KR102292034B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 제공하는 챔버와; 공정유체 공급원에 연결되어 상기 처리 공간으로 공정유체를 공급하는 공정유체 공급라인과; 오존 공급원에 연결되어, 상기 처리 공간으로 오존을 공급하는 오존 공급라인과; 펌프에 연결되어 상기 처리 공간을 배기하는 배기라인을 포함하고, 상기 챔버 또는 상기 공정유체 공급라인은 금속 소재를 포함하고, 상기 금속 소재는 상기 공정유체에 노출된다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 공정은 기판 상에 박막, 이물질, 파티클 등을 세정하는 공정을 포함한다. 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소함에 따라 식각공정이나 세정공정과 같은 습식 공정이 완료된 후 약액을 건조하는 과정에서 약액의 표면장력에 의해 패턴이 붕괴(collapse)되거나 인접한 패턴끼리 달라붙는 브리지(bridge) 불량이 빈번하게 발생한다. 또한, 패턴 사이에 깊숙이 존재하는 미세 파티클은 기판의 불량을 야기한다.
최근에는 기판을 세정하는 공정에 초임계 상태의 유체가 사용된다. 일 예에 의하면, 기판에 처리액을 공급하여 기판을 액처리하는 액처리 챔버와, 초임계 상태의 유체를 이용하여 기판으로부터 처리액을 제거하는 고압 챔버가 각각 제공되고, 액처리 챔버에서 처리가 완료된 기판은 반송 로봇에 의해 고압 챔버로 반입되어 처리액이 제거되는 방법으로 기판에 대한 세정이 진행된다.
초임계 상태의 유체를 이용한 처리 공정은 초기 공정 진행시 철, 크롬, 니켈 등 성분이 포함된 메탈 파티클이 기판을 오염시키는 현상이 발생한다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 초기 공정 진행시 철, 크롬, 니켈 등 성분이 포함된 메탈 파티클에 의한 기판을 오염을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 제공하는 챔버와; 공정유체 공급원에 연결되어 상기 처리 공간으로 공정유체를 공급하는 공정유체 공급라인과; 오존 공급원에 연결되어, 상기 처리 공간으로 오존을 공급하는 오존 공급라인과; 펌프에 연결되어 상기 처리 공간을 배기하는 배기라인을 포함하고, 상기 챔버 또는 상기 공정유체 공급라인은 금속 소재를 포함하고, 상기 금속 소재는 상기 공정유체에 노출된다.
일 실시 예에 있어서, 상기 금속 소재는 연마 처리되어 제공되는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연마 처리는 전해연마일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 금속 소재는 용접부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 금속 소재는 스테인레스 스틸로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 배기라인에 연결된 오존 분해 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 기판에 대한 공정 처리 후 상기 기판을 반출한 뒤 상기 처리 공간으로 오존을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 제1 그룹의 기판을 처리하는데 있어서, 상기 제1 그룹의 첫 기판이 처리되기 전 상기 처리 공간으로 오존을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 불활성유체 공급원에 연결되어 상기 처리 공간에 불활성유체를 공급하는 불활성유체 공급라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 기판 처리 장치의 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치를 처리하는 방법은, 금속 소재가 공정가스에 노출되는 부품을 포함하는 챔버의 처리 공간 또는 금속 소재가 공정유체에 노출되는 공정유체 공급라인에 오존을 공급하는 단계와; 상기 처리 공간의 오존을 배기하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 오존을 공급하는 단계는 설정시간 공급과 배기를 반복하여 오존을 공급하는 기판 처리 장치의 처리 방법.할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 오존을 공급하는 단계에서 공급된 오존은 설정시간 동안 상기 처리 공간 또는 상기 공정유체 공급라인에 머무를 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 오존을 공급하는 단계는, 공정 처리된 기판이 반출된 이후 수행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 오존을 공급하는 단계는, 상기 금속소재가 노출되는 부품 또는 금속 소재가 공정유체에 노출되는 공정유체 공급라인을 교체한 이후 수행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 금속 소재는 스테인레스 스틸으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 처리 공간의 오존을 배기하는 단계는, 상기 처리 공간에 불활성 가스를 공급하며 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 배기된 오존을 분해하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초기 공정 진행시 철, 크롬, 니켈 등 성분이 포함된 메탈 파티클에 의한 기판을 오염을 억제할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 고압 챔버(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 있어서, 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 웨이퍼가 반입된 상태를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른, 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른, 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)이다.
도 6는 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 도시한다.
