JPH02259408A - 荷電粒子線装置 - Google Patents
荷電粒子線装置Info
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- JPH02259408A JPH02259408A JP1080824A JP8082489A JPH02259408A JP H02259408 A JPH02259408 A JP H02259408A JP 1080824 A JP1080824 A JP 1080824A JP 8082489 A JP8082489 A JP 8082489A JP H02259408 A JPH02259408 A JP H02259408A
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Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
二次電子を対物レンズ上方より効率良く検出可能な、静
電レンズ制御荷電粒子線装置に関する。
電レンズ制御荷電粒子線装置に関する。
超LSIの開発、製造における検査において、電子線測
定機、電子線テスター等の電子線装置が使用されるが、
これら電子′!a装置の鏡筒には、般に磁界型レンズが
用いられている。磁界型レンズは、収差係数を小さくで
きる等の長所があり、広く使用されているが、本質的に
ヒステリシス像回転の特性を伴っている。
定機、電子線テスター等の電子線装置が使用されるが、
これら電子′!a装置の鏡筒には、般に磁界型レンズが
用いられている。磁界型レンズは、収差係数を小さくで
きる等の長所があり、広く使用されているが、本質的に
ヒステリシス像回転の特性を伴っている。
ところが、近年上述の電子線装置において、電子光学パ
ラメーターをコンピュータ制御し、自動化することによ
り、測定精度及び操作性を向上させることが要望されて
いる。この為には、加速電圧、プローブ電流を変化させ
た時、像シフト、フォーカスずれ及び像回転のないこと
が重要であるが、磁界型レンズ鏡筒には、上述の特性が
あり、高速性、精度の点に問題がある。従って、上述の
ヒステリシス等の特性を本質的に有しない、静電レンズ
鏡筒が注目されている。
ラメーターをコンピュータ制御し、自動化することによ
り、測定精度及び操作性を向上させることが要望されて
いる。この為には、加速電圧、プローブ電流を変化させ
た時、像シフト、フォーカスずれ及び像回転のないこと
が重要であるが、磁界型レンズ鏡筒には、上述の特性が
あり、高速性、精度の点に問題がある。従って、上述の
ヒステリシス等の特性を本質的に有しない、静電レンズ
鏡筒が注目されている。
静電レンズ鏡筒には、磁界型レンズに見られる上述の短
所はないが、別の問題点がある。その一つの問題点は、
スルーザレンズ(TTL)方式の二次電子捕獲が容易で
なく、二次電子検出器を試料側方に設置せざるを得す、
高精度測長等に不都合があることである(1987年秋
、応用物理学会、20a−G−9,NTT、斉藤賢−他
)。
所はないが、別の問題点がある。その一つの問題点は、
スルーザレンズ(TTL)方式の二次電子捕獲が容易で
なく、二次電子検出器を試料側方に設置せざるを得す、
高精度測長等に不都合があることである(1987年秋
、応用物理学会、20a−G−9,NTT、斉藤賢−他
)。
また、これらの電子線装置に、集束イオンビーム鏡筒を
装着し、デバイスを加工する試みがあるが、試料側方に
設置された二次、fi子検出器が、試料サイズ、1頃斜
角を制限する、あるいは他の検出器等の取付けができな
い等の不都合がある。
装着し、デバイスを加工する試みがあるが、試料側方に
設置された二次、fi子検出器が、試料サイズ、1頃斜
角を制限する、あるいは他の検出器等の取付けができな
い等の不都合がある。
本発明の主たる目的は、従来の磁界型レンズ鏡筒に代え
て、静電レンズ鏡筒を採用し、コンピュータによる自動
化を可能ならしめた荷電粒子線装置を提供することにあ
る。
て、静電レンズ鏡筒を採用し、コンピュータによる自動
化を可能ならしめた荷電粒子線装置を提供することにあ
る。
さらに言えば、静電レンズ鏡筒の採用に当たってこの鏡
筒では困難であったTTL方式の二次電子捕獲を容易な
らしめることにより、高精度測長および自動化を可能な
らしめた荷電粒子線装置を提供することにある。
筒では困難であったTTL方式の二次電子捕獲を容易な
らしめることにより、高精度測長および自動化を可能な
らしめた荷電粒子線装置を提供することにある。
また、他の目的は二次電子を1個の検出器により効果的
に検出し得る複数の鏡筒を有する荷電粒子線装置を提供
することにある。
に検出し得る複数の鏡筒を有する荷電粒子線装置を提供
することにある。
本発明は、上記目的を達成するために採用した手段は下
記の通りである。
記の通りである。
fi+ 荷電粒子源、静電集束レンズ2静電対物レン
ズおよび、該対物レンズ前方に設けられた二次電子検出
器を備え、試料に対向する鏡筒部分がi極磁界型レンズ
構造を有していることをvFlfiとする荷電粒子線装
置。
ズおよび、該対物レンズ前方に設けられた二次電子検出
器を備え、試料に対向する鏡筒部分がi極磁界型レンズ
構造を有していることをvFlfiとする荷電粒子線装
置。
(2)複数のレンズ鏡筒を有する荷電粒子VA装置にお
いて、少なくとも一つの鏡筒が、その対物レンズ前方に
二次電子検出器を備え、該鏡筒の試料に対向する部分が
、単極磁界型レンズ構造ををしており、該鏡筒以外の鏡
筒から、該試料への荷電粒子照射によって生じた二次電
子を該二次電子検出器により検出する様にしたことを特
徴とする荷電粒子線装置。
いて、少なくとも一つの鏡筒が、その対物レンズ前方に
二次電子検出器を備え、該鏡筒の試料に対向する部分が
、単極磁界型レンズ構造ををしており、該鏡筒以外の鏡
筒から、該試料への荷電粒子照射によって生じた二次電
子を該二次電子検出器により検出する様にしたことを特
徴とする荷電粒子線装置。
(作用〕
荷電粒子源より発した粒子線は、静電集束レンズ(およ
び走査系)を通過し、静電対物レンズにより集束され試
料に照射される。この照射によって生じた二次電子は、
単極磁界型レンズ構造を有する鏡筒の光軸付近に拘束さ
れ、該鏡筒の対物レンズを通過した後、対物レンズ前方
に設けられた二次電子検出器により検出される。
び走査系)を通過し、静電対物レンズにより集束され試
料に照射される。この照射によって生じた二次電子は、
単極磁界型レンズ構造を有する鏡筒の光軸付近に拘束さ
れ、該鏡筒の対物レンズを通過した後、対物レンズ前方
に設けられた二次電子検出器により検出される。
第1図に本発明の実施例を示す。電子銃2より生じた静
電集束レンズ3aを通過してきた電子線4は、静電対物
レンズ3bにより集束され、走査系7により、試料13
面上に走査される。鏡筒1の外筒(ハンチング及びクロ
スハツチング部)及び、試料室壁15は、磁性材より構
成されており、−吹霧子線を外乱磁場からシールドする
。また、静電対物レンズ3bの試料に対向するアース部
分と、これにつながる外筒部は、磁性材で構成され、コ
イル6が巻装されている。さらに、上記コイル6を磁性
材よりなる外筒8が取り巻いている。これらの部分(ク
ロスハンチング部〉が、単極61!界レンズ構造をなし
ている。磁性体よりなる試料室壁15と、鏡筒lとは、
非磁性材17を介して接続されており、単極磁界型レン
ズ構造が、試料付近に形成する磁界が、光軸4に対称に
なる様にされている。
電集束レンズ3aを通過してきた電子線4は、静電対物
レンズ3bにより集束され、走査系7により、試料13
面上に走査される。鏡筒1の外筒(ハンチング及びクロ
スハツチング部)及び、試料室壁15は、磁性材より構
成されており、−吹霧子線を外乱磁場からシールドする
。また、静電対物レンズ3bの試料に対向するアース部
分と、これにつながる外筒部は、磁性材で構成され、コ
イル6が巻装されている。さらに、上記コイル6を磁性
材よりなる外筒8が取り巻いている。これらの部分(ク
ロスハンチング部〉が、単極61!界レンズ構造をなし
ている。磁性体よりなる試料室壁15と、鏡筒lとは、
非磁性材17を介して接続されており、単極磁界型レン
ズ構造が、試料付近に形成する磁界が、光軸4に対称に
なる様にされている。
一次電子線4の照射により、試料13から出た2次電子
線9は、上ii2磁界に拘束され、試料前方に取り出さ
れ、静電対物レンズ3bにより、再び集束された後、対
物レンズ上方に設けられた二次電子検出器11により検
出される。
線9は、上ii2磁界に拘束され、試料前方に取り出さ
れ、静電対物レンズ3bにより、再び集束された後、対
物レンズ上方に設けられた二次電子検出器11により検
出される。
二次電子検出器の位置が対物レンズ3bから離れている
時は、二次電子が対物レンズ電界により集束された後、
広がり、検出効率が低下することがある。この場合には
、静電対物レンズ前方に空芯ソレノイドコイルを設置し
、軸付近に二次電子を拘束した後、効率よく二次電子検
出器に導くことができる。
時は、二次電子が対物レンズ電界により集束された後、
広がり、検出効率が低下することがある。この場合には
、静電対物レンズ前方に空芯ソレノイドコイルを設置し
、軸付近に二次電子を拘束した後、効率よく二次電子検
出器に導くことができる。
この単極磁界型レンズ構造の起磁力Jは、−吹霧子ビー
ム4を試料に集束させる程大きな値ではなく、10v程
度の二次電子線9を光軸4近傍に拘束し、静電対物レン
ズ穴10に進入させるに必要な値であればよい。
ム4を試料に集束させる程大きな値ではなく、10v程
度の二次電子線9を光軸4近傍に拘束し、静電対物レン
ズ穴10に進入させるに必要な値であればよい。
二次電子をレンズ穴10に進入させる為の、単極磁界型
レンズ構造5の起磁力のおおよその条件は次の通りであ
る。
レンズ構造5の起磁力のおおよその条件は次の通りであ
る。
均一磁界Bに角度θで進入した速度υの電子は半径が、
moυsinθ
γ ±
e
の螺旋運動をする。
従って、第1図に示した実施例においては、二次電子9
がレンズ穴10に進入するためには、(1)試料14位
置(即ち、頂面10からWDの距離)において、 2T≦D。
がレンズ穴10に進入するためには、(1)試料14位
置(即ち、頂面10からWDの距離)において、 2T≦D。
なる条件を満足する必要がある。ここでDoは静電対物
レンズ3bの試料に対向する頂面10の直径である。さ
らに又、頂面10の位置において、2 γ≦DI なる条件を満足する必要がある。ここでDIは頂面10
に設けられた穴の径である。
レンズ3bの試料に対向する頂面10の直径である。さ
らに又、頂面10の位置において、2 γ≦DI なる条件を満足する必要がある。ここでDIは頂面10
に設けられた穴の径である。
上記の2条件のうち、条件(1+は二次電子9を光軸4
付近に拘束するための条件であり、条件(2)はレンズ
穴10に二次電子9が進入するための条件である。
付近に拘束するための条件であり、条件(2)はレンズ
穴10に二次電子9が進入するための条件である。
磁束密度Bの分布についての式を使って前記各条件を求
めると、条件(1)として、 O が成立し、条件(2)として、 DI が成立する。
めると、条件(1)として、 O が成立し、条件(2)として、 DI が成立する。
さらに、成る試料位置(即ら、成るWD)における単極
磁界型レンズ構造5のみのフォーカス励磁力をJoとす
ると、主に静電対物レンズ3bの作用により一次電子線
を試料に集束させると共にフォーカス制御するためには
、単極磁界型レンズ構造5に印加すべき起磁力Jは、 J < J O−−・・−(3) を満足する必要がある。
磁界型レンズ構造5のみのフォーカス励磁力をJoとす
ると、主に静電対物レンズ3bの作用により一次電子線
を試料に集束させると共にフォーカス制御するためには
、単極磁界型レンズ構造5に印加すべき起磁力Jは、 J < J O−−・・−(3) を満足する必要がある。
D o −1211φ、D、=6璽1φの場合の二次電
子拘束条件+11. +21の下限のJの値を、WDに
対して第2図に示す。実線Iは、条件式(1)より求め
たJ、破線■は、条件式(2)より求めたJを示す。
子拘束条件+11. +21の下限のJの値を、WDに
対して第2図に示す。実線Iは、条件式(1)より求め
たJ、破線■は、条件式(2)より求めたJを示す。
さらに単極磁界型レンズ構造5のみにより、吹霧子線4
を試料上に集束できるとしたときの起るn力J0の値を
、加速電圧1kvに対し、I[IAに加速電圧5kvに
対し、TI[Bに示す。条件(11〜(3)より、領域
A(クロスハツチング)部が、単FiA磁界型レンズ構
造5の起磁力Jが満たすべき領域を示している。
を試料上に集束できるとしたときの起るn力J0の値を
、加速電圧1kvに対し、I[IAに加速電圧5kvに
対し、TI[Bに示す。条件(11〜(3)より、領域
A(クロスハツチング)部が、単FiA磁界型レンズ構
造5の起磁力Jが満たすべき領域を示している。
単極磁界型レンズ構造の目的は、今までの説明から明ら
かなように一次電子ビームを、試料上に集束することで
はなく、二次電子を効率良く、検出器に導くことである
から、領域AにであるWDに対し、最小のJを選べば良
い。例えばWD=51■では、J=40ATとする(第
2図a点)。この値は小さいが、lkv程度の低加速電
圧においては、J150〜1程度のレンズ作用を有する
為、上記Jを一定とし、加速電圧を変えた時、フォーカ
ス作用、回転作用に変更をうけるが、Jは固定値である
為、特有のヒステリシスはなく、高精度の高速補正が容
易である。
かなように一次電子ビームを、試料上に集束することで
はなく、二次電子を効率良く、検出器に導くことである
から、領域AにであるWDに対し、最小のJを選べば良
い。例えばWD=51■では、J=40ATとする(第
2図a点)。この値は小さいが、lkv程度の低加速電
圧においては、J150〜1程度のレンズ作用を有する
為、上記Jを一定とし、加速電圧を変えた時、フォーカ
ス作用、回転作用に変更をうけるが、Jは固定値である
為、特有のヒステリシスはなく、高精度の高速補正が容
易である。
また、第1図に示した本実施例において、ヒステリシス
特性はあっても、高分解能像を得たい時には、単極磁界
型レンズ構造5の起磁力Jを大きくすれば良い(第2図
す点)。
特性はあっても、高分解能像を得たい時には、単極磁界
型レンズ構造5の起磁力Jを大きくすれば良い(第2図
す点)。
さらに、上述と同様の二次電子検出方式を、複数の鏡筒
を供えた荷電粒子線装ヱにも適用できる。
を供えた荷電粒子線装ヱにも適用できる。
第3図にその実施例を示す。
1は、第1図と同様の電子ビーム鏡筒であり、単極磁界
型レンズ構造5を有している。31は、集束イオンビー
ム鏡筒であり、液体金属イオンa32.2段の静電集束
レンズ33a、走査系37、及び静電対物レンズ33b
を有している。高速イオンビームは、外乱磁場に対し、
電子ビームよりはるかに影響されにりく、鏡筒31の外
筒はステンレス等の非磁性材で構成する事も可能で、こ
の場合単極磁界型レンズ構造5の形成する軸対称磁界か
らの乱れは少ない利点がある。
型レンズ構造5を有している。31は、集束イオンビー
ム鏡筒であり、液体金属イオンa32.2段の静電集束
レンズ33a、走査系37、及び静電対物レンズ33b
を有している。高速イオンビームは、外乱磁場に対し、
電子ビームよりはるかに影響されにりく、鏡筒31の外
筒はステンレス等の非磁性材で構成する事も可能で、こ
の場合単極磁界型レンズ構造5の形成する軸対称磁界か
らの乱れは少ない利点がある。
次に、第3図に示す実施例の使用方法について述べる。
鏡筒1から、試料への一次電子線照射により生じた二次
電子線を、検出器IIにより検出することにより、通常
のSEM像観察を行う点では第1図の実施例と同じであ
る。集束イオンビームによりデバイスを加工する時は、
電子ビーム照射を止め、イオンビーム34と、試料13
に集束、走査し、デバイスを加工する。集束イオンビー
ム照射により生じた二次電子9は、単極磁界型レンズ構
造5の形成する軸4対称磁界に拘束され頂va10の方
向に進み、対物レンズ3bを通過した後、検出器11に
よって検出され、加工部分の31M像(走査イオン像)
を得ることができる。さらに、通常のSEM像観察を行
う際には、イオンビーム照射を止め、再び電子ビーム照
射を行う。
電子線を、検出器IIにより検出することにより、通常
のSEM像観察を行う点では第1図の実施例と同じであ
る。集束イオンビームによりデバイスを加工する時は、
電子ビーム照射を止め、イオンビーム34と、試料13
に集束、走査し、デバイスを加工する。集束イオンビー
