被研磨材を洗浄する洗浄装置と、前記収容部に隣接して設けられ、該収容部と前記研磨部又は洗浄部との間で被研磨材を授受する際に該被研磨材を反転させる反転装置と、これらの各部又は装置の間で被研磨材を移送する搬送装置とを付加したポリッシング装置が用いられている。
【0004】
これは、例えば、図6に示すように、被研磨材を収容する収容部100a,100bと、それぞれがターンテーブル102とトップリング104を有する少なくとも2つの研磨ユニット106a,106bと、研磨ユニットにおいて研磨がされた被研磨材を洗浄及び乾燥する洗浄装置108a〜108dと、これらの装置の間で被研磨材を移送する搬送装置110と、被研磨材を反転させるための反転機112a,112bを備えている。各ユニットは、全体としての処理の流れと被研磨物の搬送とを考慮して配置され、装置全体を一つのカバーで覆って内部空間の空調を、例えば、上から下へ空気が流れるように行っていた。
【0005】
このように、このポリッシング装置は2つの研磨ユニットを有するので、化合物半導体の製造などにおいて研磨液を変えて多段で研磨作業を行なう場合に、前段階の研磨液による汚染を防止して、品質や歩留まりの低下を防ぐことができ、さらに、1段研磨の場合には、これをそれぞれの研磨ユニットでパラレルに行ってスループットを上げるように用いることもできる
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したこれまでのポリッシング装置では、同一の空間内に各処理工程を行なう装置が配置されており、従って、研磨処理のような比較的清浄度の低い工程を行なうユニットと最終洗浄のような高い清浄度が要求される工程との間で空気が流通して、例えば研磨部での研磨液の飛沫や研磨屑等の小さな粒子(パーティクル)が前者から後者の方へ移動し、後者が汚染されることがあった。また、研磨、洗浄、乾燥の済んだ半導体ウエハは搬送装置110で収容部100a,100bへ運ばれるので、搬送装置が汚染されると半導体ウエハも汚染される虞れがある。また、そのような汚染を防ぐために、空間内の清浄度を全体に向上させると、空調の能力を大きくしなければならず、設備や運転コストが上昇する。
【0007】
従って、この発明は、設備や稼働コストを抑えつつ、各工程での相互汚染を防いで清浄度の高い製品を提供することができるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、被研磨材の研磨面を化学機械的に研磨する研磨装置を備えたポリッシング装置において、内部空間を、清浄度に従って、被研磨材を収容する収容装置及び第1の搬送装置を収容する第1の部屋と、前記被研磨材を前記研磨装置に搬送する第2の搬送装置を収容する第2の部屋を含む複数の部屋に区画し、前記第1の部屋の内部の前記第1の搬送装置及び前記第2の搬送装置の各ハンドが進入可能な位置に、被研磨材をウェットな状態とドライな状態で使い分けて仮置きする2つの仮置室を上下に有する搬送ゲートを設けたことを特徴とするポリッシング装置である。
【0009】
これにより、各部屋の清浄度を高く設定し、最終製品としての被研磨材の清浄度を維持しつつ、被研磨材の移送を円滑に行なうことができる。各部屋の清浄度の維持は、例えば、それぞれの圧力を設定して低清浄度側の空気が高清浄度側の部屋に流れないようにすることにより行われ、その際の圧力の調整は、排気装置のダクトの弁や、ファンの回転数などにより行なう。なお、ポリッシング装置には、必要に応じて、被研磨材の表裏を反転する反転装置を設けてもよい。また、洗浄装置に適当な乾燥手段を設け、被研磨材を乾燥した状態で収容装置に戻すことができるようにするとよい。
【0010】
前記搬送ゲートに前記仮置室内に清浄な空気を供給する空気経路を接続してもよい。これにより、搬送ゲートの開閉に伴い汚染された仮置室内の空気が置換されて清浄化され、仮置室を介して被研磨材が汚染されることが防止される。
【0011】
前記搬送ゲートには前記仮置室をその外部に対して個別に開閉するシャッタを設けるようにしてもよい。これにより、仮置室との間で被研磨材を受け渡す部屋と仮置室との間のシャッタのみを開いた状態で被研磨材を移動し、部屋間の空気の流通を抑制した状態で搬送が行われる。
【0015】
請求項2に記載の発明は、前記第1の部屋には、研磨後の被研磨材の洗浄及び乾燥を行う洗浄装置が配置されていることを特徴とする請求項1に記載のポリッシング装置である。
【0016】
請求項3に記載の発明は、前記第2の部屋には、研磨後の被研磨材の洗浄を行う洗浄装置が配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリッシング装置である。
請求項4に記載の発明は、前記研磨装置で研磨した被研磨材をバフィングするバフ研磨装置を収容する第3の部屋、及び前記研磨装置を収容する第4の部屋を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のポリッシング装置である。
【0019】
請求項5に記載の発明は、半導体デバイスを表面に有するウエハをカセットから取り出してドライな状態のウエハを仮置きする第1の仮置室へ搬送する工程と、前記ウエハを前記第1の仮置室から研磨装置へ搬送する工程と、前記ウエハを前記研磨装置で化学機械的に研磨する工程と、研磨したウエハをバフ研磨装置へ搬送する工程と、前記ウエハを前記バフ研磨装置でバフィングする工程と、バフィングしたウエハを第1洗浄装置へ搬送する工程と、第1洗浄後のウエハをウェットな状態のウエハを仮置きする第2の仮置室に搬送する工程と、前記ウエハを前記第2の仮置室から第2洗浄装置へ搬送する工程と、前記ウエハを洗浄及び乾燥する工程と、乾燥したウエハをカセットへ搬送する工程と、を同一の箱体内で行うことを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を図1乃至図5に基づいて説明する。この装置は、全体が長方形をなす床上のスペースの一端の一側に2基の研磨装置10a,10bが配置され、他端にはウエハ収納用カセット12a,12bを載置する一対のロード・アンロードユニット14が配置されて構成されている。ロード・アンロードユニット14から研磨装置10a,10b側に延びる2軌の走行レール16a,16bが間に搬送ゲート(仮置室)18を挟んで敷設され、それぞれのレール16a,16b上には搬送ロボット20a,20bが配置されている。走行レール16a,16bの先端側にはバフ研磨装置22とバフ研磨工具のドレッシングを行なう工具の洗浄槽23が設けられ、走行レール16a,16bの脇には、2台の反転機24a,24bと3台の洗浄機26a,26b,26cが配置されている。
【0022】