도 7은 도 6에 있어서, 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 불활성가스를 이용하여 오존을 배출하는 사항을 도시한다.
도 8은 도 6에 있어서, 처리 공간(502)의 오존의 배출이 완료되고 웨이퍼가 반입된 사항을 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)와 불활성가스의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(c)이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른, 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)와 불활성가스의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(c)이다.
도 11는 또 다른 실시 에에 따른 기판 처리 장치를 도시한다.
도 12는 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 웨이퍼가 반입된 상태를 도시한다.
도 13은 또 다른 실시 에에 따른 기판 처리 장치를 도시한다.
도 14는 도 13에 있어서, 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 불활성가스를 이용하여 오존을 배출하는 사항을 도시한다.
도 15는 도 13에 있어서, 처리 공간(502)의 오존의 배출이 완료되고 웨이퍼가 반입된 사항을 도시한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비는 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(미도시)를 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일 방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1 방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1 방향(92)과 수직한 방향을 제2 방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2 방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3 방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2 방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, Loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 챔버(300), 액처리 챔버(400), 그리고 고압 챔버(500)를 포함한다.
버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다.
액처리 챔버(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액처리하는 액처리 공정을 수행한다. `
고압 챔버(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다.
반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200), 액처리 챔버(400), 그리고 고압 챔버(500) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 수 있다. 액처리 챔버(400)와 고압 챔버(500)는 반송 챔버(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 고압 챔버(500)와 반송 챔버(300)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 챔버(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액처리 챔버(400)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되고, 고압 챔버(500)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되며, 액처리 챔버(400)들은 고압 챔버(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 챔버(300)의 일측에서 액처리 챔버(400)들은 제1 방향(92) 및 제3 방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 챔버(300)의 일측에서 고압 챔버(500)들은 제1 방향(92) 및 제3 방향(96)을 따라 각각 C X D(C, D는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수)개가 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 반송 챔버(300)의 일측에는 액처리 챔버(400)들만 제공되고, 그 타측에는 고압 챔버(500)들만 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1 방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 챔버(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 2는 도 1의 고압 챔버(500)의 일 실시 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 일 실시예에 의하면, 고압 챔버(500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 고압 챔버(500)는 바디(520), 기판 지지유닛(미도시), 공정유체 공급유닛(560), 오존 공급유닛(580), 그리고 차단 플레이트(미도시)를 가진다.
바디(520)는 건조 공정이 수행되는 처리 공간(502)을 제공한다. 바디(520)는 상체(522, upper body)와 하체(524, lower body)를 가지며, 상체(522)와 하체(524)는 서로 조합되어 상술한 처리 공간(502)을 제공한다. 상체(522)는 하체(524)의 상부에 제공된다. 상체(522)는 그 위치가 고정되고, 하체(524)는 실린더와 같은 구동부재(590)에 의해 승하강될 수 있다. 하체(524)가 상체(522)로부터 이격되면 처리 공간(502)이 개방되고, 이 때 기판(W)이 반입 또는 반출된다. 공정 진행시에는 하체(524)가 상체(522)에 밀착되어 처리 공간(502)이 외부로부터 밀폐된다. 고압 챔버(500)는 히터(570)를 가진다. 일 예에 의하면, 히터(570)는 바디(520)의 벽 내부에 위치된다. 히터(570)는 바디(520)의 내부공간 내로 공급된 유체가 초임계 상태를 유지하도록 바디(520)의 처리 공간(502)을 가열한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 처리 공간(502) 내부에는 기판(W)을 지지하는 기판 지지 유닛(미도시)이 마련될 수 있다. 기판 지지 유닛(미도시)은 바디(520)의 처리 공간(502) 내에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(미도시)은 하체(524)에 설치되어 기판(W)을 지지할 수 있다. 이 경우 기판 지지 유닛(미도시)은 기판(W)을 들어올려 지지하는 형태일 수 있다. 또는 기판 지지 유닛(미도시)은 상체(522)에 설치되어 기판(W)을 지지할 수 있다. 이 경우 기판 지지 유닛(미도시)은 기판(W)을 매달아 지지하는 형태일 수 있다.
배기유닛(550)은 배기라인(553)을 포함한다. 배기라인(553)은 배기펌프(554)에 연결된다. 배기라인(553)은 하체(524)에 결합될 수 있다. 바디(520)의 처리 공간(502) 내의 초임계 유체는 배기라인(553)을 통해서 바디(520)의 외부로 배기된다. 배기라인(553)에는 배기 밸브(555)가 설치된다.
