JP4383439B2 - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents
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Description
この際、処理室内の圧力は大気圧になっており、窒素ガスの流れは、ガス導入口→処理室→排気口→排気管→廃棄処理装置となっている。
そして、これは、排気口よりも下流の排気経路に付着ないし吸着した金属成分や処理ガス成分等の異物が処理室の内部に逆流するためと考えられる。
(1)処理室内に被処理物が搬入される搬入ステップと、
前記処理室内で前記被処理物に処理が施される処理ステップと、
処理された前記被処理物が前記処理室内から搬出される搬出ステップと、
前記搬出ステップ後に前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内が真空ポンプにより排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給される待機ステップと、を備えている半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内を排気する排気口にはメイン排気管が接続されており、このメイン排気管にはサブ排気管が接続されており、前記待機ステップでは、前記サブ排気管が用いられて前記処理室内が排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2)被処理物をボートにより保持するステップと、
処理室内に前記被処理物を保持した前記ボートが搬入される搬入ステップと、
前記処理室内で前記被処理物に処理が施される処理ステップと、
処理された前記被処理物を保持した前記ボートが前記処理室内から搬出される搬出ステップと、
前記搬出ステップ後に前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内が真空ポンプにより排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給される待機ステップと、を備えている半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内を排気する排気口にはメイン排気管が接続されており、このメイン排気管にはサブ排気管が接続されており、前記待機ステップでは、前記サブ排気管が用いられて前記処理室内が排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(3)被処理物を処理する処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス導入管と、
前記処理室内を排気する排気口と、
前記排気口にメイン排気管を介して接続された真空ポンプと、
前記メイン排気管に設けられたサブ排気管と、
待機運転中、または前記処理室内に処理ガスが供給されて前記被処理物に処理が施されるときに、前記処理室を閉じる蓋体と、を有し、
前記待機運転中に前記蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給されるようにしたことを特徴とする半導体製造装置。
(4)被処理物を処理する処理室と、
前記処理室内で被処理物を保持するボートと、
前記処理室内にガスを供給するガス導入管と、
前記処理室内を排気する排気口と、
前記排気口にメイン排気管を介して接続された真空ポンプと、
前記メイン排気管に設けられたサブ排気管と、
前記ボートが前記処理室内から搬出された状態の待機運転中、または前記処理室内に処理ガスが供給されて前記ボートにより保持された前記被処理物に処理が施されるときに、前記処理室を閉じる蓋体と、を有し、
前記待機運転中に前記蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が減圧排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給されるようにしたことを特徴とする半導体製造装置。
ここで、CVD膜形成工程に使用される減圧CVD装置の構成を説明する。
プロセスチューブ1はインナチューブ2とアウタチューブ3とから構成されており、インナチューブ2は炭化シリコン(SiC)が使用されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ3は石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されている。
インナチューブ2は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ2の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室4を実質的に形成している。インナチューブ2の下端開口は被処理物としてのウエハを出し入れするための炉口5を実質的に構成している。したがって、インナチューブ2の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。
インナチューブ2とアウタチューブ3との間の下端部は円形リング形状に形成されたインレットフランジ6によって気密封止されており、インレットフランジ6が減圧CVD装置の機枠に支持されることより、プロセスチューブ1は垂直に据え付けられた状態になっている。
