(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマから発生したＸ線が入射するＸ線反射光学素子を有するＸ線発生装置において、前記Ｘ線反射光学素子への入射光及び／又は前記Ｘ線反射光学素子からの反射光の光路上の該各光路が形成する面に対して平行又は略平行な位置に飛散粒子阻止部材を有することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
減圧した容器内に設置又は供給される標的と、該標的から前記プラズマを発生させるために前記標的にレーザービームを照射するパルスレーザー光発生装置を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
パルス的に高電圧を印加することにより前記プラズマを発生させる電極を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記Ｘ線反射光学素子への飛散粒子の付着を防止するカバーが前記Ｘ線反射光学素子を取り囲むように前記Ｘ線反射光学素子の周辺部に設置されていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記飛散粒子阻止部材の厚さは２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４に記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記飛散粒子阻止部材は複数の板を有し、前記複数の板は放射状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
プラズマから発生したＸ線が入射するＸ線反射光学素子を有し、前記Ｘ線反射光学素子への入射光及び／又は前記Ｘ線反射光学素子からの反射光の光路上の該各光路が形成する面に対して平行又は略平行な位置に飛散粒子阻止部材を有するＸ線発生装置と、前記Ｘ線が照射され、投影するパターンが形成されたレチクルが設置されるレチクル保持部と、該レチクルを透過又は反射した前記Ｘ線を基板に照射する投影光学系を有することを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
前記飛散粒子阻止部材は複数の板部材を有し、前記複数の板は放射状に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
プラズマからＸ線を輻射する工程と、該Ｘ線を反射光学素子に入射し反射させるときに、該入射光と該反射光の光路が該各光路の形成する面に対して平行又は略平行な位置に設置された飛散粒子阻止部材間にくるようにする工程と、前記反射したＸ線をパターンが形成されたレチクルに照射する工程と、該レチクルを透過又は反射した前記Ｘ線を基板に照射する工程を有することを特徴とする投影露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線縮小投影露光装置やＸ線顕微鏡、Ｘ線分析装置及びこれらが備えるＸ線発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長が１３ｎｍあるいは１１ｎｍであるＸ線の光源（Ｘ線発生装置）の１つの候補として考えられているのが、レーザープラズマＸ線源（以下、ＬＰＸと記す）である。
ＬＰＸを用いた場合、Ｘ線を発生させるために標的にレーザー光を照射すると、標的を構成する材料がガス化した物質やイオン化した材料等の飛散粒子が発生する。このような飛散粒子が標的の周辺部材に付着するとＬＰＸを備えた装置の性能に悪影響を及ぼすことがある。しかし、飛散粒子が全く発生しないＬＰＸは、現在のところ存在しない。そのため、発生した飛散粒子の周辺部材への到達を阻止することが提案されている。その飛散粒子の阻止方法として、Ｘ線の吸収が問題とならない程度の量のバッファガスを真空容器内に充填する方法が提案されている。
【０００３】
バッファガスを用いる場合には、飛散粒子の低減効果を高めるために、発生するＸ線の光路中あるいは光路の近傍に図６に示すような筒状の飛散粒子阻止部材４を配置することが提案されている（特開平８−３２１３９５号公報）。
