JPH1161421A - 導電膜の形成方法 - Google Patents
導電膜の形成方法Info
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- JPH1161421A JPH1161421A JP10175610A JP17561098A JPH1161421A JP H1161421 A JPH1161421 A JP H1161421A JP 10175610 A JP10175610 A JP 10175610A JP 17561098 A JP17561098 A JP 17561098A JP H1161421 A JPH1161421 A JP H1161421A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一性に優れた薄膜の形成方法を提供する。
【解決手段】 導電膜の形成方法において:導電膜のを
付着する工程後に;導電膜を均質化するために、反応ガ
スの非存在下にアニーリングする工程を含む形成方法で
ある。
付着する工程後に;導電膜を均質化するために、反応ガ
スの非存在下にアニーリングする工程を含む形成方法で
ある。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電膜の形成方法
に関し、より詳細には、多結晶シリコンをウエハ上に、
例えば蒸着により付着するときなどの薄膜形成の際に、
膜の均一性を向上し得る方法に関する。
に関し、より詳細には、多結晶シリコンをウエハ上に、
例えば蒸着により付着するときなどの薄膜形成の際に、
膜の均一性を向上し得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】導電膜は、通常、低圧化学気相蒸着(L
PCVD)法により、具体的には反応炉の形状によって
縦形反応炉と横形反応炉とに分類されるCVD装置のう
ち、縦形反応炉を用いて形成されており、下記にその反
応炉について概略説明する。
PCVD)法により、具体的には反応炉の形状によって
縦形反応炉と横形反応炉とに分類されるCVD装置のう
ち、縦形反応炉を用いて形成されており、下記にその反
応炉について概略説明する。
【0003】上記の縦形反応炉は、図2に示すように、
チャンバー13と、チャンバー13の中央部に装備した
高純度石英材からなる反応管15と、反応管15内のウ
エハを搭載したボート17と、チャンバー13の外壁装
備内の加熱用ヒーティングコイル部19と、チャンバー
13の温度を測定するための縦形反応炉10の片側に装
備された複数の温度センサー21と、を有していた。そ
して、ボート17は4つの部分17a、17b、17
c、17dに区分されているが、これらは物理的に仕切
られた区分ではない。縦形反応炉10を用いて蒸着する
場合、チャンバー13内の温度分布が均一ではないた
め、便宜上、温度分布に応じて4つの部分に区別してい
ることを意味する。上記の温度分布は、通常、次のよう
な平均温度を有している。17a:約570℃、17
b:約567℃、17c:約563℃、そして17d:
約560℃である。
チャンバー13と、チャンバー13の中央部に装備した
高純度石英材からなる反応管15と、反応管15内のウ
エハを搭載したボート17と、チャンバー13の外壁装
備内の加熱用ヒーティングコイル部19と、チャンバー
13の温度を測定するための縦形反応炉10の片側に装
備された複数の温度センサー21と、を有していた。そ
して、ボート17は4つの部分17a、17b、17
c、17dに区分されているが、これらは物理的に仕切
られた区分ではない。縦形反応炉10を用いて蒸着する
場合、チャンバー13内の温度分布が均一ではないた
め、便宜上、温度分布に応じて4つの部分に区別してい
ることを意味する。上記の温度分布は、通常、次のよう
な平均温度を有している。17a:約570℃、17
b:約567℃、17c:約563℃、そして17d:
約560℃である。
【0004】各温度区分の温度測定のために複数の温度
センサー21を、外壁内の適切な位置にそれぞれ装備
し、温度制御のために加熱用コイル部19がチャンバー
13を取り囲んでいる。
センサー21を、外壁内の適切な位置にそれぞれ装備
し、温度制御のために加熱用コイル部19がチャンバー
13を取り囲んでいる。
【0005】このように構成した縦形反応炉を用いる、
従来の薄膜形成方法を、図3(A)及び(B)に基づき
説明する。複数のウエハを搭載したボート17を反応管
15にローディングする初期工程S0、減圧工程S1、
蒸着工程S2、パージ工程S3、そして昇圧工程S4を
順に行う。
従来の薄膜形成方法を、図3(A)及び(B)に基づき
説明する。複数のウエハを搭載したボート17を反応管
15にローディングする初期工程S0、減圧工程S1、
蒸着工程S2、パージ工程S3、そして昇圧工程S4を
順に行う。
【0006】減圧工程(S1)では、チャンバー13を
窒素置換し、その後、再度排気することにより、チャン
バー内の不要ガスを排除する。減圧は、温度570℃を