インナチューブ2とアウタチューブ3との隙間によって排気路8は横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されており、排気口7がインレットフランジ6に接続されているため、排気口7は円筒形状の中空体を形成されて垂直に延在した排気路8の最下端部に配置された状態になっている。
図3および図4に示されているように、排気口7には真空ポンプ11がメイン排気管12によって接続されている。メイン排気管12にはメイン排気管12に介設されたメインバルブ13を迂回するサブ排気管14が接続されており、サブ排気管14にはサブバルブ15が介設されている。
ガス導入管9によって炉口5に導入されたガスはインナチューブ2の処理室4内を流通して排気路8を通って排気口7によって排気されることになる。
シールキャップ10はアウタチューブ3の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセスチューブ1の外部に垂直に設備されたエレベータ(図示せず)によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ10の中心線上には被処理物としてのウエハ20を保持するためのボート21が垂直に立脚されて支持されている。
ボート21は上下で一対の端板22、23と、両端板22、23間に架設されて垂直に配設された複数本の保持部材24とを備えており、各保持部材24に長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するように刻設された多数条の保持溝25間にウエハ20を挿入されることにより、複数枚のウエハ20を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するように構成されている。
機枠31には待機ステップS4において処理室4を閉じる第二の蓋体としてのシャッタ32が設置されており、シャッタ32はシャッタ昇降回転装置33によってインレットフランジ6の下端面にシール状態で当接することにより、処理室4を気密に閉じるように構成されている。
この状態で、シールキャップ10は処理室4を気密に閉じた状態になる。
Si3 N4 のCVD膜をデポジションする場合には、原料ガス34としては、例えば、SiH2 Cl2 とNH3 とが処理室4に導入される。
原料ガス34は処理室4を通過する際にウエハ20の表面に接触する。この接触による原料ガス34のCVD反応により、ウエハ20の表面にはSi3 N4 のCVD膜が堆積(デポジション)する。
この際、図4に示されているように、メインバルブ13が閉じられサブバルブ15が開かれることにより、真空ポンプ11による排気量は処理ステップS2の排気量よりも低めに抑えられ、窒素ガス35の供給中における処理室4の内圧は大気圧よりも若干低めに抑えられる。例えば、窒素ガス35の供給流量は、0.5〜10l/min、処理室4の内圧は、5〜150Pa、に制御される。
そして、交換作業が完了すると、搬入ステップS1に進み、以降、図1に示されているルーチンが繰り返されて行くことになる。
そして、処理室が大気圧の状態に長期間維持されると、排気口や排気管の内壁面や継手部に堆積した異物は処理室内に逆流するという現象が、次の通り究明された。
このようにシャッタの炉口側表面の周辺部にNH4 Clが局部的に付着する理由は、次のように考察される。
まず、処理室が大気圧の状態に長期間維持されると、排気口や排気管の内壁面や継手部に堆積したNH4 Clはベーパ化(蒸発)して処理室内に逆流する。
シャッタ内部の周辺は冷却水の循環によって冷却されているため、ベーパ化したNH4 Clは凝縮して付着することになる。
ちなみに、シャッタは成膜処理中には使用していないため、シャッタに付着したNH4 Clは成膜処理中に付着したものではないことは明らかである。
すなわち、本実施形態に係る待機ステップS4においては、排気口7やメイン排気管12に付着したNH4 Cl等の異物がベーパ化したとしても処理室4に逆流せずに、排気口7やメイン排気管12等の排気経路を通って真空ポンプ11によって外部に真空排気されることになる。
処理室を減圧排気しながら窒素ガスを供給する待機運転を八時間継続した後に、処理室を閉じたシャッタの炉口側表面を観察したところ、本実施形態の場合にはシャッタの周辺部への白い粉の付着は見られなかった。従来例の場合には、前述した通りに、シャッタの周辺部への白い粉の付着が見られた。
プロセスチューブや排気口およびメイン排気管に対するメンテナンス作業を実施してからCVD膜形成工程を二十回(二十バッチ)繰り返した後に、鉄(Fe)および銅(Cu)の濃度を測定したところ、次の表1が得られた。
表1中、本実施形態は前述した待機ステップS4の条件で実施した場合であり、従来例は処理室を大気圧に維持した状態で窒素ガスを5l/min供給した場合である。また、単位はatms/cm2 である。
表1によれば、本実施形態の鉄および銅の濃度は従来例に比べて大幅に低減しているのが理解される。
プロセスチューブや排気口およびメイン排気管に対するメンテナンス作業を実施してからCVD膜形成工程を二十回(二十バッチ)繰り返した後に、アイドル運転中のパーティクルを採取したところ、次の表2が得られた。
表2中、本実施形態は前述した待機ステップS1の条件で実施した場合であり、従来例は処理室を大気圧に維持した状態で窒素ガスを5l/min供給した場合である。また、単位は個数であり、処理室上部および処理室下部での増加量で示されている。
表2によれば、本実施形態のパーティクルの増加量は従来例に比べて大幅に低減しているのが理解される。
さらに、処理は成膜処理に限らず、アッシング処理やドライエッチング処理等であってもよい。
要するに、本発明は、被処理物が処理室に搬入されて真空排気されつつ処理ガスが処理室に供給されて所望の処理が実施される半導体製造装置全般に適用することができる。
Claims (10)
- 処理室内に被処理物が搬入される搬入ステップと、
前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内に処理ガスが供給され、前記処理室内が排気されて、前記被処理物に処理が施される処理ステップと、
処理された前記被処理物が前記処理室内から搬出される搬出ステップと、
前記搬出ステップ後に前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給される待機ステップと、を備えている半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内を排気する排気口にはメイン排気管を介して真空ポンプが接続されており、このメイン排気管にはメインバルブが設けられると共に、このメインバルブを迂回するようにサブ排気管が接続されており、このサブ排気管にはサブバルブが設けられており、
前記処理ステップでは、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、
前記待機ステップでは、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 被処理物をボートにより保持するステップと、
処理室内に前記被処理物を保持した前記ボートが搬入される搬入ステップと、
前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内に処理ガスが供給され、前記処理室内が排気されて、前記被処理物に処理が施される処理ステップと、
処理された前記被処理物を保持した前記ボートが前記処理室内から搬出される搬出ステップと、
前記搬出ステップ後に前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給される待機ステップと、を備えている半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内を排気する排気口にはメイン排気管を介して真空ポンプが接続されており、このメイン排気管にはメインバルブが設けられると共に、このメインバルブを迂回するようにサブ排気管が接続されており、このサブ排気管にはサブバルブが設けられており、
前記処理ステップでは、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、
前記待機ステップでは、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 被処理物を処理する処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス導入管と、
前記処理室内を排気する排気口と、
前記排気口にメイン排気管を介して接続された真空ポンプと、
前記メイン排気管に設けられたメインバルブと、
前記メインバルブを迂回するように前記メイン排気管に設けられたサブ排気管と、
前記サブ排気管に設けられたサブバルブと、
待機運転中、または、処理中に、前記処理室を閉じる蓋体と、を有し、
前記メインバルブ、前記サブバルブ、前記真空ポンプ、および、前記ガス導入管は、
前記処理中に前記蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、前記処理室内に処理ガスが供給されるように構成されると共に、
前記待機運転中に前記蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給されるように構成されることを特徴とする半導体製造装置。 - 被処理物を処理する処理室と、
前記処理室内で被処理物を保持するボートと、
前記処理室内にガスを供給するガス導入管と、
前記処理室内を排気する排気口と、
前記排気口にメイン排気管を介して接続された真空ポンプと、
前記メイン排気管に設けられたメインバルブと、
前記メインバルブを迂回するように前記メイン排気管に設けられたサブ排気管と、
前記サブ排気管に設けられたサブバルブと、
前記ボートが前記処理室内から搬出された状態の待機運転中、または、前記処理室内で前記ボートにより保持された前記被処理物に処理が施される処理中に、前記処理室を閉じる蓋体と、を有し、
前記メインバルブ、前記サブバルブ、前記真空ポンプ、および、前記ガス導入管は、
前記処理中に前記蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、前記処理室内に処理ガスが供給されるように構成されると共に、
前記待機運転中に前記蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給されるように構成されることを特徴とする半導体製造装置。 - 処理室を閉じる第一の蓋体が開かれてこの処理室内に被処理物が搬入される搬入ステップと、
前記処理室が第二の蓋体によって閉じられた状態で、前記処理室内に処理ガスが供給され、前記処理室内が排気されて、前記被処理物に処理が施される処理ステップと、
