JP3143016B2 - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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- JP3143016B2 JP3143016B2 JP06173937A JP17393794A JP3143016B2 JP 3143016 B2 JP3143016 B2 JP 3143016B2 JP 06173937 A JP06173937 A JP 06173937A JP 17393794 A JP17393794 A JP 17393794A JP 3143016 B2 JP3143016 B2 JP 3143016B2
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- Japan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
やプラズマＣＶＤ装置などに用いて最適なプラズマ発生
装置に関する。
やプラズマＣＶＤ装置などに用いて最適なプラズマ発生
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオンプレーティング装置などのプラズ
マ発生装置では、真空チャンバー内にプラズマを形成
し、このプラズマによって成膜材料をイオン化し、チャ
ンバー内の基板にイオン化材料を付着させるようにして
いる。このチャンバー内でプラズマを発生させるため、
チャンバーに電子源を備え、電子源からの電子をチャン
バー内に導入するようにしている。最近、この電子源と
してプラズマ源が用いられている。
マ発生装置では、真空チャンバー内にプラズマを形成
し、このプラズマによって成膜材料をイオン化し、チャ
ンバー内の基板にイオン化材料を付着させるようにして
いる。このチャンバー内でプラズマを発生させるため、
チャンバーに電子源を備え、電子源からの電子をチャン
バー内に導入するようにしている。最近、この電子源と
してプラズマ源が用いられている。
【０００３】図１は電子源としてプラズマ源を用いたプ
ラズマ発生装置を示している。図中１はプラズマ源であ
り、プラズマ源１はカソード２、リング状のアノード
３、磁場発生用コイル４、カソード２を包むように配置
された円筒状のケース５、ケース５の端部に設けられた
ガス導入口６で構成されている。プラズマ源１は真空チ
ャンバー７内に内蔵された形で取り付けられている。カ
ソード２はタングステンなどの熱電子放出材料の線材で
形成されている。このカソード２は加熱電源８に接続さ
れており、熱電子が放出可能な温度にまで加熱できるよ
うに構成されている。なお、アノード３はケース５に対
し碍子９によって電気的に絶縁されている。
ラズマ発生装置を示している。図中１はプラズマ源であ
り、プラズマ源１はカソード２、リング状のアノード
３、磁場発生用コイル４、カソード２を包むように配置
された円筒状のケース５、ケース５の端部に設けられた
ガス導入口６で構成されている。プラズマ源１は真空チ
ャンバー７内に内蔵された形で取り付けられている。カ
ソード２はタングステンなどの熱電子放出材料の線材で
形成されている。このカソード２は加熱電源８に接続さ
れており、熱電子が放出可能な温度にまで加熱できるよ
うに構成されている。なお、アノード３はケース５に対
し碍子９によって電気的に絶縁されている。
【０００４】アノード３は、カソード２と放電用直流電
源１０、抵抗Ｒ1を介して接続されており、アノード３
にはカソード２に対して＋５０Ｖ〜＋１５０Ｖの電圧が
印加されており、ケース５内で発生したプラズマ中の電
子を引き出して加速させ、真空チャンバー７内に導く役
割をする。ケース５はカソード２とアノード３との間で
安定な放電を維持させるための放電室となっている。ま
た、ケース５は数１００Ω程度の抵抗Ｒ3を介して放電
電源１０に接続されている。その結果、ケース５はカソ
ード２の平均電位に対してアルゴンガスの電離電圧以上
の電圧が印加されており、放電トリガの役割を果たすよ
うに構成されている。なお、カソード２、アノード３、
放電用直流電源１０で構成される放電回路は、真空チャ
ンバー７と高抵抗Ｒ2で接続されている。
源１０、抵抗Ｒ1を介して接続されており、アノード３
にはカソード２に対して＋５０Ｖ〜＋１５０Ｖの電圧が
印加されており、ケース５内で発生したプラズマ中の電
