JP2017163040A - パターンの欠陥の分析を行う方法、インプリント装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

パターンの欠陥の分析を行う方法、インプリント装置、及び物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】パターン欠陥の低減に有利な技術を提供すること。
【解決手段】制御装置は、インプリント処理済みの基板におけるパターンの欠陥分布を取得し、基板へのインプリント材の配置を示すマップ情報を取得し、欠陥分布における欠陥の位置と、マップ情報から予測される、インプリント処理によってインプリント材が押し広げられる過程で生じるインプリント材隙間の位置との関係に基づいて、欠陥の種別を判定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、パターンの欠陥の分析を行う方法、インプリント装置、及び物品の製造方法に関する。
インプリント技術は、磁気記憶媒体や半導体デバイス等の物品を製造するためのリソグラフィ技術の一つとして実用化されつつある。インプリント装置では、型を基板上のインプリント材に接触させることでパターンを形成する。このとき、パターン欠陥が生じることがあり、この欠陥の低減が課題となっている。
パターン欠陥の発生要因の1つは、型のパターン部と基板上のインプリント材とを接触させる際に、型とインプリント材との間に気泡が閉じ込められることである。気泡が残留したままインプリント材を硬化させると、形成されたパターンに未充填欠陥が生じてしまう。
パターン欠陥の発生要因のもう1つは、異物(パーティクル)の型のパターン面への付着である。パーティクルがパターン面に付着すると、基板上に形成されるパターンが歪んで転写欠陥が発生する。
このようにパターン欠陥の原因は複数あり、欠陥の原因ごとに異なる対応をとる必要がある。特開2010−225693号公報(特許文献1)には、欠陥のサイズが大きければ未充填欠陥と判定し、インプリント材の配置量を修正することが記載されている。また、特表2013−539204号公報(特許文献2)では、FFT解析により欠陥データの周期性と総数を把握し、総数が基準を超えた場合に基板を洗浄するという対応をとることが記載されている。
特開2010−225693号公報 特表2013−539204号公報
しかし、特許文献1の技術では、欠陥領域の大きさを未充填欠陥の判定の根拠としているため誤判定が多く、欠陥低減の効果は小さい。また、特許文献2の技術では、欠陥を原因ごとに分別して対策するものではないため、やはり欠陥低減の効果は小さい。
本発明は、パターン欠陥の低減に有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、基板の上のインプリント材に型に形成されたパターンを接触させ、該インプリント材を硬化させることによって、前記基板の上に前記パターンを転写するインプリント処理が行われた基板に生じた前記パターンの欠陥の分析を行う方法であって、
前記基板における前記パターンの欠陥分布を取得する工程と、
前記基板への前記インプリント材の配置を示すマップ情報を取得する工程と、
前記欠陥分布における欠陥の位置と、前記マップ情報から予測される、前記インプリント処理によって前記インプリント材が押し広げられる過程で生じるインプリント材隙間の位置との関係に基づいて、前記欠陥の種別を判定する工程と、
を有することを特徴とする方法が提供される。
本発明によれば、パターン欠陥の低減に有利な技術が提供される。
実施形態に係るインプリントシステムの構成例を示す図。 実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図。 実施形態に係る制御装置の構成を示す図。 実施形態におけるパターン欠陥低減の対策をとるための方法のフローチャート。 液滴形状変化を説明する図。 インプリント材隙間の位置の予測を説明する図。 1ショット領域における欠陥分布を示す図。 欠陥分布の自己相関関数を示すグラフ。 1ショット領域における欠陥分布を単位格子で領域分割した図。 欠陥密度分布を示す図。 単位格子内の欠陥の散布図。 1ショット領域における判定された種別ごとの欠陥の散布図。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
<第1実施形態>
図1に本実施形態に係るインプリントシステムの構成例を示す。インプリントシステムは、インプリント装置100、制御装置200、欠陥検査装置300、基板格納容器500、搬送装置400を含む。インプリント装置100は、基板上のインプリント材に型(モールド)に形成されたパターンを接触させ、インプリント材を硬化させることで基板上にパターンを転写する装置である。欠陥検査装置300は、インプリント装置100で処理された基板に形成されたパターンの欠陥を検査する装置である。欠陥検査装置300は光学式欠陥検査装置でありうるが、電子線方式の欠陥検査装置等であってもよい。基板格納容器500は、未処理基板および処理済み基板を格納する。搬送装置400は、搬送経路600を介して、インプリント装置100と、欠陥検査装置300と、基板格納容器500との間で基板を搬送する。制御装置200は、インプリント装置100、欠陥検査装置300、搬送装置400の動作を統括的に制御するコンピュータ装置であり、後述する欠陥低減処理を行う装置としても機能する。
