(57)【要約】【課題】本発明は電子ビーム描画装置のビーム電流検出方法に関し、オンライン動作させながら、電子ビームの電流密度を測定することができるようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法を提供することを目的としている。【解決手段】第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料１２上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、次に第２のスリットの部分で電子ビームの一部が開口部を通過するようにして第２のスリットを流れる電流Ｉｂを求め、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、
第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、
次に、第２のスリットの部分で電子ビームの一部が開口部を通過するようにして第２のスリットを流れる電流Ｉｂを求め、
前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する、
ことを特徴とする電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法。
【請求項２】
第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、
第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、
次にビームサイズを所定のサイズにして描画を開始し、
ショット毎に第２のスリットで測定される電流値Ｉｂを求め、
前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する、
ことを特徴とする電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法。
【請求項３】
第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、
この時の第１のスリットを流れる電流Ｉ０と、開口部を電流が全く流れないようにした状態での第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、
次に制御ＣＰＵからビームサイズを所定の値に設定し、
第２のスリットで測定される電流をＩｂとし、
次に、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する、
ことを特徴とする電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法。
【請求項４】
前記電流密度に基づき描画を開始し、
この時の第１のスリットで測定される電流Ｉ１を測定し、
前記第１のスリットを流れる電流Ｉ０とＩ１の差分ΔＩをショット時間の補正量として用いる、
ことを特徴とする請求項３記載の電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法。
【請求項５】
第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定装置であって、
第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求める算出手段と、
前記第２のスリットの部分で電子ビームの一部が開口部を通過するようにして第２のスリットを流れる電流Ｉｂを求める算出手段と、
前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する測定手段と、
を有することを特徴とする電子ビーム描画装置のビーム電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法及び装置に関し、更に詳しくはオンラインで電子ビーム描画装置のビーム電流を測定することができるようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
矩形ビーム方式の電子ビーム描画装置では、材料面上に形成される図形の寸法を正確に制御する必要がある。この場合、図形の寸法は、材料面上に照射されるビーム量で変化することから、ビーム量を正確に検出することが必要になる。
【０００３】
図６は従来装置による電流測定の構成例を示す図である。電子銃１から出射された電子ビームＥＢは、ブランキングアンプ２の出力が印加される電極３を通過して第１のスリット（ＳＬＩＴ１）に照射される。ＳＬＩＴ１を通過した電子ビームＥＢは、成形ＤＡＣアンプ４の出力が印加される電極５で偏向され、第２のスリット（ＳＬＩＴ２）上に可変の面積の電子ビームＥＢを作成する。ここで、ＤＡＣアンプとは、デジタルデータを入力して、入力デジタルデータに応じたアナログ電圧を出力することができるようにしたアンプのことである。
