(57)【要約】【課題】  耐食金属からなる成膜用粒子が積もった堆積物を簡単に除去できる防着部材を提供する。【解決手段】  成膜装置５０内で例えばスパッタリングにより発生させた耐食金属からなる成膜用の粒子が被成膜基材である長尺樹脂フィルム基板Ｆの成膜に使用されずに他の部位に飛散して付着するのを防ぐ板状の防着部材６５〜６９及び必要に応じて設ける筒状の防着部材７０〜７３であって、これら防着部材６５〜７３の本体が耐食材料からなり、その表面が銅で被覆されている。整備の際、防着部材６５〜７３を成膜装置５０から取り外して酸で洗浄し、必要に応じて更にショットブラスト等の機械的な衝撃を与えることで容易に防着部材６５〜７３の表面上の堆積物を除去することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜装置内で発生させた耐食金属からなる成膜用の粒子が被成膜基材の成膜に使用されずに他の部位に飛散して付着するのを防ぐ防着部材であって、前記防着部材の本体が耐食材料からなり、その表面が銅で被覆されていることを特徴とする防着部材。
【請求項２】
前記粒子がスパッタリングカソードに取り付けられたターゲットから発生するスパッタ粒子であることを特徴とする、請求項１に記載の防着部材。
【請求項３】
前記防着部材のうち、前記ターゲットを臨む表面側が銅で被覆されていることを特徴とする、請求項２に記載の防着部材。
【請求項４】
チャンバー内に設けられた被成膜基材に成膜を行う成膜装置であって、請求項１〜３のいずれかに記載の防着部材が装着されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の防着部材の整備方法であって、前記防着部材を前記成膜装置から取り外して酸で洗浄することを特徴とする防着部材の整備方法。
【請求項６】
前記洗浄後の防着部材に更に機械的な衝撃を与えて防着部材に堆積した堆積物の除去を促進することを特徴とする、請求項４に記載の防着部材の整備方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置などの成膜装置内に設けられる防着部材及びこれを備えた成膜装置並びに該防着部材の整備方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルムの上に配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板が用いられている。このフレキシブル配線基板は、耐熱性樹脂フィルムの片面若しくは両面に金属膜を成膜した金属膜付耐熱性樹脂フィルムに、フォトリソグラフィーやエッチング等の薄膜技術を適用したパターニング処理を施すことによって得られる。近年、フレキシブル配線基板の配線パターンは、ますます繊細化、高密度化する傾向にあり、これに伴って夾雑物を含まない高品質な金属膜付耐熱性樹脂フィルムが求められている。
【０００３】
この種の金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造方法として、従来から、金属箔を接着剤により耐熱性樹脂フィルムに貼り付けて製造する方法（３層基板の製造方法）、金属箔に耐熱性樹脂溶液をコーティングした後、乾燥させて製造する方法（キャスティング法）、耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法単独で、又は真空成膜法と湿式めっき法との併用で金属膜を成膜して製造する方法（メタライジング法）等が知られている。
【０００４】
メタライジング法においては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等が真空成膜法として用いられている。例えば特許文献１には、ポリイミド絶縁層上にクロムをスパッタリングしてクロム層を成膜した後、銅をスパッタリングして銅からなる導体層を形成する方法が記載されている。このうち、クロムは酸などに耐食性を有する金属として知られている。
【０００５】
