JPH05275057A - ウィーンフィルタ - Google Patents
ウィーンフィルタInfo
- Publication number
- JPH05275057A JPH05275057A JP4068539A JP6853992A JPH05275057A JP H05275057 A JPH05275057 A JP H05275057A JP 4068539 A JP4068539 A JP 4068539A JP 6853992 A JP6853992 A JP 6853992A JP H05275057 A JPH05275057 A JP H05275057A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- field
- magnetic
- electrodes
- axis
- magnetic poles
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウィーンフィルタのフリンジ場における電場
分布と磁場分布の一致度を向上させる。 【構成】 電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 は銅等の非磁性
金属で構成され、磁極２1 ，２2 ，２3 ，２4 は鉄ある
いはニッケル−パーマロイ等の強磁性体で構成される。
電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 はそれぞれ磁極２1 ，２
2 ，２3 ，２4の磁極面の上に配置されている。ｘ軸上
で対向する電極１1 ，１2 にはそれぞれ（Ｖ1 ＋Ｖ
x ），（Ｖ1 −Ｖx ）が与えられ、ｙ軸上で対向する電
極１3 ，１4には共にＶ2 が与えられる。また、ｘ軸上
で対向する磁極２1 ，２2 には共に−２ＮＩB アンペア
ターンが与えられ、ｙ軸上で対向する磁極２3 ，２4 に
はそれぞれ（ＮＩB ＋ＮＩy ）アンペアターン、（ＮＩ
B −ＮＩy ）アンペアターンが与えられる。これによっ
て、６極子場がなく、偏向場と４極子場を共に有する電
場及び６極子場がなく、偏向場と４極子場を共に有する
磁場が形成される。
分布と磁場分布の一致度を向上させる。 【構成】 電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 は銅等の非磁性
金属で構成され、磁極２1 ，２2 ，２3 ，２4 は鉄ある
いはニッケル−パーマロイ等の強磁性体で構成される。
電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 はそれぞれ磁極２1 ，２
2 ，２3 ，２4の磁極面の上に配置されている。ｘ軸上
で対向する電極１1 ，１2 にはそれぞれ（Ｖ1 ＋Ｖ
x ），（Ｖ1 −Ｖx ）が与えられ、ｙ軸上で対向する電
極１3 ，１4には共にＶ2 が与えられる。また、ｘ軸上
で対向する磁極２1 ，２2 には共に−２ＮＩB アンペア
ターンが与えられ、ｙ軸上で対向する磁極２3 ，２4 に
はそれぞれ（ＮＩB ＋ＮＩy ）アンペアターン、（ＮＩ
B −ＮＩy ）アンペアターンが与えられる。これによっ
て、６極子場がなく、偏向場と４極子場を共に有する電
場及び６極子場がなく、偏向場と４極子場を共に有する
磁場が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡等に置いて
エネルギーフィルタ像等を得るために用いられるウィー
ンフィルタに関する。
エネルギーフィルタ像等を得るために用いられるウィー
ンフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ウィーンフィルタは、電子ビームの進行
方向に直交する面内において、互いに直交する電場Ｅと
磁場Ｂを、Ｅ−ｖＢ＝０（ただし、ｖは電子の速度であ
る）というウィーン条件を満足するように与えたとき、
速度ｖを有する電子ビームは直進するという性質を有す
るため、荷電粒子線を取り扱う種々の装置において、エ
ネルギー分析はもとより、エネルギー分析のためのモノ
クロメータ、低速電子顕微鏡用ビームセパレータ等に用
いられている。
