JP2021118353A - Board processing method and board processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。 The present disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing system.
特許文献1には、静電チャックに吸着されたウェハの離脱方法が開示されている。かかる方法では、不活性ガスのプラズマを用いて、静電チャックに吸着されたウェハの残留電荷を除去する際に、チャック電極に除電電圧Vplasmaを印加する。Vplasmaは、プラズマ印加時のウェハのセルフバイアス電位Vdcに相当する。
特許文献2には、試料台に吸着されたウェハの離脱方法が開示されている。かかる方法では、試料台から試料を離脱させる処理を開始後、プラズマ生成用高周波電力の供給を停止してから所定時間が経過後にウェハを試料台に静電吸着させるための電極に印加される直流電圧を所定の値から概0Vに変更する。前記所定の値は、直流電圧が概0V時のウェハの電位が概0Vとなる予め求められた値である。前記所定時間は、プラズマにより生成された荷電粒子が消失する時間又はアフターグロー放電が消失する時間に基づいて規定された時間である。
本開示にかかる技術は、プラズマ処理後の基板の除電処理を適切に行う。 The technique according to the present disclosure appropriately performs static elimination treatment of the substrate after plasma treatment.
本開示の一態様は、基板を処理する方法であって、(a)静電チャック上に前記基板を載置し、前記静電チャックに直流電圧を印加することにより前記基板を前記静電チャックに吸着させる工程と、(b)電極に高周波電力を供給し、不活性ガスによりプラズマを生成する工程と、(c)前記静電チャックへの前記直流電圧の印加を停止する工程と、(d)前記電極に供給された前記高周波電力を徐々に低下させ、当該高周波電力を0Wにする工程と、を有する。 One aspect of the present disclosure is a method of processing a substrate, wherein the substrate is placed on the electrostatic chuck and a DC voltage is applied to the electrostatic chuck to make the substrate into the electrostatic chuck. (B) A step of supplying high-frequency power to the electrodes to generate plasma with an inert gas, (c) a step of stopping the application of the DC voltage to the electrostatic chuck, and (d). ) A step of gradually reducing the high-frequency power supplied to the electrode to reduce the high-frequency power to 0 W.
本開示によれば、プラズマ処理後の基板の除電処理を適切に行うことができる。 According to the present disclosure, it is possible to appropriately perform the static elimination treatment of the substrate after the plasma treatment.
半導体デバイスの製造工程においてプラズマ処理装置では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)を処理する。かかるプラズマ処理装置には、ウェハを載置して吸着する静電チャック(ESC:Electrostatic Chuck)が設けられ、当該静電チャック上でウェハが吸着保持された状態でプラズマ処理が行われる。 In the process of manufacturing a semiconductor device, a plasma processing apparatus generates plasma by exciting a processing gas, and processes a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as “wafer”) by the plasma. Such a plasma processing apparatus is provided with an electrostatic chuck (ESC: Electrostatic Chuck) on which a wafer is placed and attracted, and plasma processing is performed in a state where the wafer is attracted and held on the electrostatic chuck.
静電チャックの吸着方式は種々あるが、例えば静電チャックに直流電圧を印加することで、静電チャックとウェハの間にクーロン力を発生させて、ウェハを吸着保持する。かかる場合、静電チャックからウェハを離脱させる際には、ウェハに電荷が残留する。このため、ウェハに対する静電チャックの保持力が保持され、ウェハの離脱が適切に行われずウェハの位置ずれまたは破損が生じることがある。そこで従来、ウェハ離脱の際の残留電荷に対する対策が種々講じられてきた。例えば、プラズマを用いてウェハの残留電荷を除去する方法がある。 There are various suction methods for the electrostatic chuck. For example, by applying a DC voltage to the electrostatic chuck, a Coulomb force is generated between the electrostatic chuck and the wafer to suck and hold the wafer. In such a case, when the wafer is separated from the electrostatic chuck, the electric charge remains on the wafer. Therefore, the holding force of the electrostatic chuck with respect to the wafer is maintained, and the wafer may not be properly detached, resulting in misalignment or breakage of the wafer. Therefore, conventionally, various measures have been taken against the residual charge at the time of wafer detachment. For example, there is a method of removing the residual charge of the wafer using plasma.
しかしながら、ウェハの離脱が適切に行われる程度にウェハの残留電荷が除去できたとしても、この残留電荷が原因してウェハにパーティクルが付着する場合がある。すなわち、ウェハに電荷が残留した状態で、例えばリフタピンによりウェハをリフトアップさせると、残留電荷に位置的な変化が与えられるので、電界に変化が生じ、ウェハ周囲の帯電したパーティクルがウェハに電気的に引き寄せられる。 However, even if the residual charge of the wafer can be removed to the extent that the wafer is properly detached, particles may adhere to the wafer due to this residual charge. That is, when the wafer is lifted up with a lifter pin while the charge remains on the wafer, the residual charge is given a positional change, so that the electric field changes and the charged particles around the wafer are electrically charged on the wafer. Attracted to.
ここで、ウェハの電荷は原則、プラズマを発生させる際の高周波電力(パワー)に比例する。そこで、ウェハの残留電荷を除去するため、このプラズマのパワーを小さくする方法が考えられる。しかしながら、装置構成上、プラズマのパワーの制御には限界があり、ウェハの残留電荷をゼロにすることはできない。 Here, in principle, the electric charge of the wafer is proportional to the high frequency power (power) when generating plasma. Therefore, in order to remove the residual charge of the wafer, a method of reducing the power of this plasma can be considered. However, due to the device configuration, there is a limit to the control of plasma power, and the residual charge of the wafer cannot be reduced to zero.
