JPS63241164A - スパッタリングターゲットおよび電気配線用合金膜 - Google Patents
スパッタリングターゲットおよび電気配線用合金膜Info
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- JPS63241164A JPS63241164A JP62074410A JP7441087A JPS63241164A JP S63241164 A JPS63241164 A JP S63241164A JP 62074410 A JP62074410 A JP 62074410A JP 7441087 A JP7441087 A JP 7441087A JP S63241164 A JPS63241164 A JP S63241164A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、導電性、加工性、酸化皮膜の形成性、他の特
性が優れた合金膜の生成に好適なスパッタリングターゲ
ットに関する。
性が優れた合金膜の生成に好適なスパッタリングターゲ
ットに関する。
(従来の技術)
近年、非晶質シリコンCa−8i )膜を用いた薄膜ト
ランジスタ(TFT)をスイッチング素子として用いて
構成されるアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目
されている。これは、非晶質のガラス基板を用い、低温
成膜ができるa−3i 9を用いてTFTアレイを形成
することにより、大面積、高精細、高画質、且つ安価な
パネルディスプレイ(フラット型テレビジョン)が実現
できる可能性があるからである。このアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の表示画素をできるだけ小さくし、
且つ大面積にするためには、TPTへの信号線、即ちゲ
ート配線とデータ配線を細く且つ長くすることが必要で
ある。例えばゲート電極配線をガラス基板側に設け、こ
の上に絶縁膜やa−3+1を重ねてTPTを溝成する逆
にスタガー型のTPT構造を採用する場合、ゲートN極
配線は薄くて十分に低抵抗であり、その後の薬品処理に
も耐える材料であることが要求される。従来この様な要
求を満たすゲート電極材料として、タンタル(Ta)や
チタン(T1)など各種の金属膜が用いられているが、
更に大面積化、高精細化を図るためには、より低抵抗で
加工性がよく、しかもその後の各種薬品処理工程での耐
性が優れた材料が望まれている。ドレイン、ソース電極
配線を基板側に設けるスタガー型TPT構造を利用する
場合には、ドレイン、ソース電極配線にその様な特性が
要求されることになる。
ランジスタ(TFT)をスイッチング素子として用いて
構成されるアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目
されている。これは、非晶質のガラス基板を用い、低温
成膜ができるa−3i 9を用いてTFTアレイを形成
することにより、大面積、高精細、高画質、且つ安価な
パネルディスプレイ(フラット型テレビジョン)が実現
できる可能性があるからである。このアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の表示画素をできるだけ小さくし、
且つ大面積にするためには、TPTへの信号線、即ちゲ
ート配線とデータ配線を細く且つ長くすることが必要で
ある。例えばゲート電極配線をガラス基板側に設け、こ
の上に絶縁膜やa−3+1を重ねてTPTを溝成する逆
にスタガー型のTPT構造を採用する場合、ゲートN極
配線は薄くて十分に低抵抗であり、その後の薬品処理に
も耐える材料であることが要求される。従来この様な要
求を満たすゲート電極材料として、タンタル(Ta)や
チタン(T1)など各種の金属膜が用いられているが、
更に大面積化、高精細化を図るためには、より低抵抗で
加工性がよく、しかもその後の各種薬品処理工程での耐
性が優れた材料が望まれている。ドレイン、ソース電極
配線を基板側に設けるスタガー型TPT構造を利用する
場合には、ドレイン、ソース電極配線にその様な特性が
要求されることになる。
一方、単結晶Si基板を用いた半導体集積回路において
も、同様の問題がある。例えばダイナミックRAMに代
表されるメモリ集積回路で用いられるMOSトランジス
タのゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶シリコン
膜が一般に用いられて来た。しかし更に素子の微細化、
高集積化を図るためには多結晶シリコン膜では比抵抗が
高過ぎる。多結晶シリコン膜より比抵抗が低く、且つ高
温にもたえる材料としてモリブデン・シリコンサイド(
MO3!2)膜等がおるが、これを用いて例えば1Mピ
ッ1〜以上のダイナミックRAM等を実現しようとする
と電極配線の抵抗が大きい問題になる。
も、同様の問題がある。例えばダイナミックRAMに代
表されるメモリ集積回路で用いられるMOSトランジス
タのゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶シリコン
膜が一般に用いられて来た。しかし更に素子の微細化、
高集積化を図るためには多結晶シリコン膜では比抵抗が
高過ぎる。多結晶シリコン膜より比抵抗が低く、且つ高
温にもたえる材料としてモリブデン・シリコンサイド(
MO3!2)膜等がおるが、これを用いて例えば1Mピ
ッ1〜以上のダイナミックRAM等を実現しようとする
と電極配線の抵抗が大きい問題になる。
(発明が解決しようとする問題点)
以上のように従来のa−3+膜或いは単結晶Si基板等
を用いた半導体装置において、更に素子の微細化と高集
積化を図るためには、電極配線の抵抗が大きい問題にな
っている。また、電極配線としては単に抵抗が小さいだ
(プでなく、加工性に優れ、各種処理に対する耐性に優
れ、且つSiとのオーミック接融性も良好な安定な電極
材お1が望まれている。
を用いた半導体装置において、更に素子の微細化と高集
積化を図るためには、電極配線の抵抗が大きい問題にな
っている。また、電極配線としては単に抵抗が小さいだ
(プでなく、加工性に優れ、各種処理に対する耐性に優
れ、且つSiとのオーミック接融性も良好な安定な電極
材お1が望まれている。
本発明は、上記点に鑑みてなされたもので、導電性、加
工性、酸化皮膜の形成性、その他の特性や優れた合金膜
の生成に好適なスパッタリングターゲットを提供するこ
とを目的としたものである。
工性、酸化皮膜の形成性、その他の特性や優れた合金膜
の生成に好適なスパッタリングターゲットを提供するこ
とを目的としたものである。
[発明の溝成]
(問題点を解決するための手段および作用)本発明はa
−3i膜や多結晶シリコン膜、単結晶Si基板などを用
いた半導体装置の電気配線材料として種々の金属、合金
膜について系統的に実験検討した結果、タンタル(Ta
>とモリブデン(Mo)の限定された組成範囲において
TaあるいはMO膜の電気抵抗に比べ、遥かに低い電気
抵抗を有するとともに、電気配線用膜として必要な加工
性、酸化膜形成性、シリコンとのオーミック接触性、そ
の他が口れた半導体装置用電気配線膜が得られ、さらに
この半導体装置用電気配線膜の生成にはスパッタが好適
で必ることを見出した事による。
−3i膜や多結晶シリコン膜、単結晶Si基板などを用
いた半導体装置の電気配線材料として種々の金属、合金
膜について系統的に実験検討した結果、タンタル(Ta
>とモリブデン(Mo)の限定された組成範囲において
TaあるいはMO膜の電気抵抗に比べ、遥かに低い電気
抵抗を有するとともに、電気配線用膜として必要な加工
性、酸化膜形成性、シリコンとのオーミック接触性、そ
の他が口れた半導体装置用電気配線膜が得られ、さらに
この半導体装置用電気配線膜の生成にはスパッタが好適
で必ることを見出した事による。
すなわち、本発明はスパックにより生成した電気配線用
合金膜の組成が原子パーセントでMO5〜70%、残部
Taおよび付随的不純物より成るように調整された事を
特徴とする電気配線用スパッタリングターゲットである
。
合金膜の組成が原子パーセントでMO5〜70%、残部
Taおよび付随的不純物より成るように調整された事を
特徴とする電気配線用スパッタリングターゲットである
。
ここで本発明のスパッタリングターゲットの組成限定理
由について説明すると、スパッタにより生成した合金膜
の組成においてTa○有1が30原子パ一セント未満と
なる組成では合金膜の電気抵抗が大ぎく、酸化膜形成性
、混液洗浄性などが悪く、また合金膜の組成においてT
a含有口が95原子パーセントを越える組成では合金膜
の加工性や酸化膜形成性、混液洗浄性は良いが、電気抵
抗が大ぎくなるため上記範囲とした。
由について説明すると、スパッタにより生成した合金膜
の組成においてTa○有1が30原子パ一セント未満と
なる組成では合金膜の電気抵抗が大ぎく、酸化膜形成性
、混液洗浄性などが悪く、また合金膜の組成においてT
a含有口が95原子パーセントを越える組成では合金膜
の加工性や酸化膜形成性、混液洗浄性は良いが、電気抵
抗が大ぎくなるため上記範囲とした。
なお、望ましくは生成した合金膜の組成において、Ta
が30〜80原子パーセントとなる組成、さらに望まし
くは生成した合金膜の組成においてTaが50〜80原
子パーセントとなる組成が良い。
が30〜80原子パーセントとなる組成、さらに望まし
くは生成した合金膜の組成においてTaが50〜80原
子パーセントとなる組成が良い。
この合金膜を得るターゲットの組成とし・では、原子パ
ーセントでMO15〜50%、残部Taおよび付随的不
純物を含有する範囲が良い。しかし、これらのターゲッ
トを用いても雰囲気あるいは印加電圧等の条件により合
金膜の組成は変化するものであり一概に決定されるもの
ではない。
ーセントでMO15〜50%、残部Taおよび付随的不
純物を含有する範囲が良い。しかし、これらのターゲッ
トを用いても雰囲気あるいは印加電圧等の条件により合
金膜の組成は変化するものであり一概に決定されるもの
ではない。
上記スパッタリングターゲット用ターゲットの形態とし
ては、MOとTaを溶解し合金化した合金ターゲット、
MO粉末、Ta粉末を混合成形後焼結して得られた粉末
焼結体よりなる焼結ターゲット、またはMO部材とTa
部材の面積比により両者を複合させてなる複合ターゲッ
ト等が考えられる。
ては、MOとTaを溶解し合金化した合金ターゲット、
MO粉末、Ta粉末を混合成形後焼結して得られた粉末
焼結体よりなる焼結ターゲット、またはMO部材とTa
部材の面積比により両者を複合させてなる複合ターゲッ
ト等が考えられる。
上記各ターゲットの選択理由を述べると、合金ターゲッ
トはTaとMOのスパッタ効率が異なるため合金化した
方が均一な合金膜が得られること、加工工程が比較的少
ないこと等が挙げられる。この合金ターゲットを得る際
の合金の溶解は、エレクトロンビーム溶解、消耗電極式
アーク溶解等が好まし・い。
トはTaとMOのスパッタ効率が異なるため合金化した
方が均一な合金膜が得られること、加工工程が比較的少
ないこと等が挙げられる。この合金ターゲットを得る際
の合金の溶解は、エレクトロンビーム溶解、消耗電極式
アーク溶解等が好まし・い。
次に焼結ターゲットは、7−aとMOのスパッタ効率が
異なる為、粉末を混合し焼結すると生成する合金膜のバ
ラツキが比較的少なく均一なものが得られ、また加工工
程が比較的少ない。
異なる為、粉末を混合し焼結すると生成する合金膜のバ
ラツキが比較的少なく均一なものが得られ、また加工工
程が比較的少ない。
また、複合ターゲットはTa板とMO板をそのまま使用
できるため原お!の入手が容易であり、焼結ターゲット
と比較してガス成分の少ないものが得られる。
できるため原お!の入手が容易であり、焼結ターゲット
と比較してガス成分の少ないものが得られる。
なお、本発明に係る電気配線要スパッタリングターゲッ
トにおいて、炭素、窒素、水素、酸素、その他の不純物
元素は少ないほうが望ましいが5原子%以下の範囲で含
むことは許容される。
トにおいて、炭素、窒素、水素、酸素、その他の不純物
元素は少ないほうが望ましいが5原子%以下の範囲で含
むことは許容される。
(実施例)
純度99.9%のTaおよびMOを原料として、Taと
MOの含有口を種々変化させた合金をエレク1−ロンビ
ーム溶解により溶解後殿械加工し、ターゲットを作成し
た。
MOの含有口を種々変化させた合金をエレク1−ロンビ
ーム溶解により溶解後殿械加工し、ターゲットを作成し
た。
次いでこのJ:うに用意された合金ターゲットを用いて
アルゴン雰囲気中、空温でスパッタリングを行なったの
ち、電気抵抗、加工性(ドライ)、酸化膜形成性等につ
いて各種試験を行なった。
アルゴン雰囲気中、空温でスパッタリングを行なったの
ち、電気抵抗、加工性(ドライ)、酸化膜形成性等につ
いて各種試験を行なった。
その結果を第1表に示す。
以下余白
なお、純度99.9%と称する市販のチタン、クロム、
モリブデン、タンタル、MO3!2などについても比較
のため、スパッタリング後の特性を同様に評価した。
モリブデン、タンタル、MO3!2などについても比較
のため、スパッタリング後の特性を同様に評価した。
表から明らかなように、本発明にかかる合金膜は空温堆
積後において、Ti、Cr、Ta。
積後において、Ti、Cr、Ta。
MO3!2のいずれよりも比抵抗が小ざく、特にTaが
80原子%以下ではMOよりも小さい。
80原子%以下ではMOよりも小さい。
堆積後、熱処理を行うことにより、更に小さい比抵抗が
得られている。また、ドライエツチングによる加工性も
MO3!2膜と同等に優れたものであり、テーパ加工も
容易でおった。のた、MO,Ti、Orなどでは良質の
熱酸化膜が形成されないが、本発明にかかる合金膜では
良質の熱酸化膜が19られている。洗浄液として広く用
いられる、H2SO4+H2o2混液に対する耐性も優
れたものであった。Siとのオーミック接触性も優れ、
また3iQ2vとの反応も少なく、3iを用いた半導体
装置との適合性が良好であることが確認されている、。
得られている。また、ドライエツチングによる加工性も
MO3!2膜と同等に優れたものであり、テーパ加工も
容易でおった。のた、MO,Ti、Orなどでは良質の
熱酸化膜が形成されないが、本発明にかかる合金膜では
良質の熱酸化膜が19られている。洗浄液として広く用
いられる、H2SO4+H2o2混液に対する耐性も優
れたものであった。Siとのオーミック接触性も優れ、
また3iQ2vとの反応も少なく、3iを用いた半導体
装置との適合性が良好であることが確認されている、。
なお表中の、○(良好)、△(やや良好)、×(不良)
の評価は、加工性についてはCF4系のドライエツチン
グが可能か否かにより、テーパ加工性については同じ<
CF4系のドライエツチングによりテーパ角度制御がで
きるか否かにより行った。熱酸化膜形成については、4
00 ’C程度の温度でピンホールがなく、3×105
V/cm以上の耐圧、1 x 10−10A / mr
ft以下のリーク電流の酸化膜が得られるか否かにより
、陽極酸化膜形成については、ピンホールなく、3xl
O’ V/cm以上の耐圧、lXl0−10A/−以下
のリーク電流の酸化膜が得られるか否かにより行った。
の評価は、加工性についてはCF4系のドライエツチン
グが可能か否かにより、テーパ加工性については同じ<
CF4系のドライエツチングによりテーパ角度制御がで
きるか否かにより行った。熱酸化膜形成については、4
00 ’C程度の温度でピンホールがなく、3×105
V/cm以上の耐圧、1 x 10−10A / mr
ft以下のリーク電流の酸化膜が得られるか否かにより
、陽極酸化膜形成については、ピンホールなく、3xl
O’ V/cm以上の耐圧、lXl0−10A/−以下
のリーク電流の酸化膜が得られるか否かにより行った。
またシリコンとのオーミック接触性については、400
’C程度の温度で反応するか否かにより行った。
’C程度の温度で反応するか否かにより行った。
半導体装置の電極材料としては、熱酸化膜形成、陽(侃
酸化膜形成、強酸処理等が必要になる場合があり、従来
のMO電極では表に承りようにこれらが良好に行なえず
、Ta電(うで1はこれらの辺埋が可能であるが比抵抗
が高いという間題がおる。この点本発明のMo−Ta合
金は、Taの組成比が30原子%1ス上であれば熱酸化
膜形成、陽極駿化膜形成、強震処理を良好に行うことが
でき、しかも1’−a電極に比べて比抵抗を大幅に低く
し、Taの組成比が95原子%以下でおればMo電極よ
りも低い比抵抗を得ることができるのである。特に表か
ら明らかなように、Taの組成比を70原子%以下にす
れば、熱処理を行わなくても、Mo電極より低い比抵抗
を得ることができる。
酸化膜形成、強酸処理等が必要になる場合があり、従来
のMO電極では表に承りようにこれらが良好に行なえず
、Ta電(うで1はこれらの辺埋が可能であるが比抵抗
が高いという間題がおる。この点本発明のMo−Ta合
金は、Taの組成比が30原子%1ス上であれば熱酸化
膜形成、陽極駿化膜形成、強震処理を良好に行うことが
でき、しかも1’−a電極に比べて比抵抗を大幅に低く
し、Taの組成比が95原子%以下でおればMo電極よ
りも低い比抵抗を得ることができるのである。特に表か
ら明らかなように、Taの組成比を70原子%以下にす
れば、熱処理を行わなくても、Mo電極より低い比抵抗
を得ることができる。
また、純度99.9%の市販のTaおよびMO粉末を原
料とし、TaとMOの含有をそれぞれ変化させた粉末を
種々用意し、真空ホッl〜プレスにより焼成後、殿械加
工を施すことにより焼結ターゲットを得た。また、純度
99.9%のTaおよび〜l o J:り切り出した板
を組合せてTaと〜10の面積比を変化さゼることによ
り複合ターゲットを得た。
料とし、TaとMOの含有をそれぞれ変化させた粉末を
種々用意し、真空ホッl〜プレスにより焼成後、殿械加
工を施すことにより焼結ターゲットを得た。また、純度
99.9%のTaおよび〜l o J:り切り出した板
を組合せてTaと〜10の面積比を変化さゼることによ
り複合ターゲットを得た。
これら焼、拮ターゲットおよび複合ターゲットを用いて
、アルゴン雰囲気、室温でスパッタリングを行った後、
電気抵抗、加工性、酸化膜形成性等について各種試論を
行った結果、合金ターゲットと同様に良好な特性を示し
た。
、アルゴン雰囲気、室温でスパッタリングを行った後、
電気抵抗、加工性、酸化膜形成性等について各種試論を
行った結果、合金ターゲットと同様に良好な特性を示し
た。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明に係るスパッタリングター
ゲラ1〜を使用することにより、比抵抗が非常に小さく
、加工性、安定性に侵れた電極配線を1ユることか出来
、各種半導体装置をはじめとする素子の微細化や高集積
化などをはかることが出来、工桑上項る有用である。
ゲラ1〜を使用することにより、比抵抗が非常に小さく
、加工性、安定性に侵れた電極配線を1ユることか出来
、各種半導体装置をはじめとする素子の微細化や高集積
化などをはかることが出来、工桑上項る有用である。
Claims (4)
- (1)スパッタにより生成した電気配線用合金膜の組成
が原子パーセントでモリブデン5〜70%、残部タンタ
ルおよび付随的不純物より成るように調整されたことを
特徴とするスパッタリングターゲット。 - (2)原子パーセントでモリブデン15〜50%、残部
タンタルおよび付随的不純物より成る合金ターゲットで
ある特許請求の範囲第1項に記載のスパッタリングター
ゲット。 - (3)原子パーセントでモリブデン15〜50%、残部
タンタルおよび付随的不純物の粉末焼結体より成る焼結
ターゲットである特許請求の範囲第1項に記載のスパッ
タリングターゲット。 - (4)原子パーセントでモリブデン15〜50%および
付随的不純物、残部タンタルおよび付随的不純物に成る
