KR19990031422U - Atmospheric pressure composition device in the reaction tube of low pressure vapor deposition equipment - Google Patents
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Abstract
본 고안은 저압 기상 증착장비의 반응관내 대기압 조성 장치에 관한 것으로서, 반응관의 다음에 설치되어 외기와 연결되는 제 2 밸브를 없애 제 2 밸브의 고장에 의해 반응관 내부에서의 공정중 외기가 유입되는 종래의 폐해를 방지할 수 있도록 함과 아울러, 반응관 내부의 압력과 이재기실의 압력차에 의해 커패시턴스가 정밀하게 변화하며그 변화량을 전달하는 커패시턴스 기압계와 그 변화량의 전기적 신호를 받아 정밀하게 질소유량을 조절하는 피에조 밸브를 사용하여 구성하므로써 정확한 대기압하에서 반응관을 개방하는 것을 가능하도록 하여 반응관과 이재기실간의 압력차에 의해 파티클이 유발되는 것을 완전히 방지할 수 있게 한 것이다.The present invention relates to an atmospheric pressure composition device in a reaction tube of a low pressure vapor deposition apparatus, and removes the second valve connected to the outside air after the reaction tube to remove the second valve, thereby causing the in-process air to flow in the reaction tube due to the failure of the second valve. It is possible to prevent the conventional damage, and the capacitance is precisely changed by the pressure difference in the reaction tube and the transfer chamber, and the capacitance barometer which delivers the change amount, and receives the electrical signal of the change amount precisely nitrogen By using a piezo valve to control the flow rate, it is possible to open the reaction tube under the correct atmospheric pressure, thereby completely preventing particles from being caused by the pressure difference between the reaction tube and the transfer chamber.
Description
본 고안은 저압 기상 증착장비의 반응관내 대기압 조성 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 진공상태에서의 공정진행후 엘리베이터를 내려 반응관을 개방하기에 앞서 반응관의 내부를 이재기실과 같은 대기압상태로 만듬으로써 개방시의 반응관과 이재기실 간의 압력차에 따른 난기류에 의해 파티클이 발생하는 것을 방지하는데 적합한 저압 기상 증착장비의 반응관내 대기압 조성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an atmospheric pressure composition device in a reaction tube of a low pressure vapor deposition apparatus, and in detail, by making the interior of the reaction tube into an atmospheric pressure state such as a transfer chamber before opening the elevator after opening the process in a vacuum state. The present invention relates to an atmospheric pressure composition device in a reaction tube of a low pressure vapor deposition apparatus suitable for preventing particles from being generated by turbulence due to a pressure difference between a reaction tube and a transfer chamber during opening.
도 1은 종래의 일반적인 저압 기상 증착장비의 구성을 보인 장치도로서, 이에 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 저압 기상 증착장비는 플랜지(1)의 상측에 아웃터튜브(2)가 고정되고, 상기 아웃터튜브(2)의 내측에는 인너튜브(3)가 설치되며, 상면에 보트(4)가 장착된 상태로 상하로 이동하며 상기 플랜지(1)의 하부를 오링(5)을 경계로 밀폐하는 엘리베이터(6)가 플랜지(1)의 하측에 설치된다. 상기 플랜지(1)의 일측에는 가스가 공급되는 가스공급관(7)이 형성되고, 또 다른 일측에는 가스를 배출하는 가스배출관(8)이 형성되는데, 상기 가스공급관(7)에는 질소(N2)와 GAS1, GAS2로 표시한 반응가스들이 각각 공급되는 질소가스라인(N)과 반응가스라인(G1,G2)들이 연결되며, 각 가스라인(N, G1,G2)의 중간에는 가스의 유량을 조절하도록 되는 유량조절기(MFC)(mass flow controller)와 벨브(V)가 각각 설치되며, 상기 가스배출관(8)은 둘로 분지되어 하나는 제 1 밸브(9)를 거쳐 진공을 만들어주기 위한 펌프(10)로 연결되고, 다른 하나는 제 2 밸브(11)를 거쳐 외부로 노출되게 되며 상기 제 2 밸브(11)의 전방에는 입력을 감지하여 제 2 밸브(11) 개폐신호를 발생시키는 프레셔스위치(12)가 설치된다.1 is a device diagram showing a configuration of a conventional low pressure vapor deposition apparatus, as shown in the conventional low pressure vapor deposition apparatus, a conventional outer tube 2 is fixed to the upper side of the flange 1, the outer An inner tube 3 is installed inside the tube 2, and moves up and down with the boat 4 mounted on an upper surface thereof, and an elevator for sealing the lower portion of the flange 1 to the boundary of the O-ring 5. 