JP3114416B2 - 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法Info
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- JP3114416B2 JP3114416B2 JP05057023A JP5702393A JP3114416B2 JP 3114416 B2 JP3114416 B2 JP 3114416B2 JP 05057023 A JP05057023 A JP 05057023A JP 5702393 A JP5702393 A JP 5702393A JP 3114416 B2 JP3114416 B2 JP 3114416B2
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- Japan
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- particle beam
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動的に荷電粒子ビー
ムの焦点合わせを行うことができる走査電子顕微鏡など
の荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法に関す
る。
ムの焦点合わせを行うことができる走査電子顕微鏡など
の荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡では、自動的な焦点合わ
せ機能が備えられている。この焦点合わせは、集束レン
ズの励磁をステップ状に変化させ、各励磁状態、すなわ
ち、電子ビームの各集束状態のときに試料の所定領域を
電子ビームで走査し、その際、検出器によって２次電子
や反射電子を検出し、各集束状態ごとに検出信号を積算
するようにしている。そして、各集束状態のときの検出
信号の積算値を比較し、最大値が得られたときの集束状
態を合焦点位置と判断し、その状態に集束レンズの励磁
を設定するようにしている。
せ機能が備えられている。この焦点合わせは、集束レン
ズの励磁をステップ状に変化させ、各励磁状態、すなわ
ち、電子ビームの各集束状態のときに試料の所定領域を
電子ビームで走査し、その際、検出器によって２次電子
や反射電子を検出し、各集束状態ごとに検出信号を積算
するようにしている。そして、各集束状態のときの検出
信号の積算値を比較し、最大値が得られたときの集束状
態を合焦点位置と判断し、その状態に集束レンズの励磁
を設定するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した焦点合わせに
おいて、試料の走査領域の全面に渡って凹凸が存在して
いれば、精度の高い焦点合わせを実行することができ
る。しかしながら、ＩＣパターンのように、電子ビーム
の走査領域の一部分に直線状に特徴部分が存在し、他の
大部分は滑らかな平面となっている試料の場合には、焦
点合わせのために用いられる検出信号の積算値が、電子
ビームの各集束状態によっても差が小さくなり、焦点合
わせの精度が低下することがある。
おいて、試料の走査領域の全面に渡って凹凸が存在して
いれば、精度の高い焦点合わせを実行することができ
る。しかしながら、ＩＣパターンのように、電子ビーム
の走査領域の一部分に直線状に特徴部分が存在し、他の
大部分は滑らかな平面となっている試料の場合には、焦
点合わせのために用いられる検出信号の積算値が、電子
ビームの各集束状態によっても差が小さくなり、焦点合
わせの精度が低下することがある。
【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、試料表面の一部分にしか特徴部分
が存在しない場合でも、高い精度で焦点合わせを行うこ
とができる荷電粒子ビームにおける焦点合わせ方法を実
現するにある。
もので、その目的は、試料表面の一部分にしか特徴部分
が存在しない場合でも、高い精度で焦点合わせを行うこ
とができる荷電粒子ビームにおける焦点合わせ方法を実
現するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく荷電粒子
ビーム装置における焦点合わせ方法は、荷電粒子ビーム
を試料上に集束するための集束レンズと、試料上の荷電
粒子ビームの照射位置を走査するための走査手段と、試
料への荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検
出する検出器と、試料上の荷電粒子ビームの集束状態を
ステップ状に変化させる手段とを備えた荷電粒子ビーム
装置において、各集束状態のときに試料の所定領域を荷
電粒子ビームで走査し、その際、検出器によって検出さ
れた信号に基づいて最適焦点位置を求め、最適焦点位置
に集束レンズを設定する焦点合わせ動作を行う焦点合わ
せ方法であって、焦点合わせ動作に先だって試料の所定
領域を走査し、その結果得られた信号を検出すると共
に、試料の所定領域を仮想的に分割し、各分割領域ごと
の信号の積算値を比較し、最大強度の積算値が得られた