また、除電処理を行う際の処理圧力を高くして、プラズマ印加時のウェハのセルフバイアス電位を小さくする方法も考えられる。しかしながら、この場合、ウェハのプラズマ処理から除電処理に切り替える際に、処理ガスの交換を十分に行うことが困難になる。また、除電処理の処理圧力を高くしても、ウェハの残留電荷をゼロにすることはできない。 It is also conceivable to increase the processing pressure when performing the static elimination processing to reduce the self-bias potential of the wafer when plasma is applied. However, in this case, it becomes difficult to sufficiently exchange the processing gas when switching from the plasma processing of the wafer to the static elimination processing. Further, even if the processing pressure of the static elimination treatment is increased, the residual charge of the wafer cannot be reduced to zero.
さらに、除電処理を行った後、処理ガスの供給を維持した状態で、当該処理ガスにウェハの電荷を移動させて、ウェハの残留電荷を減少させる方法も考えられる。しかしながら、この場合、ウェハ処理のスループットが大幅に悪化する。 Further, a method is also conceivable in which the charge of the wafer is transferred to the processing gas while the supply of the processing gas is maintained after the static elimination treatment is performed to reduce the residual charge of the wafer. However, in this case, the throughput of wafer processing is significantly deteriorated.
また、特許文献1に開示された離脱方法も、プラズマを用いてウェハの残留電荷を除去する方法である。具体的には、プラズマ印加時のウェハのセルフバイアス電位に相当する電圧をチャック電極に印加し、ウェハとチャック電極の電位差をほぼゼロにして、セルフバイアスに基づく吸着力をほぼゼロにすることを図っている。ここで、ウェハのセルフバイアス電位は、ウェハ毎に必ずしも一致しないため、本離脱方法を実施するためには、セルフバイアス電位を正確に測定する必要がある。しかしながら、このようなセルフバイアス電位の測定は困難であり、実際上、ウェハの残留電荷をゼロにすることはできない。
Further, the detaching method disclosed in
また、特許文献2に開示された離脱方法では、プラズマ生成用高周波電力の供給を停止した後、ウェハの荷電粒子の消滅時間を考慮し、予め定められた時間を設けて試料台(静電チャック)に印加する直流電圧をゼロにしている。しかしながら、高周波電力の供給を停止した後に静電チャックに印加する直流電圧をゼロにすると、ウェハの電位が大きく変化し、多くのパーティクルが生じてしまう。
Further, in the detachment method disclosed in
ここで、プラズマ処理としてドライエッチング処理を行うと、当該ドライエッチング処理によりウェハに形成された配線構造に電荷が残留する。そうすると、後続のウェット工程において、残留電荷により配線金属の溶出や腐食といった欠陥が生じる場合がある。なお、ウェット工程とは、例えばウェハ上の特定の層の除去やウェハ上の異物除去を目的とした薬液処理工程である。そして、上記欠陥を抑制するため、ドライエッチング処理の終了後にウェハの残留電荷を最小化する手法が求められている。しかしながら、上述した従来のウェハの除電処理では、ウェハの残留電荷をゼロにすることはできない。 Here, when the dry etching process is performed as the plasma process, the electric charge remains in the wiring structure formed on the wafer by the dry etching process. Then, in the subsequent wet step, defects such as elution and corrosion of the wiring metal may occur due to the residual charge. The wet step is, for example, a chemical treatment step for removing a specific layer on the wafer or removing foreign matter on the wafer. Then, in order to suppress the above defects, a method of minimizing the residual charge of the wafer after the completion of the dry etching process is required. However, in the conventional static elimination treatment of the wafer described above, the residual charge of the wafer cannot be reduced to zero.
以上のとおり、いずれの方法を用いた場合でも、静電チャックからウェハを離脱させる際に、ウェハの残留電荷をゼロにすることはできず、当該ウェハにパーティクルが付着する。また、ドライエッチング処理の終了後にも、ウェハの残留電荷をゼロにすることはできず、後続のウェット工程でウェハに欠陥が生じるおそれがある。したがって、従来のウェハの除電方法には改善の余地がある。 As described above, regardless of which method is used, when the wafer is separated from the electrostatic chuck, the residual charge of the wafer cannot be reduced to zero, and particles adhere to the wafer. Further, even after the dry etching process is completed, the residual charge of the wafer cannot be reduced to zero, and there is a possibility that defects may occur in the wafer in the subsequent wet step. Therefore, there is room for improvement in the conventional method for removing static electricity from wafers.
