JPH10335249A - 半導体処理チャンバ内での異物のインサイチュモニタリング - Google Patents
半導体処理チャンバ内での異物のインサイチュモニタリングInfo
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- JPH10335249A JPH10335249A JP10103279A JP10327998A JPH10335249A JP H10335249 A JPH10335249 A JP H10335249A JP 10103279 A JP10103279 A JP 10103279A JP 10327998 A JP10327998 A JP 10327998A JP H10335249 A JPH10335249 A JP H10335249A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体処理チャンバに存在するガス状汚染物
質の本質的にリアルタイムの濃度を測定する方法及び装
置を提供する。 【解決手段】 処理チャンバからの、少ない体積の排気
ガスが一つ以上のマイクロセンサを通して吸引される。
マイクロセンサは、水分、酸素、二酸化炭素或いはこれ
らの組み合わせ等のガス状汚染物質を測定するように選
択される。薄膜センサを備えるインサイチュモニタが好
ましい。インサイチュモニタは、処理チャンバからの排
気ガス及び処理チャンバをバイパスするプロセスガスを
好ましくは選択的に連通することができる。
質の本質的にリアルタイムの濃度を測定する方法及び装
置を提供する。 【解決手段】 処理チャンバからの、少ない体積の排気
ガスが一つ以上のマイクロセンサを通して吸引される。
マイクロセンサは、水分、酸素、二酸化炭素或いはこれ
らの組み合わせ等のガス状汚染物質を測定するように選
択される。薄膜センサを備えるインサイチュモニタが好
ましい。インサイチュモニタは、処理チャンバからの排
気ガス及び処理チャンバをバイパスするプロセスガスを
好ましくは選択的に連通することができる。
Description
【0001】
【発明の分野】本発明は一般的に、一連のプロセスにお
いて汚染物質(contaminants、異物)を測定するための
デバイス及び方法に関する。更に詳細には、本発明は、
半導体を製造するために使用される処理チャンバ内で汚
染物質を測定するためのデバイス及び方法に関する。
いて汚染物質(contaminants、異物)を測定するための
デバイス及び方法に関する。更に詳細には、本発明は、
半導体を製造するために使用される処理チャンバ内で汚
染物質を測定するためのデバイス及び方法に関する。
【0002】
【発明の背景】半導体処理チャンバ内で汚染物質を測定
するために現在使用されているデバイスは、残留ガス分
析器(RGA)であり、好ましくは四重極技術を含むも
のである。汚染物質を処理圧力でモニタリングするの
で、専用ターボポンプによって制御バルブ或いは制御オ
リフィスを通してチャンバのガスを分析器内に吸引す
る。このような残留ガス分析器はかさばり且つ高価であ
って、チャンバ内に入る前にプロセスガス中の汚染物質
をモニタリングすることが一般的にできない。
するために現在使用されているデバイスは、残留ガス分
析器(RGA)であり、好ましくは四重極技術を含むも
のである。汚染物質を処理圧力でモニタリングするの
で、専用ターボポンプによって制御バルブ或いは制御オ
リフィスを通してチャンバのガスを分析器内に吸引す
る。このような残留ガス分析器はかさばり且つ高価であ
って、チャンバ内に入る前にプロセスガス中の汚染物質
をモニタリングすることが一般的にできない。
【0003】図1(従来技術)は半導体処理チャンバ1
0の概略図であり、初めに荒引きポンプ12で遮断バル
ブ14を通して真空排気する。クライオジェニックポン
プ等の高真空ポンプ16が、遮断バルブ14を閉じて第
2の遮断バルブ20を開くことによってに、次に制御ゲ
ートバルブ18を通してチャンバ10を真空排気する。
高真空ポンプ16によって、半導体ウエハの処理中にチ
ャンバ10の排気が続けられる。一つ以上の処理ガス
(2つを図示)が、選択的に、処理チャンバ10に最終