【０００４】
第２のスリットＳＬＩＴ２を通過した電子ビームＥＢは位置決めＤＡＣアンプ６の出力が印加される電極７により、偏向を受け、ステージ上の材料面上に照射され、材料面に所定のパターンを形成していく。この場合において、電子ビームＥＢの電流密度を測定したい場合、材料面の位置にファラデーカップ１０が配置され、該ファラデーカップ１０により電子ビームＥＢが測定される。
【０００５】
ファラデーカップ１０で検出された電子ビームＥＢに応じた電気信号は続く微小電流測定器２０に入って測定される。微小電流測定器２０は、オペアンプ２１及び帰還抵抗Ｒ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２及びＡ／Ｄ変換器２３とで構成されている。該Ａ／Ｄ変換器２３の出力がビーム電流密度となり、全体の動作を制御する制御コンピュータ３０に入力される。
【０００６】
該制御コンピュータ３０は、測定結果に応じて、前記ブランキングアンプ２，成形ＤＡＣアンプ４及び位置決めＤＡＣアンプ６を制御する。この場合において、ファラデーカップ１０に流れる電流Ｉは続くＩ／Ｖ変換器として働く、オペアンプ２１と帰還抵抗Ｒの回路に入り、Ｉ×Ｒの出力が得られる。この出力が続くＬＰＦ２２でノイズ除去された後、続くＡ／Ｄ変換器２３でデジタルデータに変換され、制御コンピュータ３０に与えられる。該制御コンピュータ３０は、電子ビームＥＢの電流密度を認識する。そして、実際の描画時には、ファラデーカップ１０の位置に描画材料を配置し、電流密度に応じて正確な描画がなされるように照射時間を補正すべく、ブランキングアンプ２，成型ＤＡＣアンプ４及び位置決めＤＡＣアンプ６に制御信号を送出する。
【０００７】
従来のこの種の装置としては、第１のアパーチャを照射する荷電ビーム電流密度を制御する手段として電流密度を連続的に変化できる電磁レンズ対を有し、その他に露光時間を制御する手段と、複合像荷電ビーム電流を測定する手段と、複合像荷電ビーム電流を設定値以下に制御するような補正データ作成手段とを有する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また、制御コンピュータ１４から第２のスイッチ１９をオン側に切り換え、電子ビームを継続的に照射している状態で電流Ｉ０を測定し、照射時間Ｔ１と周期Ｔ２の矩形波によってブランキング信号を作成し、このブランキングに基づく電流を検出し、平準化された信号Ｖｏｕｔを得、次にＩ０、Ｖｏｕｔ、Ｔ２等から算出したＴ１と、照射時間発生回路１６に予め設定した照射時間Ｔ１との誤差ΔＴを求め、その誤差を照射時間発生回路１６に設定された設定時間Ｔ１に加算することで、照射時間の補正を行う装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２６６１５２号公報（段落００１７〜段落００２１、図１）
【特許文献２】特開２００４−３１１８０９号公報（段落００１８〜００３９、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した従来の装置では、ビーム電流を測定するためには、電子ビームをステージ上に配置されたファラデーカップに照射する必要がある。このため、ビーム電流密度を測定する度に描画動作を中断して、ステージを移動して描画材料を待避させる必要があった。一般に、１個の描画材料に全てのパターンを描画するためには、７〜８時間かかるものであり、更に電子ビーム電流密度を測定する度に描画材料を待避させる操作は、描画時間を更に長くするという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、描画動作をさせながら、ファラデーカップを必要とすることなく電子ビームの電流密度を測定することができるようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）請求項１記載の発明は、第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、次に、第２のスリットの部分で電子ビームの一部が開口部を通過するようにして第２のスリットを流れる電流Ｉｂを求め、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する、ことを特徴とする。
【００１２】
