DE60115463T2 - Spektrometrisches instrument mit kleinem brennfleck und reduzierter polarisation - Google Patents
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Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft Spektrometrieinstrumente, spektroskopische Reflektometer und Durchstrahlungsspektrophotometer und betrifft insbesondere diejenigen Spektroskopieinstrumente, die ein Mikroskopobjektiv und zugehörige optische Abbildungskomponenten für eine mit kleinem Lichtpunkt erfolgende Betrachtung einer zu messende Beugungsmerkmale aufweisenden Probe verwenden.
- STAND DER TECHNIK
- Proben mit gitterartigen Strukturen beeinflussen die Amplitude und Phase des Lichts, das sie für verschiedene Einfallspolarisationen unterschiedlich reflektieren oder durchlassen. Dasselbe gilt auch für doppelbrechende Proben oder Stapel von dünnen Schichten bei einem anderen als senkrechten Einfall. Dies kann ein Problem sein, wenn Messungen mit einigen photometrischen Instrumenten durchgeführt werden. In Lithographieanwendungen kann das Ermitteln der Linienbreite oder des Profils von Beugungsmustermerkmalen, die auf einem Halbleiterwafer oder einer Photomaske ausgebildet sind, beispielsweise durch Messen des Reflexionsvermögens oder anderer optischer Eigenschaften bei senkrechtem oder fast senkrechtem Einfall (nachstehend gemeinsam als quasi senkrechter Einfall bezeichnet) mit einem Reflektometer mit kleinem Lichtpunkt oder einem Durchstrahlungsspektrophotometer mit kleinem Lichtpunkt durchgeführt werden. Das spektrale Reflexionsvermögen oder der spektrale Durchlassgrad der gemessenen Probe hängt in einem gewissen Ausmaß vom Polarisationsgrad des einfallenden Lichts und der Orientierung des Wafers ab.
- Bei einigen Instrumenten ist es möglich, die Probe so zu orientieren, dass die gitterartigen Strukturen des Musters (oder die optische Achse einer doppelbrechenden Oberfläche oder eines Dünnschichtstapels) in einer bekannten und konsistenten Richtung relativ zum einfallenden Licht des Instruments dargeboten werden. Irgendwelche systematischen Fehler aufgrund der Polarisation können dann während der Datenverarbeitung minimiert werden. Das heißt, durch sorgfältiges Charakterisieren der Polarisationseigenschaften der Optik und Modellieren der Wirkung auf die Reaktion einer Probe bei einer speziellen Probenorientierung relativ zum polarisierten Licht können die gemessenen Daten verarbeitet werden, um den Polarisationseffekt zu beseitigen, vorausgesetzt, dass die Probe in der modellierten Orientierung gemessen wird. Es ist jedoch nicht immer möglich, eine festgelegte Probenorientierung zum Messinstrument vorzusehen. Wafertransportsysteme, die mit Lithographiebahnen verbunden sind, präsentieren die Proben häufig dem Messinstrument in einer konsistenten, aber unbekannten Orientierung, über die das Messinstrument selbst keine Kontrolle hat. Poliervorrichtungen erzeugen eine willkürliche Probenorientierung. Daher wäre es bevorzugt, wenn die Beleuchtungs- und Sammeloptik des Instruments nichtpolarisierend wäre, so dass die Ausrichtung des Wafers nicht nötig wäre.
- In der Vergangenheit stellte die Auswirkung der Instrumentenpolarisation auf die Messergebnisse nur ein geringes Problem dar, das typischerweise ignoriert wurde, außer bei denjenigen Instrumenten, bei denen die Polarisation selbst der gemessene Parameter ist. Polarimeter und Ellipsometer verwenden absichtlich einfallendes Licht mit bekannter Polarisation. Bis in jüngerer Zeit wurden außerdem Spektrometrieinstrumente nicht zum Messen der Linienbreite, des Profils usw. von gitterartigen Strukturen verwendet.
- Eine ungewollte Polarisation in der Optik kann durch Polarisationselemente wie z.B. geneigte Umlenkspiegel, Strahlteiler, geneigte Glasoberflächen, Prismen, und Spektrometergitter verursacht werden. (In diesem Zusammenhang kann "Polarisation" eine teilweise Polarisation oder in gewisser Weise die Beeinflussung des Polarisationszustandes bedeuten.) Eine frühere Lösung bestand darin, den Polarisationseffekt von Instrumentenkomponenten durch sorgfältiges Anordnen der Einfallsebenen der geneigten Komponenten im System zu verringern, so dass für jede derartige geneigte Komponente das Instrument auch eine ähnliche Komponente aufweist, die in der senkrechten Ebene geneigt ist, um den Polarisationseffekt der ersten aufzuheben. Diese Verwendung von Komponentenpaaren erfordert mehr Platz für die Optik, so dass sie nicht verwendet werden kann, wenn ein kompaktes System erforderlich ist. Das Paarungsverfahren kann nicht verwendet werden, um den Polarisationseffekt in der Spektrometerkomponente des Systems zu mildern. Bei monolithischen Zeiss-Spektrometern wird unter anderem Licht mit einem faseroptischen Bündel gekoppelt, das die Polarisation verwürfelt.
- Depolarisatoren verschiedener Arten sind bekannt. Faserdepolarisatoren können nicht im Abbildungsweg verwendet werden, da sie auch die Information über das Bild verwürfeln würden. Keildepolarisatoren mit einer doppelbrechenden Keilplatte und einer hinsichtlich des Index abgeglichenen nicht-doppelbrechenden Platte müssen korrekt zur Polarisation des zu depolarisierenden Lichts orientiert werden. Da sie ein seitlich versetztes Doppelbild erzeugen, sind sie für Abbildungssysteme nicht gut geeignet. Lyot-Depolarisatoren mit zwei nichtkeilförmigen doppelbrechenden Platten, deren Achsen in 45° zueinander liegen, sind kommerziell erhältlich. Sie wurden vorher in Abbildungsspektroradiometern und Spektropolarimetern für Teleskope, beispielsweise an einem Satelliten, der rückgestreute Strahlung von der Erde beobachtet, um die Atmosphären-Ozonverarmung zu überwachen, verwendet. Im Gegensatz zu Faser- und Keildepolarisatoren sind Lyot-Depolarisatoren bilderhaltend und sind daher für Abbildungssysteme geeignet.
- Der nächstliegende Stand der Technik,
US 4 712 912 B , offenbart den Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Lichtleiter dient als Polarisationsverwürfelungselement. Der Lichtleiter ist jedoch für die übertragenen Lichtstrahlen nicht bilderhaltend. - Im optischen Streulichtverhinderungssystem von
US 5 638 207 muss die Flughöhe des Magnetkopfs über der Oberfläche einer magnetischen Glasscheibe erfasst werden. Ein Lyot-Filter wird verwendet, um das photoelastische Phänomen, das durch die rotierende Glasscheibe eingeführt wird, zu beseitigen. Streulicht, das sich aus der Objektivlinse des Systems ergibt, wird unterdrückt, wobei das Lyot-Filter zwischen dem Magnetkopf und der Vorderseite des Objektivlinsensystems angeordnet ist. - Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines einen kleinen Lichtpunkt aufweisenden Spektrometrieinstruments sowie seine Anwendung mit der Fähigkeit der Musterbetrachtung zum Messen von gitterartigen oder anderen Beugungsmusterstrukturen auf Halbleiterwafern, Photomasken und dergleichen, wobei die Einführung von optischen Artefakten durch das Instrument selbst minimiert wird.
- Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 bzw. 12 definiert. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die Aufgabe wurde durch ein Spektrometrieinstrument nach Anspruch 1 gelöst. Ein Strahlteiler ist das letzte signifikante Polarisationselement im Beleuchtungsweg eines solchen Spektrometrieinstruments vor der Probe. Vorzugsweise ist ein Lyot-Depolarisator in einem kollimierten Teil des Lichtweges angeordnet, um die Erzeugung eines im Brennpunkt versetzten Doppelbildes zu vermeiden. Der Lyot-Depolarisator verändert die Polarisation räumlich nicht wie Keildepolarisatoren. Vielmehr verändert der Lyot-Depolarisator die Polarisation mit der Wellenlänge. Das sinusförmig gestörte Spektrum, das sich ergibt, kann durch Datenverarbeitungsverfahren entfernt werden. Wenn der Depolarisator dick genug gemacht wird oder aus einem stark doppelbrechenden Material wie z.B. Calcit oder Alpha-Bariumborat besteht, kann die Sinusstörung dann viel schmäler sein als die Wellenlängenauflösung des Instruments. In diesem Fall wäre die Störung nicht nachweisbar und keine Verarbeitung wäre erforderlich, um sie zu entfernen. Der einzige Nachteil der Verwendung von Calcit für das Depolarisatormaterial besteht darin, dass es nicht so viel UV-Licht durchlässt wie Quarz. Ein Nachteil von Alpha-Bariumborat sind seine hohen Kosten. Wenn sowohl das Beleuchtungslicht als auch das gesammelte Licht durch denselben Depolarisator laufen, besteht eine bevorzugte Orientierung für den Depolarisator.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spektrometrieinstruments. -
2 und3 sind schematische Draufsichten auf zwei alternative Ausführungsbeispiele eines Spektrometrieinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eines ein spektroskopisches Reflektometer mit nichtsenkrechtem Einfall und nicht-senkrechter Reflexion ist und das andere ein Durchstrahlungsspektrophotometer ist. - BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
- Mit Bezug auf
1 weist ein bevorzugtes Spektrometrieinstrument eine Lichtquelle (nicht dargestellt) mit sichtbarem und UV-Licht auf, die mit einer Quellenfaser11 gekoppelt ist. Das vom Instrumentenende der Faser11 austretende Licht wird durch eine Linse13 kondensiert und durch einen Umlenkspiegel15 zu einem Strahlteiler17 gelenkt. Die Linse13 erzeugt ein Bild des Faserendes direkt nach dem Umlenkspiegel15 , um eine Kohler-Beleuchtung für das Objektiv21 vorzusehen. Strahlen, die zwischen der Linse13 und dem Objektiv21 kollimiert werden, werden auf einen Punkt an der Probe fokussiert. Ein Teil des Beleuchtungslichts wird durch den Strahlteiler durchgelassen, um einen Bezugsstrahl zu bilden, der durch Spiegel20 umgelenkt wird, dann durch die Linse22 auf eine Lochblendenöffnung24 fokussiert wird. Licht, das durch die Lochblende hindurchtritt, wird durch eine Faser26 einer Spektrometerkomponente28 zugeführt. Der Strahlteiler17 reflektiert den anderen Teil des Beleuchtungslichts, der durch einen Lyot-Depolarisator19 gelenkt wird, dann durch ein Mikroskopobjektiv21 durch ein Fenster23 im Instrument auf einen kleinen Punkt25 auf einer Probe27 fokussiert wird. Der Strahlteiler ist vorzugsweise vielmehr ein Plattenstrahlteiler als ein Würfelstrahlteiler, um Phantomreflexionen und eine Verschlechterung des Kitts im UV-Licht zu vermeiden. Der Depolarisator19 kann in einem geringen Winkel orientiert sein, um eine Reflexion zu vermeiden. Das Licht zwischen dem Strahlteiler17 und dem Depolarisator19 sollte vorzugsweise kollimiert werden, um Aberrationen zu minimieren. Der Träger29 für die Probe27 muss keine Fähigkeit zum Ausrichten der Probe aufweisen. - Alternativ könnte das Spektrometer gegen einen Photodetektor ausgetauscht werden und die Lichtquelle könnte ein Abtastmonochromator sein. In diesem Fall wird nacheinander jedes Wellenlängenband gemessen.
- Das reflektierte Licht von der Probe
27 wird durch das Mikroskopobjektiv21 auf eine Spektrometerkomponente41 über den Depolarisator19 , den Strahlteiler17 , die Umlenkspiegel31 und33 , die Linse35 , den Lochblendenspiegel37 und die optische Faser39 abgebildet. Diesem Instrument ist eine Kamera beigefügt, die aus einer LED47 , einer Fresnel-Linse48 , einem Strahlteilungsspiegel49 , einer Abbildungslinse51 und einer CCD-Matrix53 besteht. Die Kamera kann verwendet werden, um einen allgemeinen interessierenden Bereich auf der Probe zur anschließenden Messung durch das mikroskopische Spektrometersystem aufzufinden. Das Mikroskopobjektiv21 , der Lyot-Depolarisator19 , der Strahlteiler17 und ein Umlenkspiegel31 zusammen mit einigem der Kameraoptik können zusammen in einem beweglichen Kopf55 montiert werden, der zur Parallelverschiebung in der seitlichen X-Richtung in der Lage ist. Die Bewegung in der anderen Y-Richtung wird durch Parallelverschiebung der im Diagramm gezeigten gesamten optischen Rückebene durchgeführt. Alternativ kann die Probe gedreht werden (θ-Richtung) und die Optik entlang des Radius der Probe bewegt werden. Die restliche Achse der seitlichen Parallelverschiebung der Optik kann verwendet werden, um die radiale Achse auf das Probendrehzentrum auszurichten. Eine Fokussierbewegung in Längsrichtung (z) kann entweder durch Bewegen des Objektivs21 oder des Probenträgers29 oder beider durchgeführt werden. - Lyot-Depolarisatoren sind beispielsweise von Karl Lambrecht und anderen Herstellern von optischen Komponenten kommerziell erhältlich. Sie bestehen im Allgemeinen aus zwei gestapelten Platten aus einem doppelbrechenden Kristallmaterial wie z.B. Quarz oder Calcit. Die Platten weisen beide eine gleichmäßige Dicke auf, wobei eine Platte zweimal so dick ist wie die andere. Die dünnere Platte ist gewöhnlich 2 Millimeter dick. Die Doppelbrechungsachsen des kristallinen Plattenmaterials sind so orientiert, dass die Achse einer Platte in 45° zur Achse der anderen Platte liegt. Die Platten weisen eine Phasenverschiebung auf, die stark von der Wellenlänge abhängt, so dass diese Art von Depolarisator die Polarisation periodisch als Funktion der optischen Frequenz des Lichts ändert. Die durch den Rest der Optik im System eingeführte Polarisation erzeugt dann eine sinusförmige Welligkeit im gemessenen Spektrum. Die Periode dieser sinusförmigen Störung ist hinsichtlich der Wellenzahl fast konstant, so dass, wenn die Daten über Intervalle gleich ganzzahligen Vielfachen der Welligkeitsperiode gemittelt werden, die Auswirkung der sinusförmigen Variation und folglich der Instrumentenpolarisation beseitigt wird. Eine weitere Art und Weise, in der die Auswirkung der sinusförmigen Welligkeit während der Datenverarbeitung mathematisch beseitigt werden kann, besteht in der Regression, um das theoretische Spektrum mit bester Anpassung für die sinusförmig gestörten Daten zu finden, wobei ein idealer Depolarisator angenommen wird. Das beste theoretische Spektrum folgt natürlich der Mitte des gestörten Spektrums. Die Störungen können nicht ersichtlich sein, wenn der Depolarisator dick genug ist oder aus Calcit oder Alpha-Bariumborat hergestellt ist.
- Es gibt andere mögliche Konstruktionen für ein Polarisationsverwürfelungselement. Mehr als zwei Platten können beispielsweise verwendet werden und verschiedene Kombinationen von Achsenorientierung oder Dicke können mit fast derselben Leistung verwendet werden. Eine einzelne Platte kann sogar verwendet werden, wenn ihre optische Achse in 45 Grad zur Polarisationsrichtung der Probe gehalten wird. Beliebige dieser alternativen Konstruktionen können anstelle von oder in Kombination mit einem Lyot-Depolarisator verwendet werden.
- Die Polarisation kann auch durch Verändern des Polarisationszustandes mit der Zeit und Mitteln eines Detektorsignals über die Zeit wirksam verwürfelt werden. Der Polarisationszustand kann beispielsweise durch Drehen eines optischen Elements zwischen der Probe und einer anderen Polarisationsoptik verändert werden, wenn das Signal erfasst wird.
- Wenn das Beleuchtungslicht und das reflektierte Licht durch denselben Depolarisator laufen, wie in
1 gezeigt, tritt eine gewisse Empfindlichkeit gegen die Drehorientierung der Probe auf, die sich nur langsam mit der Wellenlänge ändert. Dieser Effekt kann durch Ausrichten des Depolarisators derart, dass die dünne Platte dem Wafer zugewandt ist und die optische Achse der dickeren Platte zur Ebene des Einfalls auf den Strahlteiler17 parallel ist, minimiert werden. Dieser Effekt kann auch durch Bedecken eines Teils der Öffnung des Objektivs21 mit einem Depolarisator mit einer anderen Dicke oder Orientierung minimiert werden, aber dies verschlechtert die Bildqualität geringfügig. - Zusätzlich zur Verwendung des Lyot-Depolarisators können andere Verfahren zum Minimieren der Polarisation, insbesondere im Abbildungsweg, eine Komponentenpaarung mit senkrechten Neigungsebenen und die Verwendung von Spektrometern mit optischen Polarisationsverwürfelungsfasern umfassen. Die Hauptrolle des Lyot-Depolarisators besteht im Sicherstellen einer depolarisierten Beleuchtung der Probe und darin, das gebeugte Licht von der Probe zu depolarisieren, bevor es mit irgendwelchen gegen die Polarisation empfindlichen Komponenten im Abbildungsweg des Systems in Wechselwirkung tritt.
- Mit Bezug auf die
2 und3 muss das Spektrometrieinstrument kein Reflektometer mit senkrechtem Einfall wie in1 sein, sondern könnte für eine fast senkrechte spektroskopische Reflektometrie oder für Durchstrahlungsspektroskopie modifiziert werden. In jedem Fall kann die Polarisation mit der optischen Frequenz verändert werden, indem Lyot-Depolarisatoren in die Lichtwege eingefügt werden. In2 unterscheidet sich ein spektroskopisches Reflektometer mit nicht-senkrechtem Einfall vom spektroskopischen Reflektometer von1 , indem es separate Lichtwege für Beleuchtungslicht und reflektiertes Licht mit einem Paar von Mikroskopobjektiven65 und73 und mindestens einem und möglicherweise zwei Depolarisationselementen63 und/oder75 aufweist. Die Beleuchtungsoptik61 , die beispielsweise der optischen Faser11 , der Kondensorlinse13 und dem Umlenkspiegel15 in1 entspricht, liefert Licht62 , das durch einen ersten Lyot-Depolarisator63 gelenkt wird und dieses durch ein Mikroskopobjektiv61 auf einen kleinen Punkt67 auf einer Probe69 fokussiert wird. Licht72 , das von der Probe69 reflektiert wird, wird durch ein zweites Mikroskopobjektiv73 gesammelt, durch einen zweiten Lyot-Depolarisator75 zu einer Sammeloptik77 , beispielsweise entsprechend den Elementen33 –41 in1 und mit einer Spektrometerkomponente wie dem Element41 von1 geleitet. In3 weist ein Durchstrahlungsspektrometrieinstrument für Durchstrahlungsproben89 auch Paare von Depolarisatoren83 und95 und Mikroskopobjektive85 und93 in separaten Beleuchtungs- und Sammellichtwegen auf, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Probenstelle befinden. Eine Beleuchtungsoptik81 sieht Licht82 vor, dessen Polarisation durch den Lyot-Depolarisator83 mit der Wellenlänge verändert wird, welches dann durch ein Mikroskopobjektiv85 auf einen Punkt89 auf der Probe89 fokussiert wird. Licht92 , das durch die Probe89 durchgelassen wird, wird durch das Objektiv93 gesammelt, wieder depolarisiert95 und zur Sammeloptik97 gesandt, die ein Spektrometer umfasst. Eines oder mehrere der Mikroskopobjektive in irgendeinem der Ausführungsbeispiele könnte katadioptrisch sein, das heißt Spiegelelemente umfassen, in welchem Fall ein gewisser Vorteil für die Anordnung der Depolarisatoren zwischen dem Objektiv und der Probenstelle bestehen kann, selbst wenn diese Positionierung die chromatische Aberration steigern kann. Wenn entweder die Beleuchtungsoptik61 oder81 oder die Sammeloptik77 oder97 derart sind, dass sie das Licht nicht signifikant polarisieren, dann könnte der Depolarisator63 ,75 ,83 oder95 auch aus diesem Weg entfernt werden.
Claims (15)
- Spektrometrieinstrument zum Messen von Eigenschaften einer Probe (
27 ) mit: einem Probenträger (29 ), einer Lichtquelle (11 ), einem Mikroskopsystem mit einem Beleuchtungs- und einem Sammellichtweg mit mindestens einem Mikroskopobjektiv (21 ) in dem Beleuchtungs- und dem Sammellichtweg, wobei zumindest einige Komponenten (15 ,17 ) des Mikroskopsystems von Natur aus eine Polarisation oder teilweise Polarisation in die Lichtwege einführen, wobei das Mikroskopsystem mindestens ein Polarisationsverwürfelungselement (19 ) aufweist, das sich in mindestens einem der Lichtwege zwischen den eine Polarisation einführenden Komponenten (15 ,17 ) und dem Mikroskopobjektiv (21 ) befindet; und einem Detektor (41 ), der einen Teil des durch das Mikroskopsystem gesammelten Lichts empfängt; dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsverwürfelungselement (19 ) bilderhaltend ist. - Instrument nach Anspruch 1, wobei der Detektor (
41 ) ein Spektrometer ist. - Instrument nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtquelle (
11 ) ein Monochromator ist. - Instrument nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polarisationsverwürfelungselement (
19 ) einen Lyot-Depolarisator aufweist. - Instrument nach Anspruch 4, welches ferner einen Datenprozessor zum Empfangen von Messdaten vom Spektrometer aufweist, wobei der Prozessor von der Wellenlänge abhängige Störungen in den Messdaten beseitigt, die an dem Lyot-Depolarisator liegen.
- Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest einige Komponenten des Mikroskopsystems innerhalb eines beweglichen Kopfs (
55 ) enthalten sind. - Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponenten, die die Polarisation einführen, einen Strahlteiler (
17 ) aufweisen, der den Beleuchtungs- und den Sammellichtweg auftrennt. - Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Mikroskopsystem ein Reflektometer ist, wobei der Sammellichtweg ein Reflexionslichtweg für Licht ist, das auf eine Probe (
69 ) gerichtet und von dieser reflektiert wird. - Instrument nach Anspruch 8, wobei das Reflektometer für einen senkrechten Einfall und eine senkrechte Reflexion des Lichts mit einem einzelnen Mikroskopobjektiv (
21 ) in sowohl dem Beleuchtungs- als auch dem Sammellichtweg angeordnet ist. - Instrument nach Anspruch 8, wobei das Reflektometer für einen nicht-senkrechten Einfall und eine nichtsenkrechte Reflexion des Lichts angeordnet ist.
- Instrument nach Anspruch 2, wobei das Mikroskopsystem ein Spektrophotometer ist, wobei sich Komponenten des Mikroskopsystems für den Beleuchtungs- und den Sammellichtweg auf entgegengesetzten Seiten eines Probenorts befinden.
- Verwendung des Instruments nach Anspruch 1, um eine Probe zu messen, die den Polarisationszustand von gesammeltem Licht beeinflusst.
- Verwendung des Instruments nach Anspruch 1, um eine Probe zu messen, die doppelbrechend ist.
- Verwendung des Instruments nach Anspruch 1, um eine Probe mit einer gitterartigen Struktur zu messen.
- Verwendung des Instruments nach Anspruch 1, um eine Probe (
27 ) zu messen, die einen Halbleiterwafer oder eine Photomaske aufweist.
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| US20050201419A1 (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-15 | Nokia Corporation | System and associated terminal, method and computer program product for synchronizing distributively presented multimedia objects |
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| JP3177104B2 (ja) | 1994-09-16 | 2001-06-18 | 日本アイ・ビー・エム株式会社 | フレア防止光学系、フレア防止方法、浮上量測定装置 |
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| JP3563800B2 (ja) * | 1995-01-09 | 2004-09-08 | オリンパス株式会社 | 観察光学装置 |
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