JP2008027931A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの倒壊を十分に防止しつつ基板を乾燥させる。
【解決手段】スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方において、ウエハＷの中心位置から周縁部に向けて移動させることができる有機溶剤成分供給口６９ａよりも上方位置に、ウエハＷに対向する対向面がほぼ水平に配置された遮断部材７０が設けられる。有機溶剤成分供給ノズル６９は、遮断部材７０とともにスキャン（移動）され、有機溶剤成分供給口６９ａから吐出された有機溶剤成分を含む気体は、遮断部材７０によってウエハＷの表面付近から排出されることなく、ウエハＷの表面上に効率的に供給される。したがって、有機溶剤成分供給ノズル６９をスキャン（移動）させた場合、有機溶剤成分供給口６９ａ付近においては、常に有機溶剤成分の濃度を高く維持することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、液体が付着した基板を乾燥処理するための基板処理装置および基板処理方法に関し、特に、リンス処理が行われた後の基板を枚葉式に乾燥する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置の製造工程では、被処理基板としての半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の表面に対して処理液（薬液または純水）を供給する処理が行われる。とくに、ウエハを洗浄するための基板洗浄装置では、ウエハの表面に洗浄処理のための薬液が供給され、その後に純水が供給されてリンス処理が行われる。このリンス処理の後のウエハ表面には純水が付着しているので、この純水を除去するために乾燥処理が行われる。

その乾燥処理の方法のひとつとして、マランゴニ効果を利用した乾燥方法が知られている。この乾燥方法は、表面張力差によって生まれる対流（マランゴニ対流）によりウエハを乾燥させる方法であり、特に枚葉式の基板処理装置では、マランゴニ効果を利用した乾燥処理とスピン乾燥処理とを組み合わせた、いわゆるロタゴニー乾燥が知られている。

このロタゴニー乾燥では、回転しているウエハの中心の上方からＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパと純水とをそれぞれノズルからウエハに吹き付ける。これにより、ＩＰＡベーパが吹き付けられている部分から乾燥がはじまり、ウエハの中心から周縁に乾燥領域が広がりウエハ全面を乾燥させている。つまり、ウエハ上の純水をウエハの回転に伴う遠心力の作用と、ＩＰＡベーパの吹き付けによるマランゴニ効果とによりウエハから除去することで乾燥させている。

一方、ウエハの表面に形成されるパターンの微細化が近年急速に進められているが、この微細化に伴ってウエハの乾燥処理において新たな問題が生じることとなった。すなわち、ウエハに形成されている微細なパターン間に入り込んだ純水が乾燥する際に、パターンが倒壊するという問題が発生している。このようなパターン倒壊は、パターン間に入り込んだ純水が乾燥する際に、パターン間の距離が異なることによってパターン間内の圧力に差が生じることが原因であると考えられている。このようなパターン間内の圧力差は、パターン間内に入り込んでいる純水の表面張力を低下させることによって小さくすることができ、パターン倒壊を防止することができる。

そこで、前述するようにウエハを乾燥させる際に、パターン間に入り込んだ純水を表面張力が低いＩＰＡベーパで置換して乾燥させることがパターン倒壊防止に有効となっている。（たとえば、特許文献１、２参照）
特許文献１においては、ウエハに対して純水でリンス処理を行った後、リンス処理が施された部分にＩＰＡベーパ供給ノズルからＩＰＡベーパを供給しながら、ＩＰＡベーパ供給ノズルをウエハの径方向外側に移動させる。これにより、ウエハに付着している純水にＩＰＡベーパが溶け込み、パターン間内に入り込んだ純水の表面張力を低下させることができ、パターン倒壊をある程度防止しつつ乾燥させることができる。

特許文献２においては、水平に保持され回転しているウエハの上面または下面が円板状の乾燥用ガイドで覆われており、ウエハと乾燥用ガイドとの間にリンス用純水が満たされた後、乾燥用ガイドの供給口からＩＰＡの蒸気をウエハの上面または下面に供給している。これにより、ウエハの回転の中心から同心円状に気液界面が形成され、その界面に形成された表面張力差によるマランゴニ効果でウエハが乾燥される。

特開2003-197590号公報 特開平9-293702号公報

ところが、特許文献１に開示されているＩＰＡベーパの供給方法では、ウエハ上に供給されたＩＰＡベーパは、ウエハの回転による気流ですぐにウエハ上から排出されてしまうため、ウエハに付着している純水にＩＰＡが溶け込みにくく、パターン倒壊防止の効果が十分に得られない。

一方、特許文献２に開示されているＩＰＡベーパの供給方法では、ウエハの上面または下面は乾燥用ガイドで覆われているため、ウエハの回転による気流でＩＰＡベーパがウエハ上から排出されることは防止されるが、ウエハに対するＩＰＡベーパの供給口の位置が固定であるため、リンス用純水がウエハの回転に伴い周縁部へ移動し、ＩＰＡベーパを常に気液界面の位置付近に供給することができず、気液界面の制御が困難である。そのため、気液界面の移動速度が遅くなり、ウエハの乾燥速度が遅くなるという問題がある。

そこで、この発明の目的は、パターンが倒壊することを十分に防止しつつ、基板を効率的に乾燥させることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を略水平に保持しつつ回転させる基板保持手段と、基板保持手段に保持され、基板に付着している残留物を洗い流すためのリンス液の液膜が上面に形成された基板に対し、有機溶剤成分を含む気体を供給するための有機溶剤成分供給口を有する有機溶剤成分供給機構と、有機溶剤成分供給口を基板保持手段に保持された基板の略回転中心から基板の周縁部に向けて移動させる移動機構と、有機溶剤成分供給口の上方に設けられ、移動機構によって有機溶剤成分供給口とともに移動し、有機溶剤成分供給口の上方の雰囲気を遮断する遮断部材とを備えたことを特徴とする基板処理装置である。