本開示にかかる技術は、静電チャックに吸着保持された基板を離脱させる際に、パーティクルが基板に付着するのを抑制して、当該基板の離脱を適切に行う。以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The technique according to the present disclosure suppresses particles from adhering to the substrate when the substrate attracted and held by the electrostatic chuck is detached, and appropriately detaches the substrate. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
<プラズマ処理システム>
先ず、一実施形態にかかる基板処理システムとしてのプラズマ処理システムについて説明する。図1は、プラズマ処理システム1の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
<Plasma processing system>
First, a plasma processing system as a substrate processing system according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an outline of the configuration of the
一実施形態において、プラズマ処理システム1は、プラズマ処理装置1a及び制御部1bを含む。プラズマ処理装置1aは、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、RF(Radio Frequency:高周波)電力供給部30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1aは、支持部11及び上部電極シャワーヘッド12を含む。支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内のプラズマ処理空間10sの下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド12は、支持部11の上方に配置され、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の一部として機能し得る。
In one embodiment, the
支持部11は、プラズマ処理空間10sにおいてウェハWを支持するように構成される。一実施形態において、支持部11は、下部電極111、静電チャック112、及びエッジリング113を含む。静電チャック112は、下部電極111上に配置され、静電チャック112の上面でウェハWを支持するように構成される。エッジリング113は、下部電極111の周縁部上面においてウェハWを囲むように配置される。また、図示は省略するが、一実施形態において、支持部11は、当該支持部11を貫通し、ウェハWの下面に当接して昇降自在に構成されたリフタピンを含んでいてもよい。さらに、図示は省略するが、一実施形態において、支持部11は、静電チャック112及びウェハWのうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。
The
上部電極シャワーヘッド12は、ガス供給部20からの1又はそれ以上の処理ガスをプラズマ処理空間10sに供給するように構成される。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド12は、ガス入口12a、ガス拡散室12b、及び複数のガス出口12cを有する。ガス入口12aは、ガス供給部20及びガス拡散室12bと流体連通している。複数のガス出口12cは、ガス拡散室12b及びプラズマ処理空間10sと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド12は、1又はそれ以上の処理ガスをガス入口12aからガス拡散室12b及び複数のガス出口12cを介してプラズマ処理空間10sに供給するように構成される。
The upper
ガス供給部20は、1又はそれ以上のガスソース21及び1又はそれ以上の流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、1又はそれ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してガス入口12aに供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、1又はそれ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する1又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
The
RF電力供給部30は、RF電力、例えば1又はそれ以上のRF信号を、下部電極111、上部電極シャワーヘッド12、又は、下部電極111及び上部電極シャワーヘッド12の双方のような1又はそれ以上の電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された1又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。従って、RF電力供給部30は、プラズマ処理チャンバにおいて1又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。一実施形態において、RF電力供給部30は、2つのRF生成部31a、31b及び2つの整合回路32a、32bを含む。一実施形態において、RF電力供給部30は、第1の高周波電力HFの第1のRF信号を第1のRF生成部31aから第1の整合回路32aを介して下部電極111に供給するように構成される。例えば、第1のRF信号は、27MHz〜100MHzの範囲内の周波数を有してもよい。
The RF
また、一実施形態において、RF電力供給部30は、第2の高周波電力LFの第2のRF信号を第2のRF生成部31bから第2の整合回路32bを介して下部電極111に供給するように構成される。例えば、第2のRF信号は、第1のRF信号の周波数より低い周波数を有し、400kHz〜13.56MHzの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第2のRF生成部31bに代えて、DC(Direct Current)パルス生成部を用いてもよい。
Further, in one embodiment, the RF
さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、代替実施形態において、RF電力供給部30は、第1のRF信号をRF生成部から下部電極111に供給し、第2のRF信号を他のRF生成部から下部電極111に供給し、第3のRF信号をさらに他のRF生成部から下部電極111に供給するように構成されてもよい。加えて、他の代替実施形態において、DC電圧が上部電極シャワーヘッド12に印加されてもよい。
Further, although not shown, other embodiments can be considered in the present disclosure. For example, in an alternative embodiment, the RF
またさらに、種々の実施形態において、1又はそれ以上のRF信号(即ち、第1のRF信号、第2のRF信号等)の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、2又はそれ以上の異なるオン状態の間でRF信号振幅をパルス化することを含んでもよい。 Furthermore, in various embodiments, the amplitude of one or more RF signals (ie, first RF signal, second RF signal, etc.) may be pulsed or modulated. Amplitude modulation may include pulsing the RF signal amplitude between the on and off states, or between two or more different on states.
排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられた排気口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
The
一実施形態において、制御部1bは、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1aに実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部1bは、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1aの各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部1bの一部又は全てがプラズマ処理装置1aに含まれてもよい。制御部1bは、例えばコンピュータ51を含んでもよい。コンピュータ51は、例えば、処理部(CPU:Central Processing Unit)511、記憶部512、及び通信インターフェース513を含んでもよい。処理部511は、記憶部512に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部512は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース513は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1aとの間で通信してもよい。
