KR20080051838A - Particle removing apparatus and method of epitaxial equipment with n2 purge nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 요부절개 사시도,1 is a perspective view of a main portion of the epitaxial equipment for handling a wafer using a conventional wand,
도 2는 종래의 에피택셜 장비의 웨이퍼 트랜스퍼 아암 및 완드를 보여주는 개략도,2 is a schematic diagram showing a wafer transfer arm and wand of a conventional epitaxial equipment;
도 3은 종래 로드락 챔버에 완드 진입시 N2에 의한 파티클 발생현상을 나타내는 도면,3 is a view illustrating particle generation by N2 when a wand enters a conventional load lock chamber;
도 4는 종래 카세트 슬롯별 파티클과 크리스탈 발생수를 나타내는 도표,4 is a diagram showing the number of particles and crystals generated by conventional cassette slots;
도 5는 종래 로드락 챔버와 본 발명 N2 퍼지 노즐을 로드락 챔버 내에 장착한 후의 형태를 나타내는 도면,5 is a view showing a form after mounting the conventional load lock chamber and the present invention N2 purge nozzle in the load lock chamber,
도 6은 원형판을 밑에서 본 형태를 나타내는 도면,6 is a view showing a round plate seen from below,
도 7은 N2 퍼지 실시 전후의 디펙트 밀도의 변화를 나타내는 도표.Fig. 7 is a chart showing changes in defect density before and after performing an N2 purge.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 로드락 챔버 11 : 웨이퍼 카세트10
12 : 엘리베이터 20 : 웨이퍼 핸들링 챔버12
30 : 프로세스 챔버 31 : 게이트 밸브30: process chamber 31: gate valve
40 : 웨이퍼 트랜스퍼 아암 41 : 회전 유닛40: wafer transfer arm 41: rotation unit
42 : 아암 유닛 50 : 완드42: arm unit 50: wand
51 : 블래이드 유닛 51a : 흡입구51:
51b : 방출구 52 : 풋 유닛51b: discharge port 52: foot unit
60 : 웨이퍼 70 : N2 퍼지 노즐60
71 : 받침부 72 : 벤트 라인71: support portion 72: vent line
73 : N2 퍼지라인 74 : 원형판73: N2 purge line 74: round plate
75 : 분사 구멍 75: injection hole
본 발명은 에피택셜 장비의 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for removing particles using N2 purge nozzles of epitaxial equipment.
일반적으로 반도체소자의 제조공정 중 단결정 실리콘 증착공정은 메모리 반도체뿐만 아니라, 비메모리 반도체에서도 적용 가능성이 큰 핵심 공정 중의 하나가 되었다. 에피-웨이퍼(Epi-wafer)개발과 선택적 에피택셜 실리콘 성장(selective epitaxial growth of silicon; SEG)은 그 대표적인 공정이다.In general, the single crystal silicon deposition process in the manufacturing process of the semiconductor device has become one of the core process that is applicable to not only the memory semiconductor, but also non-memory semiconductor. Epi-wafer development and selective epitaxial growth of silicon (SEG) are typical processes.
단결정 실리콘 증착을 위한 종래의 기술은 저압 화학 기상 증착(Low pressure chemical vapor deposition, LPCVD)법과 극저압 화학 기상 증착(Ultra high vacuum chemical vapor deposition, UHV-CVD)법으로 양분된다. LPCVD방법은 공정이 단순한 편이며, 에피-웨이퍼 제작을 위한 생산성도 양호하지만, SEG공정을 적용하기에는 800℃ 이상의 높은 열적 버짓(thermal budget)의 제한을 받는다.Conventional techniques for single crystal silicon deposition are divided into low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and ultra high vacuum chemical vapor deposition (UHV-CVD). The LPCVD method is simple in process and has good productivity for epi-wafer fabrication, but is limited by the high thermal budget of 800 ° C. or higher to apply the SEG process.
상기한 에피택셜 장비는 반도체소자의 제조공정시 초기과정에 주로 사용되는 것으로, 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위해 사용되는 장비이다.The epitaxial device is mainly used in an initial process during a manufacturing process of a semiconductor device, and is used to form an identical layer having the same lattice structure on a wafer.