6) is installed on the lower side of the flange (1). One side of the flange 1 is formed with a gas supply pipe (7) for supplying gas, the other side is formed with a gas discharge pipe (8) for discharging the gas, the gas supply pipe 7 is nitrogen (N 2 ) And the nitrogen gas line (N) and the reaction gas lines (G1, G2) to which the reaction gases indicated by GAS1 and GAS2 are supplied, respectively, and the gas flow rate is adjusted in the middle of each gas line (N, G1, G2). A mass flow controller (MFC) and a valve V are installed, respectively, and the gas discharge pipe 8 is branched into two, one pump 10 for making a vacuum through the first valve 9. ) Is connected to the outside, and the other is exposed to the outside through the second valve 11, and the pressure switch 12 for detecting the input in front of the second valve 11 to generate the opening and closing signal of the second valve 11 ) Is installed.
상기 아웃터튜브(2)와 인너튜브(3) 그리고 엘리베이터(6)로 밀폐되는 공간에서는 반응이 일어나게 되므로 이러한 공간 혹은 아웃터튜브(2)의 내측을 널리 반응관이라 한다.Since the reaction occurs in the space sealed by the outer tube 2, the inner tube 3, and the elevator 6, the inside of the space or the outer tube 2 is widely referred to as a reaction tube.
상기 프레셔스위치(12)가 동작하는 원리를 개념적으로 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 플레이트(12a)의 중앙부에는 아래쪽으로 돌출형성된 상부접점(12b)의 이동이 스프링(12c)에 의해 일정한 힘으로 저지되면서 하부접점(12d)과의 접촉이 방지되다가, 플레이트(12a)의 상측이 대기압이 되는 경우 플레이트(12a)가 아래로 가하는 힘이 스프링(12c)의 탄성력과 동일하게 내지 약간 크게 되어 플레이트(12a)가 아래로 이동, 상부접점(12b)과 하부접점(12d)이 접촉하면서 반응관 내부가 대기압에 도달했음을 컨트롤러(미도시)로 전달하는 것이다.Conceptually explaining the principle that the pressure switch 12 operates, as shown in Figure 2, the movement of the upper contact 12b protruding downward in the center portion of the plate 12a is fixed by the spring 12c While contact with the lower contact 12d is prevented by the force, when the upper side of the plate 12a is at atmospheric pressure, the force applied by the plate 12a downwards is equal to or slightly larger than the elastic force of the spring 12c. As the plate 12a moves downward, the upper contact 12b and the lower contact 12d contact each other, and the inside of the reaction tube reaches an atmospheric pressure to the controller (not shown).
상기 엘리베이터(6)의 하부에는 반응관 내부의 압력을 측정하여 컨트롤러로 표시하도록 하는 피라니 게이지(PIRANI GAUGE)(13)이 설치되고, 반응관의 하부에는 증착공정을 진행할 웨이퍼(W)를 보트(4)에 옮겨 싣고 증착이 끝난 웨이퍼(W)를 보트(4)로부터 카세트(미도시)로 이송하기 위한 작업을 위한 공간인 이재기실(14)이 있다 . 상기한 바와 같은 구조로 되는 종래 저압 기상 증착장비의 작용을 설명하면 다음과 같다.PIRANI GAUGE 13 is installed at the lower part of the elevator 6 to measure the pressure inside the reaction tube and display it with a controller, and a boat W for the deposition process is provided at the lower part of the reaction tube. There is a transfer chamber 14, which is a space for work to be transferred to (4) and to transfer the deposited wafer W from the boat 4 to a cassette (not shown). Referring to the operation of the conventional low pressure vapor deposition equipment having a structure as described above are as follows.