In one embodiment, the
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。 Although various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and changes may be made without being limited to the above-mentioned exemplary embodiments. It is also possible to combine elements in different embodiments to form other embodiments.
<プラズマ処理方法>
次に、以上のように構成されたプラズマ処理システム1を用いて行われるプラズマ処理について説明する。なお、プラズマ処理は特に限定されるものではないが、例えばドライエッチング処理や成膜処理などがある。
<Plasma processing method>
Next, the plasma processing performed by using the
先ず、プラズマ処理チャンバ10の内部にウェハWを搬入し、リフタピンの昇降により静電チャック112上にウェハWを載置する。その後、静電チャック112の電極に直流電圧を印加することにより、ウェハWはクーロン力によって静電チャック112に静電吸着され、保持される。また、ウェハWの搬入後、排気システム40によってプラズマ処理チャンバ10の内部を所定の真空度まで減圧する。
First, the wafer W is carried into the
次に、ガス供給部20から上部電極シャワーヘッド12を介してプラズマ処理空間10sに処理ガスを供給する。また、RF電力供給部30によりプラズマ生成用の第1の高周波電力HFを下部電極111に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、RF電力供給部30によりイオン引き込み用の第2の高周波電力LFを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハWにプラズマ処理が施される。
Next, the processing gas is supplied from the
なお、プラズマ処理中、温調モジュールによって、静電チャック112に吸着保持されたウェハWの温度を調整する。この際、ウェハWに熱を効率よく伝達させるために、静電チャック112の上面に吸着されたウェハWの裏面に向けて、HeガスやArガス等の伝熱ガスを供給する。
During the plasma processing, the temperature of the wafer W attracted and held by the
プラズマ処理を終了する際には、先ず、RF電力供給部30からの第1の高周波電力HFの供給およびガス供給部20による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に第2の高周波電力LFを供給していた場合には、当該第2の高周波電力LFの供給も停止する。次いで、ウェハWの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック112によるウェハWの吸着保持を停止する。
When ending the plasma processing, first, the supply of the first high-frequency power HF from the RF
その後、リフタピンによりウェハWを上昇させ、静電チャック112からウェハWを離脱させる。なお、このウェハWの離脱方法の詳細は後述する。そして、プラズマ処理チャンバ10からウェハWを搬出して、ウェハWに対する一連のプラズマ処理が終了する。
After that, the wafer W is raised by the lifter pin to separate the wafer W from the
<ウェハ離脱方法>
次に、上述したようにウェハWにプラズマ処理を行った後、静電チャック112からウェハWを離脱させる方法について、図2及び図3を用いて説明する。
<Wafer detachment method>
Next, a method of separating the wafer W from the
図2は、ウェハWの離脱処理における処理工程を示す説明図である。図2では、次のパラメータの経時変化を示している。“RF”は、下部電極111に供給する高周波電力(HF)を示す。“B.He”は、伝熱ガス(本実施形態では、Heガス)の圧力を示す。“ESC HV”は、静電チャック112に印加する直流電圧を示す。“Chamber Press”は、プラズマ処理チャンバ10の内部の圧力を示す。“Pin”は、リフタピンを昇降させるタイミングを示す。また図2において、“Dechuck−Step”はウェハWの離脱処理を示し、“Pre−Step”はウェハWを離脱させる前の処理(プラズマ処理等を含む)を示している。なお、図2における電力(パワー)や電圧、圧力の数値は一例であり、プラズマ処理のレシピに応じて変更される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a processing process in the wafer W detachment processing. FIG. 2 shows the time course of the following parameters. “RF” indicates the radio frequency power (HF) supplied to the
図3は、ウェハWの離脱処理における、ウェハWの電位(図3中の“Wafer V”)、リフタピンの速度(図3中の“Pin SPD”)、下部電極111に供給する高周波電力(図3中の“HF”)の経時変化を示している。図3では、ウェハWの離脱処理の開始時(図2中の“Dechuck−Step”の開始時)を0秒とし、2秒以降における上記パラメータの経時変化を図示している。なお、図3におけるウェハWの電位(図3中の“Voltage”)、高周波電力(図3中の“RF Power”)の数値も一例であり、プラズマ処理のレシピに応じて変更される。
FIG. 3 shows the potential of the wafer W (“Wafer V” in FIG. 3), the speed of the lifter pin (“Pin SPD” in FIG. 3), and the high frequency power supplied to the
以下の説明においては、ウェハWの離脱処理をステップS1〜ステップS4に分けて説明する。 In the following description, the wafer W detachment process will be described separately in steps S1 to S4.
(ステップS1)
ステップS1は、プラズマ処理が終了した直後のステップである。ステップS1では、下部電極111への高周波電力の供給が停止されて高周波電力が0Wになり、またウェハWの裏面への伝熱ガスの供給が停止されて伝熱ガスの圧力が0Torrになる。また、ガス供給部20からArガスが例えば600sccmの流量で供給され、プラズマ処理チャンバ10内の圧力が50mTorrから100mTorr〜250mTorrまで、本実施形態では100mTorrまで上昇される。このようにプラズマ処理チャンバ10内の圧力を大きくするのは、ウェハWのセルフバイアス電位を小さくして、ウェハWの離脱を容易にするためである。なお、ステップS1では、静電チャック112への直流電圧の印加は継続して行われ、静電チャック112にウェハWが吸着保持されている。
(Step S1)
Step S1 is a step immediately after the plasma processing is completed. In step S1, the supply of high-frequency power to the
(ステップS2)
ステップS2では、下部電極111に高周波電力(HF)を供給し、不活性ガスによりプラズマを生成する。具体的には、ガス供給部20から上部電極シャワーヘッド12を介してプラズマ処理空間10sに、Arガスのみからなる不活性ガスを供給する。また、RF電力供給部30により高周波電力を供給し、不活性ガスを励起させて、プラズマを生成する。急激に高周波電力を変化させた場合には整合回路32aの追従が不十分となりプラズマが不安定化することがある。これを防止するため、高周波電力は、0Wの状態から徐々に上昇させ、例えば100W〜400W、本実施形態では200Wにする。なお、この高周波電力の100W〜400Wの根拠については後述する。
(Step S2)
In step S2, high frequency power (HF) is supplied to the
また、ステップS2では、静電チャック112への直流電圧の印加を停止する。この直流電極の印加停止のタイミングは、高周波電力が200Wに到達し、プラズマが生成された後、予め定められた時間を経過した後である。この予め定められた時間は、高周波電力が安定するのに十分な時間であり、例えば2秒である。そして、生成されたプラズマを用いて、静電チャック112への直流電圧の印加を停止した後、ウェハに残存する電荷を除去する。
Further, in step S2, the application of the DC voltage to the
(ステップS3)
