(57)【要約】【課題】液処理装置において、回転する基板と、当該基板の下方位置にてスピンチャックの周方向に沿って環状に設けられる環状部との擦れを、精度高く検出すること。【解決手段】前記スピンチャックに保持されて回転する基板と前記環状部との接触により発生する接触音を増幅させるために、当該環状部に設けられる音増幅部と、前記環状部を伝播する固体伝播音を感知して感知信号を出力する振動センサと、前記感知信号に基づいて、前記基板と前記環状部との擦れを検出するための検出部と、を備えるように液処理装置を構成する。固体伝播音は伝播距離が長くても減衰しにくいので、感知信号が正確に振動センサに伝播する。それによって、精度高い検出を行うことができる。【選択図】図１
2014154814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をスピンチャックに保持し、処理液を前記基板表面に供給して液処理を行う液処理装置において、
前記スピンチャックに保持された基板の下方位置にて、スピンチャックの周方向に沿って環状に設けられた環状部と、
前記スピンチャックに保持されて回転する基板と前記環状部との接触により発生する接触音を増幅させるために、当該環状部に設けられる音増幅部と、
前記環状部を伝播する固体伝播音を感知して感知信号を出力する振動センサと、
前記感知信号に基づいて、前記基板と前記環状部との擦れを検出するための検出部と、
を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記音増幅部は、棒状部材であることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
【請求項３】
前記棒状部材は、前記振動センサに接して設けられることを特徴とする請求項２記載の液処理装置。
【請求項４】
前記棒状部材は、ロックウェル硬度M８５以上の樹脂により構成されることを特徴とする請求項２または３記載の液処理装置。
【請求項５】
前記音増幅部は、前記環状部の頂部よりも上方側に突出していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項６】
前記基板は側端に切り欠きが設けられた半導体ウエハであり、
前記音増幅部は、前記切り欠きを形成する基板の側壁と接触して接触音を発生させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項７】
前記音増幅部は、基板の端部と接触したときの接触音を増幅させる凹凸部であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記基板の回転速度と、前記感知信号とに基づいて前記擦れの有無を検出することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の液処理装置。
【請求項９】
前記検出部は、前記振動センサからの感知信号に基づいて得られる周波数スペクトルに基づいて、前記基板と前記環状部との擦れを検出することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板をスピンチャックに保持して液処理を行う液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対するフォトリソグラフィ工程では、例えばウエハの表面にレジスト液などを供給して膜を形成したり、洗浄液を供給して洗浄する液処理が行われる。この液処理を行う装置としては、ウエハの裏面を吸着保持するスピンチャックと、ウエハの中心部に処理液を供給するノズルと、前記スピンチャックを回転させて前記処理液を遠心力によりウエハの周縁部へ広げる回転駆動部と、前記スピンチャックを取り囲むカップと、を備えている。前記カップは、前記スピンチャックに保持されたウエハの下方に設けられる環状部を備えている。特許文献１には、そのような液処理装置であるレジスト塗布装置について記載されている。
【０００３】
前記カップを初めとする前記液処理装置の各部を構成する構成部材は、作業員が目視及び計測冶具を使用することにより組み付けられる。各構成部材が正常に組み付けられた際には、特定の箇所が押圧されたり遮光されるように構成される。そして、押圧される箇所には、電気接点式スイッチや光学式スイッチが設けられ、そのように押圧や遮光がなされるか否かでスイッチのオンオフが切り替わり、組み付けが正常か異常かを判別できるように構成されている。組み付けを正常に行うことで、液処理中に回転するウエハが、カップに擦れないようにしている。しかし、前記処理液として可燃性のものを使用する場合、上記のスイッチによる爆発を防ぐための対策が必要になるため、その対策にコストがかかってしまう。
【０００４】
また、構成部材はその形状に個体差がある。この個体差によって、上記のスイッチによる判定では正常に組み付けられていることになっていても、実際には前記カップの環状部とウエハの裏面との間に前記擦れが起きる場合がある。また、正常に組み付けを行っても、装置の使用を続けることで構成部材が処理液に曝されて劣化し、経時的に変形する場合があり、それによって前記環状部とウエハの裏面との擦れが起きる場合がある。その他に、ウエハが反りを有していたり、組み付けに人為的なミスが起きることにより、前記擦れが起きるおそれもある。
【０００５】
そのようにウエハの裏面が環状部に擦れるとパーティクルが発生してしまうし、ウエハの裏面に傷が付いてしまう。裏面に傷が付いたウエハが露光装置に搬送されて、その表面のレジスト膜が露光される場合、前記傷によって露光時のフォーカスがずれてしまい、正常に露光が行えなくなるおそれがある。このような擦れの発見に要する時間が長くなるほど、前記液処理装置によるウエハの処理枚数が多くなり、そのように傷付けられるウエハの枚数が増えるため、当該擦れを速やかに発見することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、液処理装置において、回転する基板と、当該基板の下方位置にてスピンチャックの周方向に沿って環状に設けられる環状部との擦れを、精度高く検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液処理装置は、基板をスピンチャックに保持し、処理液を前記基板表面に供給して液処理を行う液処理装置において、
