JPH113799A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH113799A JPH113799A JP9153280A JP15328097A JPH113799A JP H113799 A JPH113799 A JP H113799A JP 9153280 A JP9153280 A JP 9153280A JP 15328097 A JP15328097 A JP 15328097A JP H113799 A JPH113799 A JP H113799A
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- JP
- Japan
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- processing
- plasma
- processing chamber
- gas
- circumferential direction
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- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、アッシングのような、比較的高圧力
(0.1 〜 10 Torr )、大流量(500 sccm 〜)で行われるプ
ロセスにおいて、処理レートの円周方向の不均一性を解
消することを目的とする。 【解決手段】処理レートの円周方向不均一性は、処理室
内に発生するプラズマが完全な軸対称ではなく、プラズ
マにより生成される活性種も円周方向に不均一になって
いる事に起因する。プラズマにより発生した活性種の被
処理基板上での密度を均一にするため、ガス導入口の後
ろに、傾斜型シャワープレートや、整流板を設ける。 【効果】傾斜型シャワープレート、整流板等を用いるこ
とにより、処理室内に旋回流れを発生させる事ができ
る。プラズマにより発生した活性種を、この旋回流れを
もちいて被処理基板上まで輸送することにより、基板表
面上での活性種の円周方向不均一性は改善される。
(0.1 〜 10 Torr )、大流量(500 sccm 〜)で行われるプ
ロセスにおいて、処理レートの円周方向の不均一性を解
消することを目的とする。 【解決手段】処理レートの円周方向不均一性は、処理室
内に発生するプラズマが完全な軸対称ではなく、プラズ
マにより生成される活性種も円周方向に不均一になって
いる事に起因する。プラズマにより発生した活性種の被
処理基板上での密度を均一にするため、ガス導入口の後
ろに、傾斜型シャワープレートや、整流板を設ける。 【効果】傾斜型シャワープレート、整流板等を用いるこ
とにより、処理室内に旋回流れを発生させる事ができ
る。プラズマにより発生した活性種を、この旋回流れを
もちいて被処理基板上まで輸送することにより、基板表
面上での活性種の円周方向不均一性は改善される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、液晶ディ
スプレー用基板等の製造において、プラズマエッチング
やプラズマCVD、プラズマアッシング等の処理に好適な
プラズマ処理装置に関するものである。特に、アッシン
グのように、原料ガスの流れがプロセスに効いてくるよ
うな、比較的高い圧力(0.1 〜 10 Torr )、大流量( 500
sccm 〜 )条件下において、処理レートの均一性を向上
させ、ウェハ処理時のスループットを向上させるもので
ある。
スプレー用基板等の製造において、プラズマエッチング
やプラズマCVD、プラズマアッシング等の処理に好適な
プラズマ処理装置に関するものである。特に、アッシン
グのように、原料ガスの流れがプロセスに効いてくるよ
うな、比較的高い圧力(0.1 〜 10 Torr )、大流量( 500
sccm 〜 )条件下において、処理レートの均一性を向上
させ、ウェハ処理時のスループットを向上させるもので
ある。
【0002】
【従来の技術】プラズマプロセスでは、真空ポンプによ
り排気された処理室内に、処理用のガスと電力を投入し
プラズマを発生させ、原料ガスを解離、イオン化し、発
生した活性種やイオンを被処理物に入射させることによ
り処理を行っている。プロセス用のプラズマ源として
は、容量結合型、誘導結合型、有磁場マイクロ波型プラ
ズマ源等、さまざまな方式が存在している。この中で、
誘導結合型プラズマ源は、プラズマの生成効率が高く、
また、無電極放電であるために金属表面に荷電粒子が逃
げることが少なく高密度のプラズマを生成することが可
能であり、装置構成が単純であるため、近年注目されて
いる。誘導結合型のプラズマ源は、円筒形の反応室の側
面にコイル状にアンテナを巻き付けた形状(特開平5−
502971号公報)や、基板に対向する面に渦巻状の
アンテナを配置した形状(特開平2−235332号公