図2は、インプリント装置100の構成を示す図である。インプリント装置100は、半導体デバイスなどの製造プロセスで使用されるリソグラフィ装置であって、基板の上に型のパターンを転写する。転写は、ウエハ上に供給されたインプリント材を、型を用いて成形し、成形されたインプリント材を硬化させることで行われる。インプリント装置100は、本実施形態では、インプリント材の硬化法として、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用する。ただし、硬化法はこれに限定されるものではなく、例えばインプリント材として熱硬化性樹脂を用いた熱硬化法を採用することもできる。
インプリント装置100は、型101(モールド、原版)を保持するヘッド102と、紫外線照射部103と、基板104(ウエハ)を保持するステージ105と、インプリント材の基板への配置を行う配置部としてのディスペンサ110とを有する。インプリント装置100は更に、供給部111と、制御部130と、格納部131とを有する。格納部131は、インプリント材の液滴の基板上における配置を示すマップ情報(以下「ドロップレシピ」ともいう。)を記憶する記憶部である。マップ情報は、型101に形成されたパターンの設計情報、ディスペンサ110の各ノズルから吐出される液滴の理想体積等に基づき事前に作成される。格納部131は、例えば、制御部130により読み取り可能なハードディスク等の記憶媒体で構成される。格納部131は、インプリント処理に関する制御プログラム等も記憶している。
型101は、基板104に対向する面に、基板104に供給されたインプリント材120に転写すべきパターンが形成されたパターン部101aを有する。型101は、例えば、矩形形状の外形を有し、紫外線を透過する材料(石英など)で構成される。ヘッド102は、型101を真空吸引力又は静電気力によって保持(固定)する。ヘッド102は、型101をz軸方向に駆動する駆動機構を含む。
基板104は、型101のパターンが転写される基板であって、例えば、単結晶シリコンウエハやSOI(Silicon on Insulator)ウエハなどを含む。ステージ105は、基板104を保持する基板チャックと、型101と基板104との位置合わせ(アライメント)を行うための駆動機構とを含む。かかる駆動機構は、例えば、粗動駆動系と微動駆動系とで構成され、x軸方向及びy軸方向に基板104を駆動する。また、かかる駆動機構は、x軸方向及びy軸方向だけではなく、z軸方向及びθ(z軸周りの回転)方向に基板104を駆動する機能や基板104の傾きを補正するためのチルト機能を備えていてもよい。
供給部111は、インプリント材を保管するタンクで、ディスペンサ110に対して配管を介してインプリント材を供給する。なお、インプリント材は、紫外線を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性組成物であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択されうる。ディスペンサ110は、インプリント材120を塗布する(供給する)機構であり、例えばインプリント材120を基板104上に吐出する吐出口(ノズル)を複数有している。また、このディスペンサ110の塗布量(供給量)の単位は「滴」であり、1滴のインプリント材の量はおおよそ数ピコリットルである。また、インプリント材を滴下できる位置も幅が数μm毎である。供給部111からインプリント材120を供給しながらステージ105を移動(スキャン移動やステップ移動)させてディスペンサ110によりインプリント材120を配置することで、基板104(のショット領域)の上にインプリント材の層が形成される。
制御部130は、CPUやメモリなどを含み、インプリント装置100の全体(動作)を制御する。制御部130は、インプリント装置100の各部を制御して、インプリント処理を行う処理部として機能する。制御部130はインプリント処理として次のような処理を行う。まず、格納部131よりドロップレシピを読み出し、これをディスペンサ110に設定する。ディスペンサ110は、ドロップレシピに従いインプリント材120の配置を基板に行う。基板104の上に配置されたインプリント材120に型101を適切な力で押し付ける(押型)。その後、紫外線照射部103により光照射してインプリント材120を硬化させ、続いて基板104の上の硬化したインプリント材から型101を剥離する(離型)。このインプリント処理により、基板104の上に型101のパターン形状が1ショット領域に転写される。制御部130は、基板上の全ショット領域にパターン形成が終了するまで上記したインプリント処理を繰り返する。全ショット領域へのパターン形成が終了したら、インプリント装置100は当該基板を排出、交換する。インプリント装置100から排出された処理済み基板は、欠陥検査装置300へと搬入され、当該基板上の欠陥検査が行われうる。ここで、基板の各ショット領域に形成されたパターンの欠陥が検出され、検出された欠陥の位置座標の情報を含む欠陥データが作成される。