よう両者の面積比で調整した複合ターゲットである特許
請求の範囲第1項に記載のスパッタリングターゲット。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62074410A JPS63241164A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | スパッタリングターゲットおよび電気配線用合金膜 |
US07/174,959 US4963240A (en) | 1987-03-30 | 1988-03-29 | Sputtering alloy target and method of producing an alloy film |
DE3855981T DE3855981T2 (de) | 1987-03-30 | 1988-03-30 | Zerstäubungstarget aus Mo-Ta oder W-Ta |
KR1019880003532A KR910003885B1 (ko) | 1987-03-30 | 1988-03-30 | 스퍼터링 타겟 |
EP88105177A EP0285130B1 (en) | 1987-03-30 | 1988-03-30 | Mo-Ta or W-Ta Sputtering target |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62074410A JPS63241164A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | スパッタリングターゲットおよび電気配線用合金膜 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6204175A Division JP2500925B2 (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | スパッタリングタ―ゲット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63241164A true JPS63241164A (ja) | 1988-10-06 |
JPH0564713B2 JPH0564713B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=13546391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62074410A Granted JPS63241164A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | スパッタリングターゲットおよび電気配線用合金膜 |
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JP (1) | JPS63241164A (ja) |
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DE (1) | DE3855981T2 (ja) |
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-
1988
- 1988-03-29 US US07/174,959 patent/US4963240A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-30 EP EP88105177A patent/EP0285130B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-30 KR KR1019880003532A patent/KR910003885B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1988-03-30 DE DE3855981T patent/DE3855981T2/de not_active Expired - Fee Related
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US4963240A (en) | 1990-10-16 |
KR880011365A (ko) | 1988-10-28 |
EP0285130B1 (en) | 1997-08-06 |
DE3855981D1 (de) | 1997-09-11 |
DE3855981T2 (de) | 1998-01-08 |
EP0285130A1 (en) | 1988-10-05 |
KR910003885B1 (ko) | 1991-06-15 |
JPH0564713B2 (ja) | 1993-09-16 |
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