方向に直交する面内において、互いに直交する電場Ｅと
磁場Ｂを、Ｅ−ｖＢ＝０（ただし、ｖは電子の速度であ
る）というウィーン条件を満足するように与えたとき、
速度ｖを有する電子ビームは直進するという性質を有す
るため、荷電粒子線を取り扱う種々の装置において、エ
ネルギー分析はもとより、エネルギー分析のためのモノ
クロメータ、低速電子顕微鏡用ビームセパレータ等に用
いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウィーン条
件は電場及び磁場の働いている全ての領域において成立
する必要があるが、このようなウィーンフィルタを構成
することは非常に困難であり、特にウィーンフィルタの
入射口と出射口の縁端部においては磁場と電場の分布は
異なるのが通常であり、この分布の相違は即ち当該縁端
部においては電場と磁場の関係がウィーン条件から外れ
ることを意味し、従って電子ビームは偏向され、大きな
収差を生じることになる。
件は電場及び磁場の働いている全ての領域において成立
する必要があるが、このようなウィーンフィルタを構成
することは非常に困難であり、特にウィーンフィルタの
入射口と出射口の縁端部においては磁場と電場の分布は
異なるのが通常であり、この分布の相違は即ち当該縁端
部においては電場と磁場の関係がウィーン条件から外れ
ることを意味し、従って電子ビームは偏向され、大きな
収差を生じることになる。
【０００４】これに対して、本出願人は、先に、縁端部
でのフリンジ場の電場と磁場の分布を一致させるため、
図５Ａに示す構成のウィーンフィルタにおいて、電極１
1 ，１2 間のギャップＳe と、磁極２1 ，２2 間のギャ
ップＳm とを等しくすることを提案した。
でのフリンジ場の電場と磁場の分布を一致させるため、
図５Ａに示す構成のウィーンフィルタにおいて、電極１
1 ，１2 間のギャップＳe と、磁極２1 ，２2 間のギャ
ップＳm とを等しくすることを提案した。
【０００５】これによって、フリンジ場の電場分布と磁
場分布は図５Ｂに示すようになり、従来よりも縁端部に
おける電場と磁場の分布の一致度を向上させることが可
能となるのであるが、しかしながら、フリンジ場におい
て電場分布と磁場分布とを一致させることはできないも
のであった。
場分布は図５Ｂに示すようになり、従来よりも縁端部に
おける電場と磁場の分布の一致度を向上させることが可
能となるのであるが、しかしながら、フリンジ場におい
て電場分布と磁場分布とを一致させることはできないも
のであった。
【０００６】その理由は、第１には、電極１1 ，１2 と
して銅等の非磁性金属を用い、磁極２1 ，２2 として鉄
等の強磁性体を用いた場合、電極１1 ，１2 は磁場の発
生に関して何等寄与しないが、電場の発生に関しては磁
極２1 ，２2 は導電体であるためにアースポテンシャル
を与えてしまうことによるためであり、第２には電極１
1 ，１2 と、磁極２1 ，２2 の形状が異なるために、電
極１1 ，１2 がフリンジ場に及ぼす影響と、磁極２1 ，
２2 がフリンジ場に及ぼす影響とが異なることによるた
めである。勿論、電極面と磁極面を同一形状にすること
は可能ではあるが、電極面及び磁極面は一義的には一様
な電場及び一様な磁場を発生させることを目的とするも
のであるので、フリンジ場の分布を同一にするために同
一形状にすることはできないものである。
して銅等の非磁性金属を用い、磁極２1 ，２2 として鉄
等の強磁性体を用いた場合、電極１1 ，１2 は磁場の発
生に関して何等寄与しないが、電場の発生に関しては磁
極２1 ，２2 は導電体であるためにアースポテンシャル
を与えてしまうことによるためであり、第２には電極１
1 ，１2 と、磁極２1 ，２2 の形状が異なるために、電
極１1 ，１2 がフリンジ場に及ぼす影響と、磁極２1 ，
２2 がフリンジ場に及ぼす影響とが異なることによるた
めである。勿論、電極面と磁極面を同一形状にすること
は可能ではあるが、電極面及び磁極面は一義的には一様
な電場及び一様な磁場を発生させることを目的とするも
のであるので、フリンジ場の分布を同一にするために同