ステップS3では、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させ、当該高周波電力を0Wにする。この高周波電力の低下開始のタイミングは、静電チャック112への直流電圧の印加を停止してから、予め定められた時間(以下、「遅延時間」という。)を経過した後である。遅延時間を設けるのは、プラズマが安定して生成されている状態で静電チャック112への直流電圧の印加停止することにより、ウェハWの周囲の電界の変化の影響を抑制するためである。遅延時間は、例えば1秒である。そして、高周波電力を一定速度で低下させ、すなわち直線的に低下させる。また、高周波電力を低下させる時間は、例えば0.5秒〜4秒である。なお、この低下時間の0.5秒〜4秒の根拠については後述する。
(Step S3)
In step S3, the high frequency power supplied to the
ここで、本発明者らが鋭意検討した結果、下部電極111に供給された高周波電力を200Wから瞬時に0Wに低下させると、ウェハWにセルフバイアス電位に起因する電荷が残留し、ウェハWの電位を完全にはゼロにできないことが分かった。ウェハWのセルフバイアス電位は、プラズマを発生させる際の高周波電力に比例する。そこで本発明者らは、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させることにより、ウェハWの残留電荷を減少させることができると考えた。そして、図3に示すように、ステップS3において高周波電力を徐々に低下させることで、ウェハWの残留電荷を略ゼロにして、ウェハWの電位を略ゼロにできることがわかった。
Here, as a result of diligent studies by the present inventors, when the high-frequency power supplied to the
(ステップS4)
ステップS4では、リフタピンによりウェハWを上昇させ、静電チャック112からウェハWを離間させて離脱させる。図3を参照すると、リフタピンの速度について、3つのピークP1〜P3がある。1つ目のピークP1は、リフタピンがウェハWの下面に当接するまでのリフタピンの速度である。スループットを向上させるために、リフタピンの速度を上昇させている。2つ目のピークP2は、リフタピンがウェハWの下面に当接した直後、静電チャック112からウェハWを離脱させて上昇させる際のリフタピンの速度である。3つ目のピークP3は、静電チャック112からウェハWを離脱させた後、ウェハWを搬出する位置までウェハWを上昇させる際のリフタピンの速度である。この際、静電チャック112とウェハWの間に吸着力は生じておらず、スループットを向上させるために、リフタピンの速度を上昇させている。
(Step S4)
In step S4, the wafer W is raised by the lifter pin, and the wafer W is separated from and separated from the
ここで、2つ目のピークP2において、ウェハWに電荷が残っていると、静電チャック112からウェハWを離脱させる際に、静電チャック112の上面とウェハWとの間の静電容量が減少し、ウェハWの電位も変動する。この点、本実施形態では、ステップS3において高周波電力を徐々に低下させることで、ウェハWの残留電荷を略ゼロにしているので、ウェハWの電位の変動は略ゼロになる。
Here, if the electric charge remains on the wafer W at the second peak P2, the capacitance between the upper surface of the
以上の実施形態によれば、ステップS3において下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させているので、静電チャック112からウェハWを離脱させる際、ウェハWの残留電荷を略ゼロにして、ウェハWの電位を略ゼロにすることができる。すなわち、プラズマ処理後のウェハWの除電処理を適切に行うことができる。したがって、ウェハWにパーティクルが付着するのを抑制することができる。なお。パーティクルは、例えばSi、O、C、Alなどで構成され、例えば20nm〜100nmの径を有する。
According to the above embodiment, since the high frequency power supplied to the
また、このようにウェハWの電位を略ゼロにできるので、静電チャック112とウェハWの間に作用するクーロン力を低下させることができ、リフタピンによってウェハWを上昇させる際に、円滑なリフトアップを行うことができる。またこれにより、静電チャック112からウェハWを離脱させる際に、ウェハWが損傷を被るのを抑制することができる。さらに、ウェハWの中心位置がずれるのも抑制することも可能となる。
Further, since the potential of the wafer W can be made substantially zero in this way, the Coulomb force acting between the
<本実施形態の効果>
以上の実施形態によれば、上述したようにウェハWの電位を略ゼロにすることができる。以下において、この効果について説明する。
<Effect of this embodiment>
According to the above embodiment, the potential of the wafer W can be made substantially zero as described above. This effect will be described below.
図4では、ウェハWの離脱処理における、ウェハWの電位、リフタピンの速度、下部電極111に供給する高周波電力の経時変化を示し、本実施形態の例(以下、「実施例」という。)、と比較例を比べたものである。図4(a)は、比較例1であり、プラズマ処理チャンバ10内の圧力が100mTorrであり、下部電極111に供給される高周波電力を200Wから瞬時に0Wに低下させた例を示す。図4(b)は、比較例2であり、プラズマ処理チャンバ10内の圧力が250mTorrであり、下部電極111に供給される高周波電力を100Wから瞬時に0Wに低下させた例を示す。図4(c)は、実施例1であり、プラズマ処理チャンバ10内の圧力が100mTorrであり、下部電極111に供給される高周波電力を200Wから0Wに2秒かけて徐々に低下させた例を示す。
FIG. 4 shows changes with time of the potential of the wafer W, the speed of the lifter pin, and the high-frequency power supplied to the
上述したように、リフタピンの速度における2つ目のピークP2において、ウェハWに電荷が残っていると、静電チャック112からウェハWを離脱させる際に、ウェハWの電位が変動する。そこで、実施例1と比較例1、2を、ウェハWの電位変動を比較する。なお、このウェハWの電位の変動を、図4(a)において“ΔV”と示している。
As described above, if the electric charge remains on the wafer W at the second peak P2 at the speed of the lifter pin, the potential of the wafer W fluctuates when the wafer W is separated from the
図4(a)に示す比較例1においてウェハWの電位変動ΔVは−470Vであり、図4(b)に示す比較例2においてウェハWの電位変動ΔVは−95Vであった。この結果は、比較例1、2においては、ウェハWの離脱時に、ウェハWに電荷が残っていることを意味している。 In Comparative Example 1 shown in FIG. 4A, the potential fluctuation ΔV of the wafer W was -470V, and in Comparative Example 2 shown in FIG. 4B, the potential fluctuation ΔV of the wafer W was −95V. This result means that in Comparative Examples 1 and 2, the electric charge remains on the wafer W when the wafer W is detached.
一方、図4(c)に示した実施例1において、ウェハWの電位変動ΔVは−10Vであった。この−10Vは誤差の範囲であり、実質的にはゼロである。したがって、実施例1においては、ウェハWの離脱時における残留電荷は略ゼロであり、ウェハWにパーティクルが付着するのを抑制することができる。 On the other hand, in Example 1 shown in FIG. 4C, the potential fluctuation ΔV of the wafer W was −10 V. This -10V is within the margin of error and is virtually zero. Therefore, in the first embodiment, the residual charge at the time of detaching the wafer W is substantially zero, and it is possible to suppress the adhesion of particles to the wafer W.