制御装置200は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等のコンピュータ装置によって構成されうるものである。具体的には、図3に示されるように、制御装置200は例えば、処理装置であるCPU201、データの記憶領域やプログラムのワークエリアを提供するRAM202、起動プログラムやデータ等を記憶しているROM203を有する。制御装置200は更に、ハードディスク(HDD)等の記憶装置204を備え、そこにオペレーティングシステム(OS)や、後述する欠陥低減処理を実行するための欠陥対策プログラム等が記憶されている。なお、本実施形態ではインプリント装置とは別体の制御装置200を設けているが、制御装置200の機能をすべて、インプリント装置内の制御部130が担う構成としてもよい。
制御部130または制御装置200は、インプリント装置100から排出された基板の欠陥検査を欠陥検査装置300に実施させるかの判断も行う。この判断は、例えば、インプリント回数、全ショット領域にパターンを形成した基板の枚数、インプリント処理の経過時間等の条件に基づいてなされうる。
以下、図4を参照して、パターン欠陥低減の対策をとるための方法を説明する。この方法は、インプリント処理が行われた基板に生じたパターンの欠陥の分析を行う方法を含んでいる。図4(a)は、インプリント材の液滴配置を指定するデータであるドロップレシピが存在する場合のフローチャートである。また、ドロップレシピ自体が入手されていない等、ドロップレシピがないことも考えられる。図4(b)は、そのような事情によりドロップレシピがない場合のフローチャートである。まず図4(a)について説明する。なお、これらのフローチャートに対応するプログラムは例えば制御装置200の記憶装置204に欠陥対策プログラムに含まれている。そしてそのプログラムは、欠陥検査装置300による欠陥検査が実行されたこと、あるいは、使用者による指示があったこと等に応答して、CPU201により実行されうる。なお、上記したように、インプリント装置内の制御部130がこの方法を実行する構成であってもよい。
はじめに、制御装置200は、欠陥検査装置300から欠陥データを取得する(S1)。上述したように、欠陥データは、検出された欠陥の位置座標の情報を含んでいる。次に、制御装置200は、インプリント装置100からドロップレシピを読み込む(S2)。
図5(a)は、1ショット領域内のインプリント前のインプリント材の配置を示している。インプリント材の液滴51は、ドロップレシピに従い配置される。図5(b)、図5(c)はそれぞれ、押型中、押型終了時における、液滴51のようすを示している。このように、インプリント処理の進行に伴い液滴51は押し広げられていく。こうしてインプリント材が押し広げられる過程でインプリント材隙間52がインプリント終了時点で残った場合、これに起因して未充填欠陥が生じうる。
そこで制御装置200は、1つの液滴の形状がインプリントの進行に伴ってどのように変化していくかの情報(以下「液滴形状変化」という。)を推定する(S3)。液滴形状変化は、実験または理論的考察により、型の形状、基板の状態、型と基板との間の傾き、インプリント材の物性、装置内の雰囲気等に依存する。液滴形状変化は、流体シミュレータを用いて計算で求めることもできるし、実験で観測することもできる。例えば、L&S(ライン・アンド・スペース)パターンのマスクを用いた場合、インプリント材はライン方向に沿って流れやすいため、液滴形状は時間とともに楕円状に広がっていく。
その後、制御装置200は、推定した各液滴の液滴形状変化に基づいてインプリント材の分布を求め、インプリント材隙間の位置を予測する(S4)。図6(a)は図5(a)に対応する図であり、この中で、隣接する3つの液滴51がそれぞれ拡大していくとき、最後までインプリント材に覆われずに残る点がインプリント材隙間52になると予想される。図6(a)の液滴の配置において予想される全ての隙間を表示すると、図6(b)のようになる。
次に、制御装置200は、S1で取得された欠陥の位置とS4で予測されたインプリント材隙間の位置とに基づいて、それぞれの欠陥が未充填欠陥か異物の付着に起因する異物欠陥かを判別する(S5)。図6(c)は、インプリント材隙間52と欠陥とを重ねて示したものである。未充填欠陥はインプリント材隙間52に発生すると推測されるので、インプリント材隙間52に近接する欠陥は、未充填欠陥53と判定される。一方、異物欠陥はインプリント材隙間とは無関係に発生すると推測されるので、未充填欠陥と判定されなかった欠陥(インプリント材隙間52の位置から遠い欠陥)は異物欠陥54と判定される。例えば、注目欠陥の位置とインプリント材隙間の位置との距離が閾値以内であるときは、その欠陥は未充填欠陥53であると判定し、その距離が閾値より大きいときはその欠陥は異物欠陥54であると判定する。
次に制御装置200は、S5での判別結果(例えば未充填欠陥と判別された数)に基づき、未充填欠陥の対策を実行するか否かを判断する(S6)。未充填欠陥の対策が必要と判断された場合は、未充填欠陥の対策が実行される(S7)。未充填欠陥の対策として、例えば、ドロップレシピの修正、インプリント材充填時間(押型時間)の延長、押型完了からインプリント材硬化処理開始までの待機時間の延長、を含む処理から選択される少なくともいずれかの処理が実行される。