前記第二の蓋体が開かれて、処理された前記被処理物が前記処理室内から搬出される搬出ステップと、
前記第一の蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給される待機ステップと、を備えている半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内を排気する排気口にはメイン排気管を介して真空ポンプが接続されており、このメイン排気管にはメインバルブが設けられると共に、このメインバルブを迂回するようにサブ排気管が接続されており、このサブ排気管にはサブバルブが設けられており、
前記処理ステップでは、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、
前記待機ステップでは、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 被処理物をボートにより保持するステップと、
処理室を閉じる第一の蓋体が開かれてこの処理室内に前記被処理物を保持した前記ボートが搬入される搬入ステップと、
前記処理室が第二の蓋体によって閉じられた状態で、前記処理室内に処理ガスが供給され、前記処理室内が排気されて、前記被処理物に処理が施される処理ステップと、
前記第二の蓋体が開かれて、処理された前記被処理物を保持した前記ボートが前記処理室内から搬出される搬出ステップと、
前記第一の蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給される待機ステップと、を備えている半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内を排気する排気口にはメイン排気管を介して真空ポンプが接続されており、このメイン排気管にはメインバルブが設けられると共に、このメインバルブを迂回するようにサブ排気管が接続されており、このサブ排気管にはサブバルブが設けられており、
前記処理ステップでは、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、
前記待機ステップでは、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第一の蓋体は、内部に冷却水を循環させることによって冷却されるように構成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置の製造方法。
- 被処理物を処理する処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス導入管と、
前記処理室内を排気する排気口と、
前記排気口にメイン排気管を介して接続された真空ポンプと、
前記メイン排気管に設けられたメインバルブと、
前記メインバルブを迂回するように前記メイン排気管に設けられたサブ排気管と、
前記サブ排気管に設けられたサブバルブと、
待機運転中に前記処理室を閉じる第一の蓋体と、
処理中に前記処理室を閉じる第二の蓋体と、を有し、
前記メインバルブ、前記サブバルブ、前記真空ポンプ、および、前記ガス導入管は、
前記処理中に前記第二の蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、前記処理室内に処理ガスが供給されるように構成されると共に、
前記待機運転中に前記第一の蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給されるように構成されることを特徴とする半導体製造装置。 - 被処理物を処理する処理室と、
前記処理室内で被処理物を保持するボートと、
前記処理室内にガスを供給するガス導入管と、
前記処理室内を排気する排気口と、
前記排気口にメイン排気管を介して接続された真空ポンプと、
前記メイン排気管に設けられたメインバルブと、
前記メインバルブを迂回するように前記メイン排気管に設けられたサブ排気管と、
前記サブ排気管に設けられたサブバルブと、
前記ボートが前記処理室内から搬出された状態の待機運転中に前記処理室を閉じる第一の蓋体と、
前記処理室内で前記ボートにより保持された前記被処理物に処理が施される処理中に、前記処理室を閉じる第二の蓋体と、を有し、
前記メインバルブ、前記サブバルブ、前記真空ポンプ、および、前記ガス導入管は、
前記処理中に前記第二の蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記サブバルブが閉じられ前記メインバルブが開かれることにより、前記メイン排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気され、前記処理室内に処理ガスが供給されるように構成されると共に、
前記待機運転中に前記第一の蓋体によって前記処理室が閉じられた状態で、前記メインバルブが閉じられ前記サブバルブが開かれることにより、前記サブ排気管が用いられて前記真空ポンプにより前記処理室内が排気されつつ前記処理室内に不活性ガスが供給されるように構成されることを特徴とする半導体製造装置。 - 前記第一の蓋体は、内部に冷却水を循環させることによって冷却されるように構成されていることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体製造装置。
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