この構成によれば、基板にリンス液が供給され、基板の上面にリンス液の液膜が形成された状態で、有機溶剤成分を含む気体が有機溶剤成分供給口から基板に供給される。また、有機溶剤成分供給口は、基板の略回転中心から周縁部に向けて移動し、基板の上面における有機溶剤成分供給口の上方の雰囲気は常に遮断部材によって遮断される。これにより、有機溶剤成分を含む気体が吐出される有機溶剤成分供給口の付近において、有機溶剤成分を含む気体が基板の回転による気流によって拡散することが防止される。そのため、有機溶剤成分は、基板の上面に付着しているリンス液に効率的に溶け込み、リンス液中の有機溶剤の濃度が高くなる。したがって、リンス液の表面張力が低くなるため、パターン倒壊を十分に防止しつつ基板を乾燥させることができる。

請求項２記載の発明は、遮断部材が、基板保持手段に保持された基板の上面に対向する対向面を有し、対向面は基板の上面と平行であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。

この構成によれば、遮断部材の基板に対向する対向面が基板の上面と平行であるため、基板の上面に付着しているリンス液に対して有機溶剤成分供給口から供給された有機溶剤成分を含む気体を効率的に接触させることができる。そのため、有機溶剤成分をリンス液に効率的に溶け込ませることができる。

請求項３記載の発明は、遮断部材の対向面の面積は、有機溶剤成分供給口から有機溶剤成分を含む気体を基板の上面に形成されたリンス液の液膜に向けて吐出した際に、有機溶剤成分を含む気体によって基板の上面から押しのけられるリンス液の液膜の面積を少なくとも有することを特徴とする請求項２記載の基板処理装置である。

この構成によれば、有機溶剤成分供給口から有機溶剤成分を含む気体を基板の上面に形成されたリンス液の液膜に向けて吐出した際に、基板の上面に形成されたリンス液の液膜の一部は、有機溶剤成分を含む気体によって押しのけられる。これにより、有機溶剤成分を含む気体によって押しのけられたリンス液の液膜部分は乾燥されるが、このときに、有機溶剤成分供給口の上方の雰囲気が遮断部材によって遮断されることにより、有機溶剤成分をリンス液に十分溶け込ますことができ、パターン倒壊を防止しつつ乾燥させることができる。また、遮断部材の対向面の面積は、基板保持手段に保持された基板の上面の面積よりも小さくてもよい。

請求項５記載の発明は、有機溶剤成分供給口が基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動するにしたがって、遮断部材を下降させる昇降機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、有機溶剤成分供給口が基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動するにしたがって、遮断部材が下降し、基板の上面と遮断部材との間の空間が次第に小さくなる。基板の上面と遮断部材との間の空間が小さくなるにしたがって、有機溶剤成分供給口から吐出された有機溶剤成分を含む気体の拡散がより抑えられるので、基板上のリンス液の液膜に有機溶剤成分をより溶け込ませることができる。このため、基板全体においてリンス液の液膜の単位面積辺りに溶け込む有機溶剤成分の量を均一とすることができ、基板全体に対してパターン倒壊を十分に防止しつつ均一に乾燥させることができる。

請求項６記載の発明は、昇降機構は、有機溶剤成分供給口が基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動するにしたがって、遮断部材を段階的に下降させることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、有機溶剤成分供給口の移動に伴って遮断部材を下降させる際に、昇降機構の制御を簡単にすることができる。

請求項７記載の発明は、有機溶剤成分供給口の移動方向の下流側に隣接して設けられ、移動機構によって有機溶剤成分供給口とともに移動し、基板保持手段によって保持された基板にリンス液を供給するためのリンス液供給口を有するリンス液供給機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、有機溶剤成分供給口から有機溶剤成分を含む気体を供給する直前に、基板の上面に形成されたリンス液の液膜が、リンス液供給口から供給されるリンス液で置換される。基板がシリコンで形成されている場合、基板の上面に形成されたリンス液の液膜中にシリコンが溶出することがある。リンス液中に溶出したシリコンは、ウォーターマーク発生の原因となるが、この構成によれば、シリコンが溶出したリンス液が、リンス液供給口から供給される新たなリンス液によって基板の表面から排出される。これにより、シリコンが溶出したリンス液が新たなリンス液で置換された後に乾燥されるため、基板にウォーターマークが発生することが抑制または防止される。

請求項８記載の発明は、遮断部材の対向面の面積は、移動機構によって有機溶剤成分供給口が移動する範囲において常に基板の上面全体を覆う面積であることを特徴とする請求項１、２、３、５ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、有機溶剤成分供給口が移動する範囲において常に基板の上面に形成されたリンス液の液膜全体が遮断部材で覆われる。これにより、リンス液の液膜が周囲の雰囲気に曝されることがないので、周囲の雰囲気中に含まれる酸素がリンス液の液膜に溶け込むことが防止される。リンス液中に含まれる酸素はウォーターマーク発生の原因となるが、この構成によれば、基板の上面に形成されたリンス液の液膜は遮断部材によって周囲の雰囲気から遮断され、酸素の溶け込みが防止されるため、ウォーターマークの発生がさらに抑制または防止される。

請求項９記載の発明は、移動機構は、有機溶剤成分供給口を基板保持手段に保持された基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動させるにしたがって、有機溶剤成分供給口の移動速度を遅くすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、有機溶剤成分供給口が基板の略回転中心から基板の周縁部に向けて移動するにしたがって、移動機構は、有機溶剤成分供給口の移動速度を遅くさせる。これにより、基板全体においてリンス液の液膜の単位面積辺りに溶け込む有機溶剤成分の量を均一とすることができ、基板全体に対してパターン倒壊を十分に防止しつつ均一に乾燥させることができる。

