(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に羽根板を放射線状に設けることによって媒体流路を形成した回転円板と、該回転円板の中心部に穿設された貫通孔と、該回転円板の上面に設けられた複数個のウェーハ受け部とを有し、該ウェーハ受け部を介してウェーハを該回転円板の上方に間隔を介在させて載置し、該回転円板を回転させると、該媒体流路内の媒体が、回転による遠心力によって外方に排出され、これによって該媒体流路内に減圧状態を出現せしめ、この減圧状態の吸引力によって、該回転円板の下面側から該貫通孔を介して吸引された媒体が該回転円板の上面に供給され、該媒体はさらに該媒体流路内を通って連続的に外方に排出され、このようにして該回転円板が回転している限り該媒体流路内に減圧状態を出現せしめ、この減圧状態の吸引力によって該ウェーハを下方に吸引し該ウェーハの外周部を該ウェーハ受け部によって回転保持するようにしたことを特徴とするウェーハ回転保持装置。
【請求項２】
前記回転円板の下面側から前記貫通孔に媒体を強制供給する媒体強制供給手段をさらに有し、前記減圧状態を維持しつつ該回転円板の下面側から該貫通孔に媒体を強制供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項３】
前記貫通孔に連通する中空部を軸方向に穿設した回転シャフトを前記回転円板の下面中央部に垂設し、該回転シャフト及び該回転円板を回転させると該回転シャフトの中空部の下端開口部から吸引された媒体が該中空部及び貫通孔を通って該回転円板の上面に供給されるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項４】
前記回転シャフトの適宜位置に取りつけられ前記中空部の開口度合を調整することによって前記媒体流路の減圧状態を調整するようにした減圧調整手段をさらに設けたことを特徴とする請求項３記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項５】
前記ウェーハ受け部がウェーハ下面を受ける下側ガイドピンとウェーハ外側面を受ける外側ガイドピンとからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項６】
前記ウェーハ受け部を羽根板の上面に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項７】
前記回転円板の中心部に穿設された貫通孔の上方に邪魔板を設け、該貫通孔を介して該回転円板の上面に供給される媒体を該邪魔板によって羽根板方向に誘導するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項８】
前記回転円板の上面にオリエンテーションフラット部を受けるオリフラ受け部を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項９】
前記回転円板の上面にノッチ部を受けるノッチ受け部を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のウェーハ回転保持装置。
【請求項１０】
前記媒体が気体及び／又は液体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のウェーハ回転保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転円板の回転時の遠心力によって回転円板の上面の媒体を外方に排出することによって発生する減圧状態を利用してウェーハ背面側に接触することなくウェーハを支持することができるようにしたウェーハ支持装置に関する。
【０００２】
【関連技術】
近年、半導体製造工程において、スピンエッチング、スピン乾燥、スピンコーティング等のようにウェーハを回転させつつ各種の処理を行う工程が増加してきている。具体的な装置としては、スピンエッチング装置、スピン乾燥装置、スピンコーティング装置等が知られている。従来のこれらの装置においては、真空源を使用した吸着ベースにウェーハを吸着固定するか、空気源からの加圧空気又はガスにより吸着ベース部で真空力を発生させ、ウェーハを固定する方法が採用されている。
