JP2018120928A - チャック、インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】保持対象の部材に対するチャックの接触部分の平坦性の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】部材を保持するチャックは、前記部材を支持するための複数の支持部として第iの支持部(iは1〜n(nは2以上の自然数))を備え、前記第iの支持部は、半径Riを有する第iの仮想円の上に配置され、Aiを前記第iの支持部が前記部材と接触する面積、CおよびLを定数としたときに、0.8C≦Ai/Ri≦1.2C、0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×Lを満たす。【選択図】図2
Description
本発明は、チャック、インプリント装置および物品製造方法に関する。
基板の上にパターンを形成するためにフォトリソグラフィー技術が使われてきたが、新たな技術としてインプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板上のインプリント材に型を接触させた状態でインプリント材を硬化することによってインプリント材のパターンを基板上に形成する技術である。
フォトリソグラフィー技術においてもインプリント技術においても、重ね合わせ精度は重要である。チャックによって保持される基板または型が歪んでいると、基板の上に形成されるパターンも歪み、重ね合わせ精度を悪化させる要因となりうる。例えば、32nmハーフピッチ程度の半導体デバイスを製造する例を考える。この場合、ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)によれば、要求される重ね合わせ精度は6.4nmとなる。このような重ね合わせ精度を満たすためには、基板および型の歪みを低減することが重要となる。
したがって、チャックが基板や型のような保持対象物としての部材と接触する接触部分は、可能な限り同一平面上にあること、即ち、高い平坦性を有することが望ましい。接触部分は、通常、リング状の土手と、土手の内側に配置された複数のピンとで構成されうる。接触部分の加工には研磨加工が使われる。ここで、ピンの面積は土手の面積に比べてかなり小さいので、研磨加工の際に研磨装置のパッドによってピンに加えられる圧力は、土手に加えられる圧力よりもかなり大きい。その結果、ピンの研磨速度が土手の研磨速度に対して速くなり、これにより、接触部分の平坦性が低下しうる。
特許文献1には、リム部(土手)と、その内側に配置された複数のピン部とを有する基板保持装置において、リム部近傍に位置するピン部を他の部分に位置するピン部に比べて密な間隔で配置することが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載された構成では、リム部に近い領域の局所的な平坦性は改善するが、基板を保持する保持領域の全域における平坦性は低下しうる。したがって、リム部に近い領域とリム部から遠い領域との間で、形成されるパターンに差が生じうる。また、特許文献1に記載された構成をインプリント装置における型チャックに採用した場合に、保持領域の平坦性の低下によって型が歪んでしまい、型に形成されたパターンが歪みうる。以上のような理由により、特許文献1に記載された構成では、重ね合わせ精度の向上に限界がある。
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、保持対象の部材に対するチャックの接触部分の平坦性を向上させるために有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の1つの側面は、部材を保持するチャックに係り、前記チャックは、前記部材を支持するための複数の支持部として第iの支持部(iは1〜n(nは2以上の自然数))を備え、前記第iの支持部は、半径Riを有する第iの仮想円の上に配置され、Aiを前記第iの支持部が前記部材と接触する面積、CおよびLを定数としたときに、0.8C≦Ai/Ri≦1.2C、0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×Lを満たす。
本発明によれば、保持対象の部材に対するチャックの接触部分の平坦性を向上させるために有利な技術が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
まず、図1を参照しながら、本発明に係るチャックを適用可能なリソグラフィー装置の一例としてのインプリント装置1について説明する。インプリント装置1は、基板11の上に配置されたインプリント材15と型7とを接触させ、インプリント材15に硬化用のエネルギーを与えることによって、型7のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。
インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物(未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある)が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が10nm以上1mm以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、塗布部により、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。インプリント材の粘度(25℃における粘度)は、例えば、1mPa・s以上100mPa・s以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。
本明細書および添付図面では、基板11の表面に平行な方向をXY平面とするXYZ座標系において方向を示す。XYZ座標系におけるX軸、Y軸、Z軸にそれぞれ平行な方向をX方向、Y方向、Z方向とし、X軸周りの回転、Y軸周りの回転、Z軸周りの回転をそれぞれθX、θY、θZとする。X軸、Y軸、Z軸に関する制御または駆動は、それぞれX軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θX軸、θY軸、θZ軸に関する制御または駆動は、それぞれX軸に平行な軸の周りの回転、Y軸に平行な軸の周りの回転、Z軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、X軸、Y軸、Z軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θX軸、θY軸、θZ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および/または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および/または姿勢の制御を含みうる。
インプリント装置1は、例えば、硬化部2と、型駆動機構3、基板駆動機構4、塗布部(ディスペンサ)5および制御部6を備えうる。硬化部2は、例えば、硬化用のエネルギーとしての紫外線8を基板11の上のインプリント材15に供給するように構成されうる。硬化部2は、例えば、光源9と、光源9から射出された紫外線8を調整するための光学素子10とを含みうる。型7は、XY平面に対する正射影において矩形形状を有しうる。型7は、パターン部7aを有し、パターン部7aは、基板11(インプリント材15)に転写すべきパターンを有する。型7は、紫外線8を透過させることができる材料、例えば、石英で構成されうる。
型駆動機構3は、型7を保持する型チャック12と、型チャック12を駆動する型チャック駆動機構13とを含みうる。型駆動機構3は、型7を複数の軸(例えば、Z軸、θX軸、θY軸の3軸、好ましくは、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、θZ軸の6軸)について駆動するように構成されうる。型駆動機構3は、紫外線8を透過させる窓14(開口部)を有する。型チャック駆動機構13は、複数のアクチュエータを含みうる。該アクチュエータは、例えば、リニアモータ、エアシリンダおよび圧電素子の少なくとも1つを含みうる。基板駆動機構4は、基板11を保持する基板チャック16と、基板チャック16を駆動する基板チャック駆動機構17とを含みうる。基板駆動機構4は、基板11を複数の軸(例えば、X軸、Y軸、θZ軸の3軸、好ましくは、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、θZ軸の6軸)について駆動するように構成されうる。基板11の上のインプリント材15と型7とを接触させる動作および硬化したインプリント材15と型7とを分離する動作は、型駆動機構3および基板駆動機構4の少なくとも一方によってなされうる。
塗布部5は、基板11の上にインプリント材15を塗布(配置)する。制御部6は、硬化部2と、型駆動機構3、基板駆動機構4および塗布部(ディスペンサ)5を制御するように構成されうる。制御部6は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Arrayの略。)などのPLD(Programmable Logic Deviceの略。)、又は、ASIC(Application Specific Integrated Circuitの略。)、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
インプリント装置1は、更に、基板駆動機構4を支持するベース定盤18と、型駆動機構3を支持するブリッジ定盤19と、ブリッジ定盤19を支持するようにブリッジ定盤19とベース定盤18との間に配置された支柱20とを備えうる。インプリント装置1は、その他、型7を搬送する型搬送機構と、基板11を搬送する基板搬送機構とを含みうる。
図2には、型チャック12および/または基板チャック16として構成されうるチャックCHの第1構成例が示されている。チャックCHは、型7または基板11等の部材(以下、保持対象部材)を保持するように構成される。チャックCHは、保持対象部材を支持するための複数の支持部として、複数の土手(リング状の突出部)221、222、223、224を含む。複数の土手221、222、223、224を相互に区別するために、第1の土手221、第2の土手222、第3の土手223、第4の土手224ともいう。土手の個数は、任意に決定しうる。第1の土手221は、第1の半径R1を有する第1の仮想円VC1の上に配置される。第2の土手222は、第2の半径R2を有する第2の仮想円VC2の上に配置される。第3の土手223は、第3の半径R3を有する第3の仮想円VC3の上に配置される。第4の土手224は、第4の半径R4を有する第4の仮想円VC4の上に配置される。複数の仮想円としての第1〜第4仮想円VC1〜VC4は、中心位置が同一の円である。複数の土手としての第1〜第4の土手221〜224は、中心位置が同一のリング形状を有しうる。
第1〜第4の土手221〜224が保持対象部材と接触する面積をそれぞれA1〜A4、任意の定数をCとすると、
0.8C≦A1/R1≦1.2C
0.8C≦A2/R2≦1.2C
0.8C≦A3/R3≦1.2C
0.8C≦A4/R4≦1.2C
を満たすことが好ましい。
0.8C≦A1/R1≦1.2C
0.8C≦A2/R2≦1.2C
0.8C≦A3/R3≦1.2C
0.8C≦A4/R4≦1.2C
を満たすことが好ましい。
また、Lを任意の定数とすると、
0.9×1×L≦R1≦1.1×1×L
0.9×2×L≦R2≦1.1×2×L
0.9×3×L≦R3≦1.1×3×L
0.9×4×L≦R4≦1.1×4×L
を満たすことが好ましい。
0.9×1×L≦R1≦1.1×1×L
0.9×2×L≦R2≦1.1×2×L
0.9×3×L≦R3≦1.1×3×L
0.9×4×L≦R4≦1.1×4×L
を満たすことが好ましい。
より一般的には、複数の支持部(例えば、土手)を第iの支持部(iは1〜n(nは2以上の自然数))とし、第iの支持部が保持対象部材と接触する面積Ai、第iの仮想円の半径をRiとすると、
0.8C≦Ai/Ri≦1.2C ・・・(1)
0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×L ・・・(2)
を満たすことが好ましい。
0.8C≦Ai/Ri≦1.2C ・・・(1)
0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×L ・・・(2)
を満たすことが好ましい。
(1)式は、i=1〜nに関して、Ai/Riの値のばらつきが、定数Cによって示される基準値の0.8倍から1.2倍の範囲に収まっていることが好ましいことを示す。
(2)式は、i=1〜nに関して、Riの値が、i×Lによって示される基準値の0.9倍から1.1倍の範囲に収まっていることが好ましいことを示す。換言すると、(2)式は、半径方向における複数の支持部の間隔をある範囲内に収めることが好ましいことを示す。
(1)式および(2)式を満たすことは、複数の支持部を有するチャックCHを製作するために複数の支持部を研磨装置で研磨する際に複数の支持部が研磨装置のパッドから受ける圧力の範囲をある範囲内に収めるために有利である。これにより、研磨を経て得られるチャックCHの複数の支持部の接触部(保持対象部材に接触する部分)の平坦性を向上させることができる。
ここで、理想的には、
Ai/Ri=C ・・・(3)
Ri=iL ・・・(4)
を満たすことが好ましい。(3)式は、例えば、半径方向における各支持部の幅を一定値Tとすることによって満たされる。(4)式は、隣り合う支持部の配置ピッチ(隣り合う仮想円の半径差)を一定にすることを意味する。
Ai/Ri=C ・・・(3)
Ri=iL ・・・(4)
を満たすことが好ましい。(3)式は、例えば、半径方向における各支持部の幅を一定値Tとすることによって満たされる。(4)式は、隣り合う支持部の配置ピッチ(隣り合う仮想円の半径差)を一定にすることを意味する。
ここで、図3を参照しながら(1)〜(4)式の導出方法を説明する。半径Riの第iの仮想円VCiを含む第iのリング領域Biを考える。第iのリング領域Biは、半径方向の幅がLである。第iのリング領域Biは、内径が(Ri−L/2)、外径が(Ri+L/2)のリング形状を有する。第iのリング領域Biの面積をBAiとする。
第iのリング領域Biには、それに含まれる第iの仮想円VCiの上に第iの支持部Siが配置されている。第iの支持部Siは、半径方向の幅がTiであり、内径が(Ri−Ti/2)、外形が(Ri+Ti/2)のリング形状を有する。第iの支持部Siの面積をAiとする。
研磨装置による研磨時にチャックCHにかかる圧力をP、第iの支持部にかかる圧力をPi、第(i+1)の支持部にかかる圧力をP(i+1)とする。Pi、P(i+1)は、
Pi=P×BAi/Ai ・・・(5)
P(i+1)=P×BA(i+1)/A(i+1) ・・・(6)
である。複数の支持部にかかる圧力を互いに等しくするためには、第iの支持部にかかる圧力Piと第(i+1)の支持部にかかる圧力P(i+1)とを等しくする必要がある。
Pi=P×BAi/Ai ・・・(5)
P(i+1)=P×BA(i+1)/A(i+1) ・・・(6)
である。複数の支持部にかかる圧力を互いに等しくするためには、第iの支持部にかかる圧力Piと第(i+1)の支持部にかかる圧力P(i+1)とを等しくする必要がある。
よって、Pi=P(i+1)より、
Ai/BAi=A(i+1)/BA(i+1)=CONST ・・・(7)
を満たす必要がある。ただし、CONSTは定数である。
Ai/BAi=A(i+1)/BA(i+1)=CONST ・・・(7)
を満たす必要がある。ただし、CONSTは定数である。
ここで、
BAi=(Ri+L/2)2×π−(Ri−L/2)2×π=2×π×Ri×L
・・・(8)
であるから、(7)式、(8)式より、
Ai/Ri=C ・・・(9)
が得られる。なお、C=2×π×L×CONSTである。(9)式は、前述の(3)式と等しいことが分かる。また、領域Biの半径方向の幅がLであるということは、(4)式と等価である。
BAi=(Ri+L/2)2×π−(Ri−L/2)2×π=2×π×Ri×L
・・・(8)
であるから、(7)式、(8)式より、
Ai/Ri=C ・・・(9)
が得られる。なお、C=2×π×L×CONSTである。(9)式は、前述の(3)式と等しいことが分かる。また、領域Biの半径方向の幅がLであるということは、(4)式と等価である。
ここで、(3)式(=(9)式)を満たすことが理想ではあるが、i=1〜nに関して、Ai/Riの値が、定数Cによって示される基準値の0.8倍から1.2倍の範囲に収まっていれば、複数の支持部の接触領域に十分な平坦性が得られる。また、リング領域Biの半径方向の幅(これは、複数の支持部の配置ピッチに影響を与える)は一定である必要はなく、(2)式を満たせば、複数の支持部の接触領域に十分な平坦性が得られる。
なお、
Ai=(Ri+Ti/2)2×π−(Ri−Ti/2)2×π=2×π×Ri×Ti
・・・(10)
でるので、(7)式、(8)式、(9)式より、
Ai/Ri=2×π×Ti ・・・(11)
である。よって、全ての支持部の半径方向の幅Tiを同じ値にするようにチャックCHを設計することが、(9)式を満たすための簡易な設計である。
Ai=(Ri+Ti/2)2×π−(Ri−Ti/2)2×π=2×π×Ri×Ti
・・・(10)
でるので、(7)式、(8)式、(9)式より、
Ai/Ri=2×π×Ti ・・・(11)
である。よって、全ての支持部の半径方向の幅Tiを同じ値にするようにチャックCHを設計することが、(9)式を満たすための簡易な設計である。
また、図2に例示されるように、複数の支持部としての複数の土手221〜224は、円形プレート210の上に配置されうる。円形プレート210の表面への正射影において、第nの仮想円Vnと円形プレート210の外縁半径REとの半径差は、0.4×L以上かつ0.6×L以下であることが好ましい。
図2には示されていないが、チャックCHが真空吸着チャックとして構成される場合、隣り合う土手(支持部)によって囲まれる空間を減圧する減圧ラインが設けられうる。
図4には、型チャック12および/または基板チャック16として構成されうるチャックCHの第2構成例が示されている。第2構成例では、複数の支持部の少なくとも1つが複数のピンで構成される。図4に示された第2構成例では、第1の支持部が複数のピン231で構成され、第2の支持部が土手232で構成され、第3の支持部が複数のピン233で構成され、第4の支持部が土手234で構成される。
第1の支持部を構成する複数のピン231は、円形プレート210上における第1の仮想円VC1の上に配置される。第2の支持部を構成する土手232は、円形プレート210上における第2の仮想円VC2の上に配置される。第3の支持部を構成する複数のピン233は、円形プレート210上における第3の仮想円VC3の上に配置される。第4の支持部を構成する土手234は、円形プレート210上における第4の仮想円VC4の上に配置される。
第2構成例においても、以下に再掲する(1)式、(2)式を満たすことが好ましい。
0.8C≦Ai/Ri≦1.2C ・・・(1)
0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×L ・・・(2)
また、第2構成例においても、以下に再掲する(3)式、(4)式を満たすことが好ましい。
0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×L ・・・(2)
また、第2構成例においても、以下に再掲する(3)式、(4)式を満たすことが好ましい。
Ai/Ri=C ・・・(3)
Ri=i×L ・・・(4)
ここで、第1の支持部を構成する複数のピン231の面積A1は、該複数のピンの接触部の合計面積である。また、第3の支持部を構成する複数のピン233の面積A3は、該複数のピンの接触部の合計面積である。
Ri=i×L ・・・(4)
ここで、第1の支持部を構成する複数のピン231の面積A1は、該複数のピンの接触部の合計面積である。また、第3の支持部を構成する複数のピン233の面積A3は、該複数のピンの接触部の合計面積である。
図4に示された第2構成例では、第1支持部を構成する複数のピン231は、等間隔(周方向の間隔)で配置されうる。また、第3支持部を構成する複数のピン233は、等間隔(周方向の間隔)で配置されうる。
図4に示された第2構成例では、複数の支持部のうちの少なくとも2つの支持部が複数のピンで構成された例である。ここで、該少なくとも2つの支持部のうちの1つにおける複数のピン231の間隔(周方向の間隔)と、該少なくとも2つの支持部のうちの他の1つにおける複数のピン233の間隔(周方向の間隔)とは、互いに等しい。
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、MEMS、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、MRAMのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、LSI、CCD、イメージセンサ、FPGAのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。
次に、インプリント装置を使って物品を製造する物品製造方法について説明する。図5(a)に示すように、絶縁体等の被加工材2zが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板1zを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材2zの表面にインプリント材3zを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材3zが基板上に付与された様子を示している。
図5(b)に示すように、インプリント用の型4zを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材3zに向け、対向させる。図5(c)に示すように、インプリント材3zが付与された基板1と型4zとを接触させ、圧力を加える。インプリント材3zは型4zと被加工材2zとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型4zを透して照射すると、インプリント材3zは硬化する。
図5(d)に示すように、インプリント材3zを硬化させた後、型4zと基板1zを引き離すと、基板1z上にインプリント材3zの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材3zに型4zの凹凸パターンが転写されたことになる。
図5(e)に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材2zの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝5zとなる。図5(f)に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材2zの表面に溝5zが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
1:インプリント装置、7:型、11:基板、12:型チャック、15:インプリント材、17:基板チャック:221〜224:土手(支持部)、231、233:ピン(支持部)、232、234:土手(支持部)
Claims (9)
- 部材を保持するチャックであって、
前記部材を支持するための複数の支持部として第iの支持部(iは1〜n(nは2以上の自然数))を備え、
前記第iの支持部は、半径Riを有する第iの仮想円の上に配置され、
Aiを前記第iの支持部が前記部材と接触する面積、CおよびLを定数としたときに、
0.8C≦Ai/Ri≦1.2C、
0.9×i×L≦Ri≦1.1×i×L
を満たすことを特徴とするチャック。 - 前記複数の支持部の少なくとも1つは、リング形状を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記複数の支持部は、半径方向の幅が互いに等しい、
ことを特徴とする請求項2に記載のチャック。 - 前記複数の支持部の少なくとも1つは、複数のピンで構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記複数のピンは、等間隔で配置されている、
ことを特徴とする請求項4に記載のチャック。 - 前記複数の支持部のうちの少なくとも2つの支持部は、複数のピンで構成され、
前記少なくとも2つの支持部のうちの1つにおける前記複数のピンの間隔と、前記少なくとも2つの支持部のうちの他の1つにおける前記複数のピンの間隔とが、互いに等しい、
ことを特徴とする請求項1に記載のチャック。 - 前記複数の支持部は、円形プレートの上に配置され、
前記円形プレートの表面への正射影において、第Nの仮想円と前記円形プレートの外縁との半径差が0.4×L以上かつ0.6×L以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のチャック。 - 基板の上に配置されたインプリント材に型を接触させた状態で前記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パターンを形成するインプリント装置であって、
前記部材または前記基板を保持するように構成された請求項1乃至7のいずれか1項に記載のチャックを備えることを特徴とするインプリント装置。 - 請求項8に記載のインプリント装置により基板の上にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。
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2017
- 2017-01-24 JP JP2017010602A patent/JP2018120928A/ja active Pending
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