공정유체 공급유닛(560)은 바디(520)의 처리 공간(502)으로 공정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 공정 유체는 초임계 상태로 처리 공간(502)으로 공급될 수 있다. 이와 달리 공정 유체는 가스 상태로 처리 공간(502)으로 공급되고, 처리 공간(502) 내에서 초임계 상태로 상변화될 수 있다. 공정 유체는 건조용 유체일 수 있다. 공정 유체는 이산화탄소일 수 있다. 도 2 및 이하 설명에는 공정 유체가 초임계 상태의 이산화탄소(scCO2; super-critical CO2)로 제공되는 사항을 예로 설명한다.
일 예에 의하면, 공정유체 공급유닛(560)은 공정유체 공급원(564, 567)과 상부 공정유체 공급라인(563)과 하부 공정유체 공급라인(566)을 가진다. 상부 공정유체 공급라인(563)에는 제1 밸브(565)가 설치된다. 하부 공정유체 공급라인(566)에는 제2 밸브(568)가 설치된다. 일 예에 의하면, 상부 공정유체 공급라인(563)은 상체(522)에 결합된다. 일 예에 의하면, 하부 공정유체 공급라인(566)은 하체(524)에 결합된다. 일 예에 의하면, 상부 공정유체 공급라인(563) 또는 하부 공정유체 공급라인(566) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 상체(522)에 결합된 상부 공정유체 공급라인(563)과 하체(524)에 결합된 하부 공정유체 공급라인(566)은 기판 지지 유닛(미도시)에 놓인 기판(W)의 상부에서 공정 유체를 공급한다. 하체(524)에 하부 공정유체 공급라인(566)이 결합되는 경우에 있어서, 바디(520)의 처리 공간(502) 내에는 차단 플레이트(미도시)(blocking plate)가 배치될 수 있다.
차단 플레이트(미도시)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 차단 플레이트(미도시)는 바디(520)의 저면으로부터 상부로 이격되도록 지지대(미도시)에 의해 지지된다. 지지대(미도시)는 로드 형상으로 제공되고, 서로 간에 일정 거리 이격되도록 복수 개가 배치된다. 하체(524)에 결합된 하부 공정유체 공급라인(566)의 토출구와 배기라인(553)의 유입구는 서로 간섭되지 않는 위치에 마련될 수 있다. 차단 플레이트(미도시)는 하부 공정유체 공급라인(566)을 통해서 공급된 공정 유체가 기판(W)을 향해 직접 토출되어 기판(W)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
오존 공급유닛(580)은 바디(520)의 처리 공간(502)으로 오존을 공급한다. 일 예에 의하면, 오존은 가스 상태로 공급될 수 있다. 일 예에 의하면, 오존 공급유닛(580)은 오존 공급원(584)과 오존 공급라인(583)을 포함한다. 오존 공급라인(583)에는 제3 밸브(585)가 설치된다. 오존 공급원(584)은 오존을 저장하고 공급한다. 오존 공급라인(583)는 상체(522)에 결합된다. 일 실시 예에 따라, 오존 공급라인(583)이 상체(522)에 연결되는 것을 설명하였으나, 오존 공급라인(583)은 하체(524)에 연결될 수 있다. 또는 오존 공급라인(583)은 상체(522) 및 하체(524) 모두에 제공될 수 있다.
공급된 오존은 처리 공간(502)에 제공된 금속 부품, 예컨대 스테인레스 스틸로 제공되는 부품을 패시베이션한다. 일 예에 있어서, 금속 부품은 연마처리되어 제공된다. 일 예에 있어서, 연마처리는 전해 연마이다. 일 예에 있어서, 금속 부품은 용접부를 포함할 수 있다. 용접부는 용접에 의해 금속부재가 접합을 이룬 부분이다. 용접부는 용접에 의해 산화크롬(Cr Oxide)의 분율이 감소하여 연마 처리 효과가 사라지는 단점이 있다. 용접부가 용접에 의해 산화크롬(Cr Oxide)의 분율이 감소되어 있더라도, 용접부에 오존을 공급하면 산화크롬의 분율이 낮은 사항을 보완하는 결과를 나타낸다. 공급되는 오존의 최소 분율은 50%이상인 것이 바람직하다.
