(57)【要約】【課題】層間絶縁膜（特に、低誘電率絶縁膜）が剥離することを防止すると共に、封止樹脂がチップの裏面上に這い上がることを防止する。【解決手段】半導体装置は、基板１０と、基板１０上に形成された層間絶縁膜１１と、層間絶縁膜１１上に形成されたパッドとを有するチップ１２と、ランドを有し、パッドとランドとが対向するように配置された実装基板１４と、パッドとランドとを電気的に接続するバンプ１５と、チップ１２と実装基板１４との間に充填される封止樹脂１６とを備えている。チップ１２の側面は、下部領域１７ａと、上部領域１７ｃと、下部領域１７ａと上部領域１７ｃとの間に位置する中央領域１７ｂとを有している。上部領域１７ｃは、層間絶縁膜１１の側面を含む。中央領域１７ｂの粗度は、下部領域１７ａの粗度及び上部領域１７ｃの粗度よりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されたパッドとを有するチップと、
ランドを有し、前記パッドと前記ランドとが対向するように配置された実装基板と、
前記パッドと前記ランドとを電気的に接続するバンプと、
前記チップと前記実装基板との間に充填される封止樹脂とを備え、
前記チップの側面は、下部領域と、上部領域と、前記下部領域と前記上部領域との間に位置する中央領域とを有し、前記上部領域は、前記層間絶縁膜の側面を含み、
前記中央領域の粗度は、前記下部領域の粗度及び前記上部領域の粗度よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記封止樹脂により、前記チップの側面における前記上部領域及び前記中央領域が覆われており、
前記封止樹脂により、前記チップの側面における前記下部領域が覆われずに露出されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜は、低誘電率絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記チップの側面における前記下部領域と前記中央領域との間には、第１の段差部が設けられており、
前記チップの中央から前記チップの側面における前記下部領域までの距離は、前記チップの中央から前記チップの側面における前記中央領域までの距離よりも長いことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記第１の段差部の段差面は、前記チップにおける前記基板の主面に対して平行な面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記第１の段差部の段差面は、前記チップにおける前記基板の主面に対して傾斜する面であり、
前記第１の段差部の段差面は、前記中央領域側から前記下部領域側に向かって下に傾斜する面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記チップの側面における前記中央領域と前記上部領域との間には、第２の段差部が設けられており、
前記チップの中央から前記チップの側面における前記中央領域までの距離は、前記チップの中央から前記チップの側面における前記上部領域までの距離よりも長いことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記第２の段差部の段差面は、前記チップにおける前記基板の主面に対して平行な面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記第２の段差部の段差面は、前記チップにおける前記基板の主面に対して傾斜する面であり、
前記第２の段差部の段差面は、前記上部領域側から前記中央領域側に向かって下に傾斜する面であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、層間絶縁膜を有するチップと実装基板との間に封止樹脂が充填された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フリップチップ実装により、実装基板にチップが実装された半導体装置が提案されている。この場合、バンプにより、チップのパッドと、実装基板のランドとが、電気的に接続されている。チップと実装基板との間には、封止樹脂が充填されている。
【０００３】
チップは、基板と、基板上に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成されたパッドとを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０７８３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体装置内に熱応力が発生した場合、封止樹脂の終端に最も大きな熱応力が印加される。このため、チップと実装基板との間に充填された封止樹脂が、チップの表面（パッド形成面）上からチップの側面上に這い上がり、封止樹脂の終端が、層間絶縁膜の側面上に位置する場合、層間絶縁膜が剥離するという問題がある。特に、層間絶縁膜として、低誘電率絶縁膜を用いた場合、一般に、低誘電率絶縁膜は脆弱な膜であるため、低誘電率絶縁膜が容易に剥離する。