インレットバルブ22を通して提供されるか或いはバイ
パスバルブ24を介して荒引きポンプ12に提供され
る。プロセスガスは、通常、ガスシリンダ26,28か
ら、シリンダ遮断バルブ30,32を通して供給され
る。ガスの流量は、通常、質量流量コントローラ34,
36で制御される。三方向バルブ38,40が選択的に
プロセスガスをチャンバ10或いは荒引きポンプ12に
流すために使用される。各三方向バルブは、出口に配置
された2つの遮断バルブ及びT継手で置き換えられる。
0の概略図であり、初めに荒引きポンプ12で遮断バル
ブ14を通して真空排気する。クライオジェニックポン
プ等の高真空ポンプ16が、遮断バルブ14を閉じて第
2の遮断バルブ20を開くことによってに、次に制御ゲ
ートバルブ18を通してチャンバ10を真空排気する。
高真空ポンプ16によって、半導体ウエハの処理中にチ
ャンバ10の排気が続けられる。一つ以上の処理ガス
(2つを図示)が、選択的に、処理チャンバ10に最終
インレットバルブ22を通して提供されるか或いはバイ
パスバルブ24を介して荒引きポンプ12に提供され
る。プロセスガスは、通常、ガスシリンダ26,28か
ら、シリンダ遮断バルブ30,32を通して供給され
る。ガスの流量は、通常、質量流量コントローラ34,
36で制御される。三方向バルブ38,40が選択的に
プロセスガスをチャンバ10或いは荒引きポンプ12に
流すために使用される。各三方向バルブは、出口に配置
された2つの遮断バルブ及びT継手で置き換えられる。
【0004】インサイチュ湿度計42がチャンバ10に
入る前にプロセスガスをモニタするために使用されるこ
とができる。好ましい湿度計は、水晶微量化学はかりセ
ンサ上にコートされたバリウム薄膜を有しており、IL
Mという商標でミリポアコーポレイションから市販され
ている。米国特許5,339,675号明細書及び5,
477,716号明細書には、半導体処理チャンバに入
るプロセスガスの湿度をモニタリングするための薄膜セ
ンサが説明されている。
入る前にプロセスガスをモニタするために使用されるこ
とができる。好ましい湿度計は、水晶微量化学はかりセ
ンサ上にコートされたバリウム薄膜を有しており、IL
Mという商標でミリポアコーポレイションから市販され
ている。米国特許5,339,675号明細書及び5,
477,716号明細書には、半導体処理チャンバに入
るプロセスガスの湿度をモニタリングするための薄膜セ
ンサが説明されている。
【0005】残留ガス分析器44によって、処理チャン
バ10内の汚染物質を測定する。通常、重要な汚染物質
は、水分、酸素及び二酸化炭素を含む。専用ターボポン
プ46は、制御バルブ48を通してチャンバ10から、
或いは制御オリフィスから少量のガスの吸引する。チャ
ンバ10のガスのサンプリングは、ターボポンプ46と
荒引きポンプ12とを接続している遮断バルブによって
選択される。
バ10内の汚染物質を測定する。通常、重要な汚染物質
は、水分、酸素及び二酸化炭素を含む。専用ターボポン
プ46は、制御バルブ48を通してチャンバ10から、
或いは制御オリフィスから少量のガスの吸引する。チャ
ンバ10のガスのサンプリングは、ターボポンプ46と
荒引きポンプ12とを接続している遮断バルブによって
選択される。
【0006】残留ガス分析器44は、通常、処理チャン
バ10に供給するプロセスガスラインで見いだされる状
況等の増加した圧力では作動しない。プロセスガスのた
めの更なるモニタが、プロセスガス内の汚染物質をモニ
タするために通常使用される。故に、プロセスガスのい
ずれか或いはプロセスチャンバ内の汚染物質を測定する
装置及び方法の必要性が存在する。
バ10に供給するプロセスガスラインで見いだされる状
況等の増加した圧力では作動しない。プロセスガスのた
めの更なるモニタが、プロセスガス内の汚染物質をモニ
タするために通常使用される。故に、プロセスガスのい
ずれか或いはプロセスチャンバ内の汚染物質を測定する
装置及び方法の必要性が存在する。
【0007】
【発明の概要】本発明は、半導体処理チャンバ内の汚染
物質の本質的なインサイチュモニタリングの方法及び装
置を提供するものである。本発明の方法及び装置による
