(57)【要約】【課題】めっき液を撹拌してもできるだけめっき液の表面を乱さずに、はねや飛沫の発生を抑制する。【解決手段】液体を撹拌するために水平方向に移動可能なパドルに取り付け可能な消波部材が提供され、かかる消波部材、水平方向に移動するときに液面を移動するように構成された薄板状の本体部と、前記本体部から端部に向かって細く構成される先端部を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を撹拌するために水平方向に移動可能なパドルに取り付け可能な消波部材であって、
水平方向に移動するときに液面を移動するように構成された薄板状の本体部と、
前記本体部から端部に向かって細く構成される先端部を備える、
消波部材。
【請求項２】
請求項１に記載の消波部材であって、
前記消波部材がパドルに取り付けられた状態で、前記先端部は水平面に対して鋭角となるように傾斜している、
消波部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の消波部材であって、
前記消波部材は、薄板状の前記本体部の両側に形成される、全体として水平方向に延びるガイド部を備える、
消波部材。
【請求項４】
請求項３に記載の消波部材であって、
前記ガイド部は直線部分を備える、
消波部材。
【請求項５】
請求項３または４に記載の消波部材であって、
前記ガイド部は曲線部分を備える、
消波部材。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の消波部材であって、
前記ガイド部は、液面から高くなる方向に延びる第１部分と、液面に向かって低くなる方向に延びる第２部分と、を備える、
消波部材。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の消波部材であって、
前記ガイド部は複数設けられている、
消波部材。
【請求項８】
液体を撹拌するために水平方向に移動可能なパドルであって、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の消波部材を有する、
パドル。
【請求項９】
めっき装置であって、
めっき液を貯留するためのめっき槽と、
前記めっき槽に貯留されためっき液を撹拌するための、請求項８に記載のパドルと、を有する、
めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、パドルに取り付け可能な消波部材および消波部材を備えるめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、電気めっきが用いられることがある。電気めっき法によれば、高純度の金属膜（めっき膜）が容易に得られ、しかも金属膜の成膜速度が比較的速く、金属膜の厚みの制御も比較的容易に行うことができる。半導体ウェハ上への金属膜形成において、高密度実装、高性能化、および高い歩留りを追及するため、膜厚の面内均一性も要求される。電気めっきによれば、めっき液の金属イオン供給速度分布や電位分布を均一にすることにより、膜厚の面内均一性に優れた金属膜を得ることができると期待されている。電気めっきにおいては、十分な量のイオンを基板に均一に供給するために、めっき液を撹拌することがある。めっき液を撹拌するために、撹拌用のパドルを備えるめっき装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５５７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
めっき液を撹拌すると、めっき液がはねてめっき槽の外へ飛散したり、飛沫が発生したりすることで、めっき液中の成分が析出して装置を汚すことがある。特に、めっき液中のイオンを均一にするためには、めっき液を撹拌するパドルをより高速に運動させることが有効になる。パドルを高速に運動させると、めっき液の表面が乱れやすく、飛沫が発生しやすくなる。そこで、本発明は、めっき液を撹拌してもできるだけめっき液の表面を乱さずに、はねや飛沫の発生を抑制することを一つの目的としている。また、本発明は、めっき装置だけでなく、液体を撹拌する場合にも広く適用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［形態１］形態１によれば、液体を撹拌するために水平方向に移動可能なパドルに取り付け可能な消波部材が提供され、かかる消波部材、水平方向に移動するときに液面を移動するように構成された薄板状の本体部と、前記本体部から端部に向かって細く構成される先端部を備える。
【０００６】
［形態２］形態２によれば、形態１による消波部材において、前記消波部材がパドルに取り付けられた状態で、前記先端部は水平面に対して鋭角となるように傾斜している。
