説明

基板処理装置及び基板処理方法

【課題】基板上の金属層の機能性が低下することを抑止することができる基板処理装置、及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置1は、遷移金属により形成された金属層を有する基板Wの表面に第1の処理液を供給する第1の処理液供給装置6と、基板Wの表面に遷移金属に対して吸着特性を有する分子を含む第2の処理液を供給する第2の処理液供給装置7とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、処理液により基板表面を処理する基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
基板処理装置は、半導体装置や液晶表示装置などの製造工程において、半導体ウェーハやガラス基板などの基板の表面に処理液を供給し、その基板表面を処理する装置である。この基板処理装置としては、例えば、基板表面から不要になったレジスト膜を除去するレジスト除去装置(例えば、特許文献1参照)や基板表面に付着した有機物を洗浄する洗浄装置などが挙げられる。
【0003】
基板表面から不要となったレジスト膜や有機物を除去する工程では、ドライアッシングあるいはオゾン水によりレジスト膜や有機物を酸化除去する酸化除去処理が行われている。基板表面には、EUV(Extreme Ultra Violet)用の反射型マスクのように、反射膜などの金属層(例えばMoやCr、Ruなどの遷移金属)が積層されていることがあるが、この場合にも、前述と同様の酸化除去処理が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−278509号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、金属層を有する基板表面に前述と同様の酸化除去処理を行った場合には、レジスト膜や有機物を除去する際に、それらと一緒に金属層を0.1〜1.0nm程度不均一にエッチングしてしまう。このため、金属層の表面が粗くなり、金属層の機能性が低下してしまう。
【0006】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、基板上の金属層の機能性が低下することを抑止することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態に係る第1の特徴は、基板処理装置において、遷移金属により形成された金属層を有する基板の表面に第1の処理液を供給する第1の処理液供給装置と、基板の表面に遷移金属に対して吸着特性を有する分子を含む第2の処理液を供給する第2の処理液供給装置とを備えることである。
【0008】
本発明の実施形態に係る第2の特徴は、基板処理方法において、遷移金属により形成された金属層を有する基板の表面に第1の処理液と遷移金属に対して吸着特性を有する分子を含む第2の処理液とを供給することである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、基板上の金属層の機能性が低下することを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図2】図1に示す基板処理装置が行う基板表面に対する処理液供給を説明するための第1の断面図である。
【図3】前述の基板表面に対する処理液供給を説明するための第2の断面図である。
【図4】図1に示す基板処理装置が行う基板処理工程の流れを示すフローチャートである。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図6】図5に示す基板処理装置が行う基板処理工程の流れの一部を示すフローチャートである。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る基板処理装置が備える第1のノズル及び第2のノズルの概略構成を示す断面図である。
【図8】本発明の第4の実施形態に係る基板処理装置が備える第1のノズル及び第2のノズルの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。
【0012】
図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る基板処理装置1は、処理ボックス2と、その処理ボックス2内に設けられたカップ3と、そのカップ3内で基板Wを水平状態で支持するテーブル4と、そのテーブル4を水平面内で回転させるテーブル回転機構5と、テーブル4上の基板Wの表面に第1の処理液を供給する第1の処理液供給装置6と、テーブル4上の基板Wの表面に第2の処理液を供給する第2の処理液供給装置7と、各部を制御する制御部8とを備えている。
【0013】
処理ボックス2は、カップ3やテーブル4などを収容する処理室である。この処理ボックス2の上部には、ダウンフロー用のフィルタ付きファン2aが設けられている。このファン2aは制御部8に電気的に接続されており、その駆動が制御部8により制御される。
【0014】
カップ3は、円筒形状に形成されており、テーブル4を周囲から囲んで内部に収容する。カップ3の周壁の上部は径方向の内側に向かって傾斜しており、テーブル4上の基板Wが露出するように開口している。このカップ3は、回転する基板W上から流れ落ちるあるいは飛散する処理液を受け取る。なお、カップ3の底部には、受け取った処理液を排出するための排出管(図示せず)が設けられている。
【0015】
テーブル4は、カップ3内の上部付近に位置付けられ、水平面内で回転可能に設けられている。このテーブル4は、チャックピンなどの挟持部材(図示せず)などにより、ウェーハやガラス基板などの基板Wを着脱可能に保持する。
【0016】
テーブル回転機構5は、テーブル4に連結された回転軸5aと、その回転軸5aを回転させる駆動源となるモータ5bとを有している。このモータ5bは制御部8に電気的に接続されており、その駆動が制御部8により制御される。テーブル回転機構5は、モータ5bにより回転軸5aを介してテーブル4を回転させる。
【0017】
第1の処理液供給装置6は、テーブル4上の基板Wの表面に対して上方から第1の処理液を供給する第1のノズル6aと、その第1のノズル6aに第1の処理液を供給する第1の供給部6bとを備えている。
【0018】
第1のノズル6aは、テーブル4の上方に配置されており、テーブル4上の基板Wの表面に第1の処理液を吐出して供給する。第1のノズル6aは、第1の処理液供給流路となる配管6cにより第1の供給部6bに接続されている。
【0019】
第1の供給部6bは、第1の処理液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ(いずれも図示せず)などを備えている。ポンプやバルブは制御部8に電気的に接続されており、その駆動が制御部8により制御される。この第1の供給部6bは制御部8の制御に応じてポンプにより第1の供給液を第1のノズル6aに送る。なお、本発明の実施形態では、第1の処理液として、例えば、オゾン(O)水が用いられる。
【0020】
第2の処理液供給装置7は、テーブル4上の基板Wの表面に対して上方から第2の処理液を供給する第2のノズル7aと、その第2のノズル7aに第2の処理液を供給する第2の供給部7bとを備えている。
【0021】
第2のノズル7aは、テーブル4の上方に配置されており、テーブル4上の基板Wの表面に第2の処理液を吐出して供給する。第2のノズル7aは、第2の処理液供給流路となる配管7cにより第2の供給部7bに接続されている。
【0022】
第2の供給部7bは、第2の処理液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ(いずれも図示せず)などを備えている。ポンプやバルブは制御部8に電気的に接続されており、その駆動が制御部8により制御される。この第2の供給部7bは制御部8の制御に応じてポンプにより第2の供給液を第2のノズル7aに送る。なお、本発明の実施形態では、第2の処理液として、例えば、CO(一酸化炭素)が溶解している溶液(CO溶解水)あるいはCOの気泡を含んでいる溶液(COバブル水)が用いられる。
【0023】
制御部8は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部とを備えている。この制御部8は、基板処理情報や各種プログラムに基づいてテーブル回転機構5、第1の処理液供給装置6及び第2の処理液供給装置7を制御し、テーブル回転機構5によりテーブル4を回転させながら回転中のテーブル4上の基板Wの表面に対し、第1のノズル6aにより第1の処理液を、さらに、第2のノズル7aにより第2の処理液を供給する。
【0024】
ここで、図2に示すように、基板Wの表面には、その全面にわたってRuなどの遷移金属による金属層M1が積層されており、その金属層M1上には、パターン形成済の吸収体層M2が積層されている。さらに、吸収体層M2上にはレジスト層(レジスト膜)M3が積層されている。吸収体層M2はEUV(Extreme Ultra Violet)光を吸収する層である。レジスト層M3はフォトレジストにより形成されており、金属層M1上に吸収体層M2のパターンを形成するための層である。この基板Wは、最終的に、EUVリソグラフィ技術で用いるEUV用の反射型マスクとなる。
【0025】
このような基板Wの表面上のレジスト層M3が第1の処理液によりエッチングされて除去されるが、このとき、レジスト層M3により覆われていない露出状態の金属層M1の表面も第1の処理液により例えば0.1〜1.0nm程度不均一にエッチングされてしまう。これを防止するため、基板Wの表面に対して第1の処理液の供給に加え、第2の処理液が第2の処理液供給装置7により供給される。
【0026】
第2の処理液は、金属層M1を形成する材料である遷移金属(例えばMoやCr、Ruなど)に対して吸着特性を有する分子を含む処理液である。この吸着特性を有する分子としては、不対電子を持つ一酸化炭素や二重結合を持つエチレン、OH基を持つ有機化合物など、配位結合や水素結合する分子が挙げられる。
【0027】
ここでは、第1の処理液(レジスト層M3を除去する処理液)としてO水が用いられ、第2の処理液(金属層M1を保護する処理液)としてCO溶解水あるいはCOバブル水が用いられる。なお、金属層M1の表面上では、第1の処理液と第2の処理液とで競合吸着(競争吸着)が発生する。ただし、第2の処理液中に含まれるCOの分子(CO)の方が第1の処理液に比べ金属層M1に吸着しやすい。
【0028】
したがって、図3に示すように、第2の処理液中に含まれるCOの分子であるCOは、レジスト層M3により覆われていない露出状態の金属層M1の表面に吸着(化学吸着)し、その表面を被覆する。このCO被覆は第1の処理液から露出状態の金属層M1を保護することになる。なお、第2の処理液内の分子はレジストなどの有機化合物に対してそれほど吸着性を有していないため、レジスト層M3が被覆されることは無く、レジスト層M3は第1の処理液によりエッチングされて完全に除去される。
【0029】
次に、前述の基板処理装置1が行う基板処理(基板処理方法)について図4を参照して説明する。なお、テーブル4上には基板Wが取り付けられており、前準備は完了している。
【0030】
図4に示すように、制御部8はテーブル回転機構5を制御し、テーブル4を回転させ、さらに、第2の処理液供給装置7を制御し、第2の供給部7bから第2のノズル7aに第2の処理液を送り、第2のノズル7aから回転するテーブル4上の基板Wの表面に第2の処理液を供給する(ステップS1)。第2のノズル7aは第2の処理液を回転するテーブル4上の基板Wの表面中央付近に向けて吐出する。基板Wの表面中央付近に供給された第2の処理液は基板Wの回転による遠心力によって基板Wの表面全体に広がる。
【0031】
この第2の処理液の供給は、基板Wの表面に第1の処理液を供給する前に行われる。これにより、第1の処理液の供給前には、金属層M1の表面に分子(CO)が吸着し、その表面は分子(CO)により被覆される(図3参照)。これにより、第1の処理液が基板Wの表面に供給された場合でも、その第1の処理液により金属層M1の表面がエッチングされることを防止することができる。
【0032】
前述のステップS1の所定時間後、制御部8は第1の処理液供給装置6を制御し、第1の供給部6bから第1のノズル6aに第1の処理液を送り、第1のノズル6aから回転するテーブル4上の基板Wの表面に第1の処理液を供給し、前述の第2の処理液と第1の処理液とを同時に供給する(ステップS2)。第1のノズル6aも、第2のノズル7aと同じように、第1の処理液を回転するテーブル4上の基板Wの表面中央付近に向けて吐出する。基板Wの表面中央付近に供給された第1の処理液は、第2の処理液と混ざりながら基板Wの回転による遠心力によって基板Wの表面全体に広がる。
【0033】
この第1の処理液の供給により基板Wの表面上のレジスト層M3がエッチングされて取り除かれる。このとき、第1の処理液(O水)は、前述のステップS1において金属層M1の表面に吸着した分子(CO)と化学反応し、その吸着した分子(CO)が金属層M1の表面から取り除かれてしまうことがある。この化学反応を抑止するため、ステップS2においても第2の処理液が供給されている。これにより、分子(CO)が補充されるので、分子(CO)による金属層M1の被覆状態を維持することができる。
【0034】
前述のステップS2の所定時間後、制御部8は第1の処理液供給装置6を制御し、第1の供給部6bから第1のノズル6aに対する第1の処理液の供給を停止し、前述の第2のノズル7aによる第2の処理液の供給を継続して、基板Wの表面に第2の処理液のみを供給する(ステップS3)。第2のノズル7aは前述と同じように第2の処理液を回転するテーブル4上の基板Wの表面中央付近に向けて吐出する。基板Wの表面中央付近に供給された第2の処理液は基板Wの回転による遠心力によって基板Wの表面全体に広がる。これにより、基板Wの表面全体が第2の処理液により洗浄される。
【0035】
この第2の処理液の供給は基板Wの表面から第1の処理液を除去するために行われるが、第1の処理液を次のリンス工程で除去可能である場合には、前述のステップS3を省くことも可能である。
【0036】
前述のステップS3の所定時間後、制御部8は第2の処理液供給装置7を制御し、第2の供給部7bから第2のノズル7aに対する第2の処理液の供給を停止し、図示しないノズルから基板Wの表面に超純水を供給し、その超純水によるリンス処理を行う(ステップS4)。基板Wの表面に供給された超純水は基板Wの回転による遠心力によって基板Wの表面全体に広がる。これにより、基板Wの表面全体が超純水により洗浄される。
【0037】
前述のステップS4の所定時間後、制御部8は前述のノズルによる超純水の供給を停止し、基板Wが載置されたテーブル4の回転を所定時間持続し、そのテーブル4上の基板Wの表面を乾燥させる(ステップS5)。基板Wの表面上に残った超純水は基板Wの回転による遠心力により飛散してカップ3により回収される。この乾燥処理後、基板Wがテーブル4から取り外され、処理ボックス2から取り出される。
【0038】
以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、遷移金属により形成された金属層M1を有する基板Wの表面に第1の処理液を供給する第1の処理液供給装置6と、前述の基板Wの表面に遷移金属に対して吸着特性を有する分子を含む第2の処理液を供給する第2の処理液供給装置7とを設けることによって、第1の処理液に加え第2の処理液が基板Wの表面に供給されることになる。これにより、第2の処理液中に含まれる分子(CO)が基板Wの表面上の金属層M1に吸着し、その金属層M1の表面は前述の分子により被覆されて保護される。このため、金属層M1の表面が第1の処理液により処理されることが抑えられ、金属層M1の表面が粗くなることを防止することが可能となる。その結果、基板W上の金属層M1の機能性が低下することを抑止することができる。
【0039】
また、前述のステップS1において第2の処理液を供給し、その後、分子(CO)が基板Wの表面上の金属層M1に吸着した状態で第1の処理液(O)を供給することから、第1の処理液(O)の供給前に、基板W上の金属層M1の表面が分子(CO)により被覆されて確実に保護されるため、その表面が第1の処理液(O)により処理されることを確実に抑えることが可能となる。その結果、基板W上の金属層M1の機能性が低下することを確実に抑止することができる。
【0040】
また、前述のステップS2において第1の処理液と第2の処理液とを同時に基板Wの表面に供給することによって、第1の処理液と第2の処理液を均一に混ぜることが可能となり、基板Wに対する処理の均一性を向上させることができる。このように前述のステップS2においては、第1の処理液と第2の処理液とを同時に基板Wの表面に供給しているが、これに限るものではなく、例えば、第1の処理液と第2の処理液とを交互に基板Wの表面に供給するようにしても良い。第1の処理液と第2の処理液とを交互に供給した場合には、それらを同時に供給した場合に比べ、第1の処理液と第2の処理液との前述の化学反応を抑えることが可能となるので、第2の処理液において吸着分子(CO)の含有濃度が低下することを抑止することができる。
【0041】
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について図5及び図6を参照して説明する。
【0042】
本発明の第2の実施形態は基本的に第1の実施形態と同様である。第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【0043】
図5に示すように、本発明の第2の実施形態に係る基板処理装置1においては、基板Wの表面上の金属層M1に吸着した分子(CO)を除去する分子除去部11がテーブル4の上方に設けられている。この分子除去部11は、紫外線や熱処理などにより金属層M1に吸着した分子(CO)を除去する除去装置であり、制御部8に電気的に接続されており、その駆動が制御部8により制御される。このような分子除去部11は、金属層M1に吸着した分子(CO)を除去する必要がある場合、すなわち分子(CO)が金属層M1の表面上に残っていると問題になる場合に設けられる。
【0044】
次に、前述の基板処理装置1が行う基板処理(基板処理方法)について図6を参照して説明する。なお、図6には、ステップS6以降が記載されているが、このステップS6は第1の実施形態に係る図5のステップS5につながるステップであり、図5のステップS5が行われた後、図6のステップS6以降が行われる。
【0045】
図6に示すように、ステップS5が完了すると、制御部8は分子除去部11を制御し、基板Wの表面、すなわち金属層M1に吸着した分子(CO)を除去する分子除去処理を行う(ステップS6)。分子除去部11は、テーブル4上の基板Wの表面に対して紫外線の照射あるいは熱供給を所定時間行い、基板Wの表面上の金属層M1に吸着した分子(CO)を除去する。このとき、制御部8はテーブル回転機構5を制御し、テーブル4を回転させても良く、あるいは、回転させなくても良い。
【0046】
前述のステップS6の所定時間後、制御部8は、図示しないノズルから基板Wの表面に超純水を供給し、その超純水によるリンス処理を行う(ステップS7)。基板Wの表面に供給された超純水は基板Wの回転による遠心力によって基板Wの表面全体に広がる。これにより、基板Wの表面全体が超純水により洗浄される。
【0047】
前述のステップS7の所定時間後、制御部8は前述のノズルによる超純水の供給を停止し、基板Wが載置されたテーブル4の回転を所定時間持続し、そのテーブル4上の基板Wの表面を乾燥させる(ステップS8)。基板Wの表面上に残った超純水は基板Wの回転による遠心力により飛散してカップ3により回収される。この乾燥処理後、基板Wがテーブル4から取り外され、処理ボックス2から取り出される。
【0048】
以上説明したように、本発明の第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、基板Wの表面上の金属層M1に吸着した分子(CO)を除去する分子除去部11を設けることによって、必要に応じて、基板Wの表面上の金属層M1に吸着した分子(CO)を取り除くことが可能となる。すなわち、金属層M1に吸着した分子(CO)が残っていると問題が発生する場合、その分子(CO)を除去することが可能となるので、分子残留が原因となる問題の発生を防止することができる。
【0049】
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について図7を参照して説明する。
【0050】
本発明の第3の実施形態は基本的に第1の実施形態と同様である。第3の実施形態では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【0051】
本発明の第3の実施形態に係る基板処理装置1においては、図7に示すように、第1のノズル6a内に第2のノズル7aが設けられている。この第2のノズル7aは、第2の処理液が通る中央流路となる内筒として機能し、第1のノズル6aは、前述の内筒を収容してリング状の流路を有する外筒として機能する。なお、第2のノズル7aの先端は、第1のノズル6a内に位置しており、特に、第2の処理液が第1の処理液に良く混ざるように、上下方向において第1のノズル6aの中央位置より上側に位置している。
【0052】
以上説明したように、本発明の第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第1の処理液と第2の処理液は第1のノズル6a内で混ぜられてからテーブル4上の基板Wの表面に供給される。これにより、第1の処理液と第2の処理液を均一に混ぜることが可能となり、基板Wに対する処理の均一性を向上させることができる。
【0053】
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態について図8を参照して説明する。
【0054】
本発明の第4の実施形態は基本的に第1の実施形態と同様である。第4の実施形態では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【0055】
本発明の第4の実施形態に係る基板処理装置1において、図8に示すように、第1のノズル6a及び第2のノズル7aは、テーブル4上の基板Wの表面に対する第1の処理液と第2の処理液との各々の供給位置が同じ位置になるように形成されている。これにより、第1の処理液及び第2の処理液は基板Wの表面上の同じ位置に供給され、その位置で混ぜられることになる。
【0056】
以上説明したように、本発明の第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第1の処理液及び第2の処理液が基板Wの表面上で混ぜられるので、前述の第3の実施形態に比べ、第1の処理液と第2の処理液との化学反応の開始を遅らせることが可能となるので、第2の処理液において吸着分子(CO)の含有濃度が低下することを抑止することができる。
【0057】
(他の実施形態)
なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。
【符号の説明】
【0058】
1 基板処理装置
6 第1の処理液供給装置
7 第2の処理液供給装置
8 制御部
11 分子除去部
M1 金属層
W 基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
遷移金属により形成された金属層を有する基板の表面に第1の処理液を供給する第1の処理液供給装置と、
前記基板の表面に前記遷移金属に対して吸着特性を有する分子を含む第2の処理液を供給する第2の処理液供給装置と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
前記第1の処理液と前記第2の処理液とを前記基板の表面に同時に供給するように前記第1の処理液供給装置及び前記第2の処理液供給装置を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記第1の処理液と前記第2の処理液とを前記基板の表面上に交互に供給するように前記第1の処理液供給装置及び前記第2の処理液供給装置を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記第2の処理液を供給し、前記分子が前記金属層に吸着した状態で前記第1の処理液を供給するように前記第1の処理液供給装置及び前記第2の処理液供給装置を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記金属層に吸着した前記分子を取り除く分子除去部を備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一に記載の基板処理装置。
【請求項6】
遷移金属により形成された金属層を有する基板の表面に第1の処理液と前記遷移金属に対して吸着特性を有する分子を含む第2の処理液とを供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項7】
前記基板の表面に前記第1の処理液と前記第2の処理液とを同時に供給することを特徴とする請求項6記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記基板の表面に前記第1の処理液と前記第2の処理液とを交互に供給することを特徴とする請求項6記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記第2の処理液を供給し、その後、前記第1の処理液を供給することを特徴とする請求項6記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記第1の処理液の供給が完了した後、前記金属層に吸着した前記分子を取り除くことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか一に記載の基板処理方法。

【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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【図8】
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【公開番号】特開2012−129383(P2012−129383A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−280184(P2010−280184)
【出願日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【出願人】(000002428)芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Fターム(参考)】