また、図4(a)に示した比較例1と図4(c)に示した実施例1を、複数のウェハWに対して行った。そして、複数のウェハWに付着したパラメータの数を測定して、1枚のウェハWあたりの平均値を算出したところ、比較例1では8.5個であったのに対し、実施例1では3.5個であった。したがって、本実施形態では、実際にウェハWにパーティクルが付着するのを抑制することができることが分かった。 Further, Comparative Example 1 shown in FIG. 4A and Example 1 shown in FIG. 4C were performed on a plurality of wafers W. Then, when the number of parameters attached to the plurality of wafers W was measured and the average value per wafer W was calculated, it was 8.5 in Comparative Example 1, whereas in Example 1, it was 8.5. It was 3.5 pieces. Therefore, it was found that in the present embodiment, it is possible to suppress the actual adhesion of particles to the wafer W.
<ステップS3の条件>
次に、上述したようにステップS3において、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させる際の、低下時間と低下開始時の高周波電力(パワー)の好適な範囲について説明する。
<Conditions in step S3>
Next, as described above, in step S3, when the high frequency power supplied to the
図5では、ウェハWの離脱処理における、ウェハWの電位、リフタピンの速度、下部電極111に供給する高周波電力の経時変化を示し、低下時間を変動させて比較したものである。図5(a)は、図4(a)と同じ比較例1であり、低下時間が0秒であって、すなわち、高周波電力を瞬時に低下させた例を示す。図5(b)は、図4(c)と同じ実施例1であり、低下時間が2秒である。図5(c)は、実施例2であり、低下時間が4秒である。なお、図5(a)〜(c)において、高周波電力は200Wから0Wに低下させた。
FIG. 5 shows changes over time in the potential of the wafer W, the speed of the lifter pin, and the high-frequency power supplied to the
図5(a)に示す比較例3において、ウェハWの電位変動ΔVは−470Vであった。したがって、比較例3においては、ウェハWの離脱時に、ウェハWに電荷が残った。 In Comparative Example 3 shown in FIG. 5A, the potential fluctuation ΔV of the wafer W was -470V. Therefore, in Comparative Example 3, the electric charge remained on the wafer W when the wafer W was detached.
一方、図5(b)に示す実施例においてウェハWの電位変動ΔVは−10Vであり、図5(c)に示す実施例2においてウェハWの電位変動ΔVは23Vであった。これら−10Vと23Vはそれぞれ誤差の範囲であり、実質的にはゼロである。したがって、実施例1、2においては、ウェハWの離脱時における残留電荷は略ゼロであり、ウェハWにパーティクルが付着するのを抑制することができる。 On the other hand, in the example shown in FIG. 5B, the potential fluctuation ΔV of the wafer W was −10V, and in Example 2 shown in FIG. 5C, the potential fluctuation ΔV of the wafer W was 23V. These -10V and 23V are within the margin of error, respectively, and are substantially zero. Therefore, in Examples 1 and 2, the residual charge at the time of detaching the wafer W is substantially zero, and it is possible to suppress the adhesion of particles to the wafer W.
図6は、高周波電力が200Wから0Wに低下させた場合に、低下時間を変動させた際のウェハWの電位変動ΔVを示すグラフである。すなわち、図6において、横軸は低下時間を示し、縦軸はウェハWの電位変動ΔVを示している。 FIG. 6 is a graph showing the potential fluctuation ΔV of the wafer W when the reduction time is varied when the high frequency power is reduced from 200 W to 0 W. That is, in FIG. 6, the horizontal axis represents the lowering time, and the vertical axis represents the potential fluctuation ΔV of the wafer W.
図6を参照すると、高周波電力の低下時間が0.5秒〜4秒であると、ウェハWの電位変動ΔVが絶対値で65V以下であり、実質的に略ゼロになることが分かる。換言すれば、低下時間の好適な範囲は、0.5秒〜4秒である。なお、低下時間が短過ぎると、ウェハWを除電しきれないことを意味し、これにより低下時間の下限値が決まる。また、低下時間が長過ぎると、除電用のプラズマを維持することができず、やはりウェハWを除電しきれないことを意味し、これにより低下時間の上限値が決まる。 With reference to FIG. 6, it can be seen that when the decrease time of the high frequency power is 0.5 seconds to 4 seconds, the potential fluctuation ΔV of the wafer W is 65 V or less in absolute value, which is substantially zero. In other words, the preferred range of reduction time is 0.5 seconds to 4 seconds. If the lowering time is too short, it means that the wafer W cannot be completely discharged, which determines the lower limit of the lowering time. Further, if the reduction time is too long, the plasma for static elimination cannot be maintained, which also means that the wafer W cannot be completely statically eliminated, thereby determining the upper limit value of the reduction time.
ここで、高周波電力とウェハWのセルフバイアス電位は比例し、高周波電力が大きいとウェハWのセルフバイアス電位も大きくなる。このため、高周波電力はできるだけ小さいことが好ましく、本発明者らが鋭意検討した結果、その上限値は400Wであることが分かった。また、現実的にはプラズマ安定性の観点から高周波電力を低くすることには限界があり、本発明者らが鋭意検討した結果、高周波電力の下限値は100Wであることが分かった。したがって、低下開始時の高周波電力(パワー)の好適な範囲は100W〜400Wである。 Here, the high-frequency power and the self-bias potential of the wafer W are proportional to each other, and the larger the high-frequency power, the larger the self-bias potential of the wafer W. Therefore, it is preferable that the high frequency power is as small as possible, and as a result of diligent studies by the present inventors, it has been found that the upper limit value is 400 W. Further, in reality, there is a limit to lowering the high frequency power from the viewpoint of plasma stability, and as a result of diligent studies by the present inventors, it was found that the lower limit of the high frequency power is 100 W. Therefore, a suitable range of high frequency power (power) at the start of reduction is 100 W to 400 W.