ここに記載されている飛散粒子阻止部材４を用いる方法とは、以下のようなものである。標的材料１に励起用パルスレーザー光２を照射することにより生じるプラズマ３からの飛散粒子と、容器内に導入したバッファガス分子とを衝突させることで飛散粒子の運動の方向を変化させる。これにより、飛散粒子阻止部材４に飛散粒子を付着させるものである。この方法によれば、従来、標的の周辺部材の表面に到達し、付着してしまっていた飛散粒子を低減させる効果が飛躍的に向上する。
【０００４】
また、図７のように、取り出すＸ線光束５の立体角内に板状の阻止部材４を複数個配置することで飛散粒子の付着を阻止することも提案されている。これにより大きな立体角でＸ線を取り出す際にも取り出すＸ線光量をほとんど低減させることなく、非常に効果的に飛散粒子を低減することが可能になる。
また前記のように光源としてＸ線を利用する場合、不必要な波長域をカットする薄膜フィルター（例えばベリリウム箔）や透過回折光学素子（例えばゾーンプレート）等が使用される場合がある。このような場合でも前記のようなＸ線の光路中や光路近傍に図７のような配置で飛散粒子阻止部材４を配置することは、非常に有効な飛散粒子を低減する手段となる。
【０００５】
前記のようなＬＰＸの他に近年では、Ｘ線発生装置として放電プラズマを用いたものが提案されている。この方法の中の１種であるＤＰＦ（Dence Plasma Focus）を用いたときに大きなＸ線の輻射量が得られたとする報告が成されている。
このＤＰＦを用いた方法では、以下のようにしてＸ線を発生させる。
例えば圧力が０．２Ｔｏｒｒのアルゴン等のガス雰囲気中に同軸円筒状の電極を設置する。この電極間に１ｋＶ程度のパルス電圧を印加し、放電プラズマを生成する。生成したプラズマ中を流れる電流とこれによって形成される磁場によって、イオンと電子を電極先端部に集中させながら加速することによって加熱する。これにより、電極先端部の電極部材や電極近傍に存在する標的材料がプラズマ化し、Ｘ線が輻射される。
【０００６】
この方法では、投入した電気エネルギーが高い割合でＸ線に変換される報告が成されている。また、１ｋＨｚを超える繰り返し運転が確認されている。これらのことからレーザープラズマと同様にＤＰＦは、Ｘ線発生装置としての利用が期待されている。
また、前記のようなＬＰＸやＤＰＦで発生させたＸ線は、反射鏡等の反射光学素子で反射させてから利用される場合が多かった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、Ｘ線の平行光束を形成する場合、Ｘ線反射光学素子である回転放物面鏡で反射させることが考えられる。前記の如く薄膜フィルター等の透過型光学素子を利用する場合に、飛散粒子の周辺部材への付着を阻止するには、図７のように光路に複数の飛散粒子阻止部材４を配置することが非常に有効である。しかし、発生したＸ線を反射鏡等の反射光学素子に反射させ、反射したＸ線を利用する場合には、飛散粒子素子部材の配置を自由に設定することはできなかった。
【０００８】
飛散粒子阻止部材４は、高い飛散粒子低減効果を得るためにできるだけ広い面積を有することが望ましい。しかし、反射鏡を利用する場合に、例えば図５のように飛散粒子阻止部材４を配置すると、反射鏡の表面で反射したＸ線を遮ってしまい（５−ａ）、反射光の一部しか通常の反射（５−ｂ）を行うことができなくなってしまう。従って、反射光が通過する領域には飛散粒子阻止部材を配置することができないことになる。
【０００９】
これを解決するには、反射鏡を大きくし、これに比例して大きな飛散粒子阻止部材を配置すればよい。しかし、実際のＸ線反射鏡の製造においては、高い加工精度と微妙な多層膜の制御が必要であるために、あまり大きな素子の製造は容易ではない。更に、装置全体をある程度の大きさに抑えるためにも反射光学素子等の光学素子をむやみに大きくすることは好ましくない。よって、反射鏡を大きくし、飛散粒子阻止部材を大きくする方法は、実質的な解決方法にはならない。
【００１０】
このように、プラズマから発生するＸ線を利用し、Ｘ線の反射光学素子を有するＸ線発生装置において、飛散粒子を効果的に低減することが望まれていた。
