CN115466942A - 喷淋头以及基板处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善膜厚的面内分布的喷淋头和基板处理装置。该喷淋头包括:喷淋板;基座部件,其设有气体流路,用于固定上述喷淋板;多个气体供给部件,其配置于在上述喷淋板和上述基座部件之间形成的气体扩散空间内,并且与上述气体流路连接;以及整流板,其配置于上述气体扩散空间内,并且配置于比上述气体供给部件靠外周部。
Description
技术领域
本发明涉及喷淋头以及基板处理装置。
背景技术
在专利文献1中,公开了一种成膜装置,包括:载置部,其设于处理室,供基板载置;顶部,其与上述载置部相对设置,并且自中央朝向外周具有扇子的形状的倾斜面构造;多个气体供给部,其设于上述顶部的中央区域,并且沿上述顶部的周向形成有气体喷出口;喷淋头,其以自下方侧覆盖上述多个气体供给部的方式设置,并且在与上述载置部相对的面上形成有多个气体供给口;以及排气部,其进行上述处理室内的真空排气,上述喷淋头的外缘位于比载置于上述载置部的基板的外缘靠内侧。
<现有技术文献>
<专利文献>
专利文献1:日本国特开2014-70249号公报
发明内容
<本发明要解决的问题>
但是,在对基板实施成膜等的处理的基板处理装置中,需求改善膜厚的面内分布。
对于上述课题,在本发明一个侧面中,其目的在于提供一种改善膜厚的面内分布的喷淋头以及基板处理装置。
<用于解决问题的手段>
为了解决上述课题,根据一个方式,提供一种喷淋头,包括:喷淋板;基座部件,其设有气体流路,用于固定上述喷淋板;多个气体供给部件,其配置于在上述喷淋板和上述基座部件之间形成的气体扩散空间内,并且与上述气体流路连接;以及整流板,其配置于上述气体扩散空间内,并且配置于比上述气体供给部件靠外周部。
<发明的效果>
根据一个侧面,能够提供一种改善膜厚的面内分布的喷淋头以及基板处理装置。
附图说明
图1是本实施方式的基板处理装置的剖面示意图的一个例子。
图2是用于说明本实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的剖面示意图的一个例子。
图3是用于说明第一实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图4是用于说明参考例的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图5是示出面内分布的一个例子的图。
图6是用于说明第二实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图7是示出面内分布的一个例子的图。
图8是用于说明第三实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图9是用于说明第四实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图10是用于说明第五实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图11是用于说明第六实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
图12是用于说明第七实施方式的基板处理装置的喷淋头的构造的俯视图的一个例子。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中,对于相同的构成部分赋予相同的附图标记,有时省略重复的说明。
<基板处理装置>
对于本实施方式的基板处理装置,使用图1以及图2进行说明。图1是本实施方式的基板处理装置的剖面示意图的一个例子。图2是用于说明本实施方式的基板处理装置的喷淋头3的构造的剖面示意图的一个例子。
基板处理装置是向晶圆等的基板W,供给作为原料气体的WCl5气体以及作为反应气体的H2气体,从而在基板W的表面形成金属膜即钨膜的装置。基板处理装置例如由ALD(Atomic Layer Deposition)装置等构成。
如图1以及图2所示,基板处理装置具有处理容器1、基板载置台(平台)2、喷淋头3、排气部4、气体供给机构5、以及控制装置6。