【０００３】
しかし、従来のこれらの装置は、真空源装置、加圧空気供給装置やガス供給装置等を別途具備する必要があるのでそれだけコストがかかり、また減圧や加圧の度合を調整するのが困難なため、圧の影響を受け易い薄いウェーハ（例えば、厚さ０.１mm以下）を固定する場合には圧の影響によってウェーハが変形（例えば、下方に垂れ下がる）してしまう等の不都合があった。
【０００４】
また、厚さ１００μｍ程度またはそれ以下の薄いウェーハは自然にソリが発生している場合が多く、このソリのあるウェーハを上記した従来の装置によってそのまま吸着固定しようとしてもソリのために吸着がうまくいかなかった。そのため、ソリのあるウェーハの場合にはソリを修正した後にウェーハを吸着固定させていたためにソリを修正するという手間が必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、真空源装置、加圧空気供給装置やガス供給装置等を必要とすることなく、簡易な機構によって回転円板上面に減圧状態を出現せしめ、ウェーハの背面側に接触することなくウェーハの回転保持を行うことができ、かつ減圧の度合を簡単に調整でき、薄いウェーハ（厚さ０.１mm以下）であっても変形することなく回転保持することができ、かつウェーハのソリを修正することなくそのまま回転保持することができウェーハ回転保持装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のウェーハ回転保持装置は、上面に羽根板を放射線状に設けることによって媒体流路を形成した回転円板と、該回転円板の中心部に穿設された貫通孔と、該回転円板の上面に設けられた複数個のウェーハ受け部とを有し、該ウェーハ受け部を介してウェーハを該回転円板の上方に間隔を介在させて載置し、該回転円板を回転させると、該媒体流路内の媒体が、回転による遠心力によって外方に排出され、これによって該媒体流路内に減圧状態を出現せしめ、この減圧状態の吸引力によって、該回転円板の下面側から該貫通孔を介して吸引された媒体が該回転円板の上面に供給され、該媒体はさらに該媒体流路内を通って連続的に外方に排出され、このようにして該回転円板が回転している限り該媒体流路内に減圧状態を出現せしめ、この減圧状態の吸引力によって該ウェーハを下方に吸引し該ウェーハの外周部を該ウェーハ受け部によって回転保持するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
なお、厚さ１００μｍ程度またはそれ以下の薄いウェーハに自然にソリが発生している場合であっても、本発明のウェーハ回転保持装置にそのまま載置して回転保持すると回転による遠心力によってウェーハのソリが解消し何の支障もなく回転保持することができる利点がある。
【０００８】
本発明のウェーハ回転保持装置が、上記回転円板の下面側から上記貫通孔に媒体を強制供給する媒体強制供給手段をさらに有し、上記減圧状態を維持しつつ該回転円板の下面側から該貫通孔に媒体を強制供給するのが好適である。このような構成とすることによって、ウェーハ上面を処理するためにウェーハ上面側に供給される薬液がウェーハ下面側に回り込むこのを防止することができる利点がある。
【０００９】
上記回転円板の上面に設けられた放射状の羽根板によって上記媒体流路を形成し、該回転円板の上面と相対向する羽根板とウェーハの下面との間に形成するのが好適である。
【００１０】
上記貫通孔に連通する中空部を軸方向に穿設した回転シャフトを上記回転円板の下面中央部に垂設し、該回転シャフト及び該回転円板を回転させると該回転シャフトの中空部の下端開口部から吸引された媒体が該中空部及び貫通孔を通って該回転円板の上面に供給されるようにすることも可能である。
【００１１】
上記回転シャフトの適宜位置に取りつけられ上記中空部の開口度合を調整することによって上記媒体流路の減圧状態を調整するようにした減圧調整手段をさらに設ける構成とすれば、ウェーハ厚さに応じた減圧状態を自在に設定できるので吸引力が強すぎてウェーハが変形する等の事故は皆無となる。