오존은 처리 공간의 내부가 상압, 상온을 유지하도록 공급하는 것이 바람직하다. 오존 공급유닛(580)에 의한 오존의 공급과, 배기유닛(550)에 의한 오존을 배기가 반복?窩막館?, 처리 공간의 내부가 상압, 상온을 유지할 수 있다. 상온으로 유지되는 경우 제공되는 부품의 위치에 따른 온도 편차가 감소되기 때문에 산화막의 두께가 대칭하여 성장할 수 있다(산화막의 두께가 비대칭으로 성장하는 문제를 해결할 수 있다). 다른 실시 예에 의하면, 처리 공간의 내부는 상압 보다 낮은 압력, 또는 상압 보다 높은 압력, 또는 상온보다 낮은 온도, 또는 상온보다 높은 온도로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는 도 2의 도시에 따른 상태에서 도 3에 따른 도시의 상태로 전환될 수 있다. 도 2는 처리 공간(502)의 내부에 기판(W)이 없는 상태에서, 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하는 사항을 도시한다. 오존이 공급되는데 있어서, 제3 밸브(585)는 개방상태로 되고 제1 밸브(565) 및 제2 밸브(568)는 폐쇄상태로 된다. 배기밸브(555)는 개방상태 또는 폐쇄상태가 된다. 배기밸브(555)가 폐쇄된 상태에서 오존을 계속하여 공급하면 처리 공간(502)의 내부 압력이 증가하고, 배기밸브(555)를 개방하면 처리 공간(502)의 상대적으로 내부 압력이 감소한다. 만약, 배기밸브(555)를 통해 배출되는 배기량과 오존 공급라인(583)를 통해 공급되는 공급량이 동일하면 처리 공간(502)의 내부 압력은 일정하게 유지될 수 있다.
배기된 오존은 오존 분해 장치(600)로 유입되어 충분히 제거된 후 배출된다.
도 3은 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 웨이퍼가 반입된 상태를 도시한다. 제1 밸브(565) 및/또는 제2 밸브(568)이 개방되어 기판(W)이 초임계 유체로 처리되는 동안 제3 밸브(585)은 폐쇄 상태를 유지한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)이다. 도 4에 도시된 실시 예에 있어서, t1-t2의 시간 동안 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션한다. t2-t3의 시간 동안 처리 공간(502) 내부로 공급된 오존을 배기한다. t2-t3의 시간 중에 기판이 챔버 내부로 반입되고, t3-t4의 시간 동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. 이후, t4-t5의 시간동안 scCO2가 배출되고 처리 공간(502)의 내부가 대기압으로 돌아가면, 기판을 반출한다. 기판이 반출되어 처리 공간(502)의 내부에 기판이 없는 동안 t5-t6의 시간동안 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하여 내부를 패시베이션한다. 패시베이션 이후 t6-t7의 시간동안 처리 공간(502)의 내부의 오존을 배출하고, 기판(W)을 처리 공간(502)의 내부로 반입한다. t7-t8의 시간동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. 이러한 과정을 반복하여 기판 처리 장치를 처리할 수 있다.
도 5는 다른 실시 예에 따른, 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)이다. 도 5에 도시된 실시 예에 있어서, 제1 그룹에 대한 기판을 처리하기 전, t1-t2의 시간 동안 처리 공간(502)에 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션한다. t2-t3의 시간 동안 처리 공간(502) 내부로 공급된 오존을 배기한다. t2-t3의 시간 중에 제1 기판이 챔버 내부로 반입되고, t3-t4의 시간 동안 scCO2를 공급하여 제1 기판을 처리한다. 이후, t4-t5의 시간동안 scCO2가 배출되고 처리 공간(502)의 내부가 대기압으로 돌아가면, 제1 기판을 반출한다. 그리고 연속적으로 제2 기판을 처리 공간(502)의 내부로 반입하여 t5-t6의 시간동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. scCO2를 공급하는 과정은 제1 그룹의 기판의 처리가 완료될 때까지 진행된다. 예컨대, 제1 그룹은 1개의 풉(FOUP) 단위 일 수 있다. 예컨대 1개의 풉(FOUP) 단위는 25매의 기판을 포함할 수 있다. 다른 예로 제1 그룹은 2개 풉(FOUP) 또는 3개의 풉(FOUP) 단위일 수 있다. 제1 그룹의 기판 처리가 tn+1의 시간에 완료되고, tn+4의 시간에 제2 그룹의 기판의 처리가 진행되기 tn+2 - tn+3의 시간 동안 처리 공간(502)에 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션한다. tn+2 - tn+3의 시간 동안 처리 공간(502)의 내부가 패시베이션 되고 나면, tn+3 - tn+4의 시간동안 처리 공간(502) 내부로 공급된 오존을 배기한다. 그리고 tn+5 - tn+6의 시간동안 제2 그룹의 제1 기판을 처리한다. scCO2를 공급하는 과정은 제2 그룹의 기판의 처리가 완료될 때까지 진행된다. 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션 하는 단계는 제3 그룹의 제1 기판이 처리되기 전 진행된다.
