JP2003188168A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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Abstract
全域に薄膜が転写できるようにする。 【解決手段】 真空排気ポンプ108により真空容器1
01内を真空排気し、真空容器101内を、薄膜104
の半導体基板103に対する転写に適した圧力P0より
低い状態の圧力P1にする。この後、プレート駆動装置
109により下プレート107を上昇させて基材105
に接触させ、接触したら、真空容器101内の真空排気
状態を制御し、真空容器101内の圧力P1が維持でき
る状態、もしくは、真空容器101内の圧力が、P1よ
り大きくP0以下の状態に制御する。
Description
板と基材とを相互に押し付けることで、基材に予め形成
されている絶縁膜などの薄膜を基板に転写して形成する
薄膜形成方法に関する。
配線技術は、必須なものとなっている。多層配線を実現
するために、配線層間を分離する絶縁膜や、金属配線層
の平坦化技術が開発されてきた。この平坦化技術のう
ち、転写を用いた方法としてSTP法が提案されている
(K.Machida et al.,“Novel Global Planarization Te
chnology for Interlayer Dielectrics using Spin on
Glass Film Transfer andHot Pressing"J.Vac.Sci.Tech
nol.B16(3),May/June,1093(1998))。この技術は、形成
したい薄膜を予め基材に形成し、これを減圧環境の中で
加熱加圧することで上記薄膜を半導体などの基板上に転
写するものである。
簡単に説明する。まず、図7(a)に示すように、密閉
可能な真空容器701に配置された温度調整可能な上プ
レート702に、半導体基板703を装着する。一方、
予め薄膜704が形成されている基材705を用意し、
これを下プレート707上方に配置されている基材装着
機構706に装着する。基材705としては、PTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)などからなるシートフ
ィルムを用いる。
空容器701内を真空に減圧するとともに、プレート駆
動装置709により、下プレート707を上プレート7
02に向けて上昇させる。この過程において、まず下プ
レート707のみを上昇させて基材705に接触させ、
下プレート707の上昇により基材705を伸張させる
(図7(b))。この後、下プレート707と基材70
5(基材装着機構706)とが所定の位置関係に達した
時点で、基材装着機構706と下プレート707の位置
関係を一定に保ったままさらに上昇させ、基材705上
の薄膜704を上プレート702によって保持された半
導体基板703に当接させる。このとき、下プレート7
07および上プレート702は、各々の温度調節機構に
より所定の温度にしておく。
ト702が受ける加重が、加重センサ710により検出
される。加重センサ710により、上プレート702す
なわち半導体基板703への加重を測定し、この測定値
が所望の値となるようにプレート駆動装置709を制御
する。この当接させ所定の圧力を加えた状態を所定時間
保持した後、基材装着機構706と下プレート707と
を下降させて加重を解放し、半導体基板703より基材
705を離間させ、半導体基板703に薄膜704が形
成された状態を得る。
707を上昇させて基材705上の薄膜704を半導体
基板703に当接させる過程で、下プレート707と基
材705の間にわずかに残留していた気体は、真空容器
701への逃げ道がなく、下プレート707と基材70
5の間に閉じ込められた状態となる。一方、この過程の
最中においても、真空排気ポンプ708は真空排気を続
けていて真空容器701内部の圧力は徐々に低下してい
く。この結果、図8(a)に示すように、下プレート7
07と基材705の間に形成された閉空間内部の気体
は、基材705を上方に盛り上がらせてしまう。
けて基材705上の薄膜704を半導体基板703に当
接させるため、薄膜704は中心部から半導体基板70
3に接する。最終的には、図8(b)に示すように、下
プレート707は上プレート702に完全に押し付けら
れ、所定の加重の加わった状態で停止する。この後、前
述したように、加重を解放し上プレート702より半導
体基板703を取り外し、半導体基板703より基材7
05を剥離すると、図9に示すように、転写不良が発生
する。
半導体基板703に当接してから、薄膜704全域が半
導体基板703に密着した場合、均一な接触状態が得ら
