JP2001129386A - ガス処理装置およびそれに用いられる集合バルブ - Google Patents
ガス処理装置およびそれに用いられる集合バルブInfo
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- JP2001129386A JP2001129386A JP2000254545A JP2000254545A JP2001129386A JP 2001129386 A JP2001129386 A JP 2001129386A JP 2000254545 A JP2000254545 A JP 2000254545A JP 2000254545 A JP2000254545 A JP 2000254545A JP 2001129386 A JP2001129386 A JP 2001129386A
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Abstract
した際に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を少な
くすることができるガス処理装置およびそれに用いられ
る集合バルブを提供すること。 【解決手段】 処理ガスを供給する処理ガスライン59
aと、この処理ガスライン59aと合流するとともに処
理ガスをキャリアするキャリアガスを供給するキャリア
ガスライン62と、被処理基板Wが配置され、キャリア
ガスによってキャリアされた処理ガスが導入されるチャ
ンバー11とによりガス処理装置1を構成し、キャリア
ガスライン62と処理ガスライン59aとの合流点から
処理ガスライン59aの開閉バルブまでの距離および処
理ガスライン59aの径を、バルブを閉じた際に処理ガ
スラインから流出する処理ガス量が所定値以下になるよ
うに短くおよび細く設定する。
Description
ス処理を行うガス処理装置およびそれに用いられる集合
バルブに関する。
ある半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)に配線パ
ターンを形成するために、あるいは配線間のホールを埋
め込むために、W(タングステン)、WSi(タングス
テンシリサイド)、Ti(チタン)、TiN(チタンナ
イトライド)、TiSi(チタンシリサイド)等の金属
あるいは金属化合物を堆積させて薄膜を形成している。
して例えばWF6(六フッ化タングステン)とSiH4
(シラン)またはSiH2Cl2(ジクロルシラン)と
が用いられる。
処理ガスをキャリアガスによりキャリアさせてチャンバ
ー内に導入し、チャンバー内のウエハを加熱することに
より処理ガスを反応させる。この際に、初期段階におい
てWF6の流量を厳密に制御して所望のニュークリエー
ション膜を形成することにより膜質の向上を図ってお
り、このため、流量を厳密に制御することが可能なニュ
ークリエーション膜用のWF6ガスラインと通常のWF
6ガスラインとを設けている。
ガスラインを切換えた際、従前のガスラインのバルブ下
流側部分にはWF6ガスが残存し、その残存量が多い場
合には、この残存ガスがキャリアガスによって吸い出さ
れ、チャンバー内には制御外の処理ガスが供給されるこ
ととなり、形成された膜が所要の膜質とならない場合が
生じる。
であって、処理ガスラインからの処理ガスの供給を停止
した際に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を少な
くすることができるガス処理装置およびそれに用いられ
る集合バルブを提供することを目的とする。
を解決すべく検討を重ねた結果、処理ガスの供給を停止
した際における処理ガスラインから流出する処理ガスの
量は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点
から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理
ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスライン
の開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さい
ほど少ないことを見出した。また、このように処理ガス
ラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を
小さくするためには、バルブ下流側のガス溜まりを小さ
くすることができる構造の集合バルブを用いることが有
効であることを見出した。
れたものであって、処理ガスを供給する処理ガスライン
と、この処理ガスラインと合流するとともに処理ガスを
キャリアするキャリアガスを供給するキャリアガスライ
ンと、被処理基板が配置され、キャリアガスによってキ
ャリアされた処理ガスが導入されるチャンバーとを具備
し、チャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施す
ガス処理装置であって、前記キャリアガスラインと前記
処理ガスラインとの合流点から前記処理ガスラインの開
閉バルブまでの距離および前記処理ガスラインの径を、
前記開閉バルブを閉じた際に前記処理ガスラインから流
出する処理ガス量が所定値以下になるように短くおよび
細く設定することを特徴とするガス処理装置を提供する
ものである。
スラインと、この処理ガスラインと合流するとともに処
理ガスをキャリアするキャリアガスを供給するキャリア
ガスラインと、被処理基板が配置され、キャリアガスに
よってキャリアされた処理ガスが導入されるチャンバー
