KR102343434B1 - 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상; 금속 산화물 연마제; 및 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 중 1종 이상의 화합물을 포함하는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 및 이를 이용한 금속 배선 연마 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 연마 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 CMP 슬러리 조성물의 저장 안정성을 높이고, 반도체 제조 공정에 있어서 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 없도록 하고 반도체 제조 설비 오염을 방지하며 금속 산화물 연마제의 응집을 막아 연마 성능을 저하시키지 않음으로써 반도체 제조 공정의 공정성을 높일 수 있는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 연마 방법에 관한 것이다.
CMP 공정이란 반도체 제조 시 웨이퍼 표면을 연마 패드(pad)와 슬러리 조성물을 이용하여 평탄화시키는 것으로, 연마 패드 및 웨이퍼를 접촉시킨 다음 연마 패드와 웨이퍼를 회전 및 직선 운동을 혼합한 오비탈 운동을 실시하면서 연마제가 포함된 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 공정이다. 반도체 제조 공정은 정밀 공정으로서 CMP 슬러리 조성물에 의한 연마 성능 개선 및 유지가 중요하다. 따라서, 연마 전에 CMP 슬러리 조성물은 소정의 공극 크기를 갖는 필터에 의해 여과되어 불순물 등이 제거되어야 한다. 그런데 CMP 슬러리 조성물은 제조 직후 바로 사용할 수도 있지만 제조, 이송 등에 의해 제조 직후에 바로 사용할 수 없는 것이 대부분이다. 이때 저장 기간 동안 CMP 슬러리 조성물에서 미생물 번식이 있을 경우 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 있고, 반도체 제조 설비 자체가 오염이 되어 공정성이 떨어질 수 있으며, 미생물 번식에 따른 금속 산화물 연마제의 응집으로 인하여 연마 성능이 떨어질 수 있다.
본 발명의 목적은 CMP 슬러리 조성물의 저장 안정성을 높일 수 있는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 제조 공정에 있어서 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 없도록 하고 반도체 제조 설비 오염을 방지하며 금속 산화물 연마제의 응집을 막아 연마 성능을 저하시키지 않음으로써 반도체 제조 공정의 공정성을 높일 수 있는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물은 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상; 금속 산화물 연마제; 및 하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 하기 화학식 3 중 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 1>
<화학식 2>
<화학식 3>
본 발명의 금속 배선 연마 방법은 본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 CMP 슬러리 조성물의 저장 안정성을 높일 수 있는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하였다.
본 발명은 반도체 제조 공정에 있어서 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 없도록 하고 반도체 제조 설비 오염을 방지하며 금속 산화물 연마제의 응집을 막아 연마 성능을 저하시키지 않음으로써 반도체 제조 공정의 공정성을 높일 수 있는 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공하였다.
본 발명자는 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상; 금속 산화물 연마제를 포함하고, 본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 조성물의 pH 범위에서, 하기 설명되는 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 중 1종 이상의 화합물을 포함함으로써 미생물의 오염 및/또는 번식을 막음으로써, CMP 슬러리 조성물의 저장 안정성을 높일 수 있고 반도체 제조 공정에 있어서 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 없도록 하고 반도체 제조 설비 오염을 방지하며 금속 산화물 연마제의 응집을 막아 연마 성능을 저하시키지 않음으로써 반도체 제조 공정의 공정성을 높일 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물은 구리, 텅스텐, 티타늄, 알루미늄 등의 금속 배선 연마 용도로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물의 구성 성분을 상세하게 설명한다.
본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물은 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상; 금속 산화물 연마제; 및 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 중 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상은 금속 산화물 연마제로 연마 시 마찰을 줄여줄 수 있다. 극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상은 물(예를 들면 초순수 또는 탈이온수), 유기 아민, 유기 알코올, 유기 알코올아민, 유기 에테르, 유기 케톤 등이 될 수 있다. 바람직하게는 초순수 또는 탈이온수를 사용할 수 있다.
극성 용매, 비극성 용매 중 1종 이상은 CMP 슬러리 조성물 중 잔량으로 포함될 수 있다.
금속 산화물 연마제는 금속 배선을 높은 연마 속도로 연마할 수 있다. 금속 산화물 연마제는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 금속 산화물 연마제로 실리카 중에서도 콜로이드 실리카가 사용될 수 있다.