【０００７】
［形態３］形態３によれば、形態１または２による消波部材において、前記消波部材は、薄板状の前記本体部の両側に形成される、全体として水平方向に延びるガイド部を備える。
【０００８】
［形態４］形態４によれば、形態３による消波部材において、前記ガイド部は直線部分を備える。
【０００９】
［形態５］形態５によれば、形態３または４による消波部材において、前記ガイド部は曲線部分を備える。
【００１０】
［形態６］形態６によれば、形態３から５のいずれか１つの形態による消波部材において、前記ガイド部は、液面から高くなる方向に延びる第１部分と、液面に向かって低くなる方向に延びる第２部分と、を備える。
【００１１】
［形態７］形態７によれば、形態３から６のいずれか１つの形態による消波部材において、前記ガイド部は複数設けられている。
【００１２】
［形態８］形態８によれば、液体を撹拌するために水平方向に移動可能なパドルにおいて、形態１から７のいずれか１つの形態による消波部材を有する。
【００１３】
［形態９］形態９によれば、めっき装置が提供され、めっき液を貯留するためのめっき槽と、前記めっき槽に貯留されためっき液を撹拌するための、形態８によるパドルと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態による、めっき装置を概略的に示す図である。
【図２】図１に示されるパドルを正面（図１の横方向）から示す図である。
【図３】図１、図２に示されるパドルを上方（図１、図２の上方向）から示す部分断面図である。
【図４】図１、図２に示されるパドルを上方（図１、図２の上方向）から示す部分断面図である。
【図５】一実施形態による、パドルの駆動機構をめっき槽と共に示す図である。
【図６】一実施形態による、パドルのストロークエンドにおけるパドルの関係を示す図である。
【図７Ａ】一実施形態による消波部材を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される消波部材の左側面図である。
【図７Ｃ】図７Ａに示される消波部材の正面図である。
【図７Ｄ】図７Ａに示される消波部材の右側面図である。
【図８】一実施形態による消波部材を示す斜視図である。
【図９】一実施形態による消波部材を示す斜視図である。
【図１０】一実施形態による消波部材を示す斜視図である。
【図１１Ａ】一実施形態による消波部材を示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示される消波部材の左側面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａに示される消波部材の正面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ａに示される消波部材の右側面図である。
【図１２】図１１に示される消波部材の作用を説明する図である。
【図１３】図１に示されるめっき装置の基板ホルダとめっき槽のホルダ支持部との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るパドルに取り付け可能な消波部材および消波部材を備えるめっき装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
【００１６】
図１は、一実施形態による、めっき装置を概略的に示す図である。めっき装置は、たとえば、硫酸銅を含むめっき液Ｑを用いて半導体基板の表面に銅をめっきするためのめっき装置とすることができる。図１に示すように、めっき装置は、内部にめっき液Ｑを保持す
るめっき槽１０を有する。めっき槽１０の上方外周には、めっき槽１０の縁から溢れ出ためっき液Ｑを受け止めるオーバーフロー槽１２が備えられている。オーバーフロー槽１２の底部には、ポンプ１４を備えためっき液供給路１６の一端が接続され、めっき液供給路１６の他端は、めっき槽１０の底部に設けられためっき液供給口１８に接続されている。これにより、オーバーフロー槽１２内に溜まっためっき液Ｑは、ポンプ１４の駆動に伴ってめっき槽１０内に還流される。めっき液供給路１６には、ポンプ１４の下流側に位置して、めっき液Ｑの温度を調節する恒温ユニット２０と、めっき液内の異物をフィルタリングして除去するフィルタ２２が設けられている。
【００１７】
めっき装置には、基板（被めっき体）Ｗを着脱自在に保持して、基板Ｗを鉛直状態でめっき槽１０内のめっき液Ｑに浸漬させる基板ホルダ２４が備えられている。めっき槽１０内の基板ホルダ２４で保持してめっき液Ｑ中に浸漬させた基板Ｗに対向する位置には、アノード２６がアノードホルダ２８に保持されてめっき液Ｑ中に浸漬されて配置されている。アノード２６として、この例では、含リン銅が使用されている。基板Ｗとアノード２６は、めっき電源３０を介して電気的に接続され、基板Ｗとアノード２６との間に電流を流すことにより基板Ｗの表面にめっき膜（銅膜）が形成される。