とを具備し、チャンバー内で被処理基板に所定のガス処
理を施すガス処理装置であって、前記処理ガスライン
は、複数のバルブが集合した集合バルブを有し、前記集
合バルブは、各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作
用するように設けられていることを特徴とするガス処理
装置。
バー内に導入してチャンバー内で被処理基板に所定のガ
ス処理を施すガス処理装置におけるガスラインに用いら
れ、複数のバルブが集合した集合バルブであって、前記
各バルブの弁体がガスラインに直接作用するように設け
られていることを特徴とする集合バルブを提供するもの
である。
ャンバー内に導入してチャンバー内で被処理基板に所定
のガス処理を施すガス処理装置における複数のガスライ
ンのそれぞれに用いられ、複数のバルブが集合した集合
バルブであって、前記各バルブの弁体がガスラインに直
接作用するように設けられ、かつ互いに一体に構成され
ていることを特徴とする集合バルブを提供するものであ
る。
体はガス流路を有し、弁体を回転させて、前記ガス流路
をガスラインに対応させる、またはガスラインからずら
すことにより、バルブの開閉を行うように構成すること
ができる。
スラインはバルブに対応する位置において分離され、そ
の弁体作用部上流側から垂直上方に延びた部分と弁体作
用部下流側から垂直上方に延びた部分とを有し、弁体を
昇降させて、これら2つの部分をつなぐ、またはこれら
2つの部分の開口部を塞ぐことにより、バルブの開閉を
行うように構成することができる。
弁体を降下させることにより、水平方向に延びるガスラ
インを塞ぎ、弁体を上昇させることによりガスラインを
開けて、バルブの開閉を行うように構成することができ
る。
は他のガスラインからつながるガス流路を有し、かつ他
のラインからその中のガスラインへガスを流す他のガス
流路を有するように構成することができる。
2つのガスラインを有し、前記バルブの弁体は一方のラ
インから他方のラインにつなぐことが可能なガス流路を
有し、弁体を回転または昇降させて、ガス流路の切換を
行うように構成することができる。
バルブの間を継手ブロックにより接続することができ
る。
びマスフローコントローラの少なくとも一方が設けられ
ている構成とすることができる。この場合に、バルブと
フィルターとの間、または/およびバルブとマスフロー
コントローラとの間、または/およびフィルターとマス
フローコントローラとの間、または/およびバルブとバ
ルブとの間を継手ブロックにより接続することができ
る。
に用いられた集合バルブにおいて、前記複数のガスライ
ンのうち一のガスラインのバルブと、そのガスラインに
隣接する他のガスラインのバルブとをガス通流可能に構
成することができる。この場合に、前記2つのバルブの
間を継手ブロックで接続することができる。
の実施形態について具体的に説明する。図1は、本発明
の一実施形態に係るCVD装置を模式的に示す断面図で
あり、WSi膜成膜用のものを示す。
ばアルミニウム等により円筒状に形成されたチャンバー
11を有しており、その上に蓋体12が設けられてい
る。このチャンバー11内には、チャンバー11の底部
から起立させた支持部材13上に、保持部材14を介し
てウエハWを載置する載置台15が設けられている。な
お、この支持部材13の径方向内側は、熱線を反射する
ように形成されており、載置台15は、厚さ2mm程度
の例えばカーボン素材、セラミックス等で形成されてい
る。
置台15から持ち上げるためのリフトピン16が例えば
3本設けられており、このリフトピン16は、保持部材
17を介して押し上げ棒18に支持されていて、この押
し上げ棒18がアクチュエータ19に連結している。こ
れにより、アクチュエータ19が押し上げ棒18を昇降
させると、押し上げ棒18および保持部材17を介して
リフトピン16が昇降し、ウエハWが昇降するようにな
っている。このリフトピン16は、熱線を透過する材
料、例えば石英により形成されている。また、リフトピ
ン16に一体的に支持部材20が設けられており、この
支持部材20にシールドリング21が取り付けられてい
る。このシールドリング21は、後述するハロゲンラン
プ26の熱線が上方に照射されることを防止するととも
に、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保す
る機能を有している。載置台15には、さらに、ウエハ
Wの加熱時にウエハWの温度を計測するための熱電対2
2が埋設されており、この熱電対22の保持部材23が
支持部材13に取付けられている。
石英等の熱線透過材料よりなる透過窓24が気密に設け
られており、その下方には、透過窓24を囲むように箱
状の加熱室25が設けられている。この加熱室25内に
は、例えば4個のハロゲンランプ26が反射鏡をも兼ね
る回転台27に取付けられており、この回転台27は、
回転軸28を介して加熱室25の底部に設けられた回転
モータ29により回転されるようになっている。したが
って、このハロゲンランプ26から放出された熱線は、
透過窓24を透過して載置台15の下面を照射してこれ
を加熱し得るようになっている。この加熱室25の側壁
には、この室内や透過窓24を冷却するための冷却エア
を導入する冷却エア導入口30およびこのエアを排出す
るための冷却エア排出口31が設けられている。
有するリング状の整流板32が、環状に形成した支持コ
ラム33の上端に設けられた水冷プレート34に載置さ
れている。この水冷プレート34の内周側には、上方の
処理ガスが下方に流れることを防止するためのリング状