处理容器1由铝等的金属构成,其具有大致圆筒状。在处理容器1的侧壁形成用于将基板W搬入或搬出的搬入搬出口11,搬入搬出口11通过门阀12能够进行开闭。在处理容器1的主体之上,设有剖面呈矩形的圆环状的排气管路13。在排气管路13中,沿内周面形成有缝隙13a。另外,在排气管路13的外壁形成有排气口13b。在排气管路13的上表面以堵塞处理容器1的上部开口的方式设有顶壁14。顶壁14与排气管路13之间通过密封环15被气密地密封气密。分隔部件16在基板载置台2(以及盖部件22)上升至后述处理位置(第一处理位置、第二处理位置)时,将处理容器1的内部上下隔开。
基板载置台2在处理容器1内将基板W支承为水平。基板载置台2呈与基板W对应的大小的圆板状,其被支承部件23支承。基板载置台2由氮化铝(AlN)等的陶瓷材料、铝或镍基合金等的金属材料构成,在其内部埋入有用于加热基板W的加热器21。加热器21自加热器电源(未图示)被供电而发热。并且,根据设于基板载置台2的上表面的基板载置面附近的热电偶(未图示)的温度信号来控制加热器21的输出,从而将基板W控制为规定的温度。
在基板载置台2上,以覆盖基板载置面的外周区域、以及基板载置台2的侧面的方式设有由氧化铝等的陶瓷构成的盖部件22。
支承部件23自基板载置台2的底面中央贯通形成于处理容器1的底壁的孔部而向处理容器1的下方延伸,其下端与升降机构24连接。通过升降机构24,基板载置台2能够通过支承部件23在图1中实线所示第一处理位置、图2中实线所示第二处理位置、以及其下方的图1中双点划线所示能够输送基板W的输送位置之间进行升降。另外,支承部件23的处理容器1的下方安装有凸缘部25,在处理容器1的底面与凸缘部25之间,设有将处理容器1内的气氛与外部气体分隔开来,并且随着基板载置台2的升降动作进行伸缩的波纹管26。
在处理容器1的底面附近,以自升降板27a向上方突出的方式设有三根(仅图示两根)基板支承销27。基板支承销27能够借助设于处理容器1的下方的升降机构28而通过升降板27a进行升降,其插入设于位于输送位置的基板载置台2的贯通孔2a中而能够相对于基板载置台2的上表面突出没入。通过这样使基板支承销27进行升降,在基板输送机构(未图示)和基板载置台2之间进行基板W的传递。
喷淋头3将处理气体以喷淋状供给至处理容器1内。喷淋头3是金属制,其以与基板载置台2相对的方式设置。在顶壁14设有与喷淋头3(后述气体供给路33)连接的气体供给路36。
在基板载置台2存在于处理位置的状态下,在喷淋头3(后述喷淋板32)与基板载置台2之间形成处理空间37,喷淋头3(后述喷淋板32)与基板载置台2的盖部件22的上表面接近而形成环状间隙38。
排气部4用于对处理容器1的内部进行排气。排气部4具有与排气管路13的排气口13b连接的排气配管41、APC(Auto Pressure Controller)阀42、开闭阀43、以及真空泵44。排气配管41的一端与排气管路13的排气口13b连接,另一端与真空泵44的吸入口连接。在排气管路13与真空泵44之间,自上游侧依次设置APC阀42、开闭阀43。APC阀42调整排气路径的电导而调整处理空间37的压力。开闭阀43切换排气配管41的开闭。在处理时,分隔部件16以及基板载置台2(盖部件22)将处理容器1的内部分隔为包括处理空间37的上部空间以及基板载置台2的背面侧的下部空间。由此,处理空间37内的气体经由环状间隙38、缝隙13a到达排气管路13的内部的环状空间,并且自排气管路13的排气口13b在排气部4的真空泵44作用下通过排气配管41被排气。需要说明的是,下部空间通过未图示的吹扫气体供给机构而成为吹扫气氛。因此,处理空间37的气体不流入下部空间。
气体供给机构5向气体供给路36供给原料气体、反应气体、吹扫气体。在以下的说明中,将原料气体作为WCl5,将反应气体作为H2,将吹扫气体作为N2进行说明。供给至气体供给路36的气体自喷淋头3供给至处理空间37。
控制装置6控制基板处理装置的各部分的动作。控制装置6具有CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)以及RAM(Random Access Memory)。CPU依据在RAM等的存储区域中存储的方案,执行期望的处理。在方案中,设定有对于工艺条件的装置的控制信息。控制信息例如可以是气体流量、压力、温度、工艺时间。需要说明的是,方案以及控制装置6所使用的程序例如可以存储于硬盘、半导体存储器中。另外,方案等可以在容纳于CD-ROM、DVD等的便携性的计算机可读取存储介质的状态下被安置于规定的位置,从而被读取。