【００１２】
上記ウェーハ受け部はウェーハ下面を受ける下側ガイドピンとウェーハ外側面を受ける外側ガイドピンとによって構成することができる。また、上記ウェーハ受け部は回転円板の上面であれば受け作用に支障のない限りどこに設置してもよいが、羽根板の上面に設ければ、回転円板の上面スペースを有効利用できる利点がある。
【００１３】
上記回転円板の中心部に穿設された貫通孔の上方に邪魔板を設け、該貫通孔を介して該回転円盤の上面に供給される媒体を該邪魔板によて羽根板方向に誘導する構成とすれば、媒体中に不純物等が混入した場合でも媒体がウェーハの下面に直接吹き付けられることはないので不純物等によって汚染されるという事故の防止や操業中にウェーハが割れた場合の媒体の上方への吹き出しを防止することができるという有利さがある。
【００１４】
上記回転円板の上面にオリエンテーションフラット（オリフラ）部を受けるオリフラ受け部又はノッチ部を受けるノッチ受け部を設けておけば、ウェーハは回転円板上面に係止されているので、両者は常に一緒に回転することとなる。したがって、例えウェーハの回転保持中にウェーハ上面に薬液等が注加されウェーハに対して回転方向の反対方向への力が加わったとしてもウェーハは常に回転円板とともに回転し、両者の間に回転のズレが生ずることはなく、後述する両者の回転のズレによる問題は発生しないという利点がある。
【００１５】
上記媒体としては、気体及び／又は液体、即ち気体単独、例えば空気や、液体単独、例えば純水、薬液等の他に両者を混合して用いることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り図示例以外にも種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００１７】
図１は本発明のウェーハ回転保持装置の一つの実施の形態を示す斜視的説明図、図２は図１のウェーハ回転保持装置にウェーハを回転保持させた状態を示す斜視的説明図、図３は羽根板の他の例を示す上面図及び図４は羽根板の別の例を示す上面図である。
【００１８】
図中、１０は本発明に係るウェーハ回転保持装置で、回転円板１２を有している。該回転円板１２の中心部には貫通孔１４が穿設されている。該回転円板１２の上面には、複数枚（図示例では１６枚）の羽根板１６が所定間隔をおいて放射状に立設されている。
【００１９】
該複数枚の羽根板１６の上面外端部にはウェーハＷの外周部を受けるウェーハ受け部１８が設けられている。このウェーハ受け部１８の形状はウェーハＷの外周部を受けることができれば特別の限定はないが、図示例では受け段部とされている。このウェーハ受け部１８は必ずしも羽根板１６に設ける必要性はなく、支障がない限り、該回転円板１２の上面に直接設けることも可能である。また、このウェーハ受け部１８の設置個数は、ウェーハＷが回転状態でも回転保持できる個数、例えば３個以上であればよいが、図示例では４個のウェーハ受け部１８を対称位置に設けた場合を示した。
【００２０】
２０は該回転円板１２の下面中央部に垂設された回転シャフトで、その内部には上記貫通孔１４に連通する中空部２２が軸方向に穿設されている。該中空部２２は該回転シャフト２０の下端で開口し、下端開口部２４となっている。
【００２１】
該回転シャフト２０の下端部には、減圧調整手段２６、図示例では減圧調整バルブが取りつけられている。該減圧調整手段２６は、該回転シャフト２０の中空部２２の開口度合を調整することによって該中空部２２内を流れる空気量を制御することができる。図示例では、この減圧調整手段２６を回転シャフト２０の下端部に設けた場合を示したが、中空部２２の開口度合を調整できればよいもので、必ずしも下端部に設ける必要はなく、中間部や上部など適宜位置に設置することができる。
【００２２】
２８は該回転シャフト２０の下部に設けられたプーリで、モータ３０のモータプーリ３２にプーリベルト３４を介して接続されている。該モータ３０を駆動するとモータプーリ３２が回転し、その回転はプーリベルト３４を介してプーリ２８に伝達され、該回転シャフト２０が回転するように構成されている。