一形状にすることはできないものである。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、フリンジ場における電場分布と磁場分布の一致度
を従来よりも向上させることができるウィーンフィルタ
を提供することを目的とするものである。
って、フリンジ場における電場分布と磁場分布の一致度
を従来よりも向上させることができるウィーンフィルタ
を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のウィーンフィルタは、円筒面の一部を構
成する形状を有する４枚の磁極と、前記４枚の磁極の内
側に配置され、円筒面の一部を構成する形状を有する４
枚の非磁性体金属よりなる電極を備えるウィーンフィル
タであって、前記４枚の磁極のうち、ｘ軸上で対向する
第１、第２の磁極は共に中心軸からみて略６０°の開き
角を、ｙ軸上で対向する第３、第４の磁極は共に中心軸
からみて略１２０°の開き角をそれぞれ有してなり、前
記４枚の電極は、前記４枚の磁極の組を中心軸の回りに
９０°回転した位置及び大きさを有することを特徴とす
る。
めに、本発明のウィーンフィルタは、円筒面の一部を構
成する形状を有する４枚の磁極と、前記４枚の磁極の内
側に配置され、円筒面の一部を構成する形状を有する４
枚の非磁性体金属よりなる電極を備えるウィーンフィル
タであって、前記４枚の磁極のうち、ｘ軸上で対向する
第１、第２の磁極は共に中心軸からみて略６０°の開き
角を、ｙ軸上で対向する第３、第４の磁極は共に中心軸
からみて略１２０°の開き角をそれぞれ有してなり、前
記４枚の電極は、前記４枚の磁極の組を中心軸の回りに
９０°回転した位置及び大きさを有することを特徴とす
る。
【０００９】
【作用及び発明の効果】本発明に係るウィーンフィルタ
の磁極は、円筒面の一部を構成する形状を有する４枚の
磁極からなり、ｘ軸上で対向する第１、第２の磁極は共
に中心軸からみて略６０°の開き角を有しており、ｙ軸
上で対向する第３、第４の磁極は共に中心軸からみて略
１２０°の開き角を有している。
の磁極は、円筒面の一部を構成する形状を有する４枚の
磁極からなり、ｘ軸上で対向する第１、第２の磁極は共
に中心軸からみて略６０°の開き角を有しており、ｙ軸
上で対向する第３、第４の磁極は共に中心軸からみて略
１２０°の開き角を有している。
【００１０】また、本発明に係るウィーンフィルタの電
極は、円筒面の一部を構成する形状を有する４枚の非磁
性体金属からなり、４枚の磁極の内側に配置される。そ
して、これら４枚の電極は、４枚の磁極の組を中心軸の
回りに９０°回転した位置及び大きさを有している。
極は、円筒面の一部を構成する形状を有する４枚の非磁
性体金属からなり、４枚の磁極の内側に配置される。そ
して、これら４枚の電極は、４枚の磁極の組を中心軸の
回りに９０°回転した位置及び大きさを有している。
【００１１】このように本発明に係るウィーンフィルタ
においては、電極と磁極の形状は略同一とすることがで
き、従って上述したフリンジ場の電場分布、磁場分布を
一致させることができない理由の一つを概ね解消するこ
とができるので、従来に比較してフリンジ場における電
場分布と磁場分布との一致度を大幅に向上させることが
できる。
においては、電極と磁極の形状は略同一とすることがで
き、従って上述したフリンジ場の電場分布、磁場分布を
一致させることができない理由の一つを概ね解消するこ
とができるので、従来に比較してフリンジ場における電
場分布と磁場分布との一致度を大幅に向上させることが
できる。
【００１２】
【実施例】実施例を説明するに先立って、まず本発明の
原理について説明する。いま、図１Ａに示すように、円
筒面の一部を構成する形状を有する４枚の電極１1 ，１
2 ，１3 ，１4 を考え、ｘ軸上で対向する電極１1 ，１
2 には共にＶ1を与え、ｙ軸上で対向する電極１3 ，１4
には共にＶ2 を与えると、中心軸近傍のポテンシャル
Φ（ｒ，θ）は下記の（１）式で表される。
原理について説明する。いま、図１Ａに示すように、円
筒面の一部を構成する形状を有する４枚の電極１1 ，１
2 ，１3 ，１4 を考え、ｘ軸上で対向する電極１1 ，１
2 には共にＶ1を与え、ｙ軸上で対向する電極１3 ，１4
には共にＶ2 を与えると、中心軸近傍のポテンシャル