れなくなり、例えば、図9(a),(b)に示すよう
に、枠状の転写不良領域901が発生し、堅さや膜質の
異なる領域704a,704bが形成される場合があ
る。また、図9(c)に示すように、領域704cにだ
け薄膜が転写される場合,図9(d)に示すように、領
域704dにだけ薄膜が転写される場合などの不良が発
生する。
法では、部分的に転写がされない領域が発生するなど、
転写不良が発生するという問題があった。本発明は、以
上のような問題点を解消するためになされたものであ
り、転写不良などがない状態で、転写対象の基板全域に
薄膜が転写できるようにすることを目的とする。
方法は、可撓性を有するシート状の基材に薄膜を形成す
る工程と、真空容器内に配置された第1のプレートに基
板を固定する工程と、基材装着機構に基材を展着して固
定する工程と、真空容器内を真空排気手段により第1の
圧力に真空排気する工程と、真空容器内を第1の圧力と
した状態で、真空容器内に第1のプレートに対向して配
置された第2のプレートの主表面を基材に密着させる工
程と、真空排気手段を制御して真空容器内を第1の圧力
以上の第2の圧力とした状態で、基材が密着した第2の
プレートを、第1のプレートに近接させ、基材の上に形
成された薄膜の表面を基板表面に当接する工程と、第1
のプレートと第2のプレートとの間に加重することで、
基板に当接した薄膜を基板に圧着する工程とを備えたも
のである。この薄膜形成方法によれば、基材が第2のプ
レートに密着した後は、基材と第2のプレートとの間の
圧力より、この外側真空容器内の圧力の方が高い状態と
なっている。したがって、たとえ基材と第2のプレート
との間に気体が閉じ込められたとしても、この気体が膨
張することが抑制され、基材が第1のプレートに向かっ
て盛り上がることが抑制される。上記薄膜形成方法にお
いて、第1の圧力は、真空排気手段により真空容器内を
真空排気したときの最低圧力であればよい。
て図を参照して説明する。 <実施の形態1>はじめに、本発明の第1の実施の形態
について説明する。図1,2は、本発明の薄膜形成方法
を実施可能とするための薄膜形成装置の概略的な構成と
ともに、薄膜形成方法を説明するための工程図である。
図1に示す薄膜形成装置は、まず、密閉可能な真空容器
101と、真空容器101内の上部に固定された上プレ
ート(第1のプレート)102と、転写対象の薄膜10
4が形成された基材105を展着する基材装着機構10
6と、上プレート102に対向して真空容器101内の
下部に配置された下プレート(第2のプレート)107
とを備えている。
すように、円形の枠状に形成され、平面視円形の下プレ
ート107と同様に、真空容器101内を上下に移動可
能にされている。なお、基材装着機構106は、枠状に
限るものではない。下プレート107および基材装着機
構106は、プレート駆動装置109により上下方向に
移動する。また、上プレート102は、真空容器101
上部に配置された加重センサ110に連通し、上プレー
ト102に対する加重が測定可能な状態とされている。
なお、基材装着機構106とプレート駆動装置109と
の接続関係は、図示していない。
について説明する。まず、図1(a)に示すように、上
プレート102の下面に、図示していない基板装着機構
によって、半導体基板103を主面を下側に向けて装着
する。一方、塗布法などにより予め薄膜104が形成さ
れている基材105を、薄膜104の形成面を上側(上
プレート側)に向け、基材装着機構106に装着(展
着)する。基材105は、例えば、PTFE(ポリテト
ラフルオロエチレン)などの、可撓性を有し、また可塑
性を有する有機材料からなるシートフィルムである。
108の真空排気により真空容器101内の圧力を低下
させるとともに、プレート駆動装置109により、下プ
レート107のみを上昇させる。この動作により、下プ
レート107が基材105に接触し、図1(b)に示す
ように、基材105を伸張させる。下プレート107が
上昇することで、下プレート107により基材105の
一部(中央部分)が押し上げられるが、基材105周囲
は基材装着機構106により固定されている。このた
め、基材装着機構106と下プレート107の位置関係
によって、基材105には、水平方向に引き伸ばす張力
と、下プレート107による上向きの力が印加され、こ
の結果、基材105は伸張する。
07が基材105に接触した時点で、例えば、真空排気
ポンプ108による真空容器101内の真空排気動作を
停止させ、この後は基材105が下プレート107に接
触した時点と同一となる一定の状態、もしくは、これよ
り高い状態となるように、真空容器内の圧力を保つ。
容器101内を真空排気し、真空容器101内を、薄膜
104の半導体基板103に対する転写に適した圧力P
0より低い状態の圧力P1にする。この後、上述したよう
に、下プレート107を上昇させて基材105に接触さ
せ、接触したら、真空容器101内の真空排気状態を制
御し、真空容器101内の圧力P1が維持できる状態、
もしくは、真空容器101内の圧力が、P1より大きく
P0以下の状態に制御する。
下プレート107の突き上げにより基材105が伸張し
た状態となった後、下プレート107と基材装着機構1
06との上下関係を保持したまま、プレート駆動装置1
09により、これらをより上昇させる。
た薄膜104を半導体基板103に当接させ、プレート
駆動装置109の駆動により下プレート107を上プレ
ート102側に所定の加重で押し付けることで、半導体
基板103上に薄膜104を接着させる(図2)。この
とき、上プレート102および下プレート107は所定
の温度とする。また、加重センサ110により上プレー
ト102に対する加重を測定し、下プレート107の上
昇による上プレート102に対する加重が、所定の範囲
内となるようにプレート駆動装置109を制御する。
押し付けることで、所定の時間、半導体基板103表面
に薄膜104を押し付けて接着させた後、まず、従来と
同様にし、上プレート102に対する半導体基板103
の固定状態を解放する。次いで、プレート駆動装置10
9を制御し、基材装着機構106および下プレート10
7を上プレート102側より降下させ、上プレート10
2から離間させる。最後に、真空容器101の内圧を大
気圧に戻し、基材105を半導体基板103から剥離す
れば、薄膜104が半導体基板103に転写された状態
を得ることができる。
材105が下プレート107に密着してから後は、真空
容器101内の圧力を一定か、もしくはこれ以上に高く
しておき、この後、薄膜104を半導体基板103に当
接させるようにした。このことにより、本実施の形態に
よれば、図3(a)の断面図および図3(b)の平面図
に示すように、転写不良のない均一な薄膜の形成が実現
できる。
圧力に着目して図4,図5を用いて考察する。まず、真
空容器101の減圧開始時刻を0とし、下プレート10
7が上昇して基材105に接触し始めた時刻をT1とす
る。また、下プレート107が上昇して基材105を伸
張させ、下プレート107と基材105とが少なくとも
下プレート107の周縁部において密着した時刻をT2
とする。時刻T2において、下プレート107と基材1
05の間に気体が残留していた場合は、真空容器101
内への気体の逃げ道が閉ざされ、この気体は、下プレー
ト107と基材105との間の閉空間に閉じ込められた
状態となる。
上昇し、時刻T3に基材105上の薄膜104が半導体
基板103に接触し始めるとする。また、真空容器10
1内の圧力をP(t)、下プレート107と基材105
との間の空間の圧力をQ(t)、張力により基材105
を下プレート107方向に押し付けようとする下向きの
圧力をR(t)、下プレート107と基材105が接触
しているときに下プレート107が基材105に及ぼす
上向きの圧力をS(t)とする。ここで、下プレート1
07と基材105との間に空間があるときは、図4
(a)、下プレートと基材が接触しているときは図4
(b)で示す状態となる。
(t)+S(t)−R(t)−P(t)と定義する。時
刻tが、0<t<T1のときは、上記閉空間が形成され
ていないためQ(t)=P(t)であり、下プレート1
07と基材105が接触していないため、S(t)=R
(t)=0である。つぎに、T1≦t<T2のときは、
上記閉空間が形成されていないため、Q(t)=P
(t)のままであるが、下プレート107と基材105
との接触が始まるため、R(t)が増加していく。
下向きの力(R(t)に対応)を支えるように、下プレ
ート10から基材105への抗力(S(t)に対応)が
働き、S(t)=R(t)を満たすように、S(t)が
変化していく。言い換えると、下プレート107が上昇
するにつれ、U(t)=0となる「つりあいの位置」に
なるようにR(t)とS(t)が増えていく。
ト107と基材105とが下プレート107の周縁部に
おいて密着することにより下プレート107と基材10
5との間に閉空間が形成される。このときも、U(t)
=0を満たすように、各圧力が変化していく。まず、本
実施の形態にかかる方法を用いなかった場合について、
図5(a)を用いて説明する。閉空間が形成される場
合、下プレート107が基材105に接触した後、P
(t)が減少していく。このため、U(t)>0となる
が、U(t)=0とするように下プレート107と基材
105との間の閉空間内の気体が膨張し、Q(t)を小
さくし、R(t)を大きくする。
tの経過とともに低下すると、各力が釣り合う位置を保