이재기실(14)에서 보트(4)에 웨이퍼(W)를 적재한 후 엘리베이터(6)가 상측으로 이동하여 플랜지(1)와 엘리베이터(6) 사이가 오링(5)을 경계로 밀폐되면 펌프(10)가 작동하여 반응관이 진공으로 되게 된다. 그 후 펌프(10)가 지속적으로 작동하면서 질소가스와 반응가스들을 이용하여 반응관내에서 화학반응을 일으켜 웨이퍼(W)상에 증착막을 입히게 되고, 이 과정에서 웨이퍼(W) 뿐만이 아니라 반응관 내부의 모든 재질에 막이 형성되게 된다.In the transfer room 14, after loading the wafer W on the boat 4, the elevator 6 moves upwards, and the flange (1) and the elevator (6) are sealed at the boundary of the O-ring (5) when the pump ( 10) is activated and the reaction tube is vacuumed. After that, the pump 10 continuously operates to generate a chemical reaction in the reaction tube using nitrogen gas and reaction gases to deposit a deposition film on the wafer W. In this process, not only the wafer W but also the inside of the reaction tube Films will be formed on all materials.
반응이 종료한 후에는 엘리베이터(6)를 내려 이재기실(14)로 보트(4)를 위치시키기에 앞서 질소가스를 반응관 내부로 넣어 반응관의 내부를 이재기실(14)의 압력과 같은 대기압 상태로 만들게 되는데, 이는 반응관과 이재기실(14)간의 압력차가 있는 경우 엘리베이터(6)를 내려 반응관을 개방하면 압력차에 따른 난기류가 발생하여 반응관 내부에 파티클이 발생하게 되기 때문이다.After the reaction is completed, prior to placing the boat 4 into the transfer chamber 14 by descending the elevator 6, nitrogen gas is introduced into the reaction tube and the inside of the reaction tube is at atmospheric pressure equal to the pressure of the transfer chamber 14. This is because, when there is a pressure difference between the reaction tube and the transfer chamber 14, when the elevator 6 is lowered and the reaction tube is opened, turbulence occurs according to the pressure difference, and particles are generated inside the reaction tube.
이때 기류 변화에 의해 증착막을 구성하는 파우더가 날리는 것을 방지하기 위하여 질소가스의 공급유량을 점진적으로 증가시키면서 반응관 내부로 유입시키는데 공급된 질소가스의 압력이 대기압이 되면 상기 프레셔스위치(12)의 플레이트(12a)를 밀게 되고 이에 따라 상부접점(12b)과 하부접점(12d)이 접촉하면 제 2 밸브(11)가 열려 반응관 내부의 대기압 이상 상승된 압을 배기시키면서 이재기실(14)의 기압과 용기내의 기압이 일치되었다고 보고 엘리베이터(6)를 하강시키게 된다.At this time, in order to prevent the powder constituting the deposited film from being blown by the air flow, the flow rate of the nitrogen gas is gradually introduced into the reaction tube while gradually increasing the flow rate of the supplied nitrogen gas. When the upper contact 12b and the lower contact 12d come into contact with each other, the second valve 11 opens, and the air pressure in the transfer chamber 14 is exhausted while exhausting the pressure increased above atmospheric pressure inside the reaction tube. When the pressure in the container is matched, the elevator 6 is lowered.
그런데 상기한 바와 같은 구조로 되어 작동되는 종래의 저압 기상 증착장비, 특히 반등관 내부를 대기압으로 만들기 위한 작용을 행하는 부분인 반응관내 대기압 조성 장치에는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional low pressure vapor deposition equipment operating in such a structure as described above, in particular, the atmospheric pressure composition apparatus in the reaction tube, which is a part that performs an action to make the inside of the rebound tube to atmospheric pressure, has the following problems.