また、有機溶剤成分は、イソプロピルアルコールであってもよい。

請求項１１記載の発明は、基板を略水平に保持して回転させる基板保持工程と、基板にリンス液を供給して基板の上面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、液膜形成工程の後であり、基板に有機溶剤成分を含む気体を供給するとともに、基板の上面における有機溶剤成分を含む気体の供給位置を基板の略回転中心から周縁部に向けて移動させる有機溶剤成分供給工程とを備え、有機溶剤成分供給工程は、基板の上面における有機溶剤成分を含む気体の供給位置の上方の雰囲気を遮断部材によって遮断することを特徴とする基板処理方法である。

この方法により、請求項１記載の発明と同様な効果を実現できる。

以下では、この発明の第１の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解的な断面図である。この基板処理装置は、基板として半導体ウエハ（以下、ウエハＷという）を１枚ずつ洗浄し、この洗浄後のウエハＷを乾燥させる洗浄・乾燥装置である。この基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線まわりにウエハＷを回転させるためのスピンチャック１と、スピンチャック１を収容した処理カップ２と、処理カップ２に関連して設けられたスプラッシュガード３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に薬液を供給するための薬液供給機構４と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にリンス液を供給するための薬液リンス液供給機構５と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に、有機溶剤成分を含む気体を供給するための有機溶剤成分供給機構６とを備えている。

スピンチャック１は、円板状のスピンベース１６と、鉛直方向に設けられ、スピンベース１６の下面に上端が固定された回転軸１２と、回転軸１２およびスピンベース１６を回転させるチャック回転駆動機構１１とを備えている。回転軸１２は、中空軸となっていて、回転軸１２の内部には、薬液またはリンス液が選択的に供給される薬液／リンス液供給管１３が挿通されている。薬液／リンス液供給管１３には、薬液供給源からの薬液がバルブ１３１を介して供給されるようになっており、リンス液供給源からのリンス液がバルブ１３２を介して供給されるようになっている。薬液／リンス液供給管１３は、スピンチャック１に保持されたウエハＷに近接する位置まで延びており、その先端には、ウエハＷの下面中央に向けて薬液またはリンス液を吐出する裏面ノズル１４が形成されている。

図２は、スピンチャック１の平面図である。スピンベース１６の周縁部には、たとえば、３個の挟持部材１５が等間隔で配置されている。各挟持部材１５は、ウエハＷの周縁部の下面を点接触で支持する支持部１７と、ウエハＷの周端面に当接する挟持部１８とを有し、支持部１７を中心として鉛直軸線周りに回動するように構成されている。これにより、挟持部１８がウエハＷの周端面に当接した挟持状態と、挟持部１８をウエハＷの周端面から退避させた解放状態とをとり得るようになっている。これら３個の挟持部材１５は、挟持部材駆動機構１９（図１参照）によって同期して駆動されるようになっている。

このように、本実施形態では、本発明の「基板保持手段」として上述のようなスピンチャック１を用いたが、ウエハＷの下面を洗浄しない場合は「基板保持手段」としてウエハＷの下面を吸着して保持するバキュームチャック型のスピンチャックを用いてもよい。

処理カップ２は、有底筒状に形成されており、その底部には、スピンチャック１の周囲を取り囲むように、ウエハＷの処理に用いられた後のリンス液などを排液するための排液溝２１が形成されており、さらに、この排液溝２１を取り囲むように、ウエハＷの処理のために用いられた後の薬液を回収するための回収溝２２が形成されている。排液溝２１と回収溝２２とは、筒状の仕切壁２３によって区画されている。また、排液溝２１には、図示しない排液処理設備へと延びた排液ライン２４が接続され、回収溝２２には、図示しない回収処理設備へと延びた回収ライン２５が接続されている。

スプラッシュガード３は、ウエハＷの回転軸線に対してほぼ回転対称な形状を有しており、上方部の内面は、ウエハＷの回転軸線に対向するように開いた断面く字状の排液捕獲部３１となっている。また、スプラッシュガード３の下方部には、ウエハＷの回転半径方向外方に向かうに従って下方に向かう傾斜面の形態をなした回収液捕獲部３２が形成されている。回収液捕獲部３２の上端付近には、処理カップ２の仕切壁２３を受け入れるための仕切壁収納溝３３が形成されている。

スプラッシュガード３に関連して、たとえば、ボールねじ機構などを含むスプラッシュガード昇降駆動機構３４が設けられている。スプラッシュガード昇降駆動機構３４は、スプラッシュガード３を、回収液捕獲部３２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する回収位置と、排液捕獲部３１がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する排液位置との間で上下動させる。また、スプラッシュガード昇降駆動機構３４は、スピンチャック１に対するウエハＷの搬入／搬出の際に、スプラッシュガード３を排液位置よりも下方の退避位置に退避させる。

薬液供給機構４は、ウエハＷの表面に対して薬液を連続流の状態で供給する薬液ノズル４６と、薬液供給源から薬液ノズル４６に薬液を供給する薬液供給管４１と、薬液供給管４１の途中部に介装され、この薬液供給管４１を開閉するためのバルブ４５とを備えている。また、処理カップ２の外側には、回動軸４２が鉛直方向に沿って配置されており、薬液ノズル４６は、その回動軸４２の上端部からほぼ水平に延びたアーム４３の先端部に取り付けられている。回動軸４２には、この回動軸４２を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させるノズル駆動機構４４が結合されている。薬液ノズル４６は、ノズル駆動機構４４から回動軸４２に駆動力を伝達して、回動軸４２を所定の角度範囲内で回動させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方の薬液供給位置と、ウエハＷの上方から退避した退避位置との間で移動させることができる。