維持して100〜110分間かけて、チャンバー13の
圧力を760Torr(大気圧)から90Paまで減圧する。
蒸着工程(S2)では、導電膜を蒸着するためにチャン
バー13の下部から反応管15に反応ガスとしてPH3
及びSiH4を注入するが、このとき、温度570±1
0℃及び圧力950Paを維持する。工程(S2)の所要
時間は、蒸着する膜の厚さに依存し、通常、約20分〜
2時間である。パージ工程(S3)では、蒸着工程(S
2)で発生した有毒ガスをチャンバー外に排出するため
にチャンバー13を高真空(10- 1〜10- 5Pa)程度ま
で排気し、次いでN2ガスを注入し、さらに排気し、次
いで窒素置換後に、再度排気して、有毒ガスを確実に除
去する。工程(3)では、チャンバー13の内部圧力
は、90Paから高真空間を往復する。続いて、昇圧工程
(S4)では、チャンバー13の圧力を大気圧まで昇圧
させることにより、従来は導電膜の形成を終了してい
た。
窒素置換し、その後、再度排気することにより、チャン
バー内の不要ガスを排除する。減圧は、温度570℃を
維持して100〜110分間かけて、チャンバー13の
圧力を760Torr(大気圧)から90Paまで減圧する。
蒸着工程(S2)では、導電膜を蒸着するためにチャン
バー13の下部から反応管15に反応ガスとしてPH3
及びSiH4を注入するが、このとき、温度570±1
0℃及び圧力950Paを維持する。工程(S2)の所要
時間は、蒸着する膜の厚さに依存し、通常、約20分〜
2時間である。パージ工程(S3)では、蒸着工程(S
2)で発生した有毒ガスをチャンバー外に排出するため
にチャンバー13を高真空(10- 1〜10- 5Pa)程度ま
で排気し、次いでN2ガスを注入し、さらに排気し、次
いで窒素置換後に、再度排気して、有毒ガスを確実に除
去する。工程(3)では、チャンバー13の内部圧力
は、90Paから高真空間を往復する。続いて、昇圧工程
(S4)では、チャンバー13の圧力を大気圧まで昇圧
させることにより、従来は導電膜の形成を終了してい
た。
【0007】上述のように、従来のLPCVD法では、
蒸着ガスがチャンバーの下部から注入するため、蒸着ガ
スが反応管の下部では粗密に分布するが、上部では相対
的に薄い濃度に分布するため、反応管の下部から上部で
は蒸着膜の厚さが変化する。そのため、蒸着膜の厚さを
均一にするために、前記反応管の下部の温度を上部より
約10℃程度低くして蒸着工程を行い、必要な温度調節
はチャンバーの外壁に装備した加熱コイル及び各温度セ
ンサーの作用により行っていた。
蒸着ガスがチャンバーの下部から注入するため、蒸着ガ
スが反応管の下部では粗密に分布するが、上部では相対
的に薄い濃度に分布するため、反応管の下部から上部で
は蒸着膜の厚さが変化する。そのため、蒸着膜の厚さを
均一にするために、前記反応管の下部の温度を上部より
約10℃程度低くして蒸着工程を行い、必要な温度調節
はチャンバーの外壁に装備した加熱コイル及び各温度セ
ンサーの作用により行っていた。
【0008】しかしながら、このような従来の導電膜の
形成方法では、蒸着厚の均一性を確保するための上記の
ような温度調節も、17a部分はほぼ結晶質の膜、17
b及び17c部分は結晶質と非晶質とが均衡に分布する
蒸着膜、17d部分はほぼ非晶質の蒸着膜が形成すると
いう欠点があった。
形成方法では、蒸着厚の均一性を確保するための上記の
ような温度調節も、17a部分はほぼ結晶質の膜、17
b及び17c部分は結晶質と非晶質とが均衡に分布する
蒸着膜、17d部分はほぼ非晶質の蒸着膜が形成すると
いう欠点があった。
【0009】蒸着工程を施した後、膜質の信頼性を向上
させるために熱処理工程を施すようになっているが、前
記のような膜質の差により熱処理中に非晶質膜は膜質厚
さが大きく減少するのに対し、結晶質膜の膜質厚さの減
少は微細であるため、各部分の膜質の厚さが異なって形
成され、抵抗などの性質の差を生ずるという問題点があ
った。
させるために熱処理工程を施すようになっているが、前
記のような膜質の差により熱処理中に非晶質膜は膜質厚
さが大きく減少するのに対し、結晶質膜の膜質厚さの減
少は微細であるため、各部分の膜質の厚さが異なって形
成され、抵抗などの性質の差を生ずるという問題点があ
った。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来の問題を鑑み、膜を、例えばLPCVD装置
の反応炉内で蒸着などにより付着する際に、パージ工程
を行うとともに、軽い熱処理(アニーリング)を行うこ
とにより、均一性の高い膜を提供することである。
ような従来の問題を鑑み、膜を、例えばLPCVD装置
の反応炉内で蒸着などにより付着する際に、パージ工程
を行うとともに、軽い熱処理(アニーリング)を行うこ
とにより、均一性の高い膜を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電膜
の形成方法において:導電膜を付着する工程後に;導電
膜を均質化するために、反応ガスの非存在下にアニーリ
ングする工程を含んでいる。
の形成方法において:導電膜を付着する工程後に;導電
膜を均質化するために、反応ガスの非存在下にアニーリ
ングする工程を含んでいる。
【0012】導電膜の形成方法において: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことが好ま
しい。
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことが好ま
しい。
【0013】前記反応ガスが、PH3又はBF2のいずれ
かをSiH4と組み合わせた混合ガス、すなわちPH3と
SiH4又はBF2とSiH4のいずれかの組み合わせで
あることが好ましい。
かをSiH4と組み合わせた混合ガス、すなわちPH3と
SiH4又はBF2とSiH4のいずれかの組み合わせで
あることが好ましい。
【0014】工程(4)では、工程チャンバー内の温度
を約10〜20℃昇温して、アニーリングすることが好
ましい。工程(4)では、昇温速度は、8℃/minである
ことが好ましい。アニーリング時間は、1時間であるこ
とが好ましい。
を約10〜20℃昇温して、アニーリングすることが好
ましい。工程(4)では、昇温速度は、8℃/minである
ことが好ましい。アニーリング時間は、1時間であるこ
とが好ましい。
【0015】工程(4)では、アニーリング温度は、5
90±10℃であることが好ましい。
90±10℃であることが好ましい。
【0016】工程(2)において、チャンバー内温度
が、570±10℃であることが好ましい。
が、570±10℃であることが好ましい。
【0017】チャンバー13と、前記チャンバー13の
内部中央に装備した反応管と、その中に4個の熱的区分
に分かれる、ウエハを搭載したボートと、前記チャンバ
ー13の外壁に加熱用ヒータと、を含むホットウォール
式縦形CVD装置を用いる、導電膜の形成方法におい
て: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことが好ま
しい。
内部中央に装備した反応管と、その中に4個の熱的区分
に分かれる、ウエハを搭載したボートと、前記チャンバ
ー13の外壁に加熱用ヒータと、を含むホットウォール
式縦形CVD装置を用いる、導電膜の形成方法におい
て: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことが好ま
しい。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例に基づ
き、詳細に説明する。図1は、本発明の形成方法の各工
程昇降温プロファイルであり、圧力の経時変化は従来法
のそれと同様であるため、図を省略している。
き、詳細に説明する。図1は、本発明の形成方法の各工
程昇降温プロファイルであり、圧力の経時変化は従来法
のそれと同様であるため、図を省略している。
【0019】初期工程(S0)として、図2に示すチャ
ンバー13内の反応管15の中に、複数のウエハ(図示
していない)を搭載したボート17をローディングす
る。チャンバー13の初期条件は、圧力760Torr、温
度570±10℃である。さらに、ボート17内の温度
分布によって、便宜上、区分して言及する4つの部分、
17a、17b、17c及び17dの温度条件の温度条
件を、570±10℃の範囲内で蒸着ガスの濃度と膜厚
を制御するため、それぞれ別個に調節する。その理由
は、減圧工程(S1)及び蒸着工程(S2)で、チャン
バー13の下端から反応管15に注入するガスの流れに
多く依存している、ボート17の各部分に蒸着する導電
膜の蒸着特性を制御するためである。次いで、減圧工程
(S1)では、圧力を760Torrから90Paまで減圧す
るが、温度は初期工程(S0)と同様に維持し、工程時
間は約100〜110分である。次いで、蒸着工程(S
2)では、ウエハ上に導電膜を蒸着するために、減圧工
程(1)と同様の温度及び圧力条件下に、チャンバー1
3の下端から反応管15にPH3とSiH4又はBF2と
SiH4からなる反応ガスを注入する。また、工程時間
は所望する導電膜の蒸着厚さにより異なるが、通常、2
0分〜2時間である。次いで、パージ工程(S3)で
は、蒸着工程(S2)で発生した有毒ガスを外部に排出
するためにチャンバー13を排気して、ほぼ真空状態に
し、さらにN2ガスを注入後、再び排気して、有毒ガス
を除去する。このとき、チャンバー13の内部圧力は、
90Paと高真空の間を往復する。次いで、アニーリング
工程(S4)では、チャンバー13の圧力を大気圧まで
昇圧させる過程中、チャンバー13の内部温度も同時に
上昇させて、ボート17の各ウエハ上に蒸着した導電膜
を軽くアニーリングする。このとき、チャンバー13内
の環境を昇温速度8℃/minで温度580℃〜600℃に
する。ボート17の各区分の温度上昇は次のようにな
る。17aは570℃→580℃に、17bは567℃
→580℃に、17cは563℃→583℃及び17d
は560℃→583℃まで、8℃/minの昇温速度で温度