次に制御装置200は、S5での判別結果(例えば異物欠陥と判別された数)に基づき、異物欠陥の対策を実行するか否かを判断する(S8)。異物欠陥の対策が必要と判断された場合は、異物欠陥の対策として、例えば型の洗浄作業が実施される(S9)。
次に、ドロップレシピがないことを想定した図4(b)のフローについて説明する。はじめに、制御装置200は、欠陥検査装置300から欠陥データを取得する(S11)。次に、制御装置200は、取得された欠陥データに基づいて、欠陥のX,Y両方向の繰返し周期を算出する(S12)。図7は、取得された欠陥データから特定される1ショット領域内の欠陥55の配置(欠陥分布)を示す。ドロップレシピがないため液滴の配置は不明であるが、インプリント後の残膜の厚さを一様にするため、液滴は一定の密度で配置される必要がある。また、液滴間の間隔が広い個所に未充填欠陥が発生しやすくなることから、間隔が広くなりすぎるところがないように、液滴はほぼ一定の間隔で配置されていると考えられる。つまり、配置される液滴は何らかの周期性を有していると仮定しうる。未充填欠陥はインプリント材の隙間に発生しやすいため、未充填欠陥もまた同様の周期性を有している。まず、この周期性を求める。ショット領域内の座標を(x,y)とし、欠陥分布を表す欠陥分布P(x,y)とする。欠陥分布P(x,y)は、欠陥がない点では0、欠陥のある点では1となる関数である。この欠陥分布P(x,y)における周期性を求めるため、次式に従い、自己相関関数Sx(x),Sy(y)を求める。
図8に、自己相関関数Sx(x),Sy(y)のグラフを示す。図8(a)がSx(x)であり、最も左側のピーク56のX位置がX方向の周期Txを表す。同様に、図8(b)がSy(y)であり、最も左側のピーク57のY位置がY方向の周期Tyを表す。
(0〜Tx,0〜Ty)で囲まれた矩形領域を単位格子と呼ぶ。制御装置200は、データの範囲をこの単位格子で分割する。図9は、1ショット領域内の欠陥分布(図7)を単位格子で領域分割した図である。
その後、制御装置200は、単位格子内での欠陥分布を算出する(S14)。具体的には、図9のように得られた単位格子をすべて重ね合わせて欠陥値の和をとる。1ショット領域内の座標を(xs,ys)とし、単位格子内の欠陥分布をPT(xs,ys)とすると、すべての単位格子を重ね合わせて得られる欠陥値の和(欠陥密度分布)は、次式で表される。
図10に、欠陥密度分布PT(xs,ys)の例を示す。
次に、制御装置200は、S14で得られた欠陥密度分布に基づき未充填欠陥と異物欠陥との判別を行う(S15)。例えば図10において、黒く表されている高密度領域61は欠陥が多く、白く表されている低密度領域62は欠陥が少ない。高密度領域61はショット全面にわたって欠陥の繰返し性が高いことを示す。未充填欠陥は周期的なインプリント材隙間に発生すると推測されるので、この高密度領域61に属する欠陥は未充填欠陥と判定される。一方、異物欠陥はインプリント材隙間とは無関係に発生すると推測されるので、繰返し性の低い低密度領域62に位置する欠陥は異物欠陥と判定される。
図11は、1つの単位格子における判定された種別ごとの欠陥の散布図である。一個一個が未充填欠陥53と異物欠陥54に判定されている。図12は、1ショット領域における判定された種別ごとの欠陥の散布図であり、図11で示された未充填欠陥53と異物欠陥54のそれぞれの配置が、単位格子から元のショットに戻して示されている。
次に制御装置200は、S15での判別結果(例えば未充填欠陥と判別された数)に基づき、未充填欠陥の対策を実行するか否かを判断する(S16)。未充填欠陥の対策が必要と判断された場合は、未充填欠陥の対策の処理が実行される(S17)。未充填欠陥の対策の処理としては、例えば、インプリント材充填時間(押型時間)の延長、押型完了からインプリント材硬化処理開始までの待機時間の延長、を含む処理から選択される少なくともいずれかの処理が実行される。また、ここでドロップレシピが存在しない場合の例を説明しているが、初期の基準ドロップレシピがある場合には、この基準ドロップレシピの修正を行うようにしてもよい。
次に制御装置200は、S15での判別結果(例えば異物欠陥と判別された数)に基づき、異物欠陥の対策を実行するか否かを判断する(S18)。異物欠陥の対策が必要と判断された場合は、異物欠陥の対策として、例えば型の洗浄作業が実施される(S19)。
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板上のインプリント材に上記インプリント装置を用いてパターン形成を行う工程(インプリント処理を基板に行う工程)と、かかる工程でパターンを形成された基板(インプリント処理を行われた基板)を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
<他の実施形態>
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
100:インプリント装置、200:制御装置、300:欠陥検査装置、400:搬送装置

Claims (14)

  1. 基板の上のインプリント材に型に形成されたパターンを接触させ、該インプリント材を硬化させることによって、前記基板の上に前記パターンを転写するインプリント処理が行われた基板に生じた前記パターンの欠陥の分析を行う方法であって、
    前記基板における前記パターンの欠陥分布を取得する工程と、
    前記基板への前記インプリント材の配置を示すマップ情報を取得する工程と、
    前記欠陥分布における欠陥の位置と、前記マップ情報から予測される、前記インプリント処理によって前記インプリント材が押し広げられる過程で生じるインプリント材隙間の位置との関係に基づいて、前記欠陥の種別を判定する工程と、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記欠陥の種別を判定する工程は、前記欠陥と前記予測されたインプリント材隙間の位置との距離が閾値以内であるときに当該欠陥を前記インプリント材の未充填に起因する欠陥であると判定する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記欠陥の種別を判定する工程は、更に、前記距離が前記閾値以内でないときに当該欠陥を異物の付着に起因する欠陥であると判定する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記マップ情報を取得する工程に代えて、
    前記欠陥分布における欠陥の繰返し周期を算出する工程と、
    前記算出された繰返し周期の大きさの単位格子で前記欠陥分布を領域分割する工程と、
    前記領域分割された欠陥分布を重ね合わせて前記単位格子における欠陥密度分布を算出する工程と、
    を有し、
    前記欠陥の種別を判定する工程は、前記算出された欠陥密度分布に基づいて、前記欠陥分布における欠陥の種別を判定する
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記欠陥の種別を判定する工程は、前記欠陥が前記欠陥密度分布における高密度領域に属する場合に当該欠陥を前記インプリント材の未充填に起因する欠陥であると判定する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記欠陥の種別を判定する工程は、更に、前記欠陥が前記高密度領域に属しない場合に当該欠陥を異物の付着に起因する欠陥であると判定する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. コンピュータに請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法における各工程を実行させるためのプログラム。
  8. 基板の上のインプリント材に型に形成されたパターンを接触させ、該インプリント材を硬化させることによって、前記基板の上に前記パターンを転写するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
    前記基板のショット領域に前記インプリント材を配置する配置部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記基板における前記パターンの欠陥分布を取得し、
    前記基板への前記インプリント材の配置を示すマップ情報を取得し、
    前記欠陥分布における欠陥の位置と、前記マップ情報から予測される、前記インプリント処理によって前記インプリント材が押し広げられる過程で生じるインプリント材隙間の位置との関係に基づいて、前記欠陥の種別を判定する
    ことを特徴とするインプリント装置。
  9. 前記制御部は、前記欠陥と前記予測されたインプリント材隙間の位置との距離が閾値以内であるときに当該欠陥を前記インプリント材の未充填に起因する欠陥であると判定することを特徴とする請求項8に記載のインプリント装置。
  10. 前記制御部は、更に、前記距離が前記閾値以内でないときに当該欠陥を異物の付着に起因する欠陥であると判定することを特徴とする請求項9に記載のインプリント装置。
  11. 前記制御部は、前記マップ情報を取得することに代えて、
    前記欠陥分布における欠陥の繰返し周期を算出し、
    前記算出された繰返し周期の大きさの単位格子で前記欠陥分布を領域分割し、
    前記領域分割された欠陥分布を重ね合わせて前記単位格子における欠陥密度分布を算出し、
    前記算出された欠陥密度分布に基づいて、前記欠陥分布における欠陥の種別を判定する
    ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  12. 前記制御部は、前記欠陥が前記欠陥密度分布における高密度領域に属する場合に当該欠陥を前記インプリント材の未充填に起因する欠陥であると判定することを特徴とする請求項11に記載のインプリント装置。
  13. 前記制御部は、更に、前記欠陥が前記高密度領域に属しない場合に当該欠陥を異物の付着に起因する欠陥であると判定することを特徴とする請求項12に記載のインプリント装置。
  14. 請求項8乃至13のいずれか1項に記載のインプリント装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
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