<他の実施形態>
以上の実施形態では、図2に示したようにステップS2において、静電チャック112への直流電圧の印加を停止してから、遅延時間を経過した後、ステップS3における下部電極111への高周波電力の低下を開始した。この点、図7に示すように遅延時間がゼロであってもよい。ただし、静電チャック112への直流電圧の印加によるウェハWの周囲の電界の変化が確実に低下してから高周波電力の低下を開始できるため、遅延時間を設けることが好ましい。
<Other Embodiments>
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, in step S2, after the delay time elapses after the application of the DC voltage to the
また、以上の実施形態では、図2に示したようにステップS2において、静電チャック112への直流電圧の印加を瞬時に停止したが、図8に示すように当該直流電圧の印加を徐々に低下させて停止してもよい。かかる場合、ウェハWの周囲の電界の変化を最小限に抑えることができ、ウェハWに電気的に引き寄せられるパーティクルを減少させることができる。
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, in step S2, the application of the DC voltage to the
また、以上の実施形態のプラズマ処理装置1aは、第1の高周波電力HFを下部電極111に供給するように構成されていたが、当該第1の高周波電力HFは上部電極シャワーヘッド12に供給されるように構成されていてもよい。なお、かかる場合、第2の高周波電力LFは下部電極111に供給するように構成されていてもよい。
Further, the
このように第1の高周波電力HFを上部電極シャワーヘッド12に供給する場合であっても、プラズマ印加時のウェハのセルフバイアス電位はゼロではない。したがって、上記実施形態のようにステップS3において、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させることで、ウェハWの電位を略ゼロにできるという効果を享受することができる。
Even when the first high-frequency power HF is supplied to the upper
但し、第1の高周波電力HFを下部電極111に供給する場合の方が、プラズマ印加時のウェハのセルフバイアス電位は大きい。このため、上述したウェハWの電位を略ゼロにできるという効果はさらに大きくなる。
However, the self-bias potential of the wafer when plasma is applied is larger when the first high-frequency power HF is supplied to the
以上の実施形態では、静電チャック112からウェハWを離脱させる際に、下部電極111に高い周波数を有する高周波電力HFを供給したが、低い周波数を有する高周波電力LFを供給してもよい。かかる場合でも、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、すなわち、ウェハWの電位を略ゼロにできる。但し、静電チャック112からウェハWを離脱させる際に供給する高周波電力は、高周波電力HF又は高周波電力LFのいずれか一方である。
In the above embodiment, when the wafer W is detached from the
<他の実施形態>
以上の実施形態では、ステップS2において生成されたプラズマによりウェハWの電荷が除去され、さらにステップS3において下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させることによりウェハWのセルフバイアス電位に起因する残留電荷を削減できる。その結果、ウェハWの電位を略ゼロにすることができる。しかしながら、静電チャック112の表面状態によっては、静電チャック112への直流電圧の印加を停止しても、静電チャック112の表面に電荷が残留することがある。例えば、静電チャック112の表面への堆積物の付着や、静電チャック112の表面が度重なるプラズマ処理により変質した場合が挙げられる。かかる場合、静電チャック112の表面に残留した電荷の影響により、ウェハWに電荷が残留する場合がある。
<Other Embodiments>
In the above embodiment, the electric charge of the wafer W is removed by the plasma generated in step S2, and the high frequency power supplied to the
そこで、本実施形態では、ステップS2において生成されたプラズマを消失させる前に静電チャック112からウェハWを離間させて離脱させ、その後、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させてプラズマを消失させる。かかる場合、本発明者らが鋭意検討した結果、静電チャック112の表面状態の影響を受けることなくウェハWの電荷を除去することができ、かつステップS2においてプラズマを生成する際に生じる、ウェハWのセルフバイアス電位に起因する残留電荷を削減できることが分かった。その結果、より確実にウェハWの電位を略ゼロにすることができる。
Therefore, in the present embodiment, the wafer W is separated from the
次に、本実施形態において、静電チャック112からウェハWを離脱させる方法について、図9を用いて説明する。図9は、ウェハWの離脱処理における処理工程を示す説明図である。図9は、上記実施形態の図2に対応しており、図中の用語も対応している。
Next, in the present embodiment, a method of detaching the wafer W from the
以下の説明においては、上記実施形態と同様に、ウェハWの離脱処理をステップT1〜ステップT4に分けて説明する。 In the following description, the wafer W detachment process will be described separately in steps T1 to T4, as in the above embodiment.
(ステップT1)
ステップT1は、プラズマ処理が終了した直後のステップである。ステップT1では、上記実施形態のステップS1と同様の処理が行われる。
(Step T1)
Step T1 is a step immediately after the plasma treatment is completed. In step T1, the same processing as in step S1 of the above embodiment is performed.