前記スピンチャックに保持された基板の下方位置にて、スピンチャックの周方向に沿って環状に設けられた環状部と、
前記スピンチャックに保持されて回転する基板と前記環状部との接触により発生する接触音を増幅させるために、当該環状部に設けられる音増幅部と、
前記環状部を伝播する固体伝播音を感知して感知信号を出力する振動センサと、
前記感知信号に基づいて、前記基板と前記環状部との擦れを検出するための検出部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転する基板と当該基板の下方に設けられる環状部との接触により発生する接触音を増幅させるための音増幅部と、環状部を伝播する固体伝播音を感知して感知信号を出力する振動センサと、前記感知信号に基づいて、前記基板と前記環状部との擦れを検出するための検出部と、が設けられる。固体伝播音は空気伝播音に比べて伝播距離による減衰が抑えられるので、前記擦れの検出を精度高く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レジスト塗布装置の縦断側面図である。
【図２】前記レジスト塗布装置を構成するカップの分解斜視図である。
【図３】前記カップを構成する内カップ及びウエハの平面図である。
【図４】前記ウエハと前記内カップに設けられるピンとを示す平面図である。
【図５】前記レジスト塗布装置に設けられる制御部のブロック図である。
【図６】ウエハに擦れが起こらない状態でスピンコーティングを行う説明図である。
【図７】ウエハに擦れが起こらない状態でスピンコーティングを行う説明図である。
【図８】擦れの有無を検出するフローチャートである。
【図９】前記内カップの振動センサからの出力を示すグラフ図である。
【図１０】ウエハに擦れが起きる状態でスピンコーティングを行う説明図である。
【図１１】前記内カップの振動センサからの出力を示すグラフ図である。
【図１２】前記出力から得られる周波数スペクトルの一例を示すグラフ図である。
【図１３】前記出力から得られる周波数スペクトルの一例を示すグラフ図である。
【図１４】前記内カップの他の構成を示す縦断側面図である。
【図１５】他のレジスト塗布装置の縦断側面図である。
【図１６】前記レジスト塗布装置の内カップ及びウエハの平面図である。
【図１７】さらに他のレジスト塗布装置の縦断側面図である。
【図１８】前記レジスト塗布装置の内カップ及びウエハの平面図である。
【図１９】前記内カップに設けられる突部の側面図である。
【図２０】評価試験の結果を示すグラフである。
【図２１】評価試験の結果を示すグラフである。
【図２２】評価試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の液処理装置の一実施形態であり、ウエハＷにレジスト液を供給してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置１について、図１の縦断側面図を参照して説明する。レジスト塗布装置１は、ウエハＷの裏面中央部を真空吸着することにより、当該ウエハＷを水平に保持するスピンチャック１１を備えている。このスピンチャック１１は、下方より軸部１２を介して回転駆動部１３に接続されており、当該回転駆動部１３により鉛直軸回りに回転することができる。
【００１２】
スピンチャック１１の下方側には、軸部１２を取り囲んで円形板１４が設けられる。円形板１４に設けられる３つの開口部１５を介して３本の昇降ピン１６が昇降する（図１では開口部１５及び昇降ピン１６は、２つのみ図示している）。レジスト塗布装置１の外部の搬送アームとスピンチャック１１との間で、ウエハＷを受け渡すことができる。図中１７は、昇降ピン１６を昇降させる昇降機構である。
【００１３】
前記スピンチャック１１を取り囲むようにしてカップ体２が設けられている。カップ体２は、回転するウエハＷより飛散したりこぼれ落ちた廃液を受け止めると共に、当該廃液をレジスト塗布装置１外に排出するためにガイドする。図２のカップ体２の分解斜視図も参照しながら説明する。カップ体２は、内カップ２１と、中間カップ３１と、外カップ４１とから構成される。
【００１４】
環状部をなす内カップ２１は例えばテトラフルオロエチレンなどの樹脂により構成され、前記円形板１４の周囲にリング状に設けられている。この内カップ２１は、ウエハＷよりこぼれ落ちた廃液を、ウエハＷの外側下方へとガイドする役割を有している。内カップ２１は、その断面形状が山型に形成された山型ガイド部２２と、山型ガイド部２２の外周端から下方に伸びた環状の垂直壁２３、とを備えている。山型ガイド部２２の頂部は、内カップ２１の外側へと斜め上方に突出した環状の突壁部２４を構成している。この突壁部２４は、ウエハＷの周縁から例えば十数ミリ中心側へ寄った位置の投影領域からウエハＷの裏面周縁より数ミリ中心側へ寄った位置へ向けて、斜め上方に伸びるように構成される。この突壁部２４は、ウエハＷの処理中に発生したミストがウエハＷの裏面に回り込んで付着することを防ぐために設けられている。レジスト塗布装置１が正常に組立てられている場合、突壁部２４の上端からスピンチャック１１に載置されたウエハＷの裏面までの距離は、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００１５】
山型ガイド部２２において、突壁部２４の外側には垂直方向に伸びるピン２５が設けられている。音増幅部を構成するピン２５は例えば円形の棒状に形成され、その上端の高さＨ１は、前記突壁部２４の上端の高さＨ２よりも高い。ピン２５下部側は内カップ２１に埋め込まれ、その下端は山型ガイド部２２の下側の壁部に設けられた振動センサ５１に接続されている。