도 1은 종래의 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 요부절개 사시도이다. 여기서 완드(50)란 베르누이 원리(유체의 속도가 빠르면 압력이 낮아지고, 속도가 느리면 압력이 높아진다는 원리)를 이용하여 유체의 속도와 압력을 조절하여 웨이퍼(60)를 직접적으로 들지 않고 이동시킬 수 있는 이송장치를 말한다.1 is a perspective view of a main portion of an epitaxial device for handling a wafer using a conventional wand. Here, the
첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비는 로드락 챔버(loadlock chamber, 10), 웨이퍼 핸들링 챔버(wafer handling chamber, 20), 프로세스 챔버(process chamber, 30), 웨이퍼 트랜스퍼 아암(wafer transfer arm, 40) 및 완드(wand, 50)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, the epitaxial equipment for handling a wafer using a conventional wand includes a
상기 로드락 챔버(10)는 SMIF(Standard Mechanical Interface, 웨이퍼 이송장치의 일종, 도시되지 않음)로부터 웨이퍼(60)가 에피택셜 장비의 내부로 들어오 는 챔버이다.The
상기 웨이퍼 핸들링 챔버(20)는 상기 로드락 챔버(10)와 프로세스 챔버(30)사이에 위치하는 챔버이며, 챔버 중앙에 위치한 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40)과 완드(50)에 의하여 웨이퍼(60)가 이송된다. 또한 상기 프로세스 챔버(30)는 상기 웨이퍼 핸들링 챔버(20)와 연결되어 위치한 챔버로서, 에피택셜 공정이 진행되는 챔버이다.The
웨이퍼 트랜스퍼 아암(40)은 웨이퍼 핸들링 챔버(20)의 중앙 부위에 설치한 회전 유닛(41);과 일단은 상기 회전 유닛(41)과 연결되고 타단은 상기 완드(50)와 연결된 마름모 형상의 아암 유닛(42);으로 구성되어, 완드(50)의 회전 운동과 직선운동에 의하여 웨이퍼(60)의 반송이 이루어지는 것이다.The
종래의 웨이퍼가 공정진행을 위하여 이송되는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of transferring a conventional wafer for process progress is as follows.
먼저 SMIF로부터 로드락 챔버(10)로 웨이퍼 카세트(11)가 로딩된다. 이후 로드락 챔버(10)의 엘리베이터(12)가 하강하면서 #01 슬롯위치(웨이퍼 카세트(11)에 웨이퍼(60)가 수납되는 첫번째 슬롯 위치번호를 나타냄)로 이동하면, 완드(50)가 #01 슬롯 위치의 웨이퍼(60)의 상면으로 위치한다.The
이후 상기 완드(50)에 연결된 질소 가스의 공급이 켜짐으로써 웨이퍼(60)가 완드(50)에 의하여 들려지게 되며, 완드(50)는 웨이퍼 핸들링 챔버(20)로 이동한 후 회전운동에 의하여 프로세스 챔버(30)의 게이트 밸브(31)앞에 위치하면 게이트 밸브(31)가 열리고 완드(50)는 프로세스 챔버(30) 내부로 이동하게 된다.Since the supply of nitrogen gas connected to the
이후 완드(50)에 연결된 질소 가스의 공급이 꺼지면서 웨이퍼(60)가 프로세 스 챔버(30)의 서셉터(susceptor)의 상면에 놓이며, 완드(50)는 다시 웨이퍼 핸들링 챔버(20)로 이동한 후 게이트 밸브(31)가 닫히면 공정이 진행된다.Since the supply of nitrogen gas connected to the
상기 공정이 완료되면 게이트 밸브(31)가 열리고 완드(50)는 프로세스 챔버(30)로 이동하여 웨이퍼(60)를 다시 로드락 챔버(10)의 #01 슬롯 위치로 반송한다.When the process is completed, the
이러한 과정을 상기 로드락 챔버(10)에 있는 웨이퍼 카세트(11)의 #1 내지 #N 슬롯위치에 있는 모든 웨이퍼(60)에 대하여 반복하여 진행하고 나서 웨이퍼 카세트(11)는 SMIF로 언로딩된다.This process is repeated for all the
도 2는 종래의 에피택셜 장비의 웨이퍼 트랜스퍼 아암 및 완드를 보여주는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a wafer transfer arm and wand of a conventional epitaxial device.
첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 완드(50)는 저면에 형성된 진공에 의하여 웨이퍼(60)를 고정하는 블래이드 유닛(51), 상기 고정된 웨이퍼(60)가 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40) 방향으로 움직이는 것을 방지하는 풋 유닛(52), 상기 블래이드 유닛(51)의 저면의 중앙에 형성된 흡입구(51a) 및 상기 흡입구(51a)의 주위를 둘러싸서 형성된 7개의 방출구(51b)로 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, the
따라서 상기 완드(50)는 웨이퍼(60)의 상면에 위치하여 상기 7개의 방출구(51b)로부터 배출된 질소 가스가 상기 흡입구(51a)로 강하게 빨려들어감에 따라서 발생하는 진공(첨부된 도 2의 빗금친 부분)에 의하여 가스의 방출과 흡입간에 일정한 압력의 평형을 유지하며 웨이퍼(60)를 상기 완드(50)의 블래이드 유닛(51)의 저면에 접촉 없이 고정하여 웨이퍼(60)의 손상을 방지할 수 있는 것이다.Therefore, the
도 3은 종래 로드락 챔버에 완드 진입시 N2에 의한 파티클 발생현상을 나타내는 도면이다. 도 3의(a),(b),(c)는 엘리베이터(12)가 하강하면서 완드(50)가 웨이퍼 카세트(11)에 놓여져 있는 웨이퍼(60) 상면에 위치하여 웨이퍼(60)를 들어 올리는 과정에서 N2 가스가 공급되면서 파티클이 발생되는 모습을 나타낸다.3 is a view illustrating particle generation by N2 when a wand enters a conventional load lock chamber. 3 (a), 3 (b) and 3 (c) are located on the upper surface of the
도 4는 종래 카세트 슬롯별 파티클과 크리스탈 발생수를 나타내는 도표이다.4 is a diagram showing the number of particles and crystals generated by each cassette slot.
시험대상으로 도 4의(a)는 EP101 웨이퍼 슬롯, 도 4의(b)는 EP102 웨이퍼 슬롯을 대상으로 하여 각각 #5, #10, #22, #23 슬롯에 파티클과 크리스탈이 발생되는 분포를 나타낸 것이다. 도표의 횡축은 웨이퍼 슬롯 번호를 나타내고, 종축은 파티클과 크리스탈의 발생수를 나타낸다. 4 (a) shows the distribution of particles and crystals in the # 5, # 10, # 22, and # 23 slots, respectively. It is shown. The horizontal axis in the diagram represents the wafer slot number, and the vertical axis represents the number of particles and crystals generated.
상기한 바와 같이 완드(50)를 사용한 웨이퍼 고정 방식에 의하면 웨이퍼(60)를 로드락 챔버(10)로 반송시 베르누이 원리를 이용하기 위해 완드(50)에서 강한 N2가 발생되면서 파티클이 유발된다. 프로세스 챔버(30)에서 발생한 파티클은 쉽게 웨이퍼 표면을 오염시키게 되고 이러한 웨이퍼를 반송함에 따라 장비의 다른 부분, 즉 로드락 챔버(10) 또는 웨이퍼 핸들링 챔버(20)에도 파티클의 오염이 발생되는 문제점이 있다.As described above, according to the wafer fixing method using the
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에패택셜 장비에서 파티클 발생을 감소시킬 수 있는 에피 택셜 장비의 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an apparatus and method for removing particles using the N2 purge nozzle of epitaxial equipment that can reduce the particle generation in the epitaxial equipment handling the wafer using a wand. Has its purpose.
상기한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 에피택셜 장비의 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 장치는, 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위한 에피택셜 장비에 있어서, 웨이퍼 카세트가 놓이는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버의 측면과 연결된 웨이퍼 핸들링 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 다른 측면과 연결된 프로세스 챔버; 상기 웨이퍼 핸들링 챔버의 내부 중앙에 설치한 웨이퍼 트랜스퍼 아암; 상기 웨이퍼 트랜스퍼 아암의 일단에 연결된 완드;및 상기 로드락 챔버의 내부 상단부에 설치한 N2 퍼지 노즐;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Particle removal apparatus using the N2 purge nozzle of the present invention epitaxial equipment for achieving the above object, in the epitaxial equipment for forming the same layer having the same lattice structure on the wafer for semiconductor manufacturing, the wafer cassette is A load lock chamber placed; A wafer handling chamber connected to a side of the load lock chamber; A process chamber connected with the other side of the wafer handling chamber; A wafer transfer arm installed at an inner center of the wafer handling chamber; And a wand connected to one end of the wafer transfer arm; and an N2 purge nozzle installed at an inner upper end of the load lock chamber.
본 발명 에피택셜 장비의 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 방법은, 반도체 제조용 웨이퍼상에 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하기 위한 에피택셜 장비에 있어서, 웨이퍼 카세트가 로드락 챔버에 놓이는 로딩단계, 상기 웨이퍼 카세트에 수납된 웨이퍼를 프로세스 챔버로 반송하는 제1반송단계, 상기 프로세스 챔버에서 공정이 진행되는 공정단계, 상기 공정단계후 웨이퍼를 로드락 챔버로 반송하는 제2반송단계, 상기 로드락 챔버에서 N2 퍼지 노즐에 의하여 파티클의 제거가 이루어지는 퍼지단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Particle removal method using the N2 purge nozzle of the epitaxial device of the present invention, epitaxial equipment for forming the same layer having the same lattice structure on the wafer for semiconductor manufacturing, the loading step of placing the wafer cassette in the load lock chamber, the A first transfer step of transferring the wafer stored in the wafer cassette to the process chamber, a process step of proceeding the process in the process chamber, a second transfer step of transferring the wafer to the load lock chamber after the process step, in the load lock chamber Characterized in that the purge step of removing the particles by the N2 purge nozzle.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작 용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거 장치는 도 1에서 도시된 종래의 장치와 같이 로드락 챔버(10), 웨이퍼 핸들링 챔버(20), 프로세스 챔버(30), 웨이퍼 트랜스퍼 아암(40), 완드(50)를 포함하여 구성되며, 이하에서는 새로이 부가되는 구성부재들의 동작을 중심으로 하여 설명한다.The particle removal apparatus of the epitaxial equipment for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention is a
도 5는 로드락 챔버(10)내에 N2 퍼지 노즐의 장착전 형태(도 5의(a))와 장착후 형태(도 5의(b))를 나타내는 도면이다. FIG. 5: is a figure which shows the form before installation (FIG. 5 (a)) and the post-installation form (FIG. 5 (b)) of the N2 purge nozzle in the
본 발명의 일실시예에 따른 에피택셜 장비의 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 장치는 도 5(b)의 N2 퍼지 노즐(70)을 포함하여 이루어진 것이다.Particle removal apparatus using the N2 purge nozzle of the epitaxial equipment according to an embodiment of the present invention is to include the
상기 N2 퍼지 노즐(70)은 로드락 챔버(10)의 내부 상단부에 부착된 것으로서, 공정이 완료된 웨이퍼(60)의 표면에 존재하는 파우더와 같은 파티클을 제거하는 역할을 한다.The
도 5의(b)에 도시된 바와 같이 본 발명은 로드락 챔버(10) 내에 N2 퍼지 노즐(70), 받침부(71), 벤트라인(72), N2 퍼지 라인(73), 원형판(74)을 포함하여 이루어진 것이다.As shown in FIG. 5B, the present invention includes an
상기한 구성 요소들 중 상기 받침부(71)는 상면에 놓이는 웨이퍼(60)를 지지하는 역할을 하며, 상기 벤트라인(72)은 상기 로드락 챔버(10)에 존재하는 퍼지 가스와 함께 파티클이 빠져 나가는 출구로서의 역할을 하고, 상기 퍼지 라인(73)은 상기 N2 퍼지 노즐(70)에 N2 가스를 공급하는 역할을 하며, 상기 원형판(74)은 N2 퍼지 노즐(70)로 부터 분사된 N2 가스를 도 6에 도시된 분사 구멍(75)을 통하여 웨 이퍼(60)상에 고르게 분사하는 역할을 한다.Among the above-described components, the supporting
따라서 공정이 완료된 웨이퍼(60)의 표면에 존재하는 파우더와 같은 파티클은 상기 N2 퍼지 라인(73)과 연결된 N2 퍼지 노즐(70)을 통해 분사된 N2 퍼지 가스에 의하여 웨이퍼의 표면으로부터 분리되어 상기 벤트 라인(72)으로 배출된다.Therefore, particles such as powder present on the surface of the
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 에피택셜 장비의 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 방법은 로딩단계, 제1반송단계, 공정단계, 제2반송단계, 퍼지단계로 이루어지며, 이하에서는 각 단계별로 상술한다.Particle removal method using the N2 purge nozzle of the epitaxial equipment according to another embodiment of the present invention is composed of a loading step, a first transfer step, a process step, a second transfer step, a purge step, below each step It is detailed.