(ステップT2)
ステップT2では、下部電極111に高周波電力(LF)を供給し、不活性ガスによりプラズマを生成する。ステップT1では、高周波電力として、上記実施形態のステップS2における第1の高周波電力HFに代えて第2の高周波電力LFが用いられるが、この点を除き、上記実施形態のステップS2と同様の処理が行われる。
(Step T2)
In step T2, high frequency power (LF) is supplied to the
(ステップT3)
ステップT3では、ステップT2における下部電極111への高周波電力の供給を維持した状態で、すなわちプラズマの生成を維持した状態で、リフタピンによりウェハWを上昇させ、静電チャック112からウェハWを離間させて離脱させる。
(Step T3)
In step T3, the wafer W is raised by the lifter pin while maintaining the supply of high-frequency power to the
(ステップT4)
ステップT4では、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させ、当該高周波電力を0Wにして、プラズマを消失させる。ここで、上記実施形態と同様に、下部電極111に供給された高周波電力を200Wから瞬時に0Wに低下させると、ウェハWにセルフバイアス電位に起因する電荷が残留し、ウェハWの電位を完全にはゼロにできない。そこで、下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させることにより、ウェハWの残留電荷を減少させる。そして、ステップT4において高周波電力を徐々に低下させることで、ウェハWの残留電荷を略ゼロにして、ウェハWの電位を略ゼロにできる。しかも、この際、静電チャック112の表面状態の影響を受けることなく、ウェハWの残留電荷を略ゼロにすることができる。
(Step T4)
In step T4, the high frequency power supplied to the
以上の実施形態によれば、ステップT3において静電チャック112からウェハWを離間させて離脱させた後、ステップT4において下部電極111に供給された高周波電力を徐々に低下させているので、ウェハWの残留電荷を略ゼロにして、ウェハWの電位を略ゼロにできる。すなわち、プラズマ処理後のウェハWの除電処理を適切に行うことができる。
According to the above embodiment, after the wafer W is separated from the
ここで上述したように、プラズマ処理としてドライエッチング処理を行場合、ウェハW上の配線構造に電荷が残留すると、後続のウェット工程において、残留電荷により配線金属の溶出や腐食といった欠陥が生じる場合がある。本実施形態によれば、プラズマ処理後のウェハWの電位を略ゼロにできるので、かかる欠陥を抑制することができる。 As described above, when the dry etching process is performed as the plasma process, if the electric charge remains in the wiring structure on the wafer W, defects such as elution and corrosion of the wiring metal may occur due to the residual electric charge in the subsequent wet process. be. According to this embodiment, since the potential of the wafer W after the plasma treatment can be made substantially zero, such defects can be suppressed.
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The above embodiments may be omitted, replaced or modified in various forms without departing from the scope of the appended claims and their gist.
1 プラズマ処理システム
1a プラズマ処理装置
1b 制御部
20 ガス供給部
111 下部電極
112 静電チャック
W ウェハ
1
Claims (16)
(a)静電チャック上に前記基板を載置し、前記静電チャックに直流電圧を印加することにより前記基板を前記静電チャックに吸着させる工程と、
(b)電極に高周波電力を供給し、不活性ガスによりプラズマを生成する工程と、
(c)前記静電チャックへの前記直流電圧の印加を停止する工程と、
(d)前記電極に供給された前記高周波電力を徐々に低下させ、当該高周波電力を0Wにする工程と、
を有する、基板処理方法。 It ’s a way to process the board.
(A) A step of placing the substrate on the electrostatic chuck and adsorbing the substrate to the electrostatic chuck by applying a DC voltage to the electrostatic chuck.
(B) A process of supplying high-frequency power to the electrodes and generating plasma with an inert gas.
(C) A step of stopping the application of the DC voltage to the electrostatic chuck and
(D) A step of gradually reducing the high frequency power supplied to the electrode to reduce the high frequency power to 0 W.
A substrate processing method having.
(e)前記基板を上昇させ、前記基板を前記静電チャックから離間させる工程、
を有する、請求項1に記載の基板処理方法。 After the step (d),
(E) A step of raising the substrate and separating the substrate from the electrostatic chuck.
The substrate processing method according to claim 1.
(e)前記基板を上昇させ、前記基板を前記静電チャックから離間させる工程、
を有する、請求項1に記載の基板処理方法。 Between the step (c) and the step (d),
(E) A step of raising the substrate and separating the substrate from the electrostatic chuck.
The substrate processing method according to claim 1.
(f)前記電極に第1の高周波電力を供給し、前記基板をプラズマ処理する工程と、
(g)前記第1の高周波電力の供給を停止する工程と、
を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。 Between the step (a) and the step (b),
(F) A step of supplying a first high-frequency power to the electrode and plasma-treating the substrate.
(G) The step of stopping the supply of the first high-frequency power and
The substrate processing method according to any one of claims 1 to 3.
(h)前記基板の裏面に伝熱ガスを供給する工程と、
(i)前記伝熱ガスの供給を停止する工程と、
を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理方法。 Between the step (a) and the step (b),
(H) A step of supplying heat transfer gas to the back surface of the substrate and
(I) The step of stopping the supply of the heat transfer gas and
The substrate processing method according to any one of claims 1 to 6, which has the above.
基板を吸着保持する静電チャックと、
電極と、
前記電極に高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記静電チャック、前記高周波電力供給部及び前記ガス供給部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
(a)前記静電チャック上に前記基板を載置し、前記静電チャックに直流電圧を印加することにより前記基板を前記静電チャックに吸着させる工程と、
(b)前記電極に前記高周波電力を供給し、不活性ガスによりプラズマを生成する工程と、
(c)前記静電チャックへの前記直流電圧の印加を停止する工程と、
(d)前記電極に供給された前記高周波電力を徐々に低下させ、当該高周波電力を0Wにする工程と、を実行するように前記静電チャック、前記高周波電力供給部及び前記ガス供給部を制御する、基板処理システム。 A system that processes substrates
An electrostatic chuck that attracts and holds the substrate,
With electrodes
A high-frequency power supply unit that supplies high-frequency power to the electrodes,
The gas supply unit that supplies the inert gas and
It has the electrostatic chuck, the high frequency power supply unit, and a control unit that controls the gas supply unit.
The control unit
(A) A step of placing the substrate on the electrostatic chuck and adsorbing the substrate to the electrostatic chuck by applying a DC voltage to the electrostatic chuck.
(B) A step of supplying the high-frequency power to the electrode and generating plasma with an inert gas.
(C) A step of stopping the application of the DC voltage to the electrostatic chuck and
(D) The electrostatic chuck, the high-frequency power supply unit, and the gas supply unit are controlled so as to execute a step of gradually reducing the high-frequency power supplied to the electrode to reduce the high-frequency power to 0 W. Substrate processing system.
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