Φ（ｒ，θ）は下記の（１）式で表される。
【００１３】
【数１】
【００１４】ここで、定数項Ｋ0 、４極子場Ｋ2 及び８
極子場Ｋ4 は、それぞれ下記の（２）〜（４）式であら
わされる。
極子場Ｋ4 は、それぞれ下記の（２）〜（４）式であら
わされる。
【００１５】
【数２】
【００１６】また、図１Ｂに示すように、電極１1 ，１
2 には、それぞれＶx ，−Ｖx を与え、電極１3 ，１4
は共にアースとした場合には、中心軸近傍のポテンシャ
ルΦ（ｒ，θ）は下記の（５）式で表される。
2 には、それぞれＶx ，−Ｖx を与え、電極１3 ，１4
は共にアースとした場合には、中心軸近傍のポテンシャ
ルΦ（ｒ，θ）は下記の（５）式で表される。
【００１７】
【数３】
【００１８】ここで、偏向場Ｋ1 及び６極子場Ｋ3 はそ
れぞれ下記の（６），（７）式で表される。
れぞれ下記の（６），（７）式で表される。
【００１９】
【数４】
【００２０】従って、図１Ｂにおいて、θ0 ＝60°の場
合には６極子場Ｋ3 ＝0 となるから、このときには偏向
場Ｋ1 のみを有する電場を実現することができる。
合には６極子場Ｋ3 ＝0 となるから、このときには偏向
場Ｋ1 のみを有する電場を実現することができる。
【００２１】更に、図１Ｃに示すように、電極１1 ，１
2 は共にアースとし、電極１3 ，１4 にはそれぞれＶ
y ，−Ｖy を与えた場合には、中心軸近傍のポテンシャ
ルΦ（ｒ，θ）は下記の（８）式で表される。
2 は共にアースとし、電極１3 ，１4 にはそれぞれＶ
y ，−Ｖy を与えた場合には、中心軸近傍のポテンシャ
ルΦ（ｒ，θ）は下記の（８）式で表される。
【００２２】
【数５】
【００２３】ここで、偏向場Ｌ1 及び６極子場Ｌ3 はそ
れぞれ下記の（９），（１０）式で表される。
れぞれ下記の（９），（１０）式で表される。
【００２４】
【数６】
【００２５】従って、図１Ｃにおいて、θ0 ＝30°の場
合には６極子場Ｌ3 ＝0 となるから、このときには偏向
場Ｌ1 のみを有する電場を実現することができる。
合には６極子場Ｌ3 ＝0 となるから、このときには偏向
場Ｌ1 のみを有する電場を実現することができる。
【００２６】なお、以上のように図１Ｂと図１Ｃとは共
に偏向場を実現することができるが、図１Ｂによる偏向
場と図１Ｃによる偏向場とは互いに直交する方向に形成
されるものである。
に偏向場を実現することができるが、図１Ｂによる偏向
場と図１Ｃによる偏向場とは互いに直交する方向に形成
されるものである。
【００２７】ところで、ウィーンフィルタの電場を図１
に示すような円筒面の一部を構成する形状を有する４枚
の電極により発生させようとする場合には、偏向場と４
極子場が必要となる。従って、上述したところから明ら
かなように、図２に示すように、θ0 ＝60°とし、且つ
電極１1 ，１2 にはそれぞれ（Ｖ1 ＋Ｖx ），（Ｖ1−
Ｖx ）を与え、電極１3 ，１4 には共にＶ2 を与えた場
合には、６極子場Ｋ3がなく、偏向場Ｋ1 と４極子場Ｖ2
を共に有する電場を形成することができることが分か
る。
に示すような円筒面の一部を構成する形状を有する４枚
の電極により発生させようとする場合には、偏向場と４
極子場が必要となる。従って、上述したところから明ら
かなように、図２に示すように、θ0 ＝60°とし、且つ
電極１1 ，１2 にはそれぞれ（Ｖ1 ＋Ｖx ），（Ｖ1−
Ｖx ）を与え、電極１3 ，１4 には共にＶ2 を与えた場
合には、６極子場Ｋ3がなく、偏向場Ｋ1 と４極子場Ｖ2
を共に有する電場を形成することができることが分か
る。
【００２８】以上は電場に関する議論であるが、磁場に
関しても同じ議論が成立するものであり、しかも磁場は
電場と直交させる必要があるので、図３に示すように、
θ0＝30°とし、ｘ軸上で対向する磁極２1 ，２2 には
共に−２ＮＩB アンペアターンを与え、ｙ軸上で対向す
る磁極２3 ，２4 にはそれぞれ（ＮＩB ＋ＮＩy ）アン
ペアターン、（ＮＩB −ＮＩy ）アンペアターンを与え
た場合には、６極子場Ｋ3 がなく、偏向場Ｌ1 と４極子
場Ｋ2 を共に有する磁場を形成することができることが
分かる。
関しても同じ議論が成立するものであり、しかも磁場は