また、ＤＰＦにおいても電極材料や標的材料をプラズマ化してＸ線を発生させるため、電極や標的を構成する物質が飛散粒子となり、また発生したＸ線を利用する際に反射光学素子を用いる場合が多いため、レーザープラズマ方式と同様に飛散粒子を効果的に低減させる必要があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、反射光学素子を備え、プラズマからＸ線を発生させるＸ線発生装置において、入射するレーザー光や反射したＸ線を遮ることなく、効率よく飛散粒子を低減させる方法を研究した。その結果、本発明者は、レーザー光やＸ線を遮ることなく、飛散粒子を効率よく阻止する飛散粒子素子部材の形状とその配置を見い出した。
【００１２】
そこで本発明は第１に「プラズマから発生したＸ線が入射するＸ線反射光学素子を有するＸ線発生装置において、前記Ｘ線反射光学素子への入射光及び／又は前記Ｘ線反射光学素子からの反射光の光路上の該各光路が形成する面に対して平行又は略平行な位置に飛散粒子阻止部材を有することを特徴とするＸ線発生装置（請求項１）」を提供する。第２に「減圧した容器内に設置又は供給される標的と、該標的から前記プラズマを発生させるために前記標的にレーザービームを照射するパルスレーザー光発生装置を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置（請求項２）」を提供する。第３に「パルス的に高電圧を印加することにより前記プラズマを発生させる電極を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置（請求項３）」を提供する。第４に「前記Ｘ線反射光学素子への飛散粒子の付着を防止するカバーが前記Ｘ線反射光学素子を取り囲むように前記Ｘ線反射光学素子の周辺部に設置されていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載のＸ線発生装置（請求項４）」を提供する。第５に「前記飛散粒子阻止部材の厚さは２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４に記載のＸ線発生装置（請求項５）」を提供する。第６に「前記前記飛散粒子阻止部材は複数の板を有し、前記複数の板は放射状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載のＸ線発生装置（請求項６）」を提供する。第７に「プラズマから発生したＸ線が入射するＸ線反射光学素子を有し、前記Ｘ線反射光学素子への入射光及び／又は前記Ｘ線反射光学素子からの反射光の光路上の該各光路が形成する面に対して平行又は略平行な位置に飛散粒子阻止部材を有するＸ線発生装置と、前記Ｘ線が照射され、投影するパターンが形成されたレチクルが設置されるレチクル保持部と、該レチクルを透過又は反射した前記Ｘ線を基板に照射する投影光学系を有することを特徴とする投影露光装置（請求項７）」を提供する。第８に「前記飛散粒子阻止部材は複数の板部材を有し、前記複数の板は放射状に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置（請求項８）」を提供する。第９に、「プラズマからＸ線を輻射する工程と、該Ｘ線を反射光学素子に入射し反射させるときに、該入射光と該反射光の光路が該各光路の形成する面に対して平行又は略平行な位置に設置された飛散粒子阻止部材間にくるようにする工程と、前記反射したＸ線をパターンが形成されたレチクルに照射する工程と、該レチクルを透過又は反射した前記Ｘ線を基板に照射する工程を有することを特徴とする投影露光方法（請求項９）」を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、薄板あるいは薄膜等の板状の飛散粒子阻止部材は、プラズマから発生したＸ線が反射鏡の表面で反射する際に入射光路と反射光路によって形成する面に平行か又は略平行に配置されていることを特徴とするものである。そのため、飛散粒子阻止部材は、プラズマから反射鏡へ入射する入射光の光束と反射鏡で反射した反射光の光束のいずれの光束もほとんど遮ることがない。
【００１４】