처리 공간(502) 및 상부 공정유체 공급라인(563)에 오존을 공급하는 것을 수차례 반복할 경우 횟수에 따라 산화막의 두께는 증가하게 된다. 오존 공급 시간과 오존 공급 횟수는 원하는 산화막의 두께에 따라 상이하게 선택될 수 있다.
도 6는 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 도시한다. 도시된 실시 예에 있어서, 도 2 및 도 3의 처리 장치와 동일한 도면 부호를 갖는 구성은 도 2 및 도 3의 설명으로 대신한다.
도 6의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 불활성유체 공급유닛(590)을 포함한다. 불활성 유체 공급유닛(590)은 불활성 유체를 처리 공간(502)에 공급한다. 불활성유체 공급유닛(590)는 불활성유체 공급라인(593)과 불활성유체 공급원(594)을 포함한다. 불활성유체 공급원(594)은 불활성 유체를 저장하거나 공급한다. 불활성유체 공급라인(593)에는 제4 밸브(595)이 설치된다. 제4 밸브(595)은 불활성유체 공급라인(593)의 개폐를 제어한다. 일 실시 예에 있어서, 불활성유체 공급라인(593)은 오존 공급라인(583)에 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 불활성유체 공급라인(593)은 오존 공급라인(583)와 별도로 바디(520)에 연결될 수 있다.
기판 처리 장치는 도 6의 도시에 따른 상태에서 도 7의 도시에 따른 상태 및 도 8의 도시에 따른 도시의 상태로 순차적으로 전환될 수 있다. 도 6은 처리 공간(502)의 내부에 기판(W)이 없는 상태에서, 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하는 사항을 도시한다. 오존이 공급되는데 있어서, 제3 밸브(585)는 개방상태로 되고 제1 밸브(565)와 제2 밸브(568)와 제4 밸브(595)는 폐쇄상태로 된다. 배기밸브(555)는 개방상태 또는 폐쇄상태가 된다. 배기밸브(555)가 폐쇄된 상태에서 오존을 계속하여 공급하면 처리 공간(502)의 내부 압력이 증가하고, 배기밸브(555)를 개방하면 처리 공간(502)의 상대적으로 내부 압력이 감소한다. 만약, 배기밸브(555)를 통해 배출되는 배기량과 오존 공급라인(583)를 통해 공급되는 공급량이 동일하면 처리 공간(502)의 내부 압력은 일정하게 유지될 수 있다. 배기된 오존은 오존 분해 장치(600)로 유입되어 충분히 제거된 후 배출된다.
그리고 도 7의 도시에 따른 상태와 같이, 제3 밸브(585)이 폐쇄되어 오존의 공급이 중단되고 오존이 처리 공간(502)에서 배기되는 중에 제4 밸브(595)이 개방되어 불활성 유체가 공급될 수 있다. 이때, 제1 밸브(565) 및 제2 밸브(568)는 폐쇄상태 일 수 있다. 불활성 유체는 가스상으로 제공될 수 있다. 불활성 가스는 처리 공간(502) 내부의 분위기를 불활성 가스로 치환할 수 있다. 이로서 처리 공간(502)의 내부에 오존이 완전히 배출될 수 있다.
도 8은 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 웨이퍼가 반입된 상태를 도시한다. 제1 밸브(565) 및/또는 제2 밸브(568)이 개방되어 기판(W)이 초임계 유체로 처리되는 동안 제3 밸브(585)와 제4 밸브(595)는 폐쇄 상태를 유지한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)와 불활성가스의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(c)이다. 도 9에 도시된 실시 예에 있어서, t1-t2의 시간 동안 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션한다. t2-t3의 시간 동안 처리 공간(502) 내부로 공급된 오존을 배기한다. 그리고 t2-t3의 시간 중에 오존을 확실하게 배출하기 위하여 처리 공간(502)으로 불활성가스를 공급한다. t2-t3의 시간 중에 불활성가스에 의해 오존이 완전히 배출되면, 기판이 챔버 내부로 반입되고, t3-t4의 시간 동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. 이후, t4-t5의 시간동안 scCO2가 배출되고 처리 공간(502)의 내부가 대기압으로 돌아가면, 기판을 반출한다. 기판이 반출되어 처리 공간(502)의 내부에 기판이 없는 동안 t5-t6의 시간동안 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하여 내부를 패시베이션한다. 패시베이션 이후 t6-t7의 시간동안 처리 공간(502)의 내부의 오존을 배출하고, 불활성가스를 공급하여 오존을 확실하게 배출하고, 기판(W)을 처리 공간(502)의 내부로 반입한다. t7-t8의 시간동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. 이러한 과정을 반복하여 기판 처리 장치를 처리할 수 있다.
도 10은 다른 실시 예에 따른, 초임계 유체(일예로, scCO2(super-critical CO2)의 공급량을 시간에 따라 도시한 그래프(a)과, 오존(O3)의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(b)와 불활성가스의 공급을 시간에 따라 도시한 그래프(c)이다. 도 10에 도시된 실시 예에 있어서, 제1 그룹에 대한 기판을 처리하기 전, t1-t2의 시간 동안 처리 공간(502)에 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션한다. t2-t3의 시간 동안 처리 공간(502) 내부로 공급된 오존을 배기한다. 그리고 t2-t3의 시간 중에 오존을 확실하게 배출하기 위하여 처리 공간(502)으로 불활성가스를 공급한다. t2-t3의 시간 중에 제1 기판이 챔버 내부로 반입되고, t3-t4의 시간 동안 scCO2를 공급하여 제1 기판을 처리한다. 이후, t4-t5의 시간동안 scCO2가 배출되고 처리 공간(502)의 내부가 대기압으로 돌아가면, 제1 기판을 반출한다. 그리고 연속적으로 제2 기판을 처리 공간(502)의 내부로 반입하여 t5-t6의 시간동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. scCO2를 공급하는 과정은 제1 그룹의 기판의 처리가 완료될 때까지 진행된다. 예컨대, 제1 그룹은 1개의 풉(FOUP) 단위 일 수 있다. 예컨대 1개의 풉(FOUP) 단위는 25매의 기판을 포함할 수 있다. 다른 예로 제1 그룹은 2개 풉(FOUP) 또는 3개의 풉(FOUP) 단위일 수 있다. 제1 그룹의 기판 처리가 tn+1의 시간에 완료되고, tn+4의 시간에 제2 그룹의 기판의 처리가 진행되기 tn+2 - tn+3의 시간 동안 처리 공간(502)에 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션한다. tn+2 - tn+3의 시간 동안 처리 공간(502)의 내부가 패시베이션 되고 나면, tn+3 - tn+4의 시간동안 처리 공간(502) 내부로 공급된 오존을 배기한다. 그리고 tn+5 - tn+6의 시간동안 제2 그룹의 제1 기판을 처리한다. scCO2를 공급하는 과정은 제2 그룹의 기판의 처리가 완료될 때까지 진행된다. 오존을 공급하여 처리 공간(502)의 내부를 패시베이션 하는 단계는 제3 그룹의 제1 기판이 처리되기 전 진행된다.
기판이 반출되어 처리 공간(502)의 내부에 기판이 없는 동안 t5-t6의 시간동안 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하여 내부를 패시베이션한다. 패시베이션 이후 t6-t7의 시간동안 처리 공간(502)의 내부의 오존을 배출하고, 불활성가스를 공급하여 오존을 확실하게 배출하고, 기판(W)을 처리 공간(502)의 내부로 반입한다. t7-t8의 시간동안 scCO2를 공급하여 기판을 처리한다. 이러한 과정을 반복하여 기판 처리 장치를 처리할 수 있다.
도 11는 또 다른 실시 에에 따른 기판 처리 장치를 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 도 2 및 도 3의 처리 장치와 동일한 도면 부호를 갖는 구성은 도 2 및 도 3의 설명으로 대신한다.
도 11의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 오존 공급유닛(1580)이 오존 공급라인(1583)와 오존가스 공급원(1584)을 포함하고, 오존 공급라인(1583)는 상부 공정유체 공급라인(563)에 연결된다. 이에 따라, 오존은 상부 공정유체 공급라인(563)을 패시베이션 할 수 있다.