상기 로딩단계는 웨이퍼(60)를 안착한 웨이퍼카세트(11)가 로드락 챔버(10)에 놓이는 단계이다. 예를 들어 SMIF로부터 로드락 챔버(10)로 웨이퍼 카세트(11)가 작업자 또는 SMIF 로봇에 의하여 로딩되는 단계이다.The loading step is a step in which the
상기 제1반송단계는 상기 로딩단계 완료 후 로드락 챔버(10)의 엘리베이터(12)가 하강하면서 #01 슬롯 위치로 이동하면, 완드(50)가 #01 슬롯 위치의 웨이퍼(60)의 상면으로 위치한다. 이후 상기 완드(50)에 연결된 질소 가스의 공급이 켜짐으로써 웨이퍼(60)가 완드(50)에 의하여 들려지게 되며, 완드(50)는 웨이퍼 핸들링 챔버(20)로 이동한 후 회전운동에 의하여 프로세스 챔버(30)의 게이트 밸브(31) 앞에 위치한다. 이후 게이트 밸브(31)가 열리고 완드(50)는 프로세스 챔버(30) 내부로 이동한 후 완드(50)에 연결된 질소 가스의 공급이 꺼지면서 웨이퍼(60)가 프로세스 챔버(30)의 서셉터의 상면에 놓이며, 완드(50)는 다시 웨이퍼 핸들링 챔버(20)로 이동한 후 게이트 밸브(31)가 닫히게 된다.In the first conveyance step, when the
상기 공정단계는 상기 서셉터의 상면에 놓인 웨이퍼(60)의 표면에 웨이퍼(60)와 동일한 격자구조를 갖는 동일층을 형성하는 공정이 진행되는 단계이다.The process step is a step of forming the same layer having the same lattice structure as the
상기 제2반송단계는 상기 공정단계가 완료되면 게이트 밸브(31)가 열리고 완드(50)는 프로세스 챔버(30)로 이동하여 웨이퍼(60)를 로드락 챔버(10)로 반송하는 단계이다. 이 단계에서 상기 완드(50)에 의하여 웨이퍼(60)를 완드(50)의 저면에 고정하는 과정에서 프로세스 챔버(30)에서 발생한 파티클이 웨이퍼(60)의 상면을 오염시키는 경우가 빈번히 발생하게 된다.In the second conveyance step, when the process step is completed, the
상기 퍼지단계는 상기 제2반송단계 완료 후 로드락 챔버(10) 내부로 반송된 웨이퍼(60)에 퍼지 가스를 분사시킴으로써 웨이퍼(60)의 상면에 존재하는 파티클을 제거하는 단계이다.The purge step is a step of removing particles present on the upper surface of the
이러한 과정을 상기 로드락 챔버(10)에 있는 웨이퍼 카세트(11)의 #1 내지 #N 슬롯위치에 있는 모든 웨이퍼(60)에 대하여 반복하여 진행하고 나서 웨이퍼(60)는 SMIF로 언로딩됨으로써 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 에피택셜 장비의 파티클 제거가 이루어진다.This process is repeated for all the
도 7은 N2 퍼지 실시 전(도 7의(a))과 실시후(도 7의(b))의 파티클이나 크리스탈 등의 디펙트 밀도의 변화를 나타내는 도표이다. FIG. 7 is a chart showing changes in defect densities such as particles and crystals before and after the N2 purge (FIG. 7A) and after the implementation (FIG. 7B).
N2 퍼지 실시전에는 디펙트 밀도가 평균 15 였으나, N2 퍼지 실시후에 그 밀도가 현저히 줄어들어 5 미만을 나타낸다.The defect density was 15 on average before the N2 purge, but the density was significantly reduced after the N2 purge to be less than 5.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정/변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다. It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways within the scope not departing from the technical gist of the present invention. will be.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에피택셜 장비이 N2 퍼지 노즐을 이용한 파티클 제거 장치 및 방법에 의하면 로드락 챔버 내에 N2 퍼지 노즐을 설치함으로써 완드를 사용하여 웨이퍼를 핸들링하는 에피택셜 장비의 파티클 발생을 감소시킬 수 있어 공정을 안정화시키고 생산수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the apparatus and method for removing particles using an N2 purge nozzle according to the present invention, by installing an N2 purge nozzle in a load lock chamber, particle generation of epitaxial equipment for handling wafers using a wand is prevented. It can be reduced, thereby stabilizing the process and improving the production yield.
Claims (3)
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KR1020060123569A KR20080051838A (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Particle removing apparatus and method of epitaxial equipment with n2 purge nozzle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2006
- 2006-12-07 KR KR1020060123569A patent/KR20080051838A/en not_active Application Discontinuation
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