控制装置6重复原料气体供给工序、第一吹扫气体供给工序、反应气体供给工序、以及第二吹扫气体供给工序,从而在基板W上形成钨膜。
在原料气体供给工序中,控制装置6控制气体供给机构5,向处理空间37供给原料气体(WCl5)。由此,原料气体吸附于基板W的表面。
在第一吹扫气体供给工序中,控制装置6控制气体供给机构5,向处理空间37供给吹扫气体(N2)。由此,对处理空间37内的剩余的原料气体等进行吹扫。
在反应气体供给工序中,控制装置6控制气体供给机构5,向处理空间37供给反应气体(H2)。由此,反应气体与吸附于基板W的表面的原料气体进行反应,在基板W的表面形成钨膜。
在第二吹扫气体供给工序中,控制装置6控制气体供给机构5,向处理空间37供给吹扫气体(N2)。由此,对处理空间37内的剩余的反应气体等进行吹扫。
如此,通过将原料气体供给工序、第一吹扫气体供给工序、反应气体供给工序、以及第二吹扫气体供给工序重复规定次数,在基板W上形成钨膜。
<喷淋头的构造>
接下来,对于喷淋头3的构造,使用图2进一步进行说明。图2是用于说明本实施方式的基板处理装置的喷淋头3的构造的剖面示意图的一个例子。图3是用于说明第一实施方式的基板处理装置的喷淋头3的构造的俯视图的一个例子。需要说明的是,在图2以及图3中,用箭头示出气体的流动。
喷淋头3具有固定于处理容器1的顶壁14的基座部件31、以及在基座部件31之下连接的喷淋板32。对于基座部件31,其上游侧与气体供给路36(参照图1)连接,下游侧形成有分支为多支的气体供给路33。在基座部件31与喷淋板32之间,形成有气体扩散空间34。在喷淋板32的平坦面上形成有多个气体喷出孔35。自气体供给路36(参照图1)被供给的气体流过气体供给路33、气体扩散空间34、气体喷出孔35,供给至处理空间37。并且,处理空间37内的气体自环状间隙38向排气管路13(参照图1)排气。
另外,在气体扩散空间34中,设有气体供给件(气体供给部件)100和整流板200。
气体供给件100分别连接于气体供给路33的下端。气体供给件100具有中空的圆柱形状。气体供给件100的上方具有开口(未图示),气体供给件100的中空空间与气体供给路33连通。气体供给件100的底面闭塞。气体供给件100的侧面(圆周面)具有多个用于在水平方向喷出气体的喷出口。由此,自气体供给路36(参照图1)被供给的气体自气体供给路33被供给至气体供给件100,并且自气体供给件100的喷出口在水平方向被供给至气体扩散空间34内。
这里,如图3所示,气体供给件100具有气体供给件101、在圆周上等间隔配置的四个气体供给件102~105、以及在圆周上等间隔配置的八个气体供给件106~113。气体供给件101配置于喷淋头3的中心(基座部件31的中央)。气体供给件102~105在与喷淋头3的中心同心的圆周上等间隔配置。气体供给件106~113在比气体供给件102~105靠外侧处在与喷淋头3的中心同心的圆周上等间隔配置。
在图3中,用箭头示出气体供给件100(101~113)的气体的喷出方向。
气体供给件101以及气体供给件102~105的喷出口在周向中等间隔设置八个。
另一方面,气体供给件106~113的喷出口设于在周向中八等分中的七个方向。这里,对于圆环状配置的气体供给件106~113,在朝向一个相邻的气体供给件的中心的方向设置喷出口106a,在朝向另一相邻的气体供给件的中心的方向未设置喷出口。具体而言,在气体供给件106中,在气体供给件106的自中心朝向一个相邻的气体供给件113的中心的方向设置喷出口,在气体供给件106的自中心朝向另一相邻的气体供给件107的中心的方向未设置喷出口。另外,在气体供给件107中,在气体供给件107的自中心朝向一个相邻的气体供给件106的中心的方向设置喷出口107a,在气体供给件107的自中心朝向另一相邻的气体供给件108的中心的方向未设置喷出口。由此,在连结气体供给件106的中心与相邻的气体供给件107的中心的线上,防止气体相向流动,从而能够防止产生气体压力变高的区域。