【００１６】
この振動センサ５１としては、例えば公知のものが用いられる。具体的には、例えば人体の頭骨を伝わる骨導音と電気信号とを互いに変換する骨伝導スピーカあるいは骨伝導マイクロフォンとして用いられる機器により、振動センサ５１を構成することができる。図１において、鎖線の矢印の先には振動センサ５１を拡大し、その縦断側面の概略を示しており、図中５２は筐体、図中５３は筐体５２内に設けられる支持部である。図中５４は、その中央部が前記支持部５３に支持される円形の圧電素子であり、例えば圧電セラミックスにより構成される。図中５５は、圧電素子５４の周端を囲うようにリング状に設けられる錘である。振動センサ５１の振動に応じて圧電素子５４が変形し、電荷が生じる。筐体５２内には、前記電荷による電気信号（感知信号）を、筐体５２の外部の制御部６へと伝送するために、図示しない内部配線が設けられている。
【００１７】
図３には、ウエハＷ及び内カップ２１の平面図を示している。上記のピン２５は、スピンチャック１１の回転中心Ｐ１から等間隔に設けられている。そして、平面で見て、ウエハＷの回転方向に隣り合う各ピン２５の中心と前記回転中心Ｐ１とを夫々結ぶ線分（図３中鎖線で表示）がなす角（図３中、θ１、θ２、θ３として表示）は、１２０°である。ウエハＷは円形であり、その周縁部には当該ウエハＷの中心部に向かうように形成された切り欠きであるノッチＮを備えている。背景技術の項目で説明した各要因により、ウエハＷの内カップ２１に対する高さが異常であるとき（低いとき）に、回転するウエハＷの前記ノッチＮ内に進入することができる構成とされる。具体的には、例えばウエハＷの中央部の裏面がスピンチャック１１に載置されたとき、平面で見てノッチＮを除くウエハＷの周端に重なるように、各ピン２５が配置される。また、ピン２５の太さは例えば０．５ｍｍである。
【００１８】
上記のようにウエハＷの内カップ２１に対する高さが低いことにより、ピン２５とウエハＷとの接触音が発生すると、この接触音のうち、固体を媒体として伝導する縦波及び横波である固体伝播音が、ピン２５から振動センサ５１へ伝播して振動センサ５１が振動する。そして、振動センサ５１により、この振動に応じた信号が出力される。空気を媒体として伝播する縦波振動である空気伝播音に比べて、固体伝播音は伝播中の減衰が抑えられるため、前記接触が発生すると、振動センサ５１は前記接触音に応じた信号を精度高く出力することができる。また、固体伝播音は空気伝播音に比べて早く伝播するため、前記接触音が発生すると、振動センサ５１から前記信号が速やかに出力される。
【００１９】
図４には、そのようにウエハＷの内カップ２１に対する高さが低いときに、当該ウエハＷが回転する様子を示している。ウエハＷの裏面がピン２５の先端に擦られながら、当該ウエハＷが回転し、この擦れによる音が発生する。この擦れ音のうち、上記のように固体伝播音がピン２５から振動センサ５１へ伝播し、振動センサ５１からこの固体伝播音に応じた信号が出力される（図４中上段）。ウエハＷの回転が続けられ、ノッチＮがピン２５に重なると、ピン２５の先端はノッチＮに入り込む。引き続きウエハＷが回転し、ノッチＮの側壁がピン２５の側壁に衝突すると、この衝撃により前記ウエハＷの裏面を擦るときに発生する擦れ音よりも大きな擦れ音（衝突音）が発生して、センサ５１からの出力が増大する（図４中中段）。さらにウエハＷが回転して、ピン２５がノッチＮから外れ、再度ウエハＷの裏面を擦る（図４中下段）。発生する音は前記ノッチＮの側壁とピン２５との衝突時よりも小さくなり、センサ５１からの出力が減少する。
【００２０】
内カップ２１の前記山型ガイド部２２は、上記した廃液のガイドを効率よく行うためにその表面が滑らかに形成される。また、ウエハＷの裏面は鏡面である。従って、前記ピン２５を設けずに内カップ２１を構成し、ウエハＷの回転時に山型ガイド部２２の突壁部２４とウエハＷの裏面とが接触したとする場合において、これらウエハＷの裏面と突壁部２４との間の摩擦が小さいため、発生する音は小さい。上記のようにピン２５を山型ガイド部２２に設けてノッチＮと衝突させることにより、そのように山型ガイド部２２とウエハＷの裏面とが接触する場合に発生する音よりも、大きな音が発生するようにしている。
【００２１】
また、後述するように振動センサ５１の出力信号に基づいて得られる周波数スペクトルによって、ウエハＷのピン２５による擦れの有無を判定する。このような判定を行うために、上記のようにピン２５とノッチＮとが衝突したときに、所定の周波数例えば５００Ｈｚ〜１００００Ｈｚの前記固体伝播音が発生するようにピン２５が構成され、例えば当該ピン２５の材料としては硬質樹脂が用いられる。この材料について更に説明すると、干渉音が大きく発生するように硬度の大きいものが好ましい。例えば、ロックウェル硬度でＭ８５以上、より好ましくはＭ９５以上の樹脂、具体的には例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。また、腐食などの観点からピン２５の表面をＳＵＳなどの金属により構成することは好ましくないが、金属に樹脂を被覆したものをピン２５として用いてもよい。
【００２２】
ピン２５の上端の高さＨ１が、前記突壁部２４の上端の高さＨ２よりも高すぎると、上記のピン２５がウエハＷの裏面を擦るリスクが高くなるため、そのリスクが上がり過ぎないように、前記ピン２５の上端の高さＨ１を設定する。この例では、ピン２５の上端の高さＨ１は、突壁部２４の上端の高さＨ２よりも１００μｍ上方に位置する。ただし、前記各高さＨ１、Ｈ２が互いに等しくてもよい。即ち、ウエハＷの裏面が山型ガイド部２２の突壁部２４を擦るときに、上記のピン２５とノッチＮの側壁との衝突が起きるようになっていてもよい。
【００２３】
図１、図２に戻って中間カップ３１及び外カップ４１について説明する。前記中間カップ３１は内カップ２１の外側を取り囲むように垂直な筒状部３２と、この筒状部３２の上縁から内側上方へ向けて斜めに伸びる上側ガイド部３３とを備えている。上側ガイド部３３には、周方向に複数の開口部３４が設けられている。