分割領域について前記焦点合わせを行うようにしたこと
を特徴としている。
ビーム装置における焦点合わせ方法は、荷電粒子ビーム
を試料上に集束するための集束レンズと、試料上の荷電
粒子ビームの照射位置を走査するための走査手段と、試
料への荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検
出する検出器と、試料上の荷電粒子ビームの集束状態を
ステップ状に変化させる手段とを備えた荷電粒子ビーム
装置において、各集束状態のときに試料の所定領域を荷
電粒子ビームで走査し、その際、検出器によって検出さ
れた信号に基づいて最適焦点位置を求め、最適焦点位置
に集束レンズを設定する焦点合わせ動作を行う焦点合わ
せ方法であって、焦点合わせ動作に先だって試料の所定
領域を走査し、その結果得られた信号を検出すると共
に、試料の所定領域を仮想的に分割し、各分割領域ごと
の信号の積算値を比較し、最大強度の積算値が得られた
分割領域について前記焦点合わせを行うようにしたこと
を特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明に基づく荷電粒子ビーム装置における焦
点合わせ方法は、焦点合わせ動作に先だって、試料表面
の特徴のある部分の領域を見出だし、その領域の検出信
号に基づいて焦点合わせ動作を実行する。
点合わせ方法は、焦点合わせ動作に先だって、試料表面
の特徴のある部分の領域を見出だし、その領域の検出信
号に基づいて焦点合わせ動作を実行する。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明に基づく焦点合わせ方法を実
施するための走査電子顕微鏡の一例を示しており、１は
電子銃である。電子銃１から発生した電子ビームＥＢ
は、集束レンズ２と対物レンズ３によって試料４上に細
く集束される。また、電子ビームＥＢは、偏向コイル５
によって偏向され、試料４上の電子ビームの照射位置は
走査される。試料４への電子ビームの照射によって発生
した２次電子は、２次電子検出器６によって検出され
る。検出器６の検出信号は、増幅器７によって増幅され
た後、ハイパスフィルタ８と陰極線管９に供給される。
に説明する。図１は本発明に基づく焦点合わせ方法を実
施するための走査電子顕微鏡の一例を示しており、１は
電子銃である。電子銃１から発生した電子ビームＥＢ
は、集束レンズ２と対物レンズ３によって試料４上に細
く集束される。また、電子ビームＥＢは、偏向コイル５
によって偏向され、試料４上の電子ビームの照射位置は
走査される。試料４への電子ビームの照射によって発生
した２次電子は、２次電子検出器６によって検出され
る。検出器６の検出信号は、増幅器７によって増幅され
た後、ハイパスフィルタ８と陰極線管９に供給される。
【０００８】ハイパスフィルタ８を通過した信号は、絶
対値回路１０を経て積分器１１に供給される。積分器１
１の積分結果は、ＡＤ変換器１２を介してピーク検出回
路１３に供給される。ピーク検出回路１３で検出された
ピーク値は、制御回路１４に供給される。１５は操作盤
であり、操作盤１５は、制御回路１４に指示信号を送
る。制御回路１４は、対物レンズ３の駆動電源１６と偏
向コイル５の駆動電源１７を制御する。更に、この実施
例では、検出器６によって検出され、増幅器７によって
増幅された信号は、ＡＤ変換器１８によってディジタル
信号に変換された後、制御回路１４を介してメモリー１
９に供給されて記憶される。このような構成の動作は次
の通りである。
対値回路１０を経て積分器１１に供給される。積分器１
１の積分結果は、ＡＤ変換器１２を介してピーク検出回
路１３に供給される。ピーク検出回路１３で検出された
ピーク値は、制御回路１４に供給される。１５は操作盤
であり、操作盤１５は、制御回路１４に指示信号を送
る。制御回路１４は、対物レンズ３の駆動電源１６と偏
向コイル５の駆動電源１７を制御する。更に、この実施
例では、検出器６によって検出され、増幅器７によって
増幅された信号は、ＡＤ変換器１８によってディジタル
信号に変換された後、制御回路１４を介してメモリー１
９に供給されて記憶される。このような構成の動作は次
の通りである。
【０００９】通常の２次電子像を観察する場合、操作盤
１５からの指示信号に基づき、制御回路１４は駆動電源
１７を制御し、駆動電源１７から所定の走査信号が偏向
コイル５に供給され、試料４上の任意の領域が電子ビー
ムＥＢによって走査される。試料４への電子ビームの照
射によって発生した２次電子は、検出器６によって検出
される。その検出信号は、増幅器７を介して偏向コイル
５への走査信号と同期した陰極線管９に供給され、陰極
線管９には試料の任意の領域の２次電子像が表示され
る。
１５からの指示信号に基づき、制御回路１４は駆動電源
１７を制御し、駆動電源１７から所定の走査信号が偏向
コイル５に供給され、試料４上の任意の領域が電子ビー
ムＥＢによって走査される。試料４への電子ビームの照
射によって発生した２次電子は、検出器６によって検出
される。その検出信号は、増幅器７を介して偏向コイル
５への走査信号と同期した陰極線管９に供給され、陰極
