(57)【要約】【課題】樹脂突起の成型時に導電膜に変形が生じ、導電膜が断線することを防止する。【解決手段】まず、保護絶縁膜１２０上に選択的に硬化型の樹脂層を形成することにより、複数の外部接続端子それぞれのコアとなる複数の凸部２０２を形成する。次いで、凸部２０２を硬化させる前に、対向面２２（表面）が平坦である成型用治具２０を複数の凸部２０２の上面に押し付けることにより、複数の上面それぞれに平坦部を形成する。次いで、複数の凸部２０２を硬化させる。ついで、複数の凸部２０２、保護絶縁膜１２０、及び複数の電極パッド１３０上に導電膜を選択的に形成することにより、複数の外部接続端子、及び複数の配線を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護絶縁膜、前記保護絶縁膜に形成された複数の開口、及び前記複数の開口それぞれから露出している複数の電極パッドを有する半導体基板に複数の外部接続端子を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記保護絶縁膜上に選択的に硬化型の樹脂層を形成することにより、前記複数の外部接続端子それぞれのコアとなる複数の凸部を形成する工程と、
前記凸部を硬化させる前に、表面が平坦である成型用治具を前記複数の凸部の上面に押し付けることにより、複数の前記上面それぞれに平坦部を形成する工程と、
前記複数の凸部を硬化させる工程と、
前記複数の凸部、前記保護絶縁膜、及び前記複数の電極パッド上に導電膜を選択的に形成することにより、前記複数の外部接続端子、及び前記複数の外部接続端子それぞれをいずれかの前記電極パッドに接続する複数の配線を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記凸部を硬化する工程は、前記成型用治具を前記複数の凸部の上面に押し付けた状態で行われる半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層は熱硬化性の樹脂により形成され、
前記成型用治具の表面を前記複数の凸部の上面に押し付けつつ前記凸部を加熱することにより、前記凸部を硬化する工程が行われる半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記凸部を硬化する工程は、前記成型用治具を前記複数の凸部の上面に押し付けた後、前記成型用治具を前記複数の凸部から離した状態で行われる半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層は熱硬化性の樹脂により形成され、
前記成型用治具の表面を前記複数の凸部の上面に押し付けた後、前記成型用治具を前記複数の凸部から離した状態で前記凸部を加熱することにより、前記凸部を硬化する工程が行われる半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層は光硬化性の樹脂により形成され、
前記成型用治具の表面を前記複数の凸部の上面に押し付けた後、前記成型用治具を前記複数の凸部から離した状態で前記凸部に光を照射することにより、前記凸部を硬化する工程が行われる半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項３または５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記熱硬化性の樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、又はアリル樹脂である半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層は光硬化性の樹脂により形成され、前記成型用治具は光透過性の材料により形成されており、
前記成型用治具の表面を前記複数の凸部の上面に押し付けつつ、前記成型用治具を介して前記凸部に光を照射することにより、前記凸部を硬化する工程が行われる半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６又は８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記光硬化性の樹脂は、シリコーン系樹脂又はイミド系樹脂である半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の外部接続端子及び前記複数の配線を形成する工程は、
前記複数の凸部、前記保護絶縁膜、及び前記複数の電極パッド上に前記導電膜を気相法により形成する工程と、
前記導電膜を選択的に除去する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
保護絶縁膜と、
前記保護絶縁膜に形成された複数の開口と、
前記複数の開口それぞれに位置する複数の電極パッドと、
前記保護絶縁膜上に形成された複数の外部接続端子と、
前記複数の外部接続端子それぞれをいずれかの前記電極パッドに接続する複数の配線と、
を備え、
前記外部接続端子は、
樹脂からなる凸部と、
前記凸部上に形成され、前記配線につながる導電膜と、
を備え、
前記複数の外部接続端子それぞれの前記凸部は、上面が平坦であり、かつ同一平面を形成している半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置において、
前記樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、又はアリル樹脂である半導体装置。
【請求項１３】
半導体基板を乗せるステージと、
前記半導体基板を挟んで前記ステージに対向して配置され、前記ステージに対向している対向面が平坦である成型用治具と、
前記ステージ及び前記成型用治具の少なくとも一方を他方に向けて移動させる移動機構と、
を備える半導体製造装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体製造装置において、
前記移動機構は前記ステージを移動させる半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂コア上に導電膜を形成した外部接続端子を有する半導体装置の製造方法、半導体装置、及び半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置には、半導体装置を実装基板に実装するためにバンプなどの外部接続端子が形成されている。半導体装置が有する回路は、この外部接続端子を介して実装基板のランドなどの電極に接続する。半導体装置を実装基板に確実に実装するためには、外部接続端子の上面の高さを揃えることが望ましい。詳細には、実装基板の電極表面は平らであり、かつ同一の実装基板内で高さが均一（同一平面）であり、この電極に接続する半導体装置の外部接続端子の頭頂部も平坦かつ同一平面にする必要がある。
【０００３】
一方、近年は、コアを樹脂で形成し、この樹脂上に導電膜を形成することにより外部接続端子を形成することが行われている（例えば特許文献１及び２）。特に特許文献２には、コアとなる樹脂突起上に導電層を形成することによりバンプを形成した後、バンプに検査端子の成型面により導電層を介して樹脂突起を押しつぶすことにより、樹脂突起を成型することが記載されている。半導体装置の外部接続端子の頭頂部を平坦かつ同一平面にするためには、樹脂突起の頭頂部を平坦かつ同一平面にする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４９２２６号公報
【特許文献２】特開２００７−４８９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載の技術は、熱硬化性の樹脂をキュアし、さらに導電層を形成した後に樹脂突起を成型している。このため、樹脂突起を成型するときにはある程度の圧力が必要になる。このため、樹脂突起の成型時に導電膜に変形が生じ、導電膜が断線したり、クラックが入って抵抗が上昇したり、外部接続端子と実装基板の電極の接続信頼性が低下する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、保護絶縁膜、前記保護絶縁膜に形成された複数の開口、及び前記複数の開口それぞれから露出している複数の電極パッドを有する半導体基板に複数の外部接続端子を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記保護絶縁膜上に選択的に硬化型の樹脂層を形成することにより、前記複数の外部接続端子それぞれのコアとなる複数の凸部を形成する工程と、
前記凸部を硬化させる前に、表面が平坦である成型用治具を前記複数の凸部の上面に押し付けることにより、複数の前記上面それぞれに平坦部を形成する工程と、
前記複数の凸部を硬化させる工程と、
前記複数の凸部、前記保護絶縁膜、及び前記複数の電極パッド上に導電膜を選択的に形成することにより、前記複数の外部接続端子、及び前記複数の外部接続端子それぞれをいずれかの前記電極パッドに接続する複数の配線を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明によれば、凸部を形成する樹脂を硬化させる前、かつ凸部上に導電膜を形成する前に、成型用治具を凸部に押し付けることにより、凸部の上面に平坦部を形成している。このため、外部接続端子を構成する導電膜が断線したり、クラックが入って抵抗が上昇したり、外部接続端子と実装基板の電極の接続信頼性が低下することを抑制できる。
【０００８】
本発明によれば、保護絶縁膜と、
前記保護絶縁膜に形成された複数の開口と、
前記複数の開口それぞれに位置する複数の電極パッドと、
前記保護絶縁膜上に形成された複数の外部接続端子と、
前記複数の外部接続端子それぞれをいずれかの前記電極パッドに接続する複数の配線と、
を備え、
前記外部接続端子は、
樹脂からなる凸部と、
前記凸部上に形成され、前記配線につながる導電膜と、
を備え、
前記複数の外部接続端子それぞれの前記凸部は、上面が平坦であり、かつ同一平面を形成している半導体装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、半導体基板を乗せるステージと、
前記半導体基板を挟んで前記ステージに対向して配置され、前記ステージに対向している対向面が平坦である成型用治具と、
前記ステージ及び前記成型用治具の少なくとも一方を他方に向けて移動させる移動機構と、
を備える半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外部接続端子を構成する導電膜が断線したり、クラックが入って抵抗が上昇したり、外部接続端子と実装基板の電極の接続信頼性が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】各図は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】各図は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】各図は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】図１（ｂ）及び図２（ａ）に示した工程で用いる半導体製造装置の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いる半導体製造装置の構成を示す図である。
【図７】各図は第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１〜図４の各図は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。この半導体装置の製造方法は、保護絶縁膜１２０、保護絶縁膜１２０に形成された複数の開口１２２、及び複数の開口１２２それぞれから露出している複数の電極パッド１３０を有する半導体基板１００に複数の外部接続端子２００を形成する工程を有している。具体的には、まず、保護絶縁膜１２０上に選択的に硬化型の樹脂層を形成することにより、複数の外部接続端子２００それぞれのコアとなる複数の凸部２０２を形成する。次いで、凸部２０２を硬化させる前に、対向面２２（表面）が平坦である成型用治具２０を複数の凸部２０２の上面に押し付けることにより、複数の上面それぞれに平坦部を形成する。次いで、複数の凸部２０２を硬化させる。ついで、複数の凸部２０２、保護絶縁膜１２０、及び複数の電極パッド１３０上に導電膜を選択的に形成することにより、複数の外部接続端子２００、及び複数の配線２１０を形成する。複数の配線２１０は、複数の外部接続端子２００それぞれをいずれかの電極パッド１３０に接続している。以下、詳細に説明する。
【００１４】
まず図１（ａ）に示すように、シリコン基板など半導体基板１００を準備する。この状態において半導体基板１００はウェハの状態であり、トランジスタなどの素子（図示せず）、多層配線層１１０、複数の電極パッド１３０、及び保護絶縁膜１２０が形成されている。保護絶縁膜１２０には、複数の電極パッド１３０を露出させるための開口１２２が複数設けられている。
【００１５】
次いで、保護絶縁膜１２０上に選択的に硬化型の樹脂層を形成することにより、複数の外部接続端子２００それぞれのコアとなる複数の凸部２０２を形成する。凸部２０２は、例えば感光性の樹脂により形成される。具体的には、保護絶縁膜１２０上及び電極パッド１３０上に感光性の樹脂層を形成する。次いで、この樹脂層を露光及び現像する。これにより、複数の凸部２０２が形成される。この状態において、凸部２０２の高さはばらついていることがある。また凸部２０２の上面は、平坦でない場合もある。
【００１６】
なお本実施形態において、凸部２０２を形成する樹脂は、熱硬化性の樹脂、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、又はアリル樹脂である。
【００１７】
次いで図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、成型用治具２０を複数の凸部２０２の上面に押し付ける。本実施形態においては、半導体基板１００を動かすことにより成型用治具２０の対向面２２を複数の凸部２０２の上面に押し付ける。ただし、成型用治具２０を動かすことにより成型用治具２０を複数の凸部２０２の上面に押し付けてもよい。成型用治具２０は、対向面２２が平坦であり、この平坦面が半導体基板１００に対して平行になっている。このため、複数の凸部２０２それぞれには平坦部が形成される。これらの平坦部は、互いに同一平面を形成している。
【００１８】
この工程において、成型用治具２０の対向面２２を複数の凸部２０２の上面に押し付けつつ凸部２０２を加熱する。これにより、複数の凸部２０２の上面を平坦化させつつ、凸部２０２を硬化させることができる。
【００１９】
なお、凸部２０２が熱により硬化するとき、凸部２０２を構成する樹脂に含まれる溶剤が蒸発するため、凸部２０２は収縮する。これに対して本実施形態では、凸部２０２を硬化させるとき、凸部２０２の上面には成型用治具２０が押し付けられている。このため、凸部２０２は収縮するときにおいても、凸部２０２の上面は平坦性が保たれたままになる。ただし凸部２０２の側面は収縮する。
【００２０】
ところで、図１（ｂ）に示すように、成型用治具２０を複数の凸部２０２の上面に押し付けると、凸部２０２の上面が変形することに伴って、凸部２０２の側面が外側に凸になる。このため、複数の凸部２０２の上面に対する成型用治具２０の押し付け力を調節することにより、凸部２０２の側面が外側に凸になる大きさを、凸部２０２が硬化するときの側面の収縮量と相殺する大きさに調節することができる。これにより、図２（ａ）に示すように、硬化後の凸部２０２の側面の傾斜角度が部分的に急峻になることを抑制できる。
【００２１】
その後、図２（ｂ）に示すように、成型用治具２０を複数の凸部２０２の上面から離す。
【００２２】
次いで、図３（ａ）に示すように、複数の凸部２０２、保護絶縁膜１２０、及び複数の電極パッド１３０上に導電膜２０４を気相法、例えばスパッタリング法により形成する。本実施形態において導電膜２０４は、金属の単層膜（例えばＡｕ、Ｃｕ、もしくはＡｌ）、または金属の多層膜（例えばＴｉ、ＴｉＷ、もしくはＰｄなどの下地導電膜上にＡｕ、Ｃｕ、もしくはＡｌなどを積層した構成）である。上記したように、硬化後の凸部２０２において、側面の傾斜角度が部分的に急峻になることが抑制されている。従って、凸部２０２において導電膜２０４が部分的に薄くなったり断線することが抑制される。
【００２３】
その後、図３（ｂ）に示すように、導電膜２０４を選択的に除去する。この工程は、例えば導電膜２０４上にレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして導電膜２０４をエッチングすることにより、行われる。これにより、凸部２０２を被覆する導電膜２０６、及び配線２１０が一体的に形成される。導電膜２０６は、凸部２０２とともに外部接続端子２００を構成している。配線２１０は、導電膜２０６と電極パッド１３０とを接続している。
【００２４】
なお、例えばＴｉＷなどの下地導電膜を選択的に除去してパターンを形成した後、Ａｕなどの金属層を下地導電膜上に無電解メッキにより形成することにより、導電膜２０４を形成しても良い。
【００２５】
この状態において、半導体装置は、保護絶縁膜１２０、複数の開口１２２、電極パッド１３０、複数の外部接続端子２００、及び複数の配線２１０を備えている。複数の電極パッド１３０は、複数の開口１２２に位置している。複数の配線２１０は、複数の外部接続端子２００それぞれをいずれかの電極パッド１３０に接続している。外部接続端子２００は、樹脂からなる凸部２０２と、凸部２０２上に形成され、配線２１０につながる導電膜２０６と、を備えている。そして、複数の外部接続端子２００それぞれの凸部２０２は、上面が平坦であり、かつ同一平面を形成している。
【００２６】
その後、図４に示すように、図３（ｂ）に示した半導体装置を実装基板３００にＣＯＧ（Chip On Glass）実装又はＣＯＦ（Chip On Film）実装する。半導体装置が液晶のドライバである場合、実装基板３００はガラス基板である。この状態において、半導体装置の外部接続端子２００は実装基板３００の電極３１０に接続している。電極３１０は、例えばランドであるが、ランドに限定されない。
【００２７】
図５は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示した工程で用いる半導体製造装置の構成を示す図である。この半導体製造装置は、ステージ１０、成型用治具２０、及び移動機構３０を備えている。ステージ１０は半導体基板１００を乗せる。成型用治具２０は、半導体基板１００を挟んでステージ１０に対向して配置され、ステージ１０に対向している対向面２２が平坦であり、かつステージ１０に対して平行である。移動機構３０は、ステージ１０及び成型用治具２０の少なくとも一方を他方に向けて移動させる。本実施形態では、移動機構３０は、ステージ１０を成型用治具２０に向かう方向及び離れる方向それぞれに移動させる。
【００２８】
ステージ１０は、半導体基板１００を載置面に吸着するための吸着機構１２と、半導体基板１００を加熱するための加熱部１４を有している。吸着機構１２を用いて半導体基板１００をステージ１０に吸着することにより、成型用治具２０を凸部２０２に押し当てるときに、半導体基板１００に反りが生じていないようにすることができる。
【００２９】
加熱部１４及び移動機構３０は、制御部４０によって制御されている。制御部４０は、加熱部１４を制御することによりステージ１０を所望の温度及び時間で段階的に昇降温させる。また制御部４０は、所望の温度で成型用治具２０を図１等に示した凸部２０２に押し付け、又は離すように、移動機構３０を介してステージ１０の移動を制御する。
【００３０】
なおステージ１０には、冷却機構（図示せず）が設けられていても良い。この場合、凸部２０２を硬化させた後に半導体基板１００を速やかに冷却することができる。
【００３１】
成型用治具２０は、例えばステンレスなどの金属により形成されており、対向面２２は半導体基板１００より大きく形成されている。成型用治具２０は、対向面２２が一つの平坦な面となっている。また、成型用治具２０にもステージ１０と同様に制御部４０で制御される加熱機構（図示せず）及び冷却機構（図示せず）が設けられていても良い。この場合、これらの加熱機構及び冷却機構も制御部４０により制御される。
【００３２】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、凸部２０２を形成する樹脂を硬化させる前、かつ凸部２０２上に導電膜２０６を形成する前に、成型用治具２０を凸部２０２に押し付けることにより、凸部２０２の上面に平坦部を形成している。このため、外部接続端子２００を構成する導電膜２０６が断線したり、クラックが入って抵抗が上昇したり、外部接続端子と実装基板の電極の接続信頼性が低下することを抑制できる。
【００３３】
また、複数の凸部２０２に対して一つの成型用治具２０の対向面２２を押し付けることにより、複数の凸部２０２の上面を同時に平坦化している。このため、複数の凸部２０２の上面を、同一平面を形成するようにすることができる。従って、複数の凸部２０２の上面を一つの面としてみた場合、この面の平坦性が高くなる。このため、半導体装置を実装基板３００に実装するときに、複数の外部接続端子２００を確実に実装基板３００の電極３１０に接続することができる。
【００３４】
またステージ１０の上面と成型用治具２０の対向面２２の距離を管理することにより、半導体基板１００の裏面を基準にした外部接続端子２００の高さを管理することができる。従って、半導体装置を実装基板３００に実装するときに、半導体装置の裏面から実装基板３００の実装面までの距離をパラメータとして管理することにより、外部接続端子２００が実装基板３００の電極３１０に接触するタイミングを把握することができる。従って、半導体装置を実装基板３００に押し付けるときの圧力を小さくすることができる。
【００３５】
また、複数の凸部２０２の上面に対する成型用治具２０の押し付け力を調節することにより、凸部２０２の側面が外側に凸になる大きさを、凸部２０２が硬化するときの側面の収縮量と相殺する大きさに調節することができる。これにより、硬化後の凸部２０２の側面の傾斜角度が部分的に急峻になることを抑制できる。従って、凸部２０２において導電膜２０４が部分的に薄くなったり断線することが抑制される。
【００３６】
図６は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いる半導体製造装置の構成を示す図である。本実施形態において、凸部２０２を構成する樹脂は、光硬化性を有していて耐熱性に優れた樹脂、例えばシリコーン系樹脂またはイミド系樹脂により形成されている。また成型用治具２０は、光透過性の材料、例えば石英ガラスにより形成されている。
【００３７】
本実施形態に係る半導体製造装置は、加熱部１４の代わりに光源５０を有している。光源５０は、成型用治具２０を介してステージ１０の反対側に配置されている。光源５０は、制御部４０により制御されている。
【００３８】
そして本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、成型用治具２０を凸部２０２に押し付けた後に、加熱部１４の代わりに光源５０を動作させる点を除いて、第１の実施形態に示した半導体装置の製造方法と同様である。これにより、成型用治具２０の表面を複数の凸部２０２の上面に押し付けつつ、成型用治具２０を介して凸部２０２に光を照射することにより、複数の凸部２０２を平坦化させつつ凸部２０２を硬化することができる。
【００３９】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
図７及び図８の各図は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。まず図７（ａ）に示すように、保護絶縁膜１２０上に凸部２０２を形成し、凸部２０２に成型用治具２０を押し付ける。ここまでの工程は、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
次いで図７（ｂ）に示すように、成型用治具２０を凸部２０２から離す。
【００４２】
次いで図８に示すように、凸部２０２を加熱する。これにより凸部２０２は硬化する。
【００４３】
その後、第１の実施形態において図３及び図４に示した工程を行う。これにより、半導体装置が実装基板３００に実装される。
【００４４】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお第２の実施形態において、本実施形態と同様に、成型用治具２０を凸部２０２から離した後に光を照射することにより、凸部２０２を硬化させてもよい。
【００４５】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ ステージ
１２ 吸着機構
１４ 加熱部
２０ 成型用治具
２２ 対向面
３０ 移動機構
４０ 制御部
５０ 光源
１００ 半導体基板
１１０ 多層配線層
１２０ 保護絶縁膜
１２２ 開口
１３０ 電極パッド
２００ 外部接続端子
２０２ 凸部
２０４ 導電膜
２０６ 導電膜
２１０ 配線
３００ 実装基板
３１０ 電極
【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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