【００１８】
基板ホルダ２４で保持してめっき液Ｑ中に浸漬させて配置した基板Ｗとアノード２６との間には、基板Ｗの表面と平行に往復運動してめっき液Ｑを攪拌するパドル３２が配置されている。このように、めっき液Ｑをパドル３２で攪拌することで、十分な銅イオンを基板Ｗの表面に均一に供給することができる。パドル３２と基板Ｗとの距離は、好ましくは２ｍｍ〜１１ｍｍである。更に、パドル３２とアノード２６との間には、基板Ｗの全面に亘る電位分布をより均一にするための誘電体からなる調整板（レギュレーションプレート）３４が配置されている。
【００１９】
図２は、図１に示されるパドル３２を正面（図１の横方向）から示す図である。図３は、図１、図２に示されるパドル３２を上方（図１、図２の上方向）から示す部分断面図である。パドル３２は、図２及び図３に示すように、板厚ｔが３ｍｍ〜６ｍｍの一定の厚みを有する矩形板状部材で構成されている。パドル３２は、内部に複数の長穴３２ａを平行に設けられており、鉛直方向に延びる複数の格子部３２ｂを有するように構成されている。パドル３２の材質は、例えばチタンにテフロン（登録商標）コートを施したものとすることができる。パドル３２の垂直方向の長さＬ１及び長穴３２ａの長さ方向の寸法Ｌ２は、基板Ｗの垂直方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。また、パドル３２の横方向の長さＨは、パドル３２の往復運動の振幅（ストロークＳｔ）と合わせた長さが基板Ｗの横方向の寸法よりも十分に大きくなるように設定されている。
【００２０】
長穴３２ａの幅及び数は、長穴３２ａと長穴３２ａの間の格子部３２ｂが効率良くめっき液を攪拌し、長穴３２ａをめっき液が効率良く通り抜けるように、格子部３２ｂが必要な剛性を有する範囲で格子部３２ｂが可能な限り細くなるように決めることが好ましい。また、パドル３２の往復運動の両端付近でパドル３２の移動速度が遅くなる、あるいは瞬間的な停止をする際に、基板Ｗ上に電場の影（電場の影響が及ばない、もしくは電場の影響が少ない箇所）を形成する影響を少なくするためにも、パドル３２の格子部３２ｂを細くすることは重要である。
【００２１】
この例では、図３に示すように、各格子部３２ｂの横断面が長方形になるように長穴３２ａを垂直に開けている。図４（ａ）に示すように、格子部３２ｂの横断面の四隅に面取りを施してもよく、また図４（ｂ）に示すように、格子部３２ｂの横断面が平行四辺形になるように格子部３２ｂに角度を付けても良い。
【００２２】
パドル３２の厚さ（板厚）ｔは、基板Ｗに調整板３４を近づけることができるように、
３ｍｍ〜６ｍｍとすることが好ましく、この例では４ｍｍに設定されている。また、パドル３２の厚さを均一にすることで、めっき液の液はねやめっき液の大幅な液ゆれを防ぐことができる。また、パドル３２の長穴３２ａが形成されている領域の上方には、横方向の寸法が相対的に小さなネック部１５０を備える。ネック部１５０には、後述のようにクランプ３６が固定される。また、ネック部１５０の両側には、後述のように、消波部材２００が配置される（図５参照）。
【００２３】
図５は、パドル３２の駆動機構をめっき槽１０と共に示す図である。パドル３２は、パドル３２の上端に固定したクランプ３６によって、水平方向に延びるシャフト３８に固定される。クランプ３６には、後述の消波部材２００が取り付けられ、パドル３２のネック部１５０の両側にそれぞれ消波部材２００が配置される。シャフト３８は、シャフト保持部４０に保持されつつ左右に摺動できるように構成されている。シャフト３８の端部は、パドル３２を左右に直進往復運動させるパドル駆動部４２に連結されている。パドル駆動部４２は、たとえば、モータ４４の回転をクランク機構（図示せず）によりシャフト３８の直進往復運動に変換するものとすることができる。この例では、パドル駆動部４２のモータ４４の回転速度を制御することにより、パドル３２の移動速度を制御する制御部４６が備えられている。パドルの往復速度は任意であるが、たとえば、約２５０往復／分から約４００往復／分の速度とすることができる。なお、パドル駆動部の機構は、クランク機構だけでなく、ボールねじによりサーボモータの回転をシャフトの直進往復運動に変換するようにしたものや、リニアモータによってシャフトを直進往復運動させるようにしたものでも良い。
【００２４】
この例では、図６に示すように、パドル３２がストロークＳｔ移動した左右のストロークエンドにおいて、パドル３２の格子部３２ｂの位置が互いに重ならないようにしている。これにより、パドル３２が基板Ｗ上に電場の影を形成する影響を少なくできる。
【００２５】
一実施形態において、めっき装置は、パドル３２に取り付け可能な消波部材２００を備える。図５に示されるように、消波部材２００は、パドル３２がめっき液Ｑを保持しためっき槽１０に配置されたときに、消波部材２００がめっき液Ｑの液面に位置するように配置される。図５に示されるように、消波部材２００は、クランプ３６に取り付けられることで、パドル３２と一体的に動作可能である。なお、消波部材２００は、クランプ３６ではなく、パドル３２に直接的に固定するように構成してもよい。
【００２６】
図７Ａは、一実施形態による消波部材２００を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示される消波部材２００の左側面図であり、図７Ｃは、図７Ａに示される消波部材２００の正面図であり、図７Ｄは、図７Ａに示される消波部材２００の右側面図である。消波部材２００は、全体として、概ね直角三角形状の薄板から構成されている。消波部材２００は、概ね直角三角形状の本体部２０２を備える。また、消波部材２００は、本体部２０２から端部（図７Ｃの左方向）に向かって細く構成される先端部２０４を備える。先端部２０４は、直角三角形状の本体部２０２の斜辺に相当する場所に形成されている。先端部２０４は、消波部材２００がパドル３２に取り付けられた状態で、先端部２０４が水平面に対して鋭角となるように傾斜している。先端部２０４と水平面がなす角度は、任意の角度とすることができ、たとえば２０度〜４５度の範囲が好ましく、一例として３０度とすることができる。また、一実施形態として、先端部２０４と水平面とがなす角度を９０度とし、すなわち傾斜していない先端部を採用してもよい。また、先端部２０４は、消波部材２００がパドル３２に取り付けられて、めっき液Ｑを撹拌するように水平方向に移動されるときに、先細の先端部がめっき液Ｑの液面を切って進行するように構成される。先端部２０４の斜辺に直交する断面で先端部２０４を切ったときの斜辺を頂点とする角度は、たとえば１０度〜３０度の範囲とすることができる。消波部材２００は、消波部材２００をパドル３２に取り付けるための取付部２０６を備える。取付部２０６は、消波部材２００
をクランプ３６に固定するネジを通るための穴２０８を備える。図示の実施形態においては、消波部材２００の回転を防止するために穴２０８は２つ設けられているが、穴２０８の数は任意であり、１つでも３つ以上でもよい。図７Ａ〜図７Ｄに示される消波部材２００は、パドル３２と厚さｔと同程度の厚さを備える。ただし、図示の消波部材２００においては、取付部２０６が本体部２０２よりも厚くなるように構成されている。たとえば、取付部２０６の厚さをパドル３２の厚さと同じにし、本体部２０２を取付部２０６よりも薄く形成することができる。他の実施形態として、消波部材２００の取付部２０６および本体部２０２の厚さが同じになるように構成してもよい。消波部材２００の材質は、撹拌する液体に耐性のある材料から形成される。一実施形態において、消波部材２００は、使用するめっき液Ｑに耐性のあるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などから射出形成や３Ｄプリンタなどを用いて形成することができる。
【００２７】
図示の実施形態においては、消波部材２００を備えるパドル３２を水平方向に往復運動させることでめっき液Ｑを撹拌する。消波部材２００の先端部２０４が先細になっているので、パドル３２が液面を移動するときに、めっき液Ｑの波や飛沫の発生を抑制することができる。
【００２８】
図８は、一実施形態による消波部材２００を示す斜視図である。図８の消波部材２００は、図７に示される消波部材２００とほぼ同様であるが、図８の消波部材２００は、取付部２０６と本体部２０２とが同一の厚さで構成されている。その他の部分は、図７とともに説明した任意の特徴を備えるものとすることができる。
【００２９】
図９は、一実施形態による消波部材２００を示す斜視図である。図９の消波部材２００は、全体的な形状は、図７に示される消波部材２００に類似している。ただし、図９の消波部材２００は、本体部２０２にガイド部２１０ａ、２１０ｂが形成されている。ガイド部２１０ａ、２１０ｂは、本体部２０２から厚さ方向に突出した凸形状が直線的に水平方向に延びるように構成される。図示の実施形態において、ガイド部２１０ａ、２１０ｂは、薄板状の本体部２０２の両側に設けられている。図９に示される消波部材２００においては、ガイド部２１０ａ、２１０ｂは本体部２０２だけに設けられており、先端部２０４には設けられていない。図９においては、ガイド部２１０ａ、２１０ｂは２本設けられているが、ガイド部の数は任意である。ガイド部２１０ａ、２１０ｂは、めっき液Ｑを撹拌するためにパドル３２が水平方向に移動するときに発生する波を抑えるように作用する。図９の実施形態による消波部材２００において、図７とともに説明した消波部材２００任意の特徴を採用することができる。
【００３０】
図１０は、一実施形態による消波部材２００を示す斜視図である。図１０に示される消波部材２００は、図９に示される消波部材２００と同様の形状であるが、図１０に示される消波部材２００のガイド部２１０ａ、２１０ｂは、先端部２０４まで延びている。図１０に示されるガイド部２１０ａ、２１０ｂの先端は、先端部２０４の傾斜と同様に傾斜している。図１０の実施形態による消波部材２００において、図７とともに説明した消波部材２００任意の特徴を採用することができる。
【００３１】
図１１Ａは、一実施形態による消波部材２００を示す斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示される消波部材２００の左側面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａに示される消波部材２００の正面図であり、図１１Ｄは、図１１Ａに示される消波部材２００の右側面図である。図１１に示される消波部材２００は、図１０の消波部材２００と同様に、本体部２０２から先端部２０４まで延びるガイド部２１０ａ、２１０ｂを備える。ただし、図１１に示される消波部材２００においては、ガイド部２１０ａ、２１０ｂは、直線形ではなく、流線形に設けられている。より具体的には、図１１に示される消波部材２００のガイド部２１０ａ、２１０ｂは、パドル３２のネック部１５０の側が一番低い位置にあり、そ
こから徐々に上方向に延び、その後、ほぼ水平または下方向に延びるように形成されている。図１１の消波部材２００をパドル３２に取り付けてめっき液Ｑに浸漬させた状態において、めっき液Ｑの液面が、ガイド部２１０ａの一番低い位置にほぼ一致するようにガイド部２１０ａ、２１０ｂを設ける。図１２は、図１１に示される消波部材２００の作用を説明する図である。図１２に示されるように、めっき液Ｑの液面が消波部材２００の下側のガイド部２１０ａの一番低い位置とほぼ一致する。この状態において、めっき液Ｑを撹拌するためにパドル３２が水平方向に移動するとともに消波部材２００が水平方向に移動する。図１２の説明図において、消波部材２００は左右方向に移動する。消波部材２００が右方向に移動するとき、めっき液Ｑは消波部材２００の先端部２０４の斜面に沿って上昇する。このときガイド部２１０ａによりめっき液Ｑが消波部材２００の進行方向の反対方向へ案内されて、元の液面へ戻り、液面の乱れが抑えられる。下側のガイド部２１０ａを越えて上昇した液面はガイド部２１０ｂにより消波部材２００の背面の方へ案内されて、液面の乱れが抑えられる。
【００３２】
図１に示すように、基板Ｗは、基板ホルダ２４によって保持される。基板ホルダ２４は、例えば銅スパッタ膜などの下地導通膜付きの基板Ｗに該基板Ｗの周辺部から給電を与えるように構成されている。基板ホルダ２４の導通接点は、多接点構造であり、接触幅の合計が、接点をとることが可能な基板上の周長に対して６０％以上になるようにしている。また、接点は、各々の接点間が等距離に配列され等分配されている。
【００３３】
基板ホルダ２４は、図１３に示すように、めっき槽１０内に設置される際に、図示しないトランスポータにより、ホルダ把持部６０を把持されて上方から吊るされ、めっき槽１０に固定されたホルダ支持部６２に、外方に突出するホルダアーム６４が引っ掛けられて吊下げ保持される。基板ホルダ２４をめっき槽１０に吊下げ支持したときに、ホルダアーム６４に設けられたアーム側接点と、めっき槽１０のホルダ支持部６２に設けられた支持部側接点とが接触して、外部電源から基板ホルダ２４を通じて基板Ｗに電流を供給することができる。
【００３４】
以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。たとえば、本明細書に開示されるパドルおよび消波部材の発明は、めっき液を撹拌する場合だけでなく、他の液体を撹拌する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…めっき槽
１２…オーバーフロー槽
２４…基板ホルダ
２６…アノード
２８…アノードホルダ
３０…電源
３２…パドル
３２ａ…長穴
３２ｂ…格子部
３４…調整板
３６…クランプ
３８…シャフト
４０…シャフト保持部
４２…パドル駆動部
６０…ホルダ把持部
６２…ホルダ支持部
６４…ホルダアーム
１５０…ネック部
２００…消波部材
２０２…本体部
２０４…先端部
２０６…取付部
２０８…穴
２１０ａ…ガイド部
２１０ｂ…ガイド部
Ｗ…基板
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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