線管９には試料の任意の領域の２次電子像が表示され
る。
【００１０】次に、通常の電子ビームの焦点合わせ動作
を行う場合について説明する。操作盤１５を操作し、焦
点合わせモードの指示を行うと、制御回路１４は、対物
レンズ３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源１７
とを制御する。この結果、駆動電源１６は対物レンズ３
にステップ状に変化する励磁電流を供給し、駆動電源１
７はステップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領
域の操作を行うための走査信号を偏向コイル５に供給す
る。
を行う場合について説明する。操作盤１５を操作し、焦
点合わせモードの指示を行うと、制御回路１４は、対物
レンズ３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源１７
とを制御する。この結果、駆動電源１６は対物レンズ３
にステップ状に変化する励磁電流を供給し、駆動電源１
７はステップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領
域の操作を行うための走査信号を偏向コイル５に供給す
る。
【００１１】各ステップ状の励磁電流によるフォーカス
の状態における検出器６によって検出された２次電子信
号は、増幅器７によって増幅された後、ハイパスフィル
タ８によって直流分が除去された後、絶対値回路１０に
よって正の信号に変換させられる。絶対値回路１０の出
力は、積分器１１に供給され、対物レンズ３の各励磁ス
テップごとの１回の電子ビームの走査に基づく信号が積
分される。積分器１１の積分値は、ＡＤ変換器１２によ
ってディジタル信号に変換された後、ピーク検出回路１
３に供給される。
の状態における検出器６によって検出された２次電子信
号は、増幅器７によって増幅された後、ハイパスフィル
タ８によって直流分が除去された後、絶対値回路１０に
よって正の信号に変換させられる。絶対値回路１０の出
力は、積分器１１に供給され、対物レンズ３の各励磁ス
テップごとの１回の電子ビームの走査に基づく信号が積
分される。積分器１１の積分値は、ＡＤ変換器１２によ
ってディジタル信号に変換された後、ピーク検出回路１
３に供給される。
【００１２】ピーク検出回路１３においては、対物レン
ズ３の各励磁ステップごとに積分器１１の積分値を記憶
する。図２はこのときの記憶された積分値変化を示して
おり、縦軸が積分値、横軸が対物レンズ３の励磁強度で
ある。ピーク検出回路１３は、記憶された積分値の変化
曲線のピークの時の対物レンズ３の励磁強度を検出し、
その値は制御回路１４に供給される。制御回路１４は、
駆動電源１６を制御し、ピークの時の励磁強度に対物レ
ンズ３を設定し、このようにして焦点合わせ動作が行わ
れる。
ズ３の各励磁ステップごとに積分器１１の積分値を記憶
する。図２はこのときの記憶された積分値変化を示して
おり、縦軸が積分値、横軸が対物レンズ３の励磁強度で
ある。ピーク検出回路１３は、記憶された積分値の変化
曲線のピークの時の対物レンズ３の励磁強度を検出し、
その値は制御回路１４に供給される。制御回路１４は、
駆動電源１６を制御し、ピークの時の励磁強度に対物レ
ンズ３を設定し、このようにして焦点合わせ動作が行わ
れる。
【００１３】さて、本発明の方法では、上記した焦点合
わせ動作に先だって、焦点合わせに用いる試料領域の特
定動作が実行される。まず、試料４の所定領域を電子ビ
ームで走査し、その走査に基づいて発生した２次電子を
検出器６によって検出し、その検出信号を増幅器７によ
って増幅した後、ＡＤ変換器１８によってディジタル信
号に変換する。変換された信号は制御回路１４を介して
メモリー１９に供給され記憶される。
わせ動作に先だって、焦点合わせに用いる試料領域の特
定動作が実行される。まず、試料４の所定領域を電子ビ
ームで走査し、その走査に基づいて発生した２次電子を
検出器６によって検出し、その検出信号を増幅器７によ
って増幅した後、ＡＤ変換器１８によってディジタル信
号に変換する。変換された信号は制御回路１４を介して
メモリー１９に供給され記憶される。
【００１４】さて、制御回路１４は記憶された試料の所
定領域の２次電子検出信号について、仮想的に領域を分
割する。図３はメモリー１９に記憶された試料像Ｄを示
しており、像の一部分に直線状の特徴部分（例えば、Ｉ
Ｃパターン）Ｌが存在している。また、特徴部分Ｌ以外
は滑らかな面である。このような像領域は、例えば８つ
の領域Ｓ１〜Ｓ８に仮想的に分割される。図中の点線は
仮想的分割の境界を示している。制御回路１４は各仮想
領域ごとに記憶された像信号の強度を積算する。この結
果、８種類の積算信号が得られる。制御回路１４は８種
類の積算信号を比較し、最大積算信号が得られる領域を
見出だす。この図３のケースでは、領域Ｓ５に直線状の
特徴部分が存在しているため、領域Ｓ５において最大積
算信号が得られる。
定領域の２次電子検出信号について、仮想的に領域を分
割する。図３はメモリー１９に記憶された試料像Ｄを示
しており、像の一部分に直線状の特徴部分（例えば、Ｉ
Ｃパターン）Ｌが存在している。また、特徴部分Ｌ以外
は滑らかな面である。このような像領域は、例えば８つ
の領域Ｓ１〜Ｓ８に仮想的に分割される。図中の点線は
仮想的分割の境界を示している。制御回路１４は各仮想
領域ごとに記憶された像信号の強度を積算する。この結
果、８種類の積算信号が得られる。制御回路１４は８種
類の積算信号を比較し、最大積算信号が得られる領域を
見出だす。この図３のケースでは、領域Ｓ５に直線状の
特徴部分が存在しているため、領域Ｓ５において最大積
算信号が得られる。
【００１５】上記ステップにより、試料４の走査領域の
うち、特徴部分Ｌが存在している分割領域Ｓ５が判明す
るが、その後、自動焦点合わせ動作が実行される。この
焦点合わせ動作においては、制御回路１４は、対物レン
ズ３の各励磁ステップの都度、領域Ｓ５の部分のみが電
子ビームによって走査されるように、駆動電源１７を制
御する。この領域Ｓ５の電子ビームの走査に基づく２次
電子信号のみが、増幅器７によって増幅され、ハイパス
フィルタ８によって直流分が除去された後、絶対値回路
１０によって正の信号に変換させられる。絶対値回路１
０の出力は、積分器１１に供給され、対物レンズ３の各
励磁ステップごとの１回の電子ビームの走査に基づく信
号が積分される。積分器１１の積分値は、ＡＤ変換器１
２によってディジタル信号に変換された後、ピーク検出
回路１３に供給され、前記した焦点合わせ動作が実行さ
れる。
うち、特徴部分Ｌが存在している分割領域Ｓ５が判明す
るが、その後、自動焦点合わせ動作が実行される。この
焦点合わせ動作においては、制御回路１４は、対物レン
ズ３の各励磁ステップの都度、領域Ｓ５の部分のみが電
子ビームによって走査されるように、駆動電源１７を制
御する。この領域Ｓ５の電子ビームの走査に基づく２次
電子信号のみが、増幅器７によって増幅され、ハイパス
フィルタ８によって直流分が除去された後、絶対値回路
１０によって正の信号に変換させられる。絶対値回路１
０の出力は、積分器１１に供給され、対物レンズ３の各
励磁ステップごとの１回の電子ビームの走査に基づく信
号が積分される。積分器１１の積分値は、ＡＤ変換器１
２によってディジタル信号に変換された後、ピーク検出
回路１３に供給され、前記した焦点合わせ動作が実行さ
れる。
【００１６】上記した実施例では、自動焦点合わせ動作
の際には、分割領域Ｓ５のみを電子ビームで走査するよ
うにしたが、電子ビームの走査は全領域行い、検出され
た信号のうち、領域Ｓ５の部分の信号のみを焦点合わせ
用に使用するようにしても良く、また、Ｓ１からＳ５ま
でを走査し、Ｓ５の領域のみの信号を用いるようにして
も良い。更に、水平方向に細長い領域に像領域を分割し
たが、垂直方向に細長く像領域を分割しても良い。ま
た、図４に示すように、像領域の一部Ｐに特徴部分があ
るような場合には、水平，垂直の両方向に像領域を区画
し、各分割領域の信号強度を得るようにしても良い。そ
して、自動焦点合わせのために用いる信号を特定の１つ
の領域の信号のみ用いるのではなく、最大信号強度が得
られた領域と２番目の信号強度が得られた領域の２つの
領域の信号を用いるようにしても良く、更に多数の領域
の信号を用いるようにしても良い。
の際には、分割領域Ｓ５のみを電子ビームで走査するよ
うにしたが、電子ビームの走査は全領域行い、検出され
た信号のうち、領域Ｓ５の部分の信号のみを焦点合わせ
用に使用するようにしても良く、また、Ｓ１からＳ５ま
でを走査し、Ｓ５の領域のみの信号を用いるようにして
も良い。更に、水平方向に細長い領域に像領域を分割し
たが、垂直方向に細長く像領域を分割しても良い。ま
た、図４に示すように、像領域の一部Ｐに特徴部分があ
るような場合には、水平，垂直の両方向に像領域を区画
し、各分割領域の信号強度を得るようにしても良い。そ
して、自動焦点合わせのために用いる信号を特定の１つ
の領域の信号のみ用いるのではなく、最大信号強度が得
られた領域と２番目の信号強度が得られた領域の２つの
領域の信号を用いるようにしても良く、更に多数の領域
の信号を用いるようにしても良い。
【００１７】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、実施例で
は、走査電子顕微鏡を例に説明したが、イオンビームを
用いた装置などにも本発明を適用することかできる。更
に、焦点合わせ動作の際に対物レンズの励磁を変化させ
たが、対物レンズの補助レンズを設け、補助レンズの励
磁を変化させるようにしても良い。更にまた、焦点合わ
せの際、１走査ごとに検出信号を積算し、積算信号を比
較して最適焦点位置を得るように構成したが、検出信号
の最大の振幅値（ピークツーピーク値）を検出するよう
にしても良い。
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、実施例で
は、走査電子顕微鏡を例に説明したが、イオンビームを
用いた装置などにも本発明を適用することかできる。更
に、焦点合わせ動作の際に対物レンズの励磁を変化させ
たが、対物レンズの補助レンズを設け、補助レンズの励
磁を変化させるようにしても良い。更にまた、焦点合わ
せの際、１走査ごとに検出信号を積算し、積算信号を比
較して最適焦点位置を得るように構成したが、検出信号
の最大の振幅値（ピークツーピーク値）を検出するよう
にしても良い。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく荷
電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法は、焦点合わ
せ動作に先だって、試料表面の特徴のある部分の領域を
見出だし、その領域の検出信号に基づいて焦点合わせ動
作を実行するようにしたので、滑らかな表面部分からの
信号を除去して焦点合わせ動作を行うことができる。そ
の結果、試料上の特徴のある部分の信号に基づいて自動
焦点合わせが行われるので、焦点合わせの精度を高める
ことかできる。
電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法は、焦点合わ
せ動作に先だって、試料表面の特徴のある部分の領域を
見出だし、その領域の検出信号に基づいて焦点合わせ動
作を実行するようにしたので、滑らかな表面部分からの
信号を除去して焦点合わせ動作を行うことができる。そ
の結果、試料上の特徴のある部分の信号に基づいて自動
焦点合わせが行われるので、焦点合わせの精度を高める
ことかできる。
【図１】本発明の方法を実施するための走査電子顕微鏡
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図２】対物レンズの励磁強度と積分値との関係を示す
図である。
図である。
【図３】領域分割される試料像を示す図である。
【図４】領域分割される試料像を示す図である。
１ 電子銃 ２ 集束レンズ ３ 対物レンズ ４ 試料 ５ 偏向コイル ６ 検出器 ７ 増幅器 ９ 陰極線管 １２ ＡＤ変換器 １４ 制御回路 １５ 操作盤 １６ 駆動電源 １７ 駆動電源 １８ ＡＤ変換器 １９ メモリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/21
Claims (1)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を
走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビームの
照射によって得られた信号を検出する検出器と、試料上
の荷電粒子ビームの集束状態をステップ状に変化させる
手段とを備えた荷電粒子ビーム装置において、各集束状
態のときに試料の所定領域を荷電粒子ビームで走査し、
その際、検出器によって検出された信号に基づいて最適
焦点位置を求め、最適焦点位置に集束レンズを設定する
焦点合わせ動作を行う焦点合わせ方法であって、焦点合
わせ動作に先だって試料の所定領域を走査し、その結果
得られた信号を検出すると共に、試料の所定領域を仮想
的に分割し、各分割領域ごとの信号の積算値を比較し、
最大強度の積算値が得られた分割領域について前記焦点
合わせを行うようにした荷電粒子ビーム装置における焦
点合わせ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05057023A JP3114416B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05057023A JP3114416B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267481A JPH06267481A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3114416B2 true JP3114416B2 (ja) | 2000-12-04 |
Family
ID=13043840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05057023A Expired - Lifetime JP3114416B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 荷電粒子ビーム装置における焦点合わせ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3114416B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4164470B2 (ja) | 2004-05-18 | 2008-10-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡 |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP05057023A patent/JP3114416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06267481A (ja) | 1994-09-22 |
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