【００２４】
また、筒状部３２の下方側は凹部状に形成され、山型ガイド部２２の下方に環状の液受け部３５を形成する。ただし図２では、この液受け部３５の図示を省略している。この液受け部３５においては、下方より排液路３６が接続されると共に、当該排液路３６よりスピンチャック１１寄りの位置に２本の排気管３７が下方から突入する形で設けられ、排気管３７の側壁によって気体と液体とを分離する。
【００２５】
外カップ４１は、垂直な筒状部４２と、この筒状部４２の上縁から内側上方へ伸び出した傾斜壁４３とから構成される。筒状部４２は、中間カップ３１の筒状部３２の上端部から伸び出している。外カップ４１及び中間カップ３１により、回転によりウエハＷから飛散した廃液が受け止められ、受け止められた廃液がウエハＷの外側下方へガイドされて排液路３６に導入される。
【００２６】
このレジスト塗布装置１には、レジストノズル５５が設けられている。レジストノズル５５はレジスト供給源５６に接続されると共に、ウエハＷの上方の所定位置とカップ体２の外側の側方の待機位置との間で図示しないノズル移動機構により移動できるように構成されている。
【００２７】
続いて、レジスト塗布装置１に設けられた検出部を構成する制御部６について、図５のブロック図を用いて説明する。制御部６は、プログラム格納部６１、ＣＰＵ６２、メモリ６３、６４を備えており、これらがバス６５に接続されている。プログラム格納部６１は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどの記憶媒体などにより構成されている。このような記憶媒体に格納された状態で、当該記憶媒体に格納されたプログラム６６が、制御部６にインストールされる。プログラム６６は、レジスト塗布装置１の各部に制御信号を送信してその動作を制御し、後述のレジスト膜の形成処理、及びウエハＷと内カップ２１との擦れの有無の検出が行えるように命令（各ステップ）が組み込まれている。ＣＰＵ６２は、そのように制御信号を出力するために各種の演算を実行する。
【００２８】
前記振動センサ５１はこの制御部６に接続されており、振動センサ５１からの出力信号が、制御部６に設けられる図示しない増幅部によって増幅され、さらに変換部によってアナログ信号からディジタル信号に変換されてバス６５に出力される。メモリ６３には、ウエハＷが所定の回転速度で回転するときの出力信号の電圧値の時系列データ（電圧データ）が記憶される。この所定の回転速度は、メモリ６４に記憶される回転速度であり、この回転速度に基づいて、前記ウエハＷと内カップ２１との擦れの有無が判定される。
【００２９】
また、バス６５にはフーリエ変換部６７が接続されている。このフーリエ変換部６７は、前記電圧データに対してフーリエ変換を行い、後に示す周波数スペクトルを求める。さらに、バス６５にはアラーム出力部６８が接続されている。このアラーム出力部６８は、前記ウエハＷと内カップ２１のピン２５との擦れが有ると判定された場合にアラームを出力する。このアラームとしては所定の音声や画面表示である。
【００３０】
次に上述のレジスト塗布装置１の動作について説明する。初めにウエハＷに対する内カップ２１の高さについて異常が無い場合について図６、図７を用いて説明する。前記擦れの検出を行う工程を示す図８のフローも適宜参照しながら説明する。先ず、図示しない搬送アームを用いてウエハＷをスピンチャック１１上に搬送し、昇降ピン１６を介してウエハＷの裏面中央部がスピンチャック１１に吸着されるようにウエハＷがスピンチャック１１に受け渡される。このときには、振動センサ５１からの出力信号の電圧値のメモリ６３への書き込みは行われていない。
【００３１】
レジストノズル５５がカップ体２の外側の待機位置から、ウエハＷの上方へ移動する。ウエハＷが回転を開始して、その回転速度が上昇し、例えばその速度が制御部６のメモリ６４に記憶された回転速度、例えば３０００ｒｐｍに達すると、回転駆動部１３から当該回転速度に達したことを示す報知信号が制御部６に出力され（ステップＳ１）、回転速度の上昇が停止する。制御部６が前記報知信号を受信すると、振動センサ５１からの出力信号の電圧データのメモリ６３への書き込みを開始する（ステップＳ２）。その一方で、レジストノズル５５からウエハＷの中心部にレジスト液５７が供給される（図６）。前記レジスト液は遠心力によりウエハＷの周縁部へと広げられる、いわゆるスピンコーティングが行われ、ウエハＷ表面全体にレジスト液５７が供給される（図７）。
【００３２】
電圧データの書き込みを開始してからウエハＷの回転が複数回続けられ、所定の時間が経過すると（ステップＳ３）、前記電圧データの取り込みが停止される（ステップＳ４）。図９は取得された電圧データの一例を示すグラフであり、横軸に時間、縦軸に電圧を設定している。このように電圧データが取得されると、取得した電圧データ中、極めて短い所定の時間における電圧の変動量が予め設定した変動量よりも大きいか否かを制御部６は判定する（ステップＳ５）。即ち、図９のグラフ中の波形において鋭く、大きいピークが有るか否かが判定される。この例では、ウエハＷと内カップ２１との接触は起きていないので、そのようなピークは無い。つまり、前記設定時間において電圧の変動量が予め設定した変動量よりも大きくないと判定される。なお、装置１内の各部の駆動音などにより振動センサ５１が振動するため、前記図９のグラフ中、電圧は時間によって変化している。グラフ中のＡ、Ｂは所定の電圧値である。
【００３３】
そのように電圧の変動量が大きくないと判定された場合、ウエハＷに対する処理が続けられる。ウエハＷの回転速度が所定の回転速度に低下して当該回転が続けられ、ウエハＷ表面のレジスト液５７に含まれる溶剤が揮発してレジスト膜が形成される。然る後、ウエハＷの回転が停止し、当該ウエハＷは昇降ピン１６によりスピンチャック１１から搬送アームに受け渡され、レジスト塗布装置１から搬出される。それ以降は、後続のウエハＷが搬送アームによりレジスト塗布装置１に搬送され、上記のステップＳ１から順に各ステップＳが実行される。