図2に示すように、2基の研磨装置10a,10bは、上面に研磨布を貼付したターンテーブル28と、ウエハを真空吸着により保持してターンテーブル28に押し付けるトップリング30と、研磨布の目立てを行なうドレッシング装置32と、これらのターンテーブル28やドレッシング装置32に水や砥粒を含む研磨液などを供給する手段とを備えており、それぞれの搬送ラインに面する位置には、ウエハをトップリング30との間で授受するプッシャ34が設置されている。トップリング30は水平面内で旋回可能とされ、プッシャ34は上下動可能となっている。
【0023】
バフ研磨装置22は、研磨装置10a,10bで研磨されたウエハをさらに仕上げ研磨あるいは洗浄研磨するもので、バフを貼付した並進円運動をするテーブル(バフ研磨工具)として構成され、搬送ロボットとウエハの授受を仲介するプッシャ36、このプッシャからウエハを把持してバフ研磨工具に押圧するトップリング(把持装置)22aと、バフ研磨工具の目立てを行なうためのドレッシングヘッド(ドレッシング装置)23aが設けられている。図1ではトップリング22aがバフ研磨装置22上にあり、ドレッシングヘッド23aが洗浄槽23上にある状態を示している。
【0024】
バフ研磨装置22の詳細を図5を参照して説明する。バフ研磨装置22は、全体を覆うカバー40の内部に設けられ、その上部にトップリング装置122とドレッシング装置123が、下部にバフ研磨工具装置216とウエハの受け渡しを行うプッシャ36がそれぞれ備えられている。
【0025】
トップリング装置122には、円筒状ケース220の内部を挿通する支持軸222が備えられ、この支持軸222の下端にウエハを吸着保持しつつ、該ウエハをバフ研磨工具装置216に向けて所定の圧力で押し付けるトップリング22aが取り付けられている。そして、円筒状ケース220の内部にはモータが内蔵され、このモータの駆動に伴って支持軸222が回転するとともに、円筒状ケース220の側方に配置されたシリンダ226と支持軸222とが連結部材228を介して互いに連結され、これによって、シリンダ226の駆動に伴って支持軸222が上下動するようになっている。
【0026】
一方、ドレッシング装置123もほぼ同様に、円筒状ケース230の内部を挿通する支持軸232が備えられ、この支持軸232の下端に研磨テーブル150上に貼布したバフの目立てを行なうドレッシングヘッド23aが取り付けられている。そして、円筒状ケース230の内部にはモータが内蔵され、このモータの駆動に伴って支持軸232が回転するとともに、円筒状ケース230の側方に配置されたシリンダ236と支持軸232とが連結部材238を介して互いに連結され、これによって、シリンダ236の駆動に伴って支持軸232が上下動するようになっている。
【0027】
各支持軸222,232は、共にスプライン軸によって構成され、このスプライン軸とモータの出力軸がスプライン溝により摺動自在に連結されている。従って、モータの駆動力の伝達とともに、シリンダ226,236の作動による上下動が各支持軸222,232に伝達されるようになっている。また、トップリング装置122の支持軸222の上端には、回転を検出するためのエンコーダ240が設けられている。
【0028】
トップリング装置122及びドレッシング装置123は、一対のガイドレール242に沿って走行自在な矩形平板状の台車244にトップリング22a及びドレッシングヘッド23aを下方に突出させた状態で取り付けられている。そして、台車244の走行により、トップリング22aは研磨工具装置216とプッシャ36の間を、ドレッシングヘッド23aは洗浄槽30と研磨工具装置216の間をそれぞれ往復移動するようになっている。
【0029】
研磨工具装置216には、並進円運動を行なう研磨テーブル150が備えられ、この研磨テーブルの上面に、不織布又は不織布以外の研磨布又は超極細繊維からなるワイピングクロス等から選ばれた「バフ」を貼布している。プッシャ36は、ウエハをトップリング22aとロボット20bとの間で授受するもので、上下動自在で、かつ前後方向に位置調整が可能に構成されている。
【0030】
このようなバフ研磨装置22の構成では、自転するターンテーブルを用いる場合よりも研磨工具が小径で済むので、省スペースとなる。洗浄機26a,26b,26cの形式は、それぞれ目的に応じて選択され、例えば、先端にスポンジが付いたペンシル型のものやスポンジ付きのローラ形式のものが用いられ、ウエハ片面またはウエハ両面を洗浄し、あるいは最後段の洗浄機26cはウエハをスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。
【0031】
搬送ロボット20a,20bは、例えばレール16a,16b上を走行する台車の上部に水平面内で屈折自在に関節アームが設けられているもので、上下の各アームの先端に2つの把持部(ハンド)を有している。第1のロボット20aの上側のハンドは研磨前および乾燥後のウエハを扱うドライハンド38a、下側は乾燥前のウエハを扱うウエットハンド38bとなっており、また、第2のロボット20bの上側は清浄なウエハを扱うクリーンハンド38c、下側は研磨過程にあるウエハを扱うダーティーハンド38dとなっている。4種類のハンド38a〜38dは上下動可能であり、後述の搬送ゲート18の上段又は下段へ進入可能である。
【0032】
反転機24a,24bは、この実施の形態では、カセットの収納方式やロボットの把持機構との関係で必要であるが、常にウエハの研磨面が下向きの状態で移送されるような場合には必要ではない。また、ロボット20a,20bに反転機能を持たせるような構造の場合も必要ではない。この実施の形態では、2つの反転機24a,24bを、研磨前のドライなウエハを扱う反転機24aと、研磨後のウエットなウエハを扱う反転機24bと使い分けている。
【0033】
図1(a)に示すように、このポリッシング装置では、全体を覆うカバー40の中の空間を、必要な清浄度に従って隔壁42により区画している。すなわち、ロード・アンロードユニット14、第1の搬送ロボット20a、及びこれの脇に配置された反転機24a及び2つの洗浄機26b,26cを含む空間が第1の部屋R1となり、第2の搬送ロボット20bとこれの一側に配置された反転機24b及び洗浄機26aを含む空間が第2の部屋R2となり、バフ研磨装置22、そのトップリング22a及びドレッシングヘッド23aを含む空間が第3の部屋R3となり、2つの研磨装置10a,10bを含む空間が第4の部屋R4となる。この例では、ロード・アンロードユニット14に隣接する空間R5は制御装置(図示略)が配置され、また、これに隣接する空間R6はメンテナンスのために人間が入れるように開口している。空間R1を第1の部屋、空間R2,R3,R4とを第2の部屋とすると、ウエハはこれら2つの部屋の間を移動することとなり、これら2つの部屋間に後述の搬送ゲート18が存在する。
【0034】
第1の部屋R1と第2の部屋R2の間には、被研磨材を部屋間で移動する際に仮置きするための搬送ゲート18が設けられている。これは、プラスチック製の箱であり、ウエハをこれらの部屋の間で受け渡しをする場所である。図1(b)に示すように、内部は上下の仮置室18a,18bに仕切られており、上段でドライな状態のウエハを、下段でウエットな状態のウエハを受け渡しするようになっている。なお、図示していないが、第2の部屋R2と第3及び第4の部屋R3,R4の間の隔壁にも、プッシャ34,36に面する位置にシャッタ(図示略)が設けられている。
【0035】
第1の部屋R1及び第2の部屋R2に面する位置に、それぞれ上下の仮置室ごとに個別に開閉するシャッタ62a1,62a2,62b1,62b2が設けられている。また、搬送ゲートの上下及び中間の仕切壁には、それぞれ穴H1,H2,H3が形成され、これに順次清浄な空気を流すように穴H1及びH3に給気及び排気ダクトが設けられている。また、下段側の仮置室には、ウエハに注水するノズルが設けられている。このように、上段から下段に向けて送風することにより、各仮置室内のパーティクルの飛散を防止することができるとともに、上段、下段の仮置室内を清浄にし、上段、下段が相互に内部を汚染しあうこともなく、特に下段の仮置室をウエットなウエハの搬送用として使い分けることにより、上段側の仮置室への汚染を防止することができる。
【0036】
このように搬送ゲート18を上下の仮置室に区画したのは、第1に、スループットを上げるためである。すなわち、1段しかないと、未研磨のウエハを搬送ゲートに格納すると、その間は、研磨ずみのウエハを搬送ゲートに入れられず、研磨済のウエハは未研磨のウエハが搬送ゲートを出るまで洗浄機26a内で待っている必要があり、円滑にウエハが流れない。つまり待ち時間が生じる。研磨済のウエハを搬送ゲートに格納したときも未研磨のウエハについて同様のことが生ずる。上下2段にしてあれば上述のような待ち時間が生じないのでスループットが上がる。つまり、4つのハンド38a〜38dが未研磨のウエハをR1からR2へ送るのと、研磨済みのウエハをR2からR1へ送るのとは同時並行的に行うことが可能である。
【0037】
第2には、上述したように2つの仮置室を清浄な被研磨材の搬送と、清浄でない被研磨材の処理に使い分けることにより、被研磨材が搬送ゲートを介して汚染されることを防止するためである。この例では、下段にウエットなウエハを入れ、ウエハにパーティクルが固着しないように、箱内に設けたノズルより水をウエハにかける。従って、箱内のウエハの受け台は濡れており、また、パーティクルにより汚れている。一方、上段はドライウエハ専用として用いており、下段のように水を掛けていないので、上段の受け台は濡れていない。従って、上段にウエハがある時に装置にトラブルが生じたとき等、ウエハを一旦ロード・アンロードユニット14に戻すことがあるが、上段の受け台によりウエハが汚染されることはないのでウエハを清浄なままロード・アンロードユニット14に戻すことができる。もし、未研磨のウエハが汚染されてロード側に戻ると、汚染物質(パーティクル)がウエハ上で乾燥して固着してのちの研磨時のウエハ面の傷の発生の原因となる。
【0038】
また、上段をドライウエハ専用としたのは、もし上段をウエットウエハ専用、下段をドライウエハ専用とすると、下段にドライハンドが進入することになり、このとき、上段の箱内から、水が落下するなどしてドライハンドを濡らしたり汚染し、研磨後のウエハを汚染するからである。
【0039】
また、この実施の形態において、搬送ゲートのシャッタを上下の各仮置室の2つの出口ごとに設けたのは、部屋R1,R2と、搬送ゲート18との間の空気の流通を防いで、特にR1側の清浄な空間を汚染をさせないようにするためである。つまり、ドライハンド38aがドライウエハを上段に置くときはシャッタ62a1のみが開き、さらにシャッタ62a1を閉じてシャッタ62b1を開き、ダーティハンド38dによりドライウエハを上段から部屋R2に取り出す。
【0040】
同様に、クリーンハンド38cがウエットウエハを下段に置くときは、シャッタ62b2を開き、ウエットハンド38bがウエットウエハを下段から取るときはシャッタ62a2のみを開くようにする。即ち、4つのシャッタのうち必要なもののみ開くようにし、部屋R2のパーティクル等が搬送ゲート18を介して部屋R1へ流れないようにする。なお、ウエハを搬送ゲートの仮置室内に置いて、挿入した側のシャッタを閉じ、他方のシャッタを開くまで、間に短い時間を取って、H1から清浄な空気を供給し、搬送ゲート内の空気を置換すると、搬送ゲートからの相互汚染を一層完全に防止することができる。
【0041】
このポリッシング装置には、各部屋の雰囲気を所定の清浄度に維持するための手段が設けられている。すなわち、各部屋R1〜R4内の圧力を順にP1,P2,P3,P4とするとそれらを、その清浄度が高い順に、P1>P2>P3>P4となるように調整する圧力調整手段が設けられている。部屋R3,R4から部屋R1,R2へ汚れた空気等が流れないようにするのが目的なのでP3=P4としてもよい。圧力調整手段は、例えば、ブロワや排気装置の能力を設定する手段、あるいはダクトの弁の開度を調整する手段として構成される。必要に応じて、圧力センサの出力を基にこれら作動を制御する制御装置を設けもよい。これにより、各部屋間では、清浄度が高い部屋から低い部屋に向かってのみ流れるようになっている。
【0042】
第1の部屋R1及び第2の部屋R2では、図4(a)に示すように、それぞれ空気の一部を循環使用し、また、上から下へ向かう下降流を形成するような準閉鎖系の空調システムACが構成されている。すなわち、これらの部屋の上部にフィルタユニット50が設けられており、これは、インバータモータ52で駆動されるファン54により外気を空気取入口56から取り入れ、部屋上部のフィルタ58を通過させて清浄化して部屋に供給する。部屋の底部の洗浄水等を取り入れない位置に、吸気孔を有する循環ダクト60が設けられている。
【0043】
循環ダクト60はフィルタユニット50のフィルタ58の上流に連通しており、ファン54により空気が循環する。空気取入口56からは、洗浄装置26a,26b,26cやウエットな反転機24bから排水と一緒に排気される空気を補う量の空気が取り入れられる。なお、図4で、洗浄装置26a,26b,26c、反転機24bからの排気は装置の床Bからなされ、一旦上方へ上昇させられてからEの矢印方向へ排出される。以上のような構成により、第1の部屋R1ではその内部の清浄度が非常に高く確保されている。
【0044】
第3の部屋R3及び第4の部屋R4は、部屋R1,R2のような空気の清浄化や循環使用を行っていないが、やはり、上部から空気を取り入れて下部から排気することにより下降流を形成している。これによって、各装置の下側の駆動機構等からの汚染物質や飛散した液体を巻き上げることがないようになっている。なお、R3,R4では上部から下部への空気の流れは廃止してもよい。これはR3,R4内では空気の清浄度をそれ程要しないためであるが、図4(a)にEで示すようにR3,R4下部からの排気は行う。この排気により、R3,R4は装置外よりも負圧になっている。これは、研磨部を含むR3,R4から、周囲のクリーンルーム内へ汚れた空気が出ていくのを防止するためである。
【0045】
このような構成のポリッシング装置においてウエハの研磨を行なう場合のウエハの流れを説明する。ロード・アンロードユニット14に載置された複数枚数のウエハを収容するカセット12a,12bから、第1のロボット20aのドライハンド38aでウエハを取り出し、第1の反転機24aで反転した後、搬送ゲート18のシャッタ62a1を開き、再びドライハンド38aで上段に置く。次に、搬送ゲート18の他方のシャッタ62b1を開いて第2のロボット20bのダーティハンド38dでウエハを取り出し、隔壁42のシャッタを開いて研磨装置10a又は10bのプッシャ34の上に置く。
【0046】
以下、ウエハは、パラレル処理の場合には、研磨装置10a,10b→バフ研磨装置22→反転機24b→洗浄機26aと流れ、また、シリーズ処理の場合は、第1研磨装置10a→洗浄機26a→第2研磨装置10b→バフ研磨装置22→反転機24b→洗浄機26aと流れる。
【0047】
バフ研磨装置22でウエハを研磨するときは、トップリング22a、ドレッシングヘッド23aが図1の状態から移動し、トップリング22aがプッシャ36上に、ドレッシングヘッド23aが研磨テーブル150上に位置し、トップリング22aでプッシャ36上の未研磨ウエハを保持する間にドレッシングヘッドでバフ研磨テーブルの再生を行なう。そして、再びトップリング22a、ドレッシングヘッド23aが図1の位置へ移動し、トップリング22aにより研磨テーブルにウエハを押圧してウエハを研磨する間、ドレッシングヘッド23aはドレッシングヘッド洗浄槽23で洗浄される。ここまでの各装置間の搬送はダーティハンド38dで行なわれる。
【0048】
次に、洗浄機26aで第1の洗浄を行った後の比較的クリーンでかつウエットなウエハを、第2のロボット20bのクリーンハンド38cで取り出し、シャッタ62b2を開いて搬送ゲート18の下段に置き、シャッタ62bを閉じる。クリーンハンド38cは研磨済みのウェットなウエハを洗浄機26aから搬送ゲート18へ搬送するためだけに使うため、クリーンハンド38cを清浄に保つことができ、クリーンハンド38cがこのウエハを汚染することがない。
【0049】
この実施の形態では、バフ研磨装置22一基に対して研磨装置10a,10bが2基設けられている。これは、研磨装置10a,10bにおける研磨よりもバフ研磨装置22における研磨の方が研磨時間が短いからである。従来の装置で、1次研磨装置が1基のみ設けられていたときは、次のウエハの1次研磨が済むまでは2次研磨装置(バフ研磨装置22)は研磨を休んでいたが、本装置では、1次研磨装置を10a,10bの2台としたので、ウエハの1次研磨をパラレルで行い、2次研磨を行なうバフ研磨装置22を遊ばせることをなくして研磨のスループットを上げることができる。
【0050】
次に、搬送ゲート18のシャッタ62a2を開き、第1のロボット20aのウエットハンド38bでウエハを取り出し、第2の洗浄機26b、第3の洗浄機26cへと順次送って、洗浄と乾燥を行なう。第3の洗浄機26cで乾燥が済んだウエハは、第1のロボット20aのドライハンド38aで取り出されてロード・アンロードユニット14のカセット12a,12bに戻される。
【0051】
以上の工程において、各部屋はウエハの出し入れのための通路を除いては、基本的に他の部屋と区画されており、空気の流れが無い。つまり、第1の部屋R1は第2の部屋R2との間で搬送ゲート18を介してウエハを授受し、搬送ゲート18は必要最小限の個数のシャッタが開くので、空気が直接に流通することがない。また、第2の部屋R2と、第3及び第4の部屋R3,R4との間の窓にもシャッタが設けられていて、必要な時に開くようにしている。また、隔壁の間の多少の隙間があったり、あるいはウエハの移動のためにこれらのシャッタを開いたときでも、高圧側から低圧側にのみ空気が流れる。従って、より清浄度の低い側から清浄度の高い側への空気の流れが無いので、相互の汚染が防止される。
【0052】
また、この実施の形態では、ロボット20a,20bにハンド38a〜38dをそれぞれ2本持たせて、洗浄後のウエハとそれ以外のウエハ、及び乾燥状態の濡れた状態のウエハを扱う場合をそれぞれ使い分けるようにしたので、各ハンドを介して汚染されることもない。さらに、搬送ゲート18の中の棚を上下2つに分けているので、搬送ゲート18を介して汚染されることもない。
【0053】
上記の工程においては、部屋R1、ドライハンド38a、未研磨のドライウエハ、研磨済みのドライウエハを清浄に保つことが必要である。未研磨のドライウエハを清浄に保つ理由は、パーティクルがドライウエハに固着したまま研磨すると前述したようにウエハ面の傷の原因となるからである。
【0054】
特に、研磨ずみのドライウエハを清浄に保つことが必要であり、そのために以下のような工夫がなされている。
▲1▼ ドライハンド38aは、研磨・洗浄・乾燥の済んだウエハを扱うため、清浄性を維持している。
▲2▼ 部屋R1の清浄性維持のために、搬送ゲート18内の空気の循環や、4つのシャッタの必要な箇所のみを開いて部屋R2からの汚染を防止している。
▲3▼ 部屋R1の清浄性維持のために、部屋R1内の空気循環と排気をしている。
▲4▼ ドライハンド38aの清浄性維持のために、穴H1→H2の排気を行っている。
▲5▼ 未研磨のドライウエハの清浄性維持のために、穴H1→H2の排気を行っている。
▲6▼ 研磨済みドライウエハの清浄性維持のために、ドライハンド38aを清浄に保ち、かつ部屋R1を清浄に保っている。
【0055】
なお、この発明の実施の形態は前記に限られるものではなく、各装置内の構成、台数、形式又は配置は任意である。例えば、シリーズやパラレルの処理を行わない場合には、研磨装置は1台で足り、付属設備も少なくてよい。また、反転機の有無、配置、台数、形式、プッシャ34,36の有無等も任意であり、例えば、搬送ロボット20a,20bはレール上を走行する方式ではなく、据え付け式でもよい。
【0056】
また、上記実施例では第1の部屋R1はロード・アンロードユニット14を含むが、ロード・アンロードユニット14は、特に清浄に保つ必要があるため、この部分を隔壁で覆い、別個の部屋としてもよい。そして、洗浄機26b,26c第1の搬送ロボット20a等を含む空間(図1のR1からユニット14を除いた部分)に対しロード・アンロードユニット内を高圧にし、さらにロード・アンロードユニット14とロボット20aとの間でウエハの受け渡しをするシャッタを該隔壁に設けてもよい。ロード・アンロードユニット内が洗浄機26b,26c、第1の搬送ロボット20a等を含む空間よりも高圧なので、ロード・アンロードユニット内を清浄に保てる。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のポリッシング装置によれば、設備や稼働コストを抑えつつ、各工程での相互汚染を防いで清浄度の高い製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明のポリッシング装置を模式的に示す平面図、(b)は搬送ゲート部分の斜視図である。
【図2】図1のポリッシング装置を具体的に示す平面図である。
【図3】図1のポリッシング装置の内部を示す斜視図である。
【図4】図1のポリッシング装置の空調機構を模式的に示す図である。
【図5】図2のA−A方向から見た側面図である。
【図6】従来のポリッシング装置を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
10a,10b 研磨装置
14 ロード・アンロードユニット
18 搬送ゲート
18a,18b 仮置室
20a,20b ロボット(搬送装置)
22 バフ研磨装置
23 ドレッシング装置
24a,24b 反転機
26a,26b,26c 洗浄装置
50 フィルタユニット
R1〜R4 部屋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus, and more particularly to a polishing apparatus that polishes a material to be polished such as a semiconductor wafer to a flat and mirror surface.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as semiconductor devices are highly integrated, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. Along with this, the depth of focus becomes shallow when circuit formation is performed by optical lithography or the like, so that a higher flatness of the imaging surface of the stepper is required. Chemical mechanical polishing as a means to flatten the surface of a semiconductor wafer by pressing the wafer held by a carrier against the polishing cloth while supplying a polishing liquid containing abrasive grains to the polishing cloth affixed on a rotating turntable (CMP) is performed.
[0003]
As such a polishing apparatus, a polishing apparatus having a polishing table that periodically moves in a plane and a gripping member that presses a polishing surface of a material to be polished against the polishing table is used. The polishing unit is further provided with a storage device for storing the material to be polished, a cleaning device for cleaning the material polished by the polishing device, and adjacent to the storage unit, A reversing device for reversing the material to be polished when the material to be polished is exchanged between the storage unit and the polishing unit or the cleaning unit, and a conveying device for transferring the material to be polished between these units or devices. An added polishing apparatus is used.
[0004]
For example, as shown in FIG. 6,
[0005]
Thus, since this polishing apparatus has two polishing units, when performing polishing work in multiple stages by changing the polishing liquid in the production of compound semiconductors, etc., contamination by the previous polishing liquid is prevented, and quality and A decrease in yield can be prevented, and in the case of single-stage polishing, this can be used in parallel with each polishing unit to increase throughput.
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described polishing apparatus so far, apparatuses for performing each processing step are arranged in the same space. Therefore, a unit for performing a process with relatively low cleanliness such as a polishing process and a high unit for final cleaning are provided. Air flows between processes that require cleanliness, and for example, small particles (particles) such as splashes of polishing liquid and polishing debris in the polishing section move from the former to the latter, and the latter is contaminated. There was. In addition, since the semiconductor wafer that has been polished, washed, and dried is transported to the
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of providing a product with a high degree of cleanliness while suppressing facilities and operating costs and preventing mutual contamination in each process.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1, in the polishing apparatus having a polishing apparatus for polishing a surface of the object to be polished chemically mechanically, the inner space, in accordance with cleanliness, accommodating device and the first housing the object to be polished A plurality of chambers including a first chamber that accommodates the second conveying device and a second chamber that accommodates the second conveying device that conveys the material to be polished to the polishing device . Up and down two temporary storage chambers in which the material to be polished is temporarily placed in a wet state and a dry state at positions where each hand of the first transfer device and the second transfer device can enter. A polishing apparatus is provided with a transfer gate having the same.
[0009]
Thereby, the cleanliness of each room can be set high and the material to be polished can be smoothly transferred while maintaining the cleanliness of the material to be polished as the final product. The maintenance of the cleanliness of each room is performed, for example, by setting the respective pressures so that the air on the low cleanliness side does not flow into the room on the high cleanliness side. This is done by the valve of the exhaust system duct or the rotation speed of the fan. The polishing apparatus may be provided with a reversing device for reversing the front and back of the material to be polished as necessary. In addition, it is preferable that an appropriate drying means is provided in the cleaning device so that the material to be polished can be returned to the storage device in a dried state.
[0010]
An air path for supplying clean air into the temporary storage chamber may be connected to the transfer gate. As a result, the air in the temporary storage chamber contaminated with the opening and closing of the transfer gate is replaced and cleaned, and the material to be polished is prevented from being contaminated through the temporary storage chamber.
[0011]
The transfer gate may be provided with a shutter that individually opens and closes the temporary storage chamber with respect to the outside. As a result, the material to be polished is moved in a state where only the shutter between the room for delivering the material to and from the temporary storage room and the temporary storage chamber is opened, and the air flow between the rooms is suppressed. Transport is performed.
[0015]
The invention according to claim 2 is the polishing apparatus according to claim 1 , wherein a cleaning device for cleaning and drying the polished material after polishing is disposed in the first chamber. is there.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to the first or second aspect, a cleaning device for cleaning the polished material after polishing is disposed in the second chamber. is there.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a third chamber that houses a buffing device for buffing a material to be polished that has been polished by the polishing device, and a fourth chamber that houses the polishing device. A polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
[0019]
Invention of claim 5, comprising the steps of conveying the first temporary incubation cabinet for temporary wafer dry state is taken out of the wafer with a semiconductor device on the surface of the cassette, the wafer first tentative a step of transporting the polishing equipment from incubation cabinet, polishing the wafer chemically mechanically with the polishing equipment, a step of conveying the polished wafer to the buffing apparatus, the wafer in the buffing apparatus a step of buffing, comprising the steps of conveying the buffed the wafer into the first cleaning equipment, a step of conveying the wafer after the first cleaning to a second tentative incubation cabinet for temporary wafer wet state, the wafer The step of transporting the wafer from the second temporary storage chamber to the second cleaning device , the step of cleaning and drying the wafer, and the step of transporting the dried wafer to the cassette are performed in the same box. To A method for producing a conductor devices.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a polishing apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this apparatus, two
[0022]
As shown in FIG. 2, the two polishing
[0023]
The buffing
[0024]
Details of the buffing
[0025]
The
[0026]
On the other hand, the
[0027]
Each of the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Such a configuration of the buffing
[0031]
The
[0032]
In this embodiment, the reversing
[0033]
As shown in FIG. 1A, in this polishing apparatus, the space in the
[0034]
A
[0035]
Shutters 62a 1 , 62a 2 , 62b 1 , 62b 2 are provided at positions facing the first room R 1 and the second room R 2 , respectively, for the upper and lower temporary storage rooms. Further, holes H 1 , H 2 , and H 3 are formed in the upper and lower and intermediate partition walls of the transfer gate, respectively, and the air supply and exhaust ducts are supplied to the holes H 1 and H 3 so that clean air flows through them. Is provided. The lower temporary storage chamber is provided with a nozzle for injecting water into the wafer. In this way, by blowing air from the upper stage to the lower stage, it is possible to prevent scattering of particles in each temporary storage room, and to clean the upper and lower temporary storage rooms, the upper stage and the lower stage are mutually inside. Contamination can be prevented, and contamination of the upper temporary storage chamber can be prevented by using the lower temporary storage chamber for transferring wet wafers.
[0036]
The reason why the
[0037]
Second, as described above, by using the two temporary storage chambers for the transfer of clean materials to be polished and the processing of unclean materials to be polished, the materials to be polished are contaminated through the transfer gate. This is to prevent it. In this example, a wet wafer is placed in the lower stage, and water is applied to the wafer from a nozzle provided in the box so that particles do not adhere to the wafer. Therefore, the cradle for the wafer in the box is wet and dirty with particles. On the other hand, the upper stage is used exclusively for dry wafers and is not wetted like the lower stage, so the upper stage cradle is not wet. Therefore, the wafer may be temporarily returned to the load / unload
[0038]
Also, the upper stage is dedicated to dry wafers. If the upper stage is dedicated to wet wafers and the lower stage is dedicated to dry wafers, the dry hand will enter the lower stage, and at this time, water will fall from the upper box. This is because, for example, the dry hand is wetted or contaminated to contaminate the polished wafer.
[0039]
Further, in this embodiment, the shutter of the transfer gate is provided for each of the two outlets of the upper and lower temporary storage chambers to prevent the air from flowing between the rooms R 1 and R 2 and the
[0040]
Similarly, when the clean hand 38c places the wet wafer on the lower stage, the shutter 62b2 is opened, and when the
[0041]
This polishing apparatus is provided with means for maintaining the atmosphere of each room at a predetermined cleanliness. That is, if the pressures in the rooms R 1 to R 4 are sequentially P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , they become P 1 > P 2 > P 3 > P 4 in descending order of their cleanliness. Pressure adjusting means for adjusting is provided. Since the purpose is to prevent dirty air from flowing from the rooms R 3 and R 4 to the rooms R 1 and R 2 , P 3 = P 4 may be set. The pressure adjusting means is configured as, for example, means for setting the capacity of a blower or an exhaust device, or means for adjusting the opening of a duct valve. If necessary, a control device for controlling these operations based on the output of the pressure sensor may be provided. Thereby, between each room, it flows only from a room with high cleanliness toward a low room.
[0042]
In the first room R 1 and the second room R 2 , as shown in FIG. 4A, a part of the air is circulated and used so as to form a downward flow from the top to the bottom. A closed air conditioning system AC is configured. That is, a
[0043]
The
[0044]
The third room R 3 and the fourth room R 4 do not clean or circulate air like the rooms R 1 and R 2 but still take air from the top and exhaust from the bottom. To form a downward flow. As a result, the contaminants and scattered liquid from the lower drive mechanism and the like of each device are not wound up. In R 3 and R 4 , the air flow from the upper part to the lower part may be eliminated. This is the inside R 3, R 4 is because not required cleanliness of air so, exhaust from R 3, R 4 lower as indicated by E in FIG. 4 (a) performing. Due to this exhaust, R 3 and R 4 have a negative pressure outside the apparatus. This is to prevent dirty air from flowing out of R 3 and R 4 including the polishing section into the surrounding clean room.
[0045]
The flow of the wafer when polishing the wafer in the polishing apparatus having such a configuration will be described. The wafers are taken out from the
[0046]
Hereinafter, in the case of parallel processing, the wafer flows in the order of polishing
[0047]
When the wafer is polished by the
[0048]
Next, a relatively clean and and wet wafer after the first washing with
[0049]
In this embodiment, two polishing
[0050]
Next, the shutter 62a 2 of the
[0051]
In the above process, each room is basically separated from other rooms except for the passage for taking in and out of the wafer, and there is no air flow. That is, the first chamber R 1 transfers wafers to and from the second chamber R 2 via the
[0052]
Further, in this embodiment, the
[0053]
In the above process, it is necessary to keep the room R 1 , the
[0054]
In particular, it is necessary to keep a polished dry wafer clean, and for this purpose, the following measures are taken.
(1) The
(2) In order to maintain cleanliness of the room R 1 , air circulation in the
▲ 3 ▼ room for cleanliness maintenance of R 1, has the exhaust air circulation in the room R 1.
(4) The holes H 1 → H 2 are exhausted in order to maintain the cleanliness of the
(5) The holes H 1 → H 2 are exhausted in order to maintain the cleanness of the unpolished dry wafer.
▲ 6 ▼ for cleanliness maintenance of polished dry wafer, keeping the
[0055]
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and the configuration, number, type, or arrangement in each device is arbitrary. For example, in the case where series or parallel processing is not performed, only one polishing apparatus is sufficient, and accessory equipment may be small. The presence / absence, arrangement, number, type, presence / absence of
[0056]
In the above embodiment, the first room R 1 includes the load / unload
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the polishing apparatus of the present invention, it is possible to provide a product with a high degree of cleanliness while suppressing facilities and operating costs and preventing cross-contamination in each process.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view schematically showing a polishing apparatus of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view of a transfer gate portion;
FIG. 2 is a plan view specifically showing the polishing apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing the inside of the polishing apparatus of FIG. 1;
4 is a diagram schematically showing an air conditioning mechanism of the polishing apparatus of FIG. 1. FIG.
5 is a side view seen from the direction AA in FIG. 2. FIG.
FIG. 6 is a plan view schematically showing a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
10a,
22 buffing
Claims (5)
内部空間を、清浄度に従って、被研磨材を収容する収容装置及び第1の搬送装置を収容する第1の部屋と、前記被研磨材を前記研磨装置に搬送する第2の搬送装置を収容する第2の部屋を含む複数の部屋に区画し、
前記第1の部屋の内部の前記第1の搬送装置及び前記第2の搬送装置の各ハンドが進入可能な位置に、被研磨材をウェットな状態とドライな状態で使い分けて仮置きする2つの仮置室を上下に有する搬送ゲートを設けたことを特徴とするポリッシング装置。In a polishing apparatus equipped with a polishing apparatus for chemically and mechanically polishing a polishing surface of a material to be polished,
In accordance with the cleanliness , the internal space accommodates a storage device for storing the material to be polished and a first chamber for storing the first transfer device, and a second transfer device for transferring the material to be polished to the polishing device. Partition into multiple rooms, including the second room ,
Two temporary placements of the material to be polished in a wet state and a dry state at positions where the respective hands of the first transfer device and the second transfer device can enter in the first room A polishing apparatus comprising a transfer gate having upper and lower temporary storage chambers .
前記ウエハを前記第1の仮置室から研磨装置へ搬送する工程と、
前記ウエハを前記研磨装置で化学機械的に研磨する工程と、
研磨したウエハをバフ研磨装置へ搬送する工程と、
前記ウエハを前記バフ研磨装置でバフィングする工程と、
バフィングしたウエハを第1洗浄装置へ搬送する工程と、
第1洗浄後のウエハをウェットな状態のウエハを仮置きする第2の仮置室に搬送する工程と、
前記ウエハを前記第2の仮置室から第2洗浄装置へ搬送する工程と、
前記ウエハを洗浄及び乾燥する工程と、
乾燥したウエハをカセットへ搬送する工程と、
を同一の箱体内で行うことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。A step of removing a wafer having a semiconductor device on its surface from a cassette and transporting the wafer in a dry state to a first temporary storage chamber for temporary storage;
A step of conveying to the polishing equipment said wafer from said first tentative incubation cabinet,
A step of polishing chemically mechanically with the polishing equipment said wafer,
Transporting the polished wafer to a buffing apparatus ;
Buffing the wafer with the buffing apparatus ;
A step of conveying the buffed the wafer into the first cleaning equipment,
Transferring the wafer after the first cleaning to a second temporary storage chamber for temporarily placing a wet wafer;
Transferring the wafer from the second temporary storage chamber to a second cleaning device ;
Cleaning and drying the wafer;
A process of transporting the dried wafer to a cassette;
In a single box. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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