電場と直交させる必要があるので、図３に示すように、
θ0＝30°とし、ｘ軸上で対向する磁極２1 ，２2 には
共に−２ＮＩB アンペアターンを与え、ｙ軸上で対向す
る磁極２3 ，２4 にはそれぞれ（ＮＩB ＋ＮＩy ）アン
ペアターン、（ＮＩB −ＮＩy ）アンペアターンを与え
た場合には、６極子場Ｋ3 がなく、偏向場Ｌ1 と４極子
場Ｋ2 を共に有する磁場を形成することができることが
分かる。
【００２９】次に、本発明の実施例を説明する。ところ
で、ウィーンフィルタにおいてはウィーン条件を満足す
る電場と磁場は同一位置に形成されなければならない。
従って、図２に示す電極と図３に示す磁極とは同心の円
筒形状とする必要がある。しかも電極が磁極の内側に配
置される必要があることは明かである。
で、ウィーンフィルタにおいてはウィーン条件を満足す
る電場と磁場は同一位置に形成されなければならない。
従って、図２に示す電極と図３に示す磁極とは同心の円
筒形状とする必要がある。しかも電極が磁極の内側に配
置される必要があることは明かである。
【００３０】そこで、図４に示す構成が得られる。図４
において、電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 は銅等の非磁性
金属で構成され、磁極２1 ，２2 ，２3 ，２4 は鉄ある
いはニッケル−パーマロイ等の強磁性体で構成されてい
る。電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 はそれぞれ磁極２1 ，
２2 ，２3 ，２4 の磁極面の上に配置されている。な
お、各電極及び各磁極の形状は、ｘ軸、ｙ軸に関して対
称であることは言うまでもない。
において、電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 は銅等の非磁性
金属で構成され、磁極２1 ，２2 ，２3 ，２4 は鉄ある
いはニッケル−パーマロイ等の強磁性体で構成されてい
る。電極１1 ，１2 ，１3 ，１4 はそれぞれ磁極２1 ，
２2 ，２3 ，２4 の磁極面の上に配置されている。な
お、各電極及び各磁極の形状は、ｘ軸、ｙ軸に関して対
称であることは言うまでもない。
【００３１】そして、ｘ軸上で対向する電極１1 ，１2
にはそれぞれ（Ｖ1 ＋Ｖx ），（Ｖ1 −Ｖx ）が与えら
れ、ｙ軸上で対向する電極１3 ，１4 には共にＶ2 が与
えられる。また、ｘ軸上で対向する磁極２1 ，２2 には
共に−２ＮＩB アンペアターンが与えられ、ｙ軸上で対
向する磁極２3 ，２4 にはそれぞれ（ＮＩB ＋ＮＩy）
アンペアターン、（ＮＩB −ＮＩy ）アンペアターンが
与えられる。これによって、６極子場がなく、偏向場と
４極子場を共に有する電場及び６極子場がなく、偏向場
と４極子場を共に有する磁場が形成される。
にはそれぞれ（Ｖ1 ＋Ｖx ），（Ｖ1 −Ｖx ）が与えら
れ、ｙ軸上で対向する電極１3 ，１4 には共にＶ2 が与
えられる。また、ｘ軸上で対向する磁極２1 ，２2 には
共に−２ＮＩB アンペアターンが与えられ、ｙ軸上で対
向する磁極２3 ，２4 にはそれぞれ（ＮＩB ＋ＮＩy）
アンペアターン、（ＮＩB −ＮＩy ）アンペアターンが
与えられる。これによって、６極子場がなく、偏向場と
４極子場を共に有する電場及び６極子場がなく、偏向場
と４極子場を共に有する磁場が形成される。
【００３２】なお、図４に示す構成においては、電極面
の径と磁極面の径が異なるので、フリンジ場の電場分布
と磁場分布は完全には一致しないが、図４において△Ｒ
で示す磁極面と電極面の径の差を小さくすることによっ
て、あるいは電極面の径を大きくすることによって、フ
リンジ場の電場分布と磁場分布の一致度を従来に比較し
て大幅に向上させることができる。
の径と磁極面の径が異なるので、フリンジ場の電場分布
と磁場分布は完全には一致しないが、図４において△Ｒ
で示す磁極面と電極面の径の差を小さくすることによっ
て、あるいは電極面の径を大きくすることによって、フ
リンジ場の電場分布と磁場分布の一致度を従来に比較し
て大幅に向上させることができる。
【図１】 本発明の原理を説明するための図である。