と、少量の排気ガスが、専用小型高真空ポンプによって
一つ以上のマイクロセンサを通して吸引される。マイク
ロセンサは、水分、酸素、二酸化炭素或いはこれらの組
み合わせ等のガス状汚染物質を測定するために選択され
る。薄膜センサを含むインサイチュモニタが好ましい。
インサイチュモニタは、プロセスガス或いは処理チャン
バ内の汚染物質の測定を選択するように容易に構成され
る。
物質の本質的なインサイチュモニタリングの方法及び装
置を提供するものである。本発明の方法及び装置による
と、少量の排気ガスが、専用小型高真空ポンプによって
一つ以上のマイクロセンサを通して吸引される。マイク
ロセンサは、水分、酸素、二酸化炭素或いはこれらの組
み合わせ等のガス状汚染物質を測定するために選択され
る。薄膜センサを含むインサイチュモニタが好ましい。
インサイチュモニタは、プロセスガス或いは処理チャン
バ内の汚染物質の測定を選択するように容易に構成され
る。
【0008】本発明の上記特徴、利点及び目的を達成
し、詳細に理解することができるように、上に簡単に概
略説明された本発明のより詳細な説明が、添付図面に記
載された実施形態を参照にして得られるであろう。
し、詳細に理解することができるように、上に簡単に概
略説明された本発明のより詳細な説明が、添付図面に記
載された実施形態を参照にして得られるであろう。
【0009】しかし、添付図面は、本発明の典型的な実
施形態であって、範囲を限定するものとみなしてはなら
ないことに注意すべきであり、本発明は他の等しく効果
的な実施形態を許容することができる。
施形態であって、範囲を限定するものとみなしてはなら
ないことに注意すべきであり、本発明は他の等しく効果
的な実施形態を許容することができる。
【0010】本発明の更なる理解のために、確実な詳細
な説明に対して言及がなされなくてはならない。
な説明に対して言及がなされなくてはならない。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体処理チャンバ内
の汚染物質を測定するための装置を提供するものであ
る。その装置は、処理チャンバ及び一つ以上のマイクロ
センサを備え、マイクロセンサは、処理チャンバから排
気ガスを受容して、一つ以上の汚染物質のリアルタイム
濃度を実質的に測定するるように配置されている。少量
の排気ガスが一つ以上のマイクロセンサを通して、専用
小型高真空ポンプによって吸引される。マイクロセンサ
は、水分、酸素、二酸化炭素或いはそれらの組み合わせ
等のガス状汚染物質を測定するように選択される。薄膜
センサを備えるインサイチュモニタが好ましい。
の汚染物質を測定するための装置を提供するものであ
る。その装置は、処理チャンバ及び一つ以上のマイクロ
センサを備え、マイクロセンサは、処理チャンバから排
気ガスを受容して、一つ以上の汚染物質のリアルタイム
濃度を実質的に測定するるように配置されている。少量
の排気ガスが一つ以上のマイクロセンサを通して、専用
小型高真空ポンプによって吸引される。マイクロセンサ
は、水分、酸素、二酸化炭素或いはそれらの組み合わせ
等のガス状汚染物質を測定するように選択される。薄膜
センサを備えるインサイチュモニタが好ましい。
【0012】本発明の装置は好ましくは処理チャンバを
備え、その処理チャンバは、ガスインレット及び排気ポ
ートと、ガスインレットに接続された一つ以上のプロセ
スガス源と、排気ポートに接続された高真空ポンプと、
一つ以上のインサイチュモニタと、インサイチュモニタ
を一つ以上のプロセスガス源及び処理チャンバから排気
されたガスの部分とを選択的に連通するように配置され
た一つ以上のバルブとを有する。
備え、その処理チャンバは、ガスインレット及び排気ポ
ートと、ガスインレットに接続された一つ以上のプロセ
スガス源と、排気ポートに接続された高真空ポンプと、
一つ以上のインサイチュモニタと、インサイチュモニタ
を一つ以上のプロセスガス源及び処理チャンバから排気
されたガスの部分とを選択的に連通するように配置され
た一つ以上のバルブとを有する。
【0013】本発明は半導体処理チャンバ内の汚染物質
を測定するための、処理チャンバから一つ以上のマイク
ロセンサを通して排気ガスを流すステップと、一つ以上
の汚染物質を実質的にリアルタイム濃度で測定するステ
ップとを含む方法を提供する。本発明の方法は、好まし
くは、処理チャンバを高真空ポンプで排気するステップ
と、一つ以上のインサイチュモニタを処理チャンバから
の排気ガス流及び処理チャンバをバイパスするプロセス
ガスを選択的に連通するステップの組み合わせを備え
る。
を測定するための、処理チャンバから一つ以上のマイク
ロセンサを通して排気ガスを流すステップと、一つ以上
の汚染物質を実質的にリアルタイム濃度で測定するステ
ップとを含む方法を提供する。本発明の方法は、好まし
くは、処理チャンバを高真空ポンプで排気するステップ
と、一つ以上のインサイチュモニタを処理チャンバから
の排気ガス流及び処理チャンバをバイパスするプロセス
ガスを選択的に連通するステップの組み合わせを備え
る。
【0014】方法及び装置はどのような処理チャンバと
も使用されることができ、半導体ウエハ上のメタル層の
物理気相堆積で生じる低圧及び高温に理想的に適する。
も使用されることができ、半導体ウエハ上のメタル層の
物理気相堆積で生じる低圧及び高温に理想的に適する。
【0015】本発明の更なる説明は特定の実施形態に対
してなされている。
してなされている。
【0016】図2は、半導体処理チャンバ10の概略図
であり、このチャンバは、最初に荒引きポンプ12によ
って、開いた遮断バルブ14を通して真空排気される。
次ぎに、遮断バルブ14を閉じて第2の遮断バルブ20
を開き、クライオジェニックポンプ等の真空ポンプ52
によって、制御ゲートバルブ54を通してチャンバ10
が真空排気される。高真空ポンプ16が、半導体ウエハ
の処理中にチャンバ10の排気を続ける。一つ以上のソ
ースガス(2つを図示)が選択的に最終インレットバル
ブ22を通してチャンバ10に提供されるか、或いは直
接にバイパスバルブ24を通して直接荒引きポンプ12
に提供される。プロセスガスは、通常、ガスシリンダ2
6,28から、シリンダ遮断バルブ30,32を通して
供給される。ガスの流量は、通常、質量流量コントロー
ラ34,36によって制御される。三方向バルブ38,
40が、プロセスガスをチャンバ10或いは荒引きポン
プ12に選択的に流すために使用されている。各三方向
バルブは、T出口に配置された遮断バルブ及びT継手で
置き換えることもできる。
であり、このチャンバは、最初に荒引きポンプ12によ
って、開いた遮断バルブ14を通して真空排気される。
次ぎに、遮断バルブ14を閉じて第2の遮断バルブ20
を開き、クライオジェニックポンプ等の真空ポンプ52
によって、制御ゲートバルブ54を通してチャンバ10
が真空排気される。高真空ポンプ16が、半導体ウエハ
の処理中にチャンバ10の排気を続ける。一つ以上のソ
ースガス(2つを図示)が選択的に最終インレットバル
ブ22を通してチャンバ10に提供されるか、或いは直
接にバイパスバルブ24を通して直接荒引きポンプ12
に提供される。プロセスガスは、通常、ガスシリンダ2
6,28から、シリンダ遮断バルブ30,32を通して
供給される。ガスの流量は、通常、質量流量コントロー
ラ34,36によって制御される。三方向バルブ38,
40が、プロセスガスをチャンバ10或いは荒引きポン
プ12に選択的に流すために使用されている。各三方向
バルブは、T出口に配置された遮断バルブ及びT継手で
置き換えることもできる。
【0017】マイクロセンサ湿度計56が配置され、プ
ロセスガス源或いはチャンバ10からに排気ガスの一部
と第1の三方向バルブ及び第2の三方向バルブを通して
選択的に連通している。処理ガス或いは排気ガスは、マ
イクロセンサを通して専用ポンプによって吸引され、流
量はニードルバルブ62或いは調整可能コンダクタンス
を有するオリフィスによって制御される。遮断バルブ6
4は所望の場合にマイクロセンサ56を荒引きポンプ1
2から分離する。代替えとして、遮断バルブがマイクロ
センサ56を高真空ポンプから分離することもでき、小
型ターボ分子ポンプ或いはドラグ(drag)ポンプも、モ
ニタを通してチャンバ排気或いはプロセスガスを吸引す
るには十分であろう。
ロセスガス源或いはチャンバ10からに排気ガスの一部