【０００６】
なお、低誘電率絶縁膜の剥離を抑制する技術として、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の技術では、低誘電率絶縁膜を切断するレーザ加工溝が設けられ、レーザ加工溝の幅Ｘ（μｍ）と、封止樹脂のフィレット長さＹ（ｍｍ）とが、Ｙ＞−０．２３３Ｘ＋３．５の条件を満足している。
【０００７】
一方、封止樹脂が、チップの側面上からチップの裏面上に這い上がった場合、層間絶縁膜が剥離するという問題が発生することはないものの、封止樹脂がチップの裏面上に這い上がることは、外観品質上、好ましくない。
【０００８】
前記に鑑み、本発明の目的は、層間絶縁膜（特に、低誘電率絶縁膜）が剥離することを防止すると共に、封止樹脂がチップの裏面上に這い上がることを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、基板と、基板上に形成された層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成されたパッドとを有するチップと、ランドを有し、パッドとランドとが対向するように配置された実装基板と、パッドとランドとを電気的に接続するバンプと、チップと実装基板との間に充填される封止樹脂とを備え、チップの側面は、下部領域と、上部領域と、下部領域と上部領域との間に位置する中央領域とを有し、上部領域は、層間絶縁膜の側面を含み、中央領域の粗度は、下部領域の粗度及び上部領域の粗度よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る半導体装置によると、中央領域の粗度を、上部領域の粗度よりも小さくする。これにより、樹脂（樹脂は、後に硬化されて封止樹脂となる）を、上部領域よりも粗度が小さい中央領域にまで流すことができる。言い換えれば、毛細管現象による樹脂の流れを、上部領域で止めずに、中央領域にまで流すことができる。一方、下部領域の粗度を、中央領域の粗度よりも大きくする。これにより、樹脂が、中央領域を超えて、中央領域よりも粗度が大きい下部領域にまで流れることを防止することができる。言い換えれば、毛細管現象による樹脂の流れを、中央領域で止めることができる。
【００１１】
このため、樹脂が硬化されてなる封止樹脂により、チップの側面における上部領域及び中央領域を覆うことができる。一方、封止樹脂により、チップの側面における下部領域を覆わずに露出させることができる。このように、封止樹脂の終端の位置を制御し、封止樹脂の終端を、チップの側面における下部領域と中央領域との境界に位置させることができる。
【００１２】
従って、封止樹脂の終端が、層間絶縁膜の側面上に位置することを防止することができるため、封止樹脂の終端に熱応力が印加されることがあっても、層間絶縁膜が剥離することを防止することができる。さらに、封止樹脂がチップの裏面上にまで這い上がることを防止することができる。
【００１３】
本発明に係る半導体装置において、封止樹脂により、チップの側面における上部領域及び中央領域が覆われており、封止樹脂により、チップの側面における下部領域が覆われずに露出されていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る半導体装置において、層間絶縁膜は、低誘電率絶縁膜であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る半導体装置において、チップの側面における下部領域と中央領域との間には、第１の段差部が設けられており、チップの中央からチップの側面における下部領域までの距離は、チップの中央からチップの側面における中央領域までの距離よりも長いことが好ましい。
【００１６】
本発明に係る半導体装置において、第１の段差部の段差面は、チップにおける基板の主面に対して平行な面であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る半導体装置において、第１の段差部の段差面は、チップにおける基板の主面に対して傾斜する面であり、第１の段差部の段差面は、中央領域側から下部領域側に向かって下に傾斜する面であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る半導体装置において、チップの側面における中央領域と上部領域との間には、第２の段差部が設けられており、チップの中央からチップの側面における中央領域までの距離は、チップの中央からチップの側面における上部領域までの距離よりも長いことが好ましい。
【００１９】
本発明に係る半導体装置において、第２の段差部の段差面は、チップにおける基板の主面に対して平行な面であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る半導体装置において、第２の段差部の段差面は、チップにおける基板の主面に対して傾斜する面であり、第２の段差部の段差面は、上部領域側から中央領域側に向かって下に傾斜する面であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体装置によると、封止樹脂の終端の位置を制御し、封止樹脂の終端を、チップの側面における下部領域と中央領域との境界に位置させることができる。これにより、封止樹脂の終端が、層間絶縁膜の側面上に位置することを防止することができるため、封止樹脂の終端に熱応力が印加されることがあっても、層間絶縁膜が剥離することを防止することができる。さらに、これにより、封止樹脂がチップの裏面上にまで這い上がることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】(a) は、実装基板に実装される前のチップの構成を示す平面図である。(b) は、チップが実装される前の実装基板の構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す○で囲まれた部分（チップの側面を含む部分）の構成を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す○で囲まれた部分（チップの側面を含む部分）の構成を示す拡大断面図である。
【図６】段差部を設ける方法を示す斜視図である。
【図７】(a) 及び(b) は、段差部を設ける方法を工程順に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の変形例２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図９】図８に示す○で囲まれた部分（チップの側面を含む部分）の構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（一実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る半導体装置について、図１、図２(a) 及び(b) 並びに図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図２(a) は、実装基板に実装される前のチップの構成を示す平面図である。図２(b) は、チップが実装される前の実装基板の構成を示す平面図である。図３は、図１に示す○で囲まれた部分（チップの側面を含む部分）の構成を示す拡大断面図である。
【００２５】
本実施形態に係る半導体装置は、図１に示すように、パッド（図示省略）を有するチップ１２と、ランド（図示省略，図２(b)：１３参照）を有し、パッドとランドとが対向するように配置された実装基板１４と、パッドとランドとを電気的に接続するバンプ１５と、チップ１２と実装基板１４との間に充填される封止樹脂１６とを備えている。バンプ１５は、例えばはんだ又は金からなる。
【００２６】
チップ１２は、図１に示すように、基板１０と、基板１０上に形成された層間絶縁膜１１と、層間絶縁膜１１上に形成されたパッドとを有している。基板１０は、例えばシリコン基板である。層間絶縁膜１１は、例えば低誘電率絶縁膜である。なお、層間絶縁膜１１上に、パッドの周縁部を覆い、且つ、パッドの中央部を露出する開口部を有する保護膜を形成してもよい。
【００２７】
図２(a) に示すように、パッドは、行列状に配列され、パッド上には、バンプ１５が形成される。図２(b) に示すように、ランド１３は、行列状に配列されている。
【００２８】
チップ１２の側面は、図３に示すように、チップ１２の裏面側に位置する下部領域１７ａと、チップ１２の表面側に位置する上部領域１７ｃと、下部領域１７ａと上部領域１７ｃとの間に位置する中央領域１７ｂとを有している。チップ１２の側面における上部領域１７ｃは、層間絶縁膜１１の側面を含む。チップ１２の「裏面」とは、チップ１２におけるパッド形成面と反対側の面をいう。一方、チップ１２の「表面」とは、チップ１２におけるパッド形成面をいう。
【００２９】
中央領域１７ｂの粗度は、下部領域１７ａの粗度及び上部領域１７ｃの粗度よりも小さい。
【００３０】
図３に示すように、封止樹脂１６により、チップ１２の側面における上部領域１７ｃ及び中央領域１７ｂは覆われている。一方、封止樹脂１６により、チップ１２の側面における下部領域１７ａは覆われずに露出されている。
【００３１】
封止樹脂１６により、上部領域１７ｃ及び中央領域１７ｂが覆われる一方、下部領域１７ａが覆われずに露出されるのは、以下のような理由による。
【００３２】
封止樹脂１６は、以下のようにして形成される。
【００３３】
まず、アンダーフィル（液状硬化性樹脂）等の樹脂を、チップ１２と実装基板１４との間隙に、一定の塗布量及び一定の圧力で注入する。このとき、チップ１２と実装基板１４との間隙は狭いため、毛細管現象により、樹脂は、チップ１２と実装基板１４との間隙に流れ込む。次に、樹脂を硬化して、封止樹脂１６を形成する。
【００３４】
一般に、粗度が比較的小さい面は、粗度が比較的大きい面よりも濡れ易いため、粗度が比較的小さい面は、粗度が比較的大きい面よりも毛細管現象が発生し易い。このため、毛細管現象により流れる液体は、粗度が比較的小さい面へ引き寄せられる傾向がある。
【００３５】
そこで、本実施形態では、中央領域１７ｂの粗度を、上部領域１７ｃの粗度よりも小さくする。これにより、樹脂を、上部領域１７ｃよりも粗度が小さい中央領域１７ｂにまで流すことができる。言い換えれば、毛細管現象による樹脂の流れを、上部領域１７ｃで止めずに、中央領域１７ｂにまで流すことができる。
【００３６】
一方、下部領域１７ａの粗度を、中央領域１７ｂの粗度よりも大きくする。これにより、樹脂が、中央領域１７ｂを超えて、中央領域１７ｂよりも粗度が大きい下部領域１７ａにまで流れることを防止することができる。言い換えれば、毛細管現象による樹脂の流れを、中央領域１７ｂで止めることができる。
【００３７】
このため、図３に示すように、封止樹脂１６により、上部領域１７ｃ及び中央領域１７ｂを覆うことができる。一方、封止樹脂１６により、下部領域１７ａを覆わずに露出させることができる。このように、封止樹脂１６の終端の位置を制御し、封止樹脂１６の終端を、チップ１２の側面における下部領域１７ａと中央領域１７ｂとの境界に位置させることができる。
【００３８】
本実施形態によると、上述の通り、封止樹脂１６の終端を、チップ１２の側面における下部領域１７ａと中央領域１７ｂとの境界に位置させることができる。これにより、封止樹脂１６の終端が、層間絶縁膜１１の側面上に位置することを防止することができる。このため、封止樹脂１６の終端に熱応力が印加されることがあっても、層間絶縁膜１１が剥離することを防止することができる。
【００３９】
特に、層間絶縁膜が低誘電率絶縁膜である場合、既述の通り、一般に、低誘電率絶縁膜は脆弱な膜であるため、低誘電率絶縁膜が容易に剥離する。しかしながら、層間絶縁膜１１が低誘電率絶縁膜であっても、本発明を適用することにより、低誘電率絶縁膜が剥離することを防止することができ、本発明の効果を有効に発揮することができる。
【００４０】
さらに、上述の通り、封止樹脂１６の終端を、チップ１２の側面における下部領域１７ａと中央領域１７ｂとの境界に位置させることができる。これにより、封止樹脂１６がチップ１２の裏面上にまで這い上がることを防止することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、チップ１２が、単層の層間絶縁膜１１を有する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、チップが、複数層の層間絶縁膜を有してもよい。
【００４２】
＜一実施形態の変形例１＞
以下に、本発明の一実施形態の変形例１に係る半導体装置について、図４、図５、図６並びに図７(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図４は、本発明の一実施形態の変形例１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図５は、図４に示す○で囲まれた部分（チップの側面を含む部分）の構成を示す拡大断面図である。図６は、段差部を設ける方法を示す斜視図である。図７(a) 及び(b) は、段差部を設ける方法を工程順に示す断面図である。なお、本変形例１では、一実施形態と同様の構成要素には、一実施形態と同一の符号を付す。従って、本変形例１では、一実施形態と同様の説明を適宜省略する。
【００４３】
本変形例１と一実施形態との相違点は、以下に示す点である。
【００４４】
一実施形態では、図３に示すように、チップ１２の側面における下部領域１７ａと、中央領域１７ｂと、上部領域１７ｃとは、面一である。
【００４５】
これに対し、本変形例１では、図５に示すように、チップ１２の側面における下部領域１７ａと中央領域１７ｂとの間には、段差部１８ａが設けられている。
【００４６】
距離Ｄｘ（図４参照）は、距離Ｄｙ（図４参照）よりも長い。図４に示すように、「距離Ｄｘ」とは、チップ１２の中央からチップ１２の側面における下部領域１７ａまでの距離をいう。「距離Ｄｙ」とは、チップ１２の中央からチップ１２の側面における中央領域１７ｂまでの距離をいう。
【００４７】
段差部１８ａの段差面は、チップ１２における基板１０の主面に対して平行な面である。段差部１８ａの「段差面」とは、チップ１２の側面における下部領域１７ａと、チップ１２の側面における中央領域１７ｂとを結ぶ面をいう。
【００４８】
段差部１８ａを設ける方法について、以下に説明する。
【００４９】
まず、第１の切削速度で、ウェハ１９を切削する。具体的には、図６に示すように、高速回転させた切削刃２０をウェハ１９に当接させながら、切削刃２０を切削方向（図６の矢印参照）に進めて、ウェハ１９を切削する。これにより、図７(a) に示すように、ウェハ１９に、断面形状が凹状の切削部２１を設ける。なお、１０Ｘは基板であり、１１Ｘは層間絶縁膜である。
【００５０】
次に、第１の切削速度よりも速い第２の切削速度で、ウェハ１９（特に、ウェハ１９における切削部２１が設けられた部分）を切削する。これにより、図７(b) に示すように、ウェハ１９に、切削部２１と連通する切削部２２を設ける。
【００５１】
このように、ダイシングと呼ばれる切削を段階的に行う。これにより、ウェハ１９からチップ１２を切り出すと共に、切削部２１と切削部２２との間に、段差部１８ａを設ける。
【００５２】
切削部２２の切削幅Ｗ22は、切削部２１の切削幅Ｗ21よりも狭い。
【００５３】
図７(b) から判るように、切削部２１の側面の一部は、チップ１２の側面における上部領域１７ｃ及び中央領域１７ｂとなる。切削部２１の底面の一部は、段差部１８ａの段差面となる。切削部２２の側面の一部は、チップ１２の側面における下部領域１７ａとなる。
【００５４】
本変形例１によると、一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、本変形例１では、第２の切削速度を第１の切削速度よりも速くすることにより、切削部２２の切削幅Ｗ22を切削部２１の切削幅Ｗ21よりも狭くする場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、切削部２２を設ける時に用いる切削刃の幅を、切削部２１を設ける時に用いる切削刃の幅よりも狭くすることにより、切削部２２の切削幅Ｗ22を切削部２１の切削幅Ｗ21よりも狭くしてもよい。
【００５６】
なお、本変形例１では、図７(a) に示すように、切削部２１の底面を、基板１０Ｘの主面に対して平行な面とし、段差部１８ａの段差面が、基板１０の主面に対して平行な面である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、切削部２１の断面形状を、下に凸の形状、言い換えれば、周縁から中央に向かって切削深さが深くなる形状とし、段差部１８ａの段差面が、基板１０の主面に対して傾斜する面であり、中央領域１７ｂ側から下部領域１７ａ側に向かって下に傾斜する面であってもよい。
【００５７】
＜一実施形態の変形例２＞
以下に、本発明の一実施形態の変形例２に係る半導体装置について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、本発明の一実施形態の変形例２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図９は、図８に示す○で囲まれた部分（チップの側面を含む部分）の構成を示す拡大断面図である。なお、本変形例２では、変形例１と同様の構成要素には、変形例１と同一の符号を付す。従って、本変形例２では、変形例１と同様の説明を適宜省略する。
【００５８】
本変形例２と変形例１との相違点は、以下に示す点である。
【００５９】
変形例１では、図５に示すように、チップ１２の側面における中央領域１７ｂと上部領域１７ｃとは、面一である。
【００６０】
これに対し、本変形例２では、図９に示すように、チップ１２の側面における中央領域１７ｂと上部領域１７ｃとの間には、段差部１８ｂが設けられている。なお、変形例１では、切削を２段階に分けて行うことにより、段差部１８ａを設けたが、本変形例２では、切削を３段階に分けて行うことにより、段差部１８ａ及び段差部１８ｂを設けることができる。
【００６１】
距離Ｄｙ（図８参照）は、距離Ｄｘ（図８参照）よりも短く、且つ、距離Ｄｙは、距離Ｄｚ（図８参照）よりも長い（Ｄｘ＞Ｄｙ＞Ｄｚ）。図８に示すように、「距離Ｄｚ」とは、チップ１２の中央からチップ１２の側面における上部領域１７ｃまでの距離をいう。
【００６２】
段差部１８ａの段差面及び段差部１８ｂの段差面は、チップ１２における基板１０の主面に対して平行な面である。段差部１８ｂの「段差面」とは、チップ１２の側面における中央領域１７ｂと、チップ１２の側面における上部領域１７ｃとを結ぶ面をいう。
【００６３】
本変形例２によると、本変形例１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、本変形例２では、段差部１８ｂの段差面が、基板１０の主面に対して平行な面である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、段差部１８ｂの段差面が、基板１０の主面に対して傾斜する面であり、上部領域１７ｃ側から中央領域１７ｂ側に向かって下に傾斜する面であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、層間絶縁膜が剥離することを防止すると共に、封止樹脂がチップの裏面上に這い上がることを防止することができ、層間絶縁膜を有するチップと実装基板との間に封止樹脂が充填された半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  基板
１１  層間絶縁膜
１２  チップ
１３  ランド
１４  実装基板
１５  バンプ
１６  封止樹脂
１７ａ  下部領域
１７ｂ  中央領域
１７ｃ  上部領域
１８ａ  段差部（第１の段差部）
１８ｂ  段差部（第２の段差部）
１９  ウェハ
２０  切削刃
２１  切削部
２２  切削部
Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ  距離
Ｗ21，Ｗ22  切削幅
【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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