ム照射により生じた二次電子9は、単極磁界型レンズ構
造5の形成する軸4対称磁界に拘束され頂va10の方
向に進み、対物レンズ3bを通過した後、検出器11に
よって検出され、加工部分の31M像(走査イオン像)
を得ることができる。さらに、通常のSEM像観察を行
う際には、イオンビーム照射を止め、再び電子ビーム照
射を行う。
なお、第1図の実施例においては、電子線鏡筒について
述べたが、鏡筒1を集束イオンビーム鏡筒とした装置に
おいても、本発明は同様に適用できる。すなわち、イオ
ンビーム4を試料に集束走査し、生ずる二次電子9を単
極磁界型レンズ構造5により効率よ<TTL検出できる
。
述べたが、鏡筒1を集束イオンビーム鏡筒とした装置に
おいても、本発明は同様に適用できる。すなわち、イオ
ンビーム4を試料に集束走査し、生ずる二次電子9を単
極磁界型レンズ構造5により効率よ<TTL検出できる
。
また、第1図の電子線装置の実施例にて、走査系は、静
電系で構成したが電磁系で構成してもよい。電磁走査系
のヒステリシスは、磁界型レンズのヒステリシスに比し
、大幅に小さくすることができるからである。
電系で構成したが電磁系で構成してもよい。電磁走査系
のヒステリシスは、磁界型レンズのヒステリシスに比し
、大幅に小さくすることができるからである。
ヒステリシス特性などのない静電レンズ系を用いた荷電
粒子線装置であるので、自動化が容易となり、しかも、
単極磁界型レンズ構造を巧みに併用したので、静電レン
ズ系では困難視されていた二次電子を効率よく、TTL
方式により検出できる。この為、測定速度、測定精度、
操作性を向上することができる。
粒子線装置であるので、自動化が容易となり、しかも、
単極磁界型レンズ構造を巧みに併用したので、静電レン
ズ系では困難視されていた二次電子を効率よく、TTL
方式により検出できる。この為、測定速度、測定精度、
操作性を向上することができる。
また、複数の鏡筒を有する荷電粒子線装置においては、
二次検出器を試料付近に別途設ける必要かないため、試
料周囲の空間の自由度が増すと共に、1個の検出器を用
いて効率よく、二次電子検出できる。
二次検出器を試料付近に別途設ける必要かないため、試
料周囲の空間の自由度が増すと共に、1個の検出器を用
いて効率よく、二次電子検出できる。
第1図は本発明の荷電粒子線装置の実施例を示す図、第
2図は単極磁界型レンズ構造の起磁力の満たすべき大き
さを示す図、第3図は複数の鏡筒を持つ5I電粒子線装
置における本発明の実権例を示す閣である。 1、31・ ・ ・ 2・・・電子銃 3a、33a・・ 3b、33b・・ 4.34・・・・ 5・・・・・・ 6・・・・・・ 7.37・・・・ 8・・・・・・ 9・・・・・・ ・鏡筒 静電集束レンズ 静電対物レンズ 電子線(光軸) 単極磁界型レンズ コ イ ル 走査系 外筒 二次電子銃 10.40・ ・ 11・ ・ ・ ・ 12・ ・ ・ ・ 13・ ・ ・ ・ 14・ ・ ・ ・ 15・ ・ ・ 17・ ・ ・ ・ 32・ ・ ・ ・ 静電対物レンズ頂面 二次電子検出器 試料室 試料面 試料照射位置 試料室壁 非磁性材 液体金属イオン源 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助第1図
2図は単極磁界型レンズ構造の起磁力の満たすべき大き
さを示す図、第3図は複数の鏡筒を持つ5I電粒子線装
置における本発明の実権例を示す閣である。 1、31・ ・ ・ 2・・・電子銃 3a、33a・・ 3b、33b・・ 4.34・・・・ 5・・・・・・ 6・・・・・・ 7.37・・・・ 8・・・・・・ 9・・・・・・ ・鏡筒 静電集束レンズ 静電対物レンズ 電子線(光軸) 単極磁界型レンズ コ イ ル 走査系 外筒 二次電子銃 10.40・ ・ 11・ ・ ・ ・ 12・ ・ ・ ・ 13・ ・ ・ ・ 14・ ・ ・ ・ 15・ ・ ・ 17・ ・ ・ ・ 32・ ・ ・ ・ 静電対物レンズ頂面 二次電子検出器 試料室 試料面 試料照射位置 試料室壁 非磁性材 液体金属イオン源 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助第1図
Claims (2)
- (1)静電集束レンズ、静電対物レンズおよび、該対物
レンズ前方に設けられた二次電子検出器を備え、試料に
対向する鏡筒部分が単極磁界型レンズ構造を有している
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - (2)複数のレンズ鏡筒を有する荷電粒子線装置におい
て、少なくとも一つの鏡筒が、その対物レンズ前方に二
次電子検出器を備え、該鏡筒の試料に対向する部分が、
単極磁界型レンズ構造を有しており、該鏡筒以外の鏡筒
から、該試料への荷電粒子照射によって生じた二次電子
を該二次電子検出器により検出する様にしたことを特徴
とする荷電粒子線装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1080824A JP2926127B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 荷電粒子線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1080824A JP2926127B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 荷電粒子線装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02259408A true JPH02259408A (ja) | 1990-10-22 |
JP2926127B2 JP2926127B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=13729174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1080824A Expired - Lifetime JP2926127B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 荷電粒子線装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2926127B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006252995A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Jeol Ltd | 荷電粒子ビーム装置 |
JP2007258064A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Topcon Corp | 検査装置 |
JP2009505369A (ja) * | 2005-08-18 | 2009-02-05 | シーイービーティー・カンパニー・リミティッド | 電子カラム用検出器および電子カラム用電子検出方法 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1080824A patent/JP2926127B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006252995A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Jeol Ltd | 荷電粒子ビーム装置 |
JP2009505369A (ja) * | 2005-08-18 | 2009-02-05 | シーイービーティー・カンパニー・リミティッド | 電子カラム用検出器および電子カラム用電子検出方法 |
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Publication number | Publication date |
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JP2926127B2 (ja) | 1999-07-28 |
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