報)をしている。これらはいずれも、そのアンテナに高
周波電流を流すことにより誘導電界を発生させ、プラズ
マの生成と維持を行っている。
り排気された処理室内に、処理用のガスと電力を投入し
プラズマを発生させ、原料ガスを解離、イオン化し、発
生した活性種やイオンを被処理物に入射させることによ
り処理を行っている。プロセス用のプラズマ源として
は、容量結合型、誘導結合型、有磁場マイクロ波型プラ
ズマ源等、さまざまな方式が存在している。この中で、
誘導結合型プラズマ源は、プラズマの生成効率が高く、
また、無電極放電であるために金属表面に荷電粒子が逃
げることが少なく高密度のプラズマを生成することが可
能であり、装置構成が単純であるため、近年注目されて
いる。誘導結合型のプラズマ源は、円筒形の反応室の側
面にコイル状にアンテナを巻き付けた形状(特開平5−
502971号公報)や、基板に対向する面に渦巻状の
アンテナを配置した形状(特開平2−235332号公
報)をしている。これらはいずれも、そのアンテナに高
周波電流を流すことにより誘導電界を発生させ、プラズ
マの生成と維持を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述した誘導結合型プ
ラズマ源におけるアンテナ形状は、いずれも厳密には軸
対称形状をしておらず、必ず給電端、接地端が存在して
いる。このため、生成されるプラズマの軸対称性は必ず
しも良好とは言えない。このため、処理速度の円周方向
の不均一性が発生する恐れがある。
ラズマ源におけるアンテナ形状は、いずれも厳密には軸
対称形状をしておらず、必ず給電端、接地端が存在して
いる。このため、生成されるプラズマの軸対称性は必ず
しも良好とは言えない。このため、処理速度の円周方向
の不均一性が発生する恐れがある。
【0004】本発明の目的は、このような円周方向の均
一性を向上させることを可能とするプラズマ処理装置を
提供することにある。
一性を向上させることを可能とするプラズマ処理装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】アッシングのような、比
較的高い圧力(0.1 〜 10 Torr )、大流量( 500
sccm〜 )条件下において行われるプロセスでは、
プロセスに関与する活性種は、拡散だけでなく原料ガス
の流れの影響を受けながら基板まで輸送される。例え
ば、30℃, 1Torr におけるO2 中の O の拡散係数は、約
200 cm2/s であるのに対し、直径 20cm の円筒形容器に
30℃, 1Torr のガスを 2000 sccm 流したとき、平均ガ
ス流速は約90 cm/s になる。このような条件下では、活
性種の輸送は、完全な拡散支配型にはならず、処理用ガ
スの流れの影響をうけたものとなる。したがって、均一
性を向上させるためには、プラズマによる活性種の発生
位置、発生量のみならず、原料ガスの流れも考慮した装
置構造が要求される。
較的高い圧力(0.1 〜 10 Torr )、大流量( 500
sccm〜 )条件下において行われるプロセスでは、
プロセスに関与する活性種は、拡散だけでなく原料ガス
の流れの影響を受けながら基板まで輸送される。例え
ば、30℃, 1Torr におけるO2 中の O の拡散係数は、約
200 cm2/s であるのに対し、直径 20cm の円筒形容器に
30℃, 1Torr のガスを 2000 sccm 流したとき、平均ガ
ス流速は約90 cm/s になる。このような条件下では、活
性種の輸送は、完全な拡散支配型にはならず、処理用ガ
スの流れの影響をうけたものとなる。したがって、均一
性を向上させるためには、プラズマによる活性種の発生
位置、発生量のみならず、原料ガスの流れも考慮した装
置構造が要求される。
【0006】アッシング、デポジションなどは、いずれ
も、プラズマにより生成された活性種が基板上に輸送さ
れ、基板との表面反応により行われる。したがって、処
理レートの均一性を上げるためには、基板上に輸送され
る活性種の密度を均一にする必要がある。プラズマの円
周方向不均一性に起因する処理レートの円周方向不均一
性は、処理室内の原料ガスの流れに旋回流を用い、基板
に輸送されるラジカル(活性種)を均一にすることによ
り改善される。
も、プラズマにより生成された活性種が基板上に輸送さ
れ、基板との表面反応により行われる。したがって、処
理レートの均一性を上げるためには、基板上に輸送され
る活性種の密度を均一にする必要がある。プラズマの円
周方向不均一性に起因する処理レートの円周方向不均一
性は、処理室内の原料ガスの流れに旋回流を用い、基板
に輸送されるラジカル(活性種)を均一にすることによ
り改善される。
【0007】
【発明の実施の形態】誘導結合型アッシング装置を例に
とり、本発明の一実施例を図1に示す。
とり、本発明の一実施例を図1に示す。
【0008】図中の処理チャンバ 1 は、たとえば、ア
ルミ製のベースチャンバ部と、その上に配置された誘電