（２）請求項２記載の発明は、第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、次にビームサイズを所定のサイズにして描画を開始し、ショット毎に第２のスリットで測定される電流値Ｉｂを求め、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する、ことを特徴とする。
【００１３】
（３）請求項３記載の発明は、第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法であって、この時の第１のスリットを流れる電流Ｉ０と、開口部を電流が全く流れないようにした状態での第２のスリットを流れる電流Ｉａを求め、次に制御ＣＰＵからビームサイズを所定の値に設定し、第２のスリットで測定される電流をＩｂとし、次に、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する、ことを特徴とする。
【００１４】
（４）請求項４記載の発明は、前記電流密度に基づき描画を開始し、この時の第１のスリットで測定される電流Ｉ１を測定し、前記第１のスリットを流れる電流Ｉ０とＩ１の差分ΔＩをショット時間の補正量として用いる、ことを特徴とする。
【００１５】
（５）請求項５記載の発明は、第１のスリットと第２のスリットを組み合わせることで、任意の形状の電子ビームを作り、その電子ビームを描画材料上に照射して所定のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定装置であって、第２のスリットを電子ビームが開口部を通過しないようにして、第２のスリットを流れる電流Ｉａを求める算出手段と、前記第２のスリットの部分で電子ビームの一部が開口部を通過するようにして第２のスリットを流れる電流Ｉｂを求める算出手段と、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上の電流密度を測定する測定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
（１）請求項１記載の発明によれば、第２のスリットに流れる全電流Ｉａを求め、次に、第２のスリットの開口からビーム電流が描画パターンに照射される状態にして第２のスリットに流れる電流Ｉｂを求めて、該電流ＩａとＩｂの差分から実際の描画材料に流れる電流密度を測定することができ、オンライン動作させながら、ファラデーカップを必要とすることなく電子ビームの電流密度を測定することができる。
【００１７】
（２）請求項２記載の発明によれば、第２のスリットに流れる全電流Ｉａを求め、次にビーム描画しながらショット毎に第２のスリットに流れる電流Ｉｂを求め、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上に流れる電流密度を測定することができる。
【００１８】
（３）請求項３記載の発明によれば、第２のスリットに流れる全電流をＩａと、ビーム描画しながら第２のスリットに流れる電流Ｉｂとから、ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上に流れる電流密度を測定することができる。
【００１９】
（４）請求項４記載の発明によれば、第１のスリットに流れる電流Ｉ０とＩ１の差分をショット時間の補正量として用いることにより、より正確なビーム描画を得ることができる。
【００２０】
（５）請求項５記載の発明によれば、第２のスリットに流れる全電流Ｉａを求め、次に、第２のスリットの開口からビーム電流が描画パターンに照射される状態にして第２のスリットに流れる電流Ｉｂを求めて、該電流ＩａとＩｂの差分から実際の描画材料に流れる電流密度を測定することができ、オンライン動作させながら、ファラデーカップを必要とすることなく、電子ビームの電流密度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明による電流測定の第１の構成例を示す図である。図６と同一のものは、同一の符号を付して示す。図６に示す従来構成と異なる点は、電子ビームの電流値をファラデーカップで測定する代わりに、ＳＬＩＴ２から流れる電流を測定するようにしたものである。ファラデーカップが配置されていた位置には、ステージ１１と該ステージ１１上に配置された描画材料１２が配置されている。このように構成された装置を用いて、本発明の実施の形態を説明すれば、以下の通りである。
【００２２】
図２は本発明の第１の方法を示すフローチャートを示す。このフローチャートに沿って、実施の形態を説明する。制御コンピュータ３０は、ＳＬＩＴ２の部分で電子ビームＥＢがＳＬＩＴ２の開口部を通過しない位置に設定する（Ｓ１）。具体的には、ブランキングアンプ２をオフにする。この結果、電子ビームＥＢはＳＬＩＴ１を通過する。また、成形ＤＡＣアンプ４でビームサイズを０に設定する。この結果、ＳＬＩＴ１を通過した電子ビームＥＢを全てＳＬＩＴ２に照射するようにすることができる。また、位置決めＤＡＣアンプ６をセンタになるように設定する。
【００２３】
この状態でＳＬＩＴ２に流れる全電流Ｉａを測定する（Ｓ２）。電流値の測定方法は以下の通りである。ＳＬＩＴ２から流れる測定電流Ｉはオペアンプ２１に入る。該オペアンプ２１には帰還抵抗Ｒが接続されており、このオペアンプ２１でＳＬＩＴ２を流れる電流Ｉを電圧信号に変換することができる。この電圧信号ＶｏｕｔはＩ×Ｒで表される。このオペアンプ２１の出力は、続くローパスフィルタ２２でノイズが除去され、Ａ／Ｄ変換器２３に入力される。該Ａ／Ｄ変換器２３は、測定電流Ｉａをデジタルデータに変換する。デジタルデータに変換された測定電流Ｉａは、制御コンピュータ３０に入力される。
【００２４】
次に、制御コンピュータ３０は成形ＤＡＣアンプ４を制御して、ＳＬＩＴ２の部分で電子ビームＥＢの一部が開口部を通過する位置に設定する（Ｓ３）。この場合において、通過したビームの大きさがビームサイズとなる。通常はビームサイズを１μｍ等に設定する。そして、ＳＬＩＴ２で検出される電流Ｉｂを測定する（Ｓ４）。このＩｂの測定方法はＩａの測定方法と同じである。
【００２５】
制御コンピュータ３０は、以下の式で電流密度を計算する（Ｓ５）。
電流密度＝（Ｉａ−Ｉｂ）÷（設定ビームサイズ）2
ＩａとＩｂの差分が材料面上に照射される電子ビーム電流量であるので、この電流を設定ビームサイズで割ることで、材料面上の電流密度が測定可能となる。
【００２６】
このようにして電流密度が測定されたら、描画材料１２上のビーム電流密度が分かるので、この情報を元にショット時間を決定し、決定したショット時間でビーム電流をショットする。この結果、第２のスリットに流れる全電流Ｉａを求め、次に、第２のスリットの開口からビーム電流が描画パターンに照射される状態にして第２のスリットに流れる電流Ｉｂを求めて、該電流ＩａとＩｂの差分から実際の描画材料に流れる電流密度を測定することができ、ファラデーカップを必要とすることなく電子ビームの電流密度を測定することができる。
【００２７】
図３は本発明の第２の方法を示すフローチャートである。制御コンピュータ３０は、ＳＬＩＴ２の部分で電子ビームＥＢがＳＬＩＴ２の開口部を通過しない位置に設定する（Ｓ１）。具体的には、ブランキングアンプ２をオフにする。この結果、電子ビームＥＢはＳＬＩＴ１を通過する。また、成形ＤＡＣアンプ４でビームサイズを０に設定する。この結果、ＳＬＩＴ１を通過した電子ビームＥＢを全てＳＬＩＴ２に照射するようにすることができる。また、位置決めＤＡＣアンプ６をセンタになるように設定する。
【００２８】
この状態でＳＬＩＴ２に流れる全電流Ｉａを測定する（Ｓ２）。制御コンピュータ３０は、ブランキングアンプ２と、成形ＤＡＣアンプ４と、位置決めＤＡＣアンプ６に制御信号を送り、描画を開始する（Ｓ３）。この場合、制御コンピュータ３０は、ビームサイズを１μｍ等描画する矩形の大きさに設定する。
【００２９】
次に、制御コンピュータ３０は描画時におけるショット毎にＳＬＩＴ２で検出される電流値を測定する（Ｓ４）。この時の測定した電流値をＩｂとする。電流ＩａとＩｂとが求まったので、制御コンピュータ３０は次式でビーム電流密度を求める（Ｓ５）。
【００３０】
電流密度＝（Ｉａ−Ｉｂ）÷（設定ビームサイズ）2
以上の操作により、描画材料１２上のビーム電流密度が分かるので、この情報を元にショット時間を随時補正していく。この実施の形態によれば、第２のスリットに流れる全電流Ｉａを求め、次にビーム描画しながらショット毎に第２のスリットに流れる電流Ｉｂを求め、前記電流ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上に流れる電流密度を測定することができる。電流密度を測定することができたら、この情報を元に描画動作を中断することなくショット時間を随時補正することができる。
【００３１】
図４は本発明による電流測定の第２の構成例を示す図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施の形態では、ＳＬＩＴ２に流れる電流のみならず、ＳＬＩＴ１に流れる電流も測定することができるようになっている。ＳＬＩＴ１を流れる電流は、ＳＬＩＴ１からスイッチＳＷのａ接点に接続され、ＳＬＩＴ２を流れる電流は、ＳＬＩＴ２からスイッチＳＷのｂ接点に接続される。スイッチＳＷの共通接点ｃは微小電流測定器２０に入力される。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００３２】