子を引き出して加速させ、真空チャンバー７内に導く役
割をする。ケース５はカソード２とアノード３との間で
安定な放電を維持させるための放電室となっている。ま
た、ケース５は数１００Ω程度の抵抗Ｒ3を介して放電
電源１０に接続されている。その結果、ケース５はカソ
ード２の平均電位に対してアルゴンガスの電離電圧以上
の電圧が印加されており、放電トリガの役割を果たすよ
うに構成されている。なお、カソード２、アノード３、
放電用直流電源１０で構成される放電回路は、真空チャ
ンバー７と高抵抗Ｒ2で接続されている。
【０００５】コイル４は、ケース５内で発生したプラズ
マ中から電子が引き出される方向と平行な磁場を形成す
る電磁石であり、この磁場により、ケース５内の放電プ
ラズマを集束させ、電子ビームをアノード３から通過さ
せる助けをすると共に、アノード３から真空チャンバー
６へ引き出された電子ビームをアノード３から遠方に導
く役割も有している。なお、ケース５やアノード３は詳
細に図示していないが、冷却水が循環できる構造となっ
ている。次にこのような構成の動作を説明する。
マ中から電子が引き出される方向と平行な磁場を形成す
る電磁石であり、この磁場により、ケース５内の放電プ
ラズマを集束させ、電子ビームをアノード３から通過さ
せる助けをすると共に、アノード３から真空チャンバー
６へ引き出された電子ビームをアノード３から遠方に導
く役割も有している。なお、ケース５やアノード３は詳
細に図示していないが、冷却水が循環できる構造となっ
ている。次にこのような構成の動作を説明する。
【０００６】まず、ケース５内を図示していない真空排
気系により高真空に排気し、その後、ケース５内にガス
導入口６からアルゴンガスなどの不活性ガスを導入す
る。この場合、ケース５内の圧力を１０−2Ｔｏｒｒよ
りも高く設定する。ケース５内が所定の圧力に設定され
た後、カソード２に加熱電源８より電流を供給して通電
加熱し、カソードを熱電子放出可能な温度にまで加熱す
る。この結果、カソード２から熱電子が放出され、カソ
ード２とアノード３との間、および、カソード２とケー
ス５との間で放電が発生する。この放電によりケース５
内部のアルゴンガスはイオン化され、ケース５内にはプ
ラズマが発生する。
気系により高真空に排気し、その後、ケース５内にガス
導入口６からアルゴンガスなどの不活性ガスを導入す
る。この場合、ケース５内の圧力を１０−2Ｔｏｒｒよ
りも高く設定する。ケース５内が所定の圧力に設定され
た後、カソード２に加熱電源８より電流を供給して通電
加熱し、カソードを熱電子放出可能な温度にまで加熱す
る。この結果、カソード２から熱電子が放出され、カソ
ード２とアノード３との間、および、カソード２とケー
ス５との間で放電が発生する。この放電によりケース５
内部のアルゴンガスはイオン化され、ケース５内にはプ
ラズマが発生する。
【０００７】このようにして発生したプラズマは、コイ
ル４が作る磁場の影響でカソード２からの電子ビームの
軸方向に集束され、更に、アノード３の加速電界により
加速された電子は、真空チャンバー７へと引き出され
る。真空チャンバー７内に引き出された電子は、真空チ
ャンバー７内にガス導入口１１から導入された活性ガ
ス、または反応ガスなどを励起してプラズマ化し、真空
チャンバー７内に濃いプラズマを形成する。
ル４が作る磁場の影響でカソード２からの電子ビームの
軸方向に集束され、更に、アノード３の加速電界により
加速された電子は、真空チャンバー７へと引き出され
る。真空チャンバー７内に引き出された電子は、真空チ
ャンバー７内にガス導入口１１から導入された活性ガ
ス、または反応ガスなどを励起してプラズマ化し、真空
チャンバー７内に濃いプラズマを形成する。
【０００８】なお、プラズマ源１の放電回路と真空チャ
ンバー７とが高抵抗により接続されていることから、ア
ノード３から真空チャンバー７に引き出された放電電流
は真空チャンバー７へは流れにくくなり、ほとんどがア
ノード３方向に戻ることになる。つまり、プラズマ源１
はアノード２から引き出された電子ビームがＵターンし
てアノード３に戻されるような振る舞いをする。
ンバー７とが高抵抗により接続されていることから、ア
ノード３から真空チャンバー７に引き出された放電電流
は真空チャンバー７へは流れにくくなり、ほとんどがア
ノード３方向に戻ることになる。つまり、プラズマ源１
はアノード２から引き出された電子ビームがＵターンし