【図２】 本発明に係るウィーンフィルタに用いる電極
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
【図３】 本発明に係るウィーンフィルタに用いる磁極
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
【図４】 本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図５】 従来のウィーンフィルタの構成例を示す図で
ある。
ある。
１…電極、２…磁極。
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒面の一部を構成する形状を有する４
枚の磁極と、前記４枚の磁極の内側に配置され、円筒面
の一部を構成する形状を有する４枚の非磁性体金属より
なる電極を備えるウィーンフィルタであって、 前記４枚の磁極のうち、ｘ軸上で対向する第１、第２の
磁極は共に中心軸からみて略６０°の開き角を、ｙ軸上
で対向する第３、第４の磁極は共に中心軸からみて略１
２０°の開き角をそれぞれ有してなり、 前記４枚の電極は、前記４枚の磁極の組を中心軸の回り
に９０°回転した位置及び大きさを有することを特徴と
するウィーンフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4068539A JPH05275057A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | ウィーンフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4068539A JPH05275057A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | ウィーンフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275057A true JPH05275057A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13376652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4068539A Withdrawn JPH05275057A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | ウィーンフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275057A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013152028A1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | Kla-Tencor Corporation | Apparatus and methods for high-resolution electron beam imaging |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP4068539A patent/JPH05275057A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013152028A1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | Kla-Tencor Corporation | Apparatus and methods for high-resolution electron beam imaging |
| US9053900B2 (en) | 2012-04-03 | 2015-06-09 | Kla-Tencor Corporation | Apparatus and methods for high-resolution electron beam imaging |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |