(57)【要約】【課題】簡易的な構造で、大面積の基板を高精度に貼付する作業が可能な生産性の高い基板吸着装置を提供する。【解決手段】真空チャック２１の上面２１ｃに基板Ｗを吸着させる基板吸着装置１０であって、真空チャック２１の上面に載置された基板Ｗに上方から当てられる非通気性のシート１４と、シート１４の周縁部を支持して真空チャック２１の周縁部近傍に上方から当接する貼付ハウジング１１と、貼付ハウジング１１を上下方向に移動させる往復動装置３０と、真空チャック２１と基板Ｗとの間から気体を吸引する第１の真空ライン２２と、真空チャック２１とシート１４との間から気体を吸引する第２の真空ライン１５と、を具備する。これにより、基板を上方から強く押圧する装置を設けることなく、簡易的な構造で、大面積の基板を貼付する作業が可能になる。また、シート１４を繰り返し利用することができ、優れた生産性が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャックの上面に基板を吸着させる基板吸着装置であって、
前記真空チャックの上面に載置された前記基板に上方から当てられる非通気性のシートと、
前記シートの周縁部を支持して前記真空チャックの周縁部近傍に上方から当接する貼付ハウジングと、
前記貼付ハウジングを上下方向に移動させる往復動装置と、
前記真空チャックと前記基板との間から気体を吸引する第１の真空ラインと、
前記真空チャックと前記シートとの間から気体を吸引する第２の真空ラインと、を具備することを特徴とする基板吸着装置。
【請求項２】
前記貼付ハウジングは、本体部と、前記本体部に下方から着脱可能に取り付けられたシート支持部と、を有し、
前記シートは、前記本体部と前記シート支持部に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１に記載の基板吸着装置。
【請求項３】
前記第２の真空ラインは、前記貼付ハウジングを貫通し、
前記第２の真空ラインの吸引口は、前記シート支持部に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板吸着装置。
【請求項４】
前記真空チャックまたは前記貼付ハウジングの周縁部近傍には、前記基板を囲み前記真空チャックと前記貼付ハウジングに当接する外周シールが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の基板吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板吸着装置に関し、特に、反りのある大型実装基板（ＰＬＰ）を真空チャックに吸着する基板吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反りのある半導体基板を真空チャック等に吸着する方法として、半導体基板を真空チャックに押し付けて吸着する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、大きな反りが発生しやすい基板をステージに吸着保持させる基板保持方法として、押圧手段によって基板の吸着部位を複数の領域に区分された基板保持面に押し付けて吸着させる基板保持方法が開示されている。同文献の基板保持方法では、押圧手段としてガス噴射装置が用いられており、乾燥空気、窒素ガス、希ガス等のガスを基板の上面に向かって噴射することにより、基板が基板保持面に押し付けられる。
【０００４】
また例えば、特許文献２に開示された半導体ウエハの吸着方法は、反りが発生している半導体ウエハを吸着テーブルの上面に載置し、フィルムを半導体ウエハ及びその周囲における吸着テーブルを覆うように載置するものである。そして、吸着テーブルの吸引孔によって空気が吸引されると、フィルム下が減圧状態となり、フィルムで半導体ウエハが全面的に押さえ付けられ、半導体ウエハは、その反りが矯正されて吸着テーブルの上面に吸着される。
【０００５】
また例えば、反りのある半導体基板を真空チャック等に吸着する方法として、マウンターリング等に半導体基板を貼り付けてから真空チャックに吸着させる方法や、ゴム風船状の空気枕等によって半導体基板の全面を押し付ける方法等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１９７７０７号公報
【特許文献２】特開２０１２−８４６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来技術による基板の吸着方法では、大型実装基板を高精度に貼付するために、改善すべき問題点があった。
【０００８】
例えば、特許文献１に開示された従来技術のように、ガスを噴射して基板保持面に基板を押し付けて吸着させる方法では、大型の基板を吸着保持するためには、多数の領域に区分された基板保持面が必要になる。そして、区分された多数の領域にガスを噴射するためには、複雑な仕様のガス噴射装置等が必要になる。また、基板に複数回ガスを噴射する必要があるので、基板の全体が吸着されるまでに長い時間を要する。
【０００９】
また、特許文献２に開示された従来技術のように、吸着テーブルの吸引孔のみによってフィルムを吸引する方法では、吸引が不十分であり、大型の基板の反りを矯正することが難しい。
【００１０】
また、マウンターリングに基板を貼り付けてから真空チャックに吸着させる方法では、マウンターリングのシートと真空チャックとの間にテープが介在するため、基板の研削の加工精度が良くない。また、基板を抑えるためのフィルムやテープが消耗品となるため、基板加工の生産性が低くなってしまう。
【００１１】
また、ゴム風船状の空気枕等によって半導体基板の全面を押し付ける方法では、面積の大きな基板を押し付ける場合、基板やそれを押圧するための装置に対して圧力による反力が大きくなる。そのため、基板及び空気枕等を抑えるために高強度の構造物が必要となり、装置全体が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易的な構造で、大面積の基板を高精度に貼付することが可能な生産性の高い基板吸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の基板吸着装置は、真空チャックの上面に基板を吸着させる基板吸着装置であって、前記真空チャックの上面に載置された前記基板に上方から当てられる非通気性のシートと、前記シートの周縁部を支持して前記真空チャックの周縁部近傍に上方から当接する貼付ハウジングと、前記貼付ハウジングを上下方向に移動させる往復動装置と、前記真空チャックと前記基板との間から気体を吸引する第１の真空ラインと、前記真空チャックと前記シートとの間から気体を吸引する第２の真空ラインと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の基板吸着装置によれば、真空チャックの上面に基板を吸着させる基板吸着装置であって、真空チャックの上面に載置された基板に上方から当てられる非通気性のシートと、シートの周縁部を支持して真空チャックの周縁部近傍に上方から当接する貼付ハウジングと、貼付ハウジングを上下方向に移動させる往復動装置と、真空チャックと基板との間から気体を吸引する第１の真空ラインと、真空チャックとシートとの間から気体を吸引する第２の真空ラインと、を具備する。これにより、上方から基板に強い力を加えることなく、第１の真空ライン及び第２の真空ラインによる気体の吸引によって基板を真空チャックの上面に高精度に吸着させることができる。よって、基板を上方から強力に押圧する装置を設けることなく、簡易的な構造の装置で、大面積の基板を貼付する作業が可能となる。
【００１５】
また、基板が真空チャックに吸着された後には、第２の真空ラインによる気体の吸引を停止してシートの下方に大気圧または低圧の圧空を供給し、貼付ハウジングを上昇させることにより、シートを損傷させることなく基板から容易に剥がすことができる。よって、損傷の少ないシートを繰り返し利用することができ、基板吸着工程について優れた生産性が得られる。
【００１６】
また、本発明の基板吸着装置によれば、貼付ハウジングは、本体部と、その下方から着脱可能に取り付けられたシート支持部と、を有し、シートは、本体部とシート支持部に挟まれて固定されても良い。これにより、貼付ハウジングへのシートの着脱が容易になり、シートが破損した際等にシートを容易に取り替えることができる。
【００１７】
また、本発明の基板吸着装置によれば、第２の真空ラインは、貼付ハウジングを貫通し、第２の真空ラインの吸引口は、シート支持部に形成されても良い。これにより、真空チャックに吸着された基板を研削等の加工を行うために移動する際、第２の真空ラインを基板と共に移動させる必要がなくなる。そのため、第２の真空ラインを部品数が少なく組み立てが容易である簡易的な構造にすることができる。
【００１８】
また、本発明の基板吸着装置によれば、真空チャックまたは貼付ハウジングの周縁部近傍には、基板を囲み真空チャックと貼付ハウジングに当接する外周シールが設けられていても良い。これにより、貼付ハウジングが真空チャックに定着した際に形成される空間の密閉性を高めることができ、第２の真空ラインによって空間を真空にすることができる。その結果、シートによって基板をしっかりと押さえることができ、大型の基板であっても反りを矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る基板吸着装置を備えた研削装置の概略を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板吸着装置の真空チャックに基板が載せられた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板吸着装置の貼付ハウジングが真空チャックに定置された状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板吸着装置のワークが真空チャックに吸着された状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板吸着装置の貼付ハウジングが上昇して基板の吸着が完了した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る基板吸着装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板吸着装置１０を備えた研削装置１の概略を示す平面図である。なお、以下の説明では、図１において下方を研削装置１の前方、上方を研削装置１の後方と言う。
【００２１】
図１を参照して、研削装置１は、基板等のワークＷを研削または研磨する装置である。研削装置１に設けられた本発明の実施形態に係る基板吸着装置１０は、反りのある大面積のワークＷを真空チャック２１（図２参照）に吸着することができる装置である。
【００２２】
ワークＷは、平面視略矩形状の形態をなす研削または研磨対象の半導体基板等であり、例えば、積層基板やＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＷＬＰを更に大型化した大型実装基板のＰＬＰ（Ｐａｎｅｌ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐａｃｋａｇｅ）等であっても良い。
【００２３】
研削装置１は、といし軸４０と、コラム４１と、基板吸着装置１０と、テーブル２０と、制御盤４５と、を有する。といし軸４０は、コラム４１に支持されており、上下方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
といし軸４０には、図示しない研削といしが回転自在に設けられており、ワークＷの上面は、といし軸４０に設けられた研削といしによって研削または研磨される。具体的には、図１に２点鎖線で示す研削位置Ｂにおいて、ワークＷは、研削といしによって加工される。
【００２５】
といし軸４０の前方には、基板吸着装置１０が設けられている。基板吸着装置１０は、ワークＷの反りを矯正し平らにするための装置である。基板吸着装置１０が設けられていることによって、反りのあるワークＷであっても、テーブル２０に固定することができるのである。
【００２６】
テーブル２０は、研削装置１の前後方向に移動可能に設けられており、テーブル２０の上面には、ワークＷが載置され固定される。テーブル２０の上面にワークＷが吸引され固定される場合、または、吸引が解除されてワークＷが取り外される場合、テーブル２０は、前方に移動して貼付位置Ａにある。詳しくは、テーブル２０は、ワークＷを貼付するための貼付ハウジング１１の下方に位置する。
【００２７】
他方、ワークＷに対して研削または研磨の加工が行われる場合、テーブル２０は、後方に移動して、といし軸４０の下方近傍の研削位置Ｂにある。また、テーブル２０は、略水平方向に回転自在に設けられても良い。これにより、ワークＷを回転させながら研削または研磨を実行することができる。
【００２８】
制御盤４５は、各種情報を入力するための入力部や各種情報を表示するモニター、各種演算等を行う演算部等を有する。制御盤４５は、入力された情報に基づき、各種演算を実行し、研削装置１全体における加工の監視及び制御等を行う。
【００２９】
上記構成の研削装置１でワークＷの研削加工等が行われる場合、先ず、基板吸着装置１０のテーブル２０は、貼付位置Ａに移動する。次に、加工されるワークＷが図示しないロボット等によってテーブル２０の上方に載置される。そして、詳細については後述するが、ワークＷは、テーブル２０の上方にある真空チャック２１の上面に吸着される。
【００３０】
次に、テーブル２０に固定されたワークＷは、テーブル２０と共に後方へ移動し、研削位置Ｂに置かれる。そして、といし軸４０に設けられた研削といしによってワークＷの上面が研削される。
【００３１】
研削の加工が終了したワークＷは、テーブル２０と共に前方へ移動し、貼付位置Ａに置かれる。そして、ワークＷは、真空チャック２１による吸着がなくなり、取り外し可能な状態になり、図示しないロボット等によって次の工程を行う装置へと運ばれる。以上のようにワークＷの研削または研磨の工程が行われる。
【００３２】
図２は、真空チャック２１の上面にワークＷが載置された状態を示す基板吸着装置１０の断面図であり、特に、テーブル２０が基板吸着装置１０の下方の貼付位置Ａ（図１参照）に位置している状態を示している。図２に示すように、基板吸着装置１０は、真空チャック２１と、貼付ハウジング１１と、を有する。
【００３３】
真空チャック２１は、平面視略矩形状の形態をなし、テーブル２０の上部に設けられている。真空チャック２１は、上面側の中央近傍が上方に突出する略ハット状に形成されている。具体的には、真空チャック２１の周囲近傍の面である上面２１ａと、真空チャック２１の中央近傍の面である上面２１ｃと、の間には、段差面２１ｂが形成されており、中央近傍の上面２１ｃは周囲近傍の上面２１ａよりも高くなっている。真空チャック２１の上面２１ｃは、ワークＷが載置される面であり、ワークＷを支持するために空気を吸引する吸引口２３が複数形成されている。
【００３４】
真空チャック２１には、吸引口２３に繋がる第１の真空ラインとしての真空ライン２２が形成されている。真空ライン２２は図示しない吸引装置に接続されており、該吸引装置が駆動することにより、吸引口２３から空気が吸引される。これにより、ワークＷは、真空チャック２１の上面２１ｃに吸着され固定される。なお、真空チャック２１としてポーラス状の通気性のある材料を使用して、その上面にワークＷを真空吸着できるようにしても良い。
【００３５】
真空チャック２１の上面２１ｃの周囲近傍には、ワークＷの吸着面の粗さによっては、内周シール２４が設けられている。内周シール２４は、ワークＷの周縁部から空気が侵入することを防止するシール部材であり、ワークＷの下面と真空チャック２１の上面２１ｃに当接するよう取り付けられている。
【００３６】
内周シール２４が設けられることにより、ワークＷの外周からの空気侵入が防がれ、ワークＷと真空チャック２１との間には、良好な真空状態が得られる。そして、真空ライン２２による空気の吸引によるワークＷに対する吸着力が増し、反りのある大面積の基板を高精度に貼付することができる。
【００３７】
なお、貼付ハウジング１１には後述する外周シール１８が設けられているので、基板吸着装置１０は、内周シール２４が設けられない構成を採用することも可能である。
【００３８】
貼付ハウジング１１は、真空チャック２１の上面２１ａ、２１ｃを覆うことができる大きさであり、平面視略矩形状の略キャンバス状に形成されている。貼付ハウジング１１の下部は開口しており、その開口の周縁部近傍は、真空チャック２１の周囲近傍の上面２１ａに当接するように形成されている。
【００３９】
貼付ハウジング１１の上部には、貼付ハウジング１１を上下方向に移動させる駆動装置として往復動装置３０が接続されている。往復動装置３０は、例えば、エアシリンダ３２及びエアピストン３１から構成される駆動装置である。なお、往復動装置３０は、エアシリンダ３２及びエアピストン３１に限定されず、電動アクチュエータ等、その他の動力装置であっても良い。
【００４０】
貼付ハウジング１１は、平面視略矩形状に形成された本体部１２と、本体部１２に下方に設けられるシート支持部１３と、本体部１２とシート支持部１３に挟まれたシート１４と、を有する。
【００４１】
シート支持部１３は、貼付ハウジング１１の下部開口の周縁部に設けられており、平面視略矩形枠状に形成されている。シート支持部１３は、例えば、ボルト等の固定具１７によって本体部１２に対して着脱可能に固定されている。シート支持部１３の下面１３ａは、真空チャック２１の上面２１ａに当接し、シート支持部１３の内周面１３ｂは、真空チャック２１の段差面２１ｂに所定の隙間をもって嵌合するよう形成されている。
【００４２】
シート１４は、非通気性のシートであり、例えば、軟質の塩化ビニル樹脂シート材等によって形成されている。なお、シート１４の材料は、軟質の塩化ビニル樹脂に限定されるものではなく、空気が漏れない材料であれば、その他の材料でも良い。
【００４３】
シート１４は、貼付ハウジング１１の下部の開口を塞ぐように設けられている。具体的には、シート１４は、その周縁部が本体部１２とシート支持部１３によって挟まれて固定されている。前述の通り、本体部１２とシート支持部１３は着脱可能であるので、貼付ハウジング１１へのシート１４の着脱は容易である。よって、シート１４が破損した際等にシート１４を容易に取り替えることができる。
【００４４】
貼付ハウジング１１には、第２の真空ラインとしての真空ライン１５が設けられている。真空ライン１５は、貼付ハウジング１１を貫通し、真空ライン１５の吸引口１６は、シート１４の下方のシート支持部１３に形成されている。詳しくは、真空ライン１５の吸引口１６は、シート支持部１３の内周面１３ｂに形成されている。真空ライン１５には、図示しない吸引装置が接続されており、該吸引装置によって、吸引口１６から空気が吸引される。
【００４５】
真空ライン１５が貼付ハウジング１１に設けられることにより、真空チャック２１に吸着されたワークＷを研削等の加工を行うために移動する際、真空ライン１５をワークＷと共に移動させる必要がなくなる。そのため、真空ライン１５を部品数が少なく組み立てが容易である簡易的な構造にすることができる。
【００４６】
シート支持部１３の下面１３ａ、即ち真空チャック２１の周縁部近傍の上面２１ａに当接する部分には、空気が漏れない様に帯状の外周シール１８が形成されている。外周シール１８は、貼付ハウジング１１が下降した際に、ワークＷを囲み、真空チャック２１と貼付ハウジング１１に当接する空気漏れ防止のシール部材である。
【００４７】
外周シール１８が形成されることにより、貼付ハウジング１１が真空チャック２１に定着した際に形成される空間の密閉性を高めることができ、真空ライン１５によって空間を真空にすることができる。その結果、シート１４によってワークＷを強く押さえることができ、大型の基板であっても反りを矯正することができる。なお、外周シール１８は、真空チャック２１の周縁部近傍に形成されても良いし、シート支持部１３の周縁部近傍に形成されても良い。
【００４８】
次に、図２ないし図５を参照して、小さな吸引口２３が多数開けられた真空吸着用の真空チャック２１に、反りのあるシート状のワークＷを吸着する方法を説明する。
図３は、基板吸着装置１０の貼付ハウジング１１が真空チャック２１に定置された状態を示し、図４は、基板吸着装置１０のワークＷが真空チャック２１に吸着された状態を示し、図５は、基板吸着装置１０の貼付ハウジング１１が上昇してワークＷの吸着が完了した状態を示している。なお、図４、図５に示す矢印は、空気の流れる方向を示している。
【００４９】
図２に示すように、初めに、真空チャック２１の上面２１ｃに反りのあるワークＷが載置される。具体的には、ワークＷは、図示しないロボット等によって真空チャック２１の所定の位置に載置される。このとき、貼付ハウジング１１は、往復動装置３０によって引かれて上昇した状態であり、真空チャック２１から離れている。
【００５０】
ワークＷが載置された後、図３に示すように、貼付ハウジング１１は、往復動装置３０によって押されて下降し、ワークＷと真空チャック２１を上方から覆うように真空チャック２１に定置される。
【００５１】
具体的には、貼付ハウジング１１の内周面１３ｂで囲まれた開口に、真空チャック２１の段差面２１ｂで囲まれた上面２１ｃ及びその上の置かれたワークＷが嵌るように、貼付ハウジング１１が下降する。そして、貼付ハウジング１１の下面１３ａが真空チャック２１の周縁部近傍の上面２１ａに密着する。
【００５２】
前述のように、真空チャック２１の中央近傍の上面２１ｃは、真空チャック２１の周縁部近傍の上面２１ａよりも高く形成される。そのため、下降した貼付ハウジング１１のシート１４をワークＷの上面に当接させることができる。
【００５３】
また、貼付ハウジング１１が真空チャック２１に定着されることにより、シート１４の下面と、貼付ハウジング１１のシート支持部１３の内周面１３ｂと、真空チャック２１の上面２１ａと、段差面２１ｂと、によって囲まれた空間が形成される。
【００５４】
図４に示すように、貼付ハウジング１１が真空チャック２１に定着された後、シート１４の下方の空間の空気が、真空ライン２２及び真空ライン１５によって吸引される。具体的には、初めに、真空チャック２１の真空ライン２２によって、吸引口２３から空気が吸引される。これにより、ワークＷと真空チャック２１との間の空気が吸引され、ワークＷは、真空チャック２１の上面２１ｃに吸着される。
【００５５】
次に、貼付ハウジング１１の真空ライン１５によって、吸引口１６からシート１４の下方の空間の空気が吸引され、シート１４の下方の空間が真空になる。これにより、シート１４には、真空状態による吸着力が与えられ、シート１４は、下方に向かって押さえ付けられる。
【００５６】
そして、ワークＷは、シート１４と共に真空チャック２１の上面２１ｃに押し付けられる。これにより、ワークＷは、反りが矯正され、平らな状態で真空チャック２１に吸着され固定される。
【００５７】
上記のように、真空ライン１５によって空気を吸引してシート１４を真空チャック２１に押し付ける方法では、簡易的な構造の貼付ハウジング１１だけで、大面積のワークＷを真空チャック２１に密着させることができる。このように、本発明の基板吸着装置１０では、ワークＷを吸着させるために、従来技術のような強力に押圧する装置を必要としない。
【００５８】
その後、貼付ハウジング１１の真空ライン１５による吸引を停止して、真空チャック２１とシート１４との間に大気圧または低圧の圧空を供給する。その際、真空ライン２２による吸引は停止されずに行われているので、ワークＷは真空チャック２１に貼り付けられた状態に維持される。真空チャック２１の真空ライン２２の圧力を確認し、ワークＷが真空チャック２１に完全に吸着されていることを確認する。
【００５９】
そして、図５に示すように、往復動装置３０によって貼付ハウジング１１が上方に持ち上げられ、シート１４とワークＷが分離する。ワークＷが真空ライン２２によって吸引されて真空チャック２１に貼り付けられた状態で貼付動作は完了となる。
【００６０】
このように、基板吸着装置１０を用いることにより、反りのあるワークＷを平らにした状態で真空チャック２１に固定することができ、ワークＷの研削及び研磨の精度を高めることができる。また、真空チャック２１とワークＷの間にその他の貼付用シート等を設ける必要がないため、ワークＷの生産費を削減し、生産性を高めることができる。
【００６１】
また、ワークＷが真空チャック２１に吸着された後に真空ライン１５による気体の吸引を停止してシート１４の下方に大気圧または低圧の圧空を供給し、貼付ハウジング１１を上昇させることにより、シート１４を損傷させることなくワークＷから容易に剥がすことができる。よって、損傷の少ないシート１４を繰り返し利用することができ、基板吸着工程について優れた生産性が得られる。
【００６２】
以上、本実施形態では、研削装置１に設けられた基板吸着装置１０について説明したが、基板吸着装置１０は、これに限定されるものではなく、その他の加工装置に設けられても良い。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１      研削装置
１０    基板吸着装置
１１    貼付ハウジング
１２    本体部
１３    シート支持部
１４    シート
１５    真空ライン
１６    吸引口
１８    外周シール
２０    テーブル
２１    真空チャック
２１ａ  上面
２１ｂ  段差面
２１ｃ  上面
２２    真空ライン
２３    吸引口
２４    内周シール
３０    往復動装置
４０    といし軸
４１    コラム
４５    制御盤
【図１】
2019186509.tif 000003
【図２】
2019186509.tif 000004
【図３】
2019186509.tif 000005
【図４】
2019186509.tif 000006
【図５】
2019186509.tif 000007