てアノード３に戻されるような振る舞いをする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成のプラズ
マ源は、次のような問題点を有している。すなわち、ケ
ース５内のプラズマ中の電子は、その大部分が真空チャ
ンバー７へ引き出されないで直接アノード３に流れ込ん
でしまうことである。したがって、カソード２とアノー
ド３との間の放電電流に対し、真空チャンバー７に引き
出される放電電流はかなり減少してしまう。この点を解
決するため、コイル４により磁場を強くしてケース５内
のプラズマから引き出す電子を軸方向に圧縮して直接ア
ノード３に流れ込むことを防止することが考えられる。
しかしながら、この方法では、直接アノード３に流れ込
む放電電流を減少させることができるものの、アノード
３から真空チャンバー７へ引き出された電子ビームによ
り発生したプラズマが、磁場の影響を受けてアノード３
付近で広がることができず、アノード３から引き出され
た電子ビームがＵターンしてアノード３に戻されるよう
な振る舞いが阻害され、真空チャンバー７に投入できる
放電出力を高めることができない。
マ源は、次のような問題点を有している。すなわち、ケ
ース５内のプラズマ中の電子は、その大部分が真空チャ
ンバー７へ引き出されないで直接アノード３に流れ込ん
でしまうことである。したがって、カソード２とアノー
ド３との間の放電電流に対し、真空チャンバー７に引き
出される放電電流はかなり減少してしまう。この点を解
決するため、コイル４により磁場を強くしてケース５内
のプラズマから引き出す電子を軸方向に圧縮して直接ア
ノード３に流れ込むことを防止することが考えられる。
しかしながら、この方法では、直接アノード３に流れ込
む放電電流を減少させることができるものの、アノード
３から真空チャンバー７へ引き出された電子ビームによ
り発生したプラズマが、磁場の影響を受けてアノード３
付近で広がることができず、アノード３から引き出され
た電子ビームがＵターンしてアノード３に戻されるよう
な振る舞いが阻害され、真空チャンバー７に投入できる
放電出力を高めることができない。
【００１０】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、プラズマ源からの電子を効率良く
真空チャンバー内に導入し、濃いプラズマを発生させる
ことができるプラズマ発生装置を実現するにある。
もので、その目的は、プラズマ源からの電子を効率良く
真空チャンバー内に導入し、濃いプラズマを発生させる
ことができるプラズマ発生装置を実現するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくプラズマ
発生装置は、内部にプラズマガスが供給されるケース
と、カソードとアノードを備えており、カソードを加熱
することによって発生した熱電子によってケース内にプ
ラズマを形成するように構成されたプラズマ源と、プラ
ズマ源のケース内で発生したプラズマからアノードによ
って引き出され加速された電子が導入される真空チャン
バーとを備え、プラズマ源の放電回路と真空チャンバー
とを高抵抗で接続したプラズマ発生装置において、前記
ケース内に形成されたプラズマに面したアノードの前面
に、アノードおよびケースと絶縁され、且つ、フローテ
ィング電位とされたシールド板を設けたことを特徴とし
ている。発明に基づく他のプラズマ発生装置は、内部に
プラズマガスが供給されるケースと、カソードとアノー
ドを備えており、カソードを加熱することによって発生
した熱電子によってケース内にプラズマを形成するよう
に構成されたプラズマ源と、プラズマ源のケース内で発
生したプラズマからアノードによって引き出され加速さ
れた電子が導入される真空チャンバーとを備えたプラズ
マ発生装置において、前記ケース内に形成されたプラズ
マに面したアノードの前面に、高抵抗を介して接地され
たシールド板を設けたことを特徴としている。
発生装置は、内部にプラズマガスが供給されるケース
と、カソードとアノードを備えており、カソードを加熱
することによって発生した熱電子によってケース内にプ
ラズマを形成するように構成されたプラズマ源と、プラ
ズマ源のケース内で発生したプラズマからアノードによ
って引き出され加速された電子が導入される真空チャン
バーとを備え、プラズマ源の放電回路と真空チャンバー
とを高抵抗で接続したプラズマ発生装置において、前記