금속 산화물 연마제는 구형 또는 비구형의 입자로 평균 입경(D50)이 10nm 내지 150nm, 예를 들면 20nm 내지 50nm가 될 수 있다. 상기 범위에서 금속 배선에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 스크래치가 발생하지 않게 할 수 있다. 상기 "평균 입경(D50)"은 당업자에게 알려진 통상의 입경을 의미하고, 연마제를 중량 기준으로 분포시켰을 때 50 중량%에 해당되는 입자의 입경을 의미한다.
금속 산화물 연마제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.02 중량% 내지 15 중량%, 더 바람직하게는 0.05 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 금속 배선에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 연마 속도 조절이 용이할 수 있다.
하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 하기 화학식 3 중 1종 이상의 화합물은 본 발명의 pH 범위를 갖는 CMP 슬러리 조성물에 포함되어 CMP 조성물의 연마 성능과 저장 안정성을 저하시키지 않으면서 미생물의 오염을 방지할 수 있다.
<화학식 1>
<화학식 2>
<화학식 3>
상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 화합물은 박테리아, 효모 또는 곰팡이 등의 미생물의 증식을 차단할 수 있다. 구체적으로, 이들 화합물은 미생물 중에서도 Aspergillus niger 종류의 증식을 차단할 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 프탈이미도기 및 퍼옥시기(-O-O-)를 갖는 과산화 화합물로서, CMP 슬러리 조성물에 포함 시 CMP 슬러리 조성물의 연마 성능과 저장 안정성을 저하시키지 않으면서 미생물의 성장을 차단할 수 있다.
상기 화학식 2의 화합물은 불포화된 저급 탄화수소의 알데히드로서, CMP 슬러리 조성물에 포함 시 CMP 슬러리 조성물의 연마 성능과 저장 안정성을 저하시키지 않으면서 미생물의 성장을 차단할 수 있다.
상기 화학식 3의 화합물은 디옥솔란을 갖는 트리아졸 화합물로서, CMP 슬러리 조성물에 포함 시 CMP 슬러리 조성물의 연마 성능과 저장 안정성을 저하시키지 않으면서 미생물의 성장을 차단할 수 있다.
상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 화합물은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조하거나 상업적으로 판매되는 제품을 사용할 수도 있다.
상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 중 1종 이상의 화합물은 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 더 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 CMP 조성물의 연마 성능과 저장 안정성을 저하시키지 않으면서 박테리아 또는 곰팡이 등의 미생물의 성장을 차단할 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 pH가 4 내지 10, 바람직하게는 5 내지 9, 더 바람직하게는 6 내지 8이 될 수 있다. 상기 범위에서, 금속 배선의 연마 속도를 높일 수 있고, 연마 표면 상태를 향상시킬 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 착화제를 더 포함할 수 있다.
착화제는 금속 특히 구리 연마 시 생성된 구리 산화물을 착화시키는 역할을 한다. 착화제는 구리 산화물과 킬레이트 반응함으로써 생성된 구리 산화물이 피연마층인 구리 막에 재흡착되는 것을 억제하고, 구리 막에 대한 연마 속도를 높이고, 표면 결함을 감소시킨다.
착화제로는 유기산 또는 그의 염, 아미노산 또는 그의 염, 디알콜, 트리알콜, 폴리알콜 등의 알코올류, 아민 함유 화합물 등을 포함할 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 포함될 수 있다. 착화제로는 아세트산 암모늄, 옥살산 암모늄, 포름산 암모늄, 타르타르산 암모늄, 젖산 암모늄, 글리신, 알라닌, 세린, 아스파라긴산, 글루탐산, 프롤린, 옥시프롤린, 아르기닌, 시스틴, 히스티딘, 티로신, 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 이소류신, 트리오닌, 트립토판, 페닐알라닌, 암모늄 사수화물, 아미노벤조트리아졸, 아미노부티르산, 아미노에틸아미노에탄올, 아미노피리딘; 카르보닐 화합물 및 그 염, 카르복시산 화합물 및 그 염, 예컨대, 하나 이상의 수산화기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염, 디카르복시산 및 그 염, 트리카르복시산 및 그 염, 폴리카르복시산 및 그 염, 하나 이상의 술폰산기 및 (아)인산기를 함유하는 카르복시산 화합물 및 그 염을 포함할 수 있다. 바람직하게는 착화제로는 아미노산 또는 그의 염, 더 바람직하게는 글리신 또는 그의 염을 포함할 수 있다.