体製の円筒型のプラズマ生成部から成る真空容器であ
る。処理チャンバ 1 には、半導体ウェハ 10 を載置す
るための基板用ステージ 9 と、ウェハを搬入出するた
めの搬送 システム 17 と、真空排気手段 14 を設置す
る。ステージ内部には、基盤温度調節用ヒータ 13 が設
置され、外部直流電源 16とコントローラ 15 により基
板の調温が可能となる。アンテナ 4 には、整合装置 3
を介し高周波電源 2 が接続され、電力が投入されるこ
とにより処理室内にプラズマが発生する。処理用ガス
は、マスフローコントローラ 6 により所望の流量に制
御された後、傾斜型シャワープレート 7 を介して処理
室内に導入される。
ルミ製のベースチャンバ部と、その上に配置された誘電
体製の円筒型のプラズマ生成部から成る真空容器であ
る。処理チャンバ 1 には、半導体ウェハ 10 を載置す
るための基板用ステージ 9 と、ウェハを搬入出するた
めの搬送 システム 17 と、真空排気手段 14 を設置す
る。ステージ内部には、基盤温度調節用ヒータ 13 が設
置され、外部直流電源 16とコントローラ 15 により基
板の調温が可能となる。アンテナ 4 には、整合装置 3
を介し高周波電源 2 が接続され、電力が投入されるこ
とにより処理室内にプラズマが発生する。処理用ガス
は、マスフローコントローラ 6 により所望の流量に制
御された後、傾斜型シャワープレート 7 を介して処理
室内に導入される。
【0009】ここで、先にも述べたように、アンテナ形
状が完全な軸対称性をしていないため、処理室内に生成
されるプラズマの円周方向の軸対称性は、必ずしも良い
とは言えない。特に、プラズマの拡散が遅い高圧力条件
下(数百mTorr以上)では、アンテナ形状に起因する非
対称性が顕著になる。これを解消するためには、チャン
バ内の処理用ガスの流れを制御し、処理室内に旋回流を
発生させることにより基板に輸送される活性種を均一化
すれば良い。
状が完全な軸対称性をしていないため、処理室内に生成
されるプラズマの円周方向の軸対称性は、必ずしも良い
とは言えない。特に、プラズマの拡散が遅い高圧力条件
下(数百mTorr以上)では、アンテナ形状に起因する非
対称性が顕著になる。これを解消するためには、チャン
バ内の処理用ガスの流れを制御し、処理室内に旋回流を
発生させることにより基板に輸送される活性種を均一化
すれば良い。
【0010】プラズマ処理装置内に処理用ガスを導入す
る際、シャワープレート7が用いられることがある。通
常のシャワープレートは、金属もしくは誘電体の板に、
多数の小径の穴(φ0.5〜3mm程度)をプレート面に垂直
な方向に開けた形状をしている。このような形状だと、
原料ガスの流れは、シャワープレート直下を除き、基板
に垂直な方向の流速成分のみを持つ。これに対し、図2
に示す傾斜型シャワープレートは、処理用ガスを導入す
る小径の穴18を、プレートの中心軸と同心の円上に、円
周方向にそって斜めに開けてある。これにより、プラズ
マ領域を通過する原料ガスの流速は、円周方向成分を持
つことになる。このような旋回流を用いることにより、
非処理基板上に輸送される活性種の円周方向均一性は改
善される。図2では、シャワープレートの穴は、処理室
の中心軸と同心の、一つの円周上に配置されているが、
径の違う同軸円複数にそって、穴を配置しても構わな
い。また、図2では、配置された穴は10個であるが、
穴の個数も、旋回流を発生させるに十分であれば、いく
つでも構わない。
る際、シャワープレート7が用いられることがある。通
常のシャワープレートは、金属もしくは誘電体の板に、
多数の小径の穴(φ0.5〜3mm程度)をプレート面に垂直
な方向に開けた形状をしている。このような形状だと、
原料ガスの流れは、シャワープレート直下を除き、基板
に垂直な方向の流速成分のみを持つ。これに対し、図2
に示す傾斜型シャワープレートは、処理用ガスを導入す
る小径の穴18を、プレートの中心軸と同心の円上に、円
周方向にそって斜めに開けてある。これにより、プラズ
マ領域を通過する原料ガスの流速は、円周方向成分を持
つことになる。このような旋回流を用いることにより、
非処理基板上に輸送される活性種の円周方向均一性は改
善される。図2では、シャワープレートの穴は、処理室
の中心軸と同心の、一つの円周上に配置されているが、
径の違う同軸円複数にそって、穴を配置しても構わな
い。また、図2では、配置された穴は10個であるが、
穴の個数も、旋回流を発生させるに十分であれば、いく
つでも構わない。
【0011】傾斜型シャワープレートを用い、旋回流を
発生させる手段を述べたが、旋回流の発生方法は、これ
に限定されるものではない。たとえば、図3に示すよう
に、ガス導入口の下方に、処理室の中心軸に対して斜め
方向に整流板19を設置することによっても、旋回流8の
発生は可能である。整流板の詳細を図4に示す。
発生させる手段を述べたが、旋回流の発生方法は、これ
に限定されるものではない。たとえば、図3に示すよう
に、ガス導入口の下方に、処理室の中心軸に対して斜め
方向に整流板19を設置することによっても、旋回流8の
発生は可能である。整流板の詳細を図4に示す。
【0012】また、シャワープレート、整流板を用いる
他、処理室の側壁、プラズマ生成用アンテナ近傍に、円
周方向に沿って、ガス吹き出し口を複数設けることによ
り旋回流を発生させることも可能である。これを図5に
示す。
他、処理室の側壁、プラズマ生成用アンテナ近傍に、円
周方向に沿って、ガス吹き出し口を複数設けることによ
り旋回流を発生させることも可能である。これを図5に
示す。
【0013】以上、誘導結合型プラズマ源を例に、傾斜
型シャワープレート、整流板等により、プラズマ処理室
内に旋回流を発生させることにより処理レートの円周方
向不均一性を解消する実施例を述べてきたが、本発明を
適用できるプラズマ源は誘導結合型には限らない。本発
明は、比較的大流量、高圧力な処理条件の下、プラズマ
の円周方向の不均一性に起因する処理レートの不均一性
を解消する手段として、容量結合型プラズマ源、μ波プ
ラズマ源等、いずれのプラズマ源にも適用可能である。
型シャワープレート、整流板等により、プラズマ処理室
内に旋回流を発生させることにより処理レートの円周方
向不均一性を解消する実施例を述べてきたが、本発明を
適用できるプラズマ源は誘導結合型には限らない。本発
明は、比較的大流量、高圧力な処理条件の下、プラズマ
の円周方向の不均一性に起因する処理レートの不均一性
を解消する手段として、容量結合型プラズマ源、μ波プ
ラズマ源等、いずれのプラズマ源にも適用可能である。
【0014】
【発明の効果】比較的大流量、高圧力な処理条件の下、
プラズマにより生成される活性種を、傾斜型シャワープ
レート、整流板等の手段を用いて発生させた処理用ガス
の旋回流を用いることにより、プラズマの円周方向の不
均一性に起因する基板表面上の活性種の不均一性を改善
することができる。これにより、円周方向について均一
な、エッチングレート、アッシングレート、膜の堆積レ
ートを実現できるプラズマ処理装置を提供することがで
きる。さらに、旋回流により処理室内の活性種を攪拌す
るため、円周方向の均一性のみならず、径方向の均一性
の改善も期待できる。
プラズマにより生成される活性種を、傾斜型シャワープ
レート、整流板等の手段を用いて発生させた処理用ガス
の旋回流を用いることにより、プラズマの円周方向の不
均一性に起因する基板表面上の活性種の不均一性を改善
することができる。これにより、円周方向について均一
な、エッチングレート、アッシングレート、膜の堆積レ
ートを実現できるプラズマ処理装置を提供することがで
きる。さらに、旋回流により処理室内の活性種を攪拌す
るため、円周方向の均一性のみならず、径方向の均一性
の改善も期待できる。
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】処理室内に旋回流を発生させる傾斜型シャワー
プレートの斜視図である。
プレートの斜視図である。
【図3】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図4】処理室内に旋回流を発生させる整流板の斜視図
である。
である。
【図5】本発明の一実施例を示す概略図である。
1…処理用チャンバウェハ、2…高周波電源、3…整合
器、4…アンテナ、5…処理用ガス導入口、6…マスフロ
ーメータ、7…傾斜型シャワープレート、8処理ガスの旋
回流、9…基板載置用ステージ、10…ウエハ、11…サセ
プタ、12…プッシュロッド、13…基盤温度調節用ヒー
タ、14…処理ガス排気口、15…ヒータ用コントローラ、
16…ヒータ用直流電源、17…搬送システム、18…シャワ
ープレート穴、19…整流板、20…。バイアス用電源。
器、4…アンテナ、5…処理用ガス導入口、6…マスフロ
ーメータ、7…傾斜型シャワープレート、8処理ガスの旋
回流、9…基板載置用ステージ、10…ウエハ、11…サセ
プタ、12…プッシュロッド、13…基盤温度調節用ヒー
タ、14…処理ガス排気口、15…ヒータ用コントローラ、
16…ヒータ用直流電源、17…搬送システム、18…シャワ
ープレート穴、19…整流板、20…。バイアス用電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 雅嗣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 吉岡 健 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内
Claims (4)
- 【請求項1】プラズマ処理を行う処理室と、処理用のガ
ス導入手段及び排気手段と、非処理物を載置するステー
ジと、電力供給手段を具備し、処理室内に処理用ガスの
旋回流を発生させるように構成したことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項2】プラズマ処理を行う処理室と、処理用のガ
ス導入手段及び排気手段と、非処理物を載置するステー
ジと、電力供給手段を具備し、処理用ガスの導入手段と
して同軸円周上に複数の小径の穴を斜め方向に開けたシ
ャワープレートを用い、処理室内に処理用ガスの旋回流
を発生させるように構成したことを特徴とするプラズマ
処理装置。 - 【請求項3】プラズマ処理を行う処理室と、処理用のガ
ス導入手段及び排気手段と、非処理物を載置するステー
ジと、電力供給手段を具備し、処理室内の整流板によ
り、処理室内に処理用ガスの旋回流を発生させるように
構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項4】プラズマ処理を行う処理室と、処理用のガ
ス導入手段及び排気手段と、非処理物を載置するステー
ジと、電力供給手段を具備し、処理室内の側壁に円周方
向にそって斜めにガス吹き出し口を配置することによ
り、処理室内に処理用ガスの旋回流を発生させるように
構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9153280A JPH113799A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9153280A JPH113799A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH113799A true JPH113799A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15559026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9153280A Pending JPH113799A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH113799A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002015239A3 (en) * | 2000-08-15 | 2002-06-20 | Applied Materials Inc | Dispersion plate for flowing vaporized compounds used in chemical vapor deposition of films onto semiconductor surfaces |
JP2008147116A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Ulvac Japan Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2008277773A (ja) * | 2007-03-21 | 2008-11-13 | Applied Materials Inc | ガス流拡散器 |
JP2022520210A (ja) * | 2019-02-07 | 2022-03-29 | マトソン テクノロジー インコーポレイテッド | プラズマ処理装置における角度付けられたインジェクタを備えたガス供給器 |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP9153280A patent/JPH113799A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002015239A3 (en) * | 2000-08-15 | 2002-06-20 | Applied Materials Inc | Dispersion plate for flowing vaporized compounds used in chemical vapor deposition of films onto semiconductor surfaces |
JP2008147116A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Ulvac Japan Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2008277773A (ja) * | 2007-03-21 | 2008-11-13 | Applied Materials Inc | ガス流拡散器 |
JP2022520210A (ja) * | 2019-02-07 | 2022-03-29 | マトソン テクノロジー インコーポレイテッド | プラズマ処理装置における角度付けられたインジェクタを備えたガス供給器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |