KR200482405Y1 - 클러스터 툴용 챔버간 어댑터 - Google Patents

클러스터 툴용 챔버간 어댑터 Download PDF

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KR200482405Y1 KR2020147000051U KR20147000051U KR200482405Y1 KR 200482405 Y1 KR200482405 Y1 KR 200482405Y1 KR 2020147000051 U KR2020147000051 U KR 2020147000051U KR 20147000051 U KR20147000051 U KR 20147000051U KR 200482405 Y1 KR200482405 Y1 KR 200482405Y1
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신이치 쿠리타
마코토 이나가와
제프리 에이. 코
로빈 엘. 티너
수하일 앤워
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

직렬 클러스터 툴 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 복수의 제1 프로세싱 챔버들과 하나 이상의 제1 주변 챔버를 가진 제1 클러스터 툴과, 복수의 제2 프로세싱 챔버들과 하나 이상의 제2 주변 챔버를 가진 제2 클러스터 툴과, 상기 하나 이상의 제1 주변 챔버를 상기 하나 이상의 제2 주변 챔버에 커플링하며, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 밀봉면들 사이에 커플링되는 진공-프루프 가요성 섹션을 포함한 챔버간 어댑터 기구를 포함한다.

Description

클러스터 툴용 챔버간 어댑터{INTERCHAMBER ADAPTER FOR CLUSTER TOOL}
본 고안의 실시예들은 일반적으로 제1 클러스터 툴을 제2 클러스터 툴에 커플링하기 위한 어댑터 장치에 관한 것이다.
박막 트랜지스터들(TFT들), 액정 디스플레이들(LCD들), 평판 디스플레이들, 유기 발광 다이오드들(OLED들) 또는 태양 전지 어레이들용 광전지들과 같은 반도체 디바이스들의 제조에서는, 많은 디바이스 제조 프로세스들이 공통 플랫폼 상에 배치된 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들에서 실시된다. 클러스터 툴이라고 지칭되는 공통 플랫폼은 클러스터 툴 내에서 기판들을 이송하는 로봇 장치를 포함하는 중앙 이송 챔버를 포함한다. 현대 제조 시설들은 기판들에 대해 다양한 프로세스들을 실시할 수 있는 다수의 클러스터 툴들을 흔히 포함한다. 이러한 클러스터 툴들은 제조 시설 내에 효과적인 조립 라인을 형성하기 위해 흔히 직렬로 함께 연결된다. 또한, 직렬로 연결된 많은 클러스터 툴들은 생산을 증가시키기 위해 병렬로 작동될 수 있다.
클러스터 툴들이 직렬 커플링을 위해 제조 시설 내에서 조립될 때, 심지어 적절한 계획과 레이아웃에도 불구하고 툴들은 항상 정확하게 정렬되는 것은 아니다. 또한, 직렬 클러스터 툴들이 서로 근접하여 이격될 수 있으며, 이에 따라, 유지 보수 작업들을 실시하기 위해서는 클러스터 툴들 중 하나 또는 그 초과가 이동되어야 할 수 있다. 클러스터 툴들을 위한 챔버간 커넥터로서 사용될 수 있는 어댑터 장치가 필요하다.
본 고안은 일반적으로 하나의 클러스터 툴을 다른 클러스터 툴에 커플링하기 위한 어댑터 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 직렬 클러스터 툴 시스템이 제공된다. 시스템은 복수의 제1 프로세싱 챔버들 및 하나 이상의 제1 주변 챔버를 가진 제1 클러스터 툴과, 복수의 제2 프로세싱 챔버들 및 하나 이상의 제2 주변 챔버를 가진 제2 클러스터 툴과, 하나 이상의 제1 주변 챔버를 하나 이상의 제2 주변 챔버에 커플링하는 챔버간 어댑터 기구를 포함하고, 챔버간 어댑터 기구는 제1 챔버 및 제2 챔버의 밀봉면들 사이에 커플링되는 진공-프루프(vacuum-proof) 가요성 섹션을 포함한다.
다른 실시예에서, 직렬 클러스터 툴 시스템이 제공된다. 시스템은 복수의 제1 프로세싱 챔버들 및 하나 이상의 제1 주변 챔버를 가진 제1 클러스터 툴과, 복수의 제2 프로세싱 챔버들 및 챔버간 어댑터 기구에 의해 제1 주변 챔버에 커플링되는 하나 이상의 제2 주변 챔버를 가진 제2 클러스터 툴을 포함하고, 제2 주변 챔버는 제1 주변 챔버에 대해 오정렬되며, 챔버간 어댑터 기구는 하나 이상의 제1 주변 챔버 및 하나 이상의 제2 주변 챔버의 밀봉면들 사이에 커플링되는 진공-프루프 가요성 섹션을 포함한다.
본 고안의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 고안의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 고안의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 고안이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1a는 본원에 기술된 실시예들에 따른 직렬 클러스터 툴 시스템의 평면도이다.
도 1b는 주변 챔버들이 오정렬될 수 있는 경우, 도 1a의 직렬 클러스터 툴 시스템의 주변 챔버들의 일부의 개략적인 평면도이다.
도 2a는 도 1a의 직렬 클러스터 툴 시스템에서 사용되거나, 도 1b의 주변 챔버들과 함께 사용될 수 있는 챔버간 어댑터 기구의 일 실시예의 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 챔버간 어댑터 기구의 사시도(isometric view)이다.
도 3은 도 1b의 주변 챔버들과 함께 사용될 수 있는 챔버간 어댑터 기구의 다른 실시예의 측면 사시도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들이 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유리하게 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
본 고안의 실시예들은 일반적으로 하나의 클러스터 툴을 다른 클러스터 툴에 커플링하기 위한 어댑터 장치에 관한 것이다. 어댑터 장치는 제1 클러스터 툴의 챔버를 제2 클러스터 툴의 챔버에 커플링하기 위한 챔버간 커넥터로서 이용될 수 있다. 본원에 기술된 실시예들은 캘리포니아주 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드의 자회사인 AKT 아메리카로부터 이용가능한 AKT® 90K PECVD 시스템과 같은 클러스터 툴들에서 실시될 수 있다. 본원에 기술된 실시예들은 다른 제조사들에 의해 판매된 것들을 포함하는 공장 인터페이스들뿐만 아니라 다른 클러스터 툴들 및/또는 프로세싱 시스템들에서 실시될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a는 직렬 클러스터 툴 시스템(100)의 평면도이다. 직렬 클러스터 툴 시스템(100)은 제1 클러스터 툴(105A)과 적어도 제2 클러스터 툴(105B)을 포함한다. 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)은 개별 이송 챔버(115A, 115B)에 커플링되는 프로세싱 챔버들(110A 내지 110J)과 같은 복수의 프로세싱 챔버들을 각각 포함한다. 또한, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)은 제1 클러스터 툴(105A)의 주변 챔버들(120A, 120B) 및 제2 클러스터 툴(105B)의 주변 챔버들(120C, 120D)과 같은 주변 챔버들을 각각 포함한다. 주변 챔버들(120A 내지 120D)은 이송 챔버 또는 다른 주변 챔버, 진공/대기 인터페이스 기구 또는 공장 인터페이스와 같은 다른 챔버에 커플링하도록 구성된 로드 록 챔버들 또는 터널 챔버들일 수 있다.
제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)은 모두 다수의 기판들을 동시에 프로세싱할 수 있다. 각각의 프로세싱 챔버들(110A 내지 110J)은 기판(125)(이송 챔버(115A) 내에 하나가 도시되어 있음)을 수용하여 프로세싱하도록 구성되어 있다. 각각의 프로세싱 챔버들(110A 내지 110J)은 기판에 대해 상이한 프로세스를 실시하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)은 복수의 기판들에 대해 상이한 프로세스를 실시하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 클러스터 툴(105A)은 프로세싱 챔버들(110A 내지 110F) 중 하나 또는 그 초과에서 기판들에 대한 하나 또는 그 초과의 제1 물질들의 패터닝 및 증착을 위해 사용될 수 있는 반면, 제2 클러스터 툴(105B)은 기판들에 대한 하나 또는 그 초과의 제2 물질들의 증착 또는 코팅 프로세스를 위해 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 직렬 클러스터 툴 시스템(100)은, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)이 X방향으로 실질적으로 선형적으로 정렬되도록, 선형일 수 있다.
직렬 클러스터 툴 시스템(100)에서 기판들의 프로세싱을 가능하게 하기 위해, 챔버간 어댑터 기구(130)의 일 실시예에 의해 (주변 챔버(120D, 120E) 상에 또한 도시된) 주변 챔버들(120B, 120C)이 함께 커플링된다. 챔버간 어댑터 기구(130)는 각각의 주변 챔버들(120B, 120C)의 원위 단부들에 커플링되는 가요성 챔버 인터페이스로서 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 챔버간 어댑터 기구(130) 뿐만 아니라 주변 챔버들(120B, 120C)도 일괄적으로 패스-스루(pass-through) 챔버(135)로 지칭된다. 직렬 클러스터 툴 시스템(100)의 일 실시예에서, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)의 각각은 대체로 X방향으로 이어지는 축(A)과 축(B)을 포함할 수 있다. 챔버간 어댑터 기구(130)는, 축들(A, B)이 동일선상에 놓일 때, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B) 각각에 대해 진공 밀봉을 제공한다. 또한, 챔버간 어댑터 기구(130)는, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)이 오정렬되는 경우에도, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B) 각각에 대해 진공 밀봉을 제공한다. 축(A)과 축(B)이 동일하지 않은 모든 경우를 오정렬로 정의할 수 있다. 일례에서, 축(A)과 축(B) 사이의 각도가 180°가 아니거나 축(A)과 축(B)이 실질적으로 평행하지 않은 모든 경우를 오정렬로 정의할 수 있다. 또한, 오정렬은 X-Y 평면 및/또는 Y-Z 평면에서 주변 챔버들(120B, 120C)의 오정렬을 포함할 수 있다.
제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)의 오정렬은 오정렬을 보정하기 위해 클러스터 툴 중 하나 또는 양쪽 모두가 이동하는 것을 흔히 필요로 한다. 이러한 보정에는 상당한 시간과 인력이 소요되며, 재배치되는 클러스터 툴의 손상 가능성을 증가시킨다. 약 2제곱 미터보다 큰 평면 표면적을 가진 기판들과 같이, 대면적을 갖는 기판들을 사용하는 클러스터 툴에서는, 정렬 보정이 악화된다. 이러한 클러스터 툴들은 수만 kg의 무게를 가지며, 통상적으로 무겁다. 이러한 클러스터 툴들의 큰 규모(bulk)는 툴의 상당한 분해 없이는 툴을 이동시키기 어렵게 만든다. 이는 시간과 인력뿐만 아니라 이동되는 툴에 대한 손상을 증가시키며, 제조 시설의 상당한 중단이 된다.
챔버간 어댑터 기구(130)는 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B) 사이에 밀봉가능한 인터페이스를 제공함으로써, 그들 사이에 패스-스루 챔버(135)를 형성한다. 패스-스루 챔버(135)는 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B) 사이에 유체 소통을 허용함으로써, 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B) 사이에 임의의 음압이 포함될 수 있도록 한다. 이는 이송 챔버(115A)와 이송 챔버(115B) 사이에서 기판들을 이송할 때 펌프-다운 시간을 감소시킨다. 간명함을 위해 설명하지 않지만, 주변 챔버들(120D, 120E)은 (모두 도시되지 않은) 주변 챔버(120E)가 다른 클러스터 툴의 이송 챔버에 커플링될 때와 마찬가지로 구성될 수 있다.
도 1b는 (모두 도시되지 않은) 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)이 오정렬될 수 있는 경우 도 1a의 직렬 클러스터 툴 시스템(100)의 주변 챔버들(120B, 120C)의 일부의 개략적인 평면도이다. 각각의 주변 챔버들(120B, 120C)은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 이들의 합금들 및 이들의 조합들과 같은 금속성 물질로 이루어진 실질적으로 강성인 직사각형 챔버일 수 있다. 각각의 주변 챔버들(120B, 120C)은 밀봉면(140A)과 밀봉면(140B)을 각각 포함한다. 종래의 시스템들에서는, 밀봉면들(140A, 140B)이 서로 근접하여 함께 고정될 것이다. 그러나, 주변 챔버들(120B, 120C)은 X-Y 평면에서 약간 오정렬될 수 있다. 일례에서, X-Y 평면에서의 오정렬은 약 0.5°내지 약 3°또는 그 초과의 각도(α)일 수 있다. 따라서, 주변 챔버들(120B, 120C)이 근접하였을 때, 주변 챔버(120B)의 밀봉면(140A)이 주변 챔버(120C)의 밀봉면(140B)과 충분히 정렬되지 않을 수 있다. 어떤 경우들에서는, 밀봉면(140A)과 밀봉면(140B) 사이에 갭이 존재할 수 있다. 갭은 진공 누설의 원인이 될 수 있으며, 다른 문제들을 유발할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 주변 챔버들(120B, 120C)이 수직으로 및/또는 Z-Y 평면에서 추가적으로 오정렬될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 갭을 초래할 수 있다. 또한, 밀봉면들(140A, 140B)이 근접하였을 때, 제1 클러스터 툴(105A) 또는 제2 클러스터 툴(105B)의 서비싱이 어려울 수 있다. 예컨대, 어떤 이유로 주변 챔버(120B)가 제거될 필요가 있다면, 주변 챔버(120B)를 제거하기 위해 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B) 중 하나 또는 양쪽 모두가 다른 하나로부터 이격될 필요가 있을 것이다. 클러스터 툴들(105A, 105B) 중 하나 또는 양쪽 모두의 이동은 상당한 인력과 시간을 이용할 뿐만 아니라, 툴에 대한 손상 가능성을 증가시킬 수 있다.
본원에 기술된 실시예들에 따르면, 주변 챔버(120B)의 밀봉면(140A)과 주변 챔버(120C)의 밀봉면(140B)은 거리(D')만큼 이격된다. 거리(D')는 약 0.05미터(m) 내지 약 0.16m일 수 있다. 축(A)과 축(B) 사이의 임의의 오정렬에 따라, 주변 챔버(120B)의 밀봉면(140A)과 주변 챔버(120C)의 밀봉면(140B) 사이에 거리(D")만큼의 이격이 또한 존재할 수 있다. 거리(D")는 거리(D')보다 클 수 있다. (도 1a에 도시된) 챔버간 어댑터 기구(130)는 거리들(D', D")을 가로질러 주변 챔버들(120B, 120C)을 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 챔버간 어댑터 기구(130)는 주변 챔버들(120B, 120C) 사이에 효과적인 진공 밀봉을 제공하면서 그들 사이에 적어도 각도(α)의 오정렬을 허용한다. 또한, 챔버간 어댑터 기구(130)의 제거는 주변 챔버들(120B 또는 120C) 중 어느 하나의 용이한 제거를 허용하며, 거리들(D', D")은 주변 챔버들(120B, 120C) 중 하나 또는 양쪽 모두가 다른 하나를 중심으로 이동할 수 있게 허용한다. 그러나, 본원에 기술된 바와 같은 챔버간 어댑터 기구(130)의 경우, 밀봉면(140A)과 밀봉면(140B)을 정렬시키기 위해 제1 클러스터 툴(105A)과 제2 클러스터 툴(105B)이 재배치될 필요가 있을 것이다. 챔버간 어댑터 기구(130)는 또한, Z-Y 평면에서의 오정렬 및/또는 밀봉면(140A)과 밀봉면(140B) 간의 수직 오정렬을 고려하여 사용될 수 있다.
도 2a는 도 1a의 직렬 클러스터 툴 시스템(100)에서 사용될 수 있는 챔버간 어댑터 기구(130)의 일 실시예의 측면도이다. 도 2b는 도 2a의 챔버간 어댑터 기구(130)의 사시도이다. 챔버간 어댑터 기구(130)는 강성 인터페이스(210) 사이에 배치된 가요성 섹션(200)을 포함한다. 가요성 섹션(200)은 일반적으로, 누설 없이 음압들 내에서 챔버간 어댑터 기구(130)가 작동할 수 있도록 하기 위해, 진공-프루프이다. 가요성 섹션(200)은, 강성을 제공하고 가요성 섹션(200)이 X-Y 평면 및/또는 Y-Z 평면에서 불균형적으로 팽창 및 수축할 수 있도록 하는 복수의 용접된 플리트들(pleats; 215)을 포함할 수 있다. 강성 인터페이스(210)는 가요성 섹션(200)을 직사각형 플랜지(225)에 밀봉가능하게 커플링하는 강성 커버(220)를 포함할 수 있다. 챔버간 어댑터 기구(130)는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄, INCONEL® 물질, HASTELLOY® 물질, 이들의 조합들 및 이들의 합금들과 같은 금속성 물질들 뿐만 아니라, VITON® 플루오로엘라스토머 물질과 같은 중합체 물질들로 제조될 수 있다. 직사각형 플랜지(225)는 유사한 물질들로 제조될 수 있다. 직사각형 플랜지(225)는 각각의 주변 챔버들(120B, 120C)의 원위 단부들에 배치된 장착면(240)에 직사각형 플랜지(225)를 커플링하기 위해 패스너들(235)을 수용하는 복수의 개구들(230)을 포함할 수 있다. 직사각형 플랜지(225)는 모든 주변 챔버들(120B, 120C) 상의 장착면(240)과 교합하도록 구성된 밀봉면(245)을 포함할 수 있다. 밀봉면(245)은 밀봉면(245)에 형성된 그루브(250)를 포함할 수 있다. 그루브(250)는 O링(미도시)과 같은 밀봉 부재의 일부를 수용하도록 구성된 리세스가 형성된 표면일 수 있다.
도 3은 도 1b의 주변 챔버들(120B, 120C)과 함께 사용될 수 있는 챔버간 어댑터 기구(300)의 다른 실시예의 측면 사시도이다. 이 실시예에서, 챔버간 어댑터 기구(300)는 도 1b의 주변 챔버들(120B 및 120C)의 밀봉면들(140A, 140B) 사이의 공간과 대체로 일치하도록 치수가 정해진 중실 측벽(solid sidewall)을 갖는 다각형 하우징(305)을 포함한다. 다각형 하우징(305)은 다각형 하우징(305)의 대향하는 측면들에 직사각형 플랜지들(225)을 또한 포함한다. 다각형 하우징(305)은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄, INCONEL® 물질, HASTELLOY® 물질, 이들의 조합들 및 이들의 합금들 뿐만 아니라, VITON® 플루오로엘라스토머 물질과 같은 중합체 물질들로 제조된 하나 또는 그 초과의 측벽 부재들을 포함할 수 있다. 직사각형 플랜지들(225)은 용접과 같이 진공 무결성을 보장하는 결합 방법에 의해 다각형 하우징(305)에 커플링될 수 있다.
본원에 기술된 바와 같은 챔버간 어댑터 기구들(130 및 300)의 실시예들은 직렬 클러스터 툴 시스템(100)의 구축을 위한 감소된 셋업 시간을 용이하게 한다. 챔버간 어댑터 기구들(130 및 300)은, 클러스터 툴들(105A, 105B)이 실질적으로 정렬되었을 때 또는 클러스터 툴들(105A, 105B)이 하나 또는 그 초과의 평면들에서 서로에 대해 정렬되지 않았을 때, 제2 클러스터 툴(105B)에 대한 적어도 제1 클러스터 툴(105A)의 커플링을 용이하게 한다. 클러스터 툴들(105A, 105B)의 용이한 커플링은 클러스터 툴들(105A, 105B) 중 하나 또는 양쪽 모두의 위치 결정 및 위치 재결정을 상당히 감소시키고 또한 손상을 방지한다. 따라서, 감소된 셋업 시간은 더 높은 처리량을 제공하며, 인력과 잠재적인 손상이 저감되기 때문에, 소유 비용을 낮춘다. 또한, 챔버간 어댑터 기구들(130, 300)은, 챔버간 어댑터 기구들(130 또는 300)이 제거되었을 때 주변 챔버들이 용이하게 제거되기 때문에, 서비스를 위해 클러스터 툴에 대한 더 용이한 접근을 제공한다.
이상의 설명은 본 고안의 실시예들에 관한 것이나, 본 고안의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 다른 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 직렬 클러스터 툴 시스템으로서,
    복수의 제1 프로세싱 챔버들과 하나 이상의 제1 주변 챔버를 가진 제1 클러스터 툴;
    복수의 제2 프로세싱 챔버들과 하나 이상의 제2 주변 챔버를 가진 제2 클러스터 툴; 및
    상기 하나 이상의 제1 주변 챔버를 상기 하나 이상의 제2 주변 챔버에 커플링하며, 상기 하나 이상의 제1 주변 챔버와 상기 하나 이상의 제2 주변 챔버의 밀봉면들 사이의 공간과 정합하는 치수를 가진 중실 측벽(solid sidewall)을 구비한 다각형 하우징을 포함하는, 챔버간 어댑터 기구;를 포함하며,
    상기 제1 클러스터 툴은 상기 제2 클러스터 툴에 대해 오정렬된 것인,
    직렬 클러스터 툴 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다각형 하우징의 중실 측벽은 금속성 물질, 중합체 물질 또는 이들의 조합들을 포함하는,
    직렬 클러스터 툴 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다각형 하우징은 직사각형 플랜지를 포함하는,
    직렬 클러스터 툴 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 직사각형 플랜지는 밀봉면을 포함하는,
    직렬 클러스터 툴 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 밀봉면은 내부에 형성되는 그루브를 포함하는,
    직렬 클러스터 툴 시스템.
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