同样,在气体供给件108中,在气体供给件108的自中心朝向一个相邻的气体供给件107的中心的方向设置喷出口,在气体供给件108的自中心朝向另一相邻的气体供给件109的中心的方向未设置喷出口。在气体供给件109中,在气体供给件109的自中心朝向一个相邻的气体供给件108的中心的方向设置喷出口,在气体供给件109的自中心朝向另一相邻的气体供给件110的中心的方向未设置喷出口。在气体供给件110中,在气体供给件110的自中心朝向一个相邻的气体供给件109的中心的方向设置喷出口,在气体供给件110的自中心朝向另一相邻的气体供给件111的中心的方向未设置喷出口。在气体供给件111中,在气体供给件111的自中心朝向一个相邻的气体供给件110的中心的方向设置喷出口,在气体供给件111的自中心朝向另一相邻的气体供给件112的中心的方向未设置喷出口。在气体供给件112中,在气体供给件112的自中心朝向一个相邻的气体供给件111的中心的方向设置喷出口,在气体供给件112的自中心朝向另一相邻的气体供给件113的中心的方向未设置喷出口。在气体供给件113中,在气体供给件113的自中心朝向一个相邻的气体供给件112的中心的方向设置喷出口,在气体供给件113的自中心朝向另一相邻的气体供给件106的中心的方向未设置喷出口。由此,在连结气体供给件的中心与相邻的气体供给件的中心的线上,防止气体相向流动,从而能够防止产生气体压力变高的区域。
整流板200配置于比在外侧的圆周上配置的气体供给件106~113靠外周侧。整流板200具有整流板201和整流板202。
整流板200自以放射状自喷淋头3的中心延伸的线(在径向延伸的线)(参照点划线)以规定的角度θ倾斜配置。另外,整流板200配置于与喷淋头3的中心同心的第一圆301(参照虚线)和第二圆302(参照虚线)之间的圆环区域(外周部)300内。需要说明的是,第二圆302表示气体扩散空间34的内周壁的位置。
这里,在气体供给件106中,将气体供给件106的从自中心朝向相邻的气体供给件107的中心的方向朝向喷淋头3的外周侧旋转的最初的喷出口设定为喷出口106b。另外,在气体供给件107中,将气体供给件107的从自中心朝向相邻的气体供给件106的中心的方向朝向外周侧旋转的最初的喷出口设定为喷出口107b。以通过自气体供给件106的喷出口106b喷出的气体的喷出方向(参照双点划线)与自气体供给件107的喷出口107b喷出的气体的喷出方向(参照双点划线)交叉的部分201a的方式,设有整流板201。另外,将自气体供给件106的喷出口106b喷出的气体的喷出方向与自气体供给件107的喷出口107b喷出的气体的喷出方向交叉的部分201a设定为起点,设有整流板201。换言之,第一圆301是通过自气体供给件106的喷出口106b喷出的气体的喷出方向(参照双点划线)与自气体供给件107的喷出口107b喷出的气体的喷出方向(参照双点划线)交叉的部分201a的圆。
通过设置整流板201,抑制了自气体供给件106的喷出口106b喷出的气体与自气体供给件107的喷出口107b喷出的气体合流,从而能够抑制产生气体压力变高的区域。
换言之,在喷淋头3的周向观察,在相邻的气体供给件106和气体供给件107之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。同样,在相邻的气体供给件107和气体供给件108之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。在相邻的气体供给件108和气体供给件109之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。在相邻的气体供给件109和气体供给件110之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。在相邻的气体供给件110和气体供给件111之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。在相邻的气体供给件111和气体供给件112之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。在相邻的气体供给件112和气体供给件113之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。在相邻的气体供给件113和气体供给件106之间,配置具有第一圆301侧的端部的整流板201。