ケース内に形成されたプラズマに面したアノードの前面
に、アノードおよびケースと絶縁され、且つ、フローテ
ィング電位とされたシールド板を設けたことを特徴とし
ている。発明に基づく他のプラズマ発生装置は、内部に
プラズマガスが供給されるケースと、カソードとアノー
ドを備えており、カソードを加熱することによって発生
した熱電子によってケース内にプラズマを形成するよう
に構成されたプラズマ源と、プラズマ源のケース内で発
生したプラズマからアノードによって引き出され加速さ
れた電子が導入される真空チャンバーとを備えたプラズ
マ発生装置において、前記ケース内に形成されたプラズ
マに面したアノードの前面に、高抵抗を介して接地され
たシールド板を設けたことを特徴としている。
【００１２】
【作用】本発明に基づくプラズマ装置は、プラズマ源の
ケース内に形成されたプラズマに面したアノードの前面
に、シールド板を設け、プラズマから引き出された電子
がアノードに流れ込むことを防止する。
ケース内に形成されたプラズマに面したアノードの前面
に、シールド板を設け、プラズマから引き出された電子
がアノードに流れ込むことを防止する。
【００１３】
【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２は本発明の一実施例を示しているが、
図１の従来装置と同一ないしは類似構成要素には同一番
号を付しその詳細な説明は省略する。この実施例では、
アノード３の前面にシールド板１２が配置されている点
が図１の従来装置と異なっている。このシールド板１２
はケース５内に形成されたプラズマに晒されるアノード
３の面を覆うように配置されている。シールド板１２は
アノード３やケース５と絶縁して配置され、フローティ
ング状態とされるか、あるいは高抵抗を介して接地され
る。また、高抵抗を介して接地されているケース５に固
定し、ケース５と電気的に接続させるようにしても良
い。このような構成の動作を次に説明する。
に説明する。図２は本発明の一実施例を示しているが、
図１の従来装置と同一ないしは類似構成要素には同一番
号を付しその詳細な説明は省略する。この実施例では、
アノード３の前面にシールド板１２が配置されている点
が図１の従来装置と異なっている。このシールド板１２
はケース５内に形成されたプラズマに晒されるアノード
３の面を覆うように配置されている。シールド板１２は
アノード３やケース５と絶縁して配置され、フローティ
ング状態とされるか、あるいは高抵抗を介して接地され
る。また、高抵抗を介して接地されているケース５に固
定し、ケース５と電気的に接続させるようにしても良
い。このような構成の動作を次に説明する。
【００１４】まず、図１の従来装置と同様に、ケース５
内を図示していない真空排気系により高真空に排気し、
その後、ケース５内にガス導入口６からアルゴンガスな
どの不活性ガスを導入する。この場合、ケース５内の圧
力を１０−2Ｔｏｒｒよりも高く設定する。ケース５内
が所定の圧力に設定された後、カソード２に加熱電源よ
り電流を供給して通電加熱し、カソードを熱電子放出可
能な温度にまで加熱する。この結果、カソード２から熱
電子が放出され、カソード２とケース５との間、およ
び、カソード２とシールド板１２との間で放電が発生す
る。この放電によりケース５内部のアルゴンガスはイオ
ン化され、ケース５内にはプラズマが発生する。
内を図示していない真空排気系により高真空に排気し、
その後、ケース５内にガス導入口６からアルゴンガスな
どの不活性ガスを導入する。この場合、ケース５内の圧
力を１０−2Ｔｏｒｒよりも高く設定する。ケース５内
が所定の圧力に設定された後、カソード２に加熱電源よ
り電流を供給して通電加熱し、カソードを熱電子放出可
能な温度にまで加熱する。この結果、カソード２から熱
電子が放出され、カソード２とケース５との間、およ
び、カソード２とシールド板１２との間で放電が発生す
る。この放電によりケース５内部のアルゴンガスはイオ
ン化され、ケース５内にはプラズマが発生する。
【００１５】このようにして発生したプラズマは、コイ
ル４が作る磁場の影響でカソード２からの電子ビームの
軸方向に集束され、更に、アノード３の加速電界により
加速された電子は、真空チャンバー７へと引き出され
る。このとき、プラズマ中の電子は、ケース５やシール
ド板１２に流れ込みにくいことから、そのほとんどがシ
ールド板の真空チャンバー７に面した開口部に存在する