と第1の三方向バルブ及び第2の三方向バルブを通して
選択的に連通している。処理ガス或いは排気ガスは、マ
イクロセンサを通して専用ポンプによって吸引され、流
量はニードルバルブ62或いは調整可能コンダクタンス
を有するオリフィスによって制御される。遮断バルブ6
4は所望の場合にマイクロセンサ56を荒引きポンプ1
2から分離する。代替えとして、遮断バルブがマイクロ
センサ56を高真空ポンプから分離することもでき、小
型ターボ分子ポンプ或いはドラグ(drag)ポンプも、モ
ニタを通してチャンバ排気或いはプロセスガスを吸引す
るには十分であろう。
【0018】他のガス状汚染物質用のマイクロセンサ
を、湿度計に追加或いはこれと置き換えることもでき
る。好ましいインサイチュモニタは薄膜センサであり、
ガス状汚染物質を吸収する。好ましい湿度計は、水晶微
量化学はかりセンサにコートされたバリウム薄膜を有し
ており、ミリポアコーポレイションから市販されてい
る。他のガス状汚染物質は、酸素をモニタリングするチ
タンベースのマイクロセンサを含む。
を、湿度計に追加或いはこれと置き換えることもでき
る。好ましいインサイチュモニタは薄膜センサであり、
ガス状汚染物質を吸収する。好ましい湿度計は、水晶微
量化学はかりセンサにコートされたバリウム薄膜を有し
ており、ミリポアコーポレイションから市販されてい
る。他のガス状汚染物質は、酸素をモニタリングするチ
タンベースのマイクロセンサを含む。
【0019】図3は半導体処理チャンバ10及び図2の
マイクロセンサ56の概略図であり、第1及び第2の三
方向バルブ58,60が四方向バルブ68で置き換えら
れており、マイクロセンサ56を選択的にプロセスガス
及びチャンバからの排気ガスの一部と連通する。
マイクロセンサ56の概略図であり、第1及び第2の三
方向バルブ58,60が四方向バルブ68で置き換えら
れており、マイクロセンサ56を選択的にプロセスガス
及びチャンバからの排気ガスの一部と連通する。
【0020】好ましくはマイクロセンサ56は、処理チ
ャンバが荒引きポンプ12及び高真空ポンプ52によっ
て真空排気された後に、処理チャンバ10内に存在する
汚染物質をウエハの処理中に測定する。インレットガス
内の汚染物質は、インレットガスが荒引きポンプ12に
よって真空排気された後に所望の通りにモニタされるで
あろう。ウエハ処理中に、インレットプロセスガス及び
排気ガスのモニタリングは、第1及び第2の三方向バル
ブ58,60(図2)或いは四方向バルブ68(図3)
を同時に切り替えることによって選択される。
ャンバが荒引きポンプ12及び高真空ポンプ52によっ
て真空排気された後に、処理チャンバ10内に存在する
汚染物質をウエハの処理中に測定する。インレットガス
内の汚染物質は、インレットガスが荒引きポンプ12に
よって真空排気された後に所望の通りにモニタされるで
あろう。ウエハ処理中に、インレットプロセスガス及び
排気ガスのモニタリングは、第1及び第2の三方向バル
ブ58,60(図2)或いは四方向バルブ68(図3)
を同時に切り替えることによって選択される。
【0021】好ましい実施形態に従って上述してきた
が、本発明の他の及び更なる実施形態を、基本的な範囲
から離れることなく工夫することができ、その範囲は請
求項によって決定される。
が、本発明の他の及び更なる実施形態を、基本的な範囲
から離れることなく工夫することができ、その範囲は請
求項によって決定される。
【図1】従来技術を示す、インレットガスに含まれる水
分を測定するマイクロセンサと、処理チャンバ内に存在
するガス状汚染物質を測定する残留ガス分析器を有する
半導体処理チャンバの概略図である。
分を測定するマイクロセンサと、処理チャンバ内に存在
するガス状汚染物質を測定する残留ガス分析器を有する
半導体処理チャンバの概略図である。
【図2】インレットガス及び排気ガスと選択的に連通
し、処理チャンバに流入してその中に存在する汚染物質
ガスを測定するマイクロセンサを有する半導体処理チャ
ンバの概略図である。
し、処理チャンバに流入してその中に存在する汚染物質
ガスを測定するマイクロセンサを有する半導体処理チャ
ンバの概略図である。
【図3】図2に示す半導体処理チャンバ及びマイクロセ
ンサの代替え概略図である。
ンサの代替え概略図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 半導体処理チャンバ内の汚染物質を測定
するための方法であって、 処理チャンバから、一つ以上のマイクロセンサを通して
排気ガスを流し、一つ以上の汚染物質の本質的にリアル
タイムな濃度を測定するステップを含む方法。 - 【請求項2】 少なくとも一つの前記マイクロセンサが
薄膜センサを備える請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 少なくとも一つの前記マイクロセンサ
が、バリウムでコートされた水晶を備えるインサイチュ
モニタである請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記排気ガスを、前記マイクロセンサを
通して前記処理チャンバから専用ポンプが吸引する請求
項1に記載の方法。 - 【請求項5】 マイクロセンサを、前記処理チャンバか
ら流れる前記排気ガスと選択的に連通するステップを更
に備える請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 半導体処理チャンバ内の一つ以上のガス
状汚染物質を測定する方法であって、 前記処理チャンバを高真空ポンプで真空排気するステッ
プと、 一つ以上のインサイチュモニタを、前記処理チャンバか
ら流れる排気ガス及び前記処理チャンバをバイパスする
処理ガスと選択的に連通するステップと、を備える方
法。 - 【請求項7】 少なくとも一つの前記インサイチュモニ
タが、薄膜センサを備える請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 少なくとも一つの前記インサイチュモニ
タがバリウムでコートされた水晶を備える請求項6に記
載の方法。 - 【請求項9】 水のリアルタイムな濃度が連続的に測定
される請求項6に記載の方法。 - 【請求項10】 処理チャンバがPVD処理チャンバで
ある請求項6に記載の方法。 - 【請求項11】 半導体処理チャンバ内の汚染物質を測
定する装置であって、 処理チャンバと、 少なくとも一つ以上のマイクロセンサとを備え、少なく
とも一つ以上の前記マイクロセンサが、前記処理チャン
バから排気ガスを受容して、本質的に一つ以上の汚染物
質のリアルタイムな濃度を測定するように配置された装
置。 - 【請求項12】 少なくとも一つ以上の前記マイクロセ
ンサが、薄膜センサを備える請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】 少なくとも一つ以上の前記マイクロセ
ンサが、バリウムでコートされた水晶を備えるインサイ
チュモニタである請求項11に記載の装置。 - 【請求項14】 専用ポンプが前記処理チャンバからの
排気ガスの一部をマクロセンサを通して吸引する請求項
11に記載の装置。 - 【請求項15】 前記マイクロセンサを前記排気ガスと
選択的に連通する一つ以上のバルブを更に備える請求項
11に記載の装置。 - 【請求項16】 ガスインレット及び排気ポートと、 前記ガスインレットに接続された一つ以上のプロセスガ
ス源と、 前記排気ポートに接続された高真空ポンプと、 一つ以上のインサイチュモニタと、 前記インサイチュモニタを、一つ以上のプロセスガス源
及び処理チャンバから排気されたガスの一部と選択的に
連通するように配置された一つ以上のバルブと、を備え
る装置。 - 【請求項17】 少なくとも一つ以上の前記インサイ
チュモニタが薄膜センサを備える請求項16に記載の装
置。 - 【請求項18】 少なくとも一つ以上の前記インサイ
チュモニタが、バリウムでコートされた水晶を備える請
求項16に記載の装置。 - 【請求項19】 少なくとも一つ以上の前記インサイ
チュモニタが、水分の本質的にリアルタイムな濃度を測
定する請求項16に記載の装置。 - 【請求項20】 前記処理チャンバがPVD処理チャ
ンバである請求項16に記載の装置。
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