另外,在整流板201和相邻的整流板201之间,设有整流板202。在图3所示例子中,在整流板201彼此之间配置有一个整流板202。需要说明的是,可以在整流板201彼此之间配置多个整流板202。通过设置整流板202,将圆环区域300分隔开来,能够使气体的流动的均匀性提高。
这里,对于参考例的基板处理装置的喷淋头3X的构造,使用图4进行说明。图4是用于说明参考例的基板处理装置的喷淋头3X的构造的俯视图的一个例子。
与第一实施方式的基板处理装置的喷淋头3的构造(参照图3)相比,参考例的基板处理装置的喷淋头3X的构造(参照图4)在不具备整流板200这点不同。其他的构成相同,省略重复的说明。
在喷淋头3X中,自相邻的气体供给件100供给的气体以粗线箭头所示方式合流。
对于第一实施方式的基板处理装置的喷淋头3的效果,一边与参考例的基板处理装置的喷淋头3X进行对比一边进行说明。图5是示出面内分布的一个例子的图。
这里,使用具有喷淋头3(参照图3)的第一实施方式的基板处理装置以及具有喷淋头X3(参照图4)的参考例的基板处理装置,在基板W上形成钨膜。通过点的浓淡表示膜厚分布。
如此,通过在气体扩散空间34中设置整流板200,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。
需要说明的是,基板处理装置的喷淋头3的构造不限于图3所示构造。
图6是用于说明第二实施方式的基板处理装置的喷淋头3A的构造的俯视图的一个例子。第二实施方式的基板处理装置的喷淋头3A的构造(参照图6)具有整流板200A。整流板200A具有整流板201A和整流板202A。整流板201A以通过相邻的气体供给件100的喷出方向交叉的部分的方式设置。整流板202A设于相邻的整流板201A之间。整流板200A(201A、202A)与整流板200(201、202)相比,其外周侧形成为较短。即,圆环区域300具有供整流板200A配置的区域和供整流板200A配置的区域的外周侧的圆环状的空间区域。其他的构成相同,省略重复的说明。
对于第二实施方式的基板处理装置的喷淋头3A的效果,一边与参考例的基板处理装置的喷淋头3X进行对比一边进行说明。图7是示出面内分布的一个例子的图。
这里,使用具有喷淋头3A(参照图6)的第二实施方式的基板处理装置以及具有喷淋头X3(参照图4)的参考例的基板处理装置,在基板W上形成钨膜。通过点的浓淡表示膜厚分布。
如此,通过在气体扩散空间34中设置整流板200A,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。
图8是用于说明第三实施方式的基板处理装置的喷淋头3B的构造的俯视图的一个例子。第三实施方式的基板处理装置的喷淋头3B的构造具有整流板200B。整流板200B具有整流板201B和整流板202B。整流板201B以通过相邻的气体供给件100的喷出方向交叉的部分的方式设置。整流板202B设于相邻的整流板201B之间。这里,整流板200B(201B、202B)与图6所示整流板200A(201A、202A)相比,整流板200B的内周侧交替形成为较短。具体而言,整流板202B的内周侧形成为比整流板202A短。另外,整流板202B的内周侧形成为比整流板201B短。通过使整流板202B的内周侧形成为较短,调整气体的流动,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。
图9是用于说明第四实施方式的基板处理装置的喷淋头3C的构造的俯视图的一个例子。第四实施方式的基板处理装置的喷淋头3C的构造具有整流板200C。整流板200C具有整流板201C、整流板202C、以及整流板203C。整流板201C以通过相邻的气体供给件100的喷出方向交叉的部分的方式设置。整流板202C设于相邻的整流板201C之间。整流板203C形成为与喷淋头3的中心同心的圆筒形状,其配置于比整流板201C、202C靠外周侧。通过在外周设置圆筒形状的整流板203C,调整外周部的气体的流动,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。