【００２３】
上述した構成により、その作用を説明する。本発明のウェーハ回転保持装置１０においては、媒体としては、例えば空気等の気体や純水、薬液等の液体の他に両者を混合したものも用いられるが、空気を媒体とした場合を例として説明する。
【００２４】
まず、図２に示したように、ウェーハ受け部１８を介してウェーハＷを回転円板１２の上面の上方に、即ち間隔を介在させて、具体的には羽根板１６の上面の上方に間隔を介在させて配置する。さらに、減圧調整手段２６によって回転シャフト２０の中空部２２の開口度合を該ウェーハＷの厚さに対応して最適の減圧状態となるように調整する。なお、該中空部２２の開口を広げれば減圧の度合が小となり、その開口を狭めれば減圧の度合が大となる。
【００２５】
この減圧状態の調整は、上記した中空部２２の開口度合の他に、回転円板１２の回転速度の調整によって行うことができる。回転円板１２の回転を早くすれば減圧度合は大となり、その回転を遅くすれば減圧度合は小となる。
【００２６】
さらに、必要に応じて、回転円板１２の上面への媒体、例えば空気の供給を不図示の媒体（空気）補給手段によって行い、その補給媒体（空気）量を増減することによって減圧度合を調整することができる。補給媒体（空気）量が大となれば減圧度合は小となり、補給媒体（空気）量が小となれば減圧度合は大となる。
【００２７】
この状態で、モータ３０を駆動すると、モータプーリ３２、プーリベルト３４及びプーリ２８を介してモータ３０の回転が回転シャフト２０に伝達され、該回転シャフト２０に連結された回転円板１２が回転する。この回転円板１２が回転すると、回転による遠心力によって、回転円板１２上面の媒体（空気）が外方に排出され、すなわち回転円板１２の上面と一対の相対向する羽根板１６，１６とウェーハＷの下面との間に形成された複数の媒体（空気）流路３６を介して該回転円板１２上の媒体（空気）Ａが外方に排出される。
【００２８】
この媒体（空気）Ａの外方への排出によって該媒体（空気）流路３６内は減圧状態となる。この減圧状態の吸引力によって該回転シャフト２０の中空部２２の下端開口部２４から吸気された媒体（空気）Ａが該中空部２２及び貫通孔１４を通って該回転円板１２の上面に供給され、引き続いて該媒体（空気）流路３６内を通って外方に連続的に排気され、該媒体（空気）流路３６内は引き続いて減圧状態を維持する。
【００２９】
該回転円板１２が回転を続ける限り、該媒体（空気）流路３６内は減圧状態となっている。この媒体（空気）流路３６の減圧状態の吸引力によって該ウェーハＷはその外周部がウェーハ受け部１８に固定回転保持される。この時、該ウェーハＷの背面は羽根板１６の上面の上方に位置しており、該羽根板１６の上面に接触することはない。
【００３０】
この減圧状態による吸引力が強すぎると、薄いウェーハＷ（例えば、厚さ０.１mm以下）の場合には中央部分が垂れ下がるという不都合が生じる場合がある。しかし、本発明においては、減圧調整手段２６によって回転シャフト２０の中空部２２の開口度合を自在に制御できるので、薄いウェーハＷの場合には中空部２２の開口を広げて減圧の度合を小さくして吸引力を弱くしウェーハが垂れ下がらずかつウェーハ受け部１８には回転保持固定されるようにすることができる。
【００３１】
なお、厚さ１００μｍ程度又はそれ以下の薄いウェーハに自然にソリが発生している場合が多いが、そのような場合であっても本発明のウェーハ回転保持装置にソリの発生した状態のまま載置して回転保持すると回転による遠心力によってウェーハのソリが解消して何の支障もなく回転保持することができるので、従来のように回転保持前にソリを修正する必要がなく、その分の手間が解消する利点がある。この回転保持によってウェーハのソリが修正するものではないので回転を止めればソリが復活してしまうことはいうまでもない。
【００３２】
図１及び図２に示した例では、羽根板１６を回転円板１２上面に放射状に立設した場合を示したが、図３に示したように螺旋状又は図４に示したように渦巻状に設けることもできる。放射状又は螺旋状に羽根板１６を設ける場合には、羽根板１６を複数枚用いて複数の媒体流路３６を設ける必要があるが、渦巻状に羽根板１６を設ける場合には羽根板１６を複数枚用いることも勿論できるが、図４に示したように１枚の羽根板１６によって１個の媒体流路３６を形成するようにしても同様の作用効果を達成することができる。
【００３３】
なお、図示例では、羽根板１６は回転円板１２の上面に別体として立設する例を示したが、羽根板１６によって回転円板１２の上面に媒体流路３６が形成されればよいもので、例えば媒体流路３６の部分を溝状に穿設して羽根板１６の部分を隆起させた状態で残すことによって、該回転円板１２の上面に一体的に羽根板１６を設けることも可能である。
【００３４】
本発明のウェーハ回転保持装置は、上記した図示例以外にも種々の変形が可能であり、以下に説明する。
【００３５】
図５は本発明のウェーハ回転保持装置の他の実施の形態を示す断面的側面概略説明図である。図６は図５の回転円板の拡大上面図である。図７は図５の回転円板の要部拡大図である。図８は図７の一部断面説明図である。
【００３６】
図１〜図２の図示例では、媒体Ａとしては空気を用いた場合を説明したが、その他の媒体が使用できることは既述した通りである。図５には、媒体Ａとして純水と空気を混合した純水ミストを用いる場合が示されている。混合室４０において、純水槽４２から供給される純水と別途供給される空気とが混合されて純水と空気とからなる純水ミストＡとなり、導管４４を介して流量調節器２６Ａに供給される。流量調節器２６Ａで流量が調節された純水ミストＡは回転シャフト２０の中空部２２を通って図１〜図２の場合と同様に回転円板１２の上面側に導入される。
【００３７】
なお、図５における上記空気は、前記した媒体流路３６内に形成される減圧状態による吸引力によって吸引されるようにしてもよいが、本実施例においては、コンプレッサーやモーター等の媒体強制供給手段３８によって強制的に該混合室４０に供給され、したがって該混合室４０において混合された純水ミストＡも該媒体強制供給手段３８の影響を受けて導管４４及び中空部２２を介して該貫通孔１４に強制的に供給される。このような構成とすることによって、ウェーハ上面を処理するためにウェーハ上面側に供給される薬液がウェーハ下面側に回り込むのが防止される。これは強制供給された媒体Ａがウェーハ下面に吹きつけられることによって行われるものである。
【００３８】
図５において４６は該回転円板１２の中心部に穿設された貫通孔１４の上方に位置するように該回転円板１２に設けられた邪魔板である。該貫通孔１４を介して該回転円板１２の上面に供給される媒体（純水ミスト）Ａは該邪魔板４６によって羽根板１６方向に誘導される。
【００３９】
この邪魔板４６の設置によって、媒体Ａ中に不純物が混入した場合でも媒体ＡがウェーハＷの下面に直接吹き付けられることはないので不純物等によって汚染されるという事故が防止され、また操業中にウェーハＷが割れた場合の媒体Ａの上方への吹き出しが防止されるという利点がある。
【００４０】
媒体Ａとして純水ミストを使用する場合には、ウェーハＷを回転させつつ上面側にエッチング液を供給してエッチングを行う際などに、ウェーハ下面側に純水ミストによってバックサイドリンスを同時に行うことができるという有利性がある。
【００４１】
本実施の形態では、ウェーハ受け部１８が、図１及び図２に示した例と異なり、図７及び図８によく示されるごとく、ウェーハＷの下面を受ける下側ガイドピン１８ａとウェーハＷの外側面を受ける外側ガイドピン１８ｂとから構成されている。なお、上記説明以外の構成は、図１〜図２の構成と同様であるので再度の説明は省略する。
【００４２】
上記の構成によって、図１〜図２の場合と同様に、回転円板１２を回転させると、回転による遠心力によって、回転円板１２上面の媒体が外方に排気され、即ち貫通孔１４を通った媒体Ａは邪魔板４６の下面を介して側方に誘導され、続いて回転円板１２の上面と一対の相対向する羽根板１６，１６とウェーハＷの下面との間に形成された複数の媒体流路３６を介して該回転円板１２上の媒体Ａが外方に排出される。
【００４３】
また、上述したように、媒体Ａを強制供給させることによって、媒体Ａをウェーハ下面に積極的に吹きつけ、ウェーハ上面側に供給されるエッチング液等の薬液がウェーハ下面側に回り込むのを防止することができる。この媒体Ａの強制供給は邪魔板４６の有無とは関係なく行えることはいうまでもない。
【００４４】
本発明のウェーハ回転保持装置において、回転保持状態のウェーハＷの上面に薬液等Ｂを注加すると、薬液等Ｂの粘性によって回転保持装置１０の回転方向と逆方向にウェーハＷが引張られ、ウェーハＷの回転と回転保持装置１０の回転との間で回転の差が生じ（図９）、その回転のズレによって▲１▼ウェーハ下面の下側ガイドピンとの接触摩擦の増大による傷の発生、▲２▼ウェーハの回転ムラによるエッチング処理等の処理状態のバラツキの発生、▲３▼ウェーハ回転の低下に起因する遠心力の低下による薬液等Ｂのウェーハ下面側への廻り込みの増加等の問題が発生することがある。このような問題の発生を防止するために、ウェーハＷのオリエンテーションフラット（オリフラ）部Ｆに当接するオリフラ受け部ＦＰ、例えばオリフラストッパーピン（図１０）やウェーハＷのノッチ部Ｎに当接するノッチ受け部ＮＰ、例えばノッチストッパーピン（図１１）をウェーハＷの上面に立設することによってウェーハＷの回転と回転保持装置１０の回転との間で回転の差が生じないようにすれば、上記したような両者の回転のズレによる問題が発生することはなくなる。
【００４５】
このような本発明のウェーハ回転保持装置は、スピンエッチング装置、スピン乾燥装置、スピンコーティング装置等のようにウェーハを回転させつつ処理を行う装置に好適に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のウェーハ回転保持装置によれば、真空源装置、加圧空気供給装置やガス供給装置等を必要とすることなく、簡易な機構によって回転円板上面に減圧状態を出現せしめ、ウェーハの背面側に接触することなくウェーハの回転保持を行うことができ、かつ減圧の度合を簡単に調整でき、薄いウェーハ（厚さ０.１mm以下）であっても変形することなく回転保持することができるという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のウェーハ回転保持装置の一つの実施の形態を示す斜視的説明図である。
【図２】  図１のウェーハ回転保持装置にウェーハを回転保持させた状態を示す斜視的説明図である。
【図３】  羽根板の他の例を示す上面図である。
【図４】  羽根板の別の例を示す上面図である。
【図５】  本発明のウェーハ回転保持装置の他の実施の形態を示す断面的側面概略説明図である。
【図６】  図５の回転円板の拡大上面図である。
【図７】  図６の回転円板の要部拡大図である。
【図８】  図７の一部断面説明図である。
【図９】  ウェーハ回転保持装置に回転保持されているウェーハ上面に薬液等を注加した際のウェーハ回転とウェーハ回転保持装置の回転とのズレの発生状態を示す上面説明図である。
【図１０】  回転円板上に立設されたオリフラストッパーピンにウェーハのオリフラ面を係止させた状態を示す上面説明図である。
【図１１】  回転円板上に立設されたノッチストッパーピンにウェーハのノッチ部を係止させた状態を示す上面説明図である。
【符号の説明】
１２：回転円板、１４：貫通孔、１６：羽根板、１８：ウェーハ受け部、１８ａ：下側ガイドピン、１８ｂ：外側ガイドピン、２０：回転シャフト、２２、中空部、２４：下端開口部、２６：減圧調整手段、２６Ａ：流量調節器、２８：プーリ、３０：モータ、３２：モータプーリ、３４：プーリベルト、３６：媒体流路、３８：媒体強制供給手段、４０：混合室、４２：純水槽、４４：導管、４６：邪魔板、Ａ：媒体、ＦＰ：オリフラ受け部、ＮＰ：ノッチ受け部、Ｗ：ウェーハ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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