つため、閉空間内の一定量の気体の体積を増加させるこ
とで圧力Q(t)が小さくなり、気体の体積増加により
基材105が伸張され、これによるさらに大きな張力に
よって下向きの圧力R(t)が増加する。また、気体の
膨張によって、基材105と下プレート107が完全に
接触を失った場合、S(t)=0となる。このようにし
て、U(t)=0を満たすように、基材105と下プレ
ート107との間の閉空間が膨張していく。
た場合について、図5(b)を用いて説明する。この場
合、T2≦t<T3において、P(t)は減少せず、P
(t)≧P(T2)である。P(t)=P(T2)であ
れば、状態はt=T2のときより変化せず基材105
が、伸張して上に盛り上がるようなことは起きない。ま
た、P(t)>P(T2)のときは、P(t)が増加
し、U(t)<0となる。この場合は、U(t)=0と
なるように、下プレート107が基材105へ加える上
向きの力であるS(t)が増加する。従って、基材10
5が、盛り上がることがなく、基材105の張力による
下向きの圧力R(t)は変化しない。
真空容器101の圧力を制御することにより、下プレー
ト107と基板105との間の閉空間を膨張させること
がなく、基材105の中央部が上部に盛り上がった状態
となることもない。この結果、本実施の形態によれば、
薄膜104の中央部と周縁部とが、半導体基板103へ
接触する時刻が同一となり、半導体基板103に対する
薄膜104の転写を、転写不良なく均質な状態で行うこ
とが可能となる。
1内の減圧を開始してから基材105と下プレート10
7とが接触し始めるものとしたが、これに限るものでは
ない。例えば、図6に示すように、基材105と下プレ
ート107とを予め接触させておいても、基材105と
プレート107との間の空間に、この外部と連通する箇
所があれば、接触した後で真空排気を開始するようにし
てもよい。本実施の形態では、基材105と下プレート
107との間に閉空間が形成されたら、これ以降は、真
空容器101内の圧力を低下させないようにしたもので
ある。
の形態について説明する。まず、上述した実施形態と同
様に、上プレート102の下面に、図示していない基板
装着機構によって、半導体基板103を主面を下側に向
けて装着する。一方、予め薄膜104が形成されている
基材105を、薄膜104の形成面を上側に向け、基材
装着機構106に装着する。
により真空容器101内の圧力を低下させるとともに、
プレート駆動装置109により、下プレート107のみ
を上昇させる。この動作によって下プレート107が基
材105に接触し、図1(b)に示すように、基材10
5を伸張させる。下プレート107が上昇することで、
下プレート107により基材105の一部(中央部分)
が押し上げられるが、基材105周囲は、基材装着機構
106により固定されている。このため、基材装着機構
106と下プレート107の位置関係によって、基材1
05には、水平方向に引き伸ばす張力と、下プレート1
07による上向きの力が印加され、この結果、基材10
5は伸張する。
により基材105と下プレート107とが完全に密着
し、これらの間に閉空間が形成されるまでの間に、真空
排気ポンプ108による真空容器101内の真空排気
を、この装置の最大能力まで行い、真空容器101内
を、到達可能な真空度にまで減圧させておくようにし
た。これらのことにより、下プレート107と基材10
5の間に存在する気体を十分除去して、下プレート10
7と基材105間に閉空間ができたとしても、残留して
いる気体量が可能な限り少ない状態としておく。あるい
は、真空容器101内部の真空度が、到達可能な真空度
に達した後に、基材105が下プレート107に密着し
た状態とする。
体の膨張により、基材105の中央部が上方に盛り上が
ることがない。これらの後、さらに下プレート107を
上昇させて、図2(a)に示すように、下プレート10
7が基材105と薄膜104を上プレート102に対し
て押し付ける。次いで、前述した実施形態と同様にし、
半導体基板103を基板装着機構から解放し、下プレー
ト107を下降させて上プレート102から離間させ、
真空容器101の内圧を大気圧に戻し、基材105のみ
を半導体基板103から剥離する。このことにより、薄
膜104が半導体基板103に転写されて形成された状
態が得られる。
も、図3(a)の断面図および図3(b)の平面図に示
すように、転写不良のない均一な薄膜の形成が実現でき
る。以下、本実施の形態の場合について、圧力に着目し
て考察する。図5(c)に示すように、下プレート10
7と基材105とが密着して閉空間を形成する時刻T2
においては、真空度が十分に低くなっており、また、T
2以降は、真空容器101内部の圧力がほとんど減少し
ない。従って、閉空間内部の気体の膨張や、これに伴う
基材105の盛り上がりもなく、良好な薄膜転写が実現
できる。
内の減圧を開始してから基材105と下プレート107
が接触し始めるとしたが、重要なのは基材105を下プ
レート107に押し付ける力により基材105と下プレ
ート107との間の空間が外部から閉ざされ閉空間にな
る時刻であり、図6に示すように、基材105と下プレ
ート107とが予め接触していても、これらの間の気体
の抜け道があれば、本実施の形態が適用できることは言
うまでもない。なお、基材装着機構は、円形に限るもの
ではなく、例えば矩形の枠であってもよい。また、下プ
レートも平面視円形に限るものではなく、例えば基板が
矩形であれば、下プレートを平面視矩形の状態としても
よい。
第2のプレート上における基材の盛り上がりを抑制する
ようにしたので、転写不良などがない状態で、転写対象
の基板全域に基材上の薄膜が転写できるようになるとい
うすぐれた効果が得られる。
説明するための工程図である。
説明するための工程図である。
より薄膜を形成した状態を示す断面図(a)と平面図
(b)である。
す特性図である。
部を説明するための工程図である。
工程図である。
工程図である。
示す断面図(a)および平面図(b),(c),(d)
である。
ト)、103…半導体基板、104…薄膜、105…基
材、106…基材装着機構、107…下プレート(第2
のプレート)、108…真空排気ポンプ(真空排気手
段)、109…プレート駆動装置、110…加重セン
サ。
Claims (2)
- 【請求項1】 可撓性を有するシート状の基材に薄膜を
形成する工程と、 真空容器内に配置された第1のプレートに基板を固定す
る工程と、 基材装着機構に前記基材を展着して固定する工程と、 前記真空容器内を真空排気手段により第1の圧力に真空
排気する工程と、 真空容器内を前記第1の圧力とした状態で、前記真空容
器内に前記第1のプレートに対向して配置された第2の
プレートの主表面を前記基材に密着させる工程と、 前記真空排気手段を制御して前記真空容器内を前記第1
の圧力以上の第2の圧力とした状態で、前記基材が密着
した前記第2のプレートを、前記第1のプレートに近接
させ、前記基材の上に形成された前記薄膜の表面を前記
基板表面に当接する工程と、 前記第1のプレートと前記第2のプレートとの間に加重
することで、前記基板に当接した前記薄膜を前記基板に
圧着する工程とを備えたことを特徴とする薄膜形成方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載の薄膜形成方法において、 前記第1の圧力は、前記真空排気手段により前記真空容
器内を真空排気したときの最低圧力であることを特徴と
する薄膜形成方法。
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---|---|---|---|
JP2001389109A JP3609777B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 薄膜形成方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177229A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 薄膜形成装置 |
KR101353994B1 (ko) * | 2011-08-23 | 2014-01-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 필름과 글라스의 어셈블리 장치 |
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2001
- 2001-12-21 JP JP2001389109A patent/JP3609777B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010177229A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 薄膜形成装置 |
KR101353994B1 (ko) * | 2011-08-23 | 2014-01-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 필름과 글라스의 어셈블리 장치 |
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JP3609777B2 (ja) | 2005-01-12 |
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