が上昇する。温度安定化工程及び熱処理が終了するま
で、約1時間程度の工程である。
ンバー13内の反応管15の中に、複数のウエハ(図示
していない)を搭載したボート17をローディングす
る。チャンバー13の初期条件は、圧力760Torr、温
度570±10℃である。さらに、ボート17内の温度
分布によって、便宜上、区分して言及する4つの部分、
17a、17b、17c及び17dの温度条件の温度条
件を、570±10℃の範囲内で蒸着ガスの濃度と膜厚
を制御するため、それぞれ別個に調節する。その理由
は、減圧工程(S1)及び蒸着工程(S2)で、チャン
バー13の下端から反応管15に注入するガスの流れに
多く依存している、ボート17の各部分に蒸着する導電
膜の蒸着特性を制御するためである。次いで、減圧工程
(S1)では、圧力を760Torrから90Paまで減圧す
るが、温度は初期工程(S0)と同様に維持し、工程時
間は約100〜110分である。次いで、蒸着工程(S
2)では、ウエハ上に導電膜を蒸着するために、減圧工
程(1)と同様の温度及び圧力条件下に、チャンバー1
3の下端から反応管15にPH3とSiH4又はBF2と
SiH4からなる反応ガスを注入する。また、工程時間
は所望する導電膜の蒸着厚さにより異なるが、通常、2
0分〜2時間である。次いで、パージ工程(S3)で
は、蒸着工程(S2)で発生した有毒ガスを外部に排出
するためにチャンバー13を排気して、ほぼ真空状態に
し、さらにN2ガスを注入後、再び排気して、有毒ガス
を除去する。このとき、チャンバー13の内部圧力は、
90Paと高真空の間を往復する。次いで、アニーリング
工程(S4)では、チャンバー13の圧力を大気圧まで
昇圧させる過程中、チャンバー13の内部温度も同時に
上昇させて、ボート17の各ウエハ上に蒸着した導電膜
を軽くアニーリングする。このとき、チャンバー13内
の環境を昇温速度8℃/minで温度580℃〜600℃に
する。ボート17の各区分の温度上昇は次のようにな
る。17aは570℃→580℃に、17bは567℃
→580℃に、17cは563℃→583℃及び17d
は560℃→583℃まで、8℃/minの昇温速度で温度
が上昇する。温度安定化工程及び熱処理が終了するま
で、約1時間程度の工程である。
【0020】
【発明の効果】本発明の形成方法によれば、蒸着工程
後、チャンバー温度を上昇させて膜全体に熱処理を施
し、非晶質の膜質をほぼ均一に形成し得るため、膜質の
収縮がほとんど生じない。また、膜質を結晶化して面抵
抗を減少し得、さらに、導電膜が均一に付着するため、
薄膜の均一性に対する信頼性を向上し得るという効果が
ある。
後、チャンバー温度を上昇させて膜全体に熱処理を施
し、非晶質の膜質をほぼ均一に形成し得るため、膜質の
収縮がほとんど生じない。また、膜質を結晶化して面抵
抗を減少し得、さらに、導電膜が均一に付着するため、
薄膜の均一性に対する信頼性を向上し得るという効果が
ある。
【図1】本発明の形成方法の各工程昇降温プロファイル
である。
である。
【図2】LPCVDに用いる反応炉の概略構造を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図3】従来の導電膜形成方法における各工程の温度及
び圧力の変化を示すグラフであり、(A)は昇降温プロ
ファイル、(B)は圧力の経時変化の対数グラフであ
る。
び圧力の変化を示すグラフであり、(A)は昇降温プロ
ファイル、(B)は圧力の経時変化の対数グラフであ
る。
10:反応炉 13:チャンバー 15:反応管 17:ボート 19:ヒーティングコイル部、加熱用ヒータ部 21:温度センサー S0:初期工程 S1:減圧工程 S2:蒸着工程 S3:パージ工程 S4:アニーリング工程
Claims (7)
- 【請求項1】 導電膜の形成方法において:導電膜を付
着する工程後に;導電膜を均質化するために、反応ガス
の非存在下にアニーリングする工程を含むことを特徴と
する方法。 - 【請求項2】 導電膜の形成方法において: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことを特徴
とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記反応ガスが、PH3又はBF2のいず
れかをSiH4と組み合わせたガスである、請求項1又
は2記載の方法。 - 【請求項4】 工程(4)では、チャンバー内の温度を
約10〜20℃昇温して、アニーリングする、請求項1
〜3記載の方法。 - 【請求項5】 工程(4)では、昇温速度が8℃/minで
あり、アニーリング時間が1時間である、請求項1〜4
記載の方法。 - 【請求項6】 前記工程(2)では、チャンバー内温度
が、570±10℃である、請求項1〜5記載の方法。 - 【請求項7】 チャンバー13と、前記チャンバー13
の内部中央に装備した反応管と、その中に4個の熱的区
分に分かれる、ウエハを搭載したボートと、前記チャン
バー13の外壁に加熱用ヒータと、を含むホットウォー
ル式縦形CVD装置を用いる、導電膜の形成方法におい
て: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことを特徴
とする、請求項1又は3〜6記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970030596A KR100244484B1 (ko) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 반도체소자의 제조방법 |
KR30596/1997 | 1997-07-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1161421A true JPH1161421A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=19513166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10175610A Pending JPH1161421A (ja) | 1997-07-02 | 1998-06-23 | 導電膜の形成方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6083833A (ja) |
JP (1) | JPH1161421A (ja) |
KR (1) | KR100244484B1 (ja) |
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US6117266A (en) * | 1997-12-19 | 2000-09-12 | Interuniversifair Micro-Elektronica Cenirum (Imec Vzw) | Furnace for continuous, high throughput diffusion processes from various diffusion sources |
US20050037229A1 (en) * | 2001-01-19 | 2005-02-17 | Hitoshi Tanaka | Plated material, method of producing same, and electrical / electronic part using same |
Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
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JP2637265B2 (ja) * | 1990-06-28 | 1997-08-06 | 株式会社東芝 | 窒化珪素膜の形成方法 |
US5192708A (en) * | 1991-04-29 | 1993-03-09 | International Business Machines Corporation | Sub-layer contact technique using in situ doped amorphous silicon and solid phase recrystallization |
US5480300A (en) * | 1992-05-15 | 1996-01-02 | Shin-Etsu Quartz Products Co. Ltd. | Vertical heat-treating apparatus and heat insulator |
JP3474258B2 (ja) * | 1994-04-12 | 2003-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置及び熱処理方法 |
JP3504784B2 (ja) * | 1995-09-07 | 2004-03-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理方法 |
-
1997
- 1997-07-02 KR KR1019970030596A patent/KR100244484B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-06-16 US US09/097,680 patent/US6083833A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-23 JP JP10175610A patent/JPH1161421A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR100244484B1 (ko) | 2000-02-01 |
US6083833A (en) | 2000-07-04 |
KR19990008571A (ko) | 1999-02-05 |
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