착화제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 속도, 슬러리의 분산 안정성이 좋아지고, 구리 막의 표면 특성이 좋아질 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 부식 방지제를 더 포함할 수 있다.
부식방지제로 아졸계 화합물을 포함함으로써, 연마 대상에서 디싱, 이로젼 등을 낮추어 평탄성을 좋게 할 수 있다. 아졸계 화합물은 트리아졸, 테트라졸 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 아졸계 화합물로 트리아졸 화합물을 사용할 수 있다.
트리아졸은 하기 화학식 4 또는 하기 화학식 5의 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 4>
(상기 화학식 4에서,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소 원자; 비치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 비치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 아미노기(-NH2); 술폰산기, 카르복시산기, 또는 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 카르복시산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 또는 술폰산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기이거나,
R1, R2가 서로 연결되어, 비치환된 탄소 수 4 내지 탄소 수 10의 아릴기 또는 치환된 탄소 수 4 내지 탄소 수 10의 아릴기를 형성할 수 있고,
R3은 수소 원자 또는 히드록실기이다). 이때 치환된은 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기로 치환되는 것을 의미한다.
<화학식 5>
(상기 화학식 5에서,
R4, R5은 각각 독립적으로 수소 원자; 비치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 비치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 아미노기(-NH2); 술폰산기, 카르복시산기, 또는 아미노기로 치환된 탄소 수 1 내지 탄소 수 10의 알킬기; 아미노기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 카르복시산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기; 또는 술폰산기로 치환된 탄소 수 6 내지 탄소 수 10의 아릴기이다).
바람직하게는, 트리아졸은 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 트리아졸은 트리아졸 자체 또는 트리아졸의 염으로 CMP 슬러리 조성물에 포함될 수도 있다.
부식방지제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.002 중량% 내지 0.1 중량%, 더 바람직하게는 0.005 중량% 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 연마 속도가 높게 나오도록 할 수 있고, 패턴이 있는 부분 연마 시 디싱과 이로젼을 낮추어 평탄성을 높일 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 산화제를 더 포함할 수 있다.
산화제는 금속 배선의 표면을 산화시켜 연마가 용이하도록 하고 금속 배선 층의 표면을 고르게 하여 연마 이후에도 표면 거칠기가 좋도록 할 수 있다. 산화제는 무기 과화합물, 유기 과화합물, 브롬산 또는 그의 염, 질산 또는 그의 염, 염소산 또는 그의 염, 크롬산 또는 그의 염, 요오드산 또는 그의 염, 철 또는 그의 염, 구리 또는 그의 염, 희토류 금속 산화물, 전이 금속 산화물, 중크롬산 칼륨 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 "과화합물"은 하나 이상의 과산화기(-O-O-)를 포함하거나 최고 산화 상태의 원소를 포함하는 화합물이다. 예를 들면, 산화제는 과산화수소, 벤질 퍼옥사이드, 소듐 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 퍼아세트산, 과황산, 과요오드화산, 모노과산화황산(monopersulfuric acid), 디과산화황산(dipersulfuric acid) 또는 그의 염 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
산화제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.01 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 우수한 연마 성능 및 단차 개선 효과가 있을 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 산 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
산은 CMP 슬러리 조성물의 안정성을 개선하고 CMP 슬러리 조성물의 pH를 조절하게 할 수 있다. 산은 무기산, 유기산 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 무기산은 질산, 황산, 염산, 인산 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 유기산은 아세트산, 시트르산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 락트산, 말산, 말레산, 옥살산, 프탈산, 숙신산, 타르타르산 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
무기산은 CMP 슬리리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%, 더 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있다. 유기산은 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%, 더 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 상기 pH를 맞추기 위해 pH 조절제를 더 포함할 수도 있다. pH 조절제는 염기 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등을 포함할 수 있다. pH 조절제는 CMP 슬러리 조성물 중 0.001 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
CMP 슬러리 조성물은 계면활성제, 분산제, 개질제, 표면활성제 등의 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 금속 배선 연마 방법은 본 발명의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 사용해서 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
1
(A) 금속 산화물 연마제로서 평균 입경이 45nm인 실리카(FUSO, PL-2, 비구형), 화학식 1의 화합물, (B) 글리신, (C) 1H-1,2,3-트리아졸을 혼합하고, 나머지로 극성 용매인 탈이온수를 혼합하여 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
CMP 슬러리 조성물은 (A) 금속 산화물 연마제 0.1 중량%, (B) 글리신 1.2 중량%, (C) 1H-1,2,3-트리아졸 0.02 중량%, 화학식 1의 화합물 0.01 중량%, 과산화수소 1.0 중량%, 및 잔량의 탈이온수를 포함한다. 슬러리 조성물의 pH는 KOH로 조절하고 7이 되도록 하였다.
실시예
2 내지
실시예
9 및
비교예
1
실시예 1에서, CMP 슬러리 조성물 중 각 성분의 함량(중량%)을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 CMP 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 슬러리 조성물에 대해 미생물 오염 면적을 하기 방법에 따라 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
미생물 오염 면적(단위: % ): 실시예와 비교예에서 제조한 슬러리 조성물 1,000g을 2L 플라스크에서 2,000rpm으로 2시간 동안 교반시킨 혼합물을 고압 분산 방법을 이용하여 분산시켰다. 얻은 슬러리를 공극 크기 0.2㎛ 필터를 이용하여 필터하였다. 얻은 샘플에 효모, 곰팡이 및 박테리아를 오염시킨 후에 샘플 0.5ml를 배양지 Potato Dextrose Agar Medium(3M社)에서 5일 동안 60℃에서 배양시켜 배양지 전체 면적에 대하여 생성된 배양균의 총 면적의 비율(%)를 측정하였다.
(A) | (B) | (C) | pH | 미생물 오염 면적(%) | |||
화합물 | 함량 | ||||||
실시예1 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 1 | 0.01 | 7 | 5 |
실시예2 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 1 | 0.03 | 7 | 1 |
실시예3 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 1 | 0.1 | 7 | 0 |
실시예4 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 2 | 0.01 | 7 | 2 |
실시예5 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 2 | 0.03 | 7 | 1 |
실시예6 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 2 | 0.1 | 7 | 0 |
실시예7 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 3 | 0.01 | 7 | 3 |
실시예8 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 3 | 0.03 | 7 | 2 |
실시예9 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | 화학식 3 | 0.1 | 7 | 0 |
비교예1 | 0.1 | 1.2 | 0.02 | - | - | 7 | 39 |
*표 1에서
화학식 1: Solvay社
화학식 2: Aldrich社
화학식 3: Aldrich社
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 미생물 오염 면적이 작아서, CMP 슬러리 조성물의 저장 안정성이 높고, 금속 산화물 연마제의 응집을 막아서 연마 성능 저하를 막고 반도체 제조 공정에 있어서 CMP 슬러리 조성물의 여과 시 필터 막힘이 없도록 하여 반도체 제조 공정의 공정성을 높일 수 있었다.
반면에, 본 발명의 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 중 1종 이상의 화합물을 포함하지 않는 비교예 1은 미생물의 번식이 심하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (7)
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 CMP 슬러리 조성물은 pH가 4 내지 10인 것인, 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 착화제는 아미노산 또는 그의 염을 포함하는 것인, 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제4항에 있어서, 상기 아미노산은 글리신인 것인, 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 부식방지제는 트리아졸, 테트라졸 중 1종 이상을 포함하는 것인, 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 금속 배선 연마용 CMP 슬러리 조성물을 이용한 금속 배선 연마 방법.
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JP2000109805A (ja) * | 1998-10-08 | 2000-04-18 | Hitachi Chem Co Ltd | Cmp研磨剤及び基板の研磨方法 |
WO2012008237A1 (ja) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | 日立化成工業株式会社 | 銅研磨用研磨液及びそれを用いた研磨方法 |
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WO2012008237A1 (ja) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | 日立化成工業株式会社 | 銅研磨用研磨液及びそれを用いた研磨方法 |
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