図５は本発明の第３の方法を示すフローチャートである。制御コンピュータ３０は、ＳＬＩＴ２の部分で電子ビームＥＢがＳＬＩＴ２の開口部を通過しない位置に設定する（Ｓ１）。具体的には、ブランキングアンプ２をオフにする。この結果、電子ビームＥＢはＳＬＩＴ１を通過する。また、成形ＤＡＣアンプ４でビームサイズを０に設定する。この結果、ＳＬＩＴ１を通過した電子ビームＥＢを全てＳＬＩＴ２に照射するようにすることができる。また、位置決めＤＡＣアンプ６をセンタになるように設定する。
【００３３】
ここで、制御コンピュータ３０はスイッチＳＷを制御して共通接点ｃが接点ａと接続されるようにする。この結果、ＳＬＩＴ１の電流Ｉ０を微小電流測定器２０で測定することができる（Ｓ２）。微小電流測定器２０の構成は、図１に示すそれと同じである。次に、制御コンピュータ３０は、ブランキングアンプ２と、成形ＤＡＣアンプ４と、位置決めＤＡＣアンプ６を制御してビーム電流が全てＳＬＩＴ２に流れるようにする。この場合において、制御コンピュータ３０はスイッチＳＷを制御して共通接点ｃが接点ｂと接続されるようにする。
【００３４】
この結果、微小電流測定器２０はＳＬＩＴ２に流れる全電流Ｉａを測定することができる（Ｓ３）。次に、制御コンピュータ３０はビームサイズを変更する（Ｓ４）。具体的には、ビームサイズを１μｍに設定する。次に、微小電流測定器２０は、ＳＬＩＴ２で検出される電流を測定する（Ｓ５）。この時に測定されたビーム電流をＩｂとする。次に、制御コンピュータ３０は、以下の式で描画材料１２に描画される電流密度を求める。
【００３５】
電流密度＝（Ｉａ−Ｉｂ）÷（設定ビームサイズ）2
ＩａとＩｂの差分が材料面上に照射される電子ビーム電流量であるので、この電流を設定ビームサイズで割ることで材料面上の電流密度を測定することができる。
【００３６】
描画装置は、この設定された条件で描画を開始する（Ｓ７）。次に、制御コンピュータ３０は、スイッチＳＷの共通接点ｃをａ接点側に切り替え、ＳＬＩＴ１に流れる電流を測定する（Ｓ８）。この電流値をＩ１とする。制御コンピュータ３０は、描画開始前のＳＬＩＴ電流Ｉ０と、描画開始後のＳＬＩＴ電流Ｉ１の差分ΔＩをショット時間の補正量として使用する（Ｓ９）。以上説明した第３の実施例によれば、第２のスリットに流れる全電流Ｉａと、ビーム描画しながら第２のスリットに流れる電流Ｉｂとから、ＩａとＩｂの差分に基づいて材料面上に流れる電流密度を測定することができる。
【００３７】
更に、第１のスリットに流れる電流Ｉ０とＩ１の差分をショット時間の補正量として用いることにより、より正確なビーム描画を得ることができる。
以上、詳細に説明したように、図２に示す第１の実施の形態によれば、ＳＬＩＴ２に当たるビームから材料面上のビーム電流を推定することによって、ステージを移動せずに電流測定が可能となり、スループットが向上する。図３に示す第２の実施の形態によれば、ＳＬＩＴ２に当たるビーム電流を描画中に検出して補正することにより、描画を中断する必要がなく、リアルタイムで補正が可能となるため、描画精度の向上及びスループットの向上が図れる。
【００３８】
図５に示す第３の実施の形態によれば、ＳＬＩＴ１で当たるビーム電流を検出して補正することにより、リアルタイムで補正が可能になるため、描画精度の向上及びの向上が図れる。
【００３９】
以上、説明したように、本発明によれば、描画動作させながら、ファラデーカップを必要とすることなく電子ビームの電流密度を測定することができるようにした電子ビーム描画装置のビーム電流測定方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による電流測定の第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明による電流測定の第２の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第３の方法を示すフローチャートである。
【図６】従来装置による電流測定の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    電子銃
２    ブランキングアンプ
３    電極
４    成形ＤＡＣアンプ
５    電極
６    位置決めＤＡＣアンプ
７    電極
１１  ステージ
１２  描画材料
２０  微小電流測定器
２１  オペアンプ
２２  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２３  Ａ／Ｄ変換器
３０  制御コンピュータ
Ｒ    抵抗
ＳＬＩＴ１  第１のスリット
ＳＬＩＴ２  第２のスリット
【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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