因みに本発明において、「入射光路と反射光路によって形成する面」とは図４に示すような面Ｘを称するものである。
。
また、本発明は、主にＸ線の発生に関するものであるが、Ｘ線の波長領域に近い紫外線（極端紫外）や紫外領域に近いＸ線（軟Ｘ線）の発生にも適用可能である。
【００１５】
図１に本発明に関わるＸ線発生装置（ＬＰＸ）の概略図を示す。
本実施の形態では、Ｘ線投影露光装置における照明光学系の平行Ｘ線光束発生部分を例に説明する。
真空容器１０内にはノズル１２が配置されており、このノズル１２からはクリプトン（Ｋｒ）ガスが噴出する。真空容器１０内に噴出したクリプトンガスは急激に膨張し、断熱膨張により冷却されガスの大部分はクラスターを形成する。
【００１６】
ノズル１２の先端から０．５ｍｍ程度のところには、ＹＡＧレーザー発生装置（不図示）から出射した励起用パルスレーザー光２が集光されている。これにより、クラスター及びガスにレーザー光２が照射されプラズマ３が発生する。そして、このプラズマ３の発生時にＸ線が輻射される。発生したＸ線は、プラズマの発生位置を焦点に持つように配置され、表面にＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成された回転放物面鏡７によって反射され、平行光束１３を形成する。
【００１７】
本発明では、プラズマと回転放物面鏡７の間に厚さ約１００μｍのアルミニウムの薄板（飛散粒子阻止部材）８が配置されている。
ＹＡＧレーザー（励起用パルスレーザー光）２を照射して十分な量のＸ線を発生させるには、噴出したクリプトンガス（クラスター）の密度が高いことが必要である。しかし、ノズル１２から噴出したクリプトンガスは、急激に膨張するためにノズル１２から大きく離れた位置にプラズマ３を形成させることはできない。このような理由からプラズマ３は、ノズル１２の先端から約０．５ｍｍという極近傍で生成される。このために、プラズマ３を形成している高速のイオンがノズル１２の表面（特に先端部）に数多く到達し、ノズル１２の表面を削り取り、削り取られたノズル１２を形成する材料は、飛散粒子となって周囲に飛散することになる。この飛散粒子が回転放物面鏡７に到達し、表面に付着すると反射性能が悪化することになる。これを防ぐために、飛散粒子阻止部材８を設置し、飛散粒子が回転放物面鏡７に到達しないようにするのである。
【００１８】
飛散粒子阻止部材８を設置する場所は、回転放物面鏡７に入射するＸ線の光路と、回転放物面鏡７で反射したＸ線１３の光路によって形成される面に対して平行になるように配置されている。つまり、回転放物面鏡７への入射光と反射光とを遮断しない位置に設置される。
また、ノズル１２から噴出したクリプトンガスは、真空容器１０内に取り付けられた排気装置１１によって排気され、クリプトンガス回収装置（不図示）によって回収される。これにより真空容器１０内のクリプトンガスの圧力は、０．１Ｔｏｒｒ程度に保たれている。
【００１９】
図２に回転放物面鏡７付近の概略図を示す。
図２のような配置で薄板からなる飛散粒子阻止部材４を配置することにより、回転放物面鏡７に入射するＸ線及びここから反射するＸ線のいずれの光路もほとんど遮ることがない。そのため、Ｘ線の光路に悪影響を及ぼすことなく、バッファガスによって散乱された飛散粒子の回転放物面鏡７への付着を阻止することができる。
【００２０】
本実施の形態で飛散粒子阻止部材４は、表面につや消し加工がなされているため実質的には表面積が非常に大きい状態になっている。そのため、飛散粒子の吸着能力がより高くなっている。
飛散粒子阻止部材４を配置する密度をどの程度にするか（何枚の飛散粒子阻止部材をどの程度の間隔で配置するか）は、導入されているバッファガスの圧力とそれによる飛散粒子の散乱の度合いに依存し適宜決定することが好ましい。例えばバッファガスによる散乱の度合いが小さい場合には、飛散粒子がその進行方向をわずかに変えた場合にも飛散粒子阻止部材４によって高い確率で阻止できるように、飛散粒子阻止部材４の間隔を小さくし、密に配置する必要がある。
【００２１】
また、本実施の形態のようなＬＰＸの場合には、ノズルはＳｉＣで形成することが好ましい。その理由は、ＳｉＣは硬度が高く、高融点であるために高速のイオンによって削られ難いことにある。更に、僅かに削られてノズルの構成物質が反射鏡表面に到達したとしても、シリコン（Ｓｉ）は１３ｎｍ付近のＸ線に対して透過率が高いため、そのＸ線光量低下への影響は比較的小さくて済む。
【００２２】
図１のような装置の場合、飛散粒子阻止部材８は、その法線の方向を保ったままの移動を行う駆動装置９を備えた構成としてもよい。これによって、長期間の使用により飛散粒子の阻止効果が低下した飛散粒子阻止部材８は、前記駆動装置９によってＸ線の光路から取り除かれ、新たな部材と交換することが可能になる。そして、飛散粒子阻止部材８の移動中も反射鏡における入射光路及び反射光路のいずれも大きく遮ることはないので、Ｘ線発生中に交換を行うことができる。但し、全ての飛散粒子阻止部材の交換を同時におこなうと、一時的に飛散粒子阻止効果が大きく低下してしまうので、交換は順次行うことが好ましい。
【００２３】
また、Ｘ線の発生を停止しても良いなら、飛散粒子阻止部材８の移動機構は、前記のような移動構成を備えたものでなくてもよく、手動により飛散粒子素子部材を移動してもよい。
本実施の形態では、飛散粒子阻止部材８は厚さ１００μｍのアルミニウムの板によって構成されているが、飛散粒子阻止部材の厚さは、できるだけＸ線を遮らないようにするために可能な限り薄いことが望ましい。具体的には２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。
【００２４】
また飛散粒子阻止部材８の材質は、本実施の形態で用いたアルミニウムに限るものではない。ただし、配置されたときにたわみを生ずることなく平面を保つ材料であることが必要である。
また、本実施の形態では飛散粒子阻止部材を板状にし、この厚さを略一定にしたが、プラズマが十分に小さければプラズマに近い部分では薄くし、遠い部分では厚くても良い。
【００２５】
また、飛散粒子阻止部材が同一の部材で形成されている必要は無く、例えば、プラズマから遠い部分を比較的厚い部材、プラズマに近い部分を可能な限り薄い部材で構成し、前者を後者の支持材として用いても良い。これは、前記のように飛散粒子阻止部材は、より薄いことが好ましいが、薄くすると強度が低下してしまう問題を解決するものである。飛散粒子素子部材の先端（プラズマから遠い部分）を厚くすれば、この部分で飛散粒子素子部材を支えることができ、強度を補うことが可能になるのである。
【００２６】
また、プラズマから飛散粒子阻止部材までの距離を十分に確保することができず、プラズマを形成する高速のイオンによって阻止部材が問題となる程度に削られてしまうような場合も考えられる。このような場合には、削られた物質の付着により引き起こされる反射鏡の反射率の低下を小さく抑えるために、利用するＸ線の透過率が高い物質により阻止部材を製造することが望ましい。具体的には、例えばシリコン（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍｏ）、あるいはこれらの物質を含む材料である。
【００２７】
本実施の形態では、飛散粒子阻止部材の交換は、順次行っているが、交換方法とし、飛散粒子阻止部材の間に新たな阻止板を挿入し、その後それまで使用していた部材を移動させる方法でも良い。この方法では、一時的に阻止部材の数が増えるためにＸ線の光量がわずかに低下するが、飛散粒子阻止効果は低下することがない。
【００２８】
また本実施の形態では、標的材料としてクリプトンガスを使用しているが、標的の材質、その形状共にこれに限るものではない。例えば、薄膜状、液滴状、微粒子状の物質を標的材料としてもよい。この場合、必要に応じて別のガス導入口を設けてバッファガスを導入する必要がある。
また本実施の形態では、Ｘ線反射光学素子として回転放物面鏡を用い、これによって平行光束を形成しているが、形成する光束はこれに限るものではない。例えば平面、回転楕円面、回転双曲面等の形状を有する反射鏡によって発散光束や集光光束を形成する場合でも本発明のような飛散粒子阻止部材を配置することが可能である。
【００２９】
また、Ｘ線反射光学素子７の周囲に飛散粒子の付着を防止するカバー１４を設置すれば、より効果的にＸ線反射光学素子への飛散粒子の付着を低減することができる。図３は、回転放物面鏡７をＸ線反射光学素子に用いた場合のカバー１４を設置したときの例である。
更に飛散粒子阻止部材やカバーを冷却することにより飛散粒子の吸着効率を高め、飛散粒子を効率よく低減することができる。
【００３０】
また、減圧容器内にプラズマ側が低圧、Ｘ線反射鏡側が高圧となるように圧力差が生じるようにする等して、反射光学素子側からプラズマ側に向かってバッファガスの流れを形成することも飛散粒子の低減には効果的である。プラズマ側に向かって気体の流れを形成するには、バッファガスの導入口をＸ線の反射光学素子側に設け、排気口をプラズマ側に設けるようにしてもよい。
【００３１】
レーザープラズマ生成時に飛散粒子となる可能性のあるガスターゲットを用いる場合、ガスを噴出させるノズルの材料やレーザープラズマのターゲットとなる材料が鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の強磁性体であった場合には、飛散粒子阻止部材を強磁性体で構成することが好ましい。このように飛散粒子阻止部材を磁化させておくことにより、飛散粒子を効率的に吸着し除去することが可能になる。
【００３２】
また、前記の材料以外の材料を用い、静電力により飛散粒子を除去させることも可能である。この場合、飛散粒子阻止部材として静電吸着装置を配置することにより飛散粒子を吸着し、効果的に飛散粒子を低減することもできる。
本実施の形態ではＬＰＸに関して説明したが、プラズマの発生方法はこれに限定されるものではない。例えば従来の技術のところで説明したＤＰＦのような電極を備えたものにも適用可能であり、プラズマを発生させＸ線を輻射させるものであれば何でもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では露光装置の構成や露光方法についての詳細は、説明しなかったが、公知の構成の露光装置に適用可能であり、露光方法も公知の方法が応用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、反射鏡等のＸ線の反射光学系を有するＸ線発生装置において、プラズマから発生したＸ線の反射鏡への入射光と、反射鏡により反射されたＸ線の光量とを低下させることなく、反射鏡への飛散粒子の付着を低減することが可能になる。これにより、反射鏡等の部材への飛散粒子の付着が低減されるので、安定したＸ線の発生を長期間持続させることが可能になる。
【００３５】
また、本発明のＸ線発生装置を投影露光装置に用いれば、安定した投影露光が可能になり、より効率のよい露光ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線発生装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明のＸ線発生装置が有する反射光学素子近傍の概略図である。
【図３】本発明のＸ線発生装置が有する反射光学素子近傍の一例の概略図である。
【図４】本発明における入射光路と反射光路が形成する面を説明する概念図である。
【図５】従来の飛散粒子阻止部材による反射光の挙動を示す概念図である。
【図６】従来の飛散粒子阻止部材の一例を示す概念図である。
【図７】従来の飛散粒子阻止部材の他の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１・・・・・標的
２・・・・・励起用パルスレーザー光
３・・・・・プラズマ
４・・・・・飛散粒子阻止部材
５・・・・・Ｘ線
５−ａ・・・反射後に遮られるＸ線
５−ｂ・・・反射後に遮られないＸ線
６・・・・・反射光学素子（多層膜反射鏡）
７・・・・・反射光学素子（多層膜回転放物面鏡）
８・・・・・アルミ薄板からなる飛散粒子素子部材
９・・・・・アルミ薄板駆動装置
１０・・・・真空容器
１１・・・・排気装置
１２・・・・ノズル
１３・・・・Ｘ線の平行光束
１４・・・・カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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