アノード３の加速電界により加速され、真空チャンバー
７へと効率良く引き出される。ここで、コイル４による
磁場の影響については、プラズマ源の運転時のコイル磁
場強度をコイル中心で１００ガウス〜３００ガウスとし
ており、実用上何等問題なく動作することが確認され
た。
ル４が作る磁場の影響でカソード２からの電子ビームの
軸方向に集束され、更に、アノード３の加速電界により
加速された電子は、真空チャンバー７へと引き出され
る。このとき、プラズマ中の電子は、ケース５やシール
ド板１２に流れ込みにくいことから、そのほとんどがシ
ールド板の真空チャンバー７に面した開口部に存在する
アノード３の加速電界により加速され、真空チャンバー
７へと効率良く引き出される。ここで、コイル４による
磁場の影響については、プラズマ源の運転時のコイル磁
場強度をコイル中心で１００ガウス〜３００ガウスとし
ており、実用上何等問題なく動作することが確認され
た。
【００１６】真空チャンバー７内に引き出された電子
は、真空チャンバー７内に導入された活性ガス、または
反応ガスなどを励起してプラズマ化し、真空チャンバー
７内に濃いプラズマを形成する。なお、プラズマ源１の
放電回路と真空チャンバー７とが高抵抗により接続され
ていることから、アノード３から真空チャンバー７に引
き出された放電電流は真空チャンバー７へは流れにくく
なり、ほとんどがアノード３方向に戻ることになる。つ
まり、プラズマ源１はアノード３から引き出された電子
ビームがＵターンしてアノード３に戻されるような振る
舞いをする。したがって、アノード３の真空チャンバー
７に対向する面の前には、シールド板を配置しないよう
に構成しなければならない。
は、真空チャンバー７内に導入された活性ガス、または
反応ガスなどを励起してプラズマ化し、真空チャンバー
７内に濃いプラズマを形成する。なお、プラズマ源１の
放電回路と真空チャンバー７とが高抵抗により接続され
ていることから、アノード３から真空チャンバー７に引
き出された放電電流は真空チャンバー７へは流れにくく
なり、ほとんどがアノード３方向に戻ることになる。つ
まり、プラズマ源１はアノード３から引き出された電子
ビームがＵターンしてアノード３に戻されるような振る
舞いをする。したがって、アノード３の真空チャンバー
７に対向する面の前には、シールド板を配置しないよう
に構成しなければならない。
【００１７】尚、プラズマ源１を真空チャンバー７内に
内蔵する構成に限らず、プラズマ源を真空チャンバーの
壁部に外付けする構成であっても良い。
内蔵する構成に限らず、プラズマ源を真空チャンバーの
壁部に外付けする構成であっても良い。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくプ
ラズマ発生装置は、プラズマ源のケース内に形成された
プラズマに面したアノードの前面に、シールド板を設
け、プラズマから引き出された電子が真空チャンバーに
引き出される前にアノードに流れ込むことを防止するよ
うに構成した。この結果、プラズマ源から真空チャンバ
ー内に効率良く電子を供給することができ、チャンバー
内に濃いプラズマを形成することができる。また、アノ
ードへの電子の流れ込みを防ぐために磁場強度を増加さ
せる必要がないので、真空チャンバー内の狭い範囲にの
み電子が導入されるような従来装置の問題点は解消され
る。
ラズマ発生装置は、プラズマ源のケース内に形成された
プラズマに面したアノードの前面に、シールド板を設
け、プラズマから引き出された電子が真空チャンバーに
引き出される前にアノードに流れ込むことを防止するよ
うに構成した。この結果、プラズマ源から真空チャンバ
ー内に効率良く電子を供給することができ、チャンバー
内に濃いプラズマを形成することができる。また、アノ
ードへの電子の流れ込みを防ぐために磁場強度を増加さ
せる必要がないので、真空チャンバー内の狭い範囲にの
み電子が導入されるような従来装置の問題点は解消され
る。
【図１】従来のプラズマ発生装置を示す図である。
【図２】本発明に基づくプラズマ発生装置の一実施例を
示す図である。
示す図である。
１ プラズマ源 ２ カソード ３ アノード ４ 磁場発生用コイル ５ ケース ６ ガス導入口 ７ 真空チャンバー ８ 加熱電源 ９ 碍子 １０ 放電電源 １１ ガス導入口 １２ シールド板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−17594（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/24 H05H 1/46
Claims (3)
- 【請求項１】 内部にプラズマガスが供給されるケース
と、カソードとアノードを備えており、カソードを加熱
することによって発生した熱電子によってケース内にプ
ラズマを形成するように構成されたプラズマ源と、プラ
ズマ源のケース内で発生したプラズマからアノードによ
って引き出され加速された電子が導入される真空チャン
バーとを備え、プラズマ源の放電回路と真空チャンバー
とを高抵抗で接続したプラズマ発生装置において、前記
ケース内に形成されたプラズマに面したアノードの前面
に、アノードおよびケースと絶縁され、且つ、フローテ
ィング電位とされたシールド板を設けたことを特徴とす
るプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 内部にプラズマガスが供給されるケース
と、カソードとアノードを備えており、カソードを加熱
することによって発生した熱電子によってケース内にプ
ラズマを形成するように構成されたプラズマ源と、プラ
ズマ源のケース内で発生したプラズマからアノードによ
って引き出され加速された電子が導入される真空チャン
バーとを備えたプラズマ発生装置において、前記ケース
内に形成されたプラズマに面したアノードの前面に、高
抵抗を介して接地されたシールド板を設けたことを特徴
とするプラズマ発生装置。 - 【請求項３】 アノードから真空チャンバーに引き出さ
れた電子ビームがＵターンしてアノードに戻されるよう
に、アノードの真空チャンバーに対向する面の前には、
前記シールド板を配置しないように構成したことを特徴
とする請求項１又は２記載のプラズマ発生装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06173937A JP3143016B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06173937A JP3143016B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | プラズマ発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837098A JPH0837098A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3143016B2 true JP3143016B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=15969838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06173937A Expired - Fee Related JP3143016B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143016B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5002331B2 (ja) * | 2007-05-25 | 2012-08-15 | 日本電子株式会社 | プラズマ発生装置 |
| JP4980866B2 (ja) * | 2007-10-05 | 2012-07-18 | 日本電子株式会社 | 膜形成装置 |
| JP5350911B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2013-11-27 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ発生装置及び成膜装置並びに成膜方法及び表示素子の製造方法 |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP06173937A patent/JP3143016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0837098A (ja) | 1996-02-06 |
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