【００３４】
続いて、ウエハＷに対する内カップ２１の高さが異常となっている例について、前記図８のフローチャートを用いて説明する。前記高さが正常である場合と同様にウエハＷが塗布装置１へ搬送され、スピンチャック１１により回転されると共にウエハＷ表面にレジストノズル５５からレジスト液５７が供給される。このとき、図４で説明したようにピン２５が、回転するウエハＷのノッチＮの側壁に衝突し、この衝突によって発生する固体伝播音がピン２５から振動センサ５１に伝播する。そして、この固体伝播音が伝播するたびに当該振動センサ５１から強い出力信号が発せられる（図１０）。この例では、３本のピン２５の全てが、ノッチＮに衝突する高さ位置に位置しているものとする。上記ステップＳ１、Ｓ２が実施されて、振動センサ５１からの出力の取り込みが開始される。３本のピン２５はスピンチャック１１の回転中心から見て各々１２０°の等間隔に設けられていることから、制御部６は周期的に強い出力信号を受信する。
【００３５】
ステップＳ３、Ｓ４が進行して電圧データの取り込みが停止する。図１１は、図９と同様に、取得された電圧データの一例を示すグラフである。電圧データの取り込みが終了すると、前記ステップＳ５の判定、つまり短い設定時間中の電圧の変動量が設定値よりも大きいか否か、即ちグラフの波形に大きく鋭いピークがあるか否かの判定が行われる。この例では上記のように周期的に強い電圧の信号が制御部６に出力されることにより、前記短い設定時間中の電圧の変動量が設定値よりも大きくなる。即ち、図１１のグラフに示すように当該グラフの波形において、鋭く大きいピークが出現することになる。
【００３６】
ステップＳ５で、そのように電圧の変動量が大きいと判定されると、制御部６は取得した電圧データにおいて、電圧値が予め設定した値（図１１中に一例としてＣと記載）を超えてから次に前記設定した値を超えるまでの間隔を夫々算出し、その間隔の平均値を算出する。これは即ち、図１１のグラフにおいて電圧値が高くなるピークが出現する周期を算出しており、前記間隔の平均値を実際のピーク出現周期と記載する。そして、上記のように実際のピーク出現周期を算出すると、制御部６は、メモリ６４に記憶されたレジスト液５７の供給時における設定回転速度、この例では３０００ｒｐｍに基づいて、理論上のピーク出現周期を算出する。この理論上のピーク出現周期は、ウエハＷの回転により３本のピン２５のうち、１本、２本、あるいは３本全てがウエハＷのノッチＮに衝突したとする場合のピーク出現周期である。
【００３７】
３本のピン２５全てがウエハＷのノッチＮに衝突する場合の理論上のピーク出現周期は、１分／（３０００回転／分×３）＝0.00666秒となる。３本のピン２５のうち１本のみがウエハＷのノッチＮに衝突する場合の理論上のピーク出現周期は、0.00666×3秒となる。３本のピン２５のうち２本が衝突する場合は、0.00666×2秒、0.00666秒、0.00666秒×2、0.00666秒・・・の順に繰り返し異なる間隔でピークが出現することになる。実際のピーク出現周期が、上記のようにピークの間隔の平均を取ったものなので、この実際のピーク出現周期と比較するために、この場合の理論上のピーク出現周期は、周期の平均である（0.00666×2+0.00666）/2とする。制御部６は、前記実際のピーク出現周期が、これらの理論上のピーク出現周期のいずれかと一致ないしは略一致しているか否かを判定する（ステップＳ６）
【００３８】
この例では、３本の各ピン２５がウエハＷのノッチＮに衝突するため、前記理論上のピーク出現周期と、前記実際のピーク出現周期とは一致ないしは略一致すると判定される。そのようにステップＳ６で、一致ないしは略一致していると判定された場合、制御部６は、取得した電圧データについてフーリエ変換を行い、周波数スペクトルを求める（ステップＳ７）。図１２にこの周波数スペクトルの一例を示しており、スペクトルのグラフの横軸は周波数、縦軸は電圧の振幅を夫々示している。制御部６は、このスペクトルについて、所定の周波数範囲、例えば５００Ｈｚ〜１００００Ｈｚにおける振動エネルギー量であるpower spectrum density(単位：Ｖ2／Ｈｚ、以下、ＰＳＤと記載する)を算出する（ステップＳ８）。前記周波数範囲は、既述のようにピン２５とノッチＮとの衝突によって発生する固体伝播音の周波数を含む範囲である。
【００３９】
前記ＰＳＤは、前記周波数範囲における各周波数の振幅の値を２乗し、その２乗した各値の合計を前記周波数範囲の上限−前記周波数範囲の下限、即ち１００００Ｈｚ−５００Ｈｚで除して算出される値である。制御部６は演算したＰＳＤが許容範囲に収まっているか否かを判定する（ステップＳ９）。この例では、上記の衝突が起きることで、ＰＳＤは許容範囲に収まらない。そのようにステップＳ９で許容範囲に収まっていないと判定されると、制御部６は、ウエハＷと内カップ２１とが擦れたと判定する（ステップＳ１０）。
【００４０】
このようにＰＳＤに基づいて判定を行う理由を説明する。図４で説明したピン２５とウエハＷとの接触以外の他の要因によっても、振動センサ５１には振動が起こる。前記他の要因としては、上記したレジスト塗布装置１内の各部の駆動音であったり、例えば、装置１が設けられるクリーンルームにおいて、当該装置１以外に当該クリーンルームに設けられた装置から発せられる動作音や警報音などが挙げられる。
【００４１】
即ち、ウエハＷにピン２５が接触しておらず、前記他の要因によって振動センサ５１による振動が検出されたときには、例えば図１３に一例として示すように、周波数スペクトルにおいて１００００Ｈｚよりも高い周波数帯域における振幅が大きくなり、１００００Ｈｚよりも低い周波数帯域における振幅が小さくなる。それに対して前記ピン２５とノッチＮとの衝突が起きた場合には、前記図１２で示したように、周波数スペクトルにおいて１００００Ｈｚよりも低い周波数帯域における振幅が大きくなり、１００００Ｈｚよりも高い周波数帯域における振幅が小さくなる。従って、前記ウエハＷと内カップ２１との擦れの有無を識別することができる。