상부 공정유체 공급라인(563)이 연마처리하는 경우, 배관을 한번에 연마처리 할 수 없음에 따라, 배관을 분해하여 연마처리하고, 이를 용접으로 이음한다. 용접으로 이음된 부분은 용접부가 형성된다. 용접부는 용접에 의해 산화크롬(Cr Oxide)의 분율이 감소하여 연마 처리 효과가 사라지는 단점이 있다. 이에 오존을 공급하면, 용접에 의해 산화크롬(Cr Oxide)의 분율이 감소되어 있어도, 오존 처리를 통해 이를 산화크롬의 분율이 낮은 사항을 보완하는 결과를 나타낸다. 이는 특히 배관 폭의 한계로 인해 배관 내 다른 연마 처리(예컨대, 전해연마)가 불가능할 경우에 배관 내부를 효과적으로 패시베이션 시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는 도 11의 도시에 따른 상태에서 도 12에 따른 도시의 상태로 전환될 수 있다. 도 11은 처리 공간(502)의 내부에 기판(W)이 없는 상태에서, 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하는 사항을 도시한다. 오존이 공급되는데 있어서, 제3 밸브(1585)는 개방상태로 되고 제1 밸브(565)는 폐쇄상태로 된다. 배기밸브(555)는 개방상태 또는 폐쇄상태가 된다. 배기밸브(555)가 폐쇄된 상태에서 오존을 계속하여 공급하면 처리 공간(502)의 내부 압력이 증가하고, 배기밸브(555)를 개방하면 처리 공간(502)의 상대적으로 내부 압력이 감소한다. 만약, 배기밸브(555)를 통해 배출되는 배기량과 오존 공급라인(583)를 통해 공급되는 공급량이 동일하면 처리 공간(502)의 내부 압력은 일정하게 유지될 수 있다.
배기된 오존은 오존 분해 장치(600)로 유입되어 충분히 제거된 후 배출된다.
도 12는 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 웨이퍼가 반입된 상태를 도시한다. 기판(W)이 초임계 유체로 처리되는 동안 제3 밸브(585)은 폐쇄 상태를 유지한다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 도 11 및 도 12의 처리 장치와 동일한 도면 부호를 갖는 구성은 도 11 및 도 12의 설명으로 대신한다.
도 13의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 불활성유체 공급유닛(1590)을 포함한다. 불활성 유체 공급유닛(1590)은 불활성 유체를 처리 공간(1502)에 공급한다. 불활성유체 공급유닛(1590)는 불활성유체 공급라인(1593)과 불활성유체 공급원(1594)을 포함한다. 불활성유체 공급원(1594)은 불활성 유체를 저장하거나 공급한다. 불활성유체 공급라인(1593)에는 제3 밸브(1595)이 설치된다. 제3 밸브(1595)은 불활성유체 공급라인(1593)의 개폐를 제어한다. 일 실시 예에 있어서, 불활성유체 공급라인(1593)은 상부 공정유체 공급라인(563)에 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 불활성유체 공급라인(593)은 오존 공급라인(1583)과 연결될 수 있다.
기판 처리 장치는 도 13의 도시에 따른 상태에서 도 14의 도시에 따른 상태 및 도 15의 도시에 따른 도시의 상태로 순차적으로 전환될 수 있다. 도 13은 처리 공간(502)의 내부에 기판(W)이 없는 상태에서, 처리 공간(502)의 내부에 오존을 공급하는 사항을 도시한다. 오존이 공급되는데 있어서, 제3 밸브(1585)는 개방상태로 되고 제1 밸브(565)와 제3 밸브(1595)는 폐쇄상태로 된다. 배기밸브(555)는 개방상태 또는 폐쇄상태가 된다. 배기밸브(555)가 폐쇄된 상태에서 오존을 계속하여 공급하면 처리 공간(502)의 내부 압력이 증가하고, 배기밸브(555)를 개방하면 처리 공간(502)의 상대적으로 내부 압력이 감소한다. 만약, 배기밸브(555)를 통해 배출되는 배기량과 오존 공급라인(1583)를 통해 공급되는 공급량이 동일하면 처리 공간(502)의 내부 압력은 일정하게 유지될 수 있다. 배기된 오존은 오존 분해 장치(600)로 유입되어 충분히 제거된 후 배출된다.
그리고 도 14의 도시에 따른 상태와 같이, 제3 밸브(1585)이 폐쇄되어 오존의 공급이 중단되고 오존이 처리 공간(502)에서 배기되는 중에 제3 밸브(1595)이 개방되어 불활성 유체가 공급될 수 있다. 불활성 유체는 가스상으로 제공될 수 있다. 불활성 가스는 처리 공간(502) 내부의 분위기를 불활성 가스로 치환할 수 있다. 이로서 처리 공간(502)의 내부에 오존이 완전히 배출될 수 있다.