の石英製またはアルミニウム製のアタッチメント35が
設けられている。これら整流板32、水冷プレート34
およびアタッチメント35の下側には、成膜処理時、処
理ガスと反応しない不活性ガス例えば窒素ガス等をバッ
クサイドガスとして供給し、これにより、処理ガスが載
置台15の下側に回り込んで余分な成膜作用を及ぼすこ
とを防止している。
排気口36が設けられており、この排気口36には、図
示しない真空ポンプが接続されている。これにより、チ
ャンバー11内は、例えば100Torr〜10−6T
orrの真空度に維持し得るようになっている。
を導入するためのシャワーヘッド40が設けられてい
る。このシャワーヘッド40は、蓋体12に嵌合して形
成されたシャワーベース41を有しており、このシャワ
ーベース41の上部中央には、処理ガス等を通過させる
オリフィスプレート42が設けられている。さらに、こ
のオリフィスプレート42の下方に、2段の拡散プレー
ト43,44が設けられており、これら拡散プレート4
3,44の下方に、シャワープレート45が設けられて
いる。オリフィスプレート42の上側にはガス導入部材
46が配置されており、このガス導入部材46にはガス
導入口47が設けられている。このガス導入口47には
チャンバー11内へ処理ガス等を供給するガス供給シス
テム50が接続されている。
に、WF6ガスラインにパージガス(例えばN2ガス)
を供給するパージガス供給源51、WF6ガス供給源5
2、クリーニングガス(例えばClF3ガス)を供給す
るクリーニングガス供給源53、WF6ガスをキャリア
するためのキャリアガス(例えばArガス)を供給する
キャリアガス供給源54、SiH2Cl2ガス供給源5
5、SiH2Cl2ガスラインにパージガス(例えばN
2ガス)を供給するパージガス供給源56、SiH2C
l2ガスをキャリアするためのキャリアガス(例えばA
rガス)を供給するキャリアガス供給源57を有してお
り、パージガス供給源51にはパージガスライン58
が、WF6ガス供給源52にはWF6ガスライン59
が、クリーニングガス供給源53にはクリーニングガス
ライン61が、キャリアガス供給源54にはキャリアガ
スライン62が、SiH2Cl2ガス供給源55にはS
iH2Cl2ガスライン63が、パージガス供給源56
にはパージガスライン64が、キャリアガス供給源57
にはキャリアガスライン65がそれぞれ接続されてい
る。WF6ガスライン59には分岐ライン59aが接続
されている。また、キャリアガスライン65には分岐ラ
イン65aが接続されている。
ブ66a,66bが設けられ、WF 6ガスライン59に
は集合バルブ67が設けられ、WF6ガスライン59か
ら分岐する分岐ライン59aには集合バルブ68が設け
られ、クリーニングガスライン61には集合バルブ69
が設けられ、キャリアガスライン62には集合バルブ7
0が設けられ、SiH2Cl2ガスライン63には集合
バルブ71が設けられ、パージガスライン64には2つ
の集合バルブ72a,72bが設けられ、キャリアガス
ライン65には集合バルブ73が設けられ、キャリアガ
スライン65から分岐する分岐ライン65aには集合バ
ルブ74が設けられている。
構成されたものである。そして、各集合バルブ同士も一
体的に構成され、省スペース構造となっている。
ルブ66aは、上流側から順に、逆止バルブ75、開閉
バルブ76、および分岐部を有する分岐ブロック77が
配列されており、集合バルブ66bは、上流側から順
に、開閉バルブ78、分岐部を有する分岐ブロック7
9、および開閉バルブ80が配列されている。逆止バル
ブ75および開閉バルブ76の間、開閉バルブ76と分
岐ブロック77との間、開閉バルブ78と分岐ブロック
79との間、分岐ブロック79と開閉バルブ80との間
にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
集合バルブ67は、上流側から順に、開閉バルブ81、
三方バルブ82、フィルター83、マスフローコントロ
ーラ84、三方バルブ85、開閉バルブ86が配列され
ている。三方バルブ82とフィルター83との間、フィ
ルター83とマスフローコントローラ84との間、マス
フローコントローラ84と三方バルブ85との間にはそ
れぞれ継手ブロックTが設けられている。
68は、上流側から順に、開閉バルブ87、三方バルブ
88、フィルター89、マスフローコントローラ90、
三方バルブ91,開閉バルブ92が配列されている。三
方バルブ88とフィルター89との間、フィルター89
とマスフローコントローラ90との間、マスフローコン
トローラ90と三方バルブ91との間にはそれぞれ継手
ブロックTが設けられている。
集合バルブ69は、上流側から順に、開閉バルブ93、
三方バルブ94、フィルター95、マスフローコントロ
ーラ96、三方バルブ97、開閉バルブ98が配列され
ている。三方バルブ94とフィルター95との間、フィ
ルター95とマスフローコントローラ96との間、マス
フローコントローラ96と三方バルブ97との間にはそ
れぞれ継手ブロックTが設けられている。
バルブ70は、上流側から順に、開閉バルブ99、フィ
ルター100、マスフローコントローラ101、開閉バ
ルブ102が配列されている。開閉バルブ99とフィル
ター100との間、フィルター100とマスフローコン
トローラ101との間、マスフローコントローラ101
と開閉バルブ102との間にはそれぞれ継手ブロックT
が設けられている。
た集合バルブ71は、上流側から順に、開閉バルブ10
3、三方バルブ104、フィルター105、マスフロー
コントローラ106、三方バルブ107、開閉バルブ1
08が配列されている。三方バルブ104とフィルター
105との間、フィルター105とマスフローコントロ
ーラ106との間、マスフローコントローラ106と三
方バルブ107との間にはそれぞれ継手ブロックTが設
けられている。
ルブ72aは、上流側から順に、逆止バルブ109、開
閉バルブ110、および分岐部を有する分岐ブロック1
11が配列されており、集合バルブ72bは、上流側か
ら順に、開閉バルブ112、分岐部を有する分岐ブロッ
ク113、および開閉バルブ114が配列されている。
逆止バルブ109および開閉バルブ110の間、開閉バ
ルブ110と分岐ブロック111との間、開閉ブロック
112と分岐ブロック113との間、分岐ブロック11
3と開閉バルブ114との間にはそれぞれ継手ブロック
Tが設けられている。
バルブ73は、上流側から順に、開閉バルブ115、フ
ィルター116、マスフローコントローラ117、開閉
バルブ118が配列されている。開閉バルブ115とフ
ィルター116との間、フィルター116とマスフロー
コントローラ117との間、マスフローコントローラ1
17と開閉バルブ118との間にはそれぞれ継手ブロッ
クTが設けられている。
ライン65aは、上流側から順に、開閉バルブ119、
フィルター120、マスフローコントローラ121、開
閉バルブ122が配列されている。開閉バルブ119と
フィルター120との間、フィルター120とマスフロ
ーコントローラ121との間、マスフローコントローラ
121と開閉バルブ122との間にはそれぞれ継手ブロ
ックTが設けられている。
77と集合バルブ67の三方バルブ82との間、集合バ
ルブ67の三方バルブ82と集合バルブ68の三方バル
ブ88との間、集合バルブ68の三方バルブ88と集合
バルブ69の三方バルブ94との間、集合バルブ71の
三方バルブ104と集合バルブ72aの分岐ブロック1
11との間、集合バルブ66bの分岐ブロック79と集
合バルブ67の三方バルブ85との間、集合バルブ67
の三方バルブ85と集合バルブ68の三方バルブ91と
の間、集合バルブ68の三方バルブ91と集合バルブ6
9の三方バルブ97との間、集合バルブ71の三方バル
ブ107と集合バルブ72bの分岐ブロック113との
間にもそれぞれ継手ブロックTが設けられている。な
お、図2中、CVは逆止バルブ、V1は開閉バルブ、V
2は三方バルブ、Fはフィルター、MFCはマスフロー
コントローラを示す。
ガスは、分岐ブロック77から分岐し、それぞれ三方バ
ルブ82、88、および94を介して、または、分岐ブ
ロック79から分岐し、それぞれ三方バルブ85、9
1、97を介して、WF6ガスライン59、分岐ライン
59a、およびクリーニングガスライン61へ通流可能
となっている。また、パージガスライン64に通流され
たパージガスは、分岐ブロック111から分岐し、三方
バルブ104を介して、または、分岐ブロック113か
ら分岐し、三方バルブ107を介して、SiH2Cl2
ガスライン63へ通流可能となっている。
9aは、集合バルブの下流部分でキャリアガスライン6
2に合流するようになっている。また、SiH2Cl2
ガスライン63は、集合バルブの下流部分でキャリアガ
スライン65に合流するようになっている。そして、こ
れらキャリアガスライン62,65、およびクリーニン
グガスライン61がチャンバー11のガス導入口47に
接続されている。
ブのうちWF6ガスライン59に設けられた集合バルブ
67を例にとってその構造について説明する。なお、集
合バルブ68,69,70,71,73,74について
も、多少の違いはあるが、ほぼ同様である。図3は、集
合バルブ67を示す断面図である。この集合バルブ67
は、上述したように、WF6ガスライン59の上流側か
ら、開閉バルブ81、三方バルブ82、フィルター8
3、マスフローコントローラ84、三方バルブ85、開
閉バルブ86が一体的に配列されて構成されており、こ
れらはベースブロック130の上に取り付けられてい
る。開閉バルブ81の弁体133および三方バルブ82
の弁体134は共通のブロック131に収容され、ま
た、三方バルブ85の弁体135および開閉バルブ86
の弁体136は共通のブロック132に収容されてい
る。WF6ガスライン59は、これらブロック131お
よびブロック132を貫通して延びている。開閉バルブ
81の弁体133、三方バルブ82の弁体134、三方
バルブ85の弁体135および開閉バルブ86の弁体1
36は、それぞれアクチュエーター138,139,1
40,141により回転されてバルブ動作が行われるよ
うになっている。この際に、各バルブの弁体133,1
34,135,136はガスライン59に直接作用する
ようになっている。
は、図4に示すように、ガスライン59に対応する位置
に貫通孔133aが形成されており、図4の(a)に示
すように貫通孔133aがガスライン59に連続するよ
うにされることによりバルブ81が開状態となり、弁体
133を回転させることにより図4の(b)に示すよう
に貫通孔133aがガスライン59から外れた位置にさ
れることによりバルブ81が閉状態となる。開閉バルブ
86も同様に構成される。
図5に示すように、ガスライン59に対応する位置に貫
通孔134aが形成されているとともに、パージガスラ
イン58からのパージガスを導入可能な円周溝134b
がその上部の外周に沿って形成され、この円周溝134
bから下方にガスライン59の位置まで延びる垂直溝1
34cが形成されている。そして、図5の(a)に示す
ように貫通孔134aがガスライン59に連続するよう
にされることにより、ガスライン59がつながるととも
にパージガスの流路は閉じられた状態となる。この状態
から弁体134を回転させることにより図5の(b)に
示すように貫通孔134aがガスライン59から外れた
位置にされるとともに、垂直溝134cがガスライン5
9につながると、ガスライン59が閉じられた状態とな
るとともにパージガスは円周溝134bおよび垂直溝1
34cを経てガスライン59に流れるようになる。三方
バルブ85も同様に構成される。
ター83との間、フィルター83とマスフローコントロ
ーラ84との間、マスフローコントローラ84と三方バ
ルブ85との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられ
ている。図3に示すように、継手ブロックTはボルトB
により三方バルブ82およびフィルター83等を接続す
るようになっている。
ブ67および68間での三方バルブ82および85の接
続も同様な構造の継手ブロックTにより、ボルトを用い
て行われる。隣接する集合バルブの他の接続部分も同様
に継手ブロックTにより行われる。
(a)の側面図および(b)の斜視図に示すように、そ
の両方の接続面において、それぞれ2つのコーナー部分
にボルトを挿入するための切欠部171を有しており、
それら切欠部171からボルト挿入孔172が水平に貫
通孔として形成されている。また、ガスライン59を構
成するガス通流孔173が水平に貫通孔として形成され
ている。
ブも上述したように弁体がガスラインに直接作用するよ
うになっていることから構造がシンプルであり、その要
素同士、例えばバルブとフィルターとを接続する際に、
ガスラインを構成するガス通流孔を有するだけの簡易な
構造の継手ブロックTを介在させるだけでよく、要素同
士の接続を極めて容易に行うことができる。
ように、アクチュエーター138’で弁体133’を降
下させることにより、ガスライン59の弁体作用部上流
側から垂直上方に延びた部分の上部開口部145aと、
ガスライン59の弁体作用部下流側から垂直上方に延び
た部分の上部開口部145bとを弁体133’により直
接閉じるようにすることもできる。
の途中にガスラインから下方に延びる凹所146を形成
し、アクチュエーター138''で弁体133''を降下さ
せることにより、弁体133''の先端部を凹所146に
嵌合させて、ガスライン59を直接閉じるようにするこ
ともできる。
り、ウエハWの表面にWSi膜を成膜する際には、ま
ず、チャンバー11の側壁に設けられた図示しないゲー
トバルブを開いて搬送アームによりチャンバー11内に
ウエハWを搬入し、リフトピン16を押し上げることに
よりウエハWをリフトピン16側に受け渡し、押し上げ
棒18を降下させることによりリフトピン16を押し下
げて、ウエハWを載置台15上に載置する。
排気することによりチャンバー11内を所定の真空度例
えば13.3〜10640Pa(0.1〜80Tor
r)の範囲内の値に設定し、後述するようにしてガス供
給システム50からシャワーヘッド40を介してチャン
バー11内に処理ガスであるWF6ガスおよびSiH2
Cl2ガスを導入し、これと同時に加熱室25内のハロ
ゲンランプ26を回転させながら点灯し、ハロゲンラン
プ26からの熱線を載置台15に照射する。これによ
り、所定の反応が生じてウエハW上にWSi膜が成膜さ
れる。
スの供給について詳細に説明する。上述したように、ガ
ス供給システム50から処理ガスを供給する際には、キ
ャリアガス供給源54からキャリアガスライン62にキ
ャリアガス、例えばArガスを流しつつ、まずWF6ガ
ス供給源52から集合バルブ68の高精度のマスフロー
コントローラ90で厳密に流量を制御しつつ、ニューク
リエーションのためのWF6ガスをWF6ガスライン5
9から分岐する分岐ライン59aに流すとともに、キャ
リアガス供給源57からキャリアガスライン65にキャ
リアガス、例えばArガスを流しつつ、SiH2Cl2
ガス供給源55からもう一方の処理ガスであるSiH2
Cl2ガスをSiH2Cl2ガスライン63に流す。分
岐ライン59aからのWF6ガスはキャリアガスライン
62に合流してキャリアガスにキャリアされ、SiH2
Cl2ガスライン63からのSiH2Cl2ガスはキャ
リアガスライン65に合流してキャリアガスにキャリア
され、いずれもシャワーヘッド40を介してチャンバー
11内に供給される。
バルブ68の各バルブが閉じられ、分岐ライン59aへ
のWF6ガスの供給が停止され、代わりにWF6ガスラ
イン59の集合バルブ67の各バルブが開かれ、ニュー
クリエーション時よりも多い流量のWF6ガスがWF6
ガスライン59からキャリアガスライン62に合流す
る。
11内に供給して成膜処理が終了した後、パージガス源
51,56から、パージガスとしてのN2ガスを、WF
6ガスライン59、分岐ライン59a、SiH2Cl2
ガスライン63に流してこれらのガスをパージし、次い
で、クリーニングガス供給源53からクリーニングガス
ライン61を通ってクリーニングガスとしてのClF3
をチャンバー11内に供給してクリーニングを行い、そ
の後、パージガス供給源51からクリーニングガスライ
ン61にパージガスを供給してクリーニングガスをパー
ジし、次の処理に備える。
にWF6ガスをニュークリエーション用の分岐ライン5
9aからWF6ガスライン59に切り換える際に、分岐
ライン59aの集合バルブ68の下流側部分にはWF6
ガスが残存し、この残存ガスがキャリアガスによって吸
い出されるが、この吸い出される量は、キャリアガスラ
イン62と分岐ライン59aとの合流点から分岐ライン
59aの最下流のバルブ(集合バルブ68のバルブ9
2)までの距離および処理ガスラインである分岐ライン
59aの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインであ
る分岐ライン59aの最下流のバルブ92開閉バルブか
ら上記合流点までの部分の容積が小さいほど少ない。し
たがって、キャリアガスライン62と処理ガスラインで
ある分岐ライン59aとの合流点から分岐ライン59a
のバルブまでの距離および処理ガスラインの径を、でき
るだけ短くおよび細くし、バルブを閉じた際に処理ガス
ラインに残留する処理ガス量が、成膜に影響を及ぼさな
い所定値以下になるように設定する。
ション結果について説明する。図10に示すような、処
理ガスラインとキャリアガスラインとの合流部分の構造
を用いてシミュレーションを行った。処理ガスライン2
00のバルブ202下流側の長さを10cmおよび20
cmに設定し、処理ガスライン200およびキャリアガ
スライン201の管径をφ6mmおよびφ12mmに設
定した。処理ガスはバルブ202により供給を遮断し、
処理ガスライン200のバルブ202下流側の部分に処
理ガスが残存しているものとした。図10の構造におい
て、処理ガスライン側のバルブ83を閉じ、キャリアガ
スのみを流した場合に、処理ガスラインのバルブ直下部
分(図中点B)および2つのラインの合流点(図中点
A)における一定時間経過後の処理ガス残存濃度を、キ
ャリアガス流量を0.005,0.05、0.25,
0.5L/minとして、シミュレーションにより求め
た。なお、シミュレーションには汎用解析プログラムで
あるFLUENTを用いた。
1,12に示す。図11は処理ガスライン200のバル
ブ202から合流点までの長さ(以下ライン長という)
を変化させたものであり、(a)はライン長が10cm
の場合、(b)は20cmの場合である。また、図12
は処理ガスライン200の管径を変化させたものであ
り、(a)は管径がφ6mmの場合、(b)は管径がφ
12mmの場合である。実際のチャートはガス濃度が色
彩で示されており、濃度分布が明確に把握することがで
きるようになっている。
が図13〜図16である。図13、図14はキャリアガ
ス流量を変化させた際の処理ガス残存量をライン長10
cmと20cmとで対比して示すものであり、図13は
点Aにおける処理ガス残存濃度を示し、図14は点Bに
おける処理ガス残存濃度を示す。また、図15、図16
はキャリアガス流量を変化させた際の処理ガス残存濃度
を管径φ6mmとφ12mmとで対比して示すものであ
り、図15は点Aにおける処理ガス残存濃度を示し、図
16は点Bにおける処理ガス残存濃度を示す。
流量にかかわらず、ライン長が長くなるとそれに比例し
て処理ガス残存量が多くなることがわかる。
ガスの流量にかかわらず、管径の大きいほうが処理ガス
の残存濃度が高いことがわかる。また、管径がφ6mm
の場合には処理ガスの残存濃度のキャリアガス流量依存
性が少なく、特にキャリアガスが0.1L/min以上
ではキャリアガス流量依存性はほとんどないが、管径が
φ12mmではキャリアガスが少ない部分で処理ガスの
残存濃度のキャリアガス流量依存性が高いことがわか
る。
るほど処理ガスラインのバルブを閉じた後の処理ガス残
存濃度を低く保つことができること、(2)管径を細く
するほど、処理ガスライン中の処理ガス残存濃度を低く
保つことができること、(3)管径がφ6mm以下にな
るとキャリアガス0.1L/min以上で流量依存性が
なく、したがってキャリアガスの流量を最適化すること
が可能となることを導くことができる。
インの処理ガス残存濃度は、キャリアガスラインと処理
ガスラインとの合流点から処理ガスラインのバルブまで
の距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわ
ち処理ガスラインのバルブから上記合流点までの部分の
容積が小さいほど少なくすることができるといえる。処
理ガスラインからキャリアガスに吸い出されて流出する
処理ガス流出量は、処理ガスラインの処理ガス残存濃度
が高い場合、すなわち処理ガス残存量が多い場合ほど多
くなるから、上記結果からキャリアガスラインと処理ガ
スラインとの合流点から処理ガスラインのバルブまでの
距離および処理ガスラインの径を、短くおよび細くする
ほど処理ガスの流出量を少なくすることができることが
導かれる。したがって、処理ガスラインを、バルブを閉
じた際に処理ガスラインから流出する処理ガス量が処理
に対して問題にならない所定値以下になるまで短くおよ
び細く設定すればよいことが導かれる。また、上記
(3)から処理ガス流出量のキャリアガス依存性をなく
するためには処理ガスラインの管径をφ6mm以下とす
ればよいことがわかる。
出する処理ガスの量を少なくするためには、処理ガスラ
インの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小
さくする必要があるが、そのために上述のように、処理
ガスラインに、複数のバルブが集合した集合バルブを設
け、その集合バルブを、各バルブの弁体が処理ガスライ
ンに直接作用するように構成する。
本体の中までガス配管が延びており、その中でバルブの
ON/OFFを行うため、集合バルブ内での配管長さが
長いものとなり、バルブからキャリアガスラインと処理
ガスラインとの合流点までの距離も長くなってしまい、
結果として処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点
までの部分の容積が大きくなってしまう。これに対し、
上述のように各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作
用するように集合バルブを構成すれば、バルブからキャ
リアガスラインと処理ガスラインとの合流点までの距離
を極力短くして、処理ガスラインの開閉バルブから上記
合流点までの部分の容積を小さくすることができる。
は、パージガスを処理ガスラインに流すためにガスの切
換を行う必要があるが、上記集合バルブを用いてパージ
ガスおよび処理ガスの2ラインの開閉および切換を行う
こともできる。その際に集合バルブに組み込まれたバル
ブの例を図17および図18に基づいて説明する。
がアクチュエーター154により回転可能に構成されて
おり、ブロック131’にはガスライン152および1
53の2ラインが形成されている。弁体151には、ガ
スライン152に対応する位置に貫通孔151aが形成
されており、ガスライン153に対応する位置に貫通孔
151bが形成されている。また、弁体151の表面に
は、ガスライン152からガスライン153にガスを流
すことが可能な溝151cが形成されている。そして、
ガスライン152をパージガスとして使用し、ガスライ
ン153を処理ガスラインとして使用する場合には、図
17の(a)の状態では、貫通孔151aおよび151
bがそれぞれガスライン152および153に対応する
位置にあり、パージガスがガスライン152を流れ、処
理ガスがガスライン153を流れるが、図17の(b)
に示すように、溝151cをガスライン152とガスラ
イン153とをつなぐ位置にすると、パージガスをガス
ライン153に流すことができる。弁体をこれらの中間
位置にすることにより両方のガスの供給を停止すること
もできる。また、ガスライン153からガスライン15
2にガスを流す必要がある場合には、弁体151をさら
に回転させて溝151cが逆につながるようにすればよ
い。
がアクチュエーター164により昇降可能に構成されて
おり、ブロック131''にはガスライン162および1
63の2ラインが形成されている。弁体161には、ガ
スライン162に対応可能な位置に貫通孔161aが形
成されており、ガスライン163に対応可能な位置に貫
通孔161bが形成されている。また、弁体161の表
面には、ガスライン162からガスライン163にガス
を流すことが可能な溝161cが形成されている。そし
て、ガスライン162をパージガスとして使用し、ガス
ライン163を処理ガスラインとして使用する場合に
は、図18の(a)の状態では、貫通孔161aおよび
161bがそれぞれガスライン162および163に対
応する位置にあり、パージガスがガスライン162を流
れ、処理ガスが処理ガスライン163を流れるが、図1
8の(b)に示すように、溝161cをガスライン16
2とガスライン163とをつなぐ位置にすると、パージ
ガスを処理ガスライン163に流すことができる。弁体
をこれらの中間位置にすることにより両方のガスの供給
を停止することもできる。また、ガスライン163から
ガスライン162にガスを流す必要がある場合には、高
さの違う位置にガスライン163からガスライン162
に向かう溝をさらに形成すればよい。
ことなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態で
は本発明をWSiのCVD成膜に規定したが、これに限
らず、他の材料、例えばW、Ti、TiN等のCVD成
膜に適用することができるし、また、CVD以外の他の
ガス処理にも適用することができる。また、被処理基板
はウエハに限られるものではなく、他の基板であっても
よい。さらに、キャリアガスとしてはArガスを例示し
たが、これに限らず他の不活性ガスであってもよいし、
NH3、N2O、NO等の無機ガスや、気化または蒸発
した有機溶媒等の有機系ガスのように、処理ガスの一部
として機能するものであってもよい。
処理ガスラインから流出する処理ガスの量は、キャリア
ガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラ
インの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径
が小さいほど、すなわち処理ガスラインの開閉バルブか
ら上記合流点までの部分の容積が小さいほど少なくする
ことができるという結果に基づき、キャリアガスライン
と処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉
バルブまでの距離および処理ガスラインの径を、前記開
閉バルブを閉じた際に処理ガスラインから流出する処理
ガスが所定値以下になるように短くかつ細く設定するの
で、処理ガスラインからの処理ガスの供給を停止した際
に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を確実に少な
くすることができる。また、処理ガスラインに、複数の
バルブが集合した集合バルブを設け、その集合バルブ
を、各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するよ
うに構成することにより、処理ガスラインからの処理ガ
ス流出量を少なくすることができる。
に示す断面図。
示す概略構成図。
示す断面図。
構造および動作を説明するための断面図。
構造および動作を説明するための断面図。
ロックにより接続した状態を説明するための断面図。
よび斜視図。
他の例を示す断面図。
さらに他の例を示す断面図。
す模式図。
ガス流量を変化させた際の点Aにおける処理ガス残存濃
度をライン長10cmと20cmとで対比して示すグラ
フ。
ガス流量を変化させた際の点Bにおける処理ガス残存濃
度をライン長10cmと20cmとで対比して示すグラ
フ。
ガス流量を変化させた際の点Aにおける処理ガス残存濃
度を管径φ6mmとφ12mmとで対比して示すグラ
フ。
ガス流量を変化させた際の点Bにおける処理ガス残存濃
度を管径φ6mmとφ12mmとで対比して示すグラ
フ。
る集合バルブに組み込まれたバルブの構造および動作を
説明するための断面図。
る集合バルブに組み込まれたバルブの他の例の構造およ
び動作を説明するための断面図。
a,72b,73,74;集合バルブ 133,133’,133'',134,151,16
1;弁体 T;継手ブロック W;半導体ウエハ
Claims (14)
- 【請求項1】 処理ガスを供給する処理ガスラインと、
この処理ガスラインと合流するとともに処理ガスをキャ
リアするキャリアガスを供給するキャリアガスライン
と、被処理基板が配置され、キャリアガスによってキャ
リアされた処理ガスが導入されるチャンバーとを具備
し、チャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施す
ガス処理装置であって、 前記キャリアガスラインと前記処理ガスラインとの合流
点から前記処理ガスラインの開閉バルブまでの距離およ
び前記処理ガスラインの径を、前記開閉バルブを閉じた
際に前記処理ガスラインから流出する処理ガス量が所定
値以下になるように短くおよび細く設定することを特徴
とするガス処理装置。 - 【請求項2】 処理ガスを供給する処理ガスラインと、
この処理ガスラインと合流するとともに処理ガスをキャ
リアするキャリアガスを供給するキャリアガスライン
と、被処理基板が配置され、キャリアガスによってキャ
リアされた処理ガスが導入されるチャンバーとを具備
し、チャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施す
ガス処理装置であって、 前記処理ガスラインは、複数のバルブが集合した集合バ
ルブを有し、 前記集合バルブは、各バルブの弁体が処理ガスラインに
直接作用するように設けられていることを特徴とするガ
ス処理装置。 - 【請求項3】 所定の処理ガスをチャンバー内に導入し
てチャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施すガ
ス処理装置におけるガスラインに用いられ、複数のバル
ブが集合した集合バルブであって、 前記各バルブの弁体がガスラインに直接作用するように
設けられていることを特徴とする集合バルブ。 - 【請求項4】 所定の処理ガスをチャンバー内に導入し
てチャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施すガ
ス処理装置における複数のガスラインのそれぞれに用い
られ、複数のバルブが集合した集合バルブであって、 前記各バルブの弁体がガスラインに直接作用するように
設けられ、かつ互いに一体に構成されていることを特徴
とする集合バルブ。 - 【請求項5】 前記バルブの弁体はガス流路を有し、弁
体を回転させて、前記ガス流路をガスラインに対応させ
る、またはガスラインからずらすことにより、バルブの
開閉を行うことを特徴とする請求項3または請求項4に
記載の集合バルブ。 - 【請求項6】 その中を通るガスラインはバルブに対応
する位置において分離され、その弁体作用部上流側から
垂直上方に延びた部分と弁体作用部下流側から垂直上方
に延びた部分とを有し、弁体を昇降させて、これら2つ
の部分をつなぐ、またはこれら2つの部分の開口部を塞
ぐことにより、バルブの開閉を行うことを特徴とする請
求項3または請求項4に記載の集合バルブ。 - 【請求項7】 前記バルブの弁体を降下させることによ
り、水平方向に延びるガスラインを塞ぎ、弁体を上昇さ
せることによりガスラインを開けて、バルブの開閉を行
うことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の集
合バルブ。 - 【請求項8】 前記弁体は他のガスラインからつながる
ガス流路を有し、かつ他のラインからその中のガスライ
ンへガスを流す他のガス流路を有することを特徴とする
請求項5に記載の集合バルブ。 - 【請求項9】 その中に2つのガスラインを有し、前記
バルブの弁体は一方のラインから他方のラインにつなぐ
ことが可能なガス流路を有し、弁体を回転または昇降さ
せて、ガス流路の切換を行うことを特徴とする請求項3
または請求項4に記載の集合バルブ。 - 【請求項10】 隣接するバルブの間が継手ブロックに
より接続されていることを特徴とする請求項3から請求
項9のいずれか1項に記載の集合バルブ。 - 【請求項11】 さらにフィルターおよびマスフローコ
ントローラの少なくとも一方が設けられていることを特
徴とする請求項3から請求項10のいずれか1項に記載
の集合バルブ。 - 【請求項12】 バルブとフィルターとの間、または/
およびバルブとマスフローコントローラとの間、または
/およびフィルターとマスフローコントローラとの間、
または/およびバルブとバルブとの間が継手ブロックに
より接続されていることを特徴とする請求項11に記載
の集合バルブ。 - 【請求項13】 前記複数のガスラインのうち一のガス
ラインのバルブと、そのガスラインに隣接する他のガス
ラインのバルブとがガス通流可能に構成されていること
を特徴とする請求項4に記載の集合バルブ。 - 【請求項14】 前記2つのバルブの間が継手ブロック
で接続されていることを特徴とする請求項13に記載の
集合バルブ。
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