【００４２】
ステップＳ１０で、ウエハＷと内カップ２１とが擦れたと判定されると、ウエハＷがレジスト塗布装置１に搬送された時刻や取得された上記の電圧データなど、各種データが上位コンピュータに送信されて保存される（ステップＳ１１）。レジスト液５７中の溶剤を揮発させるためのウエハＷの回転が停止され（ステップＳ１２）、アラームが出力される（ステップＳ１３）。
【００４３】
ステップＳ６において、理論上のピーク出現周期と、実際のピーク出現周期とが一致または略一致している場合について説明したが、一致または略一致していないと判定された場合には、ステップＳ５において、電圧の変動量が予め設定した変動量よりも大きくないと判定された場合と同様に処理される。つまり、レジスト塗布装置１においてウエハＷに供給されたレジスト液５７中の溶剤を揮発させるための回転が続けられて、ウエハＷにレジスト膜が形成される。その後、後続のウエハＷがレジスト塗布装置１に搬送されて、ステップＳ１から上記の各ステップＳが行われる。また、ステップＳ９において、算出したＰＳＤが許容範囲に収まっていると判定された場合も同様に、レジスト塗布装置１にてウエハＷの処理が続けられた後、後続のウエハＷがレジスト塗布装置１に搬送され、上記の各ステップＳが行われる。
【００４４】
このレジスト塗布装置１によれば、回転するウエハＷの下方に位置する内カップ２１から上方に向けてピン２５を、ウエハＷの内カップ２１に対する高さが異常であるときにウエハＷのノッチＮの側壁に衝突する位置に設け、この衝突により大きな接触音を発生させ、それによってピン２５から内カップ２１に設けた振動センサ５１へ伝播する固体伝播音を大きくする。そして、前記固体伝播音に応じて振動センサ５１から出力される信号に基づいて制御部６が、前記ウエハＷと内カップ２１との擦れを検出する。従って、背景技術の項目で説明した、装置１の組み付けの人為的ミス、装置の構成部材の形状個体差や、構成部品の経時的な変形、及びウエハＷの反りなどが原因で発生する前記擦れの有無を精度高く検出することができる。そのため、多くのウエハＷに傷が付けられる事故が起きることを防ぐことができる。
【００４５】
また、制御部６は振動センサ５１からの出力信号の電圧の変動が大きくなったときに、前記電圧データから取得した実際のピーク出現周期と、ウエハＷの回転速度から取得される理論上のピーク出現周期と、に基づいて、前記擦れの有無の判定を行う。これによって、擦れが発生していないのに当該擦れが起こったものとして検出されるような、誤検出の発生を抑えることができる。また、制御部６は、前記電圧データから取得した実際のピーク出現周期と、ウエハＷの回転速度から取得される理論上のピーク出現周期とが一致する場合は、前記電圧データから求める周波数スペクトルに基づいて、前記擦れの有無を判定している。これによって、上記の誤検出が起きることをより確実に防ぐことができる。
【００４６】
上記のフローにおいて、ステップＳ７〜Ｓ９の周波数スペクトル及びＰＳＤの算出及びＰＳＤが許容範囲に収まるか否かの判定は行わなくてもよい。つまり、前記ステップＳ６にて前記実際のピーク出現周期と、理論上のピーク出現周期とが一致したと判定されたらステップＳ１０に進み、ウエハＷと内カップ２１との擦れが起きたと判定されるようにしてもよい。また、ステップＳ６の実際のピーク出現周期と、理論上のピーク出現周期との比較を行わないフローとしてもよい。即ち、ステップＳ５において、出力電圧の変動量が異常となった場合、ステップＳ６を行わずにステップＳ７〜Ｓ９を行い、周波数スペクトル及び当該スペクトルから得られるＰＳＤに基づいて前記擦れの発生の有無を判定してもよい。しかし上記の実施形態のように、ピーク出現周期及びＰＳＤに基づいて判定を行うことで、上記の誤検出が起きることをより確実に防ぐことができる。
【００４７】
また、レジスト塗布装置１は、上記の擦れが発生したと判定された場合に、ウエハＷの処理を停止し、アラームを出力する。これによって、前記擦れによるウエハＷの破損、内カップ２１の破損、及びパーティクルの飛散を抑えることができる。従って、作業員によるレジスト塗布装置１を再稼働させるための復旧作業が大掛かりなものになることを防ぎ、それによって前記再稼働が可能になるまでの期間の長期化を防ぐことができる。
【００４８】
振動センサ５１にはウエハＷとピン２５との擦れで生じた固体伝播音が伝わればよく、図１４の例のようにピン２５の下端が振動センサ５１から離れて設けられていてもよい。ピン２５とウエハＷとの衝突で生じた前記固体伝播音は、ピン２５から山型ガイド部２２に伝播され、当該山型ガイド部２２から振動センサ５１に伝播される。ただし、山型ガイド部２２を伝播中の減衰を防ぐため、上記のようにピン２５は振動センサ５１に接するように設けることが好ましい。つまり、上記のようにピン２５が振動センサ５１に接するように取り付けられていると、ピン２５により発生した固体伝播音が振動センサ５１に直接伝搬するので、前記擦れの検出精度を高くすることができる。
【００４９】
図１５には、第１の実施形態の変形例について示している。この図１５のレジスト塗布装置１は、内カップの構成が異なる他は、第１の実施形態のレジスト塗布装置１と同様の構成である。この変形例における内カップ７１の山型ガイド部２２には、突壁部２４が設けられていない。そして、山型ガイド部２２の頂部は水平な平坦面２６として構成されている。図１６には、このように構成された内カップ７１の平面図を示している。この内カップ７１には、ピン２５の代わりに前記平坦面２６から上方に突出するように設けられた突部７２が設けられている。突部７２は、ピン２５と同様に、ウエハＷの回転方向に例えば等間隔に３つ設けられている。例えば突部７２の下方に、振動センサ５１が設けられている。
【００５０】
この突部７２は側面視、その先端がウエハＷの中心部側に向かう楔型状に形成されており、平面視、ウエハＷの直径方向に沿って伸びる矩形状に形成されている。図１６に示すように、平面で見て突部７２はウエハＷの周縁に重なるように設けられる。そして、ウエハＷの内カップ７１に対する高さが異常である場合には、ノッチＮの側壁が突部７２に衝突する。この衝突により、ピン２５と前記ノッチＮの側壁とが衝突した場合と同様に衝突音が生じ、固体伝播音が突部７２、山型ガイド部２２、振動センサ５１に順に伝播する。このような構成によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。また突部７２は、ここで示した例の他にも、側面視矩形状や扇状に形成することができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態のようにウエハＷのノッチＮにピン２５や突部７２を衝突させる構成とすることには限られない。図１７のレジスト塗布装置１は、前記突部７２が設けられた内カップ７１を備えている。ただし、図１８の内カップ２１の平面図に示すように、この例では突部７２は１つのみ設けられている。図１７中、突部７２におけるウエハＷの中心部側から外側に向かうにつれて上方へ向かう傾斜面について、鎖線の矢印で引き出した先に拡大して示している。ここに示すように、前記傾斜面は音増幅部をなす凹凸部７３として構成されている。
【００５２】
図１８に、スピンチャック１１に載置されたウエハＷの中心Ｐ２を示している。ウエハＷをスピンチャック１１に載置するときには、前記ウエハＷの中心Ｐ２と、スピンチャック１１の回転中心Ｐ１とが一致するように装置１及びウエハＷを搬送する搬送アームが構成されるが、搬送アームの動作の誤差及び装置１の設計の誤差などにより、前記中心Ｐ２と回転中心Ｐ１との間にはわずかにずれが生じる。実際には、このずれは１００μｍ以下であるが、理解を容易にするために図１８では実際のずれよりも大きく示している。なお、図１７中の鎖線Ｃ１、Ｃ２は、回転中心Ｐ１、中心Ｐ２を夫々通過する垂直軸である。
【００５３】
この回転中心Ｐ１と中心Ｐ２とのずれにより、回転時にウエハＷは、突部７２に対して進退するように移動する。ウエハＷの内カップ７１に対する高さが異常であるときには、ウエハＷの角部である下端部が、前記進退移動により凹凸部７３により擦られる。このように下端部と凹凸部７３とが擦られることで、上記したウエハＷの平坦な裏面と滑らかな内カップ２１表面とが擦られる場合よりも、発生する接触音は大きくなる。そして、この接触音のうち、固体伝播音が内カップ７１を介して振動センサ５１に伝播する。例えば凹凸部７３は、このように擦られることにより５００Ｈｚ〜１００００Ｈｚの固体伝播音を発生するような荒れを有するように構成される。このような構成によって、第１の実施形態と同様に擦れの検出が行われ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
第２の実施形態において、突部７２の形状は上記の例に限られず、例えば図１９の上段及び下段に夫々示すように、ウエハＷに向かう傾斜面を曲面として形成し、この曲面に凹凸部７３を形成して、ウエハＷの下端と擦れるように構成してもよい。また、各実施形態において、処理する基板は角型であってもよい。第１の実施形態で角型基板に処理を行う場合には、上記基板と内カップ２１との高さが異常であるときには回転する基板の側面にピン２５が衝突するように、ピン２５が設けられる。つまり、基板に切り欠きが無い場合でも、第１の実施形態が適用できる。また、上記のレジスト塗布装置１のように基板に処理液を供給して当該処理液により膜を形成する塗布膜形成装置の他、ウエハＷの表面に洗浄液を供給しながらウエハを回転させてウエハＷの表面を洗浄する洗浄装置にも各実施形態の構成を適用することができる。
【００５５】
（評価試験）
評価試験１
本発明に関連して行われた評価試験について説明する。評価試験１では上記のレジスト塗布装置１と同様に構成された塗布膜形成装置を用いて、１００ｒｐｍでウエハＷを回転させる場合における振動センサ５１の出力電圧を測定する実験を行った。ただし、この塗布膜形成装置では、上記のピン２５が設けられていない。スピンチャック１１のウエハＷの裏面は、前記内カップ２１の突壁部２４の上端よりも１５０μｍ低く位置するように設定した。つまりウエハＷの回転中にウエハＷと突壁部２４とが擦れるように設定した。
【００５６】
図２０は、この評価試験１により得られた結果を示したグラフである。グラフの横軸は、評価試験１を開始してから経過した時間（単位：秒）を示し、縦軸は、前記出力電圧（単位：Ｖ）を示している。グラフの波形において、ピークが周期的に現れている。これは、ウエハＷと内カップ２１の突壁部２４との間で擦れが起きていることを示している。０．２８５Ｖ〜０．２８６Ｖの電圧を標準電圧と呼ぶことにすると、前記標準電圧で推移する途中で、この標準電圧よりも２ｍＶ程度上昇したピーク、この標準電圧よりも２ｍＶ程度低下したピークが夫々周期的に出現したものとなっている。前記標準電圧よりも上昇した電圧のピークが現れるタイミングと、標準電圧よりも下降した電圧のピークが現れるタイミングとは略一致している。これらピークは、前記突壁部２４がウエハＷの裏面を擦ることにより発生するものである。
【００５７】
評価試験２
評価試験２では、評価試験１で説明した２つの塗布膜形成装置（夫々、塗布膜形成装置Ａ、Ｂとする）が互いに隣接した状態で、塗布膜形成装置ＢにウエハＷの搬入、ウエハＷの処理、ウエハＷの搬出を行った。そのように塗布膜形成装置ＢにてウエハＷが搬入されてから搬出されるまでの間、塗布膜形成装置Ａの振動センサ５１の出力電圧を測定した。
【００５８】
図２１は、この評価試験２の結果を示すグラフであり、グラフの横軸、縦軸は評価試験１の図２０と同様に時間、出力電圧を夫々示している。ただし、図２０、図２１とでは、グラフの縦軸のスケールは互いに異なっている。この評価試験２においては、０．２８８４Ｖ〜０．２８９６Ｖの電圧を標準電圧と呼ぶことにする。取得されたグラフの波形を見ると、前記標準電圧で推移する途中、評価試験１と同様にこの標準電圧よりも上昇したピーク、下降したピークが夫々出現している。これらは、カップ体２を囲うように設けられる筐体のシャッタの開閉、ウエハＷのスピンチャック１１への受け渡し、ウエハＷの周縁部の膜を除去するための溶剤供給ノズルの移動機構による移動、ノズル５５の移動機構による移動などによるものである。実施の形態では、前記シャッタ及び溶剤供給ノズルについての説明は省略している。グラフの波形において、取得したデータ中では比較的大きいピークは、前記標準電圧に対して４ｍＶ程度上昇、下降して夫々現れている。これは、上記の溶剤供給ノズル及びノズル５５を各々移動させる移動機構の動作によるものである。
【００５９】
上記の評価試験１、２より、ウエハＷの擦れによって出力される信号電圧よりも、装置の外部からのノイズにより出力される信号電圧の方が大きい場合があることが分かる。従って、前記擦れの誤検出を防ぐためには、ウエハＷと内カップ２１とが擦れたときに、より大きな信号電圧が出力されるような構成とし、この擦れによる信号と、外部からのノイズによる信号とを識別できるような構成にすることが必要であることが分かる。即ち、上記の各実施形態で示したように音増幅部を設けることが有効である。
【００６０】
評価試験３
第１の実施形態で説明したレジスト塗布装置１のスピンチャック１１にウエハＷを受け渡し、ウエハＷを所定の速度で回転させた後、装置１からウエハＷを搬出した。そして、前記受け渡しから搬出に至るまでに振動センサ５１から出力される電圧を測定する実験を行った。このレジスト塗布装置１には、第１の実施形態で説明したピン２５を設けている。評価試験３−１では、ピン２５の上端よりもスピンチャック１１に載置されるウエハＷの裏面が高くなるように設定した。つまり、ウエハＷの回転中にピン２５とノッチＮとの衝突が起きないように設定した。評価試験３−２、３−３、３−４ではピン２５の上端よりも前記ウエハＷの裏面が、夫々１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ低くなるように設定した。つまり、これらの評価試験３−２、３−３、３−４では、ピン２５とノッチＮとの衝突が起きるように設定した。
【００６１】
図２２は評価試験３−１〜３−４の結果を示したグラフである。この図２２のグラフの横軸、縦軸は、評価試験１の図２０及び図２１のグラフと同様に時間、出力電圧を夫々示している。ただし、図２２のグラフの縦軸のスケールは、図２０、図２１のグラフの縦軸のスケールと異なっている。グラフ中のＴ１がウエハＷの受け渡しを行った区間、Ｔ２がウエハＷを回転させた区間、Ｔ３が装置１からウエハＷを搬出した区間である。
【００６２】
評価試験３−１では、区間Ｔ１、Ｔ３にて、夫々ウエハＷの搬送によるノイズが検出されている。区間Ｔ２では大きな電圧変化は検出されていない。
評価試験３−２では、区間Ｔ１、Ｔ３において評価試験３−１と略同様のノイズが検出されている。そして、１．２５Ｖを標準電圧とすると、区間Ｔ２におけるグラフの波形は、この標準電圧で電圧が推移する途中、当該標準電圧よりも０．０５〜０．１Ｖ程度上昇、下降した電圧のピークが夫々周期的に現れるものとなっている。前記上昇した電圧のピークが現れるタイミングと、下降した電圧のピークが現れるタイミングとは略一致している。
【００６３】
評価試験３−３、３−４でも評価試験３−２と略同様の結果が得られている。評価試験３−３、３−２間の差異点としては、評価試験３−３において標準電圧を１Ｖとすると、区間Ｔ２では、前記標準電圧に対して０．０５〜０．１５Ｖ程度夫々上昇した電圧のピーク、下降した電圧のピークが周期的に現れている点である。評価試験３−２、３−４間の差異点としては、評価試験３−４で標準電圧を０．７５Ｖとすると、区間Ｔ２では、当該標準電圧に対して０．０６〜０．１８Ｖ程度夫々上昇した電圧のピーク、下降した電圧のピークが周期的に現れている点である。つまり、標準電圧に対するピークは、評価試験３−４が最も大きく、次いで評価試験３−３が大きく、それに次いで評価試験３−２が大きい。
【００６４】
区間Ｔ２において、評価試験３−１では電圧の変化が殆ど起こっていないのに対し、上記のように評価試験３−２〜３−４では比較的大きな電圧の変化が周期的に起きている。従って、実施の形態で説明したように、電圧の変化の大きさ及び前記変化が周期的に起きるか否かを検出することで、ウエハＷとピン２５との衝突が起きているか否か判定することが可能であることが分かる。また、評価試験３−２〜３−４におけるノッチＮとピン２５との衝突による電圧変化は、搬送のノイズの電圧変化に比べて大きい。従って、この搬送のノイズによる前記接触の有無の誤検出を防ぐことが可能であることが分かる。
【００６５】
また、評価試験３−２〜３−４では、上記のようにノッチＮとピン２５との衝突により、０．０５Ｖ＝５０ｍＶより大きい電圧の変化が起きている。評価試験２で、外部の装置の影響により検出された電圧の変化は、上記のように４ｍＶ以下であり、前記衝突による電圧の変化と大きく異なっている。従って、前記衝突による振動センサ５１の振動と、外部の装置による振動センサ５１の振動とは、適切なしきい値を設けることで互いに区別することができ、前記外部の装置の影響による前記衝突の誤検出を防ぎ、精度高く前記衝突の有無の検出を行えることができることが示された。
【符号の説明】
【００６６】
Ｗ      ウエハ
１      レジスト塗布装置
１３    回転駆動部
２      カップ体
２１    内カップ
２２    山型ガイド部
２４    突壁部
２５    ピン
５１    振動センサ
５５    レジストノズル
６      制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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