また、特許文献２には、真空成膜法により長尺樹脂フィルム基板に連続的に成膜する装置として、スパッタリングウェブコータと称される巻出巻取式（ロールツーロール方式）の真空スパッタリング装置が開示されている。この巻出巻取式の真空スパッタリング装置には、ロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルム基板を巻き付けて冷却するクーリングロール（キャンロールとも称される）が具備されている。このようなスパッタリングウェブコータを用いれば、連続的なメタライジング法による処理で金属化樹脂フィルムを作製することが可能になる。
【０００６】
ところで、上記真空スパッタリング装置は、スパッタリングカソードに取り付けたターゲットにイオンをぶつけ、ターゲットを構成する粒子を叩き出して当該叩き出された粒子（スパッタ粒子とも称する）を被成膜基材の表面に堆積させるものである。そのため、一部のスパッタ粒子は基材に向かわずにそれ以外の場所に飛散してそこに付着し、これが剥離して基材を汚染させる不具合を生じることがあった。
【０００７】
そこで真空スパッタリング装置には、このようなスパッタ粒子の不要な飛散や付着を防止するため、防着部材が設けられている。しかし、この場合は、防着部材にスパッタ粒子が堆積することになるため、防着部材から剥離した堆積物が基材に付着して汚染するおそれがあった。その対策として、例えば特許文献３には、防着部材としての防着板の表面を粗面化して上記した堆積物の剥離を起こりにくくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−９８９９４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４７０７３号公報
【特許文献３】特開平８−３３３６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に示すように防着板の表面を粗面化しても、剥離するまでの時間を長引かせることはできるものの、本質的に剥離の問題を避けることはできなかった。すなわち、防着板に堆積したスパッタ粒子の堆積物は、いずれは剥離して被成膜基材を汚染するおそれがあるので、適切なタイミングで成膜装置から取り外して整備することが必要になる。整備の際は、堆積物の除去作業に時間がかかるため、生産性が低下することが問題になっていた。
【００１０】
本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、防着部材の表面に堆積する耐食金属からなる堆積物を簡単な方法で取り除くことが可能な防着部材及び該防着部材を備えた成膜装置、並びに防着部材の整備方法を提供することを目的とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明が提供する防着部材は、成膜装置内で発生させた耐食金属からなる成膜用の粒子が被成膜基材の成膜に使用されずに他の部位に飛散して付着するのを防ぐ防着部材であって、前記防着部材の本体が耐食材料からなり、その表面が銅で被覆されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、防着部材の表面に堆積する耐食金属からなる堆積物を容易に除去することができるので、防着部材の整備作業を極めて短時間で済ますことが可能になり、また、生産性をあまり低下させることなく整備作業の頻度を増やすことができるので、剥離した堆積物が被成膜基板に付着して汚染する問題が生じにくくなり、よって夾雑物を含まない高品質の製品を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る防着部材を備えたロールツーロール方式の真空成膜装置を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の真空成膜装置を切断線ＩＩ−ＩＩで切断したときの矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の実施形態に係る防着部材が装着される成膜装置として、図１に示すようなロールツーロール方式で搬送される長尺状の基材に成膜を行う真空成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を採り上げて説明する。この真空成膜装置５０は、真空チャンバー５１内において巻出ロール５２から巻取ロール６４に搬送される被成膜基材としての長尺樹脂フィルム基板Ｆをキャンロール５６に巻き付けて冷却しながらスパッタリング成膜処理を施すものであり、金属膜付耐熱性樹脂フィルムを連続的に作製することができる。
【００１５】
具体的に説明すると、真空チャンバー５１には、図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が具備されており、真空チャンバー５１内を到達圧力１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、アルゴンガスや目的に応じて添加される酸素ガスなどのスパッタリングガスを導入して０.１〜１０Ｐａ程度に圧力調整できるようになっている。真空チャンバー５１の形状や材質については、上記減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。
【００１６】
この真空チャンバー５１内に、長尺樹脂フィルム基板Ｆの搬送経路を画定する各種のロールが設けられている。巻出ロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、巻出ロール５２から巻き出された長尺樹脂フィルム基板Ｆを案内するフリーロール５３、長尺樹脂フィルム基板Ｆの張力の測定を行う張力センサロール５４、及び張力センサロール５４から送り出される長尺樹脂フィルム基板Ｆをキャンロール５６に導入するモータ駆動のフィードロール５５がこの順に配置されている。
【００１７】
キャンロール５６から巻取ロール６４までの搬送経路にも、上記と同様に、キャンロール５６の周速度に対する調整を行うモータ駆動のフィードロール６１、長尺樹脂フィルム基板Ｆの張力測定を行う張力センサロール６２、及び長尺樹脂フィルム基板Ｆを案内するフリーロール６３がこの順に配置されている。
【００１８】
上記巻出ロール５２及び巻取ロール６４では、パウダークラッチ等によりトルク制御が行われており、これにより長尺樹脂フィルム基板Ｆの張力バランスが保たれている。モータで回転駆動されるキャンロール５６は、熱負荷の掛かるスパッタリング処理により熱せられる長尺樹脂フィルム基板Ｆを冷却するため、内部に冷媒が循環している。このキャンロール５６の周速度に対して、フィードロール５５、６１の回転数が調整されており、これによりキャンロール５６の外周面に長尺樹脂フィルム基板Ｆを密着させて搬送することができる。
【００１９】
キャンロール５６の外周面に対向する位置には、長尺樹脂フィルム基板Ｆの搬送経路に沿って４個のマグネトロンスパッタリングカソード５７、５８、５９、６０がこの順に設けられている。これらマグネトロンスパッタリングカソード５７〜６０の各々には、キャンロール５６の外周面に対向する面にターゲット（図示せず）が取り付けられており、これらターゲットから叩き出されたスパッタ粒子が長尺樹脂フィルム基板Ｆの表面上に堆積して金属膜の生成が行われる。
【００２０】
これらスパッタリングカソード５７〜６０とキャンロール５６の外周面との間には、長尺樹脂フィルム基板Ｆの搬送経路に沿って５枚の板状の防着部材６５、６６、６７、６８、６９がこの順に設置されている。各防着部材は着脱自在に取り付けられており、隣接する防着部材の対向する端部同士は、ターゲット面の略中央部からキャンロール５６側に離間した位置で隙間のないように当接している。なお、防着部材の枚数は５枚に限定されるものではなく、キャンロール５６の大きさや防着部材の着脱時の作業性等を考慮して定められる。また、防着部材６５、６６、６７、６８、６９は、キャンロール５６の外周に沿った曲面で構成しても良い。
【００２１】
各防着部材は、図１の真空成膜装置５０を切断線ＩＩ−ＩＩで切断したときの矢視図である図２に示すように、図２の紙面上下方向での両端部はそれぞれ真空チャンバー５１の内壁にまで至っている。そして、これら両端部の間の中央部は部分的に開口しており、ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子のうち、当該開口部を通り抜けたもののみがキャンロール５６の外周面上の長尺樹脂フィルム基板Ｆに到達して金属膜の生成に供されるようになっている。
【００２２】
前述したように、隣接する防着部材同士はターゲット面の近傍で当接しているので、長尺樹脂フィルム基板Ｆの搬送経路に沿って並べられている５枚の防着部材のうち、両端に位置する防着部材６５、６９は、一端部に開口部が形成されたコの字状の平面形状を有している。一方、防着部材６６、６７、６８は両端部に開口部が形成されたＨ字状の平面形状を有している。なお、キャンロール５６の真下に設けられている防着部材６７は、その中央部がキャンロール５６の外周面に近づき過ぎないように、Ｖ字状に屈曲している。
【００２３】
このように、長尺樹脂フィルム基板Ｆ上の金属膜の生成のためにスパッタ粒子が通過する開口部を除いてスパッタリングカソード５７〜６０とキャンロール５６の外周面との間に防着部材を設けることにより、金属膜の生成に使用されずにキャンロール５６の外周面の縁部や真空チャンバー５１の内壁などにスパッタ粒子が飛散して付着するのを防ぐことができる。
【００２４】
防着部材は、上記した長尺樹脂フィルム基板Ｆの搬送経路に沿った位置に加えて、各スパッタリングカソードのターゲット取り付け面を囲む位置に着脱自在に設けてもよい。具体的には図１に示すように、各スパッタリングカソードのターゲット取り付け面の外縁部から当該ターゲット取り付け面に垂直な方向に延在して前述した防着部材の開口部近傍にまで至る四角筒状の防着部材７０、７１、７２、７３を設けてもよい。これにより、金属膜の生成に使用されずに前述した防着部材６５〜６９とスパッタリングカソード５７〜６０との間の隙間から逃げるスパッタ粒子を確実に捕捉することができる。なお、防着部材７０〜７３のキャンロール５６側端部を内側に屈曲させた断面略Ｌ字形状にしてもよい。
【００２５】
上記した防着部材の表面にはスパッタ粒子による堆積物が覆うことになるので、各防着部材の表面は堆積物が剥離し難いように粗面化処理を施すのが好ましい。すなわち、防着部材の表面を粗くすることにより、そこに堆積する堆積物が剥離しにくくなり、よって堆積物が長尺樹脂フィルム基板Ｆに付着したり、各スパッタリングカソードの周囲に付着したりするのを防止できる。
【００２６】
かかる構成のスパッタリングウェブコータを用いることにより、剥離した堆積物による汚染のない高品質の金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製することができる。例えば、スパッタリングカソード５７にＮｉ系合金のターゲットを取り付け、スパッタリングカソード５８〜６０にＣｕのターゲットを取り付けることにより耐熱性樹脂フィルムの表面にＮｉ系合金等からなる膜とＣｕ膜とが積層された高品質な金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを作製することができる。
【００２７】
なお、スパッタリング成膜で得られる金属膜を更に厚くしたい場合は、スパッタリング成膜の後に湿式めっき処理を施して金属膜を更に積層することができる。このように、湿式めっき処理を行うときは、電気めっき処理のみで金属膜を形成する場合と、一次めっきとしての無電解めっき処理及び二次めっきとしての電解めっき処理等のように湿式めっき法を組み合わせて行う場合とがある。かかる湿式めっき処理には、一般的な湿式めっき法の諸条件を採用することができる。
【００２８】
上記方法で作製した金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムに対して、サブトラクティブ法等を用いてパターンニングすることによって、液晶テレビ、携帯電話等に使用されるフレキシブル配線基板が得られる。ここで、サブトラクティブ法とは、レジストで覆われていない金属膜（例えば、上記Ｃｕ膜）をエッチングにより除去してフレキシブル配線基板を製造する方法である。
【００２９】
長尺樹脂フィルム基板Ｆには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような樹脂フィルムや、ポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂フィルムを使用することができる。特に、金属膜付耐熱性樹脂フィルムに用いる耐熱性樹脂フィルムとしては、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルム等が好ましい。これらの耐熱性樹脂フィルムは、金属膜付フレキシブル基板としての柔軟性、実用上必要な強度、配線材料として好適な電気絶縁性を有しているからである。
【００３０】
ところで、Ｎｉ合金等からなる膜はシード層と呼ばれ、クロム、インコネル、Ｎｉ−Ｃｒ合金、コンスタンタン、又はモネル等の各種公知の金属や合金を用いることができ、その組成は金属膜付耐熱性樹脂フィルムの電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性に応じて選択される。これらクロムやＮｉ−Ｃｒ合金などの材質は耐食金属として知られており、スパッタリングカソードのターゲットにこのような耐食金属を使用すると、防着部材にはかかる耐食金属のスパッタ粒子が堆積することになる。
【００３１】
防着部材の表面は、前述したようにショットブラストなどで粗面化処理が必要に応じて施されているが、この粗面化処理は、堆積物を剥離し難くするだけである。そのため、防着部材は、成膜装置から取り外して堆積物を除去する作業が必要となる。その際、クロムやＮｉ−Ｃｒ合金のような耐食合金からなる堆積物は、希硫酸などの工業的な洗浄で一般に使用される酸には溶解しない。クロムやＮｉ−Ｃｒ合金のような耐食金属を溶解するには過マンガン酸塩や重クロム酸塩のような強力な酸化剤が必要である。しかし、防着部材本体をステンレスで形成した場合は、耐食金属の堆積物を過マンガン酸塩等の酸化剤で除去しようとすれば、防着部材そのものも溶解してしまう。
【００３２】
上記酸を用いた化学的洗浄法ではなく、ショットブラストなどにより機械的な衝撃を与えて防着部材から堆積物を除去することも考えられる。しかし、防着部材から堆積物を完全に除去しようとすると、防着部材の表面もショットブラストの機械的な衝撃に晒されるため、防着部材が機械的なダメージを受けて寿命が短くなることが懸念される。
【００３３】
そこで、防着部材への化学的又は機械的なダメージを少なくして防着部材の堆積物を除去するため、本発明の防着部材はステンレス等の耐食金属で本体を形成し、その表面を銅で被覆している。これにより、防着部材の表面に耐食金属からなるスパッタ粒子が堆積しても、希硫酸などの一般的な酸での洗浄により被覆材である銅のみを溶解させて同時に堆積物を容易に剥離することができる。
【００３４】
なお、防着部材の本体を構成する耐食材料は強度や耐久性の観点からステンレス製が好ましい。また、銅は防着部材の全表面に被覆してもよいし、スパッタリングカソードに取り付けられているターゲットを臨む表面だけに被覆してもよい。具体的には、図１に示す防着部材６５〜６９ではキャンロール５６に対向している面とは反対側の面のみに銅を被覆してもよく、防着部材７０〜７３では内壁面のみに銅を被覆してもよい。
【００３５】
防着部材に対して希硫酸などの酸を用いて洗浄した後、ショットブラストやスクレーパー等の機械的除去法で堆積物を除去しても良い。この場合、防着部材表面の銅皮膜が希硫酸などの酸により溶解することに伴って剥離されつつある堆積物の当該剥離が、ショットブラストやスクレーパー等の機械的衝撃で促進される。このように、本発明に係る防着部材を用いることにより、堆積物の除去が従来に比べて短時間で済むことは勿論、洗浄剤を用いて湿式で堆積物を除去するので、粉塵などが発生し難くなることから、堆積物の除去作業の作業環境を改善する効果も得られる。また、洗浄後の酸から耐食金属を容易に回収することもできる。
【００３６】
更に、防着部材の本体は化学的及び機械的ダメージをほとんど受けないので、使用期間（寿命）を伸ばすことができる。また、防着部材の表面にディンプル加工を施すことも可能である。成膜装置５０の防着部材のように被成膜物（長尺樹脂フィルム基板）付近に配される各種部材は、堆積物の除去を徹底することで、夾雑物の混入を抑えることができ、よって製品の品質を向上させることができる。品質向上のためには、防着部材の整備の頻度は高ければ高いほど好ましいが、このような場合でも短時間に洗浄できるので生産性が大きく低下することはない。
【００３７】
防着部材を希硫酸などを用いて洗浄するときは、ステンレス等の防着部材本体を構成する耐食材料の地肌が現れるまで洗浄することが望ましい。洗浄後の防着部材の表面に被覆材である銅などの残渣があれば、再度成膜装置に防着部材を取り付けた後にこの残渣部分から剥離が生じやすくなるからである。洗浄後の防着部材に対しては、スパッタリングや電気めっきを用いて再び銅の被膜を形成することができる。形成する銅の厚みは、目視にて銅の被膜が確認できる程度であればよく、銅の被膜の厳密な膜厚管理は不要である。
【００３８】
なお、防着部材の本体を銅で形成すれば、本発明に係る防着部材のように洗浄が容易になると考えることができるが、この場合は、防着部材の強度が低下するうえ、希硫酸での洗浄の際に防着部材が溶解してしまう。また、ステンレス鋼製の防着部材を厚さ３０μｍ以上の銅箔で覆うことも考えることができるが、防着部材の整備のたびに銅箔を廃棄するので省資源には適さない。また、成膜装置５０の防着部材やスパッタリングカソード周辺の各部品のクリアランスを考慮すると、防着部材を覆った銅箔が突起部などを形成しないように留意する必要があり、防着部材の整備の作業性を悪化させることになる。さらに、防着部材を覆った銅箔の表面をショットブラストでディンプル加工することは困難である。
【００３９】
以上、スパッタリング成膜装置を例に本発明に係る防着部材を説明してきたが、本発明に係る防着部材は、スパッタリング装置での用途に限定されず、例えば、耐食金属のクロムの蒸着を行う真空蒸着装置の防着部材や、ＣＶＤ装置の防着部材としても用いることができる。すなわち、成膜装置５０で施される熱負荷のかかる処理がスパッタリング処理ではなく例えばＣＶＤ（化学蒸着）や真空蒸着などの成膜処理である場合は、マグネトロンスパッタリングカソード５７、５８、５９、６０に代えて他の真空成膜手段が設けられることになる。
【実施例】
【００４０】
［実施例］
図１に示すような成膜装置５０を用意し、スパッタリングカソード５７にＮｉ−Ｃｒ合金ターゲットを取り付けた。更に、スパッタリングカソード５７とキャンロール５６の外周面との間に、板厚１.５ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３１６Ｌ）で製作した防着部材６５、６６を取り付けた。また、スパッタリングカソード５７にはその外縁部を囲む四角筒状の防着部材７０を設けた。
【００４１】
防着部材６５、６６は、それぞれ長尺樹脂フィルム基板Ｆの搬送方向に関してスパッタリングカソード５７の前後に位置しており、互いに対向する端部にスパッタ粒子が通過する開口部を有している。防着部材６５、６６、７０は、表面をアルミナショット＃５０で処理した後に、表面全体にスパッタリングにより膜厚５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で銅をコーティングしたものを使用した。
【００４２】
真空チャンバー５１内を減圧雰囲気にした後、長尺樹脂フィルム基板Ｆをロールツーロールで搬送してキャンロール５６の外周面に巻き付けて冷却しながらスパッタリング成膜を行った。かかるスパッタリング成膜処理を２５時間運転した後、成膜装置５０の各構成要素を整備する際に防着部材６５、６６を取り外して堆積物の除去を行った。
【００４３】
堆積物の除去は、防着部材６５、６６を希硫酸に浸漬して銅を溶解させた後、ショットブラストし、更にスクレーパーで剥離することにより行った。その結果、堆積物を容易に除去することができた。具体的には、４００ｍｍ×３００ｍｍの防着部材１枚当たり、７分間で堆積物を除去する事が出来た。
［比較例］
【００４４】
防着部材６５、６６、７０に膜厚５０ｎｍ〜５００ｎｍの銅のコーティングを設けないこと以外は実施例と同様にして長尺樹脂フィルム基板Ｆに成膜した。スパッタリング成膜処理を２５時間運転した後、防着部材６５、６６を取り外して実施例と同じ条件で堆積物の除去を行ったところ、４００ｍｍ×３００ｍｍの防着部材１枚当たり、堆積物の除去に２０分間を費やした。
【符号の説明】
【００４５】
５０      真空成膜装置
５１      真空チャンバー
５２      巻出ロール
５３、６３      フリーロール
５４、６２      張力センサロール
５５、６１      フィードロール
５６      キャンロール
５７、５８、５９、６０      マグネトロンスパッタリングカソード
６４      巻取ロール
６５、６６、６７、６８、６９      板状の防着部材
７０、７１、７２、７３      筒状の防着部材
Ｆ        長尺樹脂フィルム基板
【図１】
2014141709.tif 000003
【図２】
2014141709.tif 000004