먼저, 제 2 밸브(11)가 반응관의 내부와 계속 연결되어 있어 화학반응시 제 2 밸브(11)의 내부에도 일부가 증착되는 한편, 대기압 감지후 배기시에도 일부의 파우더가 제 2 밸브(11)의 내부로 이동함에 따라 고장이 잦으며 이에 따라 반응관 내부에서의 공정중 외기가 제 2 밸브(11)를 통해 반응관의 내부로 유입되게 되는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.First, since the second valve 11 is continuously connected to the inside of the reaction tube, a portion of the second valve 11 is deposited inside the second valve 11 during the chemical reaction. 11) there is a problem that frequently occurs as the movement of the inside and the outside air in the process inside the reaction tube is introduced into the reaction tube through the second valve (11).
다음으로 상기 프레셔스위치(12)의 구조 및 작동원리가 조잡함에 따라 정확한 대기압을 측정하지 목하여, 혹은 반응관으로부터 일정한 거리 만큼 떨어진 위치에 설치된 위치적 제약에 의해, 반응관 내부가 정확한 대기압이 되지 못한 상황에서 엘리베이터(6)를 내리도록 하여 반응관과 이재기실(14)간의 압력차에 의해 파티클이 유발되는 경우가 발생하는 문제점도 있었다.Next, as the structure and operating principle of the pressure switch 12 are coarse, the inside of the reaction tube does not become an accurate atmospheric pressure due to positional constraints located at a certain distance away from the reaction tube. There was also a problem that the particle is caused by the pressure difference between the reaction tube and the transfer room 14 by lowering the elevator 6 in the situation that is not.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 인식하여 안출된 본 고안의 목적은 정밀하게 동작하여 반응관 내부의 압력이 정확하게 대기압이 되는 상태에서 엘리베이터를 내리도록 하는 것을 가능하게 하는 한편, 반응관 내부의 공정중 외기가 유입될 우려가 없는 저압 기상 증착장비의 반응관내 대기압 조성 장치를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the object of the present invention devised by recognizing the problems as described above, it is possible to precisely operate to lower the elevator under the condition that the pressure inside the reaction tube is exactly atmospheric pressure, while in the process inside the reaction tube It is to provide an atmospheric pressure composition device in the reaction tube of the low-pressure vapor deposition equipment that there is no fear of inflow of outside air.
도 1은 종래의 일반적인 저압 기상 증착장비의 구성을 보인 장치도.1 is a device showing the configuration of a conventional general low pressure vapor deposition equipment.
도 2는 프레셔스위치의 내부 구성을 개략적으로 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view schematically showing the internal configuration of the pressure switch.
도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 반응관내 대기압 조성 장치를 구비한 저압 기상 증착장비의 구성을 도시한 장치도.Figure 3 is a device diagram showing the configuration of a low pressure vapor deposition apparatus having an atmospheric pressure composition device in the reaction tube according to an embodiment of the present invention.
도 4는 커패시턴스 기압계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a capacitance barometer.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 플랜지2 : 아웃터튜브1 Flange 2 Outer tube
3 : 인너튜브4 : 보트3: inner tube 4: boat
5 : 오링6 : 엘리베이터5: O-ring 6: elevator
7 : 가스공급관8 : 가스배출관7 gas supply pipe 8 gas discharge pipe
9 : 제 1 밸브10 : 펌프9: first valve 10: pump
15 : 커패시턴스 기압계16 : 피에조 밸브15 capacitance barometer 16 piezo valve
상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 아웃터튜브와 인너튜브 그리고 엘리베이터로 밀폐되어 형성되는 공간인 반응관의 내부로 질소가스를 공급하는 질소가스라인이 형성되고, 상기 엘리베이터의 하측으로는 이재기실이 형성된 저압 기상 증착장비에 있어서; 상기 엘리베이터의 하부에는 반응관 내부의 압력과 이재기실의 압력을 비교 판단하여 신호를 보내는 커패시턴스 기압계가 설치되고, 상기 질소가스라인에는 상기 커패시턴스 기압계가 보내는 신호에 의해 질소의 유량을 조절하는 피에조 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 저압 기상 증착장비의 반응관내 대기압 조성 장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, a nitrogen gas line for supplying nitrogen gas into the reaction tube, which is a space formed by being closed by an outer tube, an inner tube, and an elevator, is formed. In the low pressure vapor deposition apparatus is formed a transfer chamber; At the lower part of the elevator, a capacitance barometer for comparing and determining the pressure inside the reaction tube and the pressure in the transfer chamber is installed, and a piezo valve for adjusting the flow rate of nitrogen is provided in the nitrogen gas line by a signal sent from the capacitance barometer. Provided is an atmospheric pressure composition apparatus in a reaction tube of a low pressure vapor deposition apparatus, which is installed.