도 15는 처리 공간(502)의 패시베이션이 완료되고 오존이 배출된 후 웨이퍼가 반입된 상태를 도시한다. 제1 밸브(565) 및/또는 제2 밸브(568)이 개방되어 기판(W)이 초임계 유체로 처리되는 동안 제3 밸브(1585)와 제3 밸브(1595)는 폐쇄 상태를 유지한다.
도시하지 않았으나, 금속 소재가 공정가스에 노출되는 부품을 포함하는 챔버의 처리 공간 또는 금속 소재가 공정유체에 노출되는 공정유체 공급라인에 오존을 공급하는 단계는 챔버의 초기 설비 준비 단계(set-up단계) 직후에 진행될 수 있다. 예컨대, 초기 설비 준비 단계는 챔버의 부품 또는 공정유체 공급라인이 교체되는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 기존 Ozone 처리 방식 대비 처리 공간의 내부 및 공정유체 공급라인을 일일이 패시베이션 하지 않더라도 한번의 공정으로 초임계 시스템 전부를 패시베이션 시킬 수 있다.
본 발명의 실시 에에 의하면, 초기 공정 진행시 철, 크롬, 니켈 등 성분이 포함된 메탈 파티클에 의한 기판을 오염을 억제할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다

Claims (17)

  1. 처리 공간을 제공하는 챔버와;
    공정유체 공급원에 연결되어 상기 처리 공간으로 공정유체를 공급하는 공정유체 공급라인과;
    오존 공급원에 연결되어, 상기 처리 공간으로 오존을 공급하는 오존 공급라인과;
    배기펌프에 연결되어 상기 처리 공간을 배기하는 배기라인과;
    제어기를 포함하고,
    상기 챔버 또는 상기 공정유체 공급라인은, 연마 처리되어 제공되며 용접부를 포함하는 스테인레스 스틸 소재를 포함하며, 상기 스테인레스 스틸 소재는 상기 공정유체에 노출되고,
    상기 제어기는, 기판에 대한 공정 처리 후 상기 기판을 반출한 뒤 상기 처리 공간으로 오존을 공급하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 연마 처리는 전해연마인 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 배기라인에 연결된 오존 분해 장치를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 처리 공간을 제공하는 챔버와;
    공정유체 공급원에 연결되어 상기 처리 공간으로 공정유체를 공급하는 공정유체 공급라인과;
    오존 공급원에 연결되어, 상기 처리 공간으로 오존을 공급하는 오존 공급라인과;
    배기펌프에 연결되어 상기 처리 공간을 배기하는 배기라인과;
    제어기를 포함하고,
    상기 챔버 또는 상기 공정유체 공급라인은, 연마 처리되어 제공되며 용접부를 포함하는 스테인레스 스틸 소재를 포함하며, 상기 스테인레스 스틸 소재는 상기 공정유체에 노출되고,
    상기 제어기는 제1 그룹의 기판을 처리하는데 있어서, 상기 제1 그룹의 첫 기판이 처리되기 전 상기 처리 공간으로 오존을 공급하는 기판 처리 장치.
  9. 제1 항 또는 제8 항에 있어서,
    불활성유체 공급원에 연결되어 상기 처리 공간에 불활성유체를 공급하는 불활성유체 공급라인을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 스테인레스 스틸 소재가 공정가스에 노출되는 부품을 포함하는 챔버의 처리 공간 또는 스테인레스 스틸 소재가 공정유체에 노출되는 공정유체 공급라인에 오존을 공급하는 단계와;
    상기 처리 공간의 오존을 배기하는 단계를 포함하고,
    상기 오존을 공급하는 단계는, 공정 처리된 기판이 반출된 이후 수행되고,
    상기 스테인레스 스틸 소재는 연마 처리되어 제공되며 용접부를 포함하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    오존을 공급하는 단계는 설정시간 공급과 배기를 반복하여 오존을 공급하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 오존을 공급하는 단계에서 공급된 오존은 설정시간 동안 상기 처리 공간 또는 상기 공정유체 공급라인에 머무르는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 오존을 공급하는 단계는, 상기 스테인레스 스틸 소재가 노출되는 부품 또는 상기 스테인레스 스틸 소재가 공정유체에 노출되는 공정유체 공급라인을 교체한 이후 수행되는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  15. 삭제
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 처리 공간의 오존을 배기하는 단계는,
    상기 처리 공간에 불활성 가스를 공급하며 이루어지는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 배기된 오존을 분해하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 장치의 처리 방법.

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