薬液としては、ウエハＷの表面に対する処理の内容に応じたものが用いられる。たとえば、ウエハＷの表面から不要なレジスト膜を剥離するためのレジスト剥離処理であれば、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）などのレジスト剥離液が用いられる。また、レジスト剥離処理後に、ウエハＷの表面にポリマとなって残留したレジスト残渣を除去するためのポリマ除去処理であれば、ＡＰＭ（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などのポリマ除去液が用いられる。また、ウエハＷの表面に形成された酸化膜を除去するためのエッチング処理であれば、フッ酸が用いられる。

薬液リンス液供給機構５は、アーム４３の先端部において、薬液ノズル４６に隣接して設けられたリンスノズル５３と、リンスノズル５３に接続されており、リンス液供給源からリンスノズル５３にリンス液を供給するリンス液供給管５１と、リンス液供給管５１の途中部に介装され、このリンス液供給管５１を開閉するためのバルブ５２とを備えている。ノズル駆動機構４４が回動軸４２に駆動力を伝達して、アーム４３を揺動させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方のリンス液供給位置と、ウエハＷの上方から退避した退避位置との間でリンスノズル５３を移動させることができる。

なお、本実施形態では、薬液ノズル４６とリンスノズル５３はともにアーム４３に取り付けられ、いずれもノズル駆動機構４４によって移動されるように構成したが、薬液ノズル４６とリンスノズル５３は、別々のアームに取り付けられ、駆動機構を２つ設けるようにしてもよい。また、本実施形態では、薬液ノズル４６およびリンスノズル５３は、ウエハＷの上方の供給位置とウエハＷの上方外の退避位置との間で移動できるように構成したが、ウエハＷの上方位置に薬液ノズルまたはリンスノズルを昇降可能に設け、ウエハＷの中心位置に向けて薬液またはリンス液を供給するようにしてもよい。

ウエハＷに付着している残留物（薬液）を洗い流すためのリンス液としては、たとえば純水を用いることができる。また、純水の他、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水や、希薄濃度（たとえば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水、塩酸などを用いることができる。

有機溶剤成分供給機構６は、有機溶剤成分を含む気体としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパを有機溶剤成分供給口６９ａからウエハＷの表面に対して供給する有機溶剤成分供給ノズル６９と、有機溶剤成分を含む気体を生成する生成ユニット６５と、有機溶剤成分供給ノズル６９に一端が接続され、他端が生成ユニット６５に接続されており、生成ユニット６５で生成された有機溶剤成分を含む気体を有機溶剤成分供給ノズル６９に供給する供給管６６とを備えている。有機溶剤成分供給ノズル６９は、処理カップ２の外側に鉛直方向に沿って配置された回動軸６１の上端部からほぼ水平に延びたアーム６２の先端に固定されている。また、有機溶剤成分供給ノズル６９は、供給管６６から供給される有機溶剤成分を含む気体を有機溶剤成分供給口６９ａからほぼ鉛直下方に向けて吐出するようにウエハＷ表面の垂線と平行にアーム６２に装着されている。

生成ユニット６５内には、有機溶剤の液体（本実施形態では液体のＩＰＡ）が貯留された貯留槽６５１が配置されていて、生成ユニット６５内の雰囲気には、貯留槽６５１から蒸発した有機溶剤成分（ＩＰＡ）が含まれている。また、生成ユニット６５には、工場の用力である窒素ガス供給源から延びた窒素ガス配管６７の先端が接続されている。窒素ガス配管６７の先端は、貯留槽６５１内の底部に配置されたバブラー６６１に接続されている。バブラー６６１は、複数の孔が開孔された中空管から構成され、窒素ガスが噴出する。窒素ガス配管６７の途中部には、窒素ガス配管６７を開閉するためのバルブ６８が介装されている。この構成により、バルブ６８を開成して、窒素ガス配管６７からバブラー６６１を介して生成ユニット６５内に所定流量（たとえば５Ｌ／ｍｉｎ）の窒素ガスが供給されると、貯留槽６５１内の液体がバブリングされるとともに生成ユニット６５内の有機溶剤成分を含む雰囲気が、窒素ガスによって供給管６６に押し出され、この供給管６６を通って、有機溶剤成分供給ノズル６９に供給される。この構成により、有機溶剤成分供給ノズル６９には、有機溶剤成分（ＩＰＡ）を含む窒素ガスが供給される。すなわち、不活性ガスである窒素ガスがキャリアガスとして有機溶剤成分を運ぶこととなる。

なお、本実施形態では、有機溶剤成分を含む気体としてＩＰＡベーパを用いているが、ＩＰＡベーパに限らず、リンス液に可溶であり、かつリンス液の表面張力を低下させ、揮発性の高い有機溶剤のベーパであれば用いることができる。たとえば、ＩＰＡ以外にも、エタノール、メタノール、アセトンなどを用いることができる。

移動機構６３は回動軸６１に駆動力を伝達して、回動軸６１を所定の角度範囲内で回動させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方でアーム６２を揺動させることができる。これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、有機溶剤成分供給口６９ａからの有機溶剤成分を含む気体の供給位置をスキャン（走査移動）させることができるとともに、ウエハＷに有機溶剤成分を含む気体を供給しないときは、ウエハＷの上方から退避した退避位置に移動させることができる。また、アーム６２には、アーム６２を昇降させる昇降機構６４が配設される。そして、回動軸６１およびアーム６２は、昇降機構６４によって昇降させられ、有機溶剤成分供給口６９ａとウエハＷの表面との間の距離を変化させることができる。

図３は、有機溶剤成分供給ノズル６９の上面図である。有機溶剤成分供給口６９ａよりも上方位置には、ウエハＷに対向する対向面がほぼ水平に配置された遮断部材７０が設けられている。遮断部材７０は、有機溶剤成分供給ノズル６９の側壁の周囲に固定された支持部７１と、支持部７１に固定されており、有機溶剤成分供給ノズル６９を略中心とした円板状の板状部材７２とを有している。支持部７１および板状部材７２は、少なくとも有機溶剤成分にさらされる部位が耐薬液性を有する材料、たとえばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）やフッ素樹脂から成る。また、支持部７１および板状部材７２は、それぞれ個別に形成されてもよいし、一体成型されてもよい。また、板状部材７２の大きさとしては、有機溶剤成分を含む気体が有機溶剤成分供給口６９ａからウエハＷの上面に形成されたリンス液の液膜に向けて吐出された際に、有機溶剤成分を含む気体によってウエハＷの上面から押しのけられるリンス液の液膜の面積を少なくとも有することが好ましい。

本実施形態においては、生成ユニット６５内に５Ｌ／ｍｉｎの流量で窒素ガスが供給され、生成ユニット６５内の有機溶剤成分を含む雰囲気が窒素ガスによって供給管６６に押し出され、この供給管６６を通って有機溶剤成分供給口６９ａから供給される。この際、有機溶剤成分供給口６９ａを中心とし、直径が約５０〜８０ｍｍの円の範囲のリンス液の液膜が有機溶剤成分を含む気体によって押しのけられる。したがって、板状部材７２の大きさとしては、押しのけられるリンス液の液膜の範囲（直径約５０〜８０ｍｍの円）以上の大きさが好ましく、本実施形態では直径が約２００ｍｍに形成されている。また、上記の実施の形態では、板状部材７２は平面視で円板状としたが、円板状に限らず、楕円形状や、四角形状などの形状でもよい。

遮断部材７０は有機溶剤成分供給ノズル６９とともにスキャンされ、遮断部材７０が設けられていることによって有機溶剤成分供給口６９ａから吐出された有機溶剤成分を含む気体は、遮断部材７０によってウエハＷの表面付近から拡散することなく、ウエハＷの表面付近に集中的に供給される。したがって、有機溶剤成分供給ノズル６９をスキャンさせても、有機溶剤成分供給口６９ａ付近においては、常に有機溶剤成分の濃度が高く維持される。

図４は、この基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置７を備えている。制御装置７は、チャック回転駆動機構１１、挟持部材駆動機構１９、スプラッシュガード昇降駆動機構３４、ノズル駆動機構４４、移動機構６３および昇降機構６４の動作を制御する。また、バルブ４５、５２、６８、１３１、１３２の開閉を制御する。

次に、上記基板処理装置によるウエハＷの処理動作を説明する。

図５は、この基板処理装置によるウエハＷの処理動作のフローチャートである。

なお、本実施形態においては、リンス液として純水、有機溶剤成分を含む気体として窒素ガスをキャリアガスとするＩＰＡベーパを用いた。

ウエハＷに対する処理を開始する前に、制御装置７は、チャック回転駆動機構１１を停止させて、スピンチャック１を停止状態にするとともに、挟持部材駆動機構１９を制御して、挟持部材１５を解放状態とする。また、ウエハＷの搬入が阻害されないように、制御装置７は、スプラッシュガード昇降駆動機構３４を制御して、スプラッシュガード３を退避位置にさせる。また、バルブ４５、５２、６８、１３１、１３２は全て閉じられている。そして、基板搬送ロボット（図示せず）は、未処理のウエハＷをスピンチャック１上に搬入する。制御装置７は、挟持部材駆動機構１９を制御して、挟持部材１５の挟持部１８がウエハＷの周端面に当接した挟持状態とする（ステップＳ１）。

次に、制御装置７は、スプラッシュガード昇降駆動機構３４を制御して、スプラッシュガード３を回収液捕獲部３２がウエハＷの端面に対向する回収位置に移動させる。また、チャック回転駆動機構１１を制御して、スピンチャック１の回転を開始させる。また、ノズル駆動機構４４を制御して、薬液ノズル４６がスピンチャック１上のウエハＷの中心位置の上方に位置するように、アーム４３を揺動させる。そして、スピンチャック１が所定の速度（５００〜７００ｒｐｍ）に達すると、バルブ４５、１３１が開けられ、回転中のウエハＷの中心位置に薬液ノズル４６および裏面ノズル１４から薬液が供給される。ウエハＷの中心位置に供給された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力によりウエハＷの周縁部に向けて拡がり、ウエハＷの面全体に供給される。これにより薬液洗浄工程が行われる（ステップＳ２）。

この薬液洗浄工程で、ウエハＷの周縁部に向けて拡がった薬液は、ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散し、スプラッシュガード３の回収液捕獲部３２に捕獲される。そして、この回収液捕獲部３２を伝い、回収液捕獲部３２の下端縁から処理カップ２の回収溝２２へと落下する。こうして回収溝２２に集められた薬液は、回収ライン２５を介して回収され再利用される。薬液洗浄工程が所定時間（６０秒）に渡って行われると、バルブ４５、１３１が閉じられ、薬液ノズル４６および裏面ノズル１４からの薬液の供給が停止される。

この後、制御装置７は、スプラッシュガード昇降駆動機構３４を制御して、スプラッシュガード３を排液位置に移動させる。また、ノズル駆動機構４４を制御して、リンスノズル５３がウエハＷの中心位置の上方に位置するようにアーム４３を揺動させる。また、チャック回転駆動機構１１を制御して、スピンチャック１を所定の速度（３００〜７００ｒｐｍ）で回転させると、バルブ５２、１３２が開けられ、ウエハＷの中心位置にリンスノズル５３および裏面ノズル１４から純水が供給される。ウエハＷの中心位置に供給された純水は、ウエハＷの回転による遠心力によりウエハＷの周縁部に向けて拡がり、ウエハＷの面全体に供給される。これによりリンス工程が行われる（ステップＳ３）。