이하, 첨부도면에 도시한 본 고안의 일실시예에 의거하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 반응관내 대기압 조성 장치를 구비한 저압 기상 증착장비의 구성을 도시한 장치도로서, 이에 도시한 바와 같이, 가스배출관(8)이 둘로 분지되어 그 하나의 분지관측에 프레셔스위치(12)와 그 뒤에 제 2 밸브(11)가 설치되던 종래의 것과 달리 가스배출관(8)이 분지되지 않고 제 1 밸브(9)만이 설치되게 되며, 종래와 달리 엘리베이터(6)의 하부에 피라니 게이지(13)가 설치되는 대신 커패시턴스 기압계(Capacitance Manometer)(15)가 설치되어 커패시턴스의 변화로 반응관 내부의 압력과 이재기실(14)의 압력을 비교하는 신호를 보내도록 되고 ,질소가스라인(N)에는 상기 커패시턴스 기압계(15)가 보내는 신호에 의해 질소의 유량을 조절하는 피에조 밸브(Piezo valve)(16)가 설치되게 된다.Figure 3 is a device diagram showing the configuration of a low-pressure vapor deposition equipment having an atmospheric pressure composition device in the reaction tube according to an embodiment of the present invention, as shown, the gas discharge pipe 8 is divided into two branches Unlike the conventional method in which the pressure switch 12 and the second valve 11 are installed on the branch pipe side, only the first valve 9 is installed without branching the gas discharge pipe 8. Instead of installing the Piranha gauge 13 at the bottom of), a capacitance manometer 15 is installed to send a signal comparing the pressure inside the reaction tube with the pressure in the transfer chamber 14 as a change in capacitance. The nitrogen gas line N is provided with a piezo valve 16 for adjusting the flow rate of nitrogen by a signal sent from the capacitance barometer 15.
도면상 미설명 부호는 종래와 동일한 것을 나타낸다.Reference numerals in the drawings indicate the same as in the prior art.
상기 커패시턴스 기압계(15)는, 도 4에서 확대하여 도시한 바와 같이, 내부를 상하로 격리하는 다이아프램(Diaphragm)(15a)의 상하로 전극판(15b)이 설치되어 다이아프램(15a)의 변형에 따라 정전용량 즉 커패시턴스가 변화될 수 있는 형태로 구성되게 되며, 다이아프램(15a)의 상측에는 반응관 내부의 압력이 가해지게 되고 다이아프램(15a)의 하측에는 이재기실(14)의 압력이 가해지게 된다. 이러한 커패시턴스 기압계(15)는 이재기실(14)과 반응관 내부의 압력차에 따른 다이아프램(15a)의 유동이 발생시키는 커패시턴스의 변화량을 전기적인 신호로 바꾸어 전달하게 되며, 이러한 전기적 신호는 압전소자를 사용하여 동작하는 피에조 밸브(16)로 송출되어 질소유량을 적절하게 조절하게 된다.As shown in the enlarged view of FIG. 4, the capacitance barometer 15 is provided with an electrode plate 15b disposed above and below a diaphragm 15a that insulates the inside up and down, thereby deforming the diaphragm 15a. The capacitance is configured in such a way that the capacitance can be changed, the pressure inside the reaction tube is applied to the upper side of the diaphragm (15a) and the pressure of the transfer chamber 14 is lower side of the diaphragm (15a) Will be added. The capacitance barometer 15 converts the amount of change in capacitance generated by the flow of the diaphragm 15a according to the pressure difference between the transfer chamber 14 and the reaction tube into an electrical signal, and the electrical signal is a piezoelectric element. It is sent to the piezo valve 16 that operates using the to adjust the nitrogen flow rate appropriately.