图10是用于说明第五实施方式的基板处理装置的喷淋头3D的构造的俯视图的一个例子。第五实施方式的基板处理装置的喷淋头3D的构造具有整流板200D。整流板200D具有整流板201D、整流板202D、以及整流板203D。整流板201D与图9所示整流板201C相比,其内周侧形成为较短。另外,整流板201D的长度方向以通过相邻的气体供给件100的喷出方向交叉的部分的方式设置。整流板202D设于相邻的整流板201D之间。整流板203D形成为与喷淋头3的中心同心的圆筒形状,其配置于比整流板201D、202D靠外周侧。通过使整流板201D、202D的内周侧形成为较短,调整气体的流动,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。
图11是用于说明第六实施方式的基板处理装置的喷淋头3E的构造的俯视图的一个例子。第六实施方式的基板处理装置的喷淋头3E的构造具有整流板200E。整流板200E具有整流板201E、整流板202E、整流板203E、以及整流板204E。整流板201E以通过相邻的气体供给件100的喷出方向交叉的部分的方式设置。整流板202E设于相邻的整流板201E之间。整流板203E形成为与喷淋头3的中心同心的圆筒形状,其配置于比整流板201E、202E靠外周侧。整流板204E配置于整流板201E和整流板202E之间,和/或配置于整流板201E、202E和整流板203E之间。由此,调整气体的流动,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。
图12是用于说明第七实施方式的基板处理装置的喷淋头3F的构造的俯视图的一个例子。第七实施方式的基板处理装置的喷淋头3F的构造具有整流板200F。整流板200F具有整流板201F、整流板202F、以及整流板203F。整流板201F以通过相邻的气体供给件100的喷出方向交叉的部分的方式设置。整流板202F设于相邻的整流板201F之间。整流板203F形成为与喷淋头3的中心同心的圆筒形状,其配置于比整流板201F、202F靠外周侧。整流板202F的外周侧延伸至整流板203F。由此,调整气体的流动,能够使在基板W上形成的钨膜的面内均匀性提高。需要说明的是,虽然以整流板202F的外周侧延伸至整流板203F的情况为例进行了说明,但是不限于此,整流板201F的外周侧可以延伸至整流板203F。
如上所述,通过在气体扩散空间34内设置整流板200(200A~200F),调整气体扩散空间34的气体的流动,能够控制在基板W上形成的钨膜的面内均匀性。
应认为本发明公开的实施方式的基板处理装置的全部的点为例示而并非限制。实施方式在不超过权利要求书及其主旨的情况下能够以各种方式进行变形和改良。在上述多个实施方式中记载的事项在不矛盾的范围内能够取其他的构成,另外,在不矛盾的范围内能够进行组合。
Claims (5)
1.一种喷淋头,包括:
喷淋板;
基座部件,其设有气体流路,用于固定上述喷淋板;
多个气体供给部件,其配置于在上述喷淋板和上述基座部件之间形成的气体扩散空间内,并且与上述气体流路连接;以及
整流板,其配置于上述气体扩散空间内,并且配置于比上述气体供给部件靠外周部。
2.根据权利要求1所述的喷淋头,其中,
上述整流板自在径向自上述喷淋头的中心延伸的线以规定角度倾斜配置。
3.根据权利要求1或2所述的喷淋头,其中,
上述气体供给部件具有第一气体供给部件和与上述第一气体供给部件相邻配置的第二气体供给部件,
上述整流板具有第一整流板,该第一整流板通过上述第一气体供给部件的喷出方向与上述第二气体供给部件的喷出方向交叉的部分。
4.根据权利要求3所述的喷淋头,其中,
具有第二整流板,该第二整流板配置于上述第一整流板与相邻的上述第一整流板之间。
5.一种基板处理装置,其具有权利要求1至4中任一项所述的喷淋头。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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