このリンス工程で、ウエハＷの周縁部に向けて拡がった純水は、ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散し、スプラッシュガード３の排液捕獲部３１に捕獲される。そして、この排液捕獲部３１を伝い、排液捕獲部３１の下端縁から処理カップ２の排液溝２１へと落下する。こうして排液溝２１に集められた純水は、排液ライン２４を介して廃棄される。リンス工程が所定時間（４０秒）に渡って行われた後、制御装置７は、チャック回転駆動機構１１を制御してウエハＷの回転速度を徐々に下げて、ウエハＷの回転を停止する。これにより、ウエハＷの表面上に、リンスノズル５３から供給される純水が溜められ、ウエハＷの表面の全域を覆う純水の液膜が形成される（ステップＳ４）。液膜が形成されると、制御装置７は、バルブ５２、１３２を閉じて、リンスノズル５３および裏面ノズル１４からのウエハＷの表面への純水の供給が停止される。また、ノズル駆動機構４４を制御して、リンスノズル５３をウエハＷの上方位置から退避させる。

次に、制御装置７は、移動機構６３を制御して、有機溶剤成分供給口６９ａがウエハＷの中心位置の上方に位置するようにアーム６２を揺動させるとともに、昇降機構６４を制御して、遮断部材７０のウエハＷに対向する対向面とウエハＷの表面との間の距離が１０ｍｍ〜２０ｍｍになるようにする。また、チャック回転駆動機構１１を制御して、スピンチャック１を所定の速度（１０〜１００ｒｐｍ）で回転させる。その後、制御装置７は、バルブ６８を開け、移動機構６３を制御して、有機溶剤成分供給ノズル６９がウエハＷの外方に向けて移動するように、アーム６２を一定速度（たとえば、ウエハＷの中心位置からウエハＷの外周までを約３０秒の速度）で移動させる。これにより、低速回転中のウエハＷの表面に、有機溶剤成分供給口６９ａからＩＰＡベーパが供給され、また、その供給位置が、ウエハＷの中心位置付近からウエハＷの外方に向けて円弧を描くように徐々に移動する。ここで、有機溶剤成分供給口６９ａの位置がウエハＷの中心位置からウエハＷの半径の約半分の距離を移動したとき、制御装置７は昇降機構６４を制御して、遮断部材７０を下降させ、遮断部材７０のウエハＷに対向する対向面とウエハＷの表面との間の距離が５ｍｍ〜１０ｍｍになるようにする。即ち、有機溶剤成分供給口６９ａがウエハＷの中心位置の上方に位置する時よりも、遮断部材７０が下降されるように遮断部材７０のウエハＷに対向する対向面とウエハＷの表面との間の距離が段階的に設定される。そして、アーム６２は、有機溶剤成分供給口６９ａの位置がウエハＷの周端縁に達するまで動かされる（ステップＳ５）。

これにより、ウエハＷの表面に形成されている純水の液膜には、ＩＰＡベーパが供給され、ＩＰＡ成分が純水の液膜に溶け込む。このとき、有機溶剤成分供給口６９ａの位置の上方の雰囲気は、遮断部材７０で空間が遮断されているため、ウエハＷの回転による気流によってＩＰＡベーパがウエハＷの表面付近から排出されることが防止され、純水の液膜に効率的にＩＰＡ成分が供給される。したがって、ＩＰＡ成分が効率的に純水に溶け込み、純水の表面張力が十分に低下される。これにより、ウエハＷの表面に形成されているパターン間に入り込んだ純水の表面張力が低下するので、パターンが倒壊することが十分に防止されつつウエハＷを乾燥させることができる。

また、ウエハＷの中心位置から周縁部に向けて有機溶剤成分供給ノズル６９が移動するにしたがって、遮断部材７０とウエハＷとの間の空間を段階的に小さくすることによって、有機溶剤成分供給口６９ａから吐出されたＩＰＡベーパの拡散がより抑えられるので、ウエハＷ上の純水の液膜にＩＰＡ成分をより溶け込ませることができる。このため、ウエハ全体において純水の液膜の単位面積辺りに溶け込むＩＰＡ成分の量を均一とすることができ、ウエハ全体に対してパターン倒壊を十分に防止しつつ均一に乾燥させることができる。

なお、本実施形態では、有機溶剤成分供給ノズル６９の移動に伴う遮断部材７０の下降は、段階的に行われているが、有機溶剤成分供給ノズル６９の移動にしたがって連続的に下降されてもよい。

アーム６２がウエハＷの周端縁まで移動すると、制御装置７は、バルブ６８を閉じて、有機溶剤成分供給口６９ａからのＩＰＡベーパの供給を停止させる。この後、制御装置７は、移動機構６３を制御して、有機溶剤成分供給ノズル６９および遮断部材７０をウエハＷの上方位置から退避させる。そして、チャック回転駆動機構１１を制御して、スピンチャック１の回転速度を予め定める高回転速度（たとえば、１０００〜３０００ｒｐｍ）に上げて、所定時間（１０秒）ウエハＷを回転させる。これにより、ウエハＷの裏面に残存して付着している純水が遠心力によって振り切られて、ウエハＷの裏面の乾燥処理が行われる（ステップＳ６）。

その後、制御装置７は、チャック回転駆動機構１１を停止させて、スピンチャック１を停止状態とし、挟持部材駆動機構１９を制御して、挟持部材１５を開放状態とする。また、ウエハＷの搬出が阻害されないように、制御装置７は、スプラッシュガード昇降駆動機構３４を制御して、スプラッシュガード３を退避位置にさせる。そして、基板搬送ロボット（図示せず）は、処理が終了したウエハＷをスピンチャック１上から搬出する（ステップＳ７）。

以上のように、本実施形態によれば、有機溶剤成分を含む気体としてＩＰＡベーパを供給してリンス液である純水を乾燥させる際に、有機溶剤成分供給口６９ａの上方の雰囲気が遮断部材７０で覆われているため、ウエハＷの回転による気流によってＩＰＡベーパがウエハＷの表面付近から排出されることが防止され、ＩＰＡ成分が効率的に純水に溶け込むことができる。これにより、ウエハＷの表面に形成されているパターン間に入り込んだ純水の表面張力が十分に低下するので、パターンが倒壊することが十分に防止されつつウエハＷを乾燥させることができる。

なお、本実施形態におけるステップＳ１が本発明における「基板保持工程」に対応し、ステップＳ４が本発明における「液膜形成工程」に対応し、ステップＳ５が本発明における「有機溶剤成分供給工程」に対応している。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。

図６は、この発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図であり、図７は、上から見たときの図解的な平面図である。この図６は有機溶剤成分供給ノズルの周辺を示しており、前述の図１に対応する部分には、同一の参照符号を付して示す。

第２の実施の形態では、有機溶剤成分供給ノズル６９のスキャン方向（図７に示した矢印Ｑの方向）の下流側のウエハＷに対して、リンス液を供給するためのリンス液供給機構８を備えている。リンス液供給機構８は、アーム６２の先端部において有機溶剤成分供給ノズル６９のスキャン方向の下流側に隣接する位置に設けられ、リンス液供給口８３ａからリンス液を吐出するリンスノズル８３と、リンスノズル８３に接続され、リンス液供給源からリンスノズル８３にリンス液を供給するリンス液供給管８１と、リンス液供給管８１に介装されており、リンス液供給管８１を開閉するバルブ８２とを備えている。なお、リンスノズル８３から供給されるリンス液としては、たとえば純水を用いることができる。また、純水の他、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水や、希薄濃度（たとえば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水、塩酸などを用いることができる。

リンス液供給口８３ａの位置は、移動機構６３によるアーム６２の揺動により、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、有機溶剤成分供給口６９ａに先行するように、スキャンさせることができる。また、リンス液供給口８３ａの位置は、有機溶剤成分供給口６９ａの位置との間に２０ｍｍ程度の間隔が空けられるように配置されている。なお、図８は、アーム６２の先端部をアーム６２の側面方向から見たときの図解的な断面図であるが、リンスノズル８３は、リンス液供給口８３ａがウエハＷに垂直な方向からリンスノズル８３がウエハＷの中心位置から周縁部に向けてスキャンする際のスキャン方向側（図７に示した矢印Ｑの方向）に角度αが約３０°傾斜するように設けられていてもよい。

この第２の実施の形態に係る基板処理装置におけるウエハＷの処理動作は、第１の実施の形態におけるウエハＷの処理動作とほぼ同様であるが、ステップＳ５において、アーム６２を一定速度で移動させる際に、有機溶剤成分供給ノズル６９と、有機溶剤成分供給ノズル６９のスキャン方向側に隣接して設けられたリンスノズル８３とが一緒に移動される点が異なる。

第２の実施の形態では、ステップＳ４で液膜が形成され、リンスノズル５３をウエハＷの上方位置から退避させた後、制御装置７は、移動機構６３を制御して、有機溶剤成分供給口６９ａがウエハＷの中心位置の上方に位置するようにアーム６２を揺動させるとともに、チャック回転駆動機構１１を制御して、スピンチャック１を所定の速度（１０〜１００ｒｐｍ）で回転させる。そして、制御装置７はバルブ６８およびバルブ８２を開け、移動機構６３を制御して、有機溶剤成分供給ノズル６９およびリンスノズル８３がウエハＷの外方に向けて移動するように、アーム６２を一定速度（たとえば、ウエハＷの中心位置からウエハＷの外周までを約３０秒の速度）で移動させる。これにより、低速回転中のウエハＷの表面に、リンス液供給口８３ａから純水および有機溶剤成分供給口６９ａからＩＰＡベーパが供給され、また、リンス液供給口８３ａの位置および有機溶剤成分供給口６９ａの位置が、ウエハＷの中心位置付近からウエハＷの外方に向けて徐々に移動する。アーム６２は、有機溶剤成分供給口６９ａの位置がウエハＷの周端縁に達するまで動かされる（ステップＳ５）。また、アーム６２の移動に伴って、リンス液供給口８３ａの位置が有機溶剤成分供給口６９ａの位置に先行するように移動する。これにより、ウエハＷの表面に形成された純水の液膜が、リンスノズル８３から供給された新しい純水によって置換された直後に、ＩＰＡベーパが供給される。したがって、ウエハＷからシリコンが溶出した場合でも、溶出したシリコンを含む純水がウエハＷの表面から洗い流され、リンスノズル８３から供給された新しい純水にＩＰＡ成分が溶け込み、乾燥する。これにより、ウォーターマークの発生が抑制または防止される。

また、有機溶剤成分供給口６９ａの位置の上方の雰囲気は、遮断部材７０で遮断されているため、ウエハＷの回転による気流によってＩＰＡベーパがウエハＷの表面付近から排出されることが防止され、純水の液膜に効率的にＩＰＡ成分が供給される。したがって、ＩＰＡ成分が効率的に純水に溶け込み、純水の表面張力が十分に低下される。これにより、ウエハＷの表面に形成されているパターン間に入り込んだ純水の表面張力が低下するので、パターンが倒壊することが十分に防止されつつウエハＷを乾燥させることができる。

また、本発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。

図９および図１０は、他の実施形態を示すための遮断部材の図解的な平面図である。図９および図１０に示す遮断部材は、移動機構６３によって有機溶剤成分供給ノズル６９がウエハＷの中心位置からウエハＷの周端縁まで移動させられる範囲において常にウエハＷの上面全体を覆うことができる大きさとなっている。具体的には、図９に示す遮断部材７０の板状部材７３は、同じ形状のウエハＷ２枚を各ウエハＷの中心位置がウエハＷの半径距離ずれるように位置させた際に、各ウエハＷを内包するような楕円形状であり、図１０に示す遮断部材７０の板状部材７４は、ウエハＷの直径と有機溶剤成分供給ノズル６９の移動距離（ウエハＷの半径）との合計距離を直径とする円形状である。この構成により、有機溶剤成分の供給による乾燥処理の期間中、ウエハＷ表面のリンス液の液膜が周囲の雰囲気に曝されることがないので、周囲の雰囲気中に含まれる酸素がリンス液の液膜に溶け込むことが防止される。リンス液中に酸素が溶け込むとウォーターマーク発生の原因となるが、この構成によれば、ウエハＷ表面に形成されたリンス液の液膜は遮断部材７０によって周囲の雰囲気から遮断されるため、ウォーターマークの発生がさらに抑制または防止される。

また、上記の第１，２の実施の形態では、ステップＳ５において有機溶剤成分供給ノズル６９が移動する際に、アーム６２を一定速度で移動させるが、ウエハＷの中心位置からウエハＷの周端縁までの移動の間にアーム６２の移動速度を変化させてもよい。ウエハＷの中心位置付近での有機溶剤成分供給ノズル６９の移動速度をウエハＷの周縁部付近での移動速度よりも速くすることで、ウエハＷ全体においてリンス液の液膜の単位面積辺りに溶け込む有機溶剤成分の量を均一とすることができ、ウエハＷ全体に対してパターン倒壊を十分に防止しつつ均一に乾燥することができる。

また、上記の第１、２の実施の形態では、有機溶剤成分供給ノズル６９は、有機溶剤成分を含む気体をほぼ鉛直下方に向けて吐出するように設けられているが、ウエハＷに垂直な方向に対してスキャン（移動）方向側に、ノズル６９の上端を支点として、有機溶剤成分供給口６９ａ側の下端を傾斜する（約１０°以内）ように設けられていてもよい。

また、処理対象の基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板などの他の種類の基板であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。 前記基板処理装置に備えられたスピンチャックの図解的な上面図である。 前記基板処理装置に備えられた有機溶剤成分供給ノズルおよび遮断部材の構成を示す図解的な上面図である。 前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するためのフローチャートである。 この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一部の構成を説明するための図解的な断面図である。 この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一部の構成を説明するための図解的な上面図である。 この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一部の構成を説明するための図解的な断面図である。 この発明のその他の変形例を示すための遮断部材の図解的な上面図である。 この発明のその他の変形例を示すための遮断部材の図解的な上面図である。

符号の説明

１ スピンチャック
６ 有機溶剤成分供給機構
８ リンス液供給機構
１１ チャック回転駆動機構
１２ 回転軸
６１ 回動軸
６２ アーム
６３ 移動機構
６４ 昇降機構
６５ 生成ユニット
６６ 供給管
６５１ 貯留槽
６７ 窒素ガス配管
６６１ バブラー
６８ バルブ
６９ 有機溶剤成分供給ノズル
６９ａ 有機溶剤成分供給口
７０ 遮断部材
７１ 支持部
７２〜７４ 板状部材
８１ リンス液供給管
８２ バルブ
８３ リンスノズル
８３ａ リンス液供給口
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 基板を略水平に保持しつつ回転させる基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持され、基板に付着している残留物を洗い流すためのリンス液の液膜が上面に形成された基板に対し、有機溶剤成分を含む気体を供給するための有機溶剤成分供給口を有する有機溶剤成分供給機構と、
   前記有機溶剤成分供給口を前記基板保持手段に保持された基板の略回転中心から基板の周縁部に向けて移動させる移動機構と、
   前記有機溶剤成分供給口の上方に設けられ、前記移動機構によって前記有機溶剤成分供給口とともに移動し、前記有機溶剤成分供給口の上方の雰囲気を遮断する遮断部材と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記遮断部材は、前記基板保持手段に保持された基板の上面に対向する対向面を有し、前記対向面は基板の上面と平行であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記遮断部材の前記対向面の面積は、前記有機溶剤成分供給口から有機溶剤成分を含む気体を基板の上面に形成されたリンス液の液膜に向けて吐出した際に、有機溶剤成分を含む気体によって基板の上面から押しのけられるリンス液の液膜の面積を少なくとも有することを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記遮断部材の前記対向面の面積は、前記基板保持手段に保持された基板の上面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記有機溶剤成分供給口が基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動するにしたがって、前記遮断部材を下降させる昇降機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記昇降機構は、前記有機溶剤成分供給口が基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動するにしたがって、前記遮断部材を段階的に下降させることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記有機溶剤成分供給口の移動方向の下流側に隣接して設けられ、前記移動機構によって前記有機溶剤成分供給口とともに移動し、前記基板保持手段によって保持された基板にリンス液を供給するためのリンス液供給口を有するリンス液供給機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記遮断部材の前記対向面の面積は、前記移動機構によって前記有機溶剤成分供給口が移動する範囲において常に基板の上面全体を覆う面積であることを特徴とする請求項１、２、３、５ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 前記移動機構は、前記有機溶剤成分供給口を前記基板保持手段に保持された基板の回転中心から基板の周縁部に向けて移動させるにしたがって、前記有機溶剤成分供給口の移動速度を遅くすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
10. 前記有機溶剤成分は、イソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。
11. 基板を略水平に保持して回転させる基板保持工程と、
    基板にリンス液を供給して基板の上面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、
    前記液膜形成工程の後であり、基板に有機溶剤成分を含む気体を供給するとともに、基板の上面における有機溶剤成分を含む気体の供給位置を基板の略回転中心から周縁部に向けて移動させる有機溶剤成分供給工程とを備え、
    前記有機溶剤成分供給工程は、基板の上面における有機溶剤成分を含む気体の供給位置の上方の雰囲気を遮断部材によって遮断することを特徴とする基板処理方法。

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