커패시턴스 기압계(15)와 피에조 밸브(16)의 상호작용을 예를 들어 설명하면, 반응관 내부를 대기압으로 하기 위해 질소가스를 반응관의 내부로 공급하여 이재기실(14)의 압력인 대기압에 반응관 내부의 압력이 근접하는 경우에는 다이아프램(15a)의 유동이 차츰 완만하게 되며 이에 따라 시간이 갈수록 커패시턴스의 변화량이 작아질 것인데, 피에조 밸브(16)는 이러한 변화량을 전기적 신호로 받아 서서히 유량을 줄이다가, 반응관 내부의 압려과 이재기실(14)의 압력이 동일하게 되어 다이아프램(15a)이 평형을 이루는 신호가 오는 경우에는 완전히 닫게 동작하게 된다. 피에조 밸브(16)가 완전히 닫힌 경우에는 더 이상 질소가 유입되지 않아 반응관 내부의 압력은 대기압 상태로 유지되게 되며, 이제 엘리베이터(6)를 내려 이재기실(14)내에서의 작업을 행하게 된다.Referring to the interaction between the capacitance barometer 15 and the piezo valve 16, for example, in order to make the inside of the reaction tube atmospheric pressure, nitrogen gas is supplied into the reaction tube to react with the atmospheric pressure, which is the pressure of the transfer chamber 14. When the pressure inside the tube is close, the flow of the diaphragm 15a will gradually become slow, and accordingly, the amount of change in capacitance will decrease with time, and the piezo valve 16 receives this change as an electrical signal and gradually decreases the flow rate. When the pressure inside the reaction tube and the pressure in the transfer chamber 14 become the same, a signal in which the diaphragm 15a is balanced comes to operate completely. When the piezo valve 16 is completely closed, nitrogen is no longer introduced so that the pressure inside the reaction tube is maintained at atmospheric pressure, and the elevator 6 is now lowered to perform work in the transfer chamber 14.
상기한 바와 같은 구조로 되는 본 고안에 의한 저압 기상 증착장비의 반응관내 대기압 조성 장치는 먼저, 반응관의 다음에 설치되어 외기와 연결되는 제 2 밸브가 없으므로 제 2 밸브의 고정에 의해 반응관 내부에서의 공정중 외기가 유입되는 종래의 폐해를 방지할 수 있음과 아울러, 반응관 내부의 압력과 이재기실과 압력차에 의해 커패시턴스가 정밀하게 변화하며 그 변화량을 전달하는 커패시턴스 기압계와 그 변화량의 전기적 신호를 받아 정밀하게 질소유량을 조절하는 피에조 밸브를 사용하여 구성되므로 정확한 대기압하에서 반응관을 개방하는 것이 가능하게 되어 반응관과 이재기실간의 압력차에 의해 파티클이 유발되는 경우가 발생하지 않게 되는 효과가 있다.Atmospheric pressure composition in the reaction tube of the low-pressure vapor deposition equipment according to the present invention having the structure as described above, since there is no second valve is installed after the reaction tube connected to the outside air inside the reaction tube by fixing the second valve Capacitive barometer and the electrical signal of the change amount can be prevented, and the capacitance is precisely changed by the pressure inside the reaction tube, the transfer chamber, and the pressure difference. It is configured by using a piezo valve to precisely control the flow of nitrogen, so that it is possible to open the reaction tube under the correct atmospheric pressure, so that the particle does not occur due to the pressure difference between the reaction tube and the transfer chamber. have.
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| KR2019970044138U KR200222595Y1 (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Atmospheric pressure forming device in the reaction tube of low pressure vapor deposition equipment |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1997
- 1997-12-31 KR KR2019970044138U patent/KR200